视频质量估计设备、视频质量估计方法以及程序技术

本发明专利技术提供一种视频质量估计设备(1)，包括：分组分析单元(10)，导出输入分组中包括的编码视频分组的比特率，以及每个编码视频帧类型的编码视频分组的比特数量；视频子集帧特性估计单元(11)，根据分组分析单元(10)所导出的比特率，导出每个视频帧类型的帧特性；以及编码质量估计单元(12)，基于比特率和每个视频帧类型的比特数量，来导出视频质量值，视频质量值定量地表示受编码劣化影响的编码视频数据的质量。视频质量估计设备通过考虑每个视频帧类型的比特数量执行更精确的视频质量估计。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种视频质量估计设备、视频质量估计方法以及程序，更具体地涉及用于在经由诸如互联网等IP网络提 供的IPTV服务、视频分发服务、视频电话服务中估计编码视频的视频质量的视频质量估计设备、视频质量估计方法以及程序。
技术介绍
由于互联网接入线路速度和频带的增长，期望经由互联网在终端之间或者在服务器与终端之间传送包括视频和音频的视频媒体的视频通信服务更加普遍。互联网是不必保证通信质量的网络。当执行使用音频和视频媒体的通信时，如果用户终端之间网络线路频带较窄，则比特率下降，或者如果出现连续拥塞则出现分组丢失或分组传送延迟。这导致用户感觉到不良的音频和视频媒体质量(QoE :体验质量)。更具体地，当对视频进行编码时，帧内视频信号块会劣化，或者视频信号的高频分量丢失，影响整个视频的分辨率。当编码视频内容被分组化，并且从供应商提供时，在网络或终端设备中内出现分组丢失或分组传延迟，并且视频经历非预期的劣化。因此，用户感知模糊、拖尾、马赛克形状的失真，或者视频帧的冻结(视频帧停止的状态)或跳过(从视频帧丢失若干视频帧的状态)。为了确认以高质量提供上述通信服务，重要的是测量视频的QoE，并且在提供服务的同时管理要提供给用户的视频的质量。因此，需要一种能够适当表示视频的QoE的视频质量评估技术。作为用于评估视频和音频的质量的传统方法，存在主观质量评估方法(非专利文献I)和客观质量评估方法(非专利文献2)。在主观质量评估方法中，多个用户实际上观看视频并收听音频，并且使用5个等级的质量标度(优秀、良好、一般、差或很差)(9或11个等级也是可用的)或减损标度(不可感知、可感知但是不恼人、略微恼人、恼人和非常恼人)来评估QoE。每个条件下视频或音频质量评估值(例如，0%的分组丢失率和20Mbps的比特率)会被用户总数平均。将平均值限定为MOS (平均意见得分)值或DMOS (劣化平均意见得分)值。然而，主观质量评估方法需要特殊的专用设备(例如，监视器)和能够调整评估环境(例如，室内照明或室内噪声)的评估基础设施。此外，许多用户需要实际评估视频或音频。由于在用户完成实际评估之前会花费时间，因此主观质量评估方法不足以实时地评估质量。这促进了开发客观质量评估方法的要求，客观质量评估方法输出使用特征量(例如，比特率、比特量每帧、或分组丢失信息)的视频质量评估值，特征量会影响视频质量。一个传统客观质量评估方法检测视频编码所引起的质量劣化，并且估计视频的单独视频质量值或平均视频质量值(非专利文献2)。单独视频质量值是要估计的每个视频内容的质量评估值，并且由值I至5来限定(在一些情况下，由例如I至9或0至100的另一范围来限定)。平均视频质量值是通过对相应视频内容的各个单独视频质量值的和进行划分而获得的值，并且由值I至5来限定(在一些情况下，由例如I至9或O至100的另一范围来限定)，相应视频内容要由要估计的视频内容总数来估计。例如，当任一视频内容(视频集合)中相同条件(0%分组丢失率和20Mbps比特率)下传输的视频数目(多个传输的视频被称作“视频子集”)是8时，视频子集中包含的8个相应视频的质量评估值是单独的视频质量值，以及视频子集的各个单独视频质量值的和除以8所获得的值是平均视频质量值，8是视频子集中包含的视频数目。图8是说明视频集合与视频子集之间关系的视图。如图8所示，视频子集意味着视频集合中用于视频质量评估的特定视频集合，视频集合用作包含有限数目的视频的集合，即，任意视频的集合。还已知一种传统的客观质量评估方法(非专利文献3和专利文献I)，该方法检测视频编码或分组丢失劣化所引起的质量劣化，并且估计视频的视频质量评估值。视频质量 评估值指示要估计的每个视频内容的质量评估值，并且由值I至5来限定(如主观质量评估方法的说明书中所描述的，可以采用9或11等级评估，并且质量评估值可以由例如I至9或0至100的另一范围来指定)。如上所述，大多数传统主观质量评估方法使用分组或视频信号(像素值)来估计视频质量评估值。非专利文献2和专利文献I描述了用于仅根据分组的报头信息来估计视频质量评估值的技术。非专利文献3描述了一种用于根据视频信号来估计视频质量评估值的技术。将对传输压缩视频帧时编码视频的视频帧类型与GoP(画面组)结构之间的关系以及编码视频的视频帧类型与质量评估值之间的关系进行说明。〈视频帧类型〉将压缩的视频帧分成三类1帧(内帧)、P帧(预测帧)和B帧(双向帧)。I帧是在其内部独立编码的帧，而与先前帧和后续帧无关。P帧是根据连续帧内过去帧来预测的帧，即，通过前向预测来编码的帧。B帧是沿着两个方向通过根据过去帧和未来帧预测来编码的帧。<GoP结构与视频帧类型之间的关系>编码视频的GoP结构表示布置相应视频帧类型的视频帧的间隔。例如，图24是在概念上说明由M = 3和N = 15(M是与单向预测中帧的数目相对应的间隔，N是I帧之间的间隔)表示的GoP结构的视图。在具有图24中所示的Gop结构的编码视频中，在I帧与P帧之间并且在P帧之间插入两个B帧，并且I帧之间的间隔是15个帧。<相应视频帧类型的比特数量>将对相应视频帧类型的压缩视频帧的比特数量进行说明。相应视频帧类型的视频帧的比特数量定义为I帧比特数量(BitsI)、P帧比特数量(BitsP)以及B帧比特数量(BitsB)。相应视频帧类型的比特数量是对用于例如对要评估的10秒视频内容进行编码时相应视频帧类型(I帧、B帧和P帧)的比特数量加以指示的指标。更具体地，当以30fps (帧/秒)对10秒视频内容进行编码时，编码视频的视频帧的总数为300，并且在全部300个帧中存在20个I帧。假定对20个I帧进行编码所需的比特数量是10，000个比特，那么根据10，000比特/201帧，I帧比特数量是500比特/I帧。类似地，在全部300个帧中存在80个P帧。假定对80个P帧进行编码所需的比特数量是8，000个比特，那么根据8，000比特/80P帧，P帧比特数量是100比特/P帧。同样，在全部300个帧中存在200个B帧。假定对200个B帧进行编码所需的比特数量是10，000个比特，B帧比特数量是50比特/P帧(10，000比特/200B帧)。此时，对10秒视频内容(总共300个帧)进行编码所需的28，000比特数量，从而根据 28，000 比特 /10 秒，比特率是 2，800b/s (2. 8kbps)。<相应视频帧类型的比特数量特性>定义和说明对相应视频帧类型的比特数量特性加以指示的帧最大比特数量、帧最小比特数量以及帧平均比特数量。 相对于多个视频内容(例如，8个视频内容的视频集合)中比特率(BR)或丢失视频帧(DF)的数目，帧比特数量的最大值定义为帧最大比特数量，最小值定义为帧最小比特数量，以及平均值定义为帧平均比特数量。根据相应视频帧类型，这些值由I帧最大比特数量(BitsImax)、I帧最小比特数量(BitsImin)、I帧平均比特数量(BitsIave)、P帧最大比特数量(BitsPmax)、P巾贞最小比特数量(BitsPmin)、P巾贞平均比特数量(BitsPave)、B帧最大比特数量(BitsBmax)、B帧最小比特数量(Bit本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.10.22 JP 2009-243236;2009.12.02 JP 2009-274231.一种视频质量估计设备，包括 分组分析単元，导出输入编码视频分组的比特率，并且导出多个视频帧类型中至少ー个视频帧类型的编码视频的比特数量； 帧特性估计单元，根据所述分组分析単元所导出的比特率，导出对每个视频帧类型的比特数量的特性加以表示的帧特性；以及 编码质量估计单元，基于编码视频分组的比特率、已经由所述分组分析单元导出的每个视频帧类型的比特数量以及已经由所述帧特性估计单元导出的每个视频帧类型的帧特性，来导出视频质量值。2.根据权利要求I所述的视频质量估计设备，其中，所述分组分析単元包括 视频分组指定単元，基于对于编码视频分组特有的分组ID，指定输入分组中包含的任意编码视频分组， 编码数量计算单元，导出所述视频分组指定単元指定的编码视频分组的比特率， 帧间隔符位置提取单元，从所述视频分组指定単元所指定的编码视频分组中，导出对视频帧的间隔符加以指示的信息， 特定帧开始位置提取单元，从所述视频分组指定単元所指定的编码视频分组中，导出对特定视频帧的开始位置加以指示的信息， 视频帧比特数量计算单元，根据已经由所述帧间隔符位置提取单元导出的对视频帧的间隔符加以指示的信息之间的比特数量，导出视频帧的比特数量，以及 视频帧类型比特数量计算单元，根据已经由所述特定视频帧开始位置提取单元导出的对特定视频帧的开始位置加以指示的信息、以及已经由所述视频帧比特数量计算单元导出的视频帧的比特数量，导出每个视频帧的类型的比特数量。3.根据权利要求I所述的视频质量估计设备，其中，所述帧特性估计单元包括 平均比特数量估计单元，根据所述分组分析単元所导出的比特率，导出每个视频帧类型的平均比特数量， 最大比特数量估计单元，根据所述分组分析単元所导出的比特率，导出每个视频帧类型的最大比特数量， 最小比特数量估计单元，根据所述分组分析単元所导出的比特率，导出每个视频帧类型的最小比特数量， 所述平均比特数量估计单元、所述最大比特数量估计单元以及所述最小比特数量估计单元导出I帧、P帧和B帧中至少ー个视频帧类型的平均比特数量、最大比特数量和最小比特数量。4.根据权利要求I所述的视频质量估计设备，其中，所述编码质量估计单元包括 视频质量特性估计单元，根据所述分组分析単元所导出的比特率，导出视频质量特性，所述视频质量特性表示视频质量值的差量和代表值， 差值视频质量估计单元，根据已经由所述分组分析单元导出的每个视频帧类型的比特数量、已经由所述帧特性估计单元导出的对每个视频帧类型的比特数量的特性加以表示的帧特性、以及已经由所述视频质量特性估计单元导出的对视频质量值的差量和代表值加以表示的视频质量特性，导出对期望视频质量与视频质量值的代表值之间的差值加以表示的差值视频质量值，以及视频质量估计单元，通过将所述差值视频质量估计单元所导出的差值视频质量值与已经由所述视频质量特性估计单元导出的视频质量值的代表值相加，来导出期望视频质量值。5.根据权利要求4所述的视频质量估计设备，其中，所述视频质量特性估计单元包括平均视频质量估计单元，根据所述分组分析単元所导出的比特率，导出对视频质量值的平均值加以表示的平均视频质量值， 最大视频质量估计单元，根据所述分组分析単元所导出的比特率，导出对视频质量值的最大值加以表示的最大视频质量值， 最小视频质量估计单元，根据所述分组分析単元所导出的比特率，导出对视频质量值的最小值加以表不的最小视频质量值， 视频质量值的差量是根据所述最大视频质量估计单元所导出的最大视频质量值和所述最小视频质量估计单元所导出最小视频质量值导出的，并且所述平均视频质量估计单元所导出的平均视频质量值是作为视频质量值的代表值导出的。6.根据权利要求I所述的视频质量估计设备，还包括 分组丢失质量估计单元，基于所述编码质量估计单元所导出的编码视频质量评估值、已经由所述分组分析单元导出的每个视频帧类型的比特数量和对视频帧丢失数目加以表示的丢失视频帧的数目、以及由所述帧特性估计单元导出的每个视频帧类型的帧特性，导出视频质量评估值，所述视频质量评估值定量地表示受分组丢失劣化影响的编码视频的质量。7.根据权利要求6所述的视频质量估计设备，其中，所述分组分析単元包括 视频分组指定単元，基于对于编码视频分组特有的分组ID，指定输入分组中包含的任意编码视频分组， 比特率计算单元，导出所述视频分组指定単元所指定的编码视频分组的比特率， 帧间隔符位置提取单元，从所述视频分组指定単元所指定的编码视频分组中，导出对视频帧的间隔符加以指示的信息， 特定帧开始位置提取单元，从所述视频分组指定単元所指定的编码视频分组中，导出对特定视频帧的开始位置加以指示的信息， 视频帧比特数量计算单元，根据对已经由所述帧间隔符位置提取单元导出的视频帧的间隔符加以指示的信息之间的比特数量，导出视频帧的比特数量，以及 视频帧类型比特数量计算单元，根据对已经由所述特定视频帧开始位置提取单元导出的特定视频帧的开始位置加以指示的信息、以及已经由所述视频帧比特数量计算单元导出的视频帧的比特数量，导出每个视频帧的类型的比特数量； 分组丢失帧指定単元，根据所述视频分组指定単元所指定的编码视频分组以及已经由所述帧间隔符位置提取单元所导出的对视频帧的间隔符加以指示的信息，指定已经出现分组丢失的分组，以及 丢失视频帧数目计算单元，基于已经由所述视频帧类型比特数量计算单元导出的每个视频帧类型的比特数量而确定的视频帧类型、对视频帧位置加以指示的信息、以及已经由所述分组丢失帧指定単元指定的已经出现分组丢失的分组，导出由于分组丢失而丢失的视频帧的数目。8.根据权利要求6所述的视频质量估计设备，其中，所述帧特性估计单元包括 平均比特数量估计单元，根据所述分组分析単元所导出的比特率，导出每个视频帧类型的平均比特数量的特性， 最大比特数量估计单元，根据所述分组分析単元所导出的比特率，导出每个视频帧类型的最大比特数量的特性， 最小比特数量估计单元，根据所述分组分析単元所导出的比特率，导出每个视频帧类型的最小比特数量的特性， 所述平均比特数量估计单元、所述最大比特数量估计单元以及所述最小比特数量估计单元导出I帧、P帧和B帧中至少ー个视频帧类型的平均比特数量、最大比特数量和最小比特数量的特性。9.根据权利要求6所述的视频质量估计设备，其中，所述编码质量估计单元包括 编码视频质量特性估计单元，根据所述分组分析単元所导出的比特率，导出编码视频质量评估特性，所述编码视频质量特性表示编码视频质量评估值的差量和代表值， 差值编码视频质量估计单元，根据已经由所述分组分析单元导出的每个视频帧类型的比特数量、已经由所述帧特性估计单元导出的对每个视频帧类型的比特数量的特性加以表示的帧特性、以及已经由所述编码视频质量特性估计单元导出的对编码编码视频质量评估值的差量和代表值加以表示的编码视频质量评估特性，导出对编码视频质量评估值与编码视频质量评估值的代表值之间的差值加以表示的差值编码视频质量评估值，以及 编码视频质量估计单元，通过将已经由所述编码视频质量特性估计单元导出的编码视频质量评估值的代表值与所述差值编码视频质量估计单元所导出的差值编码视频质量评估值相加，来导出编码视频质量评估值。10.根据权利要求9所述的视频质量估计设备，其中，所述编码视频质量特性估计单元包括 平均编码视频质量估计单元，根据所述分组分析単元所导出的比特率，导出对编码视频质量评估值的平均值加以表示的平均编码视频质量评估值， 最大编码视频质量估计单元，根据所述分组分析単元所导出的比特率，导出对编码视频质量评估值的最大值加以表示的最大编码视频质量评估值， 最小编码视频质量估计单元，根据所述分组分析単元所导出的比特率，导出对编码视频质量评估值的最小值加以表示的最小编码视频质量评估值， 编码视频质量评估值的差量是根据所述最大编码视频质量估计单元所导出的最大编码视频质量评估值和所述最小编码视频质量估计单元所导出最小编码视频质量评估值导出的，并且所述平均编码视频质量估计单元所导出的平均编码视频质量评估值是作为编码视频质量评估值的代表值导出的。11.根据权利要求6所述的视频质量估计设备，其中，所述分组丢失质量估计单元包括 平均分组丢失视频质量估计单元，基于所述分组分析単元所导出的丢失视频帧的数目、以及所述编码质量估计单元所导出的编码视频质量评估值，导出对视频质量评估值的平均值加以表示的平均分组丢失视频质量评估值， 最大分组丢失视频质量估计单元，基于所述分组分析単元所导出的丢失视频帧的数目、以及所述编码质量估计单元所导出的编码视频质量评估值，导出对视频质量评估值的最大值加以表示的最大分组丢失视频质量评估值， 最小分组丢失视频质量估计单元，基于所述分组分析単元所导出的丢失视频帧的数目、以及所述编码质量估计单元所导出的编码视频质量评估值，导出对视频质量评估值的最小值加以表示的最小分组丢失视频质量评估值， 差值分组丢失视频质量估计单元，根据已经由所述分组分析单元导出的每个视频帧类型的比特数量、已经由所述帧特性估计单元导出的每个视频帧类型的平均比特数量、最大比特数量和最小比特数量、所述平均分组丢失视频质量评估单元所导出的平均分组丢失视频质量评估值、所述最大分组丢失视频质量评估单元所导出的最大分组丢失视频质量评估值、以及所述最小分组丢失视频质量评估单元所导出的最小分组丢失视频质量评估值，表示期望视频质量评估值与平均分组丢失视频质量评估值之间的差值，以及 分组丢失视频质量估计单元，通过将由所述平均分组丢失视频质量估计单元导出的平均分组丢失视频质量评估值与由所述差值分组丢失视频质量估计单元导出的差值分组丢失视频质量评估值相加，来导出期望视频质量评估值。12.ー种视频质量估计方法，包括 分组分析步骤，导出输入编码视频分组的比特率，并且导出针对多个视频帧类型中至少ー个视频帧类型的编码视频的比特数量； 帧特性估计步骤，根据所述分组分析步骤所导出的比特率，导出对每个视频帧类型的比特数量的特性加以表示的帧特性；以及 编码质量估计步骤，基于编码视频分组的...

【专利技术属性】
技术研发人员：山岸和久，林孝典，冈本淳，
申请(专利权)人：日本电信电话株式会社，
类型：发明
国别省市：