CN1663288A - 从已知的显示类型和尺寸开始测量在具有任意尺寸的显示设备上视频质量的方法和装置 - Google Patents

从已知的显示类型和尺寸开始测量在具有任意尺寸的显示设备上视频质量的方法和装置 Download PDF

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Abstract

一种根据已知的显示器类型和尺寸估量在具有不同类型和/或尺寸的显示设备上的视频质量的方法。所述方法包括以下步骤：对第一台显示设备显示的视频序列进行观察得到一个主观质量评分；取得视频序列的客观质量评分；取得对第二台显示设备的主观质量的评分；第二台显示设备至少在尺寸和类型上有一种与第一台显示设备不同；根据第一台显示设备的主观和客观评分之间的相互关系和第二台显示设备主观评分，来评估第二台显示设备的客观质量评分。

Description

从已知的显示类型和尺寸开始测量在具有 任意尺寸的显示设备上视频质量的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种评估和提供视频质量的系统和方法。尤其是涉及一种测量在各种显示设备上的视频质量的方法和装置。
背景技术
视频质量的测量常常需要将主观和客观标准相结合。在评估一个单独的视频序列时，主观的评分会遭遇大范围的变化，甚至同一个人在不同的日期、或不同的时间，对同一序列的评估都不一样。因此，将客观评估数据和主观评估数据的结合关系可以对视频质量的给出更加准确的表示。
客观质量可以通过视频系统或视频设备中的模块来测量，该模块可以使给定的视频序列提供最佳客观质量。遗传(Genetic)算法可以用来评估视频的质量，在用于提高视频质量的反馈系统中，可以包括该算法，也可以不包括。本发明人的两件在先美国专利申请提供了采用该算法的解决方案，其中：申请号09/817,891的题为“获取最佳客观视频质量的最适宜方法中多种视频率算法的不同算法工具混合的一般方案”(申请日2001年3月27日)；申请号09/734,823的题为“用于自动评估视频质量的可升级式动态度量法”(申请日2000年12月12日)。这两件在先申请的内容在此引用可作为本发明的背景技术。
测试视频质量的当前方法只适合确定类型的、具有固定尺寸的显示设备和/或媒介(TV广播，互联网视频数据流，等)。然而，许多人拥有各种不同尺寸的显示器，如大屏幕的阴极射线管(CRT)、投影屏幕、液晶显示器(LCD)屏幕、等离子体、便携式屏幕等，同一个视频序列在各种类型的显示器上显示出来，效果会有所不同。
发明内容
本发明包括判断在具有任何显示尺寸的任何显示器上的视频质量(改善/退化)的方法、装置和系统。在本发明的一个方面，对视频质量的判断，是以一组观众对在一台CRT显示器和需评估的显示设备上显示出的一组视频序列做出的主观评价为基础而进行的。本发明针对特定的一个或多个视频序列评价显示器尺寸之间图象质量。应注意，在讨论尺寸因素时，还会涉及到显示器类型因素(例如，17英寸的CRT与17英寸的LCD)。
因此，通过把对第一台显示器的主观评分和客观评分、及对第二台显示器评估的主观评分联系起来，可以计算出对第二台显示器的精确客观评分，用于使第二台显示器的视频质量达到最佳。
附图说明
图1A所示为本发明的概述方法的流程图；
图1B所示为描述第一台显示器单独的度量值和综合的客观和主观评分的表；
图2A所示为对于一系列视频序列的测试度量值和对第二台显示器的主观评分。
图2B所示为对第二台显示器的主观评分的演变(warp)；
图3所示为本发明的装置的一个实施例的框图；
具体实施方式
图1A为本发明方法的总概述的流程图。
在步骤110，获得在第一台显示器上观察的视频序列的主观质量评分。该步骤特别包括让一组观众观看特定的视频序列，在观看过程中或观看之后立刻给视频质量评出等级。在步骤120，利用一组视频度量值得出客观质量评分。本发明人在题为“自动评估视频质量的可升级式动态度量”的美国专利申请中(申请号09/734,823、申请日2000年12月12日)公开了综合多个单独的测试，以得到对一组视频序列最相关的主观评分的多种方法，在此作为背景技术引用。该申请中公开的方法证明是成功的，使得对确定/特定尺寸显示器的主观评估和估计的客观评估之间具有高度相关性。
在步骤130，通过一组观众给出的主观评分，得到对具有不同尺寸(或显示器类型)的视频序列的主观质量评分(最好是针对相同的视频序列)。应注意，第二台显示器可能是不同尺寸和/或类型的。
另外，这组视频序列也将采用一套视频测试度量标准进行测试(F1到Fn，或它们的超集)。
在步骤140，根据对第一台和第二台显示器的主观评分及对第一台显示器的客观评分再对第二台显示器的客观评分进行评估。换句话说，从在先已知的模型对新的模型进行评估，由此得到对第二显示器的客观评分。
图1B所示为记录对两组视频序列的一系列测试结果、合成的客观评分及主观评分的表格。特别包括一系列的单个测试结果(例如F1到Fn)。随后得到合成评分。
图2A所示为对第二显示器示出的一系列视频序列的视频测试度量及其主观评分。图1B中的主观评分与图2A中的主观评分的差异具体表示两种类型显示器之间的图片质量之间的主观评估差别。
一种方式是可以通过在第一显示器的主观评分附近“演变(warping)”新显示器的主观评分来评估第二显示器客观评分的。例如，在两个数据组(序列1□□序列m与第二显示器的主观评分)之间的非线性回归。
图2B所示为从第一显示器到第二显示器的主观评分的演变(warping)。曲线210代表第一显示设备相对于视频序列的主观评分。曲线215代表第二显示器对于视频序列的主观评分。曲线220代表基于这两个数据组之间的非线性回归的演变(warped)评分。
得到演变(warped)的对第二显示器的主观评分后，可以采用参量最大可能性问题来评估该模型及其参数，使其与图2A中的主观评分具有最大相关度。有关参量最大可能性及其它相关问题的背景资料，可以参见由Walid Ali和Kee van Zon撰写的“通过平行演变模型最优化级联视频处理模块的随机系统”(国际信息处理会议2001会议录，2001年10月)及L.L.Scharf的“统计信号处理：检测、评估及时序分析”(Addison Wesley Longman，ISNB：0201190389，1991年)。
对第二显示器评估得到的客观评分可以用于使第二显示器的视频质量最佳化。
图3所示为本发明用于评估视频质量的装置。对第一台显示器的主观和客观评分可以存储在第一显示器信息模块305中。该模块内存有图1A和图2A所示的全部主观测试度量值和客观度量值，例如，对于第一台显示器306。对第二台显示器的主观评分存储在第二台显示器信息模块310中。正是从这两个模块中的数据，可以评估出对第二台显示器330的客观评分。应当知道，第一台显示器的数据应在之前就已经记录在存储区(未示出)。
演变(warp)模块315用于在图1B所示的主观评分附近演变(warp)第二台显示器的主观评分。该演变(warping)通过两组数据(序列与第一台显示器的主观评分)和视频序列与第二台显示器的主观评分之间的非线性回归来实现的。
最大可能性估量(MLE)功能由MLE模块320来执行，该MLE模块320——通常为处理器——建立一个参量最大可能性估计问题以估量该模型及其参数，使其与图2A的相关性最大。可选择地，只设置一个处理器，使其既执行MLE功能又执行演变(warp)功能。然后，由与显示器通信的视频处理器使用对第二显示器的客观评分，以使第二台显示器上显示的视频片段具有最佳质量。对第二显示器的客观评分可以存储在模块325或存储区330中，或通过显示视频单元存储第二显示器的客观评分。因此，根据第一台显示器和第二台显示器之间的相关性，该装置、系统和方法可以使第二台显示器的质量最佳化。如此，利用两台显示器的主观评分和对已知(第一台)显示器的客观评分，使得在不同的尺寸和/或不同类型的显示器上获得最佳质量。
计算客观评分的一种方法可以运用遗传算法。遗传算法(GA’s)包括以下步骤：保持一组可能的“候选”方案，对其进行评估和赋予适当值。GA’s是解决复杂问题的一种公知的算法步骤，有关内容参见“平行算法提高(Advances in Parallel Algorithms)”一书中，“最优化及自适应化的遗传算法”章节，作者Kronsio和Shumsheuddin，第227-276页(1990年)。
每一代视频系统的设计，对每一个候选方案都要进行评估，并赋予适当值，该值代表所得到的图象质量的好(或坏)程度。图像质量通过客观度量来评估，这是试图模仿人类视觉系统的子系统，用于决定图像质量。
图像质量通常是包含在每一个候选者的染色体中解码位的函数。遗传算法基于他们的适当值(例如，从该系统得到的图像质量有多好)选择用于在下一代再生的一些候选者。利用遗传重组操作交换(cross over)和变异(mutation)，将被选择的候选者结合起来。当发现可接受的接近的解决方案，达到特定数目的几代时，或直到解决方案会聚时，引发出最终标准。
本领域的普通技术人员对本发明所做的各种改进，不脱离本发明精神或所附权利要求的范围。例如，可以用其它方法来替代遗传算法，模拟退火(simulated annealing)或tabu搜索(tabu search)都可用来得到对第一台显示器的客观度量。视频序列和/或最优化模块可以与以上所述不同，并且可以按需要改变客观图像质量量度。

Claims (28)

1.一种根据已知的显示器类型和尺寸估量具有不同类型和/或尺寸的显示设备的视频质量的方法，所述方法包括步骤：
(a)得到对第一台显示设备观察的视频序列的一个主观质量评分；
(b)取得步骤(a)中视频序列的客观质量评分；
(c)取得对第二台显示设备的主观质量的评分，其中，所述第二台显示设备至少在尺寸和类型上有一种与第一台显示设备不同；
(d)根据第一台显示设备的主观和客观评分之间的相互关系以及第二台显示设备主观评分，评估第二台显示设备的客观质量评分。
2.如权利要求1所述的方法，还包括：步骤(e)将所述第二台显示设备的评估的客观评分提供给视频处理单元，以根据所述的评估的客观评分来显示视频序列。
3.如权利要求1所述的方法，其中，第一台显示器件是阴极射线管(CRT)，第二台显示设备是一种液晶显示器(LCD)。
4.如权利要求1所述的方法，其中，第一显示器是液晶显示器(LCD)，第二台显示器是阴极射线管(CRT)。
5.如权利要求1所述的方法，其中，第一台显示器的对角线长度与第二台显示器的不同。
6.如权利要求1所述的方法，其中，步骤(d)包括：(i)通过在各自的主观评分之间进行非线性回归，在第一台显示器的主观评分附近演变第二台显示器的主观评分。
7.如权利要求6所述的方法，其中：步骤(d)包括：(ii)通过应用参量最大可能性估量问题，估计使第一台和第二台显示器的主观评分的相关性最大的模型和参数。
8.如权利要求1所述的方法，其中步骤(a)中的主观质量评分包括多个单独的度量的综合评分。
9.如权利要求1所述的方法，其中，步骤(b)中的客观质量评分包括多个单独的度量的综合评分。
10.如权利要求1所述的方法，其中，步骤(c)中的主观质量评分包括多个单独的度量的综合评分。
11.如权利要求1所述的方法，其中，评估的客观质量评分是包括多个单独的度量的综合评分。
12.一种根据已知的显示器类型和尺寸估量具有不同类型和/或尺寸的显示设备的视频质量的装置，所述装置包括：
(a)用于得到对第一台显示设备观察的视频序列的一个主观质量评分的装置；
(b)用于取得视频序列的客观质量评分的装置，在该装置中，接收(a)中的主观质量评分；
(c)用于取得对第二台显示设备的主观质量的评分的装置，其中，所述第二台显示设备至少在尺寸和类型上有一种与第一台显示设备不同；
(d)用于根据第一台显示设备的主观和客观评分、以及第二台显示设备主观评分之间的相互关系，评估第二台显示设备的客观质量评分的装置。
13.如权利要求12所述的装置，其中，还包括：(e)将所述评估的第二台显示设备的客观评分提供给视频处理单元的装置以根据该客观评分来显示视频序列的装置。
14.如权利要求12所述的装置，其中，第一台显示器件是阴极射线管(CRT)，第二台显示设备是一种液晶显示器(LCD)。
15.如权利要求12所述的装置，其中第一显示器是液晶显示器(LCD)，第二台显示器是阴极射线管(CRT)。
16.如权利要求12所述的装置，其中，第一台显示器和第二台显示器有不同的对角线长度。
17.如权利要求12所述的装置，其中，所述评估的装置包括(i)通过在各自的主观评分之间进行非线性回归，第一台显示器的主观评分附近演变第二台显示器的主观评分的装置。
18.如权利要求17所述的装置，其中，所述评估的装置还包括(ii)通过应用参量最大可能性估量问题来估计使第一台和第二台显示器的主观评分的相关性最大的模型和参数的装置。
19.如权利要求12所述的装置，其中，对第一台显示器的主观质量评分包括多个单独的度量的综合评分。
20.如权利要求12所述的装置，其中，对第一台显示器的客观质量评分包括多个单独的度量的综合评分。
21.如权利要求12所述的装置，其中，对第二台显示器的主观质量评分包括多个单独的度量的综合评分。
22.如权利要求12所述的装置，其中，所述评估的客观质量评分是包括多个单独的度量的综合评分。
23.一种估量第一台显示器和另一台显示器视频质量的系统，所述系统包括：
包括第一台显示器的主观和客观评分的第一显示器信息模块，
包括第二台显示器的主观评分的第二台显示器信息模块；
一个演变模块，用于接收从第一和第二显示器输出的主观评分，且通过非线性回归在第一显示器的主观评分附近演变第二台显示器的主观评分；
一个MLE模块，用于建立参量最大可能性估量问题以估量第二台显示器的客观评分。
24.如权利要求23所述的系统，其中，还包括估量第二显示器的客观评分模块，该模块至少与MLE模块通信，并提供对第二台显示器估量的客观评分。
25.如权利要求23所述的系统，其中，第二显示器在尺寸和类型上至少有一样与第一显示器不同，根据在第一显示器的主观评分、客观评分及第二显示器的主观评分相关性来演变模块和MLE提供估量的客观质量评分。
26.如权利要求25所述的系统，其中，第一台显示器的主观评分和客观评分及对第二台显示器的主观评分和估量的客观质量评分是包含各自多个度量的综合评分。
27.如权利要求23所述的系统，其中，第一台显示器是阴极射线管(CRT)显示器，第一显示器信息模块包括有关CRT的主观和客观信息；第二台显示器是液晶显示器(LCD)，第二显示器信息模块包括有关LCD的主观和估量的客观信息。
28.如权利要求23所述的系统，其中，第一显示器是液晶显示器(LCD)，第一显示器信息模块包含有关LCD的主观和客观信息；第二台显示器是阴极射线管(CRT)显示器，第二显示器信息模块包括有关CRT的主观和估量的客观信息。
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