JP4802209B2 - 映像品質推定方法、装置およびプログラム - Google Patents
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Description
以上のように、従来の方法では、映像品質の映像コンテンツ依存性を考慮することができず、映像品質の推定精度が著しく低下する。
また、本発明の映像品質推定方法の1構成例において、前記損失変化指標導出手順は、前記評価映像の符号化に使用されるコーデックの種類とサービス種別と映像フォーマットに応じて決定される関数を用いて、前記損失変化指標を算出することを特徴とするものである。
また、本発明の映像品質推定方法の1構成例は、さらに、前記評価映像の符号化レートから符号化品質を推定する符号化品質推定手順を備え、前記映像品質推定手順は、前記無効フレームの量と前記損失変化指標と前記符号化品質に基づいて、前記評価映像の品質を推定することを特徴とするものである。
また、本発明の映像品質推定方法の1構成例において、前記Iフレーム情報量導出手順と差分Iフレーム情報量算出手順と損失変化指標導出手順と無効フレーム推定手順と映像品質推定手順とは、所定の品質推定区間を区切った小区間ごとに前記評価映像の品質を推定し、前記映像品質推定手順は、さらに前記小区間ごとの映像品質に基づいて前記品質推定区間の映像品質を求める手順を含むことを特徴とするものである。
また、本発明の映像品質推定装置の1構成例において、前記損失変化指標導出手段は、前記評価映像の符号化に使用されるコーデックの種類とサービス種別と映像フォーマットに応じて決定される関数を用いて、前記損失変化指標を算出することを特徴とするものである。
また、本発明の映像品質推定装置の1構成例は、さらに、前記評価映像の符号化レートから符号化品質を推定する符号化品質推定手段を備え、前記映像品質推定手段は、前記無効フレームの量と前記損失変化指標と前記符号化品質に基づいて、前記評価映像の品質を推定することを特徴とするものである。
また、本発明の映像品質推定装置の1構成例において、前記Iフレーム情報量導出手段と差分Iフレーム情報量算出手段と損失変化指標導出手段と無効フレーム推定手段と映像品質推定手段とは、所定の品質推定区間を区切った小区間ごとに前記評価映像の品質を推定し、前記映像品質推定手段は、さらに前記小区間ごとの映像品質に基づいて前記品質推定区間の映像品質を求める手段を含むことを特徴とするものである。
映像品質を推定する場合、IPパケットに記述される情報から映像品質を左右するパラメータを解析し、利用できる全てのパラメータを用いて品質を推定することが望ましい。しかしながら、品質を推定する手段の演算量が膨大になるため、全てのパラメータを演算に利用することはできず、一般的には一部のパラメータから映像品質を推定するようにしている。また、IPパケット内の映像情報や音声情報に関してはしばしば暗号化されていることがあるので、直接、解析に利用できないケースが多々ある。そこで、本発明の実施の形態では、映像情報に関するペイロード情報を推定することにより、映像品質を推定する方法を提供する。
Bフレームは、前のフレームだけでなく後のフレームとの差分も使って圧縮されたものである。Bフレームをデコードするためには、前後のIフレーム、Pフレームの情報が必要となる。Bフレームは、Pフレームよりもさらに圧縮率が高くなる(すなわちI,B,Pの3種類の中で最もデータ量が少ない)。
本発明の実施の形態は、このような映像の動き量に応じてI,B,Pフレームの情報量が変動するという事実に基づいて、Iフレームの情報量をIPパケット内に記述されている情報から抽出し、フレーム情報を考慮して、リアルタイムな品質推定を実現する。
以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。図3は本発明の第1の実施の形態に係る映像品質推定装置の構成を示すブロック図、図4は図3の映像品質推定装置の動作を示すフローチャートである。
映像品質推定装置は、受信したIPパケットから品質パラメータを抽出するパケット分析部101と、パケット分析部101が求めたIフレーム情報量と、複数の基準映像のIフレームに含まれる情報量の平均値である平均Iフレーム情報量との差を求める差分Iフレーム情報量算出部102と、平均Iフレーム情報量を求める平均Iフレーム情報量推定部103と、パケット分析部101が求めた符号化レートから符号化品質を推定する符号化品質推定部104と、差分Iフレーム情報量算出部102が求めた差分Iフレーム情報量からパケット損失変化指標を算出するパケット損失変化指標算出部105と、無効フレームの量とパケット損失変化指標と符号化品質に基づいて映像品質を推定する映像品質推定部106と、映像のフレームの種別をフレームごとに判別するフレーム種別推定部107と、フレーム種別に基づいて無効フレームの量を求める無効フレーム推定部108と、平均Iフレーム情報量を求めるための平均Iフレーム情報量特性係数を記憶する平均Iフレーム情報量特性係数記憶部203と、符号化品質を求めるための符号化品質特性係数を記憶する符号化品質特性係数記憶部204と、パケット損失変化指標を求めるためのパケット損失変化指標特性係数を記憶するパケット損失変化指標特性係数記憶部205と、映像品質推定装置の各構成に映像品質推定を行うためのパラメータを入力する品質特性係数特定パラメータ記憶部301とを有する。
Iフレーム情報量については、Iフレーム情報量の増加とともに映像の動き量が少なくなり、逆にIフレーム情報量が低下すると映像の動き量が多くなる特性を有することを利用する。
パケット分析部101は、IPパケット内に含まれる、Iフレームを構成するTSパケットをカウントし、Iフレームの情報量Iqを次式のように単位フレームあたりの情報量として計算し、計算したIフレーム情報量Iqを差分Iフレーム情報量算出部102に入力する(ステップS1)。
パケット分析部101は、IPパケット内に含まれる、映像符号化に必要とされた符号量(つまり、ビット数)をカウントして、その符号化レート(ビットレート)を求め、符号化レートの情報を平均Iフレーム情報量推定部103と符号化品質推定部104に入力する(ステップS1)。ただし、符号量ではなく、他のビット量と相関の高い、映像を構成するパケット数などのパラメータをカウントして、このパケット数を符号化レートを表す情報として用いてもよい。
パケット分析部101は、フレーム情報量をフレームごとにカウントしてフレーム種別推定部107に入力する(ステップS1)。フレーム情報量は、図5で説明したとおりマーカービットやペイロードユニットスタートインジケータに基づき、フレームあたりのビット数やフレームあたりのTSパケット数などをカウントすることによって求めることができる。
パケット分析部101は、RTPヘッダ内のシーケンス番号やTCP(Transmission Control Protocol)ヘッダ内のシーケンス番号などのパケットの順番を示す値を無効フレーム推定部108に入力する(ステップS1)。
Iave=t1+t2・exp(−BR/t3) ・・・(2)
ΔI=Iq−Iave ・・・(3)
D=a+bΔI ・・・(4)
一方、図12のBlossに示すように、Bフレームにパケット損失が発生しても、ユーザが知覚する劣化範囲は当該Bフレームのみとなり、他のフレームに劣化が伝搬することはない。無効フレーム推定部108は、この図12で説明したような現象を利用して、無効フレームの量をカウントすればよい。
V=1+(Vc−1)・exp(−IF/D) ・・・(5)
次に、本発明の第2の実施の形態について説明する。本実施の形態においても、映像品質推定装置の構成は第1の実施の形態と同様であるので、図3の符号を用いて説明する。図13は本実施の形態の映像品質推定装置の動作を示すフローチャートである。
本実施の形態によれば、局所的に映像品質が著しく低下した場合にも追従することができ、局所的な低下を加味した映像品質を求めることができる。また、上記の例では、GOP単位の映像品質の平均により品質推定区間の映像品質を推定したが、各GOP単位の映像品質の重み付け平均をとって品質推定区間の映像品質を推定したり、各GOP単位の映像品質のうち最低値を品質推定区間の映像品質としたりすることも有効である。
Claims (9)
- 品質推定したい評価映像のIフレームに含まれる情報量を導出するIフレーム情報量導出手順と、
このIフレーム情報量導出手順で得られたIフレーム情報量と、複数の基準映像のIフレームに含まれる情報量の平均値である平均Iフレーム情報量との差を求める差分Iフレーム情報量算出手順と、
この差分Iフレーム情報量算出手順で得られた差分Iフレーム情報量から、評価映像フレームのうち損失によって劣化したフレームおよびその劣化が伝搬したフレームである無効フレームの量と映像品質低下の程度との関係を表す損失変化指標を求める損失変化指標導出手順と、
前記評価映像の無効フレームの量を求める無効フレーム推定手順と、
前記無効フレームの量と前記損失変化指標に基づいて、前記評価映像の品質を推定する映像品質推定手順とを備えることを特徴とする映像品質推定方法。 - 請求項1記載の映像品質推定方法において、
前記損失変化指標導出手順は、前記評価映像の符号化に使用されるコーデックの種類とサービス種別と映像フォーマットに応じて決定される関数を用いて、前記損失変化指標を算出することを特徴とする映像品質推定方法。 - 請求項1または2項に記載の映像品質推定方法において、
さらに、前記評価映像の符号化レートから符号化品質を推定する符号化品質推定手順を備え、
前記映像品質推定手順は、前記無効フレームの量と前記損失変化指標と前記符号化品質に基づいて、前記評価映像の品質を推定することを特徴とする映像品質推定方法。 - 請求項1乃至3のいずれか1項に記載の映像品質推定方法において、
前記Iフレーム情報量導出手順と差分Iフレーム情報量算出手順と損失変化指標導出手順と無効フレーム推定手順と映像品質推定手順とは、所定の品質推定区間を区切った小区間ごとに前記評価映像の品質を推定し、
前記映像品質推定手順は、さらに前記小区間ごとの映像品質に基づいて前記品質推定区間の映像品質を求める手順を含むことを特徴とする映像品質推定方法。 - 品質推定したい評価映像のIフレームに含まれる情報量を導出するIフレーム情報量導出手段と、
このIフレーム情報量導出手段が求めたIフレーム情報量と、複数の基準映像のIフレームに含まれる情報量の平均値である平均Iフレーム情報量との差を求める差分Iフレーム情報量算出手段と、
この差分Iフレーム情報量算出手段が求めた差分Iフレーム情報量から、評価映像フレームのうち損失によって劣化したフレームおよびその劣化が伝搬したフレームである無効フレームの量と映像品質低下の程度との関係を表す損失変化指標を求める損失変化指標導出手段と、
前記評価映像の無効フレームの量を求める無効フレーム推定手段と、
前記無効フレームの量と前記損失変化指標に基づいて、前記評価映像の品質を推定する映像品質推定手段とを備えることを特徴とする映像品質推定装置。 - 請求項5記載の映像品質推定装置において、
前記損失変化指標導出手段は、前記評価映像の符号化に使用されるコーデックの種類とサービス種別と映像フォーマットに応じて決定される関数を用いて、前記損失変化指標を算出することを特徴とする映像品質推定装置。 - 請求項5または6記載の映像品質推定装置において、
さらに、前記評価映像の符号化レートから符号化品質を推定する符号化品質推定手段を備え、
前記映像品質推定手段は、前記無効フレームの量と前記損失変化指標と前記符号化品質に基づいて、前記評価映像の品質を推定することを特徴とする映像品質推定装置。 - 請求項5乃至7のいずれか1項に記載の映像品質推定装置において、
前記Iフレーム情報量導出手段と差分Iフレーム情報量算出手段と損失変化指標導出手段と無効フレーム推定手段と映像品質推定手段とは、所定の品質推定区間を区切った小区間ごとに前記評価映像の品質を推定し、
前記映像品質推定手段は、さらに前記小区間ごとの映像品質に基づいて前記品質推定区間の映像品質を求める手段を含むことを特徴とする映像品質推定装置。 - 評価映像の品質を推定する映像品質推定装置としてコンピュータを動作させる映像品質推定プログラムにおいて、
評価映像のIフレームに含まれる情報量を導出するIフレーム情報量導出手順と、
このIフレーム情報量導出手順で得られたIフレーム情報量と、複数の基準映像のIフレームに含まれる情報量の平均値である平均Iフレーム情報量との差を求める差分Iフレーム情報量算出手順と、
この差分Iフレーム情報量算出手順で得られた差分Iフレーム情報量から、評価映像フレームのうち損失によって劣化したフレームおよびその劣化が伝搬したフレームである無効フレームの量と映像品質低下の程度との関係を表す損失変化指標を求める損失変化指標導出手順と、
前記評価映像の無効フレームの量を求める無効フレーム推定手順と、
前記無効フレームの量と前記損失変化指標に基づいて、前記評価映像の品質を推定する映像品質推定手順とを、コンピュータに実行させることを特徴とする映像品質推定プログラム。
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