CN115378919A - 一种海洋媒体自动唤醒传输优化方法、系统、介质及设备 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种海洋媒体自动唤醒传输优化方法、系统、介质及设备，属于通信领域，实时采集监测区域的视频流时间连续媒体数据并进行数据分析，当获取特定需求目标数据时，进入自动唤醒模式；将所述视频流时间连续媒体数据转化为图像时间离散媒体数据以便进行数据传输；构建海洋媒体传输优化模型；确定传输唤醒的时间点与持续时间以及进行传输的数据量；获取传输数据量与设备能耗之间以及媒体压缩率与计算量的关联关系，确定媒体压缩产生的设备能耗；分析传输数据量与用户体验之间的关系，对海洋媒体传输优化模型进行求解，获得最佳的媒体传输量和媒体压缩率；降低媒体传输数据量，节省紧张的带宽资源。

Description

一种海洋媒体自动唤醒传输优化方法、系统、介质及设备

技术领域

本公开涉及通信技术领域，具体涉及一种海洋媒体自动唤醒传输优化方法、系统、介质及设备。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

随着海洋事业的快速发展，越来越多的海洋服务需要应用和传输媒体数据，如在海洋牧场中，可以通过监控视频的方式对养殖的海参、鱼类进行观察分析，从而避免了经常下海勘察带来的成本开销和错过最佳捕鱼时间而产生的损失；在维护海洋浮标安全时也经常需要用到媒体数据，海洋浮标在水文水质检测、气象观测、标记航道范围等方面发挥了重要的作用，一个海洋浮标的价值大约在几百万元，但是海洋浮标经常遭受到渔民或者其他人员等故意或者非故意的破坏，由于海洋浮标放置在海域中，无法对破坏形成进行取证，因此难以对相关破坏的人员进行相应的处罚，海洋浮标安全受到严重的威胁，也造成严重的经济损失。如果能及时将被破坏时的视频等数据及时的传回到岸上后台人员，就可以将此作为证据对破坏人员进行处罚，也可以有效遏制破坏海洋浮标的不良风气，降低相关损失。虽然海洋媒体数据对丰富海洋业务种类、提升海洋服务质量具有重要意义，但是在实际应用中还面临诸多挑战，具有包括以下问题。

1）在海洋中设备距离岸边较远，无法通过岸边的基站进行数据传输，主要依靠卫星进行数据通信，而每个设备通过卫星进行通信的带宽资源十分有限，传输速率往往只要几十KB，难以实时回传完整媒体数据（如监控视频等），从而严重限制了相关海洋产业的发展。

2）在海洋中进行供电十分困难，因此需要严格控制设备的耗电量。而对监控视频等大量数据量媒体的传输会产生一定的能量损耗，而现有的方法中无法对传输带来的能耗进行控制。

在将媒体数据从海洋浮标或者海洋传感器等设备上传回后台后，相关人员需要对回传的数据进行分析，如进行海洋浮标破坏行为取证、海洋牧场中海参、鱼类等水产的成长分析等，如果回传的媒体质量过差，如视频、图像等画面十分模糊等，就难以提取有用信息，造成用户体验质量差，现有方法无法保证用户的体验性。

发明内容

本公开为了解决上述问题，提出了一种海洋媒体自动唤醒传输优化方法、系统、介质及设备，设计一种自动传输机制，设备可自行处理分析周围环境信息，当发现特定目标后再启动传输，将有用数据进行回传，将连续的媒体数据转变为离散的图像帧数据，大幅度降低了数据传输量，节约传输带宽。

根据一些实施例，本公开采用如下技术方案：

一种海洋媒体自动唤醒传输方法，包括：

实时采集监测区域的视频流时间连续媒体数据并进行数据分析，当获取特定需求目标数据时，进入自动唤醒模式；将所述视频流时间连续媒体数据转化为图像时间离散媒体数据；

构建海洋媒体传输优化模型；

确定传输唤醒的时间点与持续时间以及进行传输的数据量；

获取传输数据量与设备能耗之间以及媒体压缩率与计算量的关联关系，确定媒体压缩产生的设备能耗；

分析传输数据量与用户体验之间的关系，对海洋媒体传输优化模型进行求解，获得最佳的媒体传输量和媒体压缩率。

根据另一些实施例，本公开采用如下技术方案：

一种海洋媒体自动唤醒传输优化系统，包括：

数据采集模块：实时采集监测区域的视频流时间连续媒体数据并进行数据分析，当获取特定需求目标数据时，进入自动唤醒模式；将所述视频流时间连续媒体数据转化为图像时间离散媒体数据；

模型构建模块：构建海洋媒体传输优化模型；

数据传输分析模块：确定传输唤醒的时间点与持续时间以及进行传输的数据量；获取传输数据量与设备能耗之间以及媒体压缩率与计算量的关联关系，确定媒体压缩产生的设备能耗；分析传输数据量与用户体验之间的关系；

数据计算模块：对海洋媒体传输优化模型进行求解，获得最佳的媒体传输量和媒体压缩率。

根据另一些实施例，本公开还采用如下技术方案：

一种计算机可读存储介质，其中存储有多条指令，所述指令适于由终端设备的处理器加载并执行所述的一种海洋媒体自动唤醒传输优化方法。

根据另一些实施例，本公开还采用如下技术方案：

一种终端设备，其特征在于，包括处理器和计算机可读存储介质，处理器用于实现各指令；计算机可读存储介质用于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行所述的一种海洋媒体自动唤醒传输优化方法。

与现有技术相比，本公开的有益效果为：

本公开通过设计传输自动唤醒模式，在未发现特定需求目标之前一直处于休眠状态，不回传相关媒体数据，当发现特定目标后再唤醒传输，进行媒体传输，从而大幅降低媒体传输数据量，节省紧张的带宽资源。接着建立海洋媒体传输优化模型，对海洋媒体传输数据量进行优化。本公开所述的方案不需要回传整个媒体内容，不仅能大幅度的降低媒体数据的传输量，还综合了考虑了海洋设备能耗和用户体验质量，为海洋媒体传输提供了新思路。

附图说明

构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。

图1为本公开方法的海洋媒体自动唤醒传输方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

实施例1

本公开的一种实施例中提供了一种海洋媒体自动唤醒传输优化方法，包括：

S101：实时采集监测区域的视频流时间连续媒体数据并进行数据分析，当获取特定需求目标数据时，进入自动唤醒模式；将所述视频流时间连续媒体数据转化为图像时间离散媒体数据以便进行数据传输；所述特定需求目标数据指的是执行的任务时所监测到的视频数据，如在海洋浮标监控中就是当检测到有其他船只靠近时的图像视频；在海洋牧场中就是检测到相关鱼类、海参时的图像视频；

S102：构建海洋媒体传输优化模型；

S103：确定传输唤醒的时间点与持续时间以及进行传输的数据量；

S104：获取传输数据量与设备能耗之间以及媒体压缩率与计算量的关联关系，确定媒体压缩产生的设备能耗；

S105：分析传输数据量与用户体验之间的关系，对海洋媒体传输优化模型进行求解，获得最佳的媒体传输量和媒体压缩率。

收集相关海洋服务数据集，在云服务器、超算中心等岸上计算计算能力充足的服务器上进行建模分析或模型训练，建立起能够发现特定目标状况的检测模型，将该模型搭载到海洋浮标或海洋传感器等海洋设备中。在海洋设备进入工作区域后，传输模块一直处于休眠状态，当通过检测模型发现到特定目标后，传输模块才会被激活，进行相关的数据传输。

进一步的，作为一种实施例，海洋媒体传输自动唤醒模式包括：

确定传输唤醒的时间点与持续时间；所述传输唤醒的时间点为监测到特定目标数据时的时间点；持续时间就是从监测到目标数据，到目标消失的时间。

确定传输的数据量；

分析海洋传感设备能耗与传输数据量、媒体压缩率的关联关系，建立海洋传感设备能耗评估模型；

分析海洋服务中用户体验质量与传输数据量、媒体压缩率的关联关系，建立海洋服务用户体验质量评估模型；

进一步的，构建海洋传感设备能耗评估模型包括：

分析传输数据量与海洋设备能耗间的关系；

分析媒体压缩率与计算量的关联关系，从而确定媒体压缩产生的设备能耗。

所述传输数据量与海洋设备能耗间的关系为：

首先需要对媒体数据进行压缩，压缩率值小，需要的计算量也就越大，相应的设备能耗也就越多，计算量与压缩率的关系为：

其中，CR是设备用于压缩需要的计算量，

是计算量与压缩率值间的转换因子，r是媒体压缩率值，取值为

，值越大，压缩比例越低，当r=1时代表未对媒体进行压缩，d表示原来媒体数据的大小。

海洋设备计算会产生相应的能耗，因此海洋设备用于媒体压缩产生的能耗为：

其中

为海洋设备进行单元运算量产生的能耗。

除了对媒体数据进行压缩产生能耗外，还需要将媒体数据进行回传，传输速率表示为：

其中

是信道带宽，

是海洋设备的发射能耗，

是信道增益，

是信道的噪音 功率。传输媒体数据需要的能耗为：

因此设备的总能耗为：

进一步的，分析海洋服务中用户体验质量与传输数据量、媒体压缩率的关联关系，建立海洋服务用户体验质量评估模型，构建海洋服务用户体验质量评估模型，对于海洋服务而言，分析海洋服务中用户体验质量与传输数据量、媒体压缩率的关联关系为：媒体压缩率值越小，得到的数据约容易失真，用户分析难度也就越大，体验质量越差；回传的原媒体数据越大（如多回传几帧图像），用户从中可以挖掘信息也就越多，用户体验质量也就越高。因此，建立如下的用户体验质量评估模型：

其中，

分别为媒体压缩率和原媒体数据量对用户体验质量评估的影响 因子。

进一步的，在进行传输优化时，需要综合考虑海洋设备能耗和用户体验质量两方面信息进行决策，采用权重相加的方法建立如下的媒体传输优化模型：

其中D为可观测的最大原数据量。模型的优化目标为设备能耗和用户体验质量间的权值相加，优化变量为压缩率r和原数据量d，约束条件一个是为压缩率取值范围，约束条件另一个是为原数据量取值范围。

进一步的，对海洋媒体传输优化模型进行求解，获得最佳的媒体传输量和媒体压缩率的过程为：

考虑到问题的优化目标比较复杂，采用梯度下降的方式对问题进行求解，设置梯 度下降的步长为

，初始点位置为

，首先对变量r在

处进行求偏导得到：

然后对变量r进行如下更新：

同样的，对变量d在

处求偏导得到：

然后对变量d进行如下更新：

迭代上述过程n次，直到

且

,其中

为迭代阈值。

上述流程具体执行以下算法1：

Input: p,h,

;

Output: r,d

Initialize

while true do

if find abnormality then

while not in the threshold range do

end

else

Continue to test

end

end

实施例2

本公开的一种实施例中提供了一种海洋媒体自动唤醒传输优化系统，包括：

数据采集模块：实时采集监测区域的视频流时间连续媒体数据并进行数据分析，当获取特定需求目标数据时，进入自动唤醒模式；将所述视频流时间连续媒体数据转化为图像时间离散媒体数据；

模型构建模块：构建海洋媒体传输优化模型；

数据传输分析模块：确定传输唤醒的时间点与持续时间以及进行传输的数据量；获取传输数据量与设备能耗之间以及媒体压缩率与计算量的关联关系，确定媒体压缩产生的设备能耗；分析传输数据量与用户体验之间的关系；

数据计算模块：对海洋媒体传输优化模型进行求解，获得最佳的媒体传输量和媒体压缩率。

作为一种实施例，所述系统具体执行以下方法：

实时采集监测区域的视频流时间连续媒体数据并进行数据分析，当获取特定需求目标数据时，进入自动唤醒模式；将所述视频流时间连续媒体数据转化为图像时间离散媒体数据以便进行数据传输；

构建海洋媒体传输优化模型；

确定传输唤醒的时间点与持续时间以及进行传输的数据量；

获取传输数据量与设备能耗之间以及媒体压缩率与计算量的关联关系，确定媒体压缩产生的设备能耗；

分析传输数据量与用户体验之间的关系，对海洋媒体传输优化模型进行求解，获得最佳的媒体传输量和媒体压缩率。

其中，分析传输数据量与设备能耗间的关系；分析媒体压缩率与计算量的关联关系，建立海洋设备能耗评估模型，从而确定媒体压缩产生的海洋设备能耗。

分析传输数据量与用户体验间的关系，建立海洋服务用户体验质量评估模型。

具体的，对离散媒体数据进行压缩，压缩率值小，计算量值大，相应的计算量与压缩率的关系为：

其中，CR是设备用于压缩需要的计算量，

是计算量与压缩率值间的转换因子，r是媒体压缩率值，取值为

，值越大，压缩比例越低，当r=1时代表未对媒体进行压缩，d表示原来媒体数据的大小。

海洋设备计算会产生相应的能耗，因此海洋设备用于媒体压缩产生的能耗为：

其中

为海洋设备进行单元运算量产生的能耗。

除了对媒体数据进行压缩产生能耗外，还需要将媒体数据进行回传，传输速率表示为：

其中

是信道带宽，

是海洋设备的发射能耗，

是信道增益，

是信道的噪音 功率。传输媒体数据需要的能耗为：

因此设备的总能耗为：

另外，传输数据量与用户体验之间的关系为：媒体压缩率值越小，得到的数据越容易失真，用户分析难度也就越大，体验质量越差；回传的原媒体数据越大，用户可以获取的信息越多，用户体验越高。

因此，建立如下的用户体验质量评估模型：

其中，

分别为媒体压缩率和原媒体数据量对用户体验质量评估的影响 因子。

进一步的，在进行传输优化时，需要综合考虑海洋设备能耗和用户体验质量两方面信息进行决策，采用权重相加的方法建立如下的媒体传输优化模型：

其中D为可观测的最大原数据量。模型的优化目标为设备能耗和用户体验质量间的权值相加，优化变量为压缩率r和原数据量d，约束条件一个是为压缩率取值范围，约束条件另一个是为原数据量取值范围。

实施例3

本公开的一种实施例中提供了一种计算机可读存储介质，其中存储有多条指令，所述指令适于由终端设备的处理器加载并执行所述的一种海洋媒体自动唤醒传输优化方法。

实施例4

本公开的一种实施例中提供了一种终端设备，包括处理器和计算机可读存储介质，处理器用于实现各指令；计算机可读存储介质用于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行所述的一种海洋媒体自动唤醒传输优化方法。

本公开是参照根据本公开实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种海洋媒体自动唤醒传输优化方法，其特征在于，包括：

实时采集监测区域的视频流时间连续媒体数据并进行数据分析，当获取特定需求目标数据时，进入自动唤醒模式；将所述视频流时间连续媒体数据转化为图像时间离散媒体数据；

构建海洋媒体传输优化模型；

确定传输唤醒的时间点与持续时间以及进行传输的数据量；

获取传输数据量与设备能耗之间以及媒体压缩率与计算量的关联关系，确定媒体压缩产生的设备能耗；

分析传输数据量与用户体验之间的关系，对海洋媒体传输优化模型进行求解，获得最佳的媒体传输量和媒体压缩率。

2.如权利要求1所述的一种海洋媒体自动唤醒传输优化方法，其特征在于，以权重相加的方式对海洋媒体传输优化模型进行构建，所述海洋媒体传输优化模型同时考虑设备能耗以及用户体验质量。

3.如权利要求1所述的一种海洋媒体自动唤醒传输优化方法，其特征在于，分析海洋传感设备能耗与传输数据量、媒体压缩率的关联关系，建立海洋传感设备能耗评估模型。

4.如权利要求1所述的一种海洋媒体自动唤醒传输优化方法，其特征在于，分析海洋服务中用户体验质量与传输数据量、媒体压缩率的关联关系，建立海洋服务用户体验质量评估模型。

5.如权利要求3所述的一种海洋媒体自动唤醒传输优化方法，其特征在于，对离散媒体数据进行压缩，压缩率值小，计算量值大，相应的计算量与压缩率的关系为：

其中，CR是设备用于压缩需要的计算量，

是计算量与压缩率值间的转换因子，r是 媒体压缩率值，取值为

，值越大，压缩比例越低，当r=1时代表未对媒体进行压缩，d表 示原来媒体数据的大小。

6.如权利要求3所述的一种海洋媒体自动唤醒传输优化方法，其特征在于，海洋传感设备用于媒体压缩产生的能耗为：

其中

为海洋设备进行单元运算量产生的能耗。

7.如权利要求1所述的一种海洋媒体自动唤醒传输优化方法，其特征在于，

传输数据量与用户体验之间的关系为：媒体压缩率值越小，得到的数据越容易失真，用户分析难度也就越大，体验质量越差；回传的原媒体数据越大，用户可以获取的信息越多，用户体验越高。

8.一种海洋媒体自动唤醒传输优化系统，其特征在于，包括：

数据采集模块：实时采集监测区域的视频流时间连续媒体数据并进行数据分析，当获取特定需求目标数据时，进入自动唤醒模式；将所述视频流时间连续媒体数据转化为图像时间离散媒体数据；

模型构建模块：构建海洋媒体传输优化模型；

数据传输分析模块：确定传输唤醒的时间点与持续时间以及进行传输的数据量；获取传输数据量与设备能耗之间以及媒体压缩率与计算量的关联关系，确定媒体压缩产生的设备能耗；分析传输数据量与用户体验之间的关系；

数据计算模块：对海洋媒体传输优化模型进行求解，获得最佳的媒体传输量和媒体压缩率。

9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其中存储有多条指令，所述指令适于由终端设备的处理器加载并执行权利要求1-7中任一项所述的一种海洋媒体自动唤醒传输优化方法。

10.一种终端设备，其特征在于，包括处理器和计算机可读存储介质，处理器用于实现各指令；计算机可读存储介质用于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行如权利要求1-7中任一项所述的一种海洋媒体自动唤醒传输优化方法。

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