專(zhuān)利名稱(chēng)：視頻序列編碼質(zhì)量客觀評(píng)價(jià)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及視頻序列質(zhì)量評(píng)價(jià)的方法，屬于多媒體通信領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著無(wú)線(xiàn)和IP視頻服務(wù)的廣泛應(yīng)用，為給用戶(hù)提供較高的服務(wù)質(zhì)量(QoQ或感官質(zhì)量tooE)，在用戶(hù)終端對(duì)接收到的視頻進(jìn)行實(shí)時(shí)的質(zhì)量評(píng)價(jià)就顯得尤為重要。對(duì)于一個(gè)視頻質(zhì)量客觀評(píng)價(jià)方法來(lái)說(shuō)，根據(jù)失真視頻與其相應(yīng)的原始參考視頻的比較程度，可分為全參考模型(Full-Reference FR)、部分參考模型(Reduced-Reference RR)和無(wú)參考模型 (No-Reference Ni )。在遠(yuǎn)程多媒體通信系統(tǒng)中，終端往往得不到原始視頻作為參考，因此無(wú)法應(yīng)用全參考模型。雖然無(wú)參考模型在不需要任何原始視頻信息的情況下，可以方便的應(yīng)用于移動(dòng)終端、TV機(jī)頂盒、視頻電話(huà)、遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控等等，但在精確性上要次于FR和RR模型。所以，以最小的傳輸代價(jià)來(lái)傳輸部分參考信息的RR參考模型具有較高的應(yīng)用價(jià)值。
已有的采用部分參考模型的客觀視頻質(zhì)量評(píng)價(jià)方法有通過(guò)對(duì)媒體文件的每一視頻幀賦予不同的幀序列號(hào)，確定與所述幀序列號(hào)對(duì)應(yīng)的不同圖形標(biāo)記，并將所述圖形標(biāo)記疊加到所述媒體文件的對(duì)應(yīng)視頻幀上，然后對(duì)輸出的視頻幀中的所述圖形標(biāo)記依次進(jìn)行識(shí)別并生成與其對(duì)應(yīng)的幀序列號(hào)，對(duì)所得到的幀序列號(hào)進(jìn)行分析，作出視頻播放質(zhì)量評(píng)估 (中國(guó)專(zhuān)利CN1859584，
公開(kāi)日期2006-11-08)；或者通過(guò)對(duì)視頻源文件進(jìn)行分段，添加段標(biāo)識(shí)，生成分段文件，將所述分段文件傳送給視頻業(yè)務(wù)系統(tǒng)，視頻業(yè)務(wù)質(zhì)量測(cè)試裝置從視頻業(yè)務(wù)系統(tǒng)的緩存中獲取分段數(shù)據(jù)，將獲取的分段數(shù)據(jù)與分段文件中的對(duì)應(yīng)段數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，確定出視頻業(yè)務(wù)質(zhì)量(中國(guó)專(zhuān)利CN101540896，
公開(kāi)日期2009-09-23)；以及采用數(shù)字水印的嵌入和提取，客觀反映和評(píng)價(jià)多媒體視頻通信質(zhì)量(中國(guó)專(zhuān)利CN101160951，
公開(kāi)日期2008-04-09)；還有利用編解碼器的輔助信息進(jìn)行視頻質(zhì)量測(cè)量的系統(tǒng)和方法(中國(guó)專(zhuān)利CN101213846，
公開(kāi)日期2008-07-02)。這些方法雖然在測(cè)量視頻的編碼或傳輸失真方面取得了很好的效果，但在部分參考信息的生成、提取、以及分析方面較為復(fù)雜，編/解碼端或發(fā)/收端的相互協(xié)調(diào)工作要求較高。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)復(fù)雜度較大，應(yīng)用靈活性較差的不足，本發(fā)明提供一種部分參考的視頻序列質(zhì)量客觀評(píng)價(jià)方法，該方法只需獲得原始視頻的幀間差異作為參考信息，通過(guò)分析編碼前后平均幀間差異的變化和視頻序列編碼后的單幀最大平均比特?cái)?shù)的變化的關(guān)系就可以客觀評(píng)價(jià)視頻序列的質(zhì)量，本發(fā)明方法簡(jiǎn)單，參考信息數(shù)據(jù)量小，獲取方便，評(píng)價(jià)靈敏度和應(yīng)用靈活度高。
本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是首先在編碼端用峰值信噪比PSNR 方法計(jì)算出原始視頻每一幀與前一幀的幀間差異，并將此幀間差異傳送至接收端；其次在接收端提取要進(jìn)行質(zhì)量評(píng)估的一段視頻序列的每一個(gè)幀間編碼幀P幀或B幀的編碼比特?cái)?shù)；然后同樣用峰值信噪比PSNR方法計(jì)算解碼后每一個(gè)幀間編碼幀與前一幀的幀間差異；再用一元線(xiàn)性回歸的方法將所有幀間編碼幀的比特?cái)?shù)和解碼后幀間編碼幀與前一幀的幀間差異作回歸分析，得到預(yù)測(cè)的單幀最大平均編碼比特?cái)?shù)；最后由編碼前單幀亮度分量比特?cái)?shù)與編碼后單幀最大平均編碼比特?cái)?shù)的差值和視頻序列編碼前后的平均幀間差異變化差值計(jì)算得出視頻質(zhì)量評(píng)估結(jié)果，并以此結(jié)果判定終端接收到的視頻序列的質(zhì)量，還可以只需通過(guò)置信區(qū)間來(lái)判定幀間編碼幀的單幀視頻質(zhì)量。
具體步驟如下 a)編碼端用峰值信噪比方法計(jì)算出原始視頻每一幀與前一幀亮度分量的幀間差異PSNRs,并同編碼后的視頻序列，一起傳輸?shù)浇邮斩恕?br> b)利用編碼視頻流中的標(biāo)識(shí)位提取視頻序列幀間編碼幀P幀或B幀的編碼比特?cái)?shù) Bit。
c)用峰值信噪比方法計(jì)算出解碼后幀間編碼幀與前一幀的亮度分量的幀間差異 PSNRd,并計(jì)算出幀間差異的平均值A(chǔ)PSNRd,同時(shí)利用接收到的原始視頻的幀間差異PSNRs 計(jì)算出原始視頻的幀間差異的平均值A(chǔ)PSNRs ； d)將解碼后幀間編碼幀與前一幀的差異PSNRd作為自變量，幀間編碼幀本身編碼比特?cái)?shù)作因變量進(jìn)行一元線(xiàn)性回歸分析。
e)得到編碼前后單幀最大平均比特?cái)?shù)變化與平均幀間差異變化之比。編碼前后平均幀間差異變化可由APSNRd-APSNRs得到；單幀最大平均比特?cái)?shù)變化可由接收到的視頻序列單幀亮度分量在編碼前的比特?cái)?shù)Bits以10為底的對(duì)數(shù)減去從回歸方程中得到的幀間編碼幀單幀最大平均編碼比特?cái)?shù)；以10為底的對(duì)數(shù)得到。編碼前后單幀最大平均比特?cái)?shù)的變化與平均幀間差異變化之比為
權(quán)利要求
1.一種視頻序列編碼質(zhì)量客觀評(píng)價(jià)方法，其特征在于包括以下步驟a)編碼端用峰值信噪比方法計(jì)算出原始視頻每一幀與前一幀亮度分量的幀間差異 PSNRs,并同編碼后的視頻序列一起傳輸?shù)浇邮斩?；b)利用編碼視頻流中的標(biāo)識(shí)位提取視頻序列幀間編碼幀P幀或B幀的編碼比特?cái)?shù)Bit ；c)用峰值信噪比方法計(jì)算出解碼后幀間編碼幀與前一幀的亮度分量的幀間差異 PSNRd,并計(jì)算出幀間差異的平均值A(chǔ)PSNRd,同時(shí)利用接收到的原始視頻的幀間差異PSNRs 計(jì)算出原始視頻的幀間差異的平均值A(chǔ)PSNRs ；d)將解碼后幀間編碼幀與前一幀的差異PSNIid作為自變量，幀間編碼幀本身編碼比特?cái)?shù)作因變量進(jìn)行一元線(xiàn)性回歸分析；e)得到編碼前后單幀最大平均比特?cái)?shù)變化與平均幀間差異變化之比
其中，Bits為接收到的視頻序列單幀亮度分量在編碼前的比特?cái)?shù)，Λ APSNRd-APSNRsα為從回歸方程中得到的幀間編碼幀單幀最大平均編碼比特?cái)?shù)；f)將比值Q作為正切值，求出所對(duì)應(yīng)的角度值，將此角度值作為最終視頻序列質(zhì)量的評(píng)估值；g)根據(jù)最終視頻序列質(zhì)量評(píng)估值與事先設(shè)定的參考值相比較判定接收到的視頻序列質(zhì)量的優(yōu)劣，或根據(jù)設(shè)置的信區(qū)間判定當(dāng)前幀間編碼幀的單幀質(zhì)量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的視頻序列編碼質(zhì)量客觀評(píng)價(jià)方法，其特征在于所述的步驟a)是指首先計(jì)算出原始視頻每一幀與其前一幀對(duì)應(yīng)位置像素亮度值的均方誤差
其中Ln(i，j)和Llri(Lj)分別表示當(dāng)前幀圖像和其前-幀圖像在(i，j)位置處的像素亮度值，M、N分為圖像的行、列像素?cái)?shù)；然后得到當(dāng)前幀與其前一幀的幀間差異
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的視頻序列編碼質(zhì)量客觀評(píng)價(jià)方法，其特征在于所述的P幀或B幀只能選擇一種，并在后續(xù)判定中持續(xù)使用。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的視頻序列編碼質(zhì)量客觀評(píng)價(jià)方法，其特征在于所述的步驟c)首先計(jì)算解碼后幀間編碼幀與其前一幀對(duì)應(yīng)位置像素亮度值的均方誤差
其中Ldn(i，j)和Ldlri (i，j)分別表示當(dāng)前解碼幀圖像和其前一幀圖像在(i，j)位置處的像素亮度值，然后得到幀間編碼幀與其前一幀的幀間差異
，最后將計(jì)算出的所有幀間編碼幀與其前一幀的PSNRd求平均，得到APSMd,同時(shí)利用接收到的所有參與統(tǒng)計(jì)的幀間編碼幀所對(duì)應(yīng)的原始的PSMs,計(jì)算出 APSMs。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的視頻序列編碼質(zhì)量客觀評(píng)價(jià)方法，其特征在于所述的步驟d)用一元線(xiàn)性回歸模型來(lái)確定幀間編碼幀與其前一幀的差異PSNR和幀間編碼幀本身編碼比特?cái)?shù)之間的關(guān)系Bit = a+b*PSNR+e，ε Ν(0，ο 2)，從而得到一元線(xiàn)性回歸方程^ = 二“/^_^，然后用最小二乘法求出參數(shù)的估計(jì)量(^i),式中PSNR為幀間編碼幀與前一幀的差異，iii為預(yù)測(cè)的幀間編碼幀比特?cái)?shù)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種視頻序列編碼質(zhì)量客觀評(píng)價(jià)方法，首先計(jì)算出原始視頻每一幀與前一幀亮度分量的幀間差異；提取視頻序列幀間編碼幀的編碼比特?cái)?shù)；然后計(jì)算解碼后幀間編碼幀與前一幀的亮度分量的幀間差異、平均值和原始視頻的幀間差異的平均值；將解碼后幀間編碼幀與前一幀的差異作為自變量，幀間編碼幀本身編碼比特?cái)?shù)作因變量進(jìn)行一元線(xiàn)性回歸分析；得到編碼前后單幀最大平均比特?cái)?shù)變化與平均幀間差異變化之比；將比值換算為最終視頻序列質(zhì)量的評(píng)估值；并與事先設(shè)定的參考值相比較判定接收到的視頻序列質(zhì)量的優(yōu)劣，或根據(jù)設(shè)置的信區(qū)間判定當(dāng)前幀間編碼幀的單幀質(zhì)量。本發(fā)明方法簡(jiǎn)單，參考信息量小，獲取方便，評(píng)價(jià)靈敏度和應(yīng)用靈活度高。
文檔編號(hào)H04N17/00GK102186098SQ20111011485
公開(kāi)日2011年9月14日 申請(qǐng)日期2011年5月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月5日
發(fā)明者張兆林 申請(qǐng)人:西北工業(yè)大學(xué)