[發明專利]基于視頻空間和時間信息的視頻質量及壓縮碼率估計方法

有效

• 申請號: 201410029987.X
• 申請日: 2014-01-22
• 公開（公告）號: CN103780901A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發明（設計）人: 宋利;張瑋;楊小康
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H04N17/00
• 分類號: H04N17/00;H04N19/154;H04N19/146
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

技術領域

本發明涉及一種視頻圖像處理技術領域中的視頻質量評價方法，具體是一種基于視頻時間和空間信息，對壓縮編碼后的視頻進行視頻質量預測評估的方法，同時也是對達到要求視頻質量的壓縮碼率范圍進行預測的方法。

背景技術

由于各種視頻應用和服務的快速推進，對視頻質量評估的需求不斷增長。準確而有效的視頻質量評估對視頻編解碼器的發展、網絡協議的規劃、終端用戶的網絡質量監測和保證用戶QoE至關重要。運用視頻質量評價技術來對視頻服務，進行準確的質量評估，進而找出影響視頻質量的因素，為提升視頻質量乃至用戶體驗質量度具有重要意義。近年來，隨著視頻業務的跨越性發展，針對不同視頻服務、應用場景的視頻質量評估方法相繼被提出，VQEG也正在為相應的標準化工作努力。

傳統的視頻質量評估根據對視頻參考源的依賴程度分為全參考、部分參考和無參考評估方法。隨著大數據時代的帶來，在視頻質量評估領域，部分參考和無參考評估方法將有著更大的發展空間。其中，基于視頻參數的視頻質量評估模型就是部分參考方法的代表。這種參數模型在對視頻進行簡單的分析后，結合其他的視頻處理參數信息，對視頻質量進行評估。基于一組視頻參數，如編碼處理、視頻內容和傳輸處理等，來預測視頻質量的參數模型以一個或一組數學公式的形式對視頻質量進行預測。在視頻質量預測過程中，由于不需要對視頻源數據進行任何處理，視頻質量評估的參數模型具有方便快捷等特點。

在視頻質量評價領域，不考慮傳輸對視頻質量帶來的損傷時，影響視頻質量的最關鍵的因素是編碼器類型、視頻分辨率、視頻幀率、壓縮碼率和視頻內容。在之前提出的很多基于視頻參數的模型中，或多或少都涉及到了以上5個因素。如，Joskowicz等人在2013年IEEE?Transactions?onBroadcasting(IEEE廣播期刊)上發表的“Towards?a?General?Parametric?Model?for?Perceptual?Video?Quality?Estimation(面向視頻感知質量評估的一般參數模型)”一文中對不同的視頻質量參數評估模型進行分析，最后提出了一個通用模型。

由于視頻內容的描述方式不一致，因此，在視頻質量評估方法研究中考慮視頻內容的也從多種角度來描述。本發明以時間和空間信息的角度來描述視頻內容，對視頻質量進行評估和預測。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于視頻空間和時間信息的視頻質量及壓縮碼率估計方法，以時間和空間信息的角度來描述視頻內容，對視頻質量進行評估和預測，可實現更為精確地估計。

本發明采用的技術方案如下：根據Sobel算子提取出視頻圖像幀的空間信息，用序列中空間信息最大的圖像幀的空間信息表示視頻序列的空間信息；根據視頻前后兩幀的亮度信息之差來表示視頻序列當前幀的時間信息，用序列中時間信息最大的圖像幀的時間信息表示視頻序列的時間信息。用視頻的空間和時間信息作為視頻內容的復雜程度，結合視頻編碼器類型、視頻源分辨率、幀率來對壓縮編碼后的視頻進行質量預測評估；同時，也可以根據視頻序列的時間和空間信息預測達到要求等級的視頻質量時所需要的壓縮碼率范圍。本發明充分考慮了視頻內容對視頻質量的影響，因而能夠獲得較高的預測性能。

具體的，本發明針對視頻業務在壓縮編碼時，結合ITU-T?P.910中提出的視頻空間信息(SI)和時間信息(TI)(具體計算表達式如下)，對視頻壓縮編碼的碼率和視頻質量之間的關系進行評估和預測。

SI=max{std[Sobel(F_n)]},n=1,..N；

TI=max{std[F_n-F_n-1]},n=1,..N；

其中F_n是當前幀的亮度信息，F_n-1表示前一幀的亮度信息，Sobel()表示經典圖像處理中的Sobel算子，std[]表示求標準差。

根據本發明的一個方面，提供一種基于視頻空間和時間信息的視頻質量估計方法，該方法步驟如下：

步驟1，分別求出視頻源序列的空間信息(SI)和時間信息(TI)；

步驟2，根據視頻壓縮碼率，將步驟1中的視頻源序列的空間信息、視頻源序列的時間信息結果帶入到以下視頻質量預測模型中，對應不同的編碼碼率，得到視頻質量的預測值，實現對壓縮編碼后的視頻的質量評估；