机顶盒卡顿检测方法、系统及存储介质与流程

本发明涉及机顶盒技术领域，尤其是机顶盒卡顿检测方法、系统及存储介质。

背景技术：

电视与机顶盒是我国家庭客厅中的主要娱乐设备，想看IPTV电视必须通过机顶盒的支持，目前四家主流运营商广电、移动、联通、电信都有相应的机顶盒设备，因此，机顶盒播放的流畅情况对用户的观看体验就造成了极大的影响，影响了用户对机顶盒与相应运营商的评价。目前现有的机顶盒卡顿测试主要有以下几种方案：

1、保存未卡顿的标准视频源，对标准视频的信息进行编码，然后通过机顶盒进行播放，将播放的信息与无卡顿的标准视频信息按时间进行对比，如果一致则确定没有卡顿的情况发生，否则可能出现卡顿；

2、通过在机顶盒中植入软探针程序，通过软探针来监控视频的播放情况，从而判断机顶盒播放是否出现卡顿；

3、由于机顶盒是通过获取网络数据进行播放，因此对网络流量和错误信息进行监控，通过流量、缓存与错误信息的综合计算，判断机顶盒是否出现卡顿。

上述现有技术的卡顿检测方案存在以下缺点：

对于第1种方案，通过与标准视频对比的方式需要提前准备标准视频源，而普通用户或第三方测试员无法提前获取此视频源，且该方案不适用于直播节目，存在较大的限制；另外，由于图像为每帧与原图比较，当第一次卡顿发生后，后面的图片帧都会存在一定的误差，因此不便于一部影片多卡顿同时检测；

对于第2种方案，通过软探针的方式进行监控首先需要对机顶盒造成一定的植入与破坏，可能影响机顶盒的播放性能，另外非机顶盒开发人员无法独立开发出相应的监控软件；

对于第3种方案，通过流量、缓存与错误信息判断的方式进行测试会存在网络流量与实际播放视频不一致的情况，因为图像都是压缩的，由于不同的图像细节信息会产生不同的压缩比，那么同样大小流量的网络信息播放的视频长度会存在一定差异，另外不同的播放软件、硬件都有不同的缓存机制和错误信息，非全面了解机顶盒软硬件的开发人员无法精准判断机顶盒的缓存情况，通过此种方法进行卡顿测试对任何人来说都是一种较大的挑战，同样存在较大的限制。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例提供一种适用范围广且准确度高的机顶盒卡顿检测方法、系统及存储介质。

第一方面，本发明实施例提供了一种机顶盒卡顿检测方法，包括以下步骤：

获取机顶盒的卡顿特征信息，建立卡顿特征库；

标注所述卡顿特征信息的特征等级；

根据卡顿特征信息的特征等级，计算卡顿特征库中各个卡顿特征的卡顿数值；

将待测视频的每一帧数据与卡顿特征库中的卡顿特征进行匹配比对；

根据匹配比对的结果以及卡顿特征库中各个卡顿特征的卡顿数值，生成待测视频的卡顿检测结果。

进一步，所述获取机顶盒的卡顿特征信息，建立卡顿特征库这一步骤，包括以下步骤：

在电视网络与机顶盒之间增设网络控制过滤器；然后通过网络控制过滤器对网络状态进行控制，最后获取机顶盒的卡顿特征信息并建立卡顿特征库；所述对网络状态进行控制包括限制网络速度、增加包错误率、闪断和增加时延；

和/或，

通过机顶盒执行大计算量的工作任务后，获取机顶盒的卡顿特征信息并建立卡顿特征库。

进一步，还包括以下步骤：

对卡顿特征信息进行分类，得到视频卡顿信息和音频卡顿信息。

进一步，所述标注所述卡顿特征信息的特征等级这一步骤，包括以下步骤：

确定卡顿特征信息中每个卡顿特征的计算量；

确定卡顿特征信息中每个卡顿特征的卡顿相关度；

根据卡顿特征的计算量和卡顿相关度，确定卡顿特征的特征等级。

进一步，所述根据卡顿特征信息的特征等级，计算卡顿特征库中各个卡顿特征的卡顿数值这一步骤，包括以下步骤：

确定卡顿特征库中每个卡顿特征的卡顿影响系数；

确定每个卡顿特征的出现概率；

根据每个卡顿特征的卡顿影响系数和出现概率，计算每个卡顿特征的卡顿数值；

其中，所述卡顿数值pk的计算公式为：pk＝akxk，ak代表第k项特征的卡顿影响系数；xk代表第k项特征的出现概率；pk代表第k项特征卡顿数值。

进一步，所述根据匹配比对的结果以及卡顿特征库中各个卡顿特征的卡顿数值，生成待测视频的卡顿检测结果这一步骤，包括以下步骤：

根据匹配比对结果，确定待测视频中出现的卡顿特征；

对待测视频中出现的每个卡顿特征的卡顿数值进行求和，得到待测视频的卡顿数值；

根据待测视频的卡顿数值，确定待测视频的卡顿检测结果。

进一步，所述将待测视频的每一帧数据与卡顿特征库中的卡顿特征进行匹配比对这一步骤，包括以下步骤：

使用机顶盒播放待测视频；

将待测视频的每一帧图像数据或者音频数据与卡顿特征进行匹配；

根据匹配结果，对播放的待测视频片段进行录制。

第二方面，本发明实施例提供了一种机顶盒卡顿检测系统，包括：

卡顿特征信息获取模块，用于获取机顶盒的卡顿特征信息，建立卡顿特征库；

特征等级标注模块，用于标注所述卡顿特征信息的特征等级；

卡顿数值计算模块，用于根据卡顿特征信息的特征等级，计算卡顿特征库中各个卡顿特征的卡顿数值；

特征比对模块，用于将待测视频的每一帧数据与卡顿特征库中的卡顿特征进行匹配比对；

检测结果生成模块，用于根据匹配比对的结果以及卡顿特征库中各个卡顿特征的卡顿数值，生成待测视频的卡顿检测结果。

第三方面，本发明实施例提供了一种机顶盒卡顿检测系统，包括：

至少一个处理器；

至少一个存储器，用于存储至少一个程序；

当所述至少一个程序被所述至少一个处理器执行，使得所述至少一个处理器实现所述的机顶盒卡顿检测方法。

第四方面，本发明实施例提供了一种存储介质，其中存储有处理器可执行的指令，所述处理器可执行的指令在由处理器执行时用于执行所述的机顶盒卡顿检测方法。

上述本发明实施例中的一个或多个技术方案具有如下优点：本发明的实施例通过获取机顶盒的卡顿特征信息，建立卡顿特征库，然后根据卡顿特征信息的特征等级，计算卡顿特征库中各个卡顿特征的卡顿数值，最后将待测视频的每一帧数据与卡顿特征库中的卡顿特征进行匹配比对并生成待测视频的卡顿检测结果；本发明无需提前准备标准视频源且无需专业开发人员就能对机顶盒卡顿进行实时检测，降低了人工成本且提高了适用范围；另外，本发明无需植入软探针，不会对机顶盒造成破坏，提高了卡顿检测的准确性。

附图说明

图1为本发明实施例的整体步骤流程图；

图2为本发明实施例录制待测视频的步骤流程图。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步解释和说明。对于本发明实施例中的步骤编号，其仅为了便于阐述说明而设置，对步骤之间的顺序不做任何限定，实施例中的各步骤的执行顺序均可根据本领域技术人员的理解来进行适应性调整。

参照图1，本发明实施例提供了一种机顶盒卡顿检测方法，包括以下步骤：

获取机顶盒的卡顿特征信息，建立卡顿特征库；

标注所述卡顿特征信息的特征等级；

根据卡顿特征信息的特征等级，计算卡顿特征库中各个卡顿特征的卡顿数值；

将待测视频的每一帧数据与卡顿特征库中的卡顿特征进行匹配比对；

根据匹配比对的结果以及卡顿特征库中各个卡顿特征的卡顿数值，生成待测视频的卡顿检测结果。

具体地，本实施例可以在计算机上安装视频采集卡，将视频采集卡的输入端与机顶盒输出端相连，通过视频采集卡获取机顶盒输出的信息流。

进一步作为优选的实施方式，所述获取机顶盒的卡顿特征信息，建立卡顿特征库这一步骤，包括以下步骤：

在电视网络与机顶盒之间增设网络控制过滤器；然后通过网络控制过滤器对网络状态进行控制，最后获取机顶盒的卡顿特征信息并建立卡顿特征库；所述对网络状态进行控制包括限制网络速度、增加包错误率、闪断和增加时延；

和/或，

通过机顶盒执行大计算量的工作任务后，获取机顶盒的卡顿特征信息并建立卡顿特征库。

进一步作为优选的实施方式，还包括以下步骤：

对卡顿特征信息进行分类，得到视频卡顿信息和音频卡顿信息。

进一步作为优选的实施方式，所述标注所述卡顿特征信息的特征等级这一步骤，包括以下步骤：

确定卡顿特征信息中每个卡顿特征的计算量；

确定卡顿特征信息中每个卡顿特征的卡顿相关度；

根据卡顿特征的计算量和卡顿相关度，确定卡顿特征的特征等级。

进一步作为优选的实施方式，所述根据卡顿特征信息的特征等级，计算卡顿特征库中各个卡顿特征的卡顿数值这一步骤，包括以下步骤：

确定卡顿特征库中每个卡顿特征的卡顿影响系数；

确定每个卡顿特征的出现概率；

根据每个卡顿特征的卡顿影响系数和出现概率，计算每个卡顿特征的卡顿数值；

其中，所述卡顿数值pk的计算公式为：pk＝akxk，ak代表第k项特征的卡顿影响系数；xk代表第k项特征的出现概率；pk代表第k项特征卡顿数值。

进一步作为优选的实施方式，所述根据匹配比对的结果以及卡顿特征库中各个卡顿特征的卡顿数值，生成待测视频的卡顿检测结果这一步骤，包括以下步骤：

根据匹配比对结果，确定待测视频中出现的卡顿特征；

对待测视频中出现的每个卡顿特征的卡顿数值进行求和，得到待测视频的卡顿数值；

根据待测视频的卡顿数值，确定待测视频的卡顿检测结果。

进一步作为优选的实施方式，所述将待测视频的每一帧数据与卡顿特征库中的卡顿特征进行匹配比对这一步骤，包括以下步骤：

使用机顶盒播放待测视频；

将待测视频的每一帧图像数据或者音频数据与卡顿特征进行匹配；

根据匹配结果，对播放的待测视频片段进行录制。

下面详细描述本发明一种机顶盒卡顿检测方法的具体实施步骤：

S1、在测试用的计算机上安装视频采集卡，采集卡与机顶盒输出端相连，通过采集卡获取机顶盒输出的信息流；

S2、收集机顶盒卡顿特征信息；

具体地，本实施例中收集机顶盒卡顿特征信息包括以下两种方式：

(1)机顶盒卡顿一般是由于网络不稳定造成的，为了快速获取卡顿特征信息，本实施例通过控制网络状态来制造卡顿，以便短时间内收集大量的卡顿样本。具体地，本实施例通过在电视网络与机顶盒之间增加一个网络控制过滤器的方式，网络控制过滤器可以为可编程的软路由或具有网络流量控制的网络设备。通过网络控制过滤器进行流量的控制包括但不限于以下几种方式：1)、限速；2)、增加包错误率；3)、闪断；4)、增加时延；

(2)机顶盒卡顿还有可能是由于机顶盒本身的性能配置不足造成的，为了复现此类卡顿，本实施例使机顶盒执行计算量较大的工作任务，例如：在后台安装并执行层级较深的递归、大规模内存读取释放、大量的图形运算或大型游戏等任务，同时通过机顶盒播放视频，从而重现解码能力不足而造成的卡顿的现象，进而获取相应的卡顿特征信息；

S3、将收集的卡顿信息进行分类并打标签，具体包括以下步骤：

S31、对卡顿特征信息进行分类，得到视频卡顿信息和音频卡顿信息；

S32、提取视频卡顿时的音视频特征信息，并打相应标签；

S33、根据计算机分析标签信息的计算量及与卡顿的相关性将已打标签的特征进行分级(类)，可根据需要分为一至N级，N可根据收集的卡顿类型自行定义；

其中，一级标签的判定方法如下：

标记为一级标签需同时满足如下两个条件：1)计算量小于O(N)或计算时长小于0.01秒；2)为某种类型卡顿的必要条件特征。例如：a)某些机顶盒由于网络原因造成卡顿后，必然会出现的加载图标则可视为一级标签；b)某些机顶盒由于解码原因造成卡顿后会出现较短声音片断的重复播放，也可视为一级标签。其中，同一种卡顿可能不只一个一级标签，如网络卡顿可能同时存在加载的图标和当时的网络加载速度，那么加载图标和速度都可标记为一级标签；

标记二至N级标签的判定方法。可根据计算量或计算时间来标记非一级标签：本实施例中，计算量小于O(N)的卡顿特征为二级，计算量小于O(NlogN)的为三级，计算量小于O(N²)的为四级……，或计算时长小于0.01秒的卡顿特征为二级，计算时长为0.01至0.015秒的为三级……以此类推。

本实施例中，一级标签与二级标签的区别在于相关判别特征是否为某种卡顿的必要条件，例如：某种机顶盒由于解码异常造成卡顿时可能会出现异常的错乱色块A，但并不是每次解码异常都会出现异常色块A，也可能出现异常色块B，那么这种情况下就可将A与B定义为二级标签。本实施例中的标签并不需要基于卡顿原因，只需根据卡顿特征进行分类即可。

S34、根据收集的卡顿的信息形成卡顿特征库。

S4、根据匹配比对的结果以及卡顿特征库中各个卡顿特征的卡顿数值，生成待测视频的卡顿检测结果。

其中，所述步骤S4具体包括以下步骤：

S41、根据匹配比对结果，确定待测视频中出现的卡顿特征；

S42、对待测视频中出现的每个卡顿特征的卡顿数值进行求和，得到待测视频的卡顿数值；

S43、根据待测视频的卡顿数值，确定待测视频的卡顿检测结果。

具体地，本实施例建立了卡顿检测公式，其中p为代表卡顿可能性的“卡顿数值”，p越高则该视频卡顿的可能性越大。ak为第k项特征的卡顿影响系数，即在某个特征k出现的情况下卡顿的几率越高则ak的值越大；xk为实时画面第k项特征的相应数值，为了方便计算，可将xk换算为[0，1]的实数，代表判断第k项特征出现的概率。卡顿检测公式可表示如下：

在本实施例中，由于一级标签为卡顿必要特征，因此其对应的系数ak也会较大，二级及以上等级标签受运算时间影响系数ak的值不确定。第一次确定某个特征的影响系数ak时，可根据该类型已收集的卡顿媒体中该特征出现的比例制定。制定所有的ak后，计算卡顿数值pk，若任意卡顿数值pk都大于m，则设m为卡顿判定常数。在进行卡顿检测时，对某段视频进行卡顿数值计算，当p大于0时，表示所检测的视频存在卡顿相应特征，当p大于m时，则认为该视频为卡顿视频。计算方法举例，如：发现某段视频存在两个卡顿特征，其中第一个卡顿特征存在的可能性x1为99％，卡顿系数a1为3；第二个卡顿特征存在的可能性x2为98％，卡顿系数a2为4，则这段视频的卡顿数值p为：3*0.99+4*0.98＝6.89。

S5、如图2所示，使用机顶盒播放待测视频，并将每一帧图像或音频与一级特征标签进行匹配，如果待测视频中存在某个特征与卡顿特征库的一级特征相匹配，则对播放的媒体片段进行录制直到该特征消失为止；然后，另开一个计算线程处理录制视频与其他特征的匹配情况，直至匹配完卡顿特征库中的所有卡顿特征(包括一级特征和非一级特征)，并计算最终的卡顿数值。

S6、本发明通过步骤S1-S5能够完成卡顿检测，为了进一步提高卡顿检测的精确度，本实施例还可以通过人工判断一级标签录制视频的情况，结合整体模型判断结果对模型与参数进行调优，从而提高判断的准确度。

综上所述，本发明所需解决的技术问题，就是为了解决现有的机顶盒卡顿都需要第一方的开发深入配合，普通用户和相对于机顶盒独立的第三方测试无法自动化判断卡顿情况的问题。本发明通过前期收集机顶盒卡顿信息，形成机顶盒卡顿特征库，然后通过媒体采集卡收集机顶盒正常播放的音视频信息，然后与卡顿特征库相匹配，进行综合计算，得到视频卡顿信息，新增的视频卡顿信息进一步丰富了卡顿特征库，使本发明对于卡顿的判断越来越准确。

本发明具有以下优点：

1、本发明通过外接媒体采集卡的方式实时收集画面信息，配合视频卡顿分析方法，不需要第三方配合可以独立测试，不存在植入软件或了解机顶盒内部缓存及播放逻辑等限制；

2、本发明通过画面显示来直接判断卡顿而非网络等间接方法。网络或机顶盒其他性能指标有问题未必一定会引起卡顿(例如受缓存影响)，出现卡顿时网络等指标也未必一定会监控出问题(盒子内部逻辑、播放软件等原因)，因此本方案的检测结论更贴近用户感知；

3、本发明对实时画面进行检测，不需要无卡顿的原始视频，对录播节目和直播节目都适用；

4、本发明卡顿收集与检测使用不同线程进行处理，不会因为连续的卡顿影响检测；

5、本发明可通过机器学习的方式增加判断准确率。

与图1的方法相对应，本发明实施例提供了一种机顶盒卡顿检测系统，包括：

卡顿特征信息获取模块，用于获取机顶盒的卡顿特征信息，建立卡顿特征库；

特征等级标注模块，用于标注所述卡顿特征信息的特征等级；

卡顿数值计算模块，用于根据卡顿特征信息的特征等级，计算卡顿特征库中各个卡顿特征的卡顿数值；

特征比对模块，用于将待测视频的每一帧数据与卡顿特征库中的卡顿特征进行匹配比对；

检测结果生成模块，用于根据匹配比对的结果以及卡顿特征库中各个卡顿特征的卡顿数值，生成待测视频的卡顿检测结果。

与图1的方法相对应，本发明实施例提供了一种机顶盒卡顿检测系统，包括：

至少一个处理器；

至少一个存储器，用于存储至少一个程序；

当所述至少一个程序被所述至少一个处理器执行，使得所述至少一个处理器实现所述的机顶盒卡顿检测方法。

上述方法实施例中的内容均适用于本系统实施例中，本系统实施例所具体实现的功能与上述方法实施例相同，并且达到的有益效果与上述方法实施例所达到的有益效果也相同。

与图1的方法相对应，本发明实施例提供了一种存储介质，其中存储有处理器可执行的指令，所述处理器可执行的指令在由处理器执行时用于执行所述的机顶盒卡顿检测方法。

在一些可选择的实施例中，在方框图中提到的功能/操作可以不按照操作示图提到的顺序发生。例如，取决于所涉及的功能/操作，连续示出的两个方框实际上可以被大体上同时地执行或所述方框有时能以相反顺序被执行。此外，在本发明的流程图中所呈现和描述的实施例以示例的方式被提供，目的在于提供对技术更全面的理解。所公开的方法不限于本文所呈现的操作和逻辑流程。可选择的实施例是可预期的，其中各种操作的顺序被改变以及其中被描述为较大操作的一部分的子操作被独立地执行。

此外，虽然在功能性模块的背景下描述了本发明并且采用方块图的形式举例说明，但应当理解的是，除非另有相反说明，所述的功能和/或特征中的一个或多个可以被集成在单个物理装置和/或软件模块中，或者一个或多个功能和/或特征可以在单独的物理装置或软件模块中被实现。还可以理解的是，有关每个模块的实际实现的详细讨论对于理解本发明是不必要的。更确切地说，考虑到在本文中公开的装置中各种功能模块的属性、功能和内部关系的情况下，在工程师的常规技术内将会了解该模块的实际实现。因此，本领域技术人员运用普通技术就能够在无需过度试验的情况下实现在权利要求书中所阐明的本发明。还可以理解的是，所公开的特定概念仅仅是说明性的，并不意在限制本发明的范围，本发明的范围由所附权利要求书及其等同方案的全部范围来决定。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。

计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。