JP4802200B2 - 映像品質推定装置、方法、およびプログラム - Google Patents
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Description
従来、国際標準化機関ITU−T(International Telecommunication Union Telecommunication Standardization Sector)勧告J.144において映像品質客観評価法が記載されている。また、ITU−T勧告G.1070には、テレビ電話の品質設計を行うための品質推定法が記載されている。これらの客観評価技術は、ある一定の条件下で主観品質の統計的曖昧さと同程度の推定誤差で主観品質を推定可能である。
まず、ITU−T勧告J.144は、映像メディア信号(画素信号)を用いる品質推定方法であり、品質推定に関する計算量が膨大である。そのため、ネットワーク間から品質情報を抽出し、大規模ネットワークにおける品質を推定して管理する場合には向かない。
したがって、ネットワーク経由で行うIPTVサービス、映像配信サービス、映像コミュニケーションサービスなどの映像通信サービスを利用するユーザに対して、ある一定以上の映像品質を保っているかどうかを容易に判断することができる。これにより、上記サービスで用いる品質パラメータの設計や、提供中のサービスの品質実態を把握・管理することが可能となる。
まず、図1を参照して、本発明の一実施の形態にかかる映像品質推定装置について説明する。図1は、本発明の一実施の形態にかかる映像品質推定装置の構成を示すブロック図である。
この映像品質推定装置1は、入力された情報を演算処理するコンピュータなどの情報処理装置からなり、複数のフレームに符号化した映像信号を圧縮符号化した後、通信端末2Aから通信端末2B端末へ、インターネットなどのIPネットワーク3を介してパケットで送信する映像通信について、その映像通信のパケットを入力として、通信端末2Bで復号されて再生された当該映像から視聴者が実感する主観映像品質の推定値を映像個別品質として算出する装置である。
本実施の形態では、映像の動き量やフレーム単位の精細度に応じて個別量子化パラメータが変化するという上記特徴に着目し、対象となる映像通信の個別量子化パラメータを考慮して映像品質を推定している。
次に、図1および図2を参照して、本発明の一実施の形態にかかる映像品質推定装置の構成について詳細に説明する。図2は、本発明の一実施の形態にかかる映像品質推定装置の動作フローを示す説明図である。
画面表示部12は、LCDやPDPなどの画面表示装置からなり、演算処理部16からの指示に応じて、操作メニューや推定結果である映像個別品質を画面表示する機能を有している。
通信I/F部13は、専用の通信回路からなり、IPネットワーク3や外部装置(図示せず)との間でデータ通信を行う機能を有している。品質推定の対象となる映像通信のパケットについては、IPネットワーク3を介して通信I/F部13により取得してもよく、受信側の通信端末2Bから通信I/F部13により取得してもよい。
このうち個別量子化パラメータ14Aおよび符号化レート14Bは、いずれも通信I/F部13から入力された対象となる映像通信のパケットから、パケット分析部16Aにより抽出されて記憶部14へ保存される。また、特性係数特定パラメータ14Cは、操作入力部11や通信I/F部13を介して予め記憶部14へ保存される。
符号化レート14Bは、対象となる映像通信において単位時間当たりに送信される情報量である。
特性係数特定パラメータ14Cは、対象となる映像通信で用いる圧縮符号化方式や、当該映像を画面表示する際の表示解像度のほか、符号化に関するキーフレーム、端末でのメディア再生機能に関するモニタサイズ、モニタ解像度、端末でのメディア再生の際の室内照度などのパラメータからなる。
演算処理部16で実現される主な処理部として、パケット分析部16A、映像代表品質推定部16B、映像最大差分品質推定部16C、代表量子化パラメータ推定部16D、差分量子化パラメータ算出部16E、映像差分品質算出部16F、および映像個別品質算出部16Gが設けられている。このうち、映像最大差分品質推定部16C、代表量子化パラメータ推定部16D、差分量子化パラメータ算出部16E、および映像差分品質算出部16Fにより、映像差分品質推定部17が構成されている。
次に、図2〜図4を参照して、本発明の一実施の形態にかかる映像品質推定装置の動作について説明する。図4は、本発明の一実施の形態にかかる映像品質推定装置の映像個別品質推定処理を示すフローチャートである。
映像個別品質27(Vqin)は、個々の映像通信に対する個別の映像品質のことを指し、映像品質推定装置1は、入力された対象映像通信に関するパケットに基づいて、この映像個別品質27を推定する。一方、映像代表品質22(Vqrep)は、無限に存在する映像集合の中にある任意の映像部分集合の平均により定義される映像品質である。実際には、これら映像個別品質27および映像代表品質22は、受信側の通信端末2Bで復号されて再生された映像から視聴者が実感する主観映像品質からなる。
映像最大差分品質23(ΔIcMax±)は、映像代表品質22と映像個別品質27との差が最大となる差分品質で定義される値であり、例えば、映像代表品質22と任意の映像Aの映像個別品質27との差が最大であるとすると、この値を映像最大差分品質と定義する。但し、映像最大差分品質23は、正負の値をとる。
差分量子化パラメータ25(ΔQP)は、個別量子化パラメータ14Aと代表量子化パラメータ24との差分値で定義される。
映像品質推定装置1の演算処理部16は、操作入力部11により検出されたオペレータの処理開始指示に応じて、図2および図4の映像個別品質推定処理を開始する。
パケット分析部16Aは、これら入力IPパケットから、個別量子化パラメータ14Aおよび符号化レート14Bを抽出し、記憶部14へ保存する(ステップ100)。
図9では、ほぼ同一の推定評価値に対して主観評価値が大きくばらついている領域があるのに対して、図10では、原点を通る傾き45度の直線に沿って各データが分布しており、本実施の形態にかかる映像品質推定方法により、映像の動き量やフレーム単位の精細度が、平均的な映像とは異なるような映像の映像通信についても、映像品質の推定誤差を低減されていることがわかる。
このように、本実施の形態では、映像代表品質推定部16Bにより、複数の映像の映像品質を平均化して得られた映像代表品質を推定する映像代表品質推定モデルから、当該映像通信の品質パラメータに対応する映像代表品質を推定し、映像差分品質推定部17により、映像代表品質と当該映像の映像個別品質との差に相当する映像差分品質を推定する映像差分品質推定モデルから、当該映像通信の個別量子化パラメータと品質パラメータとに対応する映像差分品質を推定し、映像個別品質算出部16Gにより、映像代表品質と映像差分品質とから当該映像通信の映像個別品質を算出するようにしたので、対象となる映像通信の個別量子化パラメータを考慮した映像品質を推定することができる。
本実施の形態では、映像の動き量やフレーム単位の精細度に応じて個別量子化パラメータが変化するという上記特徴に着目し、対象となる映像通信の個別量子化パラメータを考慮して映像品質を推定している。
したがって、ネットワーク経由で行うIPTVサービス、映像配信サービス、映像コミュニケーションサービスなどの映像通信サービスを利用するユーザに対して、ある一定以上の映像品質を保っているかどうかを容易に判断することができる。これにより、上記サービスで用いる品質パラメータの設計や、提供中のサービスの品質実態を把握・管理することが可能となる。
以上の説明では、映像差分品質推定モデルから映像差分品質26を推定する際、対象となる映像通信の符号化レートと個別量子化パラメータとに基づいて、推定・算出した映像最大差分品質23、代表量子化パラメータ24、および差分量子化パラメータ25からなる中間パラメータを用いて映像差分品質26を推定する場合を例として説明したが、これに限定されるものではない。例えば、対象となる映像通信の符号化レートと個別量子化パラメータとに基づいて、他の中間パラメータを介して映像差分品質26を推定してもよい。あるいは、対象となる映像通信の符号化レートと個別量子化パラメータとに基づいて、直接、映像差分品質26を推定するモデルを作成してもよい。
Claims (8)
- Iフレームを含む複数のフレームに映像信号を圧縮符号化してパケットで送信する映像通信の映像品質を推定する映像品質推定装置であって、
入力された前記パケットを分析して、当該映像の量子化ステップ幅に関する個別量子化パラメータと、当該映像通信の映像品質に関する品質パラメータとを抽出するパケット分析部と、
複数の映像の映像品質を平均化して得られた映像代表品質を推定する映像代表品質推定モデルから、当該映像通信の品質パラメータに対応する映像代表品質を推定する映像代表品質推定部と、
前記映像代表品質と当該映像の映像個別品質との差に相当する映像差分品質を推定する映像差分品質推定モデルから、当該映像通信の個別量子化パラメータと品質パラメータとに対応する映像差分品質を推定する映像差分品質推定部と、
前記映像代表品質と前記映像差分品質とから当該映像通信の映像個別品質を算出する映像個別品質算出部と
を備えることを特徴とする映像品質推定装置。 - 請求項1に記載の映像品質推定装置において、
前記映像差分品質推定部は、
前記個別量子化パラメータと複数の映像から得られた当該映像の量子化ステップ幅に関する代表量子化パラメータとの差から差分量子化パラメータを算出する差分量子化パラメータ算出部と、
前記映像代表品質と前記映像個別品質との差分の最大値を示す映像最大差分品質を推定する映像最大差分品質推定モデルから、前記品質パラメータに対応する映像最大差分品質を推定する映像最大差分品質推定部と、
前記映像差分品質推定モデルから、当該映像通信の映像差分品質と差分量子化パラメータとに対応する映像個別品質を算出する前記映像差分品質算出部と
を備えることを特徴とする映像品質推定装置。 - 請求項2に記載の映像品質推定装置において、
前記映像差分品質推定部は、代表量子化パラメータと品質パラメータとの関係を示す代表量子化パラメータ推定モデルから、前記品質パラメータに対応する代表量子化パラメータを推定する代表量子化パラメータ推定部をさらに備えることを特徴とする映像品質推定装置。 - 請求項3に記載の映像品質推定装置において、
前記代表量子化パラメータ推定モデルは、符号化レートからなる品質パラメータの増加に伴って代表量子化パラメータが減少する特性からなることを特徴とする映像品質推定装置。 - 請求項2に記載の映像品質推定装置において、
前記映像最大差分品質推定モデルは、符号化レートからなる品質パラメータの増加に伴って映像最大差分品質が増加(または減少)し、当該品質パラメータのさらなる増加に伴って映像最大差分品質が減少(または増加)する特性からなることを特徴とする映像品質推定装置。 - 請求項2に記載の映像品質推定装置において、
前記映像差分品質推定モデルは、差分量子化パラメータと映像最大差分品質との積の増加に伴って、映像差分品質が増加する特性からなることを特徴とする映像品質推定装置。 - Iフレームを含む複数のフレームに映像信号を圧縮符号化してパケットで送信する映像通信の映像品質を推定する映像品質推定方法であって、
入力された前記パケットを分析して、当該映像の量子化ステップ幅に関する個別量子化パラメータと、当該映像通信の映像品質に関する品質パラメータとを抽出するパケット分析ステップと、
複数の映像の映像品質を平均化して得られた映像代表品質を推定する映像代表品質推定モデルから、当該映像通信の品質パラメータに対応する映像代表品質を推定する映像代表品質推定ステップと、
前記映像代表品質と当該映像の映像個別品質との差に相当する映像差分品質を推定する映像差分品質推定モデルから、当該映像通信の個別量子化パラメータと品質パラメータとに対応する映像差分品質を推定する映像差分品質推定ステップと、
前記映像代表品質と前記映像差分品質とから当該映像通信の映像個別品質を算出する映像個別品質算出ステップと
を備えることを特徴とする映像品質推定方法。 - Iフレームを含む複数のフレームに映像信号を圧縮符号化してパケットで送信する映像通信の映像品質を推定する映像品質推定装置のコンピュータに、
入力された前記パケットを分析して、当該映像の量子化ステップ幅に関する個別量子化パラメータと、当該映像通信の映像品質に関する品質パラメータとを抽出するパケット分析ステップと、
複数の映像の映像品質を平均化して得られた映像代表品質を推定する映像代表品質推定モデルから、当該映像通信の品質パラメータに対応する映像代表品質を推定する映像代表品質推定ステップと、
前記映像代表品質と当該映像の映像個別品質との差に相当する映像差分品質を推定する映像差分品質推定モデルから、当該映像通信の個別量子化パラメータと品質パラメータとに対応する映像差分品質を推定する映像差分品質推定ステップと、
前記映像代表品質と前記映像差分品質とから当該映像通信の映像個別品質を算出する映像個別品質算出ステップと
を実行させるプログラム。
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