專利名稱：一種無參考視頻質(zhì)量客觀評估方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及視頻質(zhì)量評估領(lǐng)域，尤其是涉及一種無參考視頻質(zhì)量客觀評估方法。
背景技術(shù)：
在視頻評估領(lǐng)域過程中，主要分為主觀質(zhì)量評估與客觀質(zhì)量評估，其中主觀質(zhì)量評估過于復(fù)雜且其結(jié)果易受多種因素影響，而客觀質(zhì)量評測則是將失真視頻與相應(yīng)的原始參考視頻相比較，并根據(jù)相似程度得出結(jié)論，較為客觀。視頻客觀質(zhì)量評估可分為三大類方法全參考方法、部分參考方法以及無參考方法。從評估的結(jié)果來看，目前大多數(shù)的評估算法中，全參考評估方法的結(jié)果更接近于人類的主觀感受結(jié)果。而大多數(shù)都是針對全參考的， 其特點就是準確性更高，更符合人類的主觀感受，但需要原始文件進行比較，在某些情況下不便于應(yīng)用。而無參考視頻質(zhì)量檢測方法不需要任何原始參考視頻的信息，該方法非常適用于對網(wǎng)絡(luò)終端的視頻質(zhì)量進行實時評價，如因特網(wǎng)上的點播和廣播業(yè)務(wù)等。但目前只有少數(shù)機構(gòu)提出了此類無參考視頻質(zhì)量評估方法，而且其中大多數(shù)方法都是根據(jù)視頻系列中某些特性失真類型的特性，通過對視頻的處理和分析來判定特征失真的嚴重程度，從而估計出視頻的質(zhì)量，結(jié)果不夠準確，考慮的問題不夠全面，不能很好地反應(yīng)出人類的主觀感受，具有一定的局限性。在實際應(yīng)用中，需要的是一種客觀的，全面的，而且易于實現(xiàn)的視頻客觀質(zhì)量評估方法。

發(fā)明內(nèi)容
針對以上所述的不足和缺點，本發(fā)明提出了一種無需原始視頻作為參考的視頻質(zhì)量客觀評估方法。本發(fā)明采用的技術(shù)方案可以描述為
一種無參考視頻質(zhì)量客觀評估方法，所述評估方法基于數(shù)個評估視頻質(zhì)量的品質(zhì)參數(shù)分別對視頻文件進行處理計算，并將計算出的所述品質(zhì)參數(shù)的值合成最終視頻質(zhì)量評估值，其中所述品質(zhì)參數(shù)包括塊效應(yīng)、信噪比、對比度以及邊緣能量，所述評估方法還包括以下步驟
步驟1 預(yù)處理，其包括以下分步驟
步驟1.1 獲取需評估的視頻文件，對獲取的視頻文件進行分幀處理，以將所取得的視頻文件分解為單幀圖片；
步驟1. 2 對取得的幀圖片進行重復(fù)幀檢測并去掉幀的邊緣； 步驟2 參數(shù)提取，對所取得的幀圖片進行處理計算分別取得所述品質(zhì)參數(shù)的值，其包括以下分步驟
步驟2. 1 對取得的幀圖片進行均值濾波，再基于所述幀圖片均值濾波前、后的灰度像素值計算出信噪比的值；步驟2. 2 基于人眼視覺特性，引入包括有平坦區(qū)限制，塊邊界限制和非真實邊緣限制的限制條件以區(qū)分塊效應(yīng)與圖像的真實邊緣和紋理，使用一階差分的統(tǒng)計分析對塊效應(yīng)參數(shù)的值進行計算；
步驟2.3 基于二階聯(lián)合條件概率密度函數(shù)，得到灰度共生矩陣，然后再基于所得到的灰度共生矩陣計算出對比度的值；
步驟2. 4 通過各向異性的濾波器來提取幀圖片邊緣能量值，其中基于幀圖片的圖像灰度值對幀圖片進行卷積計算消除方塊效應(yīng)，并得到圖像邊緣值，再基于所述圖像邊緣值進行計算出得邊緣平均能量的值； 步驟3 參數(shù)合成在得到每一幀圖片的所述品質(zhì)參數(shù)的值之后，通過線性擬合得到最終的視頻質(zhì)量評估值。本發(fā)明的有益效果是
為了能找到一種能跟全參考評估相匹配的無參考評估方法，本發(fā)明從人類視覺系統(tǒng)以及信噪比、塊效應(yīng)、對比度和邊緣能量等方面入手，來評估失真視頻的質(zhì)量。通過本發(fā)明的使用，將帶來如下好處
1、準確性更高；
2、分析更全面；
3、更符合人類的主觀感受。


圖1為本發(fā)明的流程示意圖。
具體實施例方式如圖1所示，本發(fā)明所提出了一種無參考視頻質(zhì)量客觀評估方法，其包括信噪比、 塊效應(yīng)、對比度和邊緣能量等用于評估視頻質(zhì)量的品質(zhì)參數(shù)，按照以下步驟分別計算出所述品質(zhì)參數(shù)值并最終合成視頻質(zhì)量評估值
1、預(yù)處理此步驟包括兩個過程，首先是截取需要進行質(zhì)量評估的一段視頻，并對視頻文件進行分幀，即將視頻文件分解為一幀一幀的圖片；然后再對這些幀圖片進行分析、處理，如檢測重復(fù)幀以及去掉幀的邊緣；
2、參數(shù)提取預(yù)處理完成之后，對信噪比、塊效應(yīng)、對比度和邊緣能量等品質(zhì)參數(shù)分別進行求值計算，此步驟會在后面進行詳述；
3、參數(shù)合成在得到每一幀圖片的所述4個品質(zhì)參數(shù)的值之后，通過線性擬合最終得到可以客觀評價視頻質(zhì)量的值。步驟2又進一步分為4個分步驟，其中在步驟2. 1中，圖像的信噪比通常等于信號與噪聲的功率譜之比，但通常功率譜難以計算，有一種方法可以近似估計圖像信噪比，即信號與噪聲的方差之比，其首先計算圖像所有象素的局部方差，將局部方差的最大值認為是信號方差，最小值是噪聲方差，求出它們的比值，再轉(zhuǎn)成dB數(shù)，最后用經(jīng)驗公式修正。本發(fā)明通過計算峰值信噪比來表示圖像的信噪比。其中，對圖像先做均值濾波，把濾波完成的圖像當成參考圖像來計算。具體步驟如下
首先對圖片進行均值濾波，得到均值濾波后的灰度像素值f (i，j)，再可以用下面公式其中T1和T2為閾值。Tl是一個較小的門限，因此S可以用來表示圖像局部區(qū)域的平滑程度。如果在平坦區(qū)域，S通常是一個比較大的值；反之，如果在復(fù)雜的區(qū)域，S的值就比較小。通過S能夠進行區(qū)域選擇，如果S大于一個門限Τ2則局部區(qū)域為平坦區(qū)，只有平坦區(qū)中的邊界可能參與塊邊界檢測的統(tǒng)計計算；否則，判定局部區(qū)域為紋理區(qū)，紋理區(qū)中的邊界不參與塊邊界檢測的統(tǒng)計計算。
其中，SNR為信噪比值，而f (i，j)為均值濾波之后的灰度像素值，g (i，j)為濾波之前的灰度像素值，MAX為圖像位深，一般取值為255，M, N分別為圖像寬與高?；趬K的變換編碼在圖像壓縮編碼中得到廣泛應(yīng)用，隨著碼率的降低，量化變得粗糙，在塊的邊界會出現(xiàn)不連續(xù)，形成重建圖像的明顯缺陷，稱為塊效應(yīng)，其主要是由于傳輸過程中的誤碼造成的，這種塊效應(yīng)嚴重影響了解碼圖像的視覺質(zhì)量。在步驟2. 2中，本發(fā)明對塊效應(yīng)的評估方法基于一階差分的統(tǒng)計分析，運用平坦區(qū)限制，塊邊界限制和非真實邊緣限制等三個限制條件來區(qū)分塊效應(yīng)與圖像的真實邊緣和紋理。首先，定義水平一階差分矩陣為Dh=Wi^ Cliil,…，屯^丨，其中屯^為f(i，j+1) 和f(i, j)差分的絕對值，f(i，j)為第i行j列像素的亮度值，N為圖像的寬度。對于視頻編碼標準中常用的8X8塊結(jié)構(gòu)，我們定義一維向量A= [a0, al, a2, a3, a4, a5, a6, a7]T, 利用塊效應(yīng)的周期特性，計算4為
其中M和N分別是圖像的高和寬，Cx8
.y+k~CSj 8 . y+k &CX’ 8 . y+k &cx, 8 . y+k 為權(quán)值函數(shù)，當 dx,8.y+k滿足全部三個限制條件，即平坦區(qū)限制cx,8.y+k，塊邊界限制cx,8.y+k和非真實邊緣限制cx，8.y+k時，權(quán)值為1，否則，權(quán)值為0。本發(fā)明只計算平坦區(qū)的塊效應(yīng)來盡量避免將圖像紋理誤判為塊效應(yīng)，同時人眼對平坦區(qū)的塊效應(yīng)比對紋理區(qū)的塊效應(yīng)更敏感。可以通過計算相關(guān)像素的局部活動性來判斷圖像的平坦區(qū)。這樣
對于塊邊界限制，因通常平坦區(qū)塊邊界兩側(cè)像素的差分值大于其相鄰?fù)瑐?cè)像素的差分值，因而cx,8.y+k被定義為
權(quán)利要求
1. 一種無參考視頻質(zhì)量客觀評估方法，其特征在于所述評估方法基于數(shù)個評估視頻質(zhì)量的品質(zhì)參數(shù)分別對視頻文件進行處理計算，并將計算出的所述品質(zhì)參數(shù)的值合成最終視頻質(zhì)量評估值，其中所述品質(zhì)參數(shù)包括塊效應(yīng)、信噪比、對比度以及邊緣能量，所述評估方法還包括以下步驟1)預(yù)處理，其包括以下分步驟1.1)獲取需評估的視頻文件，對獲取的視頻文件進行分幀處理，以將所取得的視頻文件分解為單幀圖片；1.2)對取得的幀圖片進行重復(fù)幀檢測并去掉幀的邊緣；2)參數(shù)提取，對所取得的幀圖片進行處理計算分別取得所述品質(zhì)參數(shù)的值，其包括以下分步驟·2.1)對取得的幀圖片進行均值濾波，再基于所述幀圖片均值濾波前、后的灰度像素值計算出信噪比的值；·2. 2)基于人眼視覺特性，引入包括有平坦區(qū)限制，塊邊界限制和非真實邊緣限制的限制條件以區(qū)分塊效應(yīng)與圖像的真實邊緣和紋理，使用一階差分的統(tǒng)計分析對塊效應(yīng)參數(shù)的值進行計算；·2. 3)基于二階聯(lián)合條件概率密度函數(shù)，得到灰度共生矩陣，然后再基于所得到的灰度共生矩陣計算出對比度的值；·2.4)通過各向異性的濾波器來提取幀圖片邊緣能量值，其中基于幀圖片的圖像灰度值對幀圖片進行卷積計算消除方塊效應(yīng)，并得到圖像邊緣值，再基于所述圖像邊緣值進行計算出得邊緣平均能量的值；3)參數(shù)合成在得到每一幀圖片的所述品質(zhì)參數(shù)的值之后，通過線性擬合得到最終的視頻質(zhì)量評估值。
全文摘要
一種無參考視頻質(zhì)量客觀評估方法，所述評估方法基于數(shù)個評估視頻質(zhì)量的品質(zhì)參數(shù)分別對視頻文件進行處理計算，并將計算出的所述品質(zhì)參數(shù)的值合成最終視頻質(zhì)量評估值，其中所述品質(zhì)參數(shù)包括塊效應(yīng)、信噪比、對比度以及邊緣能量，其首先對視頻文件進行分幀預(yù)處理，然后提取所述品質(zhì)參數(shù)的值，最后通過線性擬合得到可以客觀評價視頻質(zhì)量的數(shù)值。本發(fā)明從人類視覺系統(tǒng)以及信噪比、塊效應(yīng)、對比度和邊緣能量等方面入手來評估失真視頻的質(zhì)量，本發(fā)明準確性更高、分析更全面、更符合人類的主觀感受，其效果可以與全參考評估相匹配。
文檔編號H04N17/00GK102202227SQ20111016624
公開日2011年9月28日 申請日期2011年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月21日
發(fā)明者曹修平 申請人:珠海世紀鼎利通信科技股份有限公司