[发明专利]一种基于网络丢包损伤的比特流层视频感知质量评价方法

说明书

技术领域

本发明属于多媒体通信领域，具体涉及一种基于网络丢包损伤的比特流层视频感知质量评价方法。

背景技术

目前，网络视频运营商越来越关注终端用户的体验质量(Quality of Experience,QoE)。QoE是终端用户对应用或者服务整体的主观可接受程度。其中，视频质量是QoE中很重要的一部分。要在有限的网络传输环境下为终端用户提供尽可能满意的视频质量服务，就要获得与人眼主观感知更为接近的图像质量评价结果，以此作为其服务的参考。视频质量评价旨在通过一些方法，得到人眼对视频图像质量好坏的感知度量，包括主观评价方法和客观评价方法。主观评价在严格的实验环境和实验流程下进行，要求一组观察者对视频质量进行打分。主观评价是获得质量评分的最准确的方法，但其费时、费力，并且不适用于实时的监控场合。客观评价方法拟在通过计算模型或评价设备，模拟人眼对视频质量进行测量。视频质量评价在系统设备的研发阶段、网络系统的设计搭建阶段和运营维护阶段都有很大的意义。在图像处理系统中，视频质量评价可以作为算法和参数优化的参考。例如在视频编码系统端，可以对预滤波和比特分配等算法进行最优化处理。在视频解码系统端，视频质量评价可以对图像重建、误码掩盖和后滤波等算法进行最优化处理。视频质量评价结果可以用作图像处理系统和算法优劣性的一个度量。例如，可以用于不同视频编解码器的评估和比较。通过对各种不同类型素材编码解码处理，可以用评价结果来决定哪一个系统的处理效果最好。在实时应用中，视频质量评价可以用来动态地监测和调整图像质量的状况，例如网络视频服务器、交换机和复用器等的在线质量的监测和控制。在网络数字视频服务中，可以用评价模型来实时地检查当前网络上传输视频的质量状况以分配数据流资源。

视频数据通过IP网络传输可能引起潜在的问题。IP网络是“尽力而为”的网络，不保证数据的准确传输。当发生网络数据包拥塞时，路由器可能会采取丢包处理。一旦发生丢包，将极大地影响视频主观质量。接收端的视频解码器如果检测出数据包的丢失，将利用已接收图像恢复丢失的数据，即错误隐藏。依赖于错误隐藏的算法性能，丢包造成的失真也不同。错误隐藏很难保证正确恢复视频丢包区域的内容，往往还会引起内容的错位，导致块边缘处内容的不连续，严重影响了视频的主观质量。如果解码器未检测出丢包，将丢包前的数据和丢包后的数据认为是连续的，会造成更为严重的错误。漏检的误码会使解码视频中出现颜色怪异的图像块，称为贴片式误码。贴片式误码对视频质量的影响更为严重，一幅清晰度很高的图像即使只出现一两块贴片式误码，其主观质量也会急剧下降。图1和图2所示为丢包对视频的影响效果。图1所示为经过错误隐藏之后的图像，图2为解码器未检测出丢包，发生贴片式误码的效果。IP丢包损伤最常用的指标为丢包率，这也是目前工程上判断网络传输状况的主要指标。一些实验研究了丢包率对视频感知质量的影响。如ITU-T G.1070中，平均的主观视频质量被建模为丢包率的指数函数。除了丢包率，一些其他的观点从丢包事件发生的次数出发，不论一次丢包中连续丢失多少个数据包，都等同地认为是一次丢包事件。如M Claypool和J.Tanner在论文“The effects of jitter on the perceptual quality of video”中指出，感知质量分数与质量下降事件发生的次数有很强的关系。K.Yamagishi等人在论文“Parametric Packet-Layer Model for Monitoring Video Quality of IPTV Services”中也有相似的结论，该论文计算了丢包频数指标，将其定义为10s内丢包事件发生的频数。论文中发现主观视频质量随着丢包频数的增加而降低，最终用一个指数函数对这一曲线进行建模。