專利名稱：視頻序列編碼質(zhì)量客觀評價方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及視頻序列質(zhì)量評價的方法，屬于多媒體通信領域。
背景技術(shù)：
隨著無線和IP視頻服務的廣泛應用，為給用戶提供較高的服務質(zhì)量(QoQ或感官質(zhì)量tooE)，在用戶終端對接收到的視頻進行實時的質(zhì)量評價就顯得尤為重要。對于一個視頻質(zhì)量客觀評價方法來說，根據(jù)失真視頻與其相應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)和無參考模型 (No-Reference Ni )。在遠程多媒體通信系統(tǒng)中，終端往往得不到原始視頻作為參考，因此無法應用全參考模型。雖然無參考模型在不需要任何原始視頻信息的情況下，可以方便的應用于移動終端、TV機頂盒、視頻電話、遠程實時監(jiān)控等等，但在精確性上要次于FR和RR模型。所以，以最小的傳輸代價來傳輸部分參考信息的RR參考模型具有較高的應用價值。
已有的采用部分參考模型的客觀視頻質(zhì)量評價方法有通過對媒體文件的每一視頻幀賦予不同的幀序列號，確定與所述幀序列號對應的不同圖形標記，并將所述圖形標記疊加到所述媒體文件的對應視頻幀上，然后對輸出的視頻幀中的所述圖形標記依次進行識別并生成與其對應的幀序列號，對所得到的幀序列號進行分析，作出視頻播放質(zhì)量評估 (中國專利CN1859584，
公開日期2006-11-08)；或者通過對視頻源文件進行分段，添加段標識，生成分段文件，將所述分段文件傳送給視頻業(yè)務系統(tǒng)，視頻業(yè)務質(zhì)量測試裝置從視頻業(yè)務系統(tǒng)的緩存中獲取分段數(shù)據(jù)，將獲取的分段數(shù)據(jù)與分段文件中的對應段數(shù)據(jù)進行比較，確定出視頻業(yè)務質(zhì)量(中國專利CN101540896，
公開日期2009-09-23)；以及采用數(shù)字水印的嵌入和提取，客觀反映和評價多媒體視頻通信質(zhì)量(中國專利CN101160951，
公開日期2008-04-09)；還有利用編解碼器的輔助信息進行視頻質(zhì)量測量的系統(tǒng)和方法(中國專利CN101213846，
公開日期2008-07-02)。這些方法雖然在測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)復雜度較大，應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)量客觀評價方法，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數(shù)的變化的關(guān)系就可以客觀評價視頻序列的質(zhì)量，本發(fā)明方法簡單，參考信息數(shù)據(jù)量小，獲取方便，評價靈敏度和應用靈活度高。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(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行質(zhì)量評估的一段視頻序列的每一個幀間編碼幀P幀或B幀的編碼比特數(shù)；然后同樣用峰值信噪比PSNR方法計算解碼后每一個幀間編碼幀與前一幀的幀間差異；再用一元線性回歸的方法將所有幀間編碼幀的比特數(shù)和解碼后幀間編碼幀與前一幀的幀間差異作回歸分析，得到預測的單幀最大平均編碼比特數(shù)；最后由編碼前單幀亮度分量比特數(shù)與編碼后單幀最大平均編碼比特數(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算得出視頻質(zhì)量評估結(jié)果，并以此結(jié)果判定終端接收到的視頻序列的質(zhì)量，還可以只需通過置信區(qū)間來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識位提取視頻序列幀間編碼幀P幀或B幀的編碼比特數(shù) Bit。
c)用峰值信噪比方法計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,并計算出幀間差異的平均值APSNRd,同時利用接收到的原始視頻的幀間差異PSNRs 計算出原始視頻的幀間差異的平均值APSNRs ； 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數(shù)作因變量進行一元線性回歸分析。
e)得到編碼前后單幀最大平均比特數(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；單幀最大平均比特數(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數(shù)Bits以10為底的對數(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數(shù)；以10為底的對數(shù)得到。編碼前后單幀最大平均比特數(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)量客觀評價方法，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識位提取視頻序列幀間編碼幀P幀或B幀的編碼比特數(shù)Bit ；c)用峰值信噪比方法計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,并計算出幀間差異的平均值APSNRd,同時利用接收到的原始視頻的幀間差異PSNRs 計算出原始視頻的幀間差異的平均值APSNRs ；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數(shù)作因變量進行一元線性回歸分析；e)得到編碼前后單幀最大平均比特數(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數(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數(shù)；f)將比值Q作為正切值，求出所對應的角度值，將此角度值作為最終視頻序列質(zhì)量的評估值；g)根據(jù)最終視頻序列質(zhì)量評估值與事先設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)設置的信區(qū)間判定當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)量客觀評價方法，其特征在于所述的步驟a)是指首先計算出原始視頻每一幀與其前一幀對應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、列像素數(shù)；然后得到當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)量客觀評價方法，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)量客觀評價方法，其特征在于所述的步驟c)首先計算解碼后幀間編碼幀與其前一幀對應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,同時利用接收到的所有參與統(tǒng)計的幀間編碼幀所對應的原始的PSMs,計算出 APSMs。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的視頻序列編碼質(zhì)量客觀評價方法，其特征在于所述的步驟d)用一元線性回歸模型來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數(shù)之間的關(guān)系Bit = a+b*PSNR+e，ε Ν(0，ο 2)，從而得到一元線性回歸方程^ = 二“/^_^，然后用最小二乘法求出參數(shù)的估計量(^i),式中PSNR為幀間編碼幀與前一幀的差異，iii為預測的幀間編碼幀比特數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種視頻序列編碼質(zhì)量客觀評價方法，首先計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數(shù)；然后計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數(shù)作因變量進行一元線性回歸分析；得到編碼前后單幀最大平均比特數(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)量的評估值；并與事先設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)設置的信區(qū)間判定當前幀間編碼幀的單幀質(zhì)量。本發(fā)明方法簡單，參考信息量小，獲取方便，評價靈敏度和應用靈活度高。
文檔編號H04N17/00GK102186098SQ20111011485
公開日2011年9月14日 申請日期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 申請人:西北工業(yè)大學