专利名称：一种无参考的流视频质量评估方法
技术领域：
本发明涉及用户服务体验(QoE)的技术领域，具体地说是一种无参考的
流视频质量评估方法。
背景技术：
3G(第三代)的时代来临了，这意味着传输声音和数据的速度大大提升， 它能够处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式，提供包括网页浏览、电话 会议、电子商务等多种信息服务。所以视频在网络上的应用范围越来越广， 比如电影点播，远程教学，视频会议等等。而与2G (第二代)另外一个不同 在于，3G业务成功的关键是看用户的体验质量(QoE)的好坏，激烈的市场竞 争使运营商意识到提高终端用户的满意度，留住用户并扩大用户规模是生 存和盈利的关键。因此QoE的概念和相关研究应运而生。
目前QoE的主要评估方法有两大类，包括主观评估和客观评估两种，其 中客观评估又分为全参考、部分参考和无参考三种方法。主观评估方法实时 性不好，而且要耗费大量的人力物力，通常不能直接用于流媒体服务中的视 频质量评估。客观评估中，全参考方法是最精确的一种，其前提条件是获得 完整源视频，然后对每个像素一一比较。 一方面，在流视频应用中要获取源 视频难度较大，另一方面，像素一一比较时间复杂度很大，这些因素极大限 制了这种方法的可用范围，所以对分组网络中的视频质量评估而言可操作性 不强。第二种方法是部分参考方法，抽取了原始压縮及重构视频的一些特征 信息进行评估，这种方法同样需要约源文件14%的数据量，它的缺点在于复 杂度相对更大而且要比无参考方法花费更大的网络开销。而简单可用的是无 参考方法，即不需要来自源视频的信息，只根据传输流进行分析，得出用户体验评估结果，它实时性高、资源开销小，无需通过解码器对视频流进行解 码，并可在不同网络点进行实时监控。虽然源视频信息的缺失会影响评估的 精确度，但是这种方法是最简单易行的。而对客观评估方法整体而言，无法
完全反应用户体验质量。因为QoE—个具有主观特性的值，必须涵盖用户体
验感受方面的主观因素。
发明内容
本发明的目的是提供一种无参考的流视频质量评估方法，该方法是在一
个对MPEG-TS (动态图像专家组制定的实时视频传输流标准)流模拟网络丢 包的仿真环境实现，无需参考源文件，只对传输流进行简单的分析，就能实 时给出符合用户主观感受的较准确的QoE值。 本发明的目的是这样实现的
一种无参考的流视频质量评估方法，该方法需要在一个对MPEG-TS流模 拟网络丢包的仿真环境实现，通过人为丢包来模拟网络损伤，同时记录丢包 数据，分析其属性，并且保存丢包所在图像，人眼观察丢失数据后对视觉效 果产生的影响，从而建立一种一一对应的关系，在实际应用中，便可以通过 采样分析传输媒体，通过分析网络损伤，获得符合用户主观感受的QOE评估
值，具体操作步骤
第一步手动设置丢包率(需多次重复，直到得出丢包率与视频质量受 损情况之间的决定关系)。
第二步按照设定的丢包率，通过发包软件进行随机丢包。
第三步保存丢包数据。
第四步使用现成开源软件将丢包所在帧保存为JPEG文件。 第五步将丢包后视频单独保存。第六步扫描丢包所在帧的图像头，通过图像编码类型标识位识别该帧 属于I帧，B帧还是P帧，如果是I帧，跳过第七步。
第七步P帧与B帧宏块特征分析，通过逐位扫描宏块的附加信息，其 中有宏块编码类型的标识位，从而获得该宏块的编码类型。P帧的宏块编码 类型有两种内部类型(与参考帧内容差异较大)和前向类型(与参考帧内容
差异不大)；B帧中的宏块编码类型有4种内部类型(与前后参考帧内容差 异都较大)、前向类型(与前面参考帧的内容差异不大，与后面参考帧的内容 差异较大)、后向类型(与前面参考帧的内容差异较大，与后面参考帧的内容 差异不大)、双向类型(与前后参考帧内容差异都不大)。
第八步人眼观看整个受损视频。
第九步将第七，八步所得的数据特征与第八步所得的人眼观看效果相 关联，从而建立起丢包率与视频整体受损情况之间的对应关系。
第十步人眼观察丢包所在帧以及相邻帧的视觉损伤情况，记录结果。
第十一步建立丢失数据特征与视觉损伤情况的映射关系，依此便通过 网络丢包情况预测视频质量。
本发明进一步特征在于第7步和第十一步，使用无参考的评估方法，并
且将主观与客观相结合。
与背景技术相比，本发明有以下优点
(1)、易行性不需要参考源文件。因为首先通过对本地MPEG-TS流文件 进行人为丢包模拟网络损伤，然后对这种损伤进行分析得出一个数据损伤情 况与视觉损伤情况的对应关系。这样，在实际应用过程中，不再需要原始视 频文件，只需要分析传输过程中的流媒体，分析其网络损伤情况，从而就能 获得对应的视觉损伤情况。非常简单易行。不像传统的全参考或者部分参考方法那样，需要获得原始视频信息才能通过比较得出Q0E值。
(2) 、简单性本方法利用了 MPEG2 (动态图像专家组制定的一种音视频 编码标准)编码标准的特点，只需要通过扫描帧头中的视频编码方式标识位 便可获得该帧类型。同样，通过宏块层的宏块编码类型同样可以获得宏块的 特征。而受损画面的视频质量采用人眼观看的主观方法，十分简单。
(3) 、实时性本方法是预先通过模拟网络损伤来得出数据丢失与视觉效 果之间的对应关系，是一个现成的可参考标准，在实际应用中，可以直接采 用这个标准，只需要随机采样，分析网络损伤情况，就可以实时得到QOE值， 并且提供给用户。
(4) 、主客观相结合本方法将无参考的客观评估方法与人眼观察的主观
评估方法相结合。 一方面通过分析网络造成的损伤，获得丢包率，丢包数据
的属性，从而得到视频的客观受损情况；另一方面，通过人眼观察受损画面， 得出用户对这种受损情况的可接受情况，然后将两种结果综合，得出最接近 用户的Q0E值，这便弥补了传统方法中单纯主观评估方法与单一客观评估方 法各自存在的不足。
图l是本发明的结构图
图2是实施本发明的流程图
具体实施例方式
现结合附图详细说明本发明的技术方案
实施例
本发明需要在一个模拟环境中，通过对MPEG-TS文件进行人为丢包，模 拟网络损伤，然后将丢包数据，丢包后的MPEG-TS文件，以及将丢包所在帧以及相邻帧保存而成的JPEG图像文件保存、分析，得到丢包率以及丢失数据
特征与视觉效果损伤之间的映射关系，依此评价视频质量，具体操作步骤 第一步手动设置丢包率(％)。
第二步按照设定的丢包率，通过发包软件进行随机丢包。 第三步保存丢掉的包数据转存为JPEG文件。 第四步将丢包所在帧保存为JPEG文件。 第五步将丢包后视频单独保存为视频。
第六步扫描丢包所在帧的图像头，通过图像编码类型标示位识别该帧 属于I帧，B帧还是P帧，并在界面上显示，并判断是否I帧，如果是，跳 过第七步，如果否，执行第七步。
第七步分析丢包数据，获得宏块特征，并在界面显示。 第八步使用软件VLC (视频局域网客户端)播放丢包后的视频，人眼 观看效果。
第九步人眼观察丢包所在帧及相邻帧的转化的JPEG图片，得出损伤程 度结果。
第十步记录结果，并多次重复第一步到第九步。
第十一步得出丢包率，以及丢失数据包特征与视频质量损伤之间的映 射关系，依此便可根据网络丢包情况预测视频质量。 第十二步结束。
权利要求
1、一种无参考的流视频质量评估方法，是在一个模拟环境中，通过对动态图像专家组制定的实时视频传输流标准(MPEG-TS)文件进行人为丢包，模拟网络损伤，然后将丢包数据、丢包后的动态图像专家组制定的实时视频传输流标准(MPEG-TS)文件、丢包所在帧以及相邻帧保存而成的联合图像专家组(JPEG)标准图像文件保存、分析，得到丢包率以及丢失数据特征与视觉效果损伤之间的映射关系，便得到一套评价视频质量的依据，根据实时网络情况便可依据该映射关系预测视频质量，其具体步骤如下第一步手动设置丢包率(％)；第二步按照设定的丢包率，通过发包软件进行随机丢包；第三步把丢掉的包数据转存为JPEG文件；第四步将丢包所在帧保存为JPEG文件；第五步将丢包后视频单独保存为视频；第六步扫描丢包所在帧的图像头，通过图像编码类型标示位识别该帧类别，属于I帧、B帧还是P帧，并在界面上显示，并判断是否I帧，如果是，跳过第七步；如果否，执行第七步；第七步分析丢包数据，获得宏块特征，并在界面显示；第八步使用视频局域网客户端(VLC)软件播放丢包后的视频，人眼观看效果；第九步人眼观察第四步的JPEG文件，得出损伤程度结果；第十步记录结果；第十一步多次重复第一步至第九步；第十二步得出丢包率以及丢失数据包特征与视频质量损伤之间的映射关系，依此便可根据网络丢包情况预测视频质量；第十三步结束。
全文摘要
本发明公开了一种无参考的流视频质量评估方法，该方法需要在一个对MPEG-TS流模拟网络丢包的仿真环境实现，通过人为丢包来模拟网络损伤，同时记录丢包数据，分析其属性，并且保存丢包所在图像，人眼观察丢失数据后对视觉效果产生的影响，从而建立一种一一对应的关系，在实际应用中，便可以通过采样分析传输媒体，通过分析网络损伤，获得符合用户主观感受的QOE评估值，本发明无需源文件信息，只对视频流直接分析；分析过程简单，无需复杂算法；能够实时反应用户体验质量，并给出较准确的评估值；将客观评估方法与主观评估方法相结合，使得评估值更接近用户真实感受。
文档编号H04N17/00GK101448175SQ20081020769
公开日2009年6月3日 申请日期2008年12月25日 优先权日2008年12月25日
发明者潘 常, 燕 杨, 欣 林, 静 薛, 许文涛, 樑 贺, 萌 邱, 涛 陆, 顾君忠, 马天龙 申请人:华东师范大学