JP2011254434A - 映像フレーム種別推定用調整係数算出方法、装置、およびプログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】特徴値算出部15Bで、最適調整係数の候補となる複数の仮調整係数aごとに、当該仮調整係数aを用いてフレーム種別推定部15Aで対象フレームのフレーム種別を推定し、得られた仮推定結果から当該映像ストリームに固有の特徴を示す仮特徴値Raを算出し、最適調整係数算出部15Cで、仮特徴値Raのそれぞれを基準特徴値Rs(14B)と比較し、これら比較結果に基づいて最適調整係数Aを算出する。
【選択図】 図1
Description
大気状態やネットワークあるいは端末でTSパケット損失が生じた場合、高能率符号化により映像圧縮して伝送している映像信号はフレーム間の動き予測符号化を用いている。このため、任意の映像フレームを復号する際、前後の映像フレームのフレーム情報を用いることから、1パケット損失による映像品質劣化が1映像フレームにとどまらず、複数フレームに及ぶ場合がある。
また、暗号化された映像ストリームにおいて、映像フレーム種別毎にフレーム内データ量が異なることを利用し、1GOP(Group Of Pictures)ごとに算出した判定しきい値と、各映像フレームのフレーム内データ量とを比較することにより、これら映像フレームの種別、すなわちI,P,Bフレームを推定する手法が提案されている(例えば、特許文献2など参照)。
しかしながら、前述した暗号化映像ストリームをフレーム種別の判定対象とする場合には、非暗号化映像ストリームが入手困難な場合が多く、このような状況下では、調整係数を算出しておくことができないという問題点があった。
[第1の実施の形態]
まず、図1を参照して、本発明の第1の実施の形態にかかる映像フレーム種別推定用調整係数算出装置について説明する。図1は、第1の実施の形態にかかる映像フレーム種別推定用調整係数算出装置の構成を示すブロック図である。
映像フレーム種別推定用調整係数算出装置(以下、調整係数算出装置という)10は、全体としてサーバ装置やパーソナルコンピュータなど、入力されたデータを演算処理するコンピュータなどの情報処理装置からなり、映像フレーム種別推定装置でフレーム種別を推定する際に用いる調整係数を、予め用意した、暗号化されたMPEG規格の映像ストリームから算出する機能を備えている。
次に、図1を参照して、本実施の形態にかかる調整係数算出装置10の構成について詳細に説明する。
調整係数算出装置10には、主な機能部として、通信インターフェース部(以下、通信I/F部という)11、操作入力部12、画面表示部13、記憶部14、および演算処理部15が設けられている。また、演算処理部15には、主な処理部として、フレーム種別推定部15A、特徴値算出部15B、および最適調整係数算出部15Cが設けられている。
操作入力部12は、キーボードやマウスなどの操作入力装置からなり、オペレータの操作を検出して演算処理部15へ出力する機能を有している。
画面表示部13は、LCDやPDPなどの画面表示装置からなり、演算処理部15からの指示に応じて、操作メニューや映像品質推定結果などの各種情報を画面表示する機能を有している。
記憶部14で記憶される主な処理情報としては、映像ストリーム構成情報14A、基準特徴値14B、および最適調整係数14Cがある。
基準特徴値14Bは、映像ストリームのフレーム種別が正当に判定された際に得られる、当該映像ストリームに固有の特徴を示す特徴値であり、予め算出されて記憶部14に保存される。
次に、本実施の形態にかかる調整係数算出装置10の動作として、予め用意しておいた、任意のエンコーダ条件に応じたMPEG規格の映像ストリームに基づき、フレーム種別推定用調整係数の最適値を算出する場合について説明する。
この調整係数算出装置10の動作は、入力された映像ストリームに含まれる対象フレームのフレーム種別を、仮調整係数aを用いて推定するフレーム種別処理と、仮調整係数aごとに得られたフレーム種別の推定結果に基づき最適調整係数を算出する最適調整係数算出処理とに大別される。
まず、図2および図3を参照して、本実施の形態にかかる調整係数算出装置10でのフレーム種別推定処理について説明する。図2は、フレーム種別推定処理を示すフローチャートである。図3は、フレーム種別推定処理を示す説明図である。
次に、フレーム種別推定部15Aは、これら対象フレームのフレーム内データ量の平均値を算出し(ステップ103)、この平均値に対して指定された仮適調整係数aを乗算することにより判定しきい値を算出する(ステップ104)。
ここで、フレーム内データ量が判定しきい値より大きい場合(ステップ106:YES)、フレーム種別推定部15Aは、当該選択フレームをPフレームと推定する(ステップ107)。また、フレーム内データ量が判定しきい値以下の場合(ステップ106:NO)、フレーム種別推定部15Aは、当該選択フレームをBフレームと推定する(ステップ108)。
ここで、未処理の対象フレームが存在する場合(ステップ109:YES)、ステップ105へ戻って新たな対象フレームに関する処理を実行し、未処理の対象フレームが存在しない場合(ステップ109:NO)、一連のフレーム種別推定処理を終了する。
まず、フレーム(1)からフレーム(15)までの15フレームのうち、フレーム内データ量が最も大きいフレーム(3)がIフレームと推定される。次に、Iフレーム(3)からフレーム(17)までの1GOPのうち、フレーム(4)からフレーム(17)までが対象フレームとして選択され、これらのフレーム内データ量の平均値が算出され、この平均値に対して、指定された仮調整係数aが乗算されて判定しきい値が算出される。
次に、図4を参照して、本実施の形態にかかる調整係数算出装置10での最適調整係数算出処理について説明する。図4は、第1の実施の形態にかかる最適調整係数算出処理を示すフローチャートである。
例えば、特徴値としてフレーム比率を用いた場合には、仮特徴値Raである仮フレーム比率と基準特徴値Rs(14B)である基準フレーム比率との比較結果、すなわち差分が最も小さい仮調整係数aを、任意のエンコーダ条件に関する最適調整係数Aとして選択すればよい。この仮フレーム比率は、仮推定結果が正当なものであれば、GOP構造から算出した基準フレーム比率と一致する。
このように、本実施の形態は、特徴値算出部15Bで、最適調整係数の候補となる複数の仮調整係数aごとに、当該仮調整係数aを用いてフレーム種別推定部15Aで対象フレームのフレーム種別を推定し、得られた仮推定結果から当該映像ストリームに固有の特徴を示す仮特徴値Raを算出し、最適調整係数算出部15Cで、仮特徴値Raのそれぞれを基準特徴値Rs(14B)と比較し、これら比較結果に基づいて最適調整係数Aを算出している。
次に、図5を参照して、本発明の第2の実施の形態にかかる映像フレーム種別推定用調整係数算出装置10について説明する。図5は、第2の実施の形態にかかる映像フレーム種別推定用調整係数算出装置の構成を示すブロック図である。
本実施の形態では、第1の実施の形態において、特徴値としてフレーム比率を用いた場合について説明する。
基準フレーム比率算出部16Aは、記憶部14の映像ストリーム構成情報14Aに基づき映像ストリームに含まれるBフレームの比率を示す基準フレーム比率Rs(14B)を算出して、記憶部14へ保存する機能を有している。
次に、図6〜図8を参照して、本実施の形態にかかる映像フレーム種別推定用調整係数算出装置10での最適調整係数算出処理について説明する。図6は、第2の実施の形態にかかる最適調整係数算出処理を示すフローチャートである。図7は、第2の実施の形態にかかる最適調整係数算出処理の擬似コード例である。図8は、第2の実施の形態にかかる最適調整係数算出処理を示す説明図である。
まず、最適調整係数算出部15Cは、仮フレーム比率Raと基準フレーム比率Rs(14B)とから新たな差分ΔR(=|Ra−Rs|)を算出し(ステップ220)、今までに選択した仮調整係数aで求めた差分と比較する(ステップ221)。
また、ステップ221において、新たな差分ΔRが今までで最小でなかった場合(ステップ221:NO)、最適調整係数算出部15Cは、ステップ205へ移行する。
このように、本実施の形態は、仮特徴値Raとして、仮推定結果に基づき算出された、映像ストリームに含まれるBフレームの比率を示す仮フレーム比率を用いるとともに、基準特徴値Rsとして、映像ストリームの映像ストリーム構成情報14Aに基づき算出された、映像ストリームに含まれるBフレームの比率を示す基準フレーム比率を用い、最適調整係数算出部15Cで、仮調整係数aのうち、当該仮フレーム比率Raと基準フレーム比率Rsとの差分が最も小さいものを最適調整係数Aとして選択するようにしたので、簡素な演算処理で算出できる特徴値で、極めて正確に最適調整係数Aを算出することができる。
次に、図9を参照して、本発明の第3の実施の形態にかかる映像フレーム種別推定用調整係数算出装置10について説明する。図9は、第3の実施の形態にかかる映像フレーム種別推定用調整係数算出装置の構成を示すブロック図である。
本実施の形態では、第1の実施の形態において、特徴値として映像品質推定特性を用いた場合について説明する。
無効フレーム率算出部17Aは、最適調整係数Aの候補となる複数の仮調整係数aごとに、フレーム種別推定部15Aで得られた仮推定結果に基づいて、当該映像ストリームを構成する映像フレームが損失した比率を示す無効フレーム率を算出する機能とを有している。
無効フレーム率の算出方法については、特許文献3などの公知技術を用いればよい。また、映像品質特性の特定方法については、特許文献4などの公知技術を用いればよい。
また、映像品質の評価方法については、ITU−T勧告P.910で規定されているACR(5段階尺品質尺度)を用い、主観品質特徴値についてはMOSを用いればよい。
次に、図10〜図13を参照して、本実施の形態にかかる映像フレーム種別推定用調整係数算出装置10での最適調整係数算出処理について説明する。図10は、第3の実施の形態にかかる最適調整係数算出処理を示すフローチャートである。図11は、第3の実施の形態にかかる最適調整係数算出処理の擬似コード例である。図12は、第3の実施の形態にかかる仮映像品質特性の算出例である。図13は、第3の実施の形態にかかる最適調整係数算出処理を示す説明図である。
また、記憶部14には、前述した主観映像品質評価実験で得た基準映像品質特性Rs(14B)が予め保存されているものとする。
図12には、評価用映像ストリームを、異なる無効フレーム率で品質評価して得られた映像品質値(MOS)をプロットし、これらプロットの回帰式を仮映像品質特性Raとして導出した例が示されている。
そして、最適調整係数算出部15Cは、選択した仮調整係数aの代表値を最適調整係数Aとして算出して記憶部14に保存し(ステップ307)、一連の最適調整係数算出処理を終了する。
このように、本実施の形態は、仮特徴値Raとして、少なくとも各種映像通信条件ごとに、当該映像通信条件下で配信した映像ストリームから得られた、仮推定結果と各映像フレームのフレーム損失状況とから算出した無効フレーム率で特定される、無効フレーム率と映像品質値との関係を示す仮映像品質特性を用いるとともに、基準特徴値Rsとして、少なくとも各種映像通信条件ごとに、当該映像通信条件下で配信した映像ストリームを予め評価して得られた、当該映像ストリームに関する無効フレーム率と映像品質値との関係を示す基準映像品質特性を用いている。
特に、本実施の形態にかかる映像フレーム種別推定用調整係数算出装置10で用いた無効フレーム率算出部17Aや仮映像品質特性特定部17Bについては、映像品質推定装置に予め備えられているものを兼用することができ、わずかな機能部の追加で映像品質推定装置に実装できる。
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。
例えば、無効フレーム率の代わりに、パケット損失率、バケット損失回数などのネットワーク品質値を用いてもよい。また、第3の実施の形態は、非特許文献2における調整係数Bにも適用することが可能である。また、各実施の形態の説明では、MPEG−2規格(ISO/IEC 13818)やMPEG−4規格(ISO/IEC 14496,ITU-T H.264)などのMPEG規格に準拠する圧縮符号化方式を用いた映像フレームを例として説明したが、これに限定されるものではなく、MPEG規格から派生し、あるいはMPEG規格と類似する他の圧縮符号化方式を用いた映像フレームにも、各実施の形態を適用できる。
Claims (7)
- 映像ストリームを構成する各映像フレームのうち、フレーム種別の推定対象となる各対象フレームのフレーム内データ量を、これら対象フレームのフレーム内データ量の平均値を所定の調整係数で調整して算出した判定しきい値と比較することにより、これら対象フレームのフレーム種別を推定する映像フレーム種別推定装置について、前記調整係数の最適値である最適調整係数を算出するための映像フレーム種別推定用調整係数算出装置で用いられる映像フレーム種別推定用調整係数算出方法であって、
フレーム種別推定部が、映像ストリームを構成する各映像フレームのうち、フレーム種別の推定対象となる各対象フレームのフレーム内データ量を、これら対象フレームのフレーム内データ量の平均値を、指定された仮調整係数で調整して算出した判定しきい値と比較することにより、これら対象フレームのフレーム種別を推定するフレーム種別推定ステップと、
特徴値算出部が、前記最適調整係数の候補となる複数の仮調整係数ごとに、当該仮調整係数を用いて前記フレーム種別推定部で前記対象フレームのフレーム種別を推定し、得られた仮推定結果から当該映像ストリームに固有の特徴を示す仮特徴値を算出する特徴値算出ステップと、
記憶部が、前記映像ストリームのフレーム種別が正当に判定された際に得られる、当該映像ストリームに固有の特徴を示す特徴値を基準特徴値として予め記憶する記憶ステップと、
最適調整係数算出部が、前記仮特徴値のそれぞれを前記基準特徴値と比較し、これら比較結果に基づいて前記最適調整係数を算出する最適調整係数算出ステップと
を備える映像フレーム種別推定用調整係数算出方法。 - 請求項1に記載の映像フレーム種別推定用調整係数算出方法において、
前記仮特徴値は、前記仮推定結果に基づき算出された、前記映像ストリームに関する任意のフレーム種別の構成比率を示す仮フレーム比率からなり、
前記基準特徴値は、前記映像ストリームの映像ストリーム構成情報に基づき算出された、前記映像ストリームに関する任意のフレーム種別の構成比率を示す基準フレーム比率からなり、
前記最適調整係数算出ステップは、前記仮調整係数のうち、当該仮フレーム比率と前記基準フレーム比率との差分が最も小さいものを前記最適調整係数として選択するステップを含む
ことを特徴とする映像フレーム種別推定用調整係数算出方法。 - 請求項1に記載の映像フレーム種別推定用調整係数算出方法において、
前記仮特徴値は、少なくとも各種映像通信条件ごとに、当該映像通信条件下で配信した前記映像ストリームから得られた、前記仮推定結果と前記各映像フレームのフレーム損失状況とから算出した無効フレーム率で特定される、無効フレーム率と映像品質値との関係を示す仮映像品質特性からなり、
前記基準特徴値は、少なくとも各種映像通信条件ごとに、当該映像通信条件下で配信した前記映像ストリームを予め評価して得られた、当該映像ストリームに関する無効フレーム率と映像品質値との関係を示す基準映像品質特性からなり、
前記最適調整係数算出ステップは、前記仮調整係数のうち、当該仮映像品質特性と前記基準映像品質特性との相関係数が、その最大値から所定の相関しきい値までの範囲に含まれるものを選択し、これら仮調整係数の代表値を前記最適調整係数として算出するステップを含む
ことを特徴とする映像フレーム種別推定用調整係数算出方法。 - 映像ストリームを構成する各映像フレームのうち、フレーム種別の推定対象となる各対象フレームのフレーム内データ量を、これら対象フレームのフレーム内データ量の平均値を所定の調整係数で調整して算出した判定しきい値と比較することにより、これら対象フレームのフレーム種別を推定する映像フレーム種別推定装置について、前記調整係数の最適値である最適調整係数を算出するための映像フレーム種別推定用調整係数算出装置であって、
映像ストリームを構成する各映像フレームのうち、フレーム種別の推定対象となる各対象フレームのフレーム内データ量を、これら対象フレームのフレーム内データ量の平均値を、指定された仮調整係数で調整して算出した判定しきい値と比較することにより、これら対象フレームのフレーム種別を推定するフレーム種別推定部と、
前記最適調整係数の候補となる複数の仮調整係数ごとに、当該仮調整係数を用いて前記フレーム種別推定部で前記対象フレームのフレーム種別を推定し、得られた仮推定結果から当該映像ストリームに固有の特徴を示す仮特徴値を算出する特徴値算出部と、
前記映像ストリームのフレーム種別が正当に判定された際に得られる、当該映像ストリームに固有の特徴を示す特徴値を基準特徴値として予め記憶する記憶部と、
前記仮特徴値のそれぞれを前記基準特徴値と比較し、これら比較結果に基づいて前記最適調整係数を算出する最適調整係数算出部と
を備える映像フレーム種別推定用調整係数算出装置。 - 請求項4に記載の映像フレーム種別推定用調整係数算出装置において、
前記仮特徴値は、前記仮推定結果に基づき算出された、前記映像ストリームに関する任意のフレーム種別の構成比率を示す仮フレーム比率からなり、
前記基準特徴値は、前記映像ストリームの映像ストリーム構成情報に基づき算出された、前記映像ストリームに関する任意のフレーム種別の構成比率を示す基準フレーム比率からなり、
前記最適調整係数算出部は、前記仮調整係数のうち、当該仮フレーム比率と前記基準フレーム比率との差分が最も小さいものを前記最適調整係数として選択する
ことを特徴とする映像フレーム種別推定用調整係数算出装置。 - 請求項4に記載の映像フレーム種別推定用調整係数算出装置において、
前記仮特徴値は、少なくとも各種映像通信条件ごとに、当該映像通信条件下で配信した前記映像ストリームから得られた、前記仮推定結果と前記各映像フレームのフレーム損失状況とから算出した無効フレーム率で特定される、無効フレーム率と映像品質値との関係を示す仮映像品質特性からなり、
前記基準特徴値は、少なくとも各種映像通信条件ごとに、当該映像通信条件下で配信した前記映像ストリームを予め評価して得られた、当該映像ストリームに関する無効フレーム率と映像品質値との関係を示す基準映像品質特性からなり、
前記最適調整係数算出部は、前記仮調整係数のうち、当該仮映像品質特性と前記基準映像品質特性との相関係数が、その最大値から所定の相関しきい値までの範囲に含まれるものを選択し、これら仮調整係数の代表値を前記最適調整係数として算出する
ことを特徴とする映像フレーム種別推定用調整係数算出装置。 - コンピュータを、請求項4〜請求項6のいずれか1つに記載の映像フレーム種別推定用調整係数算出装置を構成する各部として機能させるためのプログラム。
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