一种高清roi视频实时质量调节的方法
【专利摘要】本发明公开了一种高清ROI视频实时质量调节的方法，该方法步骤为：第一，实时获取含ROI高清视频的质量评估值；第二，优化x264编码器，使之适应高清ROI视频的编码需求；第三，结合ROI提取检测技术和带宽检测技术，发送端编码视频时做到带宽资源的最大化利用以及视频质量的最大化。本发明以含ROI视频质量评估模型为基础，并结合基于ROI的快速H.264编码方案，实现了一种高效、可靠的视频实时调节系统。
【专利说明】一种高清ROI视频实时质量调节的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及视频实时质量调节的【技术领域】，具体涉及一种高清ROI视频实时质量 调节的方法。
【背景技术】
[0002] 自从世界上首部模拟技术可视电话于1964年诞生于美国贝尔实验室以来，实时 多媒体交互系统在日常工作、生活中扮演着越来越不可或缺的角色，与实时视频传输相关 的技术和服务也得到了充分地重视和发展，尤其是在全球一体化现象凸显的今天，实时 视频通信应用被广泛地应用于商业沟通和日常交流等领域，其中比较有代表性的应用有 Facetime、Skype 等。
[0003] 视频会议系统面世以来相当长的一段时间内，视频的质量是制约视频会议系统发 展的首要因素。一般来说，实时多媒体应用程序由于对实时性的要求较高，相对于其他应用 程序对网络状况的要求更高，需要更高的带宽来保证视频传输的流畅性和清晰度。随着多 媒体技术以及硬件的发展，主流的个人电脑和终端多媒体应用中高清、高质量的应用比例 逐步增多，用户对多媒体的质量要求也相应水涨船高，视频会议系统实现实时720PU080P 乃至更高清的视频传输是一大发展趋势。然而，高质量的视频传输需要更高的带宽要求。我 国的宽带事业起步晚，虽然发展迅速，但是目前和发达国家还存在差距。2013年中国互联 网感知数据报告，是国外媒体2014年公布的一份数据。数据显示，得益于中国"宽带中国" 战略的发布，2013年中国平均网络速度为3. 45Mb/s，相比2012年第四季度的2. 59Mb/s提 高了 33. 2%。虽然中国整体带宽水平有了较大的提升，但是带宽的质量参差不齐。数据显 示，中国41. 56%的带宽接入介于256Kb/s?2Mb/s之间，2Mb/s?5Mb/s以上带宽接入比 例为40. 17%，超过5Mb/s的超宽带宽占比甚至达到18. 07%，仍有0.20%的用户使用的带 宽在256K以下。相比于固定宽带，移动端宽带资费和质量更不具有优势，视频会议系统在 移动终端的发展受到了带宽的极大制约。因此，如何有效解决高质量视频和有限带宽之间 的矛盾，仍是视频会议领域技术发展面临的重要问题。
[0004] 研究表明，人对图像或视频质量的主观感觉有侧重性，往往重点关注图像或视频 中的某一个或几个区域，这部分区域对主观质量的影响权值较大，相应其他区域影响则较 小，对图像或视频质量影响比较大的区域被称为感兴趣区域（Region of Interest, R0I)。 视频会议场景一般比较单一，感兴趣区域主要集中在人脸和手部位置上，背景部分关注点 较少。在带宽有限的前提下，根据视频画面重新分配有限带宽，赋予ROI更多的带宽，背景 部分更少的带宽，能有效地在较低带宽条件下加强整体视频画面质量，也更有利于限定带 宽下的高清实时流媒体的传输。
[0005] 视频质量调节需要对视频质量进行量化评价，在此基础上按照调节标准重新调整 画面质量，实现当前带宽下的最优质量。视频质量的评价是质量调节的基础和保证，获得准 确的视频质量评价量化值是系统实现的前提。目前主流的视频质量评估方法主要有两种： 主观评估和客观评估。视频质量主观评估方法以评测者的主观感受为基础，得到的评测值 更符合人对视频质量的感受，但是对评测者自身的要求较高；视频质量客观评估方法以视 频的相关参数来计算质量值，较于主观评估法快捷、省时、省力。主观评估和客观评估各有 利弊，一般来说，视频会议系统由于其实时性的要求，大多采用客观评估的方法计算视频质 量值，以此为基准进行质量调节。
[0006] 随着多媒体技术的发展，当今视频的画面越来越精细，分辨率也在逐步增大，同几 年前的主流视频质量相比不可同日而语，但由于视频质量的好与坏涉及到人眼、人脑的感 知，这种主观感受难以具体量化，所以目前视频质量评价并没有一套得到普遍认可的标准。
[0007] 目前视频质量评估主要由两种方法：主观评估和客观评估。这两种评估方法的主 要区别在于评估的主体不同，主观评估主体是人，客观评估的主体是计算机。
[0008] (1)视频质量主观评估法
[0009] 视频质量主观评估法采用观察者的主观感受作为评测标准，评测时将待评估的视 频序列播放给观察者看，由观察者给出视频质量的分数，然后对所有观察者的打分进行统 计，计算出其平均值作为评估结果，这个结果通常也被称为"平均估计分值"（Mean Opinion Score, M0S)。
[0010] 总体来说，视频质量评估方法由于是通过人对视频的主观感受评分得出的意见 值，与计算机评测值相比更符合大多数人对视频质量标准的认可程度。同时，这也对视频质 量的评分机制提出了更高的要求，一般需要比较多的评分样本来获得较为准确的数据，人 力和物力的投入大，历时长；评分者主观因素对结果影响大，因此对评分者评分素质、态度 也有较高要求；主观评测需要人为介入，难以在实时流媒体视频质量控制中得到应用。
[0011] (2)视频质量客观评估法
[0012] 视频质量客观评估方法基于利用计算机仿照人眼视觉模型对视频质量进行客观 的计算评估。与主观评估方法相比，客观评估方法在实时性方面更具优势，对于评测的条件 要求也较少，尽管客观评估方法在结果准确性方面有待提高，视频质量的客观评估方法在 诸多实时流媒体质量传输控制中被采用。
[0013] 客观评估方法通常需要比较压缩前后的视频数据，往往是通过对每一帧画面的比 对，计算出压缩后视频信息的丢失量，通过数学推导得出视频质量分值。
[0014] ITU-R视频质量专家组（ITU-VQEG :Video Quality Experts Group)是专门研究和 规范视频质量客观评估方法和标准的国际组织，VQEG定义了两个与视频质量相关的参数： 峰值信噪比（Peak Signal Noise Ratio，PSNR)和均方差（Root Mean Square Error，MSE)。 MSE和PSNR的计算公式分别如公式（I. I)和公式（I. 2)所示。
【权利要求】
1. 一种高清ROI视频实时质量调节的方法，其特征在于：该方法步骤为： 第一，实时获取含R0I高清视频的质量评估值； 第二，优化x264编码器，使之适应高清R0I视频的编码需求； 第三，结合R0I提取检测技术和带宽检测技术，发送端编码视频时做到带宽资源的最 大化利用以及视频质量的最大化。
2. 根据权利要求1所述的一种高清R0I视频实时质量调节的方法，其特征在于：所述 的实时获取含R0I高清视频的质量评估值，具体步骤为： 步骤1、多分辨率视频G. 1070质量评估模型参数拟合； 步骤2、提出一种适用于R0I视频扩展的G. 1070模型，引入了一个R0I视频质量加权系 数w ; 步骤3、对加权系数w与R0I面积占总面积的比例SKQI、R0I带宽占总视频带宽比例PKra进行曲线估计，得到完整的含ROI视频质量评估公式。
3. 根据权利要求1所述的一种高清R0I视频实时质量调节的方法，其特征在于：所述 的优化x264编码器使之适应高清R0I视频的编码需求具体为： 步骤1、修改x264编码器量化模块，允许对同一帧的不同宏块赋予不同的量化参数值； 步骤2、限制同一帧内R0I部分和背景部分宏块的帧内参考和帧间参考范围，当前宏块 只能参考相同量化参数的区域； 步骤3、修改码率控制模块，对R0I部分分配更多比特，对背景部分分配更少比特。
【文档编号】H04N17/00GK104410860SQ201410713484
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年11月28日 优先权日:2014年11月28日
【发明者】楼奕华, 于海亮, 王梦云, 吴文峻 申请人:北京航空航天大学