本發(fā)明涉及視頻質(zhì)量評價技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種經(jīng)緯圖全景視頻的質(zhì)量評價方法。

背景技術(shù)：

隨著視頻采集和處理技術(shù)的進(jìn)步，全景視頻開始逐步進(jìn)入人們的生活。全景視頻是以攝像機(jī)為中心，對各個視角的景物進(jìn)行同時記錄而得到的視頻。人們在觀看全景視頻時，可以隨意切換視角，仿佛身臨其境。與傳統(tǒng)的二維平面視頻相比，全景視頻可以給用戶帶來更好的體驗和沉浸感，是未來虛擬現(xiàn)實技術(shù)不可或缺的一部分。

但是，全景視頻的原始數(shù)據(jù)量比傳統(tǒng)二維平面視頻大得多，迫切需要高效的視頻壓縮方法。為了衡量視頻壓縮的性能，需要比較壓縮后的視頻與壓縮前的視頻之間的差別(失真)，即以壓縮前的視頻為參考對壓縮后的視頻進(jìn)行質(zhì)量評價。

本質(zhì)上，全景視頻記錄的是球面上的視頻信息。由于球面不易表示，全景視頻一般采用經(jīng)緯圖格式進(jìn)行表達(dá)。經(jīng)緯圖將球面的點按照其經(jīng)度、維度映射到二維平面，例如，經(jīng)度映射為列坐標(biāo)、緯度映射為行坐標(biāo)，從而將球面展開為矩形平面。經(jīng)緯圖格式的視頻可以直接采用傳統(tǒng)的二維平面視頻的編碼器進(jìn)行壓縮編碼。

對于傳統(tǒng)二維平面視頻，有參考質(zhì)量評價經(jīng)常使用峰值信噪比(psnr)。但psnr對經(jīng)緯圖格式的視頻不太合理，因為經(jīng)緯圖相比球面發(fā)生了很大的幾何變形，越靠近兩極的區(qū)域被拉伸的越大，而psnr對于平面上不同位置是給予同樣權(quán)重的，不能準(zhǔn)確體現(xiàn)出球面自身的失真。

有研究提出了一種改進(jìn)的球面峰值信噪比(s-psnr)，該方法在球面上均勻地取一些位置，將這些位置映射到經(jīng)緯圖上，并只計算這些位置上的原始視頻和壓縮后的視頻之間的失真。這樣做雖然解決了幾何變形的問題，但由于s-psnr只取了球面上的有限個點進(jìn)行計算，事實上只用到了經(jīng)緯圖上的一部分區(qū)域，而忽視了其他區(qū)域的失真。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種經(jīng)緯圖全景視頻的質(zhì)量評價方法，從而對經(jīng)緯圖格式的全景視頻在壓縮后和壓縮前的差別(失真)進(jìn)行客觀度量，進(jìn)而幫助優(yōu)化全景視頻壓縮。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種經(jīng)緯圖全景視頻的質(zhì)量評價方法，包括：

對于待評價與作為參考的兩個經(jīng)緯圖格式的全景視頻，均分別進(jìn)行每一幀分緯度下采樣，得到對應(yīng)的兩個不規(guī)則形狀視頻；

逐幀計算兩個不規(guī)則形狀視頻之間的均方誤差、逐幀的質(zhì)量與總體質(zhì)量，從而實現(xiàn)經(jīng)緯圖全景視頻的質(zhì)量評價。

進(jìn)行每一幀分緯度下采樣包括：

根據(jù)球面到經(jīng)緯圖的映射關(guān)系，計算出每條緯度的過采樣率，再根據(jù)過采樣率的倒數(shù)對每條緯度進(jìn)行下采樣。

所述計算出每條緯度的過采樣率的步驟包括：

以行坐標(biāo)表示緯度，進(jìn)行分行下采樣；假設(shè)經(jīng)緯圖的高度為n，緯度是從-90度到+90度，則第i行對應(yīng)的緯度θi為：

θi＝(180×i-90×n-90)/(n-1)，i＝1,2,…,n

假設(shè)在赤道位置的采樣率為1，則在緯度θi的位置，過采樣率為1/cos(θi)。

所述根據(jù)過采樣率的倒數(shù)對每條緯度進(jìn)行下采樣包括：

假設(shè)經(jīng)緯圖的寬度為m，則需要將m個像素下采樣到round(m*cos(θi))個像素，其中round表示取整；

下采樣通過線性插值或者三次插值來實現(xiàn)；其中，線性插值過程如下：

令，k＝round(m*cos(θi))，原始m個像素的值分別為x(1),…,x(m)，插值后的值分別為y(1),…,y(k)，則有：

y(j)＝x(j×m/k),j＝1,2,…,k；

如果j×m/k為整數(shù)，則對應(yīng)的值已知；

否則，令a＝floor(j×m/k)，b＝ceil(j×m/k)，floor和ceil分別是取下整和取上整，則有：

y(j)＝(j×m/k-a)×x(b)+(b-j×m/k)×x(a)。

逐幀計算兩個不規(guī)則形狀視頻之間的均方誤差、逐幀的質(zhì)量與總體質(zhì)量包括：

假設(shè)在當(dāng)前幀中，兩個不規(guī)則形狀視頻的第i行第j列對應(yīng)的像素值的差別為dij；

則均方誤差rmse為：

rmse＝sqrt((σi＝1..nσj＝1..round(m*cos(θi))dij²)/(σi＝1..nround(m*cos(θi))))

其中，sqrt表示求平方根，θi為第i行對應(yīng)的緯度值；

則當(dāng)前幀對應(yīng)的質(zhì)量q為：

q＝10*log10(c²/rmse)；

其中，c為常數(shù)；

則視頻的總體質(zhì)量由逐幀質(zhì)量求平均得到；或者，由逐幀均方誤差求平均均方誤差，再帶入上述質(zhì)量求取公式來計算總體質(zhì)量。

由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明的優(yōu)點是：1.考慮了球面和經(jīng)緯圖之間轉(zhuǎn)換的幾何變形；2.盡可能考慮了經(jīng)緯圖上的所有信息。因此，本發(fā)明優(yōu)于傳統(tǒng)的psnr和s-psnr。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他附圖。

圖1為本發(fā)明實施例提供的一種經(jīng)緯圖全景視頻的質(zhì)量評價方法的流程圖；

圖2為本發(fā)明實施例提供的全景視頻示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例提供的經(jīng)緯圖格式的全景視頻某一幀的示意圖；

圖4為本發(fā)明實施例提供的對經(jīng)緯圖格式的全景視頻進(jìn)行分行下采樣以后得到的不規(guī)則形狀視頻的某一幀的示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

本發(fā)明實施例提供一種經(jīng)緯圖全景視頻的質(zhì)量評價方法，如圖1所示，其主要包括：

步驟11、對于待評價與作為參考的兩個經(jīng)緯圖格式的全景視頻，均分別進(jìn)行每一幀分緯度下采樣，得到對應(yīng)的兩個不規(guī)則形狀視頻。

本發(fā)明實施例中，根據(jù)球面到經(jīng)緯圖的映射關(guān)系，計算出每條緯度的過采樣率，再根據(jù)過采樣率的倒數(shù)對每條緯度進(jìn)行下采樣。具體過程如下：

1)計算出每條緯度的過采樣率的步驟包括：

以行坐標(biāo)表示緯度，進(jìn)行分行下采樣；假設(shè)經(jīng)緯圖的高度為n，緯度是從-90度到+90度，則第i行對應(yīng)的緯度θi為：

θi＝(180×i-90×n-90)/(n-1)，i＝1,2,…,n

根據(jù)球面計算公式，θi位置的球面圓周長正比于rcos(θi)，其中r是球的半徑；

假設(shè)在赤道位置的采樣率為1，則在緯度θi的位置，過采樣率為1/cos(θi)。

2)根據(jù)過采樣率的倒數(shù)對每條緯度進(jìn)行下采樣包括：

假設(shè)經(jīng)緯圖的寬度為m，則需要將m個像素下采樣到round(m*cos(θi))個像素，其中round表示取整；

下采樣可以通過線性插值或者三次插值來實現(xiàn)；其中，線性插值過程如下：

令，k＝round(m*cos(θi))，原始m個像素的值分別為x(1),…,x(m)，插值后的值分別為y(1),…,y(k)，則有：

y(j)＝x(j×m/k),j＝1,2,…,k；

如果j×m/k為整數(shù)，則對應(yīng)的值已知；

否則，令a＝floor(j×m/k)，b＝ceil(j×m/k)，floor和ceil分別是取下整和取上整，則有：

y(j)＝(j×m/k-a)×x(b)+(b-j×m/k)×x(a)。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，除了實施例中采用的線性插值或者三次插值方式，還可以采用其他的常規(guī)下采樣方法。

如圖2所示，為全景視頻示意圖；圖3為經(jīng)緯圖格式的全景視頻某一幀的示意圖；圖4為對經(jīng)緯圖格式的全景視頻進(jìn)行分行下采樣以后得到的不規(guī)則形狀視頻的某一幀的示意圖。

本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，待評價與作為參考的兩個經(jīng)緯圖格式的全景視頻均可采用上述方式進(jìn)行處理。

本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，用作參考的經(jīng)緯圖全景視頻，通常是待評價的經(jīng)緯圖全景視頻的原始版本。例如，在經(jīng)緯圖全景視頻壓縮中，壓縮前的視頻用作參考，對壓縮后重建的視頻進(jìn)行質(zhì)量評價。

步驟12、逐幀計算兩個不規(guī)則形狀視頻之間的均方誤差、逐幀的質(zhì)量與總體質(zhì)量，從而實現(xiàn)經(jīng)緯圖全景視頻的質(zhì)量評價。

假設(shè)在當(dāng)前幀中，兩個不規(guī)則形狀視頻的第i行第j列對應(yīng)的像素值的差別為dij；

則均方誤差rmse為：

rmse＝sqrt((σi＝1..nσj＝1..round(m*cos(θi))dij²)/(σi＝1..nround(m*cos(θi))))

其中，sqrt表示求平方根，θi為第i行對應(yīng)的緯度值；

則當(dāng)前幀對應(yīng)的質(zhì)量q為：

q＝10*log10(c²/rmse)；

其中，c為常數(shù)；

則視頻的總體質(zhì)量由逐幀質(zhì)量求平均得到；或者，由逐幀均方誤差求平均均方誤差，再帶入上述質(zhì)量求取公式來計算總體質(zhì)量，即用平均均方誤差替代上式的rmse，最終計算到的q表示為視頻的總體質(zhì)量。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，上述過程可以對下采樣之后的兩個視頻，分不同顏色(例如紅、綠、藍(lán))的像素值分別計算均方誤差和質(zhì)量，或者分亮度、色度分別計算均方誤差和質(zhì)量，等等。

通過以上的實施方式的描述，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到上述實施例可以通過軟件實現(xiàn)，也可以借助軟件加必要的通用硬件平臺的方式來實現(xiàn)?；谶@樣的理解，上述實施例的技術(shù)方案可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來，該軟件產(chǎn)品可以存儲在一個非易失性存儲介質(zhì)(可以是cd-rom，u盤，移動硬盤等)中，包括若干指令用以使得一臺計算機(jī)設(shè)備(可以是個人計算機(jī)，服務(wù)器，或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)執(zhí)行本發(fā)明各個實施例所述的方法。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。