
第 39 卷第 6 期 电 子 与 信 息 学 报 Vol.39No.6
2017 年 6 月 Journal of Electronics & Information Technology Jun. 2017
小波域基于分段 Hurst 指数的视频流分类
汤萍萍
①②
董育宁
*①
①
(南京邮电大学通信与信息工程学院 南京 210003)
②
(安徽师范大学物理与电子信息学院 芜湖 241000)
摘 要:现有的视频流分类方法体现出内容依赖及特征依赖的局限性,该文引入流量分形理论,并在小波域内,提
出一种基于 Hurst 指数的 Fractals 分类模型以改进不足。为此,该文首先描述流的分形性质,定义流的 Hurst 指数,
推导小波域内 Hurst 指数的估计过程。然后,基于代价函数优化分段目标,用聚类差异度方法计算分段 Hurst 指数
的总体差异量,再基于最大类间方差阈值进行分析,从而实现视频流的细粒度分类。研究结果表明,该文提出的分
类方法,以随机数据的变化特性为内容,突破了内容依赖的局限性,解决了特征制约的瓶颈,提高了视频流的分类
效果。
关键词:视频流;分类;分形;Hurst 指数;小波
中图分类号:TN919 文献标识码:A 文章编号:1009-5896(2017)06-1298-07
DOI: 10.11999/JEIT160745
Classifying Video Flows Based on Segmented Hurst
Exponent in Wavelet Domain
TANG Pingping
①②
DONG Yuning
①
①
(College of Telecommunications and Information Engineering, Nanjing University of Posts and
Telecommunications, Nanjing 210003, China)
②
(College of Physics and Electronic Information, Anhui Normal University, Wuhu 241000, China)
Abstract: The existing methods about fine classification of video traffic suffer from a couple of serious limitations:
content dependency and feature dependency. Then, theory of fractals is introduced in this paper, and in wavelet
domain, a classification model named Fractals is presented based on Hurst exponent. For this purpose, fractal
properties of video flows are described, the corresponding Hurst exponent is defined, and the estimated value of
Hurst exponent in wavelet domain is derived. Then, the optimum segments based on cost function is analyzed, the
statistical differential level is calculated with the method of clustering, and the classification results are deduced
with maximum between-cluster variance threshold. The result shows that the classification method with Fractals,
which takes data variability as the content, makes up for the defect of content dependency and feature dependency,
and demonstrates wonderful performance when classifying video flows.
Key words: Video flow; Classification; Fractals; Hurst exponent; Wavelet
1 引言
随着 4G, 5G 技术的不断革新,视频成为当前最
热门的网络业务之一,而且正以迅猛的势头向前发
展
[1]
。视频业务种类繁多,急需对视频流量进行有效
的细粒度分类管理。如视频会议、远程医疗等视频
流量,对网络的实时性要求特别高,分秒的延迟或
收稿日期:2016-07-14;改回日期:2017-03-01;网络出版:2017-04-14
*通信作者:董育宁 dongyn@njupt.edu.cn
基金项目:国家自然科学基金(61271233, 60972038, 61401004),华
为 HIRP 创新项目
Foundation Items: The National Natural Science Foundation of
China (61271233, 60972038, 61401004), Huawei Innovation
Research Program (HIRP)
画面丢失可能会导致巨大的经济损失或决策上的重
大错误
[2]
;视频点播和视频直播流量所占用的带宽和
需要的服务质量是不同的,运营商希望能够根据业
务类型来控制并分配带宽,实施有区分的服务
[3]
。因
此,视频流量的识别与分类成为通信领域的热门研
究问题
[1]
。
目前流量分类研究的一般过程,首先是按照流
的定义,将流量分割为流,然后再基于各种方法对
流进行识别并归类
[4]
。这里,流量是单位时间通过网
络设备或传输介质的信息总量;流是具有某种相同
属性的包的集合
[5]
,通常被定义为一个 5 元组:<Src
IP, Dest IP, Src Port, Dest Port, Protocol >。因此,