CN110266714B - 一种QoE驱动下的VR视频自适应采集与传输方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种QoE驱动下的VR视频自适应采集与传输方法,其步骤包括:1、VR视频采集系统中的每个摄像机都拍摄出相同码率等级的原始视频,每个原始视频都被压缩成不同的码率等级;2、服务器为每个原始视频选择一种码率等级进行传输并把所有传输后的原始视频合成一个完整的VR视频;3、服务器再把合成的VR视频进行分块处理,同时把每块视频压缩成不同的质量等级;4、服务器根据反馈信道中的用户实时视角信息、下行信道带宽信息为每个视频块选择一种质量等级和MCS方案,再把每个视频块传输到客户端。本发明能够更好地提高资源利用率,在带宽受限的条件下提高多用户的体验感QoE。
Description
技术领域
本发明涉及多媒体视频传输领域,具体的说是一种针对VR视频的流媒体自适应采集与传输方法。
背景技术
重庆邮电大学的雒江涛等人发明了一种基于DASH的VR视频自适应传输方法(公开号:CN108235131A),其方法包括:建立三维VR视频与二维平面VR视频的映射关系模型,基于人体视觉和运动特性对VR视频进行区域优先级划分,服务器端将VR视频进行切片化,客户端带宽估计模块利用卡尔曼滤波算法进行预测可用带宽,客户端视频缓存模块基于缓存区状态对可用带宽进行平滑处理,客户端用户视窗感知模块基于运动惯性进行用户视窗预测,客户端决策模块综合考虑用户视窗、网络环境和缓存区状态自适应传输VR视频。但是此种方法并没有考虑到QoE在VR视频传输中的作用,缺少了传输过程中用户的体验质量(QoE)指标,并不能体现传输过程中用户的体验感变化情况。
北京理工大学的费泽松等人发明了一种基于VR终端反馈的自适应编码方法(公开号:CN107529064A),其方法思想是:通过在传输机制上做出改进,即通过对VR视频分割成多个视角视频,各视角视频信息独立编码传输,再根据终端视角跟踪技术实时传输用户需要的视角视频信息,其他视角低码率传输,在终端将各视角视频拼接成VR视频,再通过终端打分反馈机制使用户得到合适的视角信息,用户的打分指令传输到服务器,服务器根据用户打分映射不同的码率反馈到终端。虽然此种方法考虑了终端视角对于VR视频传输时的反馈作用,但是它忽略了QoE在传输过程中的指导作用,不能提高传输过程中用户的体验感。
河海大学的徐媛媛等人发明了一种VR视频的多描述视频编码方法(公开号:CN107995493A),其步骤如下:(1)按照接收端设备的视角大小,对VR视频划分为多个空域片段;(2)选择包含用户感兴趣区域的空域片段并对之进行编码,进行片交织,生成相应的两个描述,两个描述各自独立地在网络中传输;(3)在接收端,根据接收到单个描述或同时接收到两个描述的不同情况分别进行解码。此种方法虽然体现了用户感兴趣区域的优先传输,但是它只考虑了VR视频传输过程中的下行传输过程,没有考虑上行传输过程,这样单独优化会降低整个传输系统的整体性能。
湖北工业大学的熊炜等人发明了一种高分辨率VR视频直播拍照系统与方法(公开号:CN108769755A),该系统包括图像采集模块、流媒体服务器模块和用户终端模块,图像采集模块包括图像采集设备和第一传输模块;流媒体服务器模块包括处理模块、存储模块和第二传输模块;处理模块包括实时拼接单元、视频编码单元和拍照处理单元;存储模块包括存储单元a、存储单元b和存储单元c;用户终端模块包括至少一个用户设备,每个用户设备包括显示模块、用户交互模块和第三传输模块。虽然此方法考虑了VR视频直播的上行传输和下行传输过程,但是它并没有考虑到QoE在VR视频系统中的重要性,并不能提高传输过程中的用户体验质量。
发明内容
本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处,提供一种QoE驱动下的VR视频自适应采集与传输方法,以期能够更好地提高资源利用率,以及在带宽受限条件下提高多用户的体验感QoE。
本发明为解决技术问题采用如下技术方案:
本发明一种QoE驱动下的VR视频自适应采集与传输方法,是应用于由C个摄像机、一个VR视频服务器和N个客户端所组成的网络环境中;所述摄像机和VR视频服务器之间通过上行链路传输,所述VR视频服务器和客户端之间通过下行链路传输;所述下行链路中包含有从客户端到VR视频服务器的反馈信道;其特点是,所述VR视频自适应采集与传输方法是按如下步骤进行:
步骤一、在所述网络环境中,将C个摄像机所拍摄的C个原始视频,记为{V1,V2,...,Vc,...,VC},Vc表示第c个摄像机拍摄的原始视频,1≤c≤C;
步骤二、以N个客户端的质量体验QoE之和所构成的总效用值最大为目标建立目标函数,并设置相应的约束条件,从而建立VR视频自适应采集与传输模型;
步骤三、利用KKT条件和混合分支定界法对所述VR视频自适应采集与传输模型进行求解,得到所述网络环境中上行链路采集决策变量和下行链路传输决策变量;
步骤四、所述VR视频服务器根据上行链路的采集决策变量的值,为第c个摄像机选择第e种码率等级的原始视频,并接收通过上行链路上传的第c个摄像机所选择的第e种码率等级的原始视频,从而使得所述VR视频服务器接收到C个摄像机各自所选择的相应码率等级的原始视频;
步骤五、所述VR视频服务器对C个相应码率等级的原始视频进行缝合和映射处理,从而合成一个完整的VR视频;
步骤六、所述VR视频服务器对完整的VR视频进行分块处理,得到T个视频块,记为{T1,T2,...,Tt,...,TT},Tt表示任意第t个视频块,1≤t≤T;
步骤七、假设所述网络环境中的调制编码方式为{M1,M2,...,Mm,...,MM},Mm表示第m种调制编码方式,1≤m≤M;且所述VR视频服务器为第t个视频块Tt选择第m种调制编码方式;
所述VR视频服务器根据下行链路传输决策变量的值,为任意第n个客户端选择第t个视频块Tt的第d种码率等级的压缩视频块并通过下行链路将所选择的第t个视频块Tt的第d种码率等级的压缩视频块通过第m种调制编码方式传输给第n个客户端;从而使得第n个客户端通过相应的调制编码方式接收到T个视频块的相应码率等级的压缩视频块;
步骤八、所述第n个客户端将所接收到的T个视频块的相应码率等级的压缩视频块进行解码、映射和渲染处理,从而合成QoE优化后的VR视频。
本发明所述的VR视频自适应采集与传输方法的特点是,所述步骤二是按如下过程进行:
步骤2.1、利用式(1)构建目标函数:
式(1)表示N个客户端的QoE之和,即系统的总效用值;式(1)中,表示质量等级为d的视频块t的码率;表示视频块t以最高的质量等级D传输时的码率;表示第n个客户端的FoV内所覆盖的视频块;当时,表示第t个视频块以第d种码率等级和第m种调制与编码方案通过下行链路传输到客户端,当时,表示第t个视频块不以第d种码率等级和第m种调制与编码方案通过下行链路传输到客户端;
步骤2.2、利用式(2)-式(7)构建约束条件:
式(2)表示任意第c个摄像机只能选择一种码率等级的原始视频上传到服务器;式(2)中,当时,表示第c个摄像机以第e种码率等级的原始视频上传到服务器,当时,表示第c个摄像机不以第e种码率等级的原始视频上传到服务器;
式(3)表示传输的C个视频的总码率不应当超出整个上行信道的总带宽;式(3)中,BWUL表示上行信道的总带宽值;
式(4)表示任意第t个视频块在质量等级为d通过下行链路传输到客户端时,只能选择一种调制与编码方案;
式(5)表示任意第t个视频块在以第m种调制与编码方案通过下行链路传输到客户端时,所传输的视频块只能选择一种码率等级;
式(7)表示所述网络环境中下行链路中任意第t个视频块的码率不大于上行链路中任意第c个摄像头拍摄的原始视频的码率。
所述步骤三是按如下过程进行:
式(8)中,λ表示式(2)-式(7)中等式约束条件的拉格朗日系数,μ表示式(2)-式(7)中不等式约束条件的拉格朗日系数,λ1表示函数的拉格朗日系数,λ2表示函数的拉格朗日系数,λ3表示函数的拉格朗日系数,μ1表示函数的拉格朗日系数,μ2表示函数的拉格朗日系数,μ3表示函数的拉格朗日系数,QoEn表示第n个客户端的质量体验,并有:
λ1,λ2,λ3≠0,μ1,μ2,μ3≥0 (14)
步骤3.4、以最优解χrelax和最优总效用值Zrelax作为混合分支定界法的初始输入参数;
步骤3.5、定义所述混合分支定界法中分支次数为k,定义所述混合分支定界法中最优总效用值的下界为L,定义所述混合分支定界法中最优总效用值的上界为U;
步骤3.6、初始化k=0;
步骤3.7、初始化L=0;
步骤3.8、初始化U=Zrelax;
步骤3.9、用χk表示第k次分支的最优解,并将对应的最优总效用值记为Zk,再将χrelax的值赋给χk,并以第k次分支的最优解χk作为根节点;
步骤3.10、判断χk中是否存在不符合0-1约束条件的解,若存在,则将χk中的松弛最优解分为符合0-1约束条件的解和不符合0-1约束条件的解χk(0,1),并执行步骤3.12;否则,表示χk为非松弛VR视频自适应采集与传输模型的最优解;
步骤3.11、在(0,1)范围内随机产生一个第k次分支的随机数εk,并判断0<χk(0,1)<εk是否成立;若成立,则将约束条件“χk(0,1)=0”加入到非松弛VR视频自适应采集与传输模型中,形成第k次分支的子分支I;否则,则将约束条件“χk(0,1)=1”加入到非松弛VR视频自适应采集与传输模型中,形成第k次分支的子分支II;
步骤3.12、利用KKT条件求出第k次分支的子分支I和子分支II的松弛解,并作为到第k+1次分支的最优解χk+1和最优总效用值Zk+1,其中χk+1包括:第k+1次分支的子分支I和子分支II的松弛解;
步骤3.13、判断第k+1次分支的最优解χk+1是否符合0-1约束条件,若是,则从所述最优总效用值Zk+1中找出最大值并赋值给L,且χk+1∈{0,1};否则,从所述最优总效用值Zk+1中找出最大值并赋值给U,且χk+1∈(0,1);
步骤3.14、判断Zk+1<L是否成立;如果成立,则剪掉第k+1次分支的最优解χk+1所在的分支,并将k+1赋值给k后,返回步骤3.10;否则,执行步骤3.15;
步骤3.15、判断Zk+1>L是否成立,如果成立,则将k+1赋值给k后,返回步骤3.10;否则执行步骤3.16;
步骤3.16、判断Zk+1=L是否成立,若成立,则表示获得非松弛VR视频自适应采集与传输模型的最优解即为第k+1分支的最优解χk+1,并将χk+1赋值给非松弛VR视频自适应采集与传输模型的最优解χ0-1,将χk+1所对应的Zk+1赋值给非松弛VR视频自适应采集与传输模型的最优总效用值Z0-1;否则,将k+1赋值给k后,返回步骤3.10。
与现有技术相比,本发明的有益效果体现在:
1.本发明通过提出VR视频的流媒体自适应采集与传输方法,联合考虑了VR视频的上下行链路传输过程,并以此来整体优化VR视频传输过程中多用户QoE,从而更好地提高了VR视频传输过程中总用户的QoE。
2.本发明将VR视频的流媒体自适应传输与多用户的QoE相结合,提出了一种以系统总用户QoE作为传输指导因素来优化VR视频流媒体的传输方法,从而能更好地指导和优化VR视频的流媒体传输过程。
3.本发明通过应用KKT条件和混合分支定界法对提出的VR视频自适应采集与传输模型进行求解,提高了解法的效率和解的准确性,从而提高了VR视频自适应采集与传输方法的高效性。
附图说明
图1为本发明中所提出的VR视频的流媒体采集与传输方法的应用场景图;
图2为本发明中所提出的自适应采集与传输方法的系统结构图。
具体实施方式
本实施例中,一种QoE驱动下的VR视频自适应采集与传输方法,如图1所示,应用于多用户网络场景中,该网络场景中存在着C个摄像机、VR视频服务器和N个客户端。摄像机和VR视频服务器端之间通过上行链路传输,VR视频服务器和用户端之间通过下行链路传输;下行链路中包含有从用户端到VR视频服务器的反馈信道;反馈信道可以把用户的实时视角信息、下行链路带宽信息反馈给服务器,帮助服务器进行采集与传输工作。如图2所示,该方法具体包括以下步骤:
步骤1、在应用网络场景中,C个摄像机所拍摄的C个原始视频,记为{V1,V2,...,Vc,...,VC},Vc表示第c个摄像机拍摄的原始视频,1≤c≤C;
步骤2、根据以N个客户端的质量体验QoE之和所构成的总效用值最大为目标函数,并设置相应的约束条件,从而利用式(1)-式(7)建立VR视频自适应采集与传输模型;
目标函数:
式(1)表示N个客户端的QoE之和,即系统的总效用值;式(1)中,表示质量等级为d的视频块t的码率;表示视频块t以最高的质量等级D传输时的码率;表示第n个客户端的FoV内所覆盖的视频块;当时,表示第t个视频块以第d种码率等级和第m种调制与编码方案通过下行链路传输到客户端,当时,表示第t个视频块不以第d种码率等级和第m种调制与编码方案通过下行链路传输到客户端;
约束条件:
式(2)表示任意第c个摄像机只能选择一种码率等级的原始视频上传到服务器;式(2)中,当时,表示第c个摄像机以第e种码率等级的原始视频上传到服务器,当时,表示第c个摄像机不以第e种码率等级的原始视频上传到服务器;
式(3)表示传输的C个视频的总码率不应当超出整个上行信道的总带宽;式(3)中,BWUL表示上行信道的总带宽值;
式(4)表示任意第t个视频块在质量等级为d通过下行链路传输到客户端时,只能选择一种调制与编码方案;
式(5)表示任意第t个视频块在以第m种调制与编码方案通过下行链路传输到客户端时,所传输的视频块只能选择一种码率等级;
式(7)表示网络环境中下行链路中任意第t个视频块的码率不大于上行链路中任意第c个摄像头拍摄的原始视频的码率。
步骤3、利用KKT条件和混合分支定界法对VR视频自适应采集与传输模型进行求解,得到网络环境中上行链路采集决策变量和下行链路传输决策变量;
式(8)中,λ表示式(2)-式(7)中等式约束条件的拉格朗日系数,μ表示式(2)-式(7)中不等式约束条件的拉格朗日系数,λ1表示函数的拉格朗日系数,λ2表示函数的拉格朗日系数,λ3表示函数的拉格朗日系数,μ1表示函数的拉格朗日系数,μ2表示函数的拉格朗日系数,μ3表示函数的拉格朗日系数,QoEn表示第n个客户端的质量体验,并有:
λ1,λ2,λ3≠0,μ1,μ2,μ3≥0 (14)
式(10)和式(11)表示对拉格朗日函数取极值时的必要条件;式(12)和式(13)表示函数的约束条件;式(14)表示拉格朗日系数λ1,λ2,λ3,μ1,μ2,μ3的约束条件;式(15)表示互补松弛条件。
步骤3.4、以最优解χrelax和最优总效用值Zrelax作为混合分支定界法的初始输入参数;
步骤3.5、定义该算法中分支次数为k,定义该算法中最优总效用值的下界为L,定义该算法中最优总效用值的上界为U;
确定混合分支定界法的输出参数:
令χ0-1表示非松弛VR视频自适应采集与传输模型的最优解;
令Z0-1表示非松弛VR视频自适应采集与传输模型的最优总效用值;
步骤3.6、初始化k=0;
步骤3.7、初始化L=0;
步骤3.8、初始化U=Zrelax;
步骤3.9、用χk表示第k次分支的最优解,并将对应的最优总效用值记为Zk,再将χrelax的值赋给χk,并以第k次分支的最优解χk作为根节点;
步骤3.10、判断χk中是否存在不符合0-1约束条件的解,若存在,则将χk中的松弛最优解分为符合0-1约束条件的解和不符合0-1约束条件的解χk(0,1),并执行步骤3.12;否则,表示χk为非松弛VR视频自适应采集与传输模型的最优解;
步骤3.11、在(0,1)范围内随机产生一个第k次分支的随机数εk,并判断0<χk(0,1)<εk是否成立;若成立,则将约束条件“χk(0,1)=0”加入到非松弛VR视频自适应采集与传输模型中,形成第k次分支的子分支I;否则,则将约束条件“χk(0,1)=1”加入到非松弛VR视频自适应采集与传输模型中,形成第k次分支的子分支II;
步骤3.12、利用KKT条件求出第k次分支的子分支I和子分支II的松弛解,并作为到第k+1次分支的最优解χk+1和最优总效用值Zk+1,其中χk+1包括:第k+1次分支的子分支I和子分支II的松弛解;
步骤3.13、判断第k+1次分支的最优解χk+1是否符合0-1约束条件,若是,则从最优总效用值Zk+1中找出最大值并赋值给L,且χk+1∈{0,1};否则,从最优总效用值Zk+1中找出最大值并赋值给U,且χk+1∈(0,1);
步骤3.14、判断Zk+1<L是否成立;如果成立,则剪掉第k+1次分支的最优解χk+1所在的分支,并将k+1赋值给k后,返回步骤3.10;否则,执行步骤3.15;
步骤3.15、判断Zk+1>L是否成立,如果成立,则将k+1赋值给k后,返回步骤3.10;否则执行步骤3.16;
步骤3.16、判断Zk+1=L是否成立,若成立,则表示获得非松弛VR视频自适应采集与传输模型的最优解即为第k+1分支的最优解χk+1,并将χk+1赋值给非松弛VR视频自适应采集与传输模型的最优解χ0-1,将χk+1所对应的Zk+1赋值给非松弛VR视频自适应采集与传输模型的最优总效用值Z0-1;否则,将k+1赋值给k后,返回步骤3.10。
步骤4、VR视频服务器根据上行链路的采集决策变量的值,为第c个摄像机选择第e种码率等级的原始视频,并接收通过上行链路上传的第c个摄像机所选择的第e种码率等级的原始视频,从而使得VR视频服务器接收到C个摄像机各自所选择的相应码率等级的原始视频;
步骤5、VR视频服务器对C个相应码率等级的原始视频进行缝合和映射处理,从而合成一个完整的VR视频;
步骤6、VR视频服务器对完整的VR视频进行分块处理,得到T个视频块,记为{T1,T2,...,Tt,...,TT},Tt表示任意第t个视频块,1≤t≤T;
步骤7、假设网络环境中的调制编码方式为{M1,M2,...,Mm,...,MM},Mm表示第m种调制编码方式,1≤m≤M;且VR视频服务器为第t个视频块Tt选择第m种调制编码方式;
VR视频服务器根据下行链路传输决策变量的值,为任意第n个客户端选择第t个视频块Tt的第d种码率等级的压缩视频块Tt d,并通过下行链路将所选择的第t个视频块Tt的第d种码率等级的压缩视频块Tt d通过第m种调制编码方式传输给第n个客户端;从而使得第n个客户端通过相应的调制编码方式接收到T个视频块的相应码率等级的压缩视频块;
步骤8、第n个客户端将所接收到的T个视频块的相应码率等级的压缩视频块进行解码、映射和渲染处理,从而合成QoE优化后的VR视频。
Claims (3)
1.一种QoE驱动下的VR视频自适应采集与传输方法,是应用于由C个摄像机、一个VR视频服务器和N个客户端所组成的网络环境中;所述摄像机和VR视频服务器之间通过上行链路传输,所述VR视频服务器和客户端之间通过下行链路传输;所述下行链路中包含有从客户端到VR视频服务器的反馈信道;其特征是,所述VR视频自适应采集与传输方法是按如下步骤进行:
步骤一、在所述网络环境中,将C个摄像机所拍摄的C个原始视频,记为{V1,V2,...,Vc,...,VC},Vc表示第c个摄像机拍摄的原始视频,1≤c≤C;
将第c个原始视频Vc压缩成E种码率等级的原始视频,记为{Vc 1,Vc 2,...,Vc e,...,Vc E},Vc e表示第c个原始视频Vc经过压缩后得到的第e种码率等级的原始视频,1≤e≤E;
步骤二、以N个客户端的质量体验QoE之和所构成的总效用值最大为目标建立目标函数,并设置相应的约束条件,从而建立VR视频自适应采集与传输模型;
步骤三、利用KKT条件和混合分支定界法对所述VR视频自适应采集与传输模型进行求解,得到所述网络环境中上行链路采集决策变量和下行链路传输决策变量;
步骤四、所述VR视频服务器根据上行链路的采集决策变量的值,为第c个摄像机选择第e种码率等级的原始视频,并接收通过上行链路上传的第c个摄像机所选择的第e种码率等级的原始视频,从而使得所述VR视频服务器接收到C个摄像机各自所选择的相应码率等级的原始视频;
步骤五、所述VR视频服务器对C个相应码率等级的原始视频进行缝合和映射处理,从而合成一个完整的VR视频;
步骤六、所述VR视频服务器对完整的VR视频进行分块处理,得到T个视频块,记为{T1,T2,...,Tt,...,TT},Tt表示任意第t个视频块,1≤t≤T;
所述VR视频服务器为第t个视频块Tt提供D种码率选择用于压缩处理,从而得到D种不同码率等级的压缩视频块,记为{Tt 1,Tt 2,...,Tt d,...,Tt D},Tt d表示第t个视频块Tt经过压缩处理后得到的第d种码率等级的压缩视频块,1≤d≤D;
步骤七、假设所述网络环境中的调制编码方式为{M1,M2,...,Mm,...,MM},Mm表示第m种调制编码方式,1≤m≤M;且所述VR视频服务器为第t个视频块Tt选择第m种调制编码方式;
所述VR视频服务器根据下行链路传输决策变量的值,为任意第n个客户端选择第t个视频块Tt的第d种码率等级的压缩视频块Tt d,并通过下行链路将所选择的第t个视频块Tt的第d种码率等级的压缩视频块Tt d通过第m种调制编码方式传输给第n个客户端;从而使得第n个客户端通过相应的调制编码方式接收到T个视频块的相应码率等级的压缩视频块;
步骤八、所述第n个客户端将所接收到的T个视频块的相应码率等级的压缩视频块进行解码、映射和渲染处理,从而合成QoE优化后的VR视频。
2.根据权利要求1所述的VR视频自适应采集与传输方法,其特征是,所述步骤二是按如下过程进行:
步骤2.1、利用式(1)构建目标函数:
式(1)表示N个客户端的QoE之和,即系统的总效用值;式(1)中,表示质量等级为d的视频块t的码率;表示视频块t以最高的质量等级D传输时的码率;表示第n个客户端的FoV内所覆盖的视频块;当时,表示第t个视频块以第d种码率等级和第m种调制与编码方案通过下行链路传输到客户端,当时,表示第t个视频块不以第d种码率等级和第m种调制与编码方案通过下行链路传输到客户端;
步骤2.2、利用式(2)-式(7)构建约束条件:
式(2)表示任意第c个摄像机只能选择一种码率等级的原始视频上传到服务器;式(2)中,当时,表示第c个摄像机以第e种码率等级的原始视频上传到服务器,当时,表示第c个摄像机不以第e种码率等级的原始视频上传到服务器;
式(3)表示传输的C个视频的总码率不应当超出整个上行信道的总带宽;式(3)中,BWUL表示上行信道的总带宽值;
式(4)表示任意第t个视频块在质量等级为d通过下行链路传输到客户端时,只能选择一种调制与编码方案;
式(5)表示任意第t个视频块在以第m种调制与编码方案通过下行链路传输到客户端时,所传输的视频块只能选择一种码率等级;
式(7)表示所述网络环境中下行链路中任意第t个视频块的码率不大于上行链路中任意第c个摄像头拍摄的原始视频的码率。
3.根据权利要求2所述的VR视频自适应采集与传输方法,其特征是,所述步骤三是按如下过程进行:
式(8)中,λ表示式(2)-式(7)中等式约束条件的拉格朗日系数,μ表示式(2)-式(7)中不等式约束条件的拉格朗日系数,λ1表示函数的拉格朗日系数,λ2表示函数的拉格朗日系数,λ3表示函数的拉格朗日系数,μ1表示函数的拉格朗日系数,μ2表示函数的拉格朗日系数,μ3表示函数的拉格朗日系数,QoEn表示第n个客户端的质量体验,并有:
λ1,λ2,λ3≠0,μ1,μ2,μ3≥0 (14)
步骤3.4、以最优解χrelax和最优总效用值Zrelax作为混合分支定界法的初始输入参数;
步骤3.5、定义所述混合分支定界法中分支次数为k,定义所述混合分支定界法中最优总效用值的下界为L,定义所述混合分支定界法中最优总效用值的上界为U;
步骤3.6、初始化k=0;
步骤3.7、初始化L=0;
步骤3.8、初始化U=Zrelax;
步骤3.9、用χk表示第k次分支的最优解,并将对应的最优总效用值记为Zk,再将χrelax的值赋给χk,并以第k次分支的最优解χk作为根节点;
步骤3.10、判断χk中是否存在不符合0-1约束条件的解,若存在,则将χk中的松弛最优解分为符合0-1约束条件的解和不符合0-1约束条件的解χk(0,1),并执行步骤3.12;否则,表示χk为非松弛VR视频自适应采集与传输模型的最优解;
步骤3.11、在(0,1)范围内随机产生一个第k次分支的随机数εk,并判断0<χk(0,1)<εk是否成立;若成立,则将约束条件“χk(0,1)=0”加入到非松弛VR视频自适应采集与传输模型中,形成第k次分支的子分支I;否则,则将约束条件“χk(0,1)=1”加入到非松弛VR视频自适应采集与传输模型中,形成第k次分支的子分支II;
步骤3.12、利用KKT条件求出第k次分支的子分支I和子分支II的松弛解,并作为到第k+1次分支的最优解χk+1和最优总效用值Zk+1,其中χk+1包括:第k+1次分支的子分支I和子分支II的松弛解;
步骤3.13、判断第k+1次分支的最优解χk+1是否符合0-1约束条件,若是,则从所述最优总效用值Zk+1中找出最大值并赋值给L,且χk+1∈{0,1};否则,从所述最优总效用值Zk+1中找出最大值并赋值给U,且χk+1∈(0,1);
步骤3.14、判断Zk+1<L是否成立;如果成立,则剪掉第k+1次分支的最优解χk+1所在的分支,并将k+1赋值给k后,返回步骤3.10;否则,执行步骤3.15;
步骤3.15、判断Zk+1>L是否成立,如果成立,则将k+1赋值给k后,返回步骤3.10;否则执行步骤3.16;
步骤3.16、判断Zk+1=L是否成立,若成立,则表示获得非松弛VR视频自适应采集与传输模型的最优解即为第k+1分支的最优解χk+1,并将χk+1赋值给非松弛VR视频自适应采集与传输模型的最优解χ0-1,将χk+1所对应的Zk+1赋值给非松弛VR视频自适应采集与传输模型的最优总效用值Z0-1;否则,将k+1赋值给k后,返回步骤3.10。
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