本发明专利技术公开了一种基于流式处理的视频传输方法及系统，涉及视频传输技术领域，包括收集视频流进行预处理后抽取视频帧，将视频帧封装为图片流后进行数据分片，为分片数据分配初始化路径并计算初始流量比例；根据网络反馈优化路径选择并调整路径流量分配得到路径优化结果，根据路径优化结果传输分片数据。本发明专利技术通过视频帧的多层次特征提取与关键帧选择，实现了视频数据的分片封装，结合动态路径优化技术，基于Q学习算法和发光萤火虫算法动态调整路径选择和流量分配，提高了传输效率，充分结合了视频图像处理和动态网络优化技术，为高清视频流的高效、稳定传输提供了全新的解决方案。
1、随着互联网和多媒体技术的快速发展，视频传输已成为数据通信中的重要领域。在视频传输的传统方法中，基于固定码率的视频流协议（如 rtmp、hls）广泛用于实时视频流的传输。然而，固定码率方法难以适应复杂的网络环境，当网络带宽波动时，容易导致卡顿、画质下降等问题。近年来，流式处理技术的引入为视频传输的实时性和稳定性提供了新的解决方案。流式处理能够对数据流进行分片处理，结合网络动态调整算法，使视频传输更加灵活高效。为了进一步提升传输质量，学术界和工业界提出了多种优化策略。例如，基于自适应流媒体技术的传输方法通过实时监测网络状态，动态调整视频质量和码率，显著提高了网络利用效率。同时，深度学习技术的应用使视频帧的预处理和特征提取更加精细化，为语义识别、场景检测等复杂任务提供了支撑。然而，现有方案在高效路径优化、动态流量分配及画质优化等方面的性能仍然有限，对复杂视频内容及非理想网络环境的适应性较弱。
2、因此，本专利技术提供了一种基于流式处理的视频传输方法及系统，解决现有方案在高效路径优化、动态流量分配及画质优化等方面的性能仍然有限，对复杂视频内容及非理想网络环境的适应性较弱问题。
>5、收集视频流进行预处理后抽取视频帧，将视频帧封装为图片流后进行数据分片，为分片数据分配初始化路径并计算初始流量比例；6、根据网络反馈优化路径选择并调整路径流量分配得到路径优化结果，根据路径优化结果传输分片数据；
7、接收分片数据后将分片数据重组为视频流并进行画质优化，存储传输的视频数据。
8、作为本专利技术所述基于流式处理的视频传输方法的一种优选方案，其中：所述收集视频流进行预处理后抽取视频帧指使用高分辨率摄像设备，以30fps的帧率实时捕获高清视频流，将采集的视频流以帧为单位存储在环形缓冲区中，标记视频帧的时间戳并按时间戳进行排序形成帧序列，对帧序列进行预处理；
9、针对每一帧图像a，从rgb通道提取像素值，计算颜色矩，包括提取颜色的均值c1、方差c2和偏度c3，组合c1、c2和c3，构成颜色特征向量；
10、将每帧图像转换为灰度图，基于邻域关系计算每对像素的共生矩阵，计算每一帧图像a纹理特征，包括对比度b1、同质性b2和相关性b3，组合b1、b2和b3，构成纹理特征向量；
11、基于纹理分析的灰度图，统计每个灰度值的出现频率，归一化为概率分布p(f)，基于p(f)计算每帧图像的香农熵ef，衡量图像的信息复杂度；
12、加载预训练的vgg16模型，冻结卷积层权重并选择conv1至conv5 层作为多层特征输出层，每层分别提取低层结构特征和高层语义特征，将帧序列输入至vgg16模型中，逐层提取特征；
13、计算帧序列的梯度幅值并统计梯度幅值的频率分布，生成多通道直方图hm；
14、将vgg16的多层卷积特征与hgmf-mc特征结合得到融合后的深度特征向量f，将深度特征向量f和颜色、纹理、信息复杂度特征融合得到最终的深度特征向量，将所有帧的特征向量存储为特征向量序列；
15、使用卷积神经网络作为分类模型，将每帧的综合特征向量输入分类模型中，计算分类概率，设定分类阈值d，若分类概率大于等于分类阈值d，则将当前帧标记为语义场景帧，否则将当前帧标记为静态场景帧，将帧序列标记为语义场景帧集合和静态场景帧集合；
16、计算语义场景帧集合中，每帧图像的梯度分量和梯度幅值，将每帧的梯度幅值分为多个通道，并对每个通道的梯度幅值进行分桶统计，构建直方图hgmf；
17、逐对计算每对相邻帧的直方图hgmf的差异值，计算所有帧间差异的均值和标准差，根据均值和标准差的和设定阈值s；
18、遍历语义场景帧集合，选择帧间差异值大于阈值s的帧作为关键帧，为每个关键帧添加时间戳；
19、对静态场景帧集合中每帧图像进行2d-dwt，提取低频特征s；
20、使用感知哈希方法对每帧低频特征生成哈希值，通过汉明距离计算相邻帧哈希值的差异，计算所有哈希值差异的均值和标准差，根据均值和标准差的和设定阈值g；
21、遍历哈希值差异序列，选择局部极值大于g的帧作为关键帧，为每个关键帧添加时间戳；
22、根据实际的网络带宽、窗口数量和视频内容动态计算抽帧频率f；
23、按时间戳对关键帧集合排序，依据动态计算的抽帧频率选择帧序列进行关键帧提取，并将提取的关键帧组合为集合。
24、作为本专利技术所述基于流式处理的视频传输方法的一种优选方案，其中：所述将视频帧封装为图片流后进行数据分片，为分片数据分配初始化路径并计算初始流量比例指通过ffmpeg将视频帧封装为jpg图片格式，整合图片帧形成图片流，设定时间窗口对图片流进行分割，将时间窗口内的图片帧划分为一个分片，每个分片被标记为fk，其中k表示当前分片编号；
25、为每个分片添加时间戳，根据数据传输需求为每个分片设置优先级标识，对每个分片的完整数据内容生成crc校验码，将校验码附加到分片的尾部形成完整分片结构，得到完成标记的分片数据序列；
26、收集当前所有路径的网络状态信息并对数据进行归一化，使用网络性能探针实时更新路径状态，将监测结果存储为路径属性表；
27、通过加权融合方法计算网络状态信息得到每条路径的综合评分，按综合评分将路径进行递减排序，选择前m条路径作为有效路径集合；
28、对筛选后的路径集合，使用pareto分布模型计算集合中每条路径的初始流量分配比例；
29、根据分片优先级标识，对路径分配比例进行调整，结合路径网络状态信息以及调整后的分配比例生成路径分配表。
30、作为本专利技术所述基于流式处理的视频传输方法的一种优选方案，其中：所述根据网络反馈优化路径选择并调整路径流量分配得到路径优化结果指根据网络状态计算每条路径的奖励值r；
31、使用q学习算法动态更新路径价值，根据路径价值选择最优路径并生成最优路径集合；
32、计算路径对i和j之间的延迟差值并根据延迟差值计算路径吸引力；
33、根据发光萤火虫算法，动态调整路径流量比例；
34、对所有路径流量比例进行归一化处理，对路径流量比例进行迭代更新，设置最大迭代次数，直到达到最大迭代次数停止迭代得到最终的路径流量比例，根据路径的最终流量比例和奖励值，为每条路径生成最终优化权重g；
35、将分片数据按优先级标识分为高优先数据集和次优先数据集，根据优化权重对路径集合进行降序排序，设定阈值u和o，并且u>o，若路径权重大于等于阈值u，则为高优先路径组，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于流式处理的视频传输方法，其特征在于：包括，
2.如权利要求1所述的基于流式处理的视频传输方法，其特征在于：所述收集视频流进行预处理后抽取视频帧指使用高分辨率摄像设备，以30fps的帧率实时捕获高清视频流，将采集的视频流以帧为单位存储在环形缓冲区中，标记视频帧的时间戳并按时间戳进行排序形成帧序列，对帧序列进行预处理；
3.如权利要求2所述的基于流式处理的视频传输方法，其特征在于：所述将视频帧封装为图片流后进行数据分片，为分片数据分配初始化路径并计算初始流量比例指通过FFmpeg将视频帧封装为JPG图片格式，整合图片帧形成图片流，设定时间窗口对图片流进行分割，将时间窗口内的图片帧划分为一个分片，每个分片被标记为Fk，其中k表示当前分片编号；
4.如权利要求3所述的基于流式处理的视频传输方法，其特征在于：所述根据网络反馈优化路径选择并调整路径流量分配得到路径优化结果指根据网络状态计算每条路径的奖励值R；
5.如权利要求4所述的基于流式处理的视频传输方法，其特征在于：所述根据路径优化结果传输分片数据指遍历每个数据分片，根据优先级选择目标路径组，初始化路径调度器，通过低延迟传输协议传输高优先数据集中的分片至目标接收端，通过带宽优化协议传输次优先数据集中的分片至目标接收端，记录每条路径的传输结果生成传输日志并存储至数据库。
6.如权利要求5所述的基于流式处理的视频传输方法，其特征在于：所述接收分片数据后将分片数据重组为视频流并进行画质优化指通过传输协议接收每条路径传输的分片数据并使用循环冗余校验检测每个分片的完整性，记录校验失败的分片编号并向发送端请求重传，若重传失败，则使用临近分片进行插值补偿；
7.如权利要求6所述的基于流式处理的视频传输方法，其特征在于：所述存储传输的视频数据指使用上下文自适应二进制算术编码压缩视频流，并将压缩后的视频流进行分层存储，并在存储后将数据上传至云端备份。
8.一种基于流式处理的视频传输系统，基于权利要求1~7任一所述的基于流式处理的视频传输方法，其特征在于：包括，
9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于：所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1~7任一所述的基于流式处理的视频传输方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1~7任一所述的基于流式处理的视频传输方法的步骤。
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【技术特征摘要】
1.一种基于流式处理的视频传输方法，其特征在于：包括，
2.如权利要求1所述的基于流式处理的视频传输方法，其特征在于：所述收集视频流进行预处理后抽取视频帧指使用高分辨率摄像设备，以30fps的帧率实时捕获高清视频流，将采集的视频流以帧为单位存储在环形缓冲区中，标记视频帧的时间戳并按时间戳进行排序形成帧序列，对帧序列进行预处理；
3.如权利要求2所述的基于流式处理的视频传输方法，其特征在于：所述将视频帧封装为图片流后进行数据分片，为分片数据分配初始化路径并计算初始流量比例指通过ffmpeg将视频帧封装为jpg图片格式，整合图片帧形成图片流，设定时间窗口对图片流进行分割，将时间窗口内的图片帧划分为一个分片，每个分片被标记为fk，其中k表示当前分片编号；
4.如权利要求3所述的基于流式处理的视频传输方法，其特征在于：所述根据网络反馈优化路径选择并调整路径流量分配得到路径优化结果指根据网络状态计算每条路径的奖励值r；
5.如权利要求4所述的基于流式处理的视频传输方法，其特征在于：所述根据路径优化结果传输分片数据指遍历每个数据分片，根据优先级选择目标路径组，初始化路径调度器，通过低延迟传输协议传输高优先数据集中的分片至目标接收端...
【专利技术属性】
技术研发人员：孟秋渝，白宇，呙成虎，梁硕，金鑫，陈晨，姜婷婷，李丽娜，蒋光华，陈熙，
申请(专利权)人：中央广播电视总台，
类型：发明
国别省市：
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