CN111954031A - 一种动态调整视频流抽帧速率的方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种动态调整视频流抽帧速率的方法及系统，其中，所述方法包括：对多路视频流进行帧图片抽取，将帧图片发送到下游系统进行处理；判断下游资源负载是否超过负载承载能力阈值；如果超过负载承载能力阈值，则对视频流抽取帧速率进行动态调整。根据下游系统的负载情况，动态调整视频流抽帧速率，从而保证不影响下游系统处理逻辑前提下，降低系统负载压力，节省服务器以及网络带宽资源。

Description

一种动态调整视频流抽帧速率的方法及系统
【技术领域】
本发明涉及视频流处理技术领域，尤其涉及一种动态调整视频流抽帧速率的方法及系统。
【背景技术】
基于解决高并发环境下接收大量视频帧资源进行处理，方案主要有：
视频流码率动态调整法：当在高并发系统环境对视频流进行视频帧的抽取，由于在下游系统短时间内获取视频帧图片较多，以至于会使下游系统对视频帧解码压力、内存、cpu资源以及网络带宽负载过高，而导致服务器内存溢出而宕机。此方案通过动态调整视频流码率,使得抽取的视频帧图片大小及清晰度降低，进而降低下游系统负载以及网络带宽，但此方案会由于帧图片的清晰度以及质量大小的改变而严重影响下游系统对视频帧的逻辑处理，且图片质量也严重影响用户使用。
添加软硬件服务负载均衡法：当下游系统对视频帧解码压力、内存、cpu资源以及网络带宽负载过高时，通过添加服务器且部署相同的软件服务，将服务注册到服务注册中心，对高并发发送过来的资源进行负载均衡处理，从而在不用修改任何视频流或软件情况下，解决资源高并发处理的问题；但此方案需要耗费较大的成本。
【发明内容】
本发明所要解决的技术问题是提供一种动态调整视频流抽帧速率的方法及系统，能够根据下游系统的负载情况，动态调整视频流抽帧速率，从而保证不影响下游系统处理逻辑前提下，降低系统负载压力，节省服务器以及网络带宽资源。
为解决上述技术问题，一方面，本发明一实施例提供了一种动态调整视频流抽帧速率的方法，包括：对多路视频流进行帧图片抽取，将帧图片发送到下游系统进行处理；判断下游资源负载是否超过负载承载能力阈值；如果超过负载承载能力阈值，则对视频流抽取帧速率进行动态调整。
优选地，在对多路视频流进行帧图片抽取，将帧图片发送到下游系统进行处理之前包括：设置每路视频流的优先级顺序。
优选地，判断下游资源负载是否超过负载承载能力阈值包括：
统计一段时间t1秒向下游系统发送服务请求的个数Qp与对所述服务请求处理成功的个数Tp，且计算其差值Na＝Qp-Tp，该差值Ni为这段时间t1秒内的未处理的服务请求积压量；
计算这段时间t1秒内的服务请求平均每秒处理速率Tps，Tps＝Tp/t1；
计算这段时间t1秒内的平均每秒接收请求速率Qps，Qps＝Qp/t1；
计算剩余未处理的请求积压量需要的时间t2，t2＝Na/Tps；
根据平均每秒平均接收请求的速率Qps，计算未来时间T3秒内下游系统接收服务请求的总数Qal，Qal＝Qps×T3，T3为经过下游系统压力测试以及服务响应的敏感度测试所得的正常处理时间阈值；
计算处理未来T3秒内的请求量需要耗时t4，t4＝Qal/Tps
计算目前服务负载承载能力Ta，Ta＝t4+t2；
比较Ta与T3的大小，若Ta>T3，则过去这段时间的下游资源负载超过其负载能力阈值，若Sa<T3,则过去这段时间的下游负载能力未超过其负载能力阈值。
优选地，如果超过了负载承载能力阈值，则对视频流抽取帧速率进行动态调整包括：发送信号给上游系统，让上游系统控制视频帧的抽取速率。
优选地，如果超过负载承载能力阈值，则对视频流抽取帧速率进行动态调整包括：若超过负载承载能力阈值，下游系统通过消息中间件把优先级最低的视频流降低抽帧速率的消息发送到上游系统进行处理。
优选地，如果下游资源负载小于负载承载能力阈值，下游系统通过消息中间件把优先级最高的视频流提高抽帧速率的消息发送到上游系统进行处理。
优选地，负载承载能力阈值为根据经过下游系统的压力测试以及服务响应的敏感度测试所得的正常处理时间阈值T3。
优选地，统计向下游资源发送服务请求的个数与对所述服务请求处理成功的个数，且进行相关运算包括：
优选地，所述消息中间件指的是：基于发布或订阅模式的生产者、消费者的消息中间件，消费者与生产者设置同一个消息主题，生产者将产生的消息发送到消息主题，订阅该消息主题的消费者从消息主题中获取消息。
优选地，所述上游系统作为消息中间件的消费者，从订阅的消息主题接收下游发送的调整抽帧速率的消息。
优选地，所述下游系统作为消息中间件的生产者，用于发送调整抽帧速率消息到对应的消息主题。
另一方面，本发明一实施例提供了一种动态调整视频流抽帧速率的系统，包括上游系统，下游系统，所述上游系统、下游系统均设有消息中间件，所述系统执行上述的动态调整视频流抽帧速率的方法。
优选地，所述消息中间件指的是：基于发布或订阅模式的生产者、消费者的消息中间件，消费者与生产者设置同一个消息主题，生产者将产生的消息发送到消息主题，订阅该消息主题的消费者从消息主题中获取消息。
与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：根据下游系统的负载情况，动态调整视频流抽帧速率，从而保证不影响下游系统处理逻辑前提下，降低系统负载压力，节省服务器以及网络带宽资源。
【附图说明】
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明动态调整视频流抽帧速率的方法流程图。
图2是本发明动态调整视频流抽帧速率的方法一优选实施例流程图。
图3是本发明动态调整视频流抽帧速率的系统结构示意图。
【具体实施方式】
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
图1是本发明动态调整视频流抽帧速率的方法流程图。如图1所示，一种动态调整视频流抽帧速率的方法，包括步骤：
S11、对多路视频流进行帧图片抽取，将帧图片发送到下游系统进行处理；
S12、判断下游资源负载是否超过负载承载能力阈值；
S13、如果超过负载承载能力阈值，则对视频流抽取帧速率进行动态调整。
消息中间件指的是：基于发布、订阅模式的生产者、消费者的消息中间件。上游系统作为消息中间件的消费者，从订阅的消息主题接收下游发送的调整抽帧速率的消息。下游系统作为消息中间件的生产者，用于发送调整抽帧速率消息到对应的消息主题。
为了确定对每路视频流响应先后顺序，在对多路视频流进行帧图片抽取，将帧图片发送到下游系统进行处理之前还可以包括步骤：设置每路视频流的优先级顺序。
判断下游资源负载是否超过负载承载能力阈值，具体实施时，根据以下原则进行：
统计一段时间t1秒向下游系统发送服务请求的个数Qp与对所述服务请求处理成功的个数Tp，且计算其差值Na＝Qp-Tp，该差值Ni为这段时间t1秒内的未处理的请求积压量；
计算这段时间t1秒内的平均每秒处理速率Tps，Tps＝Tp/t1；
计算这段时间t1秒内的平均每秒接收请求速率Qps，Qps＝Qp/t1；
计算剩余未处理的请求积压量需要的时间t2，t2＝Na/Tps；
根据每秒平均请求的速率Qps，计算未来时间T3秒内下游服务接收请求的总数Qal，Qal＝Qps×T3，T3为经过下游系统压力测试以及服务响应的敏感度测试所得的正常处理时间阈值；
计算处理未来T3秒内的请求量需要耗时t4，t4＝Qal/Tps
计算目前服务负载承载能力Ta，Ta＝t4+t2；
比较Ta与T3的大小，若Ta>T3，则过去这段时间的下游资源负载超过其负载能力阈值，若Sa<T3,则过去这段时间的下游负载能力未超过其负载能力阈值。负载承载能力阈值为根据经过下游系统的压力测试以及服务响应的敏感度测试所得的正常处理时间阈值T3。下游系统敏感度测试：在经过大量下游系统的负载承载能力测试过程中，通过设定指定的负载承载能力值与在测试所得负载承载能力的真实值进行比对后，下游系统基于该比较结果会产生过快或过延迟的不稳定响应，如，该阈值设置过小，会导致服务响应过快，下游系统发消息到上游系统加快抽帧速率，但因为对负载压力敏感的下游系统很快就因接收帧图片过多，负载过大，从而发送通知上游系统减慢抽帧速率。
如果超过了负载承载能力阈值，则对视频流抽取帧速率进行动态调整包括：发送信号给上游系统，让上游系统控制视频帧的抽取速率。
图2是本发明动态调整视频流抽帧速率的方法一优选实施例流程图。如图2所示，一种动态调整视频流抽帧速率的方法，包括：
步骤1：通过高并发程序对多路视频流进行帧图片抽取，将帧图片发送到下游系统进行处理；
步骤2：提前设置好每路视频流的优先级顺序，当下游资源负载变差较大时，可以根据视频流的优先级作为判断条件，对每路视频流抽取帧速率调整；
步骤3：设置定时任务通过定时统计系统性能指标，即当前时间往前推过去过去一段时间5分钟后请求与返回结果进行差值计算。
其具体性能指标设计步骤如下：
统计一段时间t1秒向下游系统发送服务请求的个数Qp与对所述服务请求处理成功的个数Tp，且计算其差值Na＝Qp-Tp，该差值Ni为这段时间t1秒内的未处理的请求积压量；
计算这段时间t1秒内的平均每秒处理速率Tps，Tps＝Tp/t1；
计算这段时间t1秒内的平均每秒接收请求速率Qps，Qps＝Qp/t1；
计算剩余未处理的请求积压量需要的时间t2，t2＝Na/Tps；
根据每秒平均请求的速率Qps，计算未来时间T3秒内下游服务接收请求的总数Qal，Qal＝Qps×T3，T3为经过下游系统压力测试以及服务响应的敏感度测试所得的正常处理时间阈值；
计算处理未来T3秒内的请求量需要耗时t4，t4＝Qal/Tps计算目前服务负载承载能力Ta，Ta＝t4+t2；
步骤4：根据目前服务负载承载能力Ta是否有超过阈值，进而对指定视频流抽帧速率进行调整；具体步骤如下：
若超过其最大阈值，下游系统通过消息中间件把优先级最低的视频流降低抽帧速率的消息发送到上游系统进行处理；
若小于其最小阈值，下游系统通过消息中间件把优先级最高的视频流提高抽帧速率的消息发送到上游系统进行处理。
实施例二
图3是本发明动态调整视频流抽帧速率的系统结构示意图。如图3所示，一种动态调整视频流抽帧速率的系统，包括上游系统，下游系统，上游系统、下游系统均设有消息中间件，该系统执行上述的动态调整视频流抽帧速率的方法。下游系统对从多路视频流抽取的帧图片进行处理；当下游系统资源负载超过负载承载能力阈值时，上游系统通过下游系统消息中间件获取调整抽帧信息，对视频流抽取帧速率进行动态调整。负载承载能力阈值包括：
消息中间件包括：上游系统通过消息中间件对视频流抽取帧速率进行动态调整包括：发送信号给上游系统，让上游系统控制视频帧的抽取速率。下游系统对从多路视频流抽取的帧图片进行处理之前包括：设置每路视频流的优先级顺序。如果下游资源负载小于负载承载能力阈值，下游系统通过消息中间件把优先级最高的视频流提高抽帧速率的消息发送到上游系统进行处理。具体实施时，上游系统可以是服务器或者类似具有服务器功能的设备，下游系统可以是多个终端。
当下游系统出现过高负载时，系统会基于一段时间内的服务方法调用次数以及成功返回结果的次数进行统计，作为系统服务性能的指标，对上游系统视频流抽取帧的速率进行动态调整。如，上游系统将视频流传输大量的视频帧，此时下游系统的定时任务会在指定时间内，一直统计系统视频帧的请求调用总次数与成功返回结果总次数，并取差值，根据此差值进行相关计算其过去一段时间内的系统负载承载能力，根据该承载能力判断是否超过下游系统负载承载能力阈值，根据判断结果来进行判断是否减小或者增大视频流抽取帧速率，通过消息中间件实时把信号发送到上游视频流抽取帧系统，进而动态调整帧抽取速率，极大地降低系统的负载，保证了视频帧的质量。
由上述说明可知，使用根据本发明的动态调整视频流抽帧速率的方法及系统，其有益效果为：根据下游系统的负载情况，动态调整视频流抽帧速率，从而保证不影响下游系统处理逻辑前提下，降低系统负载压力，节省服务器以及网络带宽资源。
以上对本发明实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (12)

1.一种动态调整视频流抽帧速率的方法，其特征在于，包括：
对多路视频流进行帧图片抽取，将帧图片发送到下游系统进行处理；
判断下游系统负载是否超过负载承载能力阈值；
如果超过负载承载能力阈值，则对视频流抽取帧速率进行动态调整。
2.根据权利要求1所述的动态调整视频流抽帧速率的方法，其特征在于，在对多路视频流进行帧图片抽取，将帧图片发送到下游系统进行处理之前包括：设置每路视频流的优先级顺序。
3.根据权利要求1所述的动态调整视频流抽帧速率的方法，其特征在于，判断下游系统负载是否超过负载承载能力阈值包括：
统计一段时间t1秒向下游系统发送服务请求的个数Qp与对所述服务请求处理成功的个数Tp，且计算其差值Na，Na＝Qp－Tp，该差值Na为这段时间t1秒内的未处理的服务请求积压量；
计算这段时间t1秒内的服务请求平均每秒处理速率Tps，Tps＝Tp/t1；
计算这段时间t1秒内的平均每秒接收请求速率Qps，Qps＝Qp/t1；
计算剩余未处理的请求积压量需要的时间t2，t2＝Na/Tps；
根据平均每秒接收请求的速率Qps，计算未来时间T3秒内下游系统接收服务请求的总数Qal，Qal＝Qps×T3，T3为经过下游系统压力测试以及服务响应的敏感度测试所得的正常处理时间阈值；
计算处理未来T3秒内的请求量需要耗时t4，t4＝Qal/Tps；
计算目前服务负载承载能力Ta，Ta＝t4+t2；
比较Ta与T3的大小，若Ta>T3，则过去这段时间的下游系统负载超过其负载能力阈值，若Ta<T3,则过去这段时间的下游系统负载能力未超过其负载能力阈值。
4.根据权利要求1所述的动态调整视频流抽帧速率的方法，其特征在于，如果超过了负载承载能力阈值，则对视频流抽取帧速率进行动态调整包括：发送信号给上游系统，让上游系统控制视频帧的抽取速率。
5.根据权利要求2所述的动态调整视频流抽帧速率的方法，其特征在于，如果超过负载承载能力阈值，则对视频流抽取帧速率进行动态调整包括：
若超过负载承载能力阈值，下游系统通过消息中间件把优先级最低的视频流降低抽帧速率的消息发送到上游系统进行处理。
6.根据权利要求2所述的动态调整视频流抽帧速率的方法，其特征在于，如果下游资源负载小于负载承载能力阈值，下游系统通过消息中间件把优先级最高的视频流提高抽帧速率的消息发送到上游系统进行处理。
7.根据权利要求3所述的动态调整视频流抽帧速率的方法，其特征在于，负载承载能力阈值为根据经过下游系统的压力测试以及服务响应的敏感度测试所得的正常处理时间阈值T3。
8.根据权利要求5或6所述的动态调整视频流抽帧速率的方法，其特征在于，所述消息中间件指的是：基于发布或订阅模式的生产者、消费者的消息中间件，消费者与生产者设置同一个消息主题，生产者将产生的消息发送到消息主题，订阅该消息主题的消费者从消息主题中获取消息。
9.根据权利要求8所述的动态调整视频流抽帧速率的方法，其特征在于，所述上游系统作为消息中间件的消费者，从订阅的消息主题接收下游系统发送的调整抽帧速率消息。
10.根据权利要求8所述的动态调整视频流抽帧速率的方法，其特征在于，所述下游系统作为消息中间件的生产者，用于发送调整抽帧速率消息到对应的消息主题。
11.一种动态调整视频流抽帧速率的系统，其特征在于，包括上游系统，下游系统，所述上游系统、下游系统均设有消息中间件，所述系统执行如权利要求1至10任意一项所述的动态调整视频流抽帧速率的方法。
12.根据权利要求11所述的动态调整视频流抽帧速率的系统，其特征在于，所述消息中间件指的是：基于发布或订阅模式的生产者、消费者的消息中间件，消费者与生产者设置同一个消息主题，生产者将产生的消息发送到消息主题，订阅该消息主题的消费者从消息主题中获取消息。
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