JP2014229931A - Video quality evaluation apparatus, video quality evaluation method and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、映像品質評価装置、映像品質評価方法及びプログラムに関する。特に、本発明は、インターネットのようなIP(Internet Protocol)ネットワーク経由で行うIPTV(IP Television)サービス、映像配信サービス等において映像の品質を客観的に評価するための映像品質評価技術に関する。 The present invention relates to a video quality evaluation apparatus, a video quality evaluation method, and a program. In particular, the present invention relates to a video quality evaluation technique for objectively evaluating video quality in an IPTV (IP Television) service, a video distribution service, or the like performed via an IP (Internet Protocol) network such as the Internet.
放送波及びインターネットアクセス回線の高速・広帯域化に伴い、放送波やインターネットを介して映像メディアを端末間あるいはサーバと端末との間で転送する映像通信サービスが普及している。 With the increase in the speed and bandwidth of broadcast waves and Internet access lines, video communication services for transferring video media between terminals or between a server and terminals via broadcast waves and the Internet have become widespread.
放送、CATV(Cable Television)やインターネットにおいては、原映像を符号化して映像を送信するため符号化による劣化が生じる。このため、映像メディア等に対してユーザが知覚する品質(ユーザ体感品質:QoE(Quality of Experience))が劣化してしまう。 In broadcasting, CATV (Cable Television), and the Internet, the original video is encoded and transmitted, so degradation due to encoding occurs. For this reason, the quality (user experience quality: QoE (Quality of Experience)) perceived by the user with respect to video media and the like deteriorates.
具体的には、原映像を符号化する場合、フレーム内の映像信号にブロック単位の処理による劣化が生じたり、映像信号の高周波成分が失われることにより、映像全体の精細感が低くなる。結果として、ユーザは受信した映像に、ぼけ、にじみ、やモザイク状の歪みを知覚する。 Specifically, when the original video is encoded, the video signal in the frame is deteriorated by processing in units of blocks, or high-frequency components of the video signal are lost, so that the fineness of the entire video is lowered. As a result, the user perceives blur, blur, and mosaic distortion in the received video.
上記のような特性を有する映像通信サービスを良好な品質でユーザに提供していることを確認するためには、前記映像通信サービス提供中に、ユーザが体感する映像の品質を測定し、ユーザに対して提供される映像の品質を監視する必要がある。したがって、ユーザが体感する映像の品質を適切に評価することができる映像品質客観評価技術が必要とされている。 In order to confirm that the video communication service having the above characteristics is provided to the user with good quality, the quality of the video experienced by the user is measured during the provision of the video communication service, and On the other hand, it is necessary to monitor the quality of the video provided. Therefore, there is a need for an objective video quality evaluation technique that can appropriately evaluate the quality of video experienced by the user.
従来、映像品質を評価する手法として、主観品質評価法(例えば、非特許文献1参照)や客観品質評価法(例えば、非特許文献2−7参照)がある。 Conventionally, as a method for evaluating video quality, there are a subjective quality evaluation method (for example, see Non-Patent Document 1) and an objective quality evaluation method (for example, Non-Patent Document 2-7).
主観品質評価法は、複数のユーザが実際に映像を視聴し、体感した品質を5段階(9段階や11段階の場合もある)の品質尺度(非常に良い、良い、ふつう、悪い、非常に悪い)や妨害尺度(劣化が全く認められない、劣化が認められるが気にならない、劣化がわずかに気になる、劣化が気になる、劣化が非常に気になる)等により評価し、全ユーザ数で平均した各映像(例えば、パケット損失率0%でビットレートが20Mbpsの映像)の品質評価値をMOS(Mean Opinion Score)値やDMOS(Degradation Mean Opinion Score)値等として定義している。 The subjective quality evaluation method is a quality scale (very good, good, normal, bad, very good) of the quality experienced by multiple users who actually watched the video and experienced the quality (may be 9 or 11 levels) Bad) and disturbance scale (no degradation is observed at all, degradation is observed but not bothered, slightly concerned about degradation, concerned about degradation, very concerned about degradation), etc. Quality evaluation values of each video averaged by the number of users (for example, video with a packet loss rate of 0% and a bit rate of 20 Mbps) are defined as MOS (Mean Opinion Score) values, DMOS (Degradation Mean Opinion Score) values, etc. .
しかしながら、主観品質評価は、特別な専用機材(モニタ等)や評価環境(室内照度や室内騒音等)を調整可能な評価施設を必要とするだけではなく、多数のユーザが実際に映像を評価する必要がある。そのため、ユーザが実際に評価を完了するまでに時間がかかってしまい、品質をリアルタイムに評価する場合には不向きである。 However, subjective quality evaluation not only requires special equipment (monitor, etc.) and an evaluation facility that can adjust the evaluation environment (room illuminance, room noise, etc.), but many users actually evaluate the video. There is a need. For this reason, it takes time for the user to actually complete the evaluation, which is not suitable for evaluating the quality in real time.
そこで、映像品質に影響を与える特徴量(例えば、(1)ビットレートやフレーム単位のビット量等のパケットから導出される特徴量、(2)量子化パラメータや動きベクトル等の符号化データ(ビットストリーム情報)から導出される特徴量、(3)ノイズ量やエッジ量等、画素信号から導出される特徴量等)を利用し、映像品質評価値を出力する客観品質評価法の開発が望まれている。 Therefore, feature quantities that affect video quality (for example, (1) feature quantities derived from packets such as bit rates and bit quantities in units of frames, and (2) encoded data (bits such as quantization parameters and motion vectors). Development of an objective quality evaluation method that outputs video quality evaluation values using (3) feature amounts derived from stream information) and (3) feature amounts derived from pixel signals such as noise amount and edge amount) is desired. ing.
従来の客観品質評価法に、映像の画素信号から抽出される特徴量から映像品質評価値を導出する技術(例えば、非特許文献2、3、4参照)、パケットのヘッダ情報から映像品質評価値を導出する技術(例えば、非特許文献5、6参照)、ビットストリーム情報から映像品質評価値を導出する技術(例えば、非特許文献7参照)がある。
A technique for deriving a video quality evaluation value from a feature amount extracted from a pixel signal of a video in a conventional objective quality evaluation method (see, for example, Non-Patent
従来の客観品質評価法の多くは、上記のように、映像の画素信号、パケットヘッダ、ビットストリームを用いて映像品質評価値を推定するものである。 As described above, many conventional objective quality evaluation methods estimate a video quality evaluation value using a video pixel signal, a packet header, and a bit stream.
非特許文献2−7の従来の技術は、入力情報は異なるが基本的には、映像フレーム(ピクチャ)単位に特徴量を導出し、それらを基に映像フレーム単位に、品質やパラメータの値を導出し、平均化処理等の統計処理を施した値を、一定時間(例えば、10秒等)の映像品質評価値として導出している。 Although the conventional techniques of Non-Patent Documents 2-7 differ in input information, basically, feature quantities are derived in units of video frames (pictures), and quality and parameter values are calculated in units of video frames based on them. A value obtained by performing statistical processing such as averaging processing is derived as a video quality evaluation value for a certain time (for example, 10 seconds).
しかしながら、非特許文献8や非特許文献9では、図1に示すような階層フレーム符号化の概念を導入し、圧縮率を高めている。ここで、図1は、映像フレームの再生順序を示すPOC(Picture Order Counter)の順に示している(デコード順も示している)。図1中のjは階層を示す。ただし、j=1及びj=2は同じ高さに位置しているが、通常Iフレームの品質は他のフレームの品質より高いため、j=1及びj=2の2つの階層に分類している。
However, Non-Patent
階層フレーム符号化の基本概念は以下のようになる。一般に、人間は短時間の品質低下を検知することができない。そのため、図1で示すように、階層を深くするたびに(jを大きくするほど)、映像フレーム単位の品質を低下させ(具体的には量子化ステップ幅を大きくし)、圧縮効率を高めている。 The basic concept of hierarchical frame coding is as follows. In general, humans cannot detect short-term quality degradation. Therefore, as shown in FIG. 1, every time the hierarchy is deepened (as j is increased), the quality of the video frame unit is lowered (specifically, the quantization step width is increased), and the compression efficiency is increased. Yes.
したがって、階層フレーム符号化では階層構造が深くなれば深くなるほど、階層毎の品質差がでてくることになり、単純に映像フレーム毎の値の平均化処理等をしてユーザ体感品質を導出する場合、客観品質評価技術から推定される値は低くなる。また、階層構造の深さは一意に定まるものではなくサービス形態に依存するため、単純に平均化処理をすると階層が少ないものと多いものを比較した際、客観品質評価技術からの出力が同じであってもユーザ体感品質は大幅に異なる可能性がある。 Therefore, with hierarchical frame coding, the deeper the hierarchical structure, the higher the quality difference between layers, and the user experience quality is derived simply by averaging the values for each video frame. In this case, the value estimated from the objective quality evaluation technique is low. In addition, since the depth of the hierarchical structure is not uniquely determined and depends on the service form, when the averaging process is simply performed, the output from the objective quality evaluation technology is the same when comparing the one with few layers with the one with many layers. Even so, the user experience quality may be significantly different.
このように、階層フレーム符号化の概念を導入して圧縮率を高めた映像フレームでは、単純に映像フレーム毎の値を平均化した客観品質評価技術では不十分である。 As described above, in the video frame in which the concept of the hierarchical frame coding is introduced and the compression rate is increased, the objective quality evaluation technique simply averaging the values for each video frame is insufficient.
本発明は、上記の点に鑑みなされたもので、上述の問題を解決すべく、映像フレーム単位の品質を用いて、階層毎の品質(階層品質)を重み付けし、当該重み付けした階層毎の品質を用いてユーザが感じる品質(映像品質評価値)を導出する映像品質評価装置、映像品質評価方法及びプログラムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points. In order to solve the above-described problem, the quality for each layer (hierarchy quality) is weighted using the quality of each video frame, and the weighted quality for each layer is provided. An object of the present invention is to provide a video quality evaluation apparatus, a video quality evaluation method, and a program for deriving the quality (video quality evaluation value) that the user feels using.
本発明の一形態に係る映像品質評価装置は、
映像の品質を評価する映像品質評価装置であって、
入力信号から導出された映像フレーム単位の品質と、入力信号から導出された符号化の階層とに基づいて、階層毎の品質である階層品質を導出する階層品質導出部と、
前記階層品質導出部から導出された階層品質に基づいて、映像の品質の評価値を導出する映像品質評価部と、
を有することを特徴とする。
An image quality evaluation apparatus according to an aspect of the present invention is provided.
An image quality evaluation device for evaluating image quality,
A layer quality deriving unit for deriving a layer quality that is a quality for each layer based on the quality of the video frame unit derived from the input signal and the encoding layer derived from the input signal;
A video quality evaluation unit for deriving an evaluation value of video quality based on the hierarchical quality derived from the hierarchical quality deriving unit;
It is characterized by having.
また、本発明の一形態に係る映像品質評価方法は、
映像の品質を評価する映像品質評価装置における映像品質評価方法であって、
前記映像品質評価装置の階層品質導出部が、入力信号から導出された映像フレーム単位の品質と、入力信号から導出された符号化の階層とに基づいて、階層毎の品質である階層品質を導出するステップと、
前記映像品質評価装置の映像品質評価部が、前記階層品質導出部から導出された階層品質に基づいて、映像の品質の評価値を導出するステップと、
を有することを特徴とする。
In addition, a video quality evaluation method according to an aspect of the present invention includes:
An image quality evaluation method in an image quality evaluation apparatus for evaluating image quality,
The hierarchical quality deriving unit of the video quality evaluation apparatus derives a hierarchical quality that is a quality for each hierarchy based on the quality of each video frame derived from the input signal and the encoding hierarchy derived from the input signal. And steps to
A step of deriving an evaluation value of the quality of the video based on the hierarchical quality derived from the hierarchical quality deriving unit;
It is characterized by having.
また、本発明の一形態に係るプログラムは、
映像の品質を評価する映像品質評価装置として、コンピュータを機能させるためのプログラムであって、当該コンピュータを、
入力信号から導出された映像フレーム単位の品質と、入力信号から導出された符号化の階層とに基づいて、階層毎の品質である階層品質を導出する階層品質導出手段、及び
前記階層品質導出部から導出された階層品質に基づいて、映像の品質の評価値を導出する映像品質評価手段、
として機能させることを特徴とする。
A program according to an aspect of the present invention is
A program for causing a computer to function as a video quality evaluation apparatus for evaluating video quality,
Hierarchy quality deriving means for deriving layer quality that is quality for each layer based on the quality of each video frame derived from the input signal and the encoding layer derived from the input signal, and the layer quality deriving unit Video quality evaluation means for deriving an evaluation value of video quality based on the hierarchical quality derived from
It is made to function as.
本発明によれば、階層毎の品質差等を考慮した客観品質評価を行うことが可能になり、映像品質評価の精度を向上させることが可能になる。 According to the present invention, it is possible to perform objective quality evaluation in consideration of a quality difference for each layer, and it is possible to improve the accuracy of video quality evaluation.
以下図面と共に、本発明の実施例について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
本発明の実施例では、映像フレームが属する階層毎の品質差等を考慮した客観品質評価を行うための映像品質評価装置について説明する。 In an embodiment of the present invention, a video quality evaluation apparatus for performing objective quality evaluation in consideration of quality differences between hierarchies to which video frames belong will be described.
図2は、本発明の実施例に係る映像品質評価装置100のブロック図である。映像品質評価装置100は、映像フレーム品質導出部101と、階層導出部102と、階層品質導出部103と、映像品質評価部104とを備える。
FIG. 2 is a block diagram of the video
映像フレーム品質導出部101は、入力された信号から映像フレーム単位の品質(映像フレーム品質)を導出する。例えば、映像フレーム品質推定部101は、画素信号、パケットヘッダ、ビットストリームのいずれか一つ又はこれらの組合せから、映像フレーム単位の映像フレーム品質Fi(i:映像フレーム番号)を導出する。例えば、映像フレーム品質導出部101は、入力信号から抽出される特徴量に基づき、映像フレーム品質を導出する。なお、入力信号から抽出される特徴量と映像フレーム品質間の相関が高い場合は、前記映像フレーム品質として、入力信号から抽出される特徴量を用いることも可能である。
The video frame
階層導出部102は、入力された信号から符号化の階層j(j:階層番号)を導出する。例えば、階層導出部102は、入力信号から抽出される特徴量を考慮することで、映像フレーム毎の階層を導出する。以下の実施例において詳細に説明するように、階層の導出方法は入力信号の種類によって異なるが、従来技術による階層の導出方法を含め、如何なる導出方法が用いられてもよい。
The
階層品質導出部103は、映像フレーム品質導出部101から導出された映像フレーム品質Fiと階層導出部102から導出された階層jとを用い、階層毎の品質(階層品質)Hjを導出する。例えば、階層品質Hjは以下のように導出される。
The hierarchical
映像品質評価部104は、階層品質導出部103から導出された階層品質Hjから映像品質評価値Vを導出する。例えば、映像品質評価値Vは、以下のように階層品質Hjを重み付処理等して導出される。
The video
このように導出された映像品質評価値Vは、ユーザが体感する映像の品質(ユーザ体感品質)として用いられてもよい。 The video quality evaluation value V derived in this way may be used as video quality (user experience quality) experienced by the user.
なお、映像フレーム品質導出部101及び階層導出部102の双方又はいずれか一方は、映像品質評価装置100の外部の装置に備えられてもよい。すなわち、映像品質評価装置100は、階層品質導出部103と、映像品質評価部104とを備え、外部の装置により導出された映像フレーム品質又は階層品質を用いて、映像品質評価値を導出してもよい。
Note that either or either one of the video frame
次に、本発明の実施例に係る映像品質評価装置100の動作について実施例に基づき説明する。第1実施例では、入力信号としてビットストリームを用いた場合について説明し、第2実施例では、入力信号として画素信号を用いた場合について説明し、第3実施例では、入力信号としてパケットヘッダを用いた場合について説明する。また、第4実施例では、これらの組合せへの適用について言及する。
Next, the operation of the video
<第1実施例>
第1実施例では、図3を参照して、入力信号としてビットストリームを用いた場合の具体的な映像品質評価方法について説明する。図3は、本発明の第1実施例に係る映像品質評価装置における映像品質評価方法のフローチャートである。
<First embodiment>
In the first embodiment, a specific video quality evaluation method when a bit stream is used as an input signal will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a flowchart of the video quality evaluation method in the video quality evaluation apparatus according to the first embodiment of the present invention.
入力信号としてビットストリームを用いた場合、映像フレームの再生順序(POC:Picture Order Counter)、スライスタイプ(ST:Slice Type)、符号化単位(CU:Coding Unit)、予測単位(PU:Prediction Unit)、変換単位(TU:Transform Unit)、量子化パラメータ(QP:Quantization Parameter)、動きベクトル(MV:Motion Vector)等の情報が特徴量として抽出できる。 When a bit stream is used as an input signal, the video frame playback order (POC: Picture Order Counter), slice type (ST: Slice Type), coding unit (CU: Coding Unit), prediction unit (PU: Prediction Unit) Information such as a transform unit (TU), a quantization parameter (QP), and a motion vector (MV) can be extracted as a feature quantity.
映像フレーム品質導出部101は、これらの情報から映像フレーム品質を推定することができる。例えば、QPは量子化ステップ幅と対応しており、QPの値が映像フレーム品質と相関が高いことを利用し、映像フレーム品質Fiを推定する(ステップS101)。例えば、ブロック毎のQP値を映像フレーム内で平均し導出した値(平均QP値)と映像フレーム品質の関係を定式化したモデルにより映像フレーム品質Fiを導出する。このモデルは主観品質評価により導出した主観品質評価値と平均QP値を定式化したものであり、例えば、多項式や指数関数等で定式化されたものでもよい。なお、本実施例ではQPから映像フレーム品質を導出する例を示したが、本発明の範囲は、実施例に示した方法での映像フレーム単位の品質推定に限定されるものではない。
The video frame
階層導出部102は、POC、ST、ブロックの参照構造等を考慮することで、映像フレーム毎の階層jを導出する(ステップS102)。具体的には、図1に示すように、POC、デコード順、映像フレーム種別を用いることで階層を導出できる。デコード順0番目のIフレーム(POC=0)は一番下の階層(j=1)となり、次のデコード順(1番目)であるBフレーム(POC=8)は次の階層(j=2)となる。この時点で、これ以降のデコード順の映像フレームはPOC=1-7の番号を持つ。
The
次のデコード順(2番目)であるBフレーム(POC=4)は前のBフレームよりPOCが小さいので、次の階層(j=3)となる。次のデコード順(3番目)であるBフレーム(POC=2)は前のBフレームよりPOCが小さいので、次の階層(j=4)となる。次のデコード順(4番目)であるBフレーム(POC=1)は前のBフレームよりPOCが小さいので、次の階層(j=5)となる。次のデコード順(5番目)であるBフレーム(POC=5)は前のBフレームよりPOCが大きいので、前の映像フレームと同一階層(j=5)となる。以降も同様に、階層を導出していく。 The B frame (POC = 4), which is the next decoding order (second), has a POC smaller than that of the previous B frame, and is therefore the next layer (j = 3). The B frame (POC = 2), which is the next decoding order (third), has a POC smaller than that of the previous B frame, and is therefore the next layer (j = 4). The B frame (POC = 1), which is the next decoding order (fourth), has a POC smaller than that of the previous B frame, and is therefore the next layer (j = 5). The next decoding order (fifth) B frame (POC = 5) has the same POC (j = 5) as the previous video frame because the POC is larger than the previous B frame. In the same way, the hierarchy is derived.
階層品質導出部103は、映像フレーム品質Fiと映像フレーム毎の階層jの関係から、階層毎に映像フレーム品質を平均し、階層品質Hjを導出する(ステップS103)。階層品質Hjの導出に関しては、前述のように平均値のみから導出するだけではなく、映像フレーム品質Fiの平均値及び分散を導出し、それら平均値と分散から階層品質Hjを導出する等としてもよい。ただし、本発明の範囲は、実施例に示した方法での階層品質の品質推定に限定されるものではない。
The hierarchy
映像品質評価部104は、階層品質Hjを重み付け処理し、映像品質評価値Vを導出し、処理を終了する。(ステップS104)。本実施例では階層品質を重み付け処理し、映像品質評価値を導出する例を示したが、本発明の範囲は、この導出方法に限るものではない。
The video
<第2実施例>
第2実施例では、図4及び図5を参照して、入力信号として画素信号を用いた場合の具体的な映像品質評価方法について説明する。図4は、図1の階層フレーム符号化におけるPOCとPSNRとの関係を示す図である。図5は、本発明の第2実施例に係る映像品質評価装置における映像品質評価方法のフローチャートである。
<Second embodiment>
In the second embodiment, a specific video quality evaluation method when a pixel signal is used as an input signal will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a diagram showing the relationship between POC and PSNR in the hierarchical frame coding of FIG. FIG. 5 is a flowchart of the video quality evaluation method in the video quality evaluation apparatus according to the second embodiment of the present invention.
画素信号を用いた場合、映像フレーム毎に種々の特徴量を抽出することができる。 When pixel signals are used, various feature amounts can be extracted for each video frame.
映像フレーム品質導出部101は、これらの特徴量から映像フレーム品質を推定することができる。例えば、ピーク信号対雑音比(PSNR:Peak Signal-to-Noise Ratio)(非特許文献10参照)、構造的類似性(SSIM:Structural SIMilarity)(非特許文献11参照)、マルチスケールSSIM(MS-SSIM:Multi Scale SSIM)(非特許文献12参照)等が映像フレーム品質と相関が高いことを利用し、これら特徴量を映像フレーム品質として、映像フレーム品質Fiを導出する(ステップS201)。なお、映像フレーム品質FiはPSNR等の特徴量自体でもよく、PSNR等の特徴量と映像フレーム品質の関係を定式化したモデルにより導出されてもよい。なお、本実施例ではPSNR、SSIM、MS-SSIM等から映像フレーム品質を導出する例を示したが、本発明の範囲は、実施例に示した方法での映像フレーム単位の品質推定に限定されるものではない。
The video frame
階層導出部102は、各映像フレームの特徴量(例:PSNR、SSIM、MS-SSIM)の増減を利用して、映像フレーム毎の階層jを導出する。図4から分かるように、例えば、PSNRは階層が低いほど高い値を持つ。例えば、図1のPOC=1の映像フレームのPSNR=47.61、POC=8の映像フレームのPSNR=46.29、POC=4の映像フレームのPSNR=44.35、POC=2の映像フレームのPSNR=43.36、POC=1の映像フレームのPSNR=40.59、POC=3の映像フレームのPSNR=40.57、POC=6の映像フレームのPSNR=43.38等となり、階層毎に品質が異なる。なお、ここでは品質値としてPSNRを用いたが他のパラメータや品質値でも同様になる。このような各映像フレームの特徴量と階層との関係を利用し、階層導入部102は階層を判別する(ステップS202)。ただし、特徴量が低いほど品質が高いことを意味する場合もあるため、その場合は、逆の処理をすれば良い。映像フレーム毎の階層jの導出に関しては、特徴量をクラスタリング分析により分類しても良い。ただし、本発明の範囲は、実施例に示した方法での階層導出方法に限定されるものではない。
The
階層品質導出部103は、映像フレーム品質Fiと映像フレーム毎の階層jの関係から、階層毎に映像フレーム品質を平均し、階層品質Hjを導出する(ステップS203)。本実施例では階層毎の映像フレーム品質から階層品質を導出する例を示したが、本発明の範囲はこの導出方法に限るものではない。
The hierarchical
映像品質評価部104は、階層品質Hjを重み付け処理し、映像品質評価値Vを導出し、処理を終了する。(ステップS204)。本実施例では階層品質を重み付け処理し、映像品質評価値を導出する例を示したが、本発明の範囲はこの導出方法に限るものではない。
The video
<第3実施例>
第3実施例では、図6を参照して、入力信号としてパケットヘッダを用いた場合の具体的な映像品質評価方法について説明する。図6は、本発明の第3実施例に係る映像品質評価装置における映像品質評価方法のフローチャートである。
<Third embodiment>
In the third embodiment, a specific video quality evaluation method when a packet header is used as an input signal will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a flowchart of the video quality evaluation method in the video quality evaluation apparatus according to the third embodiment of the present invention.
パケットヘッダを用いた場合、映像フレーム毎のビット量、パケット数、ペイロード、やバイト数を特徴量として抽出することができる。 When the packet header is used, the bit amount, packet number, payload, and byte number for each video frame can be extracted as the feature amount.
映像フレーム品質導出部101は、映像フレーム毎のビット量を特徴量として、ビット量が多ければ品質が高いという相関を利用し、ビット量から映像フレーム品質Fiを推定する(ステップS301)。なお、映像フレーム品質Fiはビット量等の特徴量自体でもよく、ビット量等の特徴量と映像フレーム品質の関係を定式化したモデルにより導出されてもよい。本実施例では映像フレーム毎の特徴量であるビット量から映像フレーム品質を導出する例を示したが、本発明の範囲は、実施例に示した方法での映像フレーム単位の品質推定に限定されるものではない。
The video frame
階層導出部102は、各映像フレームのビット量、パケット数、ペイロード、やバイト数等の特徴量に基づく映像フレーム品質の増減を利用して、映像フレーム毎の階層jを導出する。例えば、図4に示すPSNRと同様に、ビット量は階層が低いほど、高い値を持つことを利用し、映像フレーム毎の階層を判別する(ステップS302)。
The
階層品質導出部103は、映像フレーム品質Fiと映像フレーム毎の階層jの関係から、階層毎に映像フレーム品質を平均し、階層品質Hjを導出する(ステップS303)。本実施例では階層毎の映像フレーム品質から階層品質を導出する例を示したが、本発明の範囲はこの導出方法に限るものではない。
The hierarchical
映像品質評価部104は、階層品質Hjを重み付け処理し、映像品質評価値Vを導出し、処理を終了する。(ステップS304)。本実施例では階層品質を重み付け処理し、映像品質評価値を導出する例を示したが、本発明の範囲はこの導出方法に限るものではない。
The video
<第4実施例>
第4実施例では、入力信号としてビットストリーム、画素情報、パケットヘッダのいずれかの組を用いた場合について言及する。
<Fourth embodiment>
In the fourth embodiment, a case where any set of a bit stream, pixel information, and packet header is used as an input signal will be described.
ビットストリーム、画素情報、パケットヘッダのいずれかの組が映像品質評価装置100に入力された場合、入力信号の種類に応じて第1実施例から第3実施例に示した方法を用いることにより、映像品質評価値が導出できる。
When any set of bitstream, pixel information, and packet header is input to the video
<本発明の実施例の効果>
以上のように、本発明の実施例によれば、映像フレーム単位の映像フレーム品質を導出し、階層毎に品質値を導出し、階層品質を導出したのちに、重み付け処理等を施し、複数映像フレームの映像品質評価値を導出するため、映像品質評価値を適切に評価できる。
<Effect of the embodiment of the present invention>
As described above, according to the embodiment of the present invention, the video frame quality is derived for each video frame, the quality value is derived for each layer, and after the layer quality is derived, weighting processing and the like are performed, Since the video quality evaluation value of the frame is derived, the video quality evaluation value can be appropriately evaluated.
従来の客観品質評価技術は、映像フレーム単位毎に品質やパラメータの値を導出し、それらの値を平均化処理等し、映像品質評価値を導出するため、階層フレーム符号化が施された映像に対する映像品質評価においては推定精度が低下し映像品質評価値を適切に導出できない。具体的には、階層フレーム符号化が施されると、例えば、図4に示すように、階層毎に品質が異なる。また、階層毎の品質値はシーンに大きな変化がなければ近い値を示している。前述のように、このような品質低下は人間の知覚特性を考慮し実施されたものであり、単純な平均化処理等を施し、複数映像フレームの品質を導出すると適切に品質を評価することができない。また、階層構造の深さはサービスに依存するため、階層の深さを考慮せず、平均化処理をすると適切な品質値を導出できない。 Conventional objective quality evaluation technology derives quality and parameter values for each video frame, averages these values, etc., and derives video quality evaluation values. In the video quality evaluation, the estimation accuracy is reduced and the video quality evaluation value cannot be derived properly. Specifically, when hierarchical frame coding is performed, for example, as shown in FIG. 4, the quality differs for each hierarchy. Further, the quality value for each layer shows a close value if there is no significant change in the scene. As described above, such quality degradation is performed in consideration of human perceptual characteristics, and it is possible to evaluate quality appropriately by deriving the quality of multiple video frames by performing simple averaging processing etc. Can not. In addition, since the depth of the hierarchical structure depends on the service, an appropriate quality value cannot be derived if the averaging process is performed without considering the depth of the hierarchy.
これに対し、本発明の実施例によれば、複数の映像フレームから導出した映像フレーム単位の映像フレーム品質を用いて、階層毎の品質値(階層品質)に重み付け処理を施した値を基に、階層の深さを考慮した映像品質評価値を導出するため、映像品質評価値を適切に評価できる。 On the other hand, according to the embodiment of the present invention, based on the value obtained by weighting the quality value (hierarchy quality) for each layer using the video frame quality of each video frame derived from a plurality of video frames. Since the video quality evaluation value in consideration of the depth of the hierarchy is derived, the video quality evaluation value can be appropriately evaluated.
したがって、提供中のサービスがユーザに対してある一定以上の品質を保っているか否かを容易に判断することができ、提供中のサービスの品質実態をリアルタイムで把握・管理することが可能となる。 Therefore, it is possible to easily determine whether the service being provided maintains a certain level of quality for the user, and it becomes possible to grasp and manage the actual quality of the service being provided in real time. .
以上のように、提供中のサービスの品質実態を従来技術で適切に映像品質評価できなかった点を改善し、従来技術による品質評価と比較し、高い精度の映像品質評価を実施することが可能となる。 As described above, it is possible to improve the quality of the services that are being provided, and to improve the quality of video quality with higher accuracy compared to the quality assessment based on the conventional technology. It becomes.
なお、上記の実施例における映像品質評価装置100は、CPU(中央演算装置)やメモリ、インターフェースからなるコンピュータにコンピュータプログラムをインストールすることによって実現され、上述した映像品質評価装置100の各種機能は、上記コンピュータの各種ハードウェア資源と上記コンピュータプログラム(ソフトウェア)とが協働して実現されてもよい。
The video
図2に示す映像品質評価装置100の構成要素の動作をプログラムとして構築し、当該映像品質評価装置100として利用されるコンピュータにインストールして実行させる、又は、ネットワークを介して流通させることが可能である。
The operations of the components of the video
さらに、構築されたプログラムをハードディスクや、フレキシブルディスク・CD−ROM等の可搬記憶媒体に格納し、コンピュータにインストールする、又は、配布することが可能である。 Furthermore, the constructed program can be stored in a portable storage medium such as a hard disk, a flexible disk, or a CD-ROM, and installed in a computer or distributed.
なお、本発明は、上記の実施例に限定されることなく、特許請求の範囲内において種々変更・応用が可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and applications can be made within the scope of the claims.
本発明は、IPネットワーク経由で行うIPTVサービス、映像配信サービス等の映像通信の映像品質評価値を推定する装置に利用できる。 The present invention can be used for an apparatus for estimating a video quality evaluation value of video communication such as an IPTV service and a video distribution service performed via an IP network.
100 映像品質評価装置
101 映像フレーム品質導出部
102 階層導出部
103 階層品質導出部
104 映像品質評価部
DESCRIPTION OF
Claims (8)
入力信号から導出された映像フレーム単位の品質と、入力信号から導出された符号化の階層とに基づいて、階層毎の品質である階層品質を導出する階層品質導出部と、
前記階層品質導出部から導出された階層品質に基づいて、映像の品質の評価値を導出する映像品質評価部と、
を有する映像品質評価装置。 An image quality evaluation device for evaluating image quality,
A layer quality deriving unit for deriving a layer quality that is a quality for each layer based on the quality of the video frame unit derived from the input signal and the encoding layer derived from the input signal;
A video quality evaluation unit for deriving an evaluation value of video quality based on the hierarchical quality derived from the hierarchical quality deriving unit;
A video quality evaluation apparatus.
前記映像品質評価装置の階層品質導出部が、入力信号から導出された映像フレーム単位の品質と、入力信号から導出された符号化の階層とに基づいて、階層毎の品質である階層品質を導出するステップと、
前記映像品質評価装置の映像品質評価部が、前記階層品質導出部から導出された階層品質に基づいて、映像の品質の評価値を導出するステップと、
を有する映像品質評価方法。 An image quality evaluation method in an image quality evaluation apparatus for evaluating image quality,
The hierarchical quality deriving unit of the video quality evaluation apparatus derives a hierarchical quality that is a quality for each hierarchy based on the quality of each video frame derived from the input signal and the encoding hierarchy derived from the input signal. And steps to
A step of deriving an evaluation value of the quality of the video based on the hierarchical quality derived from the hierarchical quality deriving unit, the video quality evaluating unit of the video quality evaluation device;
A video quality evaluation method.
入力信号から導出された映像フレーム単位の品質と、入力信号から導出された符号化の階層とに基づいて、階層毎の品質である階層品質を導出する階層品質導出手段、及び
前記階層品質導出部から導出された階層品質に基づいて、映像の品質の評価値を導出する映像品質評価手段、
として機能させるプログラム。 A program for causing a computer to function as a video quality evaluation apparatus for evaluating video quality,
Hierarchy quality deriving means for deriving layer quality that is quality for each layer based on the quality of each video frame derived from the input signal and the encoding layer derived from the input signal, and the layer quality deriving unit Video quality evaluation means for deriving an evaluation value of video quality based on the hierarchical quality derived from
Program to function as.
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