[發明專利]一種HEVC視頻質量估計方法

有效

• 申請號: 201811244900.5
• 申請日: 2018-10-24
• 公開（公告）號: CN109286812B
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發明（設計）人: 郭紅星;程浞;湯俊良;盧濤;夏濤;范曄斌;李榕
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H04N17/00
• 分類號: H04N17/00;H04N19/124;H04N19/159;H04N19/42;H04N19/70
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 曹葆青;李智

本發明公開了一種HEVC視頻質量估計方法，包括：(1)從HEVC視頻的壓縮碼流中提取每一幀視頻的估計參數；若壓縮碼流僅包含I幀，則估計參數包括量化參數、碼流大小和空間復雜度；否則，估計參數包括量化參數、碼流大小、空間復雜度和時間復雜度；(2)以像素為基準，對碼流大小進行歸一化；(3)根據已進行碼流大小歸一化操作的估計參數估計HEVC視頻的質量。本發明能夠準確地估計HEVC視頻的質量，并自適應分辨力的變化。

技術領域

本發明屬于視頻質量評估領域，更具體地，涉及一種HEVC視頻質量估計方法。

背景技術

在數字電視、移動視頻、視頻監控等應用中，全高清1080P數字視頻已經非常普及，視頻分辨率正朝著超高清，如4K、8K方向發展。視頻分辨率的提高可以給用戶提供更好的用戶體驗，但是同時也使得視頻的數據量急劇上升，因此視頻在傳輸和存儲之前必須壓縮。HEVC(High Efficiency Video Coding，高效視頻編碼)壓縮方案可以使1080P視頻內容時的壓縮效率提高50％左右，但是壓縮視頻并非毫無代價，編碼器在去除冗余信息的同時，不可避免的去除了一部分有效信息，這會導致用戶體驗的下降。因此解決問題的關鍵就在于提供一個恰好合適的碼流，既滿足用戶對視頻質量的基本需求，又不會因為視頻質量過高而造成資源的浪費。

衡量碼流合適與否的關鍵是估計視頻質量。視頻質量可以通過用戶觀測手動反饋調節，但這種調節方式非常不便捷。實際工程中，系統應當自動評估碼流的質量，自適應地調整碼流大小。如果有壓縮前的原始視頻序列作為參考，系統可以使用簡單的方法計算出兩者的差異。但實際通信過程與解碼過程中，原始序列是完全不可得的。因此系統需要直接從降質碼流中提取特征，對降質碼流的質量進行估計。

在此方面，有的研究者試圖通過分析碼流內特征的概率分布來獲得視頻的質量。Aabed M A等人提出使用幀間能量光譜密度變化在時域的不連續來定位信道傳輸造成的錯誤幀，獲得了很高的精度。但這些方法的實用性存在問題。首先，這些分析概率模型的方法都是基于像素的，也就是說需要將碼流完全解碼后才能進行相應分析，略微滯后于視頻解碼過程。第二，這些方法的復雜度較高，因為單一概率模型不足以預測視頻質量，可行的方案都是混合概率模型，其時間復雜度較高。而有些研究者則使用更直接的特征，試圖通過直接影響碼流質量的因素評估視頻質量。Antong Y等人提出使用視頻的時間域運動信息TI和空間域紋理信息SI整合的一種新特征CI來進行定性分析。這些方法的優點在于使用的參數較少，這意味著實用性較高。第二，這些方法訓練出的模型都是線性的，這意味著復雜度較低。但這些方法在預測的精確度上明顯不如基于概率模型測得的方法。這是因為視頻質量的影響因素較為復雜且相互影響，不同的參數對于模型質量有不同的影響，而這些方法沒有對不同參數的權重進行分析。

分析現有研究可以發現，目前對于HEVC視頻無參質量評估的研究有一定的成果，但是其無法自適應分辨率的變化，而且在精確度與實用性上沒能達到一個較好的平衡。

發明內容

針對現有技術的缺陷和改進需求，本發明提供了一種HEVC，其目的在于準確地估計HEVC視頻的質量，并自適應分辨力的變化。

為實現上述目的，本發明提供了一種HEVC視頻質量估計方法，包括如下步驟：

(1)從HEVC視頻的壓縮碼流中提取每一幀視頻的估計參數；

若壓縮碼流僅包含I幀，則估計參數包括量化參數、碼流大小和空間復雜度；否則，估計參數包括量化參數、碼流大小、空間復雜度和時間復雜度；

(2)以像素為基準，對碼流大小進行歸一化；通過以像素為基準的歸一化操作，能夠在對視頻質量進行評估時自適應HEVC視頻的壓縮碼流的分辨率變化；

(3)根據已進行碼流大小歸一化操作的估計參數估計HEVC視頻的質量。