CN115361592A - 基于数字视频监控平台的网络自适应系统 - Google Patents

基于数字视频监控平台的网络自适应系统 Download PDF

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CN115361592A CN202210953756.2A CN202210953756A CN115361592A CN 115361592 A CN115361592 A CN 115361592A CN 202210953756 A CN202210953756 A CN 202210953756A CN 115361592 A CN115361592 A CN 115361592A
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Abstract

本发明公开了基于数字视频监控平台的网络自适应系统，包括音视频模块、控制器、网络传输模块、数字视频监控模块和数据采样分析模块，本发明通过音视频模块将编码后的媒体数据切割成一个个等大小的媒体数据包，以媒体数据包的形式对媒体数据进行传输，提高的媒体数据的传输速度；通过对媒体数据包传送的时间进行判定，数字视频监控模块依据媒体数据包的传送时间对媒体数据包进行三种不同方式的接收，大大降低了数据丢包对监控造成的影响。

Description

基于数字视频监控平台的网络自适应系统
技术领域
本发明涉及数字视频监控平台和网络自适应系统，具体涉及基于数字视频监控平台的网络自适应系统。
背景技术
网络自适应，是指根据网络情况，动态调整视频质量保证视频能够播放顺畅，数字视频监控平台作为一种安防系统的基础已经有一定的发展时间，而随着各类网络技术的发展，基于数字视频监控平台的网络自适应系统正继续向更进一步的集成化、智能化的方向发展。
基于数字视频监控平台的网络自适应系统主要进行各类监控数据的传送，其中以实时的视频数据和音频数据为主，由于视频数据和音频数据在数据量上相对较大，因此，如何稳定、有效地进行数据传送，已成为基于数字视频监控平台的网络自适应系统涉及和应用的一个难题，当前的基于数字视频监控平台的网络自适应系统，针对特定应用的需要，各自支持不同网络环境，但是网络环境不是稳定不变的，在某个时段是呈现稳定趋势，在另一个时段可能会剧烈波动，本发明针对这些问题，提出了基于数字视频监控平台的网络自适应系统，可通过对当前音视频数据的传送时间进行判定选择不同方式的接收方式，避免出现丢包造成马赛克，确保视频能顺畅播放。
发明内容
本发明的目的在于提供基于数字视频监控平台的网络自适应系统。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
基于数字视频监控平台的网络自适应系统，包括：
音视频模块包括音视频编码器，所述音视频模块将获取到的音视频数据传输到音视频编码器，所述音视频编码器对音视频数据进行编码生成媒体数据；
所述音视频模块将媒体数据切割成媒体数据包传输到数字视频监控模块；
网络传输模块对媒体数据包的接收方式进行判定生成选定指令和接收方式并将其传输到数字视频监控模块；
数据采样分析模块用于对传输媒体数据包过程中产生的数据进行采样并分析媒体数据包的传输时间，将媒体数据包的传输时间归纳为三种集合，分别为平均延时段集合G、正常抖动段集合C和剧烈抖动段集合E；
所述数字视频监控模块接收网络传输模块传输的选定指令和接收方式后依据选定方式对音视频模块传输的媒体数据包进行接收、显示并存储。
进一步的，选定指令和接收方式具体生成步骤如下：
B1：所述网络传输模块获取当前媒体数据包的发送时间F；
B2：所述网络传输模块对发送时间F进行判定，步骤如下：
若
Figure BDA0003790271850000021
则判定当前媒体数据包的接收方式为降分辨率，所述网络传输模块生成选定指令并将其和判定的接收方式一起传输到数字视频监控模块；
若
Figure BDA0003790271850000022
则判定当前媒体数据包的接收方式为降帧率，所述网络传输模块生成选定指令并将其和判定的接收方式一起传输到数字视频监控模块；
若
Figure BDA0003790271850000023
则判定当前媒体数据包的接收方式为降码率，所述网络传输模块生成选定指令并将其和判定的接收方式一起传输到数字视频监控模块。
进一步的，所述平均延时段集合G的生成步骤如下：
步骤一：将一个传输周期的时间划分为n个等时长的传输段，将一个传输周期的n个传输段标记为L1、L2、...Ln；
以一个传输段为例，获取t个传输周期该传输段内媒体数据包接收的最大包序号并标记为V1、V2、...Vt，上一个传输段内媒体数据包接收的最大包序号并标记为W1、W2、...Wt；在本发明的一个实施例中，其中t个传输周期是指以当前工作周期为起点，向过去回溯t个工作周期；在本发明的实施例中，一个传输周期为1天，一个传输段为20分钟；
利用公式Lt＝Vt-Wt，计算获取t个传输周期以该传输段为基准的两次传输段间隔时间内理论应该接收到的媒体数据包数量Lt；
步骤二：按照步骤一，获取t个传输周期该传输段内媒体数据包接收的实际数量并标记为X1、X2、...Xt，上一个传输段内媒体数据包接收的实际数量并标记为Y1、Y2、...Yt；
利用公式Zt＝Xt-Yt，计算获取t个传输周期以该传输段为基准的两次传输段间隔时间内实际接收到的有序包数量Zt；
步骤三：利用公式Dt＝(1-Zt/Lt)×100％，计算获取t个传输周期以该传输段为基准的两次传输段内媒体数据包的丢包率；
步骤四：利用公式
Figure BDA0003790271850000031
计算获取t个传输周期以该传输段为基准的两次传输段内媒体数据包丢包率标准差；将I和预设阈值I1进行比较，若I>预设阈值I1；则认为这组数据的离散值过大，按照|Di-D|从大到小的顺序依次删除对应的Di值并对应计算剩余的Di值，直至I≤预设阈值I1，所述D为t个传输周期以该传输段为基准的两次传输段内参与离散值运算的媒体数据包丢包率的平均值；
步骤五：按照步骤一到步骤四，依次获取t个传输周期n个传输段的参与媒体数据包丢包率离散值运算的媒体数据包丢包率的平均值，记为J1、J2、...Jn；
步骤六：对t个传输周期n个传输段进行判定：
S1：分别创建平均延时段集合G＝[]，丢包延时段集合H＝[]；
S2：将J1和J进行大小判定：
若J1>J，则将当前J1所属传输段添加到平均延时段集合G内，表现形式为G＝[N1]；
若J1≤J，则将当前J1所属传输段N1添加到丢包延时段集合H内，表现形式为H＝[N1]；
所述N1为当前J1所属的传输段；
S3：按照步骤S2，依次将J1、J2、...Jn和J进行大小判定；
所属J为预设丢包率阈值。
进一步的，进一步的，对丢包延时段集合H内存储的传输段进行延迟抖动判定，具体步骤如下：
SS1：随机取出丢包延时段集合H内的一个传输段记为Ns，
Figure BDA0003790271850000042
SS2：随机获取Ns内p个媒体数据包从音视频模块传输到数字视频监控模块的网络延迟时间并标记为Tp，p＝1、2、...p；
利用公式T＝(1+2+...+p)/p计算获取Ns的网络延迟时间T；
SS3：获取丢包延时段集合H内的所有传输段，记为Na，
Figure BDA0003790271850000043
SS4：按照步骤SS1到SS2，依次获取Na个传输段的网络延迟时间Ta；
SS5：创建正常抖动段集合C＝[]，剧烈抖动段集合E＝[]；
利用公式计算
Figure BDA0003790271850000041
获取Na个传输段的网络延迟时间U的离散值，将U和预设阈值U1进行比较，若U>预设阈值U1；则认为这组数据的离散值过大，按照|Tq-Tb|从大到小的顺序依次删除对应的Tq值并对应计算剩余的Di值，将删除的Tq值添加到剧烈抖动段集合E中；
直至U≤预设阈值U1，依次将剩余的Tq值添加到正常抖动段集合C中；
所述Tb为参与Na个传输段的网络延迟时间U的离散值运算的平均值。
本发明的有益效果：
(1)本发明通过音视频模块将编码后的媒体数据切割成一个个等大小的媒体数据包，以媒体数据包的形式对媒体数据进行传输，提高的媒体数据的传输速度；
(2)本发明通过对媒体数据包传送的时间进行判定，数字视频监控模块依据媒体数据包的传送时间对媒体数据包进行三种不同方式的接收，大大降低了数据丢包对监控造成的影响。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明的系统框图。
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。
如图1所示，基于数字视频监控平台的网络自适应系统，包括：
音视频模块、控制器、网络传输模块、数字视频监控模块和数据采样分析模块。
所述音视频模块用于获取音视频数据，所述音视频模块包括音视频编码器，所述音视频模块将采集到的音视频数据传输到音视频编码器，所述音视频编码器接收到音视频模块传输的音视频数据后对其进行编码生成媒体数据并将其传输到音视频模块，所述音视频模块接收到音视频编码器传输的媒体数据后生成预传输指令并将其传输到控制器。
所述控制器接收到音视频模块传输的预传输指令后生成传输指令和接收方式选定指令；
所述控制器将传输指令传输到音视频模块，所述音视频模块接收到控制器传输的传输指令后按照数据大小将媒体数据切割成一个个等大小的媒体数据包，所述音视频模块将切割后的一个个等大小的媒体数据包传输到数字视频监控模块。
所述控制器将接收方式选定指令传输到网络传输模块，所述网络传输模块用于对媒体数据包的接收方式进行选定，具体步骤如下：
B1：所述网络传输模块获取当前媒体数据包的发送时间F；
B2：所述网络传输模块对发送时间F进行判定，步骤如下：
若
Figure BDA0003790271850000061
则判定当前媒体数据包的接收方式为降分辨率，所述网络传输模块生成选定指令并将其和判定的接收方式一起传输到数字视频监控模块；
若
Figure BDA0003790271850000062
则判定当前媒体数据包的接收方式为降帧率，所述网络传输模块生成选定指令并将其和判定的接收方式一起传输到数字视频监控模块；
若
Figure BDA0003790271850000063
则判定当前媒体数据包的接收方式为降码率，所述网络传输模块生成选定指令并将其和判定的接收方式一起传输到数字视频监控模块；
所述数字视频监控模块用于依据选定方式对音视频模块传输的媒体数据包进行接收、显示并存储，所述数字视频监控模块包括音视频解码器、显示单元和存储单元，所述数字视频监控模块接收到网络传输模块传输的选定指令后依据判定的接收方式对媒体数据包进行接收，所述数字视频监控模块降接收完全的媒体数据包传输到音视频解码器，所述音视频解码器接收数字视频监控模块传输的媒体数据包后对媒体数据进行解码并将解码后的媒体数据传输到显示单元和存储单元，所述显示单元接收媒体数据后对其进行显示，所述存储单元接收媒体数据后对其进行存储，并设定过期时间为1月。
所述数据采集分析模块用于对数字视频监控模块接收到的媒体数据包进行采集和分析，具体步骤如下：
步骤一：将一个传输周期的时间划分为n个等时长的传输段，将一个传输周期的n个传输段标记为L1、L2、...Ln；
以一个传输段为例，获取t个传输周期该传输段内媒体数据包接收的最大包序号并标记为V1、V2、...Vt，上一个传输段内媒体数据包接收的最大包序号并标记为W1、W2、...Wt；在本发明的一个实施例中，其中t个传输周期是指以当前工作周期为起点，向过去回溯t个工作周期；在本发明的实施例中，一个传输周期为1天，一个传输段为20分钟；
利用公式Lt＝Vt-Wt，计算获取t个传输周期以该传输段为基准的两次传输段间隔时间内理论应该接收到的媒体数据包数量Lt；
步骤二：按照步骤一，获取t个传输周期该传输段内媒体数据包接收的实际数量并标记为X1、X2、...Xt，上一个传输段内媒体数据包接收的实际数量并标记为Y1、Y2、...Yt；
利用公式Zt＝Xt-Yt，计算获取t个传输周期以该传输段为基准的两次传输段间隔时间内实际接收到的有序包数量Zt；
步骤三：利用公式Dt＝(1-Zt/Lt)×100％，计算获取t个传输周期以该传输段为基准的两次传输段内媒体数据包的丢包率；
步骤四：利用公式
Figure BDA0003790271850000081
计算获取t个传输周期以该传输段为基准的两次传输段内媒体数据包丢包率标准差；将I和预设阈值I1进行比较，若I>预设阈值I1；则认为这组数据的离散值过大，按照|Di-D|从大到小的顺序依次删除对应的Di值并对应计算剩余的Di值，直至I≤预设阈值I1，所述D为t个传输周期以该传输段为基准的两次传输段内参与离散值运算的媒体数据包丢包率的平均值；
步骤五：按照步骤一到步骤四，依次获取t个传输周期n个传输段的参与媒体数据包丢包率离散值运算的媒体数据包丢包率的平均值，记为J1、J2、...Jn；
步骤六：对t个传输周期n个传输段进行判定：
S1：分别创建平均延时段集合G＝[]，丢包延时段集合H＝[]；
S2：将J1和J进行大小判定：
若J1>J，则将当前J1所属传输段添加到平均延时段集合G内，表现形式为G＝[N1]；
若J1≤J，则将当前J1所属传输段N1添加到丢包延时段集合H内，表现形式为H＝[N1]；
所述N1为当前J1所属的传输段；
S3：按照步骤S2，依次将J1、J2、...Jn和J进行大小判定；
所属J为预设丢包率阈值；
步骤七：对丢包延时段集合H内存储的传输段进行延迟抖动判定，具体步骤如下：
SS1：随机取出丢包延时段集合H内的一个传输段记为Ns，
Figure BDA0003790271850000082
SS2：随机获取Ns内p个媒体数据包从音视频模块传输到数字视频监控模块的网络延迟时间并标记为Tp，p＝1、2、...p；
利用公式T＝(1+2+...+p)/p计算获取Ns的网络延迟时间T；
SS3：获取丢包延时段集合H内的所有传输段，记为Na，
Figure BDA0003790271850000092
SS4：按照步骤SS1到SS2，依次获取Na个传输段的网络延迟时间Ta；
SS5：创建正常抖动段集合C＝[]，剧烈抖动段集合E＝[]；
利用公式计算
Figure BDA0003790271850000091
获取Na个传输段的网络延迟时间U的离散值，将U和预设阈值U1进行比较，若U>预设阈值U1；则认为这组数据的离散值过大，按照|Tq-Tb|从大到小的顺序依次删除对应的Tq值并对应计算剩余的Di值，将删除的Tq值添加到剧烈抖动段集合E中；
直至U≤预设阈值U1，依次将剩余的Tq值添加到正常抖动段集合C中；
所述Tb为参与Na个传输段的网络延迟时间U的离散值运算的平均值。
在说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (4)

1.基于数字视频监控平台的网络自适应系统，其特征在于，包括：
音视频模块包括音视频编码器，所述音视频模块将获取到的音视频数据传输到音视频编码器，所述音视频编码器对音视频数据进行编码生成媒体数据；
所述音视频模块将媒体数据切割成媒体数据包传输到数字视频监控模块；
网络传输模块对媒体数据包的接收方式进行判定生成选定指令和接收方式并将其传输到数字视频监控模块；
数据采样分析模块用于对传输媒体数据包过程中产生的数据进行采样并分析媒体数据包的传输时间，将媒体数据包的传输时间归纳为三种集合，分别为平均延时段集合G、正常抖动段集合C和剧烈抖动段集合E；
所述数字视频监控模块接收网络传输模块传输的选定指令和接收方式后依据选定方式对音视频模块传输的媒体数据包进行接收、显示并存储。
2.根据权利要求1所述的基于数字视频监控平台的网络自适应系统，其特征在于，选定指令和接收方式具体生成步骤如下：
B1：所述网络传输模块获取当前媒体数据包的发送时间F；
B2：所述网络传输模块对发送时间F进行判定，步骤如下：
若
Figure FDA0003790271840000011
则判定当前媒体数据包的接收方式为降分辨率，所述网络传输模块生成选定指令并将其和判定的接收方式一起传输到数字视频监控模块；
若
Figure FDA0003790271840000012
则判定当前媒体数据包的接收方式为降帧率，所述网络传输模块生成选定指令并将其和判定的接收方式一起传输到数字视频监控模块；
若
Figure FDA0003790271840000013
则判定当前媒体数据包的接收方式为降码率，所述网络传输模块生成选定指令并将其和判定的接收方式一起传输到数字视频监控模块。
3.根据权利要求1所述的基于数字视频监控平台的网络自适应系统，其特征在于，所述平均延时段集合G的生成步骤如下：
步骤一：将一个传输周期的时间划分为n个等时长的传输段，将一个传输周期的n个传输段标记为L1、L2、...Ln；
以一个传输段为例，获取t个传输周期该传输段内媒体数据包接收的最大包序号并标记为V1、V2、...Vt，上一个传输段内媒体数据包接收的最大包序号并标记为W1、W2、...Wt；在本发明的一个实施例中，其中t个传输周期是指以当前工作周期为起点，向过去回溯t个工作周期；在本发明的实施例中，一个传输周期为1天，一个传输段为20分钟；
利用公式Lt＝Vt-Wt，计算获取t个传输周期以该传输段为基准的两次传输段间隔时间内理论应该接收到的媒体数据包数量Lt；
步骤二：按照步骤一，获取t个传输周期该传输段内媒体数据包接收的实际数量并标记为X1、X2、...Xt，上一个传输段内媒体数据包接收的实际数量并标记为Y1、Y2、...Yt；
利用公式Zt＝Xt-Yt，计算获取t个传输周期以该传输段为基准的两次传输段间隔时间内实际接收到的有序包数量Zt；
步骤三：利用公式Dt＝(1-Zt/Lt)×100％，计算获取t个传输周期以该传输段为基准的两次传输段内媒体数据包的丢包率；
步骤四：利用公式
Figure FDA0003790271840000021
计算获取t个传输周期以该传输段为基准的两次传输段内媒体数据包丢包率标准差；将I和预设阈值I1进行比较，若I>预设阈值I1；则认为这组数据的离散值过大，按照|Di-D|从大到小的顺序依次删除对应的Di值并对应计算剩余的Di值，直至I≤预设阈值I1，所述D为t个传输周期以该传输段为基准的两次传输段内参与离散值运算的媒体数据包丢包率的平均值；
步骤五：按照步骤一到步骤四，依次获取t个传输周期n个传输段的参与媒体数据包丢包率离散值运算的媒体数据包丢包率的平均值，记为J1、J2、...Jn；
步骤六：对t个传输周期n个传输段进行判定：
S1：分别创建平均延时段集合G＝[]，丢包延时段集合H＝[]；
S2：将J1和J进行大小判定：
若J1>J，则将当前J1所属传输段添加到平均延时段集合G内，表现形式为G＝[N1]；
若J1≤J，则将当前J1所属传输段N1添加到丢包延时段集合H内，表现形式为H＝[N1]；
所述N1为当前J1所属的传输段；
S3：按照步骤S2，依次将J1、J2、...Jn和J进行大小判定；
所属J为预设丢包率阈值。
4.根据权利要求3所述的基于数字视频监控平台的网络自适应系统，其特征在于，对丢包延时段集合H内存储的传输段进行延迟抖动判定，具体步骤如下：
SS1：随机取出丢包延时段集合H内的一个传输段记为Ns，
Figure FDA0003790271840000031
SS2：随机获取Ns内p个媒体数据包从音视频模块传输到数字视频监控模块的网络延迟时间并标记为Tp，p＝1、2、...p；
利用公式T＝(1+2+...+p)/p计算获取Ns的网络延迟时间T；
SS3：获取丢包延时段集合H内的所有传输段，记为Na，
Figure FDA0003790271840000032
SS4：按照步骤SS1到SS2，依次获取Na个传输段的网络延迟时间Ta；
SS5：创建正常抖动段集合C＝[]，剧烈抖动段集合E＝[]；
利用公式计算
Figure FDA0003790271840000041
获取Na个传输段的网络延迟时间U的离散值，将U和预设阈值U1进行比较，若U>预设阈值U1；则认为这组数据的离散值过大，按照|Tq-Tb|从大到小的顺序依次删除对应的Tq值并对应计算剩余的Di值，将删除的Tq值添加到剧烈抖动段集合E中；
直至U≤预设阈值U1，依次将剩余的Tq值添加到正常抖动段集合C中；
所述Tb为参与Na个传输段的网络延迟时间U的离散值运算的平均值。
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