[發明專利]基于背景消除的小波域視頻質量評價方法

有效

• 申請號: 201710926882.8
• 申請日: 2017-10-08
• 公開（公告）號: CN107809631B
• 公開（公告）日: 2019-05-14
• 發明（設計）人: 張淑芳;黃小琴
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H04N17/00
• 分類號: H04N17/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 李素蘭

1.一種基于背景消除的小波域視頻質量評價方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

第一步：計算全局質量，采用4級haar離散小波變換分別對參考視頻R_N和失真視頻D_N的每一幀進行分解，其分解系數分別表示如下：

C_R(λ,θ,t,i)＝DWT(R_t) (1)

C_D(λ,θ,t,i)＝DWT(D_t) (2)

其中，C_R(λ,θ,t,i),C_D(λ,θ,t,i)分別表示參考視頻和失真視頻中t幀的小波分解系數，t∈[1,N]、R_t,D_t分別表示參考、失真視頻序列中第t幀；{λ,θ}分別表示用于索引圖像不同尺度和不同方向的系數子帶，θ＝2,3,4分別表示水平，斜對角線和垂直的子帶，θ＝1表示近似子帶；i表示第t幀、λ尺度、方向為θ的小波系數的位置；

通過視頻每一幀的小波域不同尺度和不同方向的細節子帶系數，分別獲得參考視頻和失真視頻不同尺度下的邊緣系數E_R(λ,t,i),E_D(λ,t,i)：

利用上式分別計算第t幀尺度為λ的邊緣系數相似性：

式中，T為正常數，ESIM(λ,t,i)表示參考、失真視頻中第t幀、λ尺度、位置i處的局部相似性，當E_R,E_D完全一樣時，取值為1；

通過計算局部相似性的標準差，獲取視頻序列單幀圖像的不同尺度的質量ESIMD(λ,t)：

其中，N_c為視頻中第t幀、λ尺度的系數矩陣中的系數總數；

視頻序列的單幀質量為：

其中，l表示haar小波變換級數，在本文中取值為4；

則，視頻序列全局質量Q_global表示為：

第二步：采用背景消除法計算視頻的局部質量，即首先將參考視頻和失真視頻以視頻序列連續的3幀為一組，構建為每組互相不重疊的視頻塊；其次，結合均值背景法，將參考視頻幀組均值作為該幀組的背景，取代幀差法中以前一幀作為背景，以幀組的中間一幀作為空域失真位置的體現，其余兩幀減去背景得到前景幀來體現時空域的特征，從而將中間幀和兩個前景幀共同構成時空域視頻塊；

參考視頻R_N和失真視頻D_N對應的時空域視頻塊中的第t幀F_t^R,F_t^D計算公式如下：

其中，B_g表示第g組視頻幀組的背景圖像，g∈{1,2,...,floor(N/3)}，N表示視頻序列的總幀數，m表示幀組的中間幀相對整個視頻序列的位置，m＝3g-1，t表示當前幀相對整個視頻序列的位置；

根據式(8)計算視頻序列單幀質量的方法，對視頻時空域視頻塊中的每一幀質量進行衡量，從而獲取視頻幀組的質量Q_g：

對所獲取的視頻序列多組時空域視頻塊質量進行排序，并提取質量較差部分的H％作為視頻序列的最終局部質量Q_local：

其中，H表示視頻序列幀組的質量集合{Q₁,Q₂,...,Q_g,...,Q_floor(N/3)}中經過排序后最差部分的H％的集合，N_H表示集合中的元素總數；

第三步：計算視頻的總體質量，即根據所得到的視頻序列的局部質量和全局質量，視頻質量評價模型BSWQ如下：