JP6078431B2 - Video quality estimation apparatus, video quality estimation method and program - Google Patents

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本発明は、映像品質推定装置、映像品質推定方法及びプログラムに係り、特に、ネットワーク経由で行う映像配信サービスにおいて映像の品質の客観的評価を効率的に実行するための映像品質推定技術に係る。   The present invention relates to a video quality estimation apparatus, a video quality estimation method, and a program, and more particularly to a video quality estimation technique for efficiently performing objective evaluation of video quality in a video distribution service performed via a network.

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、映像メディアなど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, and the Internet, since the original video is encoded and transmitted, the deterioration due to the 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。   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.

結果として、ユーザは受信した映像に、ぼけ、にじみ、モザイク状の歪みを知覚する。   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、映像通信サービス提供前もしくは提供中に、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。   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 before or during the provision of the video communication service, It is necessary to monitor the quality of the video provided to the user.

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。   Therefore, there is a need for an objective video quality evaluation technique that can appropriately evaluate the quality of video experienced by the user.

これに対し、従来から様々な主観品質評価法や客観品質評価法が提案されており、客観品質評価法には、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1−3参照)がある。   On the other hand, various subjective quality evaluation methods and objective quality evaluation methods have been proposed, and objective quality evaluation methods include techniques for deriving video quality evaluation values from feature values extracted from video pixel signals ( For example, see Non-Patent Document 1-3).

ITU-T勧告J.341,2011年1月ITU-T recommendation J.341, January 2011 ITU-T勧告J.247,2008年8月ITU-T recommendation J.247, August 2008 ITU-T勧告J.144,2004年3月ITU-T Recommendation J.144, March 2004 ITU-T勧告P.910,2008年4月ITU-T recommendation P.910, April 2008

非特許文献1−3に示されている従来技術は、映像フレーム(ピクチャ)単位に特徴量を導出し、それらを基に統計処理(平均化処理など)を施した値を、一定時間(例えば、10秒など)の映像品質評価値として導出している。   In the prior art disclosed in Non-Patent Documents 1-3, feature amounts are derived in units of video frames (pictures), and values obtained by performing statistical processing (such as averaging processing) on the basis of them are obtained for a certain period of time (for example, For example, 10 seconds).

しかしながら、映像サイズが大きくなればなるほど、特徴量の算出に必要な演算量が増大していくという問題がある。例えば、非特許文献2や3ではオリジナルの映像サイズで特徴量を算出しており、これら特徴量を4K(3840x2160)や8K(7680x4320)などの大きな映像サイズに対し算出すると、演算量は膨大になる。このように、従来技術はオリジナルの映像サイズで特徴量を計算しており、映像サイズが大きくなればなるほど演算量が膨大になる問題がある。   However, there is a problem that as the video size increases, the calculation amount necessary for calculating the feature amount increases. For example, in Non-Patent Documents 2 and 3, feature amounts are calculated with the original video size. If these feature amounts are calculated for large video sizes such as 4K (3840x2160) and 8K (7680x4320), the amount of computation is enormous. Become. As described above, the conventional technique calculates the feature amount with the original video size, and there is a problem that the calculation amount becomes enormous as the video size increases.

非特許文献1では、HDサイズ(1920x1080や1280x720)を960x540に変換し、特徴量を計算している。非特許文献1のように映像サイズを縮小し特徴量を計算する場合、4Kや8Kの映像を960x540のように極端に小さな映像とした場合、オリジナルのサイズで計算した特徴量と960x540のサイズで計算した特徴量は必ずしも相関が高くなるとは言えず、結果的に、品質推定精度が低下してしまう問題がある。   In Non-Patent Document 1, the HD size (1920x1080 or 1280x720) is converted to 960x540, and the feature amount is calculated. When the feature size is calculated by reducing the video size as in Non-Patent Document 1, if the 4K or 8K video is made extremely small like 960x540, the feature amount calculated with the original size and the size of 960x540 The calculated feature quantity does not necessarily have a high correlation, and as a result, there is a problem that the quality estimation accuracy decreases.

上記問題点を詳述するため、映像サイズをダウンサイズし、特徴量を計算した場合とオリジナルのサイズに対し、計算した場合の特徴量例を図1及び図2に示す。図1は、10秒の3840x2160/60fpsの原映像をあるビットレートで符号化した映像(劣化映像)に、ITU-T勧告P.910(非特許文献4参照)で定義されるSI(垂直水平方向に3x3のSobelフィルタを原映像に施し、垂直水平方向のエッジ量の二乗和の平方根を画素ごとに算出し、そのエッジ量の標準偏差を算出)を映像フレーム毎に算出し、映像フレーム数(600枚)で平均した値(SI_i_Lx)を示している。図2は、TI(2枚の隣接映像フレームの差分画像の標準偏差を算出)を映像フレーム毎に算出し、差分映像フレーム数(599枚)で平均した値(TI_i_Lx)を算出した結果を示している。ここで、ITU-T勧告P.910の定義では、SIおよびTIは映像フレーム毎に算出されたSI値およびTI値に対し、測定区間内で最大の値を持つものと定義されているが、ここでは、全映像フレームのSIとTIを映像フレーム数で平均している。また、iはR(原映像)、D(劣化映像)を表し、L1はオリジナルの映像サイズ(3840x2160)、L2は1920x1080、L3は960x540、L4は480x270、L5は240x135である。これらの図よりわかるように、SIはL1とL2の解像度から算出される特徴量の対応が良い(つまり、曲線近似可能である)がその他の解像度とは対応が悪い。TIはL1、L2、L3の解像度から算出される特徴量の対応が良いがその他の解像度とは対応が悪い。つまり、特徴量によって、縮小できる解像度のレベルが異なるといえる。   In order to explain the above-mentioned problem in detail, FIGS. 1 and 2 show examples of feature amounts when the image size is downsized and the feature amount is calculated and when the feature size is calculated with respect to the original size. FIG. 1 shows an SI (vertical and horizontal) defined in ITU-T recommendation P.910 (see Non-Patent Document 4), which is a video (degraded video) obtained by encoding a 10-second 3840x2160 / 60 fps original video at a certain bit rate. The 3x3 Sobel filter is applied to the original video in the direction, the square root of the square sum of the vertical and horizontal edge amounts is calculated for each pixel, and the standard deviation of the edge amount is calculated for each video frame. The average value (SI_i_Lx) for (600) is shown. FIG. 2 shows the result of calculating TI (calculating the standard deviation of the difference image of two adjacent video frames) for each video frame and calculating the average value (TI_i_Lx) for the number of differential video frames (599 frames). ing. Here, in the definition of ITU-T recommendation P.910, SI and TI are defined as having the maximum value in the measurement interval with respect to the SI value and TI value calculated for each video frame. Here, SI and TI of all video frames are averaged by the number of video frames. I represents R (original video) and D (degraded video), L1 is the original video size (3840x2160), L2 is 1920x1080, L3 is 960x540, L4 is 480x270, and L5 is 240x135. As can be seen from these figures, SI has a good correspondence between the feature amounts calculated from the resolutions of L1 and L2 (that is, a curve can be approximated), but has a bad correspondence with other resolutions. TI has a good correspondence with the feature amount calculated from the resolutions of L1, L2, and L3, but it has a bad correspondence with other resolutions. In other words, it can be said that the resolution level that can be reduced differs depending on the feature amount.

縮小した解像度から算出された特徴量とオリジナルのサイズから算出された特徴量が高い相関で近似できる場合には、非特許文献2、3のようにオリジナルの解像度から特徴量を算出するのは演算量削減の観点からは非効率であることがわかる。また、非特許文献1のように特徴量によらず、特徴量を固定サイズで算出することは演算量の観点からは非効率な場合がある。更に、大きな解像度の映像から特定の解像度にダウンサンプリングすると、ダウンサンプリングされた映像から算出された特徴量がオリジナルのサイズから算出された特徴量と対応が悪く、品質推定精度が低下してしまう。   When the feature amount calculated from the reduced resolution and the feature amount calculated from the original size can be approximated with high correlation, the feature amount is calculated from the original resolution as in Non-Patent Documents 2 and 3. It turns out that it is inefficient from the viewpoint of quantity reduction. Further, as in Non-Patent Document 1, it may be inefficient from the viewpoint of the amount of calculation to calculate a feature amount with a fixed size regardless of the feature amount. Furthermore, when downsampling from a high-resolution video to a specific resolution, the feature quantity calculated from the downsampled video does not correspond to the feature quantity calculated from the original size, and the quality estimation accuracy is reduced.

上記特徴量はオリジナルの映像サイズが3840x2160のものを例に説明しているが、オリジナルの映像サイズが変われば、どの程度ダウンサンプリングできるかも変わる。例えば、7680x4320の映像サイズからある特徴量を算出する場合では3段階のダウンサンプリングができるが、オリジナルの映像サイズが640x480の映像サイズからある特徴量を算出する場合では2段階のダウンサンプリングしかできないなど、オリジナルの映像サイズによってダウンサンプリングのサイズが異なる。そのため、特徴量導出時には、オリジナルの映像サイズを加味し、画素の間引き数を変化させ特徴量を導出することが品質推定精度の観点で重要である。   The above feature amount is explained with an example of the original video size of 3840x2160, but if the original video size changes, how much downsampling can be changed. For example, when a certain feature amount is calculated from the video size of 7680x4320, three stages of downsampling can be performed, but when a certain feature amount is calculated from the original video size of 640x480 video size, only two steps of downsampling can be performed. The size of downsampling varies depending on the original video size. For this reason, when deriving the feature amount, it is important from the viewpoint of quality estimation accuracy to derive the feature amount by changing the thinning number of pixels in consideration of the original video size.

本発明は、上記の点に鑑みなされたもので、客観的な映像品質評価値推定に用いる特徴量種別に応じてダウンサンプリングされた映像から算出した特徴量を用いて映像品質評価値を導出する映像品質推定技術を提供することを目的とする。具体的には、オリジナルの映像サイズを、算出する特徴量に応じ、適切な解像度にダウンサンプリングして特徴量を算出し、映像品質評価値を導出することにより、演算量を削減することが可能な映像品質推定装置、方法及びプログラムを提供することである。   The present invention has been made in view of the above points, and derives a video quality evaluation value by using a feature amount calculated from a downsampled video according to a feature amount type used for objective video quality evaluation value estimation. The object is to provide video quality estimation technology. Specifically, the amount of calculation can be reduced by downsampling the original video size to an appropriate resolution according to the feature quantity to be calculated, calculating the feature quantity, and deriving the video quality evaluation value. A video quality estimation apparatus, method, and program are provided.

本発明の一形態に係る映像品質推定装置は、
映像の品質を評価する映像品質推定装置であって、
入力された画素信号のオリジナルの映像サイズにおける画素信号から導出された特徴量と、ダウンサンプリングされた画素信号から導出された特徴量との相関関係に基づき、ダウンサンプリングする画素数を決定し、入力された画素信号をダウンサンプリングするダウンサンプリング部と、
ダウンサンプリングされた画素信号から導出された特徴量を用いて、映像品質評価値を導出する映像品質推定部と、
を有することを特徴とする。
An image quality estimation apparatus according to an aspect of the present invention is
A video quality estimation device for evaluating video quality,
Based on the correlation between the feature value derived from the pixel signal at the original video size of the input pixel signal and the feature value derived from the down-sampled pixel signal, the number of pixels to be down-sampled is determined and input. A down-sampling unit for down-sampling the processed pixel signal;
A video quality estimation unit that derives a video quality evaluation value using a feature amount derived from the downsampled pixel signal;
It is characterized by having.

また、本発明の一形態に係る映像品質推定方法は、
映像の品質を評価する映像品質推定装置における映像品質推定方法であって、
前記映像品質推定装置のダウンサンプリング部が、入力された画素信号のオリジナルの映像サイズにおける画素信号から導出された特徴量と、ダウンサンプリングされた画素信号から導出された特徴量との相関関係に基づき、ダウンサンプリングする画素数を決定し、入力された画素信号をダウンサンプリングするステップと、
前記映像品質推定装置の映像品質推定部が、ダウンサンプリングされた画素信号から導出された特徴量を用いて、映像品質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 estimation method according to an aspect of the present invention includes:
A video quality estimation method in a video quality estimation apparatus for evaluating video quality,
The downsampling unit of the video quality estimation device is based on a correlation between a feature quantity derived from a pixel signal at an original video size of an input pixel signal and a feature quantity derived from the downsampled pixel signal. Determining the number of pixels to be down-sampled and down-sampling the input pixel signal;
A step in which a video quality estimation unit of the video quality estimation device derives a video quality evaluation value using a feature amount derived from a downsampled pixel signal;
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推定装置として、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
入力された画素信号のオリジナルの映像サイズにおける画素信号から導出された特徴量と、ダウンサンプリングされた画素信号から導出された特徴量との相関関係に基づき、ダウンサンプリングする画素数を決定し、入力された画素信号をダウンサンプリングするダウンサンプリング手段、及び
ダウンサンプリングされた画素信号から導出された特徴量を用いて、映像品質評価値を導出する映像品質推定手段、
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 estimation device for evaluating video quality, comprising:
Based on the correlation between the feature value derived from the pixel signal at the original video size of the input pixel signal and the feature value derived from the down-sampled pixel signal, the number of pixels to be down-sampled is determined and input. Down-sampling means for down-sampling the pixel signal obtained, and video quality estimation means for deriving a video quality evaluation value using the feature quantity derived from the down-sampled pixel signal,
It is made to function as.

本発明によれば、客観的な映像品質評価値推定に用いる特徴量種別に応じてダウンサンプリングされた映像から算出した特徴量を用いて映像品質評価値を導出することが可能になる。オリジナルの映像サイズを適切な解像度にダウンサンプリングした映像を用いて映像品質評価値を推定することから、品質評価の精度を落とさず演算量を削減することが可能となる。   According to the present invention, it is possible to derive a video quality evaluation value using a feature amount calculated from a downsampled video according to a feature amount type used for objective video quality evaluation value estimation. Since the video quality evaluation value is estimated using a video obtained by down-sampling the original video size to an appropriate resolution, it is possible to reduce the amount of calculation without reducing the accuracy of the quality evaluation.

オリジナルの映像サイズにおける映像フレームから算出された特徴量(SI)とダウンサンプリングされた映像フレームから算出された特徴量(SI)との関係を示す図The figure which shows the relationship between the feature quantity (SI) calculated from the video frame in the original video size and the feature quantity (SI) calculated from the down-sampled video frame オリジナルの映像サイズにおける映像フレームから算出された特徴量(TI)とダウンサンプリングされた映像フレームから算出された特徴量(TI)との関係を示す図The figure which shows the relationship between the feature-value (TI) calculated from the video frame in the original video size, and the feature-value (TI) calculated from the down-sampled video frame 本発明の第1実施例に係る映像品質推定装置の構成図The block diagram of the video quality estimation apparatus which concerns on 1st Example of this invention. 本発明の第1実施例に係る映像品質推定方法のフローチャートThe flowchart of the video quality estimation method according to the first embodiment of the present invention. オリジナルの映像サイズにおける映像フレームから算出された特徴量(PSNR)とダウンサンプリングされた映像フレームから算出された特徴量(PSNR)との関係を示す図The figure which shows the relationship between the feature quantity (PSNR) calculated from the video frame in the original video size and the feature quantity (PSNR) calculated from the down-sampled video frame 本発明の第2実施例に係る映像品質推定装置の構成図Configuration diagram of video quality estimation apparatus according to the second embodiment of the present invention 本発明の第2実施例に係る映像品質推定方法のフローチャートThe flowchart of the video quality estimation method according to the second embodiment of the present invention. 本発明の第3実施例に係る映像品質推定方法のフローチャートFlowchart of video quality estimation method according to the third embodiment of the present invention.

以下、本発明の実施例について詳細に説明する。   Examples of the present invention will be described in detail below.

<第1実施例>
図3は、本発明の第1実施例に係る映像品質推定装置100の構成図である。映像品質推定装置100は、映像の品質を客観的に評価する装置である。以下に説明するように、映像品質推定装置100は、オリジナルの映像サイズを適切な解像度にダウンサンプリングした映像を用いて映像品質評価値を推定することにより、映像品質を評価する際の演算量を削減することができる。
<First embodiment>
FIG. 3 is a configuration diagram of the video quality estimation apparatus 100 according to the first embodiment of the present invention. The video quality estimation apparatus 100 is an apparatus that objectively evaluates video quality. As will be described below, the video quality estimation apparatus 100 estimates the video quality evaluation value using a video obtained by down-sampling the original video size to an appropriate resolution, thereby calculating the amount of calculation when evaluating the video quality. Can be reduced.

映像品質推定装置100は、ダウンサンプリング部101と、映像品質推定部102とを有する。   The video quality estimation apparatus 100 includes a downsampling unit 101 and a video quality estimation unit 102.

ダウンサンプリング部101は、入力された信号(画素信号)をダウンサンプリングする。例えば、ダウンサンプリング部101は、水平垂直方向に偶数番目又は奇数番目の画素を間引くことにより、オリジナルの映像サイズを半分にダウンサンプリングしてもよい。   The downsampling unit 101 downsamples the input signal (pixel signal). For example, the downsampling unit 101 may downsample the original video size in half by thinning out even-numbered or odd-numbered pixels in the horizontal and vertical directions.

映像品質推定部102は、ダウンサンプリングされた画素信号から所望の測定区間の映像品質評価値を推定する。映像品質推定部102は、映像フレーム品質推定部103と、映像品質評価部104とを有する。映像フレーム品質推定部103は、映像フレーム単位の特徴量Fij(i:特徴量番号、j:映像フレーム番号)を導出する。次に、映像品質評価部104は、導出された特徴量Fijを重みづけ処理などし、映像品質評価値Vを導出する。
具体的な計算処理例は以下のようになる。
The video quality estimation unit 102 estimates a video quality evaluation value in a desired measurement section from the downsampled pixel signal. The video quality estimation unit 102 includes a video frame quality estimation unit 103 and a video quality evaluation unit 104. The video frame quality estimation unit 103 derives a feature quantity F ij (i: feature quantity number, j: video frame number) for each video frame. Next, the video quality evaluation unit 104 derives a video quality evaluation value V by weighting the derived feature amount Fij .
A specific calculation processing example is as follows.

Figure 0006078431
ただし、aj、biは重み係数、Jは測定区間の映像フレーム数、Iは特徴量の数である。
Figure 0006078431
Here, a j and b i are weighting factors, J is the number of video frames in the measurement section, and I is the number of feature quantities.

次に、第1実施例に係る映像品質推定装置100の動作について説明する。図4は、本発明の第1実施例に係る映像品質推定方法のフローチャートである。   Next, the operation of the video quality estimation apparatus 100 according to the first example will be described. FIG. 4 is a flowchart of the video quality estimation method according to the first embodiment of the present invention.

ダウンサンプリング部101は、オリジナルの映像サイズの画素情報をダウンサンプリングする。例えば、3840x2160の解像度を水平垂直方向に、偶数番目の画素を間引き、1920x1080の解像度の映像に変換する(S101)。本実施例では、偶数番目の画素を間引くとしているが、奇数番目の画素を間引いても良いし、水平垂直方向に半分にダウンサンプリングするのではなく、3画素や4画素などに対し1画素ずつ残し、ダウンサンプリングしても良い。   The downsampling unit 101 downsamples pixel information of the original video size. For example, the resolution of 3840x2160 is thinned out in the horizontal and vertical directions, and even-numbered pixels are thinned out, and converted into a video having a resolution of 1920x1080 (S101). In this embodiment, even-numbered pixels are thinned out. However, odd-numbered pixels may be thinned out, and instead of down-sampling in half in the horizontal and vertical directions, one pixel at a time for 3 pixels, 4 pixels, etc. You may leave and downsample.

映像フレーム品質推定部103は、ダウンサンプリングされた映像から映像フレーム毎の特徴量を導出する(S102)。特徴量の例および算出方法は以下に詳細に説明する。   The video frame quality estimation unit 103 derives a feature amount for each video frame from the downsampled video (S102). Examples of feature amounts and calculation methods will be described in detail below.

映像品質評価部104は映像フレーム毎に算出された特徴量を重みづけ処理し、映像品質評価値Vを導出し、処理を終了する。(S103)。本実施例は特徴量を重みづけ処理し、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 quality evaluation unit 104 weights the feature amount calculated for each video frame, derives a video quality evaluation value V, and ends the process. (S103). In the present embodiment, an example is shown in which the feature amount is weighted and the video quality evaluation value is derived. However, the scope of the present invention is not limited to this derivation method.

映像フレーム品質推定部103における特徴量の導出について説明する。ここでは、映像フレームごとの特徴量として、PSNR(Peak-Signal-to-Noise Ratio)を例に説明する。図1及び図2と同様に、オリジナルのL1の解像度に対し算出したPSNRに対するL2−L5の解像度から算出したPSNRの相関図を図5に示す。図5で示すように、L1とL2の解像度から算出されたPSNRは近似が可能であり、水平垂直方向に半分にダウンサンプリング(つまり、L2レベルの映像に)して算出しても良いことがわかる。これより、ダウンサンプリング部101は水平垂直方向に半分に解像度をダウンサンプリングし、映像フレーム品質推定部103はL2(1920x1080)の解像度から映像フレームごとのPSNRを算出し、映像品質評価部104が映像品質評価値を算出する。これより、品質推定精度の低下を招かず、演算量を削減できる。
具体的な計算処理例は以下のようになる。
Derivation of the feature amount in the video frame quality estimation unit 103 will be described. Here, PSNR (Peak-Signal-to-Noise Ratio) will be described as an example of the feature amount for each video frame. Similar to FIGS. 1 and 2, FIG. 5 shows a correlation diagram of PSNR calculated from the resolution of L2-L5 with respect to PSNR calculated for the resolution of original L1. As shown in FIG. 5, the PSNR calculated from the resolutions of L1 and L2 can be approximated, and may be calculated by down-sampling in half in the horizontal and vertical directions (that is, to L2 level video). Recognize. Thus, the downsampling unit 101 downsamples the resolution in half in the horizontal and vertical directions, the video frame quality estimation unit 103 calculates the PSNR for each video frame from the resolution of L2 (1920x1080), and the video quality evaluation unit 104 A quality evaluation value is calculated. As a result, the calculation amount can be reduced without degrading the quality estimation accuracy.
A specific calculation processing example is as follows.

Figure 0006078431
ただし、PSNR_L2jはjフレーム番目の映像フレームに対し,L2(1920x1080)の解像度から算出したPSNR、ajは重み係数、Jは測定区間の映像フレーム数である。
Figure 0006078431
Here, PSNR_L2 j is the PSNR calculated from the resolution of L2 (1920 × 1080) for the j-th video frame, a j is a weighting factor, and J is the number of video frames in the measurement section.

次に、図1に示したSIを用いた特徴量の例を示す。図1の結果より映像サイズをL2レベルまでダウンサンプリングし、以下の数式で特徴量を算出する。   Next, an example of the feature amount using the SI shown in FIG. 1 is shown. From the result of FIG. 1, the video size is down-sampled to the L2 level, and the feature amount is calculated by the following formula.

Figure 0006078431
ただし、SI_R_L2jとSI_D_L2jは原映像と劣化映像のjフレーム番目の映像フレームに対し、L2(1920x1080)の解像度から算出したSI_R_L2とSI_D_L2、ajは重み係数、Jは測定区間の映像フレーム数である。
Figure 0006078431
However, SI_R_L2 j and SI_D_L2 j are SI_R_L2 and SI_D_L2 calculated from the resolution of L2 (1920x1080) for the j-th video frame of the original video and degraded video, a j is a weighting factor, J is the number of video frames in the measurement section It is.

ここでは、PSNR、SIに基づく特徴量を一例に、ダウンサンプリングした映像から特徴量を算出し、映像品質評価値を導出する例を示したが、ダウンサンプリングした映像から他の特徴量を導出し、映像品質評価値を導出する方法も本発明の範囲とする。   In this example, feature values based on PSNR and SI are used as examples, and feature values are calculated from downsampled video, and video quality evaluation values are derived.However, other feature values are derived from downsampled video. The method for deriving the video quality evaluation value is also within the scope of the present invention.

<第2実施例>
本発明の第2実施例では、ダウンサンプリング部101の前にローパスフィルタ部110を追加した構成について説明する。
<Second embodiment>
In the second embodiment of the present invention, a configuration in which a low-pass filter unit 110 is added before the downsampling unit 101 will be described.

図6は、本発明の第2実施例に係る映像品質推定装置100の構成図である。図6に示すように、ダウンサンプリング部101の前に、ローパスフィルタ部110が追加される。他の構成は、図3に示す第1実施例に係る映像品質推定装置100と同じである。   FIG. 6 is a configuration diagram of the video quality estimation apparatus 100 according to the second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 6, a low-pass filter unit 110 is added before the downsampling unit 101. Other configurations are the same as those of the video quality estimation apparatus 100 according to the first embodiment shown in FIG.

ローパスフィルタ部110は、画素値の不連続性を解消し、映像を滑らかにする。また、一般に、カメラで撮像された原映像は微小なノイズがのっている。そのため、ローパスフィルタ部110においてフィルタリングを施すことでこれらノイズを除去することも可能である。   The low-pass filter unit 110 eliminates discontinuities in pixel values and smoothes the video. In general, the original image captured by the camera has a minute noise. Therefore, it is possible to remove these noises by performing filtering in the low-pass filter unit 110.

次に、第2実施例に係る映像品質推定装置100の動作について説明する。図7は、本発明の第2実施例に係る映像品質推定方法のフローチャートである。本実施例に係る映像品質推定装置100では、単に、映像をダウンサンプリングするのではなく、映像をフィルタにより滑らかにした後に、ダウンサンプリングする(S100)。   Next, the operation of the video quality estimation apparatus 100 according to the second embodiment will be described. FIG. 7 is a flowchart of the video quality estimation method according to the second embodiment of the present invention. In the video quality estimation apparatus 100 according to the present embodiment, the video is not simply downsampled, but is downsampled after the video is smoothed by a filter (S100).

なお、ダウンサンプリング以降の処理は、第1実施例と同様である。前述のように、単にダウンサンプリング部で画素を間引くと、画素値の不連続性が顕著になるため、フィルタ部110で画素値をフィルタリングすることで、画素の不連続性を解消できる。   The processing after downsampling is the same as in the first embodiment. As described above, when pixels are simply thinned out by the down-sampling unit, the discontinuity of the pixel value becomes remarkable. Therefore, the pixel discontinuity can be eliminated by filtering the pixel value by the filter unit 110.

例えば、ローパスフィルタ部110は、水平垂直2x2の4画素の平均値を、画素値とする。ローパスフィルタ部110における別のフィルタリング処理として、例えば、ガウシアンフィルタを施したり、他のフィルタリング処理を施すことも本発明の範囲とする。   For example, the low-pass filter unit 110 uses an average value of 4 pixels in horizontal and vertical 2 × 2 as a pixel value. As another filtering process in the low-pass filter unit 110, for example, a Gaussian filter or another filtering process is also included in the scope of the present invention.

<第3実施例>
本発明の第3実施例では、ダウンサンプリング部101においてオリジナルの映像サイズによってダウンサンプリングする画素数を決定する構成について説明する。
<Third embodiment>
In the third embodiment of the present invention, a configuration in which the downsampling unit 101 determines the number of pixels to be downsampled according to the original video size will be described.

本発明の第3実施例に係る映像品質推定装置100は、図3に示す第1実施例に係る映像品質推定装置100あるいは図6に示す第2実施例に係る映像品質推定装置100と同じである。   The video quality estimation apparatus 100 according to the third embodiment of the present invention is the same as the video quality estimation apparatus 100 according to the first embodiment shown in FIG. 3 or the video quality estimation apparatus 100 according to the second embodiment shown in FIG. is there.

ただし、本実施例のダウンサンプリング部101は、入力された画素信号のオリジナルの映像サイズに基づき、ダウンサンプリングする画素数を決定する。ダウンサンプリングする画素数は、客観的な映像品質評価推定に用いる特徴量種別に応じて異なり、オリジナルの映像サイズにおける画素信号から導出された特徴量と、ダウンサンプリングされた画素信号から導出された特徴量との相関関係に基づいて決定されてもよい。例えば、図1に示すように、SIに基づく特徴量はL1とL2の解像度から算出される特徴量の対応が良いため、特徴量の算出に際し、L2の映像サイズに間引いてもよい。また、図2に示すように、TIに基づく特徴量はL1、L2、L3の解像度から算出される特徴量の対応が良いため、特徴量の算出に際し、L3の映像サイズに間引いてもよい。   However, the downsampling unit 101 of this embodiment determines the number of pixels to be downsampled based on the original video size of the input pixel signal. The number of pixels to be down-sampled differs depending on the type of feature quantity used for objective video quality evaluation estimation. The feature quantity derived from the pixel signal at the original video size and the characteristic derived from the down-sampled pixel signal It may be determined based on the correlation with the quantity. For example, as shown in FIG. 1, since the feature quantity based on SI corresponds to the feature quantity calculated from the resolutions of L1 and L2, the feature quantity may be thinned out to the video size of L2. Further, as shown in FIG. 2, since the feature quantity based on TI has a good correspondence with the feature quantity calculated from the resolutions of L1, L2, and L3, the feature quantity may be thinned out to the video size of L3.

次に、第3実施例に係る映像品質推定装置100の動作について説明する。図8は、本発明の第3実施例に係る映像品質推定方法のフローチャートである。ダウンサンプリング部101にオリジナルの映像サイズを入力し、オリジナルの映像サイズに基づき、各特徴量導出の前にダウンサンプリングする画素数を決定する(S104)。   Next, the operation of the video quality estimation apparatus 100 according to the third embodiment will be described. FIG. 8 is a flowchart of the video quality estimation method according to the third embodiment of the present invention. The original video size is input to the downsampling unit 101, and the number of pixels to be downsampled is determined before derivation of each feature amount based on the original video size (S104).

なお、ダウンサンプリングする画素数の決定以降の処理は、第1実施例又は第2実施例と同様であり、その後、ダウンサンプリング部は、ダウンサンプリングする画素数に基づきダウンサンプリングする(S101)。例えば、第1実施例ではダウンサンプリングする画素数は固定であり、3840x2160の映像サイズをL1とし、PSNRとSIに基づく特徴量は、水平垂直に対し、半分に画素を間引き、L2の映像サイズ(1920x1080)から特徴量を算出した。例えば、第3実施例では入力映像が7680x4320の映像サイズが入力された際には、7680x4320の映像サイズをL1とし、PSNRとSIに基づく特徴量は、L2(3840x2160)の映像サイズから特徴量を算出するなど、画素数の間引き方を、入力信号に対し、特徴量毎に決定し、ダウンサンプリングを施す。   The processing after the determination of the number of pixels to be downsampled is the same as in the first embodiment or the second embodiment, and then the downsampling unit downsamples based on the number of pixels to be downsampled (S101). For example, in the first embodiment, the number of pixels to be down-sampled is fixed, the video size of 3840x2160 is L1, and the feature quantity based on PSNR and SI is thinned out in half with respect to horizontal and vertical, and the video size of L2 ( The feature value was calculated from 1920x1080). For example, in the third embodiment, when the video size of the input video is 7680x4320, the video size of 7680x4320 is L1, and the feature quantity based on PSNR and SI is the feature quantity from the video size of L2 (3840x2160). A method of thinning out the number of pixels, such as calculation, is determined for each feature amount with respect to the input signal, and downsampling is performed.

<本発明の実施例の効果>
このように、本発明の実施例によれば、入力映像をダウンサンプリングし、映像フレーム単位の特徴量を導出し、特徴量を重みづけ処理などを行い、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ことに加え、特徴量導出時の演算量の低減に貢献できる。
<Effect of the embodiment of the present invention>
As described above, according to the embodiment of the present invention, the input video is down-sampled, the feature amount of the video frame unit is derived, the feature amount is weighted, and the video quality evaluation value of the plurality of video frames is derived. Therefore, in addition to being able to appropriately evaluate the video quality evaluation value, it is possible to contribute to a reduction in the amount of calculation when deriving the feature amount.

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。また、低演算量化により、装置をスリム化でき、装置コストを低減できる。   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. . In addition, by reducing the amount of computation, the apparatus can be slimmed down and the apparatus cost can be reduced.

なお、上記の実施例における映像品質推定装置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、上述した映像品質推定装置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る。   Note that the video quality estimation apparatus 100 in the above embodiment is realized by installing a computer program in a computer including a CPU (Central Processing Unit), a memory, and an interface, and the various functions of the video quality estimation apparatus 100 described above are as follows. The various hardware resources of the computer and the computer program (software) are realized in cooperation.

図3又は図6に示す映像品質推定装置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、または、ネットワークを介して流通させることが可能である。   The operation of the constituent elements of the video quality estimation apparatus 100 shown in FIG. 3 or FIG. 6 is constructed as a program and installed in a computer used as the video quality evaluation apparatus for execution or distributed via a network. Is possible.

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、または、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.

IPネットワーク経由で行うIPTVサービス、映像配信サービスなどの映像通信の映像品質評価値を推定する映像品質推定装置に利用できる。   It can be used for a video quality estimation device that estimates a video quality evaluation value of video communication such as an IPTV service and a video distribution service performed via an IP network.

100 映像品質推定装置
101 ダウンサンプリング部
102 映像品質推定部
103 映像フレーム品質推定部
104 映像品質評価部
110 ローパスフィルタ部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Video quality estimation apparatus 101 Downsampling part 102 Video quality estimation part 103 Video frame quality estimation part 104 Video quality evaluation part 110 Low pass filter part

Claims (5)

映像の品質を評価する映像品質推定装置であって、
入力された画素信号のオリジナルの映像サイズにおける画素信号から導出された特徴量と、ダウンサンプリングされた画素信号から導出された特徴量との相関関係に基づき、ダウンサンプリングする画素数を決定し、入力された画素信号をダウンサンプリングするダウンサンプリング部と、
ダウンサンプリングされた画素信号から導出された特徴量を用いて、映像品質評価値を導出する映像品質推定部と、
を有する映像品質推定装置。
A video quality estimation device for evaluating video quality,
Based on the correlation between the feature value derived from the pixel signal at the original video size of the input pixel signal and the feature value derived from the down-sampled pixel signal, the number of pixels to be down-sampled is determined and input. A down-sampling unit for down-sampling the processed pixel signal;
A video quality estimation unit that derives a video quality evaluation value using a feature amount derived from the downsampled pixel signal;
A video quality estimation apparatus.
前記映像品質推定部は、映像フレーム単位の特徴量を導出する映像フレーム品質推定部を有する、請求項1に記載の映像品質推定装置。   The video quality estimation apparatus according to claim 1, wherein the video quality estimation unit includes a video frame quality estimation unit that derives a feature amount in units of video frames. 入力された画素信号をフィルタリングするローパスフィルタ部を更に有する、請求項1又は2に記載の映像品質推定装置。   The video quality estimation apparatus according to claim 1, further comprising a low-pass filter unit that filters the input pixel signal. 映像の品質を評価する映像品質推定装置における映像品質推定方法であって、
前記映像品質推定装置のダウンサンプリング部が、入力された画素信号のオリジナルの映像サイズにおける画素信号から導出された特徴量と、ダウンサンプリングされた画素信号から導出された特徴量との相関関係に基づき、ダウンサンプリングする画素数を決定し、入力された画素信号をダウンサンプリングするステップと、
前記映像品質推定装置の映像品質推定部が、ダウンサンプリングされた画素信号から導出された特徴量を用いて、映像品質評価値を導出するステップと、
を有する映像品質推定方法。
A video quality estimation method in a video quality estimation apparatus for evaluating video quality,
The downsampling unit of the video quality estimation device is based on a correlation between a feature quantity derived from a pixel signal at an original video size of an input pixel signal and a feature quantity derived from the downsampled pixel signal. Determining the number of pixels to be down-sampled and down-sampling the input pixel signal;
A step in which a video quality estimation unit of the video quality estimation device derives a video quality evaluation value using a feature amount derived from a downsampled pixel signal;
A video quality estimation method comprising:
映像の品質を評価する映像品質推定装置として、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
入力された画素信号のオリジナルの映像サイズにおける画素信号から導出された特徴量と、ダウンサンプリングされた画素信号から導出された特徴量との相関関係に基づき、ダウンサンプリングする画素数を決定し、入力された画素信号をダウンサンプリングするダウンサンプリング手段、及び
ダウンサンプリングされた画素信号から導出された特徴量を用いて、映像品質評価値を導出する映像品質推定手段、
として機能させるためのプログラム。
A program for causing a computer to function as a video quality estimation device for evaluating video quality, comprising:
Based on the correlation between the feature value derived from the pixel signal at the original video size of the input pixel signal and the feature value derived from the down-sampled pixel signal, the number of pixels to be down-sampled is determined and input. Down-sampling means for down-sampling the pixel signal obtained, and video quality estimation means for deriving a video quality evaluation value using the feature quantity derived from the down-sampled pixel signal,
Program to function as.
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JP5450279B2 (en) * 2010-06-16 2014-03-26 日本電信電話株式会社 Image quality objective evaluation apparatus, method and program
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