CN102630038A - 一种基于视频内容的视频客观参数到QoE的映射方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例涉及一种基于视频内容的视频客观参数到QoE的映射方法。该方法针对无线视频传输系统，旨在提出一种基于视频内容的QoE映射方案。具体的实施方法为：根据视频图像帧包含的每个数据包对图像整体视觉效果的贡献度，经过一定的映射方法得到其对应的MOS分量。同时以此方案得到的MOS分量可作为资源调度的依据，达到视频的无线传输过程高效节能的目的。

Description

一种基于视频内容的视频客观参数到QoE的映射方法

技术领域

本发明涉及无线视频传输领域以及无线资源调度领域，尤其涉及一种基于视频内容的视频客观参数到QoE的映射方法。

背景技术

多媒体应用可通过有线网络和无线网络传播，UMTS网络技术因支持移动通信最受关注。近来随着无线技术的发展和多媒体业务在UMTS网络的广泛应用，无线视频的实时传输也成为了一个重要的研究课题。相比2G、2.5G移动网络而言，UMTS网络是可提供更高数据速率的第三代(3G)无线蜂窝网络。LTE技术进一步改进了UMTS移动电话标准并大大提高了下一代宽带移动用户的性能。移动电视、多媒体在线游戏等视频应用需求的增长更促进了3GPP组织的LTE标准化工作。附图1表明视频在LTE蜂窝网络中的传输架构。

无线环境下的视频传输最重要的一点就是要保证视频帧的完整性。然而这一点由于无线信道的时变性变得极具挑战性。此外因为无线资源的稀缺，如何高效利用LTE无线通信系统的无线资源这一问题也是非常重要的。网络用户付费的目的就是为了得到优质的用户体验，如若这个目的得不到满足，用户很可能会舍弃这个运营商而转向能提供更优质服务的运营商。

QoE是Quality of Experience的简称，是从普通用户的角度评定网络的性能，这个概念包含端到端的QoS参数和用户对业务的体验和期望等因素。QoE具有跟视频或IP电话等多媒体业务的相关性强、结果直观性好且易于被非专业人士理解等特点，因此评价视频传输质量的标准从传统的QoS转换成了QOE。

MOS(Mean Opinion Score)是主观的视频质量评定指标，它将图像质量划分为1-5的等级来评定视频质量好坏。1分为最坏，5分为最好，具体划分标准见表1。然而在实验室用测试者主观评价的途径来得到用户对视频质量的主观分数的方法耗时耗力，且不合实际，因此我们需要一种映射方法利用客观QoS参数(主要有丢包率、时延或抖动)来得到与用户打分。目前对这种映射方法的研究较少，本发明就针对这种现状提出一种基于视频图像内容的映射方案，这种方案利用图像中每个包对整体图像视觉效果的贡献度来得到MOS值。

表1

发明内容

本发明旨在提出一种基于视频内容的QoE映射方案，根据视频图像帧包含的每个数据包对图像整体视觉效果的贡献度，经过一定的映射方法得到MOS值。得到的每个数据包的重要程度可作为视频传输过程中资源调度的依据。

一种基于视频内容的QoE映射方案，包括以下步骤：

步骤1、将待传输的视频序列存储在服务器中，并对每一个视频帧进行预编码；

步骤2、计算视频图像帧包含的每个包丢失造成的失真

即丢失该包对该视频帧造成的视觉影响，本发明中将这个概念转换为包对图像的贡献度；

步骤3、将上一步计算得到的每个包对所在图像帧的贡献度线性映射为对应的MOS分量，每帧图形所包含的所有包的MOS分量之和为5；

步骤4、将得到的MOS分量作为资源调度的依据，整个图像的MOS值作为网络优化的目标或限制条件；

步骤5、将调度好的视频经过信道编码和调制后经过无线信道传输。

说明

步骤1中，我们采用经过预编码的视频，不考虑编码因素对视频质量造成的影响，因为目前的视频编解码技术效率很高且差错处理能力很强，因此其对视频视觉质量造成的影响可以忽略：

步骤2中，某个包丢掉所造成的视频失真期望值

跟解码器端的错误隐藏策略有关。一般来讲解码器端的错误隐藏策略在编码器端是已知的，即对于一个丢掉的宏模块解码器知道如何去隐藏它。目前大多数隐藏策略都使用相邻宏模块的信息来隐藏一个丢掉的宏模块。这种技术根据相邻宏模块的运动矢量来计算丢失宏模块的隐藏运动矢量，丢掉的宏模块数据由前一帧图像中隐藏运动矢量指向的位置的宏模块替代。在本步骤中我们的目的是得到视频包对图像帧的贡献度，不涉及相邻帧。因此在计算每个包的重要程度的时候接收端不使用错误隐藏策略，且将其丢包率设为100％。

步骤3中，根据上一步得到的每个视频包的失真期望值计算每个包对本帧图像的贡献度。对于一个共包含K个包的图像帧，第k个包的贡献度为

然后将每个包的贡献度线性映射为对应的MOS分量，且有 $\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}f\left(C_k\right)=5,$ f为线性函数。

步骤4中，由于无线信道中存在干扰噪声等因素，因此在传输之前可以将每个包的MOS分量作为资源调度的依据：为MOS分量值较高的包分配较多的功率以降低其丢包率，并且由于解码器端的错误隐藏策略，对于那些MOS分量不高的包或可以通过错误隐藏策略来替换的包采取低功率传输或者不传的策略。这样我们既可以保证视频传输的视觉质量同时还可以达到节能的目的。本发明定义的MOS值跟整帧图像MOS分量和的对应关系如表2所示。

步骤5中，将预编码并调度完成后的视频经过信道编码和调制，输入无线信道进行传输。

下面通过附图和具体实施例对本发明的技术方案进行进一步说明。

表2

附图说明

为了更清晰地阐述本发明的实施例和现有的技术方案，下面将本发明的技术方案说明附图和现有技术描述中用到的说明附图做简单的介绍，显而易见，在不付出创造性劳动的前提下，本领域普通技术人员可以通过本附图获得其他的附图。

图1是本发明具体实施方式中无线系统的视频传输架构图。

图2是本发明具体实施方式中的无线视频传输资源调度流程图。

具体实施方式

为将本发明的技术方案优势描述的更加清楚，下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细阐述，显然所描述的实施例只是本发明的部分实施例，而不是全部的实施例。在此基础上可以将本发明的实施例加以扩展，在整体架构一致的情况下，得到更多优化方案。根据本发明的实施例，本领域的普通技术人员在不经创造性劳动的基础上可以实现本发明的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

本发明的主要思想是：基于视频序列的内容，通过计算得到图像帧中每个包对图像视觉效果的贡献度，将此贡献度经过一定的线性映射方法得到相应的MOS分量，同时以此方案得到的MOS分量作为资源调度的依据，达到视频的无线传输过程高效节能的目的。

附图1是本发明具体实施方式中无线系统的视频传输架构图。如附图1所示，无线视频传输系统由流媒体服务器、互联网、核心控制我、无线接入点和多个用户组成。核心控制网是本发明最关键的部分，控制整个系统的映射和调度算法。

图2是本发明具体实施方式中的无线视频传输资源调度流程图。如图2所示，该视频传输调度过程包括以下步骤：

步骤201、将待传输的视频序列存储在服务器中，并对每一个视频帧进行预编码；

本发明不考虑预编码对视频质量的影响。

步骤202、计算视频图像帧包含的每个包丢失造成的失真即丢失该包对该视频帧造成的视觉影响，本发明中将这个概念转换为包对整帧图像的贡献度；

本步骤的目的是得到视频包对图像帧的贡献度，与相邻帧无关。因此在计算每个包的重要程度的时候接收端不使用错误隐藏策略，且将其丢包率设为100％。

步骤203、将上一步计算得到的每个包对所在图像帧的贡献度线性映射为对应的MOS分量，每帧图形所包含的所有包的MOS分量之和为5；

本步骤中第k个包的贡献度计算公式为

将每个包的贡献度线性映射为对应的MOS分量，且

f为线性函数。

步骤204、将得到的MOS分量作为资源调度的依据，整个图像的MOS值作为网络优化的目标或限制条件；

本步骤中将每个包的MOS分量作为资源调度的依据：为MOS分量值较高的包分配较多的功率以降低其丢包率，并且由于解码器端的错误隐藏策略，对那些MOS分量不高的包或可以通过错误隐藏策略来替换的包采取低功率传输或者不传的策略。

步骤205、将调度好的视频经过信道编码和调制后经过无线信道传输。

Claims (5)

1.一种基于视频内容的视频客观参数到QoE的映射方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1、将待传输的视频序列存储在服务器中，并对每一个视频帧进行预编码，等待下一步处理；

步骤2、计算视频图像帧包含的每个包丢失造成的失真即丢失该包对该视频帧造成的视觉影响，本发明中将把这个概念转换为包对图像帧的贡献度；

步骤3、将上一步计算得到的每个包对所在图像帧的贡献度线性映射为对应的MOS分量，每帧图形所包含的所有包的MOS分量之和为5；

步骤4、将得到的MOS分量作为资源调度的依据，整个图像的MOS值作为网络优化的目标或限制条件；

步骤5、将调度好的视频经过信道编码和调制后经过无线信道传输。

2.根据权利要求1所述的基于视频内容的视频客观参数到QoE的映射方法，其特征在于：

所述步骤1中，所考虑的视频是预编码好的，忽略编码因素对视频质量造成的影响。

3.根据权利要求1所述的基于视频内容的视频客观参数到QoE的映射方法，其特征在于：

所述步骤2中，计算每个包的贡献程度的时候因不涉及相邻帧，因此在计算每个包的重要程度的时候接收端不使用错误隐藏策略，且将其丢包率设为100％。

4.根据权利要求1所述的基于视频内容的视频客观参数到QoE的映射方法，其特征在于：所述步骤3中，对于一个共包含K个包的图像帧，第k个包的贡献度为

然后将每个包的贡献度线性映射为对应的MOS分量，且有f为线性函数。

5.根据权利要求1所述的基于视频内容的视频客观参数到QoE的映射方法，其特征在于：

所述步骤4中，可以将每个包的MOS分量作为资源调度的依据：为MOS分量值较高的包分配较多的功率以降低其丢包率，并且由于解码器端的错误隐藏策略，对那些MOS分量不高的包或可以通过错误隐藏策略来替换的包采取低功率传输或者不传的策略。

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