用于視頻流服務(wù)的內(nèi)容相關(guān)的視頻質(zhì)量模型的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種方法和設(shè)備，用于評(píng)估數(shù)字視頻信號(hào)的感知質(zhì)量，優(yōu)選地在諸如互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議電視(IPTV)或視頻點(diǎn)播(VoD)的視頻流服務(wù)的背景下，并且尤其用于通過(guò)提供內(nèi)容復(fù)雜度參數(shù)并且通過(guò)由所提供的內(nèi)容復(fù)雜度參數(shù)控制基于現(xiàn)有或未來(lái)的參數(shù)的視頻質(zhì)量評(píng)估方法，來(lái)進(jìn)行數(shù)字視頻信號(hào)的感知質(zhì)量的內(nèi)容相關(guān)的評(píng)估。本發(fā)明設(shè)計(jì)為用于加密視頻流，但是也對(duì)未加密的視頻流起作用。
【專利說(shuō)明】用于視頻流服務(wù)的內(nèi)容相關(guān)的視頻質(zhì)量模型

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種方法和設(shè)備，用于評(píng)估數(shù)字視頻信號(hào)的感知質(zhì)量，優(yōu)選地在視頻 流服務(wù)（例如，互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議電視（IPTV)或視頻點(diǎn)播（VoD))的背景下，并且尤其用于通過(guò)提 供內(nèi)容復(fù)雜度參數(shù)并且通過(guò)由所提供的內(nèi)容復(fù)雜度參數(shù)控制基于現(xiàn)有或未來(lái)的參數(shù)的視 頻質(zhì)量評(píng)估方法，來(lái)進(jìn)行數(shù)字視頻信號(hào)的感知質(zhì)量的內(nèi)容相關(guān)的評(píng)估。本發(fā)明設(shè)計(jì)為用于 加密視頻流，但是也對(duì)未加密的視頻流起作用。

【背景技術(shù)】
[0002] 為了確保高度滿足視頻服務(wù)（例如，非互動(dòng)流視頻（IPTV、VoD))的用戶，需要評(píng)估 那些服務(wù)的感知視頻質(zhì)量。內(nèi)容提供商和客戶的廣播提供商的主要責(zé)任在于保持其服務(wù)的 質(zhì)量。在大型IPTV網(wǎng)絡(luò)中，僅完全自動(dòng)的質(zhì)量監(jiān)控探頭可滿足該要求。
[0003] 為此，開發(fā)提供由用戶感知的視頻質(zhì)量的評(píng)估的視頻質(zhì)量模型。例如，那些模型可 輸出在用戶端接收的視頻與原始的未降質(zhì)視頻之間的相似度。此外，并且通過(guò)更復(fù)雜的方 式，可對(duì)人類視覺系統(tǒng)（HV巧建模。最后，可將模型輸出映射到大量主觀質(zhì)量測(cè)試的結(jié)果 中，W便最后提供感知質(zhì)量的評(píng)估。
[0004] 視頻質(zhì)量模型W及測(cè)量系統(tǒng)通常可如下分類：
[0005] 質(zhì)量模型類型
[0006] ?全參考（FR);需要參考信號(hào)。
[0007] ?部分參考（RR):需要從源信號(hào)中提取的部分信息。
[000引 ?無(wú)參考（NR):不需要參考信號(hào)。
[0009] 輸入?yún)?shù)類型
[0010] ?基于信號(hào)/媒體；需要解碼圖像（像素信息）。
[0011] ?基于參數(shù)；需要比特流水平的信息。信息的范圍可W是數(shù)據(jù)包報(bào)頭信息，需要解 析數(shù)據(jù)包報(bào)頭，解析包括有效載荷的比特流（即，編碼信息），并且部分或完全解碼比特流。
[0012] 應(yīng)用類型
[0013] ?網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃；在實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)之前，使用模型或測(cè)量系統(tǒng)，W便規(guī)劃可能最好的實(shí)現(xiàn)方 式。
[0014] ?服務(wù)監(jiān)控；在服務(wù)操作期間，使用模型。
[0015] 在參考文獻(xiàn)【1-3】中，可找出視頻質(zhì)量模型的類型的相關(guān)信息。
[0016] 在文獻(xiàn)【4-6】中描述了幾種基于數(shù)據(jù)包的參數(shù)視頻質(zhì)量模型。然而，該些模型的 主要缺點(diǎn)在于，它們未考慮內(nèi)容的質(zhì)量影響。換言之，并且根據(jù)先前研究【7-12】的報(bào)告，感 知視頻質(zhì)量取決于視頻的空間-時(shí)間特征。例如，眾所周知，在視頻中（例如，在廣播新聞 中）沒(méi)有復(fù)雜運(yùn)動(dòng)時(shí)，丟包通常被更好地掩蓋。在沒(méi)有丟包時(shí)，并且對(duì)于中低比特率，具有 低空間-時(shí)間復(fù)雜度的內(nèi)容比空間-時(shí)間復(fù)雜內(nèi)容實(shí)現(xiàn)更好的質(zhì)量。
[0017] 與參考文獻(xiàn)【13a、13b、14、15、16】相比，對(duì)于丟包和非丟包情況，進(jìn)一步的先有技 術(shù)的目的還在于，在基于參數(shù)的參數(shù)視頻質(zhì)量模型內(nèi)包括內(nèi)容的質(zhì)量影響。
[0018] 例如，在參考文獻(xiàn)【13a、13b、14】中，通過(guò)比較當(dāng)前帖尺寸和自適應(yīng)闊值，確定每個(gè) 視頻帖的內(nèi)容的復(fù)雜度。當(dāng)前帖尺寸是高于、等于還是低于該闊值，都會(huì)造成增大或減小與 當(dāng)前帖相關(guān)的評(píng)估質(zhì)量。然而，由于使用闊值并且產(chǎn)生了大于、等于或小于該闊值該S種可 能性，所W在該些參考文獻(xiàn)中公開的方法僅僅提供了視頻內(nèi)容的比較粗略的考慮。換言之， 沒(méi)有在規(guī)定的測(cè)量窗口內(nèi)順利或連續(xù)地測(cè)量帖的復(fù)雜度。而且，由于在整個(gè)或部分測(cè)量窗 口上計(jì)算自適應(yīng)闊值，所W相對(duì)于在相同視頻序列中的其它帖的復(fù)雜度，而非相對(duì)于其它 內(nèi)容的復(fù)雜度，確定每個(gè)帖的復(fù)雜度。
[0019] 在參考文獻(xiàn)【15】中，提出了一種解決方法，用于將內(nèi)容相關(guān)的參數(shù)（即，反應(yīng)內(nèi)容 的空間-時(shí)間復(fù)雜度的參數(shù)，例如，量化參數(shù)和運(yùn)動(dòng)向量）插入基于參數(shù)的視頻質(zhì)量模型 內(nèi)。然而，不能從加密的比特流中提取該些內(nèi)容相關(guān)的參數(shù)，所W不能通過(guò)與本發(fā)明相同的 方式使用參考文獻(xiàn)【15】。
[0020] 參考文獻(xiàn)【16】提出了一種解決方法，用于在具有單個(gè)參數(shù)的丟包情況下，評(píng)估感 知的視頻質(zhì)量，單個(gè)參數(shù)表示由丟包造成的信號(hào)降質(zhì)的幅度。該解決方法預(yù)期包括校正系 數(shù)，用于根據(jù)內(nèi)容的時(shí)間或空間-時(shí)間復(fù)雜度調(diào)整信號(hào)降質(zhì)的評(píng)估幅度。然而例如，未提出 用于在加密視頻的情況下計(jì)算該校正系數(shù)的解決方法。
[0021] 因此，依然需要一種方法，來(lái)評(píng)估數(shù)字視頻信號(hào)的感知質(zhì)量。一方面，該種方法應(yīng) 允許相當(dāng)精細(xì)地考慮視頻信號(hào)的內(nèi)容的質(zhì)量影響，另一方面，還應(yīng)適用于加密視頻，包括具 有和沒(méi)有丟包的編碼降質(zhì)的情況。同樣需要一種被配置為用于執(zhí)行具有該些特征的方法的 設(shè)備。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0022] 通過(guò)具有由在本文檔中提出的權(quán)利要求所公開的特征的方法和設(shè)備，實(shí)現(xiàn)該些目 標(biāo)。
[0023] 本發(fā)明的目標(biāo)在于，在加密視頻的情況下（目P，在僅僅可使用數(shù)據(jù)包報(bào)頭信息 時(shí)），使用基于參數(shù)的視頻質(zhì)量模型。本發(fā)明在未加密視頻的情況下也同樣起作用，但是本 發(fā)明的設(shè)計(jì)不如根據(jù)完全解密的或從未加密的比特流中提取的更深入的信息的視頻質(zhì)量 模型精確。僅僅使用基于數(shù)據(jù)包的信息，提供了使本發(fā)明的計(jì)算復(fù)雜度保持低的優(yōu)點(diǎn)，并且 當(dāng)然，將應(yīng)用范圍擴(kuò)展為未加密流W及加密流。
[0024] 可如下概述本發(fā)明：
[0025] 本發(fā)明的目標(biāo)在于，提供一種方法，該方法通過(guò)提供內(nèi)容復(fù)雜度參數(shù)并且使用該 些內(nèi)容復(fù)雜度參數(shù)控制任意的（因此，現(xiàn)有的或未來(lái)的）基于參數(shù)的視頻質(zhì)量評(píng)估方法，來(lái) 評(píng)估數(shù)字視頻信號(hào)的感知質(zhì)量。一方面，根據(jù)本發(fā)明的方法允許相當(dāng)精細(xì)地考慮視頻信號(hào) 的內(nèi)容的質(zhì)量影響，另一方面，還應(yīng)適用于加密視頻，并且適用于丟包的情況W及未丟包的 情況。本發(fā)明的另一個(gè)目標(biāo)在于，提供一種設(shè)備，該設(shè)備被配置為用于計(jì)算內(nèi)容復(fù)雜度參數(shù) 并且將該些參數(shù)插入任意的基于參數(shù)的視頻質(zhì)量模型內(nèi)，具有與該種基于數(shù)據(jù)包報(bào)頭的方 法相關(guān)聯(lián)的所有優(yōu)點(diǎn)。
[0026] 還應(yīng)注意的是，本發(fā)明與上面引用的參考文獻(xiàn)【133、136、14】的方法的主要差異在 于所計(jì)算的內(nèi)容相關(guān)的參數(shù)W及在模型內(nèi)包括該些參數(shù)的方法。在本發(fā)明中，內(nèi)容相關(guān)的 參數(shù)用作不取決于在參考文獻(xiàn)【133、136、14】中公開的帖的歷史的絕對(duì)值。因此，原則上， 該些參數(shù)可用于比較兩個(gè)不同內(nèi)容的復(fù)雜度或者一個(gè)內(nèi)容的不同場(chǎng)景或通道的復(fù)雜度。而 且，在本發(fā)明中使用的內(nèi)容相關(guān)的參數(shù)的值具有連續(xù)性，并且與在【133、136、14】中不同，不 分類成模糊的類別，從而允許非常精細(xì)地評(píng)估內(nèi)容的質(zhì)量影響。此外，在本發(fā)明中，在整個(gè) 測(cè)量窗口上，為每個(gè)圖像組佑0巧或每個(gè)視頻場(chǎng)景計(jì)算所有參數(shù)，而在現(xiàn)有技術(shù)（與參考文 獻(xiàn)【13a、13b、14】相比）中，為每個(gè)帖計(jì)算所有參數(shù)。
[0027] 要注意的是，在加密視頻的情況下，可使用【20】評(píng)估GOP結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步要注意的 是，（視頻）場(chǎng)景從I帖開始，并且通常包含幾個(gè)GOP。在使用參考文獻(xiàn)【21】（在本申請(qǐng)的 提交日期之前未公布）的加密視頻的情況下，可檢測(cè)場(chǎng)景切換。兩個(gè)視頻場(chǎng)景的語(yǔ)義內(nèi)容 通常不同。而且，內(nèi)容信號(hào)的空間-時(shí)間（ST)復(fù)雜度的場(chǎng)景內(nèi)部變化通常低于其場(chǎng)景之間 的變化。
[002引在W下等式中，根據(jù)不同類型的降質(zhì)的作用，顯示表示評(píng)估的視頻質(zhì)量Qv的兩種 一般方法，
[0029] Qv = Qvo - Icod - Itra, (1)
[0030] Qv = QvoX IcodX Itra, 似
[003U 其中，Icod和Itra是"損害因數(shù)"（I巧的實(shí)例。損害因數(shù)量化特定降質(zhì)類型的 質(zhì)量影響，并且能從信號(hào)和傳輸路徑的參數(shù)描述計(jì)算每個(gè)損害因數(shù)。在等式（1)和（2)中， Icod表示壓縮失真的質(zhì)量影響，Itra表示傳輸誤差（丟包）的質(zhì)量影響。要注意的是，在 等式（2)中并且在整個(gè)申請(qǐng)中，符號(hào)"X"表示兩個(gè)實(shí)數(shù)之間的普通乘法，有時(shí)也表示為符 號(hào)"?
[003引例如，在等式（1)和（2)中的所有術(shù)語(yǔ)表示在從0至Ij 100或者從1到5的范圍內(nèi)。
[0033] Qvo是基本質(zhì)量并且通常與用于表示感知質(zhì)量的規(guī)模的最高值對(duì)應(yīng)，例如，Qvo = 100 或 Qvo = 5。
[0034] 根據(jù)本發(fā)明，可計(jì)算每個(gè)測(cè)量窗口的Icod和Itra W及斯，一個(gè)測(cè)量窗口通常持續(xù) 10到20秒。
[0035] 例如，在參考文獻(xiàn)【13】和【14】之后的另一種方法是計(jì)算由每個(gè)視頻帖的編碼和 丟包造成的與圖像相關(guān)的質(zhì)量貢獻(xiàn)。然后，在測(cè)量窗口上聚集所獲得的一組視頻帖質(zhì)量值。 一種聚集每個(gè)帖視頻質(zhì)量值的直接方法是采用平均值。在參考文獻(xiàn)【17-19】中描述了更復(fù) 雜的方法。
[0036] 在下文中，計(jì)算每個(gè)測(cè)量窗口的Icod和Itra W及斯。而且，使用W下形式的函 數(shù)，計(jì)算Icod和Itra,該函數(shù)在下文中也稱為"影響函數(shù)"；
[0037] fiF: irx irx IRU - IR，（P IF, qiF, a iF)aimp: = fiF(piF, qiF, a IF)，做
[00測(cè) Imp G {Icod, Itra}，m、n W及u是正整數(shù)，fiF是根據(jù)表示各個(gè)損害因數(shù)的（上） 指數(shù)IF的影響函數(shù)，并且其中，
[0039] 盧=('p(F，…，誠(chéng)）6 化 (4)
[0040] 表示第一組參數(shù)，該組參數(shù)與編碼或網(wǎng)絡(luò)技術(shù)特征（例如，比特率、帖速率、丟包 率）相關(guān)，并且
[0041] qW =((/-, ...，yf )e 1民。 (5)
[0042] 表示第二組參數(shù)，該組參數(shù)在下文中也稱為"內(nèi)容相關(guān)參數(shù)"，從下面限定的GOP 或場(chǎng)景復(fù)雜度參數(shù)中獲得該組參數(shù)，并且
[00創(chuàng) aW =如化―，…，a,f-) e IRU 腳
[0044] 表示一組與相關(guān)的系數(shù)。在下文中，為了簡(jiǎn)單起見，有時(shí)下降在由等式（4)到 (6)規(guī)定的質(zhì)量記號(hào)中的上標(biāo)IF。
[0045] 在此處，優(yōu)選地計(jì)算每個(gè)測(cè)量窗口的piP和q IP, -個(gè)測(cè)量窗口通常持續(xù)10到20秒。 在下文中，根據(jù)用于量化或測(cè)量一個(gè)特定的損害因數(shù)的變量的各個(gè)名稱（即，例如，Icod或 Itra)，稱為上標(biāo)IF。而且，等式（3)的應(yīng)用不限于損害因素Icod和Itra的情況；等式（3) 還可適用于其它類型的質(zhì)量退化，即，適用于其它損害因數(shù)。
[0046] 要注意的是，根據(jù)等式（3)的影響函數(shù)構(gòu)成用于評(píng)估對(duì)損害因數(shù)的與內(nèi)容相關(guān)的 貢獻(xiàn)的一般概念。換言之，等式（3)不僅適用于不同的損害因數(shù)，例如，Icod或Itra,而且 適用于各種（基于參數(shù)的）模型，用于評(píng)估由特定的損害因數(shù)（例如，Icod)造成的質(zhì)量退 化。在適合于損害因數(shù)的一種選擇的評(píng)估方法的等式（3)的具體實(shí)現(xiàn)中，通過(guò)使用由集合 q"描述的內(nèi)容相關(guān)的參數(shù)，該損害因數(shù)的評(píng)估由內(nèi)容相關(guān)的參數(shù)控制。例如，通過(guò)利用等 式（1)或（2)或根據(jù)一個(gè)或多個(gè)損害因數(shù)的評(píng)估的任何其它方法，在執(zhí)行計(jì)算視頻信號(hào)的 感知的"總體"質(zhì)量Qv的評(píng)估的最終步驟時(shí)，Qv的評(píng)估還由內(nèi)容相關(guān)的參數(shù)控制。通過(guò)該 種方式，根據(jù)本發(fā)明的方法允許由視頻信號(hào)的內(nèi)容造成的質(zhì)量影響進(jìn)行上述精細(xì)的考慮。
[0047] 用于計(jì)算內(nèi)容相關(guān)的參數(shù)qiP的G0P/場(chǎng)景復(fù)雜度參數(shù)是需要關(guān)于視頻帖的類型和 尺寸（例如，W字節(jié)為單位）的知識(shí)的所有參數(shù)。通常（而非必須）為每個(gè)圖像組佑0巧或 視頻場(chǎng)景（SC)計(jì)算該些參數(shù)，然后，在測(cè)量窗口之上聚集該些參數(shù)或所產(chǎn)生的質(zhì)量評(píng)估。
[0048] 根據(jù)本發(fā)明，可考慮至少W下G0P/場(chǎng)景復(fù)雜度參數(shù)：
[0049] ?義，規(guī)定場(chǎng)景SC的平均I帖尺寸；在優(yōu)選的實(shí)施方式中，優(yōu)選地忽略第一場(chǎng)景 的第一I帖；
[0050] ?巧邱=規(guī)定的G0P gop的平均P帖尺寸；
[0051] ? 每個(gè)G0P的參考B (在分層編碼的情況下使用的）的平均尺寸；
[0052] ?巧。=每個(gè)G0P的非參考b帖尺寸的平均尺寸；
[0053] ?端：^每個(gè)G0P的平均P、B W及b帖尺寸；
[0054] ?乂，為每個(gè)場(chǎng)景計(jì)算的I帖的比特率；
[0055] ?公'=為每個(gè)場(chǎng)景計(jì)算的P帖的比特率；
[0056] ? =為每個(gè)場(chǎng)景計(jì)算的B帖的比特率；
[0057] ?媒，為每個(gè)場(chǎng)景計(jì)算的b帖的比特率；
[005引.公^為每個(gè)場(chǎng)景計(jì)算的P、B化及b帖的共同比特率。
[0化9] 在W上符號(hào)中，帖序列類型（即，I、P、B、b或nol)由上索引表示，該上索引不與指 數(shù)混淆。
[0060] 如下計(jì)算具有帖類型T(斬，廷中，T G {I，P，B，b，noI})的帖的每個(gè)場(chǎng)景的比特 率：
[00 川公：=馬;(7) nfr X hr
[006引其中，
[0063] ?/卻I.=是每個(gè)場(chǎng)景的帖T的字節(jié)的總量；
[0064] ?化T是T帖的帖速率，即，每秒的T帖的數(shù)量；
[0065] ? n化T是在該場(chǎng)景中的T帖的數(shù)量；
[0066] ? br是W Mbit/s為單位的總體比特率。
[0067] 作為一個(gè)替換物，化T可由總體帖速率化代替，并且n化T可由在該場(chǎng)景中的帖的 總數(shù)nfr代替。
[0068] 此外，W下比率可被視為GOP/場(chǎng)景復(fù)雜度參數(shù)?？赏ㄟ^(guò)如上定義的GOP/場(chǎng)景復(fù) 雜度參數(shù)，為每個(gè)GOP計(jì)算每個(gè)比率：
[0069] . S川=SlJ SI
[0070] ? S…=Sip I Sic [0071] ?
[007引? S。?！?s'品！ si
[0073] .公=8: / 公二
[0074] ?公w =巧 / 義 [007引.公二聳:/ 公：
[0076] ? B。?！?B:! /Bl
[0077] 而且，在此處，等式的左右邊的符號(hào)的上標(biāo)符號(hào)表示上索引。
[007引本發(fā)明的一方面設(shè)及一種評(píng)估數(shù)字視頻信號(hào)的感知質(zhì)量的方法，該方法包括W下 步驟：
[0079] (la)提取在解碼之前捕捉的視頻比特流的信息；
[0080] (化）為每個(gè)評(píng)估使用適合于各個(gè)損害因數(shù)IF的影響函數(shù)，來(lái)獲得一個(gè)或多個(gè)損 害因數(shù)的評(píng)估；
[0081] (Ic)使用在步驟（lb)中獲得的評(píng)估，評(píng)估數(shù)字視頻信號(hào)的感知質(zhì)量；
[0082] 該方法的特征在于，在步驟（化）中使用的每個(gè)影響函數(shù)將從GOP/場(chǎng)景復(fù)雜度參 數(shù)的集合中計(jì)算的內(nèi)容相關(guān)的參數(shù)q的集合視為輸入，其中，可從數(shù)據(jù)包報(bào)頭信息中得出 并且可在加密的視頻比特流的情況下使用GOP/場(chǎng)景復(fù)雜度參數(shù)。
[0083] 根據(jù)本發(fā)明的方法，可為每個(gè)圖像組佑0巧或每個(gè)視頻場(chǎng)景計(jì)算GOP/場(chǎng)景復(fù)雜度 參數(shù)。
[0084] 根據(jù)該方法的一個(gè)實(shí)施方式，在步驟（化）中使用的每個(gè)影響函數(shù)進(jìn)一步取決于；
[0085] 編碼或網(wǎng)絡(luò)技術(shù)特征，例如，比特率、帖速率、丟包率或在GOP或場(chǎng)景中的損失的 比例訊/或
[0086] 與影響函數(shù)相關(guān)聯(lián)的系數(shù)。
[0087] 在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，從至少一個(gè)W下G0P/場(chǎng)景復(fù)雜度參數(shù)中獲 得該組內(nèi)容相關(guān)的參數(shù)q:
[0088] ，表示每個(gè)場(chǎng)景的平均I帖尺寸，其中，優(yōu)選地忽略第一場(chǎng)景的第一 I帖；
[0089] Kw，表示每個(gè)G0P的平均P帖尺寸；
[0090] 巧。P，表示每個(gè)G0P的平均（參考）B帖尺寸；
[0091] 巧。P，表示每個(gè)G0P的平均非參考b帖尺寸；
[0092] 這，表示每個(gè)G0P的共同的平均P、B W及b帖尺寸；
[0093] ，表示為每個(gè)場(chǎng)景計(jì)算的I帖的比特率；
[0094] ，表示為每個(gè)場(chǎng)景計(jì)算的P帖的比特率；
[0095] ，表示為每個(gè)場(chǎng)景計(jì)算的B帖的比特率；
[0096] 成，表示為每個(gè)場(chǎng)景計(jì)算的b帖的比特率；
[0097] 公:f，表示為每個(gè)場(chǎng)景計(jì)算的P、B W及b帖的比特率。
[009引在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，從至少一個(gè)W下G0P/場(chǎng)景復(fù)雜度參數(shù)中獲得該組 參數(shù)q :
[0099] S…二巧邱1 Si，
[0100] S…二 slop ! sic .，
[0101] / Kw ;
[01 0引 S。?！?S"品 I si .，
[010引 B…二町 I El
[0104] 公…=公直/公/(;
[010引 Bb"二巧J BPsc .，
[0106] B ……二 B'lf I ：Bl。
[0107] 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，使用影響函數(shù)fip。
[0108] 優(yōu)選地，為了評(píng)估由壓縮失真造成的質(zhì)量影響，使用取決于內(nèi)容相關(guān)的參數(shù)的 影響函數(shù)fiP，通過(guò)使場(chǎng)景SC乘W-個(gè)系數(shù)，從G0P/場(chǎng)景復(fù)雜度參數(shù)《的加權(quán)平均數(shù)的倒 數(shù)中，計(jì)算所述內(nèi)容相關(guān)的參數(shù)。該系數(shù)可與每個(gè)視頻帖nx的像素?cái)?shù)量和視頻帖速率fr 成比例。
[0109] 在本發(fā)明方法的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，每個(gè)場(chǎng)景SC具有加權(quán)w,tXN,。，N,。是每 個(gè)場(chǎng)景的GOP的數(shù)量，并且w,。是進(jìn)一步的加權(quán)因子，其中，對(duì)于具有最低公。值的場(chǎng)景；w,。 被設(shè)為大于1的值，例如，16,并且對(duì)于所有其它場(chǎng)景；wj皮設(shè)為等于1。
[0110] 在一個(gè)實(shí)施方式中，該內(nèi)容相關(guān)的參數(shù)qi由W下公式表示：
[0111]

【權(quán)利要求】
1. 一種評(píng)估數(shù)字視頻信號(hào)的感知質(zhì)量的方法，所述方法包括以下步驟： (la) 提取在解碼之前捕捉的視頻比特流的信息； (lb) 為每個(gè)評(píng)估使用適合于各個(gè)損害因數(shù)IF的影響函數(shù)，來(lái)獲得一個(gè)或多個(gè)損害因 數(shù)的評(píng)估； (lc) 使用在步驟（lb)中獲得的所述評(píng)估，評(píng)估所述數(shù)字視頻信號(hào)的所述感知質(zhì)量； 所述方法的特征在于，在步驟（lb)中使用的所述影響函數(shù)中的每個(gè)將從GOP/場(chǎng)景復(fù) 雜度參數(shù)的集合計(jì)算的內(nèi)容相關(guān)的參數(shù)q的集合作為輸入，其中，能從數(shù)據(jù)包報(bào)頭信息中 得出GOP/場(chǎng)景復(fù)雜度參數(shù)并且能在加密的視頻比特流的情況下使用GOP/場(chǎng)景復(fù)雜度參 數(shù)； 其中，至少?gòu)腉OP/場(chǎng)景復(fù)雜度參數(shù)中獲得所述內(nèi)容相關(guān)的參數(shù)q的集合，表示每個(gè) 場(chǎng)景的平均I幀尺寸，其中，優(yōu)選地忽略第一場(chǎng)景的第一I幀；并且 其中，為了評(píng)估所述損害因數(shù)中的至少一個(gè)，優(yōu)選地評(píng)估由壓縮失真造成的質(zhì)量影響， 使用取決于內(nèi)容相關(guān)的參數(shù)1的影響函數(shù)fIF，通過(guò)使場(chǎng)景sc乘以系數(shù)，從所述GOP/場(chǎng)景 復(fù)雜度參數(shù)的加權(quán)平均數(shù)的倒數(shù)計(jì)算所述內(nèi)容相關(guān)的參數(shù)
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中： 每個(gè)場(chǎng)景8。具有加權(quán)^。\凡。，凡。是每個(gè)場(chǎng)景的6(^的數(shù)量，并且^是進(jìn)一步的加權(quán) 因子，其中，對(duì)于具有最低*值的場(chǎng)景：ws。被設(shè)為大于1的值，例如，wsc= 16,并且對(duì)于所 有其它場(chǎng)景：ws。被設(shè)為等于1。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述系數(shù)與每個(gè)視頻幀nx的像素?cái)?shù)量和視頻幀 速率fr成比例。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述內(nèi)容相關(guān)的參數(shù)qi由以下公式表示：
5. 根據(jù)權(quán)利要求1到4中任一項(xiàng)所述的方法，其中，為每個(gè)圖像組（GOP)或每個(gè)視頻場(chǎng) 景計(jì)算所述GOP/場(chǎng)景復(fù)雜度參數(shù)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1到5中任一項(xiàng)所述的方法，其中，在步驟（lb)中使用的所述影響函 數(shù)中的每個(gè)進(jìn)一步取決于： 編碼或網(wǎng)絡(luò)技術(shù)特征，例如，比特率、幀速率、丟包百分比或在GOP或場(chǎng)景中的損失的 比例。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1到5中任一項(xiàng)所述的方法，其中，在步驟（lb)中使用的所述影響函 數(shù)中的每個(gè)進(jìn)一步取決于： 與所述影響函數(shù)相關(guān)聯(lián)的系數(shù)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1到5中任一項(xiàng)所述的方法，其中，在步驟（lb)中使用的所述影響函 數(shù)中的每個(gè)進(jìn)一步取決于： 編碼或網(wǎng)絡(luò)技術(shù)特征，例如，比特率、幀速率、丟包百分比或在GOP或場(chǎng)景中的損失的 比例；以及 與所述影響函數(shù)相關(guān)聯(lián)的系數(shù)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1到5中任一項(xiàng)所述的方法，其中，進(jìn)一步從以下GOP/場(chǎng)景復(fù)雜度參 數(shù)中的至少一個(gè)中獲得所述內(nèi)容相關(guān)的參數(shù)q的集合： ，表示每個(gè)GOP的平均P幀尺寸； Up，表示每個(gè)GOP的平均（參考）B幀尺寸； ，表示每個(gè)GOP的平均非參考b幀尺寸； ，表示每個(gè)GOP的聯(lián)合平均P、B以及b幀尺寸； <，表示為每個(gè)場(chǎng)景計(jì)算的I幀的比特率； <，表示為每個(gè)場(chǎng)景計(jì)算的P幀的比特率； ，表示為每個(gè)場(chǎng)景計(jì)算的B幀的比特率； ，表示為每個(gè)場(chǎng)景計(jì)算的b幀的比特率； ，表示為每個(gè)場(chǎng)景計(jì)算的P、B以及b幀的比特率。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，從以下GOP/場(chǎng)景復(fù)雜度參數(shù)中的至少一個(gè)中獲 得所述參數(shù)q的集合：
11. 根據(jù)權(quán)利要求1到10中任一項(xiàng)所述的方法，其中，取決于所述內(nèi)容相關(guān)的參數(shù)q= 1的影響函數(shù)fIF由以下公式表示：
其中，P=Pl優(yōu)選地是描述每個(gè)像素的比特?cái)?shù)的參數(shù)，并且最優(yōu)選地由以下公式表示：
其中，a=(aa2,a3,a4)是與所述影響函數(shù)相關(guān)聯(lián)的系數(shù)的集合。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1到11中任一項(xiàng)所述的方法，其中，使用取決于所述內(nèi)容相關(guān)的參數(shù) q= (qi，q2)的集合的影響函數(shù)fIF，優(yōu)選地用于評(píng)估由傳輸失真造成的質(zhì)量影響，通過(guò)取決 于GOP/場(chǎng)景復(fù)雜度參數(shù)的參數(shù)的加權(quán)總和，獲得所述集合的每個(gè)分量i，je{1，2}。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，根據(jù)以下公式，優(yōu)選地計(jì)算每個(gè)je{1，2}的 所述加權(quán)總和：
加權(quán)為Rk，j。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的方法，其中，通過(guò)以下公式提供所述加權(quán)：
^是GOPk的損失持續(xù)時(shí)間，ti是在損失事件i的G0P中的位置，并且r1表不損失事 件i的空間幅度。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，
其中，np是在幀中的數(shù)據(jù)包的數(shù)量，nap是在擊中幀中的受影響的傳輸流（TS)數(shù)據(jù)包 的數(shù)量，nip是在幀中的丟包的數(shù)量，nle是在幀中的損失事件的數(shù)量，并且nsl是在幀中的 片段的數(shù)量。
16. 根據(jù)權(quán)利要求13、14或15所述的方法，其中， 參數(shù)0 取決于G0P/場(chǎng)景復(fù)雜度參數(shù)Sn°lA。
17. 根據(jù)權(quán)利要求13、14或15所述的方法，其中， 參數(shù)0 取決于G0P/場(chǎng)景復(fù)雜度參數(shù)Sb/p。
18. 根據(jù)權(quán)利要求13、14或15所述的方法，其中， 參數(shù)0 取決于G0P/場(chǎng)景復(fù)雜度參數(shù)Sn°lA;并且 參數(shù)0 取決于G0P/場(chǎng)景復(fù)雜度參數(shù)Sb/p。
19. 根據(jù)權(quán)利要求13到18中任一項(xiàng)所述的方法，其中，通過(guò)以下步驟獲得每個(gè) kG{1，…，v}的參數(shù) 0k，1: (12a)設(shè) 1^=Sn°lA; (12b)在 5 的情況下，將 0 0kl; (12c)在5的情況下，將自^設(shè)為1。
20. 根據(jù)權(quán)利要求13到19中任一項(xiàng)所述的方法，其中，由0 k，2=max(0, -Sb/P+1)獲得 每個(gè)kG{1，…，v}的參數(shù)0k，2。
21. 根據(jù)權(quán)利要求13到20中任一項(xiàng)所述的方法，其中，取決于所述內(nèi)容相關(guān)的參數(shù)的 集合q= (q^qj的影響函數(shù)fIF由以下公式表示：
其中，？1優(yōu)選地是描述由壓縮失真造成的質(zhì)量影響的參數(shù)，口2優(yōu)選地是在測(cè)量窗口或 測(cè)量窗口持續(xù)時(shí)間內(nèi)的GOP的數(shù)量，并且a=(apa2,a3)是與所述影響函數(shù)相關(guān)聯(lián)的 系數(shù)的集合。
22. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述視頻信號(hào)是優(yōu)選為非互動(dòng)視頻 或視聽流的非互動(dòng)數(shù)據(jù)流的至少一部分或優(yōu)選為互動(dòng)視頻或視聽流的互動(dòng)數(shù)據(jù)流的至少 一部分。
23. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述方法結(jié)合有用于通過(guò)除了壓縮 和/或傳輸以外的其它損害來(lái)評(píng)估對(duì)數(shù)字視頻信號(hào)的感知質(zhì)量的影響的一個(gè)或多個(gè)方法。
24. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述方法結(jié)合有用于通過(guò)壓縮和/ 或傳輸來(lái)評(píng)估數(shù)字視頻信號(hào)的感知質(zhì)量的一個(gè)或多個(gè)方法。
25. 根據(jù)權(quán)利要求23或24所述的方法，其中，優(yōu)選地使用要結(jié)合的方法的至少一個(gè)線 性函數(shù)和/或至少一個(gè)積性函數(shù)來(lái)進(jìn)行所述結(jié)合。
26. -種監(jiān)控發(fā)送的數(shù)字視頻信號(hào)的質(zhì)量的方法，使用以下步驟： (18a)將所述視頻信號(hào)從服務(wù)器中發(fā)送給客戶端； (18b)在客戶端執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1到25中任一項(xiàng)所述的用于評(píng)估數(shù)字視頻信號(hào)的感 知質(zhì)量的方法； (18c)將步驟（18b)的所述評(píng)估的結(jié)果傳輸給所述服務(wù)器； (18d)在服務(wù)器端監(jiān)控所發(fā)送的視頻信號(hào)的質(zhì)量的所述評(píng)估。
27. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，所述方法包括進(jìn)一步的步驟： (18e)優(yōu)選地根據(jù)傳輸參數(shù)，分析所發(fā)送的視頻信號(hào)的監(jiān)控質(zhì)量。
28. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，所述方法包括進(jìn)一步的步驟： (18f)根據(jù)分析步驟（18e)改變所述傳輸參數(shù)，以便提高所發(fā)送的視頻信號(hào)的質(zhì)量。
29. -種用于評(píng)估數(shù)字視頻信號(hào)的感知質(zhì)量的設(shè)備，所述設(shè)備包括： 被配置為用于從在解碼之前捕捉的視頻比特流提取信息的裝置； 至少一個(gè)影響評(píng)估器； 質(zhì)量評(píng)估器，其被配置為用于評(píng)估所述視頻信號(hào)的感知質(zhì)量Qv: 所述設(shè)備的特征在于，影響評(píng)估器中的每個(gè)被配置為用于通過(guò)將從G0P/場(chǎng)景復(fù)雜度 參數(shù)的集合計(jì)算的內(nèi)容相關(guān)的參數(shù)q的集合作為輸入的損害函數(shù)，來(lái)評(píng)估由損害因數(shù)造成 的質(zhì)量影響，其中，能從數(shù)據(jù)包報(bào)頭信息中得出G0P/場(chǎng)景復(fù)雜度參數(shù)并且從而能在加密的 視頻比特流的情況下使用G0P/場(chǎng)景復(fù)雜度參數(shù)； 其中，至少?gòu)腉0P/場(chǎng)景復(fù)雜度參數(shù)中獲得所述內(nèi)容相關(guān)的參數(shù)q的集合，表示每個(gè) 場(chǎng)景的平均I幀尺寸，其中，優(yōu)選地忽略第一場(chǎng)景的第一I幀；并且 其中，為了評(píng)估所述損害因數(shù)中的至少一個(gè)，優(yōu)選地評(píng)估由壓縮失真造成的質(zhì)量影響， 使用取決于內(nèi)容相關(guān)的參數(shù)1的影響函數(shù)fIF，通過(guò)使場(chǎng)景sc乘以系數(shù)，從G0P/場(chǎng)景復(fù)雜 度參數(shù)的加權(quán)平均數(shù)的倒數(shù)計(jì)算所述內(nèi)容相關(guān)的參數(shù)
30. 根據(jù)權(quán)利要求29所述的設(shè)備，進(jìn)一步被配置為使用根據(jù)權(quán)利要求1到25中任一項(xiàng) 所述的方法來(lái)評(píng)估數(shù)字視頻信號(hào)的感知質(zhì)量。
31. -種可連接至用于接收數(shù)字視頻信號(hào)的接收器的機(jī)頂盒，其中，所述機(jī)頂盒包括根 據(jù)權(quán)利要求29或30所述的設(shè)備。
32. -種用于監(jiān)控發(fā)送的數(shù)字視頻信號(hào)的質(zhì)量的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括服務(wù)器和客戶端， 并且所述系統(tǒng)被配置為用于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法。
33. 根據(jù)權(quán)利要求32所述的系統(tǒng)，其中： 所述客戶端被配置為根據(jù)權(quán)利要求29或30所述的設(shè)備；并且/或者 所述客戶端包括根據(jù)權(quán)利要求29或30所述的設(shè)備。
34. 根據(jù)權(quán)利要求32所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括根據(jù)權(quán)利要求31所述的機(jī)頂盒，其中，所 述機(jī)頂盒連接至客戶端。
【文檔編號(hào)】H04N19/48GK104488265SQ201380038171
【公開日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2013年7月16日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月20日
【發(fā)明者】瑪麗-內(nèi)日·加西亞, 亞歷山大·拉克, 薩瓦斯·阿伊羅普洛斯, 伯恩哈德·費(fèi)坦恩, 彼得·利斯特 申請(qǐng)人:德國(guó)電信股份有限公司