专利名称：一种视频数据质量评估方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及数字信号处理技术领域，尤其是一种视频数据质量评估方法和装置。
背景技术：
随着网络技术的发展，影视点播、网络电视、可视电话等已成为宽带网络的主要业务，并且这些业务也将成为第三代(3G, the 3rd Generation)无线网络的主要业务。为了降低视频信号存储或者传输过程中占用的资源，视频信号在发送端进行压缩处理后传输到接收端，接收端通过解压缩处理恢复视频信号并进行播放。、
网络视频质量受到许多复杂因素的影响，例如传输信道的服务质量、视频编解码端参数与传输信道的适配情况，信道丢包、时延等引起视频数据丢失的位置不同，对于视频主观质量的影响也大不相同；信道时延、抖动等引起视频停顿或抖动。为了保证网络视频的服务质量，必须对网络视频业务的质量进行监控，以便及时采取相应的措施进行调节和保持，以保证视频业务的正常运行。网络视频质量评估是网络视频应用中必不可少的一项重要技术。然而，利用人眼进行亲自观测的主观质量评估耗时耗力，对网络视频应用来说显然是不可行的。甚至大部分通用的、客观的视频质量评估方法，对于网络视频的应用环境也并不适用。根据对原始参考视频需要的程度，现有技术中视频客观质量评估方法通常可以分成三大类全参考、部分参考和无参考视频客观质量评估。在实际产品应用中，算法复杂度是其中一个需要考虑的问题。需要能够支持在运算能力较低的终端设备(网络设备，测试设备)上进行实时监控和评分。由于信道带宽的限制，视频接收端通常无法获得所需的参考视频序列，一般需要利用无参考视频质量评估方法来对网络中传输的视频流进行评价。无参考视频质量评估模型可以利用网络信息、网络数据包及视频流本身的信息来评价视频流的质量，如果能够将视频流完全解析，评估会较为准确，但是由于解析视频流复杂度太高，使得视频质量评估不能实时进行或不适用于运算能力较低的终端设备(网络设备，测试设备)。一种视频质量评估方法中，视频质量T0T_M0SPred考虑了编码质量Qual_ding，视频停顿Qualbuff和网络丢包Qualpl的影响T0T_M0Spred = func (Qualencoding, Qualbuff, Qualpl)编码质量考虑了码流X和编码格式的影响Qualencoding = C0-C1 e] .xCtl, C1和X为常量,不同编码格式可以有不同的值。网络丢包质量利用丢包率进行计算，首先计算滑动窗内的平均丢包率PLRmean=^fjPLRi
丄 N i=\预设最大丢包率PLk和PLR1,如果滑动窗内的丢包率大于PLRu,则认为是最差质量，如果丢包率小于PLR1,则认为此次丢包对视频质量没有影响PLRi = min(PLRj, PLRu), and PLRi = max (PLRj, PLR1)在一段时间内丢包的质量为Qualpl = const (Qualencoding-I) I +权利要求
1.一种视频数据质量评估方法，其特征在于，包括 获得视频数据的压缩失真参数； 获得巾贞损伤失真参数； 根据压缩失真参数和帧损伤失真参数计算视频质量参数，视频质量参数为压缩失真参数和帧损伤失真参数的差值。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述获得帧损伤失真参数包括 从视频数据包的包头中获得受损帧的比例、受损帧的平均损伤程度、损伤频率；获得视频数据的压缩失真参数； 利用压缩失真参数、受损帧的比例、受损帧的平均损伤程度、损伤频率计算视频数据的帧损伤失真参数，其中帧损伤失真参数介于O与压缩失真参数和最小质量值的差之间，视频帧损伤失真参数随受损帧的比例、受损帧的平均损伤程度、损伤频率中任何一个的增加而减小直至最小质量值。
3.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，获得视频数据的压缩失真参数包括 获得视频流码率和帧率； 根据视频流码率和帧率计算视频压缩失真参数，压缩失真参数随码率的增加而增大直至为最大值；在一定的码率下，压缩失真参数随帧率的增加而下降。
4.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，获得视频数据的压缩失真参数包括 获得视频流码率、帧率和视频内容复杂度； 根据视频流码率、帧率和视频内容复杂度计算视频压缩失真参数，压缩失真参数随码率的增加而增大直至为最大值，随视频内容复杂度的增加而减小；在一定的码率下，压缩失真参数随帧率的增加而下降。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，按照下列公式计算帧损伤失真参数 Qframedistortion(Qencoding -B1) Xf (x, y, FLF) 其中，Qft—一表示巾贞损伤失真参数；Qmrading表示压缩失真参数；％为常数，表示视频序列的最低质量；f(x，y, FLF)表示受损帧的比例X、受损帧的平均损伤程度y、损伤频率构成的函数FLF，该函数满足0彡f(x，y, FLF) < 1，随受损帧的比例x、受损帧的平均损伤程度y、损伤频率FLF中任何一个的增加而增加并无限接近I。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述f(x,y,FLF)为由x, y, FLF构成的二次多项式或幂函数或指数函数的组合。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括 获得视频内容时间复杂度； 所述视频帧损伤失真参数随视频内容时间复杂度增加而增加。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，按照下列公式计算帧损伤失真参数 Qframedistortion(Qencoding -ai)Xf(x,y,FLF, o) 其中，0&—一表示巾贞损伤失真参数；Qmrading表示压缩失真参数；％为常数，表示视频序列的最低质量；f(x，y，FLF，0 )表示受损帧的比例x、受损帧的平均损伤程度y、损伤频率构成的函数FLF，该函数满足0彡f(x，y，FLF，0) < 1，随受损帧的比例x、受损帧的平均损伤程度y、损伤频率FLF中任何一个的增加而增加并无限接近1，随视频内容时间复杂度增加而增大。
9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,所述f(x, y, FLF, 0)为由x, y, FLF, 0构成的二次多项式或幂函数或指数函数的组合。
10.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述获得帧损伤失真参数的方法包括 从视频数据包的包头中获得视频序列的各视频段中各参考帧在视频段中误码传播会影响的帧数和损伤比例，视频段中各个有丢包的非参考帧的数目以及丢包损伤比例； 获得视频数据的压缩失真参数； 利用各参考帧在视频段中误码传播会影响的帧数和损伤比例计算参考帧丢包损伤的失真；其中参考帧丢包损伤的失真随误码传播会影响的帧数和损伤比例中任何一个增加而增加； 利用丢包的非参考帧的数目以及丢包损伤比例计算非参考帧丢包损伤的失真；组合参考帧丢包损伤的失真和非参考帧丢包损伤的失真得到帧损伤失真参数。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述计算参考帧丢包损伤的失真包括 计算每一帧参考帧丢包损伤的失真Dref ] = (Qencoding. - a-) >: IrIincl(X1) func2(3c2 );其中，a!为常数，表示视频的—vl福1麵最低分，X1表示此参考帧后还有多少帧才到视频段的结束，X2表示此参考帧的丢包损伤比例。funcl(Xl)表示如果此参考帧整帧丢失或帧头丢失对于视频段造成的失真影响因子，fund (X1)需随X1增大而增大；func2(x2)表示巾贞的不同丢包损伤比例引起的不同主观失真程度影响因子，func2 (x2)需随X2增大而增大； 组合视频段中有损伤的参考帧的丢包损伤失真得到参考帧丢包损伤失真。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，根据如下公式计算非参考帧丢包损伤的失真 Dnon—ref =func (Bdis _percent j，M ) 其中，D_—非参考帧丢包损伤的失真；Bdist p_nt」表示受损位置与人眼关注区域的距离，M表示丢包的非参考帧数目；有丢包的非参考帧数目越多，受损位置越靠近人眼关注区域，非参考帧丢包损伤越大。
13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括 获得视频内容时间复杂度； 所述视频帧损伤失真参数随视频内容时间复杂度增加而增加。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，获得参考帧丢包损伤的失真包括 计算每一帧参考帧丢包损伤的失真D i 1 = CQe, 0ciingl — %) X f眶电 o) func2(x2 I;其中，&1 为常数，表示视频的最低分，X1表示此参考巾贞后还有多少巾贞才到视频段的结束，X2表示此参考巾贞的丢包损伤比例。funcUxp 0 )是与误码传播巾贞数和视频内容时间复杂度有关的函数，funcl (X1)需随Xl、0增大而增大；func2(X2)表示帧的不同丢包损伤比例引起的不同主观失真程度影响因子，func2 (x2)随X2增大而增大； 组合视频段中有损伤的参考帧的丢包损伤失真得到参考帧丢包损伤失真。
15.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，根据如下公式计算非参考帧丢包损伤的失真^r；es rtf — fI!Il€CBc^:..T _ ”'4,0 * w_ s_ ---^ - D_—M非参考帧丢包损伤的失真；Bdist p_mt」表示受损位置与人眼关注区域的距离，M表示丢包的非参考帧数目；o表示视频内容时间复杂度；有丢包的非参考帧数目越多，受损位置越靠近人眼关注区域，并且视频内容时间复杂度O越大，失真值越大。
16.一种视频数据质量评估方法，其特征在于，包括 获得视频数据的压缩失真参数； 获得视频数据停顿影响参数； 根据压缩失真参数和视频数据停顿影响参数计算视频质量参数，视频质量参数为压缩失真参数和视频数据停顿影响参数的差值。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，还包括 获得巾贞损伤失真参数； 所述视频质量参数为压缩失真参数减去帧损伤失真再减去视频数据停顿影响参数获得的差值。
18.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，获得视频数据停顿影响参数包括 从视频数据包包头中获得每次停顿时长、停顿恢复时间和停顿时间间隔； 利用每次停顿时长计算停顿下降质量，其中停顿下降质量随停顿时长增加而线性或非线性增加； 利用停顿恢复时间计算停顿恢复质量，其中停顿恢复质量随停顿恢复时间增加而线性或非线性增加； 利用停顿时间间隔计算停顿影响质量，其中停顿影响质量随停顿时间间隔增加而线性或非线性减小； 组合停顿下降质量、停顿恢复质量、停顿影响质量，获得停顿影响参数。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述停顿下降质量为停顿时长的线性函数或二项式函数或幂函数或指数函数。
20.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述停顿恢复质量为恢复时长的线性函数或二项式函数或幂函数或指数函数。
21.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述停顿影响质量为停顿时间间隔的线性函数或二项式函数或幂函数或指数函数。
22.一种视频数据质量评估装置，其特征在于，包括 压缩失真计算单元，用于获得视频数据的压缩失真参数； 帧损伤失真计算单元，获得帧损伤失真参数； 组合单元，用于根据压缩失真参数和帧损伤失真参数计算视频质量参数，视频质量参数为压缩失真参数和帧损伤失真参数的差值。
23.根据权利要求22所述的装置，其特征在于，所述帧损伤失真计算单元包括参数提取单元，用于从视频数据包的包头中获得受损帧的比例、受损帧的平均损伤程度、损伤频率； 失真获得单元，用于获得视频数据的压缩失真参数； 计算单元，用于利用压缩失真参数、受损帧的比例、受损帧的平均损伤程度、损伤频率计算视频数据的帧损伤失真参数，其中帧损伤失真参数介于0与压缩失真参数和最小质量值的差之间，视频帧损伤失真参数随受损帧的比例、受损帧的平均损伤程度、损伤频率中任何一个的增加而减小直至最小质量值。
24.根据权利要求22所述的装置，其特征在于，所述压缩失真计算单元包括参数提取单元，用于获得视频流码率和帧率； 计算单元，用于根据视频流码率和帧率计算视频压缩失真参数，压缩失真参数随码率的增加而增大直至为最大值；在一定的码率下，压缩失真参数随帧率的增加而下降。
25.根据权利要求22所述的装置，其特征在于，所述压缩失真计算单元包括参数提取单元，用于获得视频流码率、帧率和视频内容复杂度； 计算单元，用于根据视频流码率、帧率和视频内容复杂度计算视频压缩失真参数，压缩失真参数随码率的增加而增大直至为最大值，随视频内容复杂度的增加而减小；在一定的码率下，压缩失真参数随帧率的增加而下降。
26.根据权利要求22所述的装置，其特征在于，还包括 视频内容时间复杂度提取单元，用于获得视频内容时间复杂度； 所述视频帧损伤失真参数随视频内容时间复杂度增加而增加。
27.根据权利要求22所述的装置，其特征在于，所述帧损伤失真计算单元包括 参数提取单元，用于从视频数据包的包头中获得视频序列的各视频段中各参考帧在视频段中误码传播会影响的帧数和损伤比例，视频段中各个有丢包的非参考帧的数目以及丢包损伤比例； 失真获得单元，用于获得视频数据的压缩失真参数； 参考帧损伤计算单元，用于利用各参考帧在视频段中误码传播会影响的帧数和损伤比例计算参考帧丢包损伤的失真；其中参考帧丢包损伤的失真随误码传播会影响的帧数和损伤比例中任何一个增加而增加； 非参考帧损伤计算单元，用于利用丢包的非参考帧的数目以及丢包损伤比例计算非参考帧丢包损伤的失真； 组合单元，用于组合参考帧丢包损伤的失真和非参考帧丢包损伤的失真得到帧损伤失真参数。
28.根据权利要求27所述的装置，其特征在于，所述计算参考帧丢包损伤的失真包括 计算每一帧参考帧丢包损伤的失真Drefj = (Qenecc:n ; 一 D :x: funcllX-) fl；il€2(X2 1 ;其中，为常数，表示视频的最低分，X1表示此参考帧后还有多少帧才到视频段的结束，X2表示此参考帧的丢包损伤比例。funcl (X1)表示如果此参考帧整帧丢失或帧头丢失对于视频段造成的失真影响因子，fund (X1)需随X1增大而增大；func2(x2)表示巾贞的不同丢包损伤比例引起的不同主观失真程度影响因子，func2 (x2)需随X2增大而增大； 组合视频段中有损伤的参考帧的丢包损伤失真得到参考帧丢包损伤失真。
29.根据权利要求27所述的装置，其特征在于，根据如下公式计算非参考帧丢包损伤的失真^nonref f UHCjercentj，M) 其中，D_—非参考帧丢包损伤的失真；Bdist p_nt」表示受损位置与人眼关注区域的距离，M表示丢包的非参考帧数目；有丢包的非参考帧数目越多，受损位置越靠近人眼关注区域，非参考帧丢包损伤越大。
30.根据权利要求27所述的装置，其特征在于，还包括 视频内容时间复杂度提取单元，获得视频内容时间复杂度； 所述视频帧损伤失真参数随视频内容时间复杂度增加而增加。
全文摘要
本发明实施例公开了视频数据质量评估方法和装置。其中，视频数据质量评估方法包括获得视频数据的压缩失真参数；获得帧损伤失真参数；根据压缩失真参数和帧损伤失真参数计算视频质量参数，视频质量参数为压缩失真参数和帧损伤失真参数的差值。
文档编号H04N17/00GK102740108SQ20111009002
公开日2012年10月17日 申请日期2011年4月11日 优先权日2011年4月11日
发明者孙李娜, 谢清鹏, 高山 申请人:华为技术有限公司