JP5221459B2 - 映像品質推定装置、システム、方法およびプログラム - Google Patents
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Description
映像メディアを用いて通信を行う場合、一般に映像メディアは、情報量を削減するために符号化が行われる。映像メディアを符号化すると、映像メディアに対してユーザが知覚するユーザ体感品質(QoE(Quality of Experience))が劣化してしまう。具体的には、映像に品質劣化が加わると、ぼけ、にじみ、モザイク状の歪、ぎくしゃく感などとして知覚される。映像通信サービスを品質良く提供するためには、サービス提供に先立った品質設計やサービス開始後の品質管理が重要となる。このためには、ユーザが享受する品質を適切に表現でき、しかも簡便かつ効率的な映像品質評価技術が必要となる。
また、本発明の映像品質推定装置の1構成例において、前記最大映像品質算出手段は、ビットレートが増加すると前記最大映像品質値が増加してある品質値に収束し、ビットレートが低下すると前記最大映像品質値が低下して品質の下限値に達する特性を示す品質特性モデルに基づいて予め定められた数式と、前記特定の映像集合から予め定められた品質特性係数と、前記パケット分析手段が算出したビットレートに基づいて前記最大映像品質値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構成例において、前記最小映像品質算出手段は、ビットレートが増加すると前記最小映像品質値が増加してある品質値に収束し、ビットレートが低下すると前記最小映像品質値が低下して品質の下限値に達する特性を示す品質特性モデルに基づいて予め定められた数式と、前記特定の映像集合から予め定められた品質特性係数と、前記パケット分析手段が算出したビットレートに基づいて前記最小映像品質値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、コーデック種別毎、サービス種別毎、映像解像度毎に前記品質特性係数を予め記憶する品質特性係数テーブルを備え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プログラムは、映像品質推定方法の各手順をコンピュータに実行させることを特徴とするものである。
本発明は、原映像信号を用いる代わりに、原映像信号から抽出される動き量を用いることで、コンテンツ依存性を加味する。動き量は、非常に小さいデータ量であり、容易にネットワークを介して配信することが可能である。そこで、ヘッドエンド(サービスプロバイダなど)で得られる原映像信号からコンテンツ特徴量(動き量)を抽出し、このコンテンツ特徴量をユーザ宅内のエンド端末に配信することで、原映像信号が得られないエンド端末での個別映像品質の推定を実現することができる。
図3はビットレートが5000kbpsの場合の差分動き量と差分映像品質との関係を示す図である。同一ビットレート条件下において、差分動き量と差分映像品質との間には、図3に示すように一次近似の関係がある。
以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。図8は本発明の実施の形態に係る映像品質推定システムの構成を示すブロック図、図9は映像品質推定システムの動作を示すフローチャートである。
映像品質推定システムは、例えばサービスプロバイダ側に設置されるヘッドエンド装置10と、IPネットワーク20と、例えばエンドユーザ宅内のエンド端末内に設置される映像品質推定装置30とから構成される。
動き量算出部100は、まずフレームの端の画素を除く全ての画素に対して、動き量抽出フィルタを適用して画素値Fmotion(w,h)を計算し、この画素値Fmotion(w,h)を動き量抽出フィルタを適用した画素の総数((W−2)×(H−2))で平均して、平均動き量Mframe(n)を算出する。動き量算出部100は、平均動き量Mframe(n)を品質推定区間内のフレーム毎に算出する。そして、動き量算出部100は、フレーム毎の平均動き量Mframe(n)を品質推定区間内の総フレーム数Nで平均し、動き量Mを算出する。以上で、動き量算出部100の処理が終了する。
映像品質推定装置30のパケット分析部300は、入力されたIPパケットから、映像品質推定に必要な品質パラメータ(本実施の形態ではビットレートBr)を算出し、平均映像品質算出部301と最大映像品質算出部302と最小映像品質算出部303へ入力する(図9ステップS2)。
次式のようにコンテンツ影響度Cは、同一条件下の最大映像品質Vmaxと最小映像品質Vminとの差分値で表現できる。
C=Vmax−Vmin ・・・(10)
差分動き量算出部305は、ヘッドエンド装置10から送信された動き量Mから差分動き量dMを算出する(図9ステップS7)。差分動き量算出部305は、次式のように動き量Mから平均動き量Maverageを減算し差分動き量dMを算出する。
dM=M−Maverage ・・・(11)
差分映像品質算出部306は、コンテンツ影響度算出部304によって算出されたコンテンツ影響度Cと差分動き量算出部305によって算出された差分動き量dMに基づき、差分映像品質dVを算出する(図9ステップS8)。図5に示したように、コンテンツ影響度Cと差分動き量dMとの積と、差分映像品質dVは、一次近似の関係にある。この特性を用いて、次式のように、差分映像品質dVを算出する。
dV=v10・C・dM ・・・(13)
V=Vaverage+dV ・・・(14)
Claims (9)
- 推定対象の映像コンテンツの原映像信号から生成された映像パケットをネットワークを介して受信し、品質推定区間内の映像符号化に必要となる単位時間当たりの情報量であるビットレートを前記映像パケットのヘッダ情報から算出するパケット分析手段と、
前記ビットレートに基づいて、ビットレートが同一条件の映像集合で平均した映像品質の値である平均映像品質値を算出する平均映像品質算出手段と、
前記ビットレートに基づいて、ビットレートが同一条件の映像集合で最も高い映像品質の値である最大映像品質値を算出する最大映像品質算出手段と、
前記ビットレートに基づいて、ビットレートが同一条件の映像集合で最も低い映像品質の値である最小映像品質値を算出する最小映像品質算出手段と、
前記最大映像品質値と前記最小映像品質値との差分値から、推定対象の映像コンテンツが映像品質に与える影響の大きさを示すコンテンツ影響度を算出するコンテンツ影響度算出手段と、
前記原映像信号から算出された映像の動き量の情報をネットワークを介して受信し、この動き量と特定の映像コンテンツの集合から予め算出された映像の動き量の平均値である平均動き量との差分値を差分動き量として算出する差分動き量算出手段と、
前記差分動き量と前記コンテンツ影響度との積に基づいて、差分映像品質値を算出する差分映像品質算出手段と、
前記平均映像品質値と前記差分映像品質値を加算して、前記推定対象の映像コンテンツについてユーザが体感する品質の値である個別映像品質値を算出する個別映像品質算出手段とを備え、
前記映像の動き量は、前記原映像信号に基づき、フレーム内の画素値の勾配の変化量の平均値を前記品質推定区間内の総フレーム数で平均した値であることを特徴とする映像品質推定装置。 - 請求項1に記載の映像品質推定装置において、
前記平均映像品質算出手段は、ビットレートが増加すると前記平均映像品質値が増加してある品質値に収束し、ビットレートが低下すると前記平均映像品質値が低下して品質の下限値に達する特性を示す品質特性モデルに基づいて予め定められた数式と、前記特定の映像集合から予め定められた品質特性係数と、前記パケット分析手段が算出したビットレートに基づいて前記平均映像品質値を算出することを特徴とする映像品質推定装置。 - 請求項1に記載の映像品質推定装置において、
前記最大映像品質算出手段は、ビットレートが増加すると前記最大映像品質値が増加してある品質値に収束し、ビットレートが低下すると前記最大映像品質値が低下して品質の下限値に達する特性を示す品質特性モデルに基づいて予め定められた数式と、前記特定の映像集合から予め定められた品質特性係数と、前記パケット分析手段が算出したビットレートに基づいて前記最大映像品質値を算出することを特徴とする映像品質推定装置。 - 請求項1に記載の映像品質推定装置において、
前記最小映像品質算出手段は、ビットレートが増加すると前記最小映像品質値が増加してある品質値に収束し、ビットレートが低下すると前記最小映像品質値が低下して品質の下限値に達する特性を示す品質特性モデルに基づいて予め定められた数式と、前記特定の映像集合から予め定められた品質特性係数と、前記パケット分析手段が算出したビットレートに基づいて前記最小映像品質値を算出することを特徴とする映像品質推定装置。 - 請求項2乃至4のいずれか1項に記載の映像品質推定装置において、
さらに、コーデック種別毎、サービス種別毎、映像解像度毎に前記品質特性係数を予め記憶する品質特性係数テーブルを備えることを特徴とする映像品質推定装置。 - 原映像信号から生成した映像パケットをネットワークを介して配信するヘッドエンド装置と、
このヘッドエンド装置から配信された映像パケットを受信する、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の映像品質推定装置とを有し、
前記ヘッドエンド装置は、前記原映像信号から映像の動きの大きさを示す前記動き量を算出し、この動き量の情報をネットワークを介して前記映像品質推定装置へ送信する動き量算出手段を備えることを特徴とする映像品質推定システム。 - 映像品質推定装置が、推定対象の映像コンテンツの原映像信号から生成された映像パケットをネットワークを介して受信し、品質推定区間内の映像符号化に必要となる単位時間当たりの情報量であるビットレートを前記映像パケットのヘッダ情報から算出するパケット分析手順と、
前記映像品質推定装置が、前記ビットレートに基づいて、ビットレートが同一条件の映像集合で平均した映像品質の値である平均映像品質値を算出する平均映像品質算出手順と、
前記映像品質推定装置が、前記ビットレートに基づいて、ビットレートが同一条件の映像集合で最も高い映像品質の値である最大映像品質値を算出する最大映像品質算出手順と、
前記映像品質推定装置が、前記ビットレートに基づいて、ビットレートが同一条件の映像集合で最も低い映像品質の値である最小映像品質値を算出する最小映像品質算出手順と、
前記映像品質推定装置が、前記最大映像品質値と前記最小映像品質値との差分値から、推定対象の映像コンテンツが映像品質に与える影響の大きさを示すコンテンツ影響度を算出するコンテンツ影響度算出手順と、
前記映像品質推定装置が、前記原映像信号から算出された映像の動き量の情報をネットワークを介して受信し、この動き量と特定の映像コンテンツの集合から予め算出された映像の動き量の平均値である平均動き量との差分値を差分動き量として算出する差分動き量算出手順と、
前記映像品質推定装置が、前記差分動き量と前記コンテンツ影響度との積に基づいて、差分映像品質値を算出する差分映像品質算出手順と、
前記映像品質推定装置が、前記平均映像品質値と前記差分映像品質値を加算して、前記推定対象の映像コンテンツについてユーザが体感する品質の値である個別映像品質値を算出する個別映像品質算出手順とを備え、
前記映像の動き量は、前記原映像信号に基づき、フレーム内の画素値の勾配の変化量の平均値を前記品質推定区間内の総フレーム数で平均した値であることを特徴とする映像品質推定方法。 - 請求項7記載の映像品質推定方法において、
さらに、前記パケット分析手順、平均映像品質算出手順、最大映像品質算出手順、最小映像品質算出手順、コンテンツ影響度算出手順、差分動き量算出手順、差分映像品質算出手順、および個別映像品質算出手順の前に、
ヘッドエンド装置が、前記原映像信号から映像の動きの大きさを示す前記動き量を算出し、この動き量の情報をネットワークを介して前記映像品質推定装置へ送信する動き量算出手順を備えることを特徴とする映像品質推定方法。 - 請求項7または8記載の各手順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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