[发明专利]一种基于有限状态机的面向视频直播的码率自适应方法及装置

权利要求书

1.一种基于有限状态机的面向视频直播的码率自适应方法，其特征在于，包括：

步骤S1：记录过去一个预设决策周期内系统反馈的原始数据，并基于原始数据估计过去一个预设决策周期内的带宽，其中，原始数据包括每帧图像数据大小、每帧图像的传输周期、当前缓冲区大小以及当前端到端时延；

步骤S2：对估计出的过去一个预设决策周期内的带宽，设置对应的充足缓冲阈值和危险缓冲阈值，其中，充足缓冲阈值和危险缓冲阈值用以判定当前缓冲大小，根据当前缓冲大小以及前后两次预设决策周期内缓冲的变化量确定有限状态机的状态，再基于有限状态机的状态选择码率；

步骤S3：根据当前带宽以及选择码率获得缓存的变化趋势，并动态调节快慢播阈值的大小，再基于快慢播阈值调节缓存以及时延。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1具体包括：

步骤S1.1：对原始数据进行卡尔曼滤波；

步骤S1.2：对进行卡尔曼滤波的n组数据，将相邻两帧图像包的大小和传输周期分别做差分，获得n-1个瞬时带宽点；

步骤S1.3：将步骤S1.2得到的n-1个瞬时带宽点以码率为界限分档并统计落在每个档次区间的概率以及均值带宽，分析带宽分布，并根据带宽分布以及置信度估计出过去一个预设决策周期内的带宽。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤S1.1具体包括：

将传输周期作为卡尔曼滤波器的目标参量，其中预测模型可以表示成：

T_i,i-1＝D_i/C_i-1+N(i)+E_i

其中，D_i为当前传输数据帧的大小，C_i-1为表示前一数据帧计算得到的传输速率，E_i表示预测误差,N(i)为噪声，T_i,i-1为当前数据帧的传输周期预测值。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤S1.2具体包括：

将每个图像帧的传输周期表示为如下形式：

T＝T_d+T_w

其中，T_d表示下载时间，T_w表示帧间等待时间，利用图像帧大小和传输时间上的差分获得瞬时带宽点：

bw＝D_delta/T_delta

其中，D_delta和T_delta分别表示数据包大小和传输周期的差分，bw表示一个瞬时带宽点。

5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤S1.3具体包括：

利用概率统计和置信度确认，将带宽估算误差控制在预设范围内，获得对应的估计带宽，估计带宽的计算方式如下：

其中，P_t为设定的概率阈值，ave为最大概率区间内的带宽均值，bw[n-1]为末端带宽估算点，当落在某个带宽区间上的历史观测带宽估算点的概率超过设定阈值时，此时估计带宽取该区间的均值；否则，根据末端带宽估算点、对应区间以及概率阈值进行计算。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2具体包括：

步骤S2.1：对步骤S1中估计出的过去一个预设决策周期内的带宽，以预设码率为界限划分为对应的级别；

步骤S2.2：结合本地缓存，对不同级别的带宽中设定对应的充足缓冲阈值b_h和危险缓冲阈值b_l；

步骤S2.3：根据充足缓冲阈值b_h、危险缓冲阈值b_l以及前后两次预设决策周期内本地缓冲变化量delta的正负，将当前系统划分为固定的状态，并根据划分的状态选择码率。