專利名稱：一種無參考的網(wǎng)絡(luò)電視服務(wù)質(zhì)量評估模型的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)信息技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種無參考的網(wǎng)絡(luò)電視服務(wù)質(zhì)量評估模 型，能夠?qū)崟r(shí)的監(jiān)測視頻服務(wù)質(zhì)量。
背景技術(shù)：
近年來，隨著高新技術(shù)的不斷發(fā)展和互聯(lián)網(wǎng)的不斷普及，IPTV作為一種融合計(jì)算 機(jī)、通信、網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)于一體的新型業(yè)務(wù)悄然的走進(jìn)了人們的生活。IPTV利用寬帶有線電 視網(wǎng)為基礎(chǔ)設(shè)施，PC或家庭電視為接收終端，以互聯(lián)網(wǎng)IP協(xié)議為主要傳播技術(shù)手段，是一 個(gè)跨廣電網(wǎng)、電信網(wǎng)和IP網(wǎng)的復(fù)雜業(yè)務(wù)。在我國，IPTV業(yè)務(wù)已從探索階段發(fā)展到了實(shí)踐階 段，市場已經(jīng)漸漸形成，中國電信和中國網(wǎng)通在全國多個(gè)省市展開了基于寬帶和ADSL接入 網(wǎng)絡(luò)的IPTV商用運(yùn)營試點(diǎn)。IPTV的出現(xiàn)不僅給用戶提供了高質(zhì)量的網(wǎng)絡(luò)電視服務(wù)，而且提 供了互動(dòng)休閑、信息服務(wù)、電子商務(wù)等多種交互性服務(wù)。這種有別于傳統(tǒng)的服務(wù)模式給人們 以嶄新的視覺享受，改變了人們以往對電視節(jié)目只能被動(dòng)接收的認(rèn)識，用戶可以根據(jù)自己 的喜好點(diǎn)播電視節(jié)目而不受時(shí)間限制，改善了傳統(tǒng)電視對節(jié)目個(gè)性化和即時(shí)化的限制。良好的交互性、實(shí)時(shí)性、網(wǎng)絡(luò)設(shè)施以及業(yè)務(wù)的復(fù)雜性等特點(diǎn)決定了 IPTV業(yè)務(wù)在市 場應(yīng)用上需要良好的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和業(yè)務(wù)保障。但是作為一種相對不成熟的技術(shù)，IPTV目前還 缺乏強(qiáng)有力的質(zhì)量檢測體系來保證這種高質(zhì)量的業(yè)務(wù)要求。以往的質(zhì)量檢測只是對傳統(tǒng)的 網(wǎng)路性能指標(biāo)進(jìn)行檢測，如網(wǎng)絡(luò)吞吐率、丟包率、時(shí)延和抖動(dòng)等。這種“純粹”的網(wǎng)絡(luò)Q0S衡 量手段很難準(zhǔn)確的反映IPTV業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量，其中的原因有兩個(gè)(1)忽視了用戶的主觀體驗(yàn)感受。只有用戶才能最準(zhǔn)確的評價(jià)業(yè)務(wù)質(zhì)量水平，而從 傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)角度對視頻質(zhì)量進(jìn)行評估，結(jié)果往往和用戶的實(shí)際感受出現(xiàn)差異。因?yàn)?人眼的生物學(xué)特性，可以掩蓋視頻圖像的單個(gè)噪聲，卻難以忍受圖像連續(xù)噪聲帶來的塊狀 效應(yīng)，所以質(zhì)量監(jiān)控體系很難根據(jù)傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)判斷接收端的真實(shí)視頻質(zhì)量。(2)忽視了業(yè)務(wù)本身的技術(shù)特性。IPTV編碼中各種幀類型的預(yù)測方式?jīng)Q定了視頻 傳輸碼流之間存在相互影響的關(guān)系。由于流媒體層傳輸?shù)腡S包承載信息的重要性不同，在 解碼端所起到的作用也不同，如果攜帶同步信息或者解碼信息的TS包丟失，將嚴(yán)重影響到 其他信息的正確解碼。所以，有時(shí)候低丟包率反而會出現(xiàn)視頻質(zhì)量明顯變差的情況，通過傳 統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)進(jìn)行檢測很難準(zhǔn)確的反映視頻業(yè)務(wù)質(zhì)量。所以人們需要針對IPTV業(yè)務(wù)特性開發(fā)出先進(jìn)、成熟、穩(wěn)定的端到端質(zhì)量監(jiān)控的方 案，通過監(jiān)控及時(shí)的發(fā)現(xiàn)IPTV服務(wù)中產(chǎn)生的問題并加以解決，切實(shí)的提高IPTV的服務(wù)質(zhì)量 和市場競爭力。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于改善現(xiàn)有視頻評估模型無法在無參考的情況下不能準(zhǔn)確反映 圖像內(nèi)容質(zhì)量的缺點(diǎn)，能夠?qū)崟r(shí)的監(jiān)測視頻服務(wù)質(zhì)量，真實(shí)的反映出視頻圖像的真實(shí)效果。本發(fā)明的一種無參考的網(wǎng)絡(luò)電視服務(wù)質(zhì)量評估模型通過對圖像宏塊損傷程度進(jìn)行分析，通過空域擴(kuò)散因子和時(shí)域擴(kuò)散因子定量分析每幀圖像的宏塊損傷個(gè)數(shù)，統(tǒng)計(jì)出圖 像的實(shí)際視頻質(zhì)量。本發(fā)明的一種無參考的網(wǎng)絡(luò)電視服務(wù)質(zhì)量評估模型對視音頻壓縮編碼國際標(biāo)準(zhǔn) MPEG-2中的I幀運(yùn)用空域擴(kuò)散因子分析，P幀和B幀運(yùn)用空域和時(shí)域擴(kuò)散因子共同分析。本發(fā)明的一種無參考的網(wǎng)絡(luò)電視服務(wù)質(zhì)量評估模型的評估結(jié)果分為五級，對應(yīng)著 不同的評價(jià)質(zhì)量，分別為圖像非常清晰、圖像有極少量的塊狀失真、圖像有較小面積的塊狀 失真、圖像有較大面積的塊狀失真、圖像有大面積的塊狀失真。根據(jù)評估出的視頻質(zhì)量評估 結(jié)果，及時(shí)的發(fā)現(xiàn)并改善視頻服務(wù)中出現(xiàn)的問題。本發(fā)明的一種無參考的網(wǎng)絡(luò)電視服務(wù)質(zhì)量評估模型通過對時(shí)域損傷擴(kuò)散的分析， 定量得出運(yùn)動(dòng)信息因素對視頻質(zhì)量的影響。如果待測幀的多個(gè)宏塊參照同一參考幀的同一 損傷宏塊，這個(gè)宏塊的損傷就會在時(shí)域上擴(kuò)散給多個(gè)宏塊，表現(xiàn)為損傷范圍的擴(kuò)大。如果待 測幀因發(fā)生新的損傷事件，損傷的參考宏塊被覆蓋或者移出幀邊界使損傷的范圍縮小，表 現(xiàn)為損傷范圍的縮小。其他情況表現(xiàn)為損傷范圍處于維持狀態(tài)。可以定量的計(jì)算出運(yùn)動(dòng)信 息因素對待測幀圖像質(zhì)量帶來的影響，影響程度可以通過時(shí)域擴(kuò)散因子累積總數(shù)與待測幀 的參考幀宏塊丟失總數(shù)的比值進(jìn)行評估。本發(fā)明的一種無參考的網(wǎng)絡(luò)電視服務(wù)質(zhì)量評估模型的積極效果是能夠?qū)崟r(shí)的監(jiān) 測視頻服務(wù)質(zhì)量，真實(shí)的反映出視頻圖像的真實(shí)效果。

圖1視頻圖像損傷的時(shí)空傳播圖具體實(shí)施方式如圖1所示損傷事件可能會涉及到多次丟包，由于包之間沒有攜帶用于解碼的同 步標(biāo)志，所以需要等到下個(gè)像條的接收才能實(shí)現(xiàn)圖像幀的再同步。就會導(dǎo)致信息的不同步， 即如果某個(gè)包丟失，且在沒有接收到下個(gè)像條的第一個(gè)宏塊之前，接收到的宏塊即使正確 也不能被解碼器解碼。所以需要通過空域擴(kuò)散因子來定量的計(jì)算損傷點(diǎn)與再同步點(diǎn)之間的 距離，用于分析一次損傷事件造成的空域影響范圍。定量分析損傷的影響范圍需要通過計(jì)算得出損傷事件的起點(diǎn)和終點(diǎn)。第w次損傷 事件的起點(diǎn)是第w次正確接收數(shù)據(jù)段的最后一個(gè)宏塊的坐標(biāo)，記為RE(W)，由公式1計(jì)算得
出οRE(w) = MBA(n，w) = SFMBA(w)+J MBl(i)(1)
/=1第w次損傷事件的終點(diǎn)為該損傷像條的下一像條中第一個(gè)宏塊的坐標(biāo)。因?yàn)橄乱?個(gè)像條起到了再同步的作用，終結(jié)了變長編碼導(dǎo)致無法解壓縮損傷點(diǎn)之后的段內(nèi)數(shù)據(jù)的問 題。用RS(w+l)表示第w+1次正確接收數(shù)據(jù)段的第一個(gè)宏塊坐標(biāo)，由公式2計(jì)算得出。RS(w+l) = SFMBA (w+1)(2)通過1、2兩式即可定量的計(jì)算出第w次損傷事件造成的影響范圍，這個(gè)影響范圍 即為第w次損傷事件的空域擴(kuò)散因子，用IAP(W)表示，由公式3計(jì)算得出。IAP (w) = RS (w+1)-RE (w)(3)
時(shí)域擴(kuò)散因子用于衡量幀間預(yù)測方式產(chǎn)生的損傷傳播程度。一個(gè)宏塊的參考宏塊受到損傷，這個(gè)宏塊也被記為受到損傷，這種損傷只出現(xiàn)在P幀和B幀中。MPEG-2編碼格式中，P幀的宏塊編碼有兩種預(yù)測方式，一種是幀內(nèi)預(yù)測，另一種是 前向參考預(yù)測，即在時(shí)間上只對前面的幀進(jìn)行參考。B幀的宏塊編碼有四種預(yù)測方式，分別 為幀內(nèi)預(yù)測、前向參考預(yù)測、后向參考預(yù)測和雙向參考預(yù)測，即在時(shí)間上不僅對前面的幀 進(jìn)行參考，也可能對后面的幀進(jìn)行參考，或者同時(shí)進(jìn)行雙向參考。若B幀使用雙向參考預(yù)測 方式，則當(dāng)且僅當(dāng)兩個(gè)參考宏塊都正確的情況下才認(rèn)為待測宏塊沒有受到損傷的時(shí)域擴(kuò)散 波及。圖1展示了時(shí)域上的損傷傳播方式。待測幀采用雙向預(yù)測方式，不僅需要檢查前向 參考宏塊，而且需要檢查后向參考宏塊。圖1中后向參考宏塊受到的損傷，通過時(shí)域擴(kuò)散給 了待測宏塊，所以經(jīng)過時(shí)域擴(kuò)散因子分析，待測宏塊也受到了損傷。不同幀間預(yù)測方式的時(shí)域擴(kuò)散因子不同。如果前向預(yù)測的參考宏塊出現(xiàn)了錯(cuò)誤， 則認(rèn)為待測宏塊也發(fā)生了損傷，后向預(yù)測方式也是如此。對于雙向預(yù)測方式，只要有一個(gè)方 向上的參考宏塊發(fā)生了錯(cuò)誤，待測宏塊就被記為損傷。公式4即為時(shí)域擴(kuò)散因子的具體計(jì) 算方法。
IEP{k,p,pa,s,sa) = + pa)x P + ^ + Sa)x S](4)根據(jù)上面對各類型幀的損傷因子的定量分析，可以綜合公式3和公式4得到任意 圖像幀的損傷宏塊總數(shù)，用MBLS表示，由公式5計(jì)算得出，其中pt代表幀類型標(biāo)識，I幀的 Pt值取0，P幀和B幀的pt值取1。<formula>formula see original document page 5</formula>
(5)<formula>formula see original document page 5</formula>經(jīng)過實(shí)際觀測，幀損傷宏塊總數(shù)和塊狀失真面積成正比，與圖像幀的質(zhì)量成反比。 所以通過公式5對各類型幀損傷的定量評估，提出基于宏塊的無參考模型MB匪，見公式6。Qmbnm = Qe (1"MBLS/MBP)(6)其中Qe代表無宏塊丟失時(shí)的圖像幀質(zhì)量，Qmbnm代表不同宏塊損傷程度對應(yīng)的圖像質(zhì)量。一個(gè)損傷事件在同一圖像組中不同視頻幀中的影響范圍取決于圖像的運(yùn)動(dòng)信息 因素。這個(gè)影響范圍隨著幀序列的發(fā)送有三種發(fā)展?fàn)顟B(tài)維持、擴(kuò)大、縮小。如果待測幀的多個(gè)宏塊參照同一參考幀的同一損傷宏塊，這個(gè)宏塊的損傷就會在 時(shí)域上擴(kuò)散給多個(gè)宏塊，表現(xiàn)為損傷范圍的擴(kuò)大。如果待測幀因發(fā)生新的損傷事件，損傷的 參考宏塊被覆蓋或者移出幀邊界使損傷的范圍縮小，表現(xiàn)為損傷范圍的縮小。其他情況表 現(xiàn)為損傷范圍處于維持狀態(tài)。可以定量的計(jì)算出運(yùn)動(dòng)信息因素對待測幀圖像質(zhì)量帶來的影 響，影響程度可以通過時(shí)域擴(kuò)散因子累積總數(shù)IEPS與待測幀的參考幀宏塊丟失總數(shù)MBLS 的比值進(jìn)行評估。待測幀的時(shí)域擴(kuò)散因子累積造成圖像幀宏塊的損傷用IEPS表示，由公式7計(jì)算得出。
NLEIEPS = LNIF - YdIAP(W)(7)
w=l考慮到各種幀的不同預(yù)測方式，運(yùn)動(dòng)信息因素對待測圖像幀帶來的質(zhì)量影響M可 由公式8計(jì)算得出。其中ρ和s分別為前向預(yù)測標(biāo)志和后向預(yù)測標(biāo)志，MBLSprp和MBLSsrp分 別代表前向參考幀的宏塊丟失總數(shù)和后向參考幀的宏塊丟失總數(shù)。當(dāng)MBLSprp和MBLSsrp 同時(shí)為0的時(shí)候，M值為0。M =-(p + s)xIEPS-χ10()%(8)
PxMBLSprp+sx MBLSsrp通過以上的具體實(shí)施方式
，實(shí)現(xiàn)了一種參考的網(wǎng)絡(luò)電視服務(wù)質(zhì)量評估模型，可以 通過個(gè)模型對視頻質(zhì)量進(jìn)行有效的評估。最后所應(yīng)說明的是以上實(shí)施方式僅用于說明而非限制本發(fā)明的技術(shù)方案，盡管 參照上述實(shí)施方式對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，依然可以 對本發(fā)明進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明的精神和范圍的任何修改或局部替換， 其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
一種無參考的網(wǎng)絡(luò)電視服務(wù)質(zhì)量評估模型，其特征在于通過對圖像宏塊損傷程度進(jìn)行分析，通過空域擴(kuò)散因子和時(shí)域擴(kuò)散因子定量分析每幀圖像的宏塊損傷個(gè)數(shù)，統(tǒng)計(jì)出圖像的實(shí)際視頻質(zhì)量。
2.根據(jù)權(quán)利1所訴的一種無參考的網(wǎng)絡(luò)電視服務(wù)質(zhì)量評估模型，其特征在于視音頻 壓縮編碼國際標(biāo)準(zhǔn)MPEG-2中的I幀運(yùn)用空域擴(kuò)散因子分析，P幀和B幀運(yùn)用空域和時(shí)域擴(kuò) 散因子共同分析。
3.根據(jù)權(quán)利1所訴的一種無參考的網(wǎng)絡(luò)電視服務(wù)質(zhì)量評估模型，其特征在于評估結(jié) 果分為五級，對應(yīng)著不同的評價(jià)質(zhì)量，根據(jù)評估出的視頻質(zhì)量評估結(jié)果，及時(shí)的發(fā)現(xiàn)并改善 視頻服務(wù)中出現(xiàn)的問題。
4.根據(jù)權(quán)利1所訴的一種無參考的網(wǎng)絡(luò)電視服務(wù)質(zhì)量評估模型，其特征在于通過對 時(shí)域損傷擴(kuò)散的分析，定量得出運(yùn)動(dòng)信息因素對視頻質(zhì)量的影響。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種無參考的網(wǎng)絡(luò)電視服務(wù)質(zhì)量評估模型。本發(fā)明主要技術(shù)背景是運(yùn)動(dòng)圖像專家組(MPEG)制定開發(fā)的用于視音頻壓縮編碼國際標(biāo)準(zhǔn)MPEG-2，能夠分析圖像中的損傷信息對其他信息的影響，定量計(jì)算出損傷事件在空域和時(shí)域上的擴(kuò)散范圍，空域擴(kuò)散因子可以定量衡量圖像幀內(nèi)部損傷事件造成的影響范圍，時(shí)域擴(kuò)散因子可以定量衡量宏塊是否受到其參考宏塊的影響。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)可以提高視頻質(zhì)量評估的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性。
文檔編號H04N17/00GK101835059SQ201010170678
公開日2010年9月15日 申請日期2010年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月13日
發(fā)明者王琳 申請人:王琳