JP7447262B2 - パラメトリックレベルモデルおよび画素レベルモデルを使用したビデオ品質評価方法 - Google Patents

パラメトリックレベルモデルおよび画素レベルモデルを使用したビデオ品質評価方法 Download PDF

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Description

[関連出願の相互参照]
本願は、2020年8月10日に米国特許商標庁に提出された米国仮特許出願第63/063,712号、および2021年6月29日に米国特許商標庁に提出された米国特許出願第17/362,145号を基にして、またそれらの優先権を主張しており、その開示は参照により本明細書に組み込まれる。
本開示は、先進的なマルチメディア技術の分野に関し、特に、圧縮または非圧縮を有するビデオまたは画像の品質を評価するデバイスおよび方法に関する。
手頃な価格で信頼性の高い消費者向けキャプチャデバイスおよびソーシャルメディアプラットフォームの普及に伴い、ビデオおよび画像の撮影は、多くの人々の日常生活の一部になっている。カメラの改良により視覚データのサイズが大きくなるため、ビデオ圧縮は、一般的に、生の視覚データ(例えば、カメラによってキャプチャされた画像またはビデオ)に適用され、それにより、より速いレートで1つのデバイスから別のデバイスに伝送される。ただし、圧縮システムは、通常、生の視覚データの視覚品質に対してアーティファクト(artifacts)または劣化をもたらしてしまう。したがって、ビデオの品質を修正し改善するために、ビデオおよび画像における特定の圧縮アーティファクトまたは劣化の存在をすることが望ましいことがある。
圧縮アーティファクトまたは劣化を理解および識別するための1つのアプローチは、ビデオ品質評価(VQA:video quality assessment)を実行することによって実現される。ビデオまたは画像の品質を評価するために、人は、特定の環境およびテスト条件(例えば、光条件、距離など)下で、ビデオに対する視覚検査を実行し、また、例えば平均オピニオン評点(MOS:mean opinion score)などを使用してビデオを評価することができる。ただし、この手動操作の欠点は、テストスケールが広範囲になるとき、時間を消費してしまい、また大きなコストを招くことである。人間の目を利用しない場合の視覚データ品質への迅速かつ経済的評価を提供するために、客観的測定方法は、そのような手動操作の代わりに使用される。一般的に、VQAにおける客観的測定方法は、3つのカテゴリに分類され、即ち、(1)参照データを提供しない非参照VQA、(2)グラウンドトゥルースデータ(ground truth data)を提供する完全参照VQA、および(3)全ての参照データでないが一部の参照データを提供する部分(縮小)参照VQAである。
非参照VQAにおいて、評価方法は、元の画像のいかなる知識なしに、復号された画像に純粋に基づくものである。復号された画像を評価するときに考慮されるいくつかの特徴には、鮮鋭度、勾配などが含まれ得る。スコアは、1つ以上の特徴の動作を数値、例えば0~100の間にマッピングすることによって生成され得る。
完全VQAにおいて、評価方法は、テストデータと参照データとの間の差に基づくものである。テストデータと参照データとの間の差が大きいほど、圧縮の劣化が大きくなる。1つの例示的なメトリックは、ビデオマルチメソッド評価フュージョン(VMAF:Video Multimethod Assessment Fusion)であり得、その中で、対象となるビデオ品質が参照および歪んだビデオシーケンスに基づいて予測される。このメトリックは、異なるビデオエンコーダの品質を評価するために使用される。
部分参照VQAにおいて、参照データの部分情報のみがビデオ品質の評価に利用可能にされる。一例として、ビデオの品質を推定するために、ビットストリームのコーディングパラメータ(例えば、量子化パラメータ(QP:quantization parameter)、画像グループ(GOP:group of pictures)サイズ、フレームレート、解像度、ビットレートなど)を使用することが挙げられる。別の例として、元のビデオおよび/または画像のダウンサンプルバージョンなどのような、参照ビデオのサブセットを使用することが挙げられる。
一般に、ビデオおよび画像の主観的評価では、通常、低い計算複雑度および低いシステム遅延を伴うビデオ品質評価方法が好ましい。ただし、より集中的な計算を実行する必要がある場合、主観的評価の精度が低減される可能性がある。また、一部のアプリケーションは、非参照VQAが適用される場合でもビデオの品質を評価できるような、画素単位(pixel-by-pixel)で集中的な計算をサポートできない場合がある。したがって、評価の信頼性を維持しながら、軽量化の品質評価を実現するための技術的解決手段が必要とされる。
一実施形態によれば、ビデオ品質評価(VQA)を実行する方法が提供される。この方法は、ビデオの複数の画像を取得するステップであって、前記複数の画像が、1つ以上のグループに分けられるステップと、前記複数の画像から、パラメトリックベースのVQAが適用される第1画像を決定するステップであって、前記第1画像が、前記複数の画像の全てであるステップと、前記パラメトリックベースのVQAを前記第1画像のそれぞれに適用することに基づいて、第1スコアを決定するステップと、前記複数の画像から、サンプルベースのVQAが適用される第2画像を決定するステップと、前記サンプルベースのVQAを前記第2画像のそれぞれに適用することに基づいて、第2スコアを決定するステップと、前記第1スコアおよび前記第2スコアに基づいて、少なくとも1つの画像についての最終スコアを出力するステップと、を含む。
一実施形態によれば、ビデオ品質評価(VQA)を実行する装置が提供される。この装置は、コンピュータプログラムコードを記憶している少なくとも1つのメモリと、前記少なくとも1つのメモリにアクセスし、前記コンピュータプログラムコードによって指示されたように動作するように構成される少なくとも1つのプロセッサと、を含む。前記コンピュータプログラムコードには、前記少なくとも1つのプロセッサに、ビデオの複数の画像を取得させるように構成される取得コードであって、前記複数の画像が、1つ以上のグループに分けられる取得コードと、前記少なくとも1つのプロセッサに、前記複数の画像から、パラメトリックベースのVQAが適用される第1画像を決定させ、また、前記パラメトリックベースのVQAを前記第1画像のそれぞれに適用することに基づいて、第1スコアを決定させるように構成される第1決定コードであって、前記第1画像が、前記複数の画像の全てである第1決定コードと、前記少なくとも1つのプロセッサに、前記複数の画像から、サンプルベースのVQAが適用される第2画像を決定させ、また、前記サンプルベースのVQAを前記第2画像のそれぞれに適用することに基づいて、第2スコアを決定させるように構成される第2決定コードと、前記少なくとも1つのプロセッサに、前記第1スコアおよび前記第2スコアに基づいて、少なくとも1つの画像についての最終スコアを出力させるように構成される出力コードと、が含まれる。
一実施形態によれば、コンピュータプログラムコードを記憶している非一時的なコンピュータ読み取り可能な記憶媒体が提供される。前記コンピュータプログラムが少なくとも1つのプロセッサによって実行されるとき、前記少なくとも1つのプロセッサは、ビデオの複数の画像を取得するステップであって、前記複数の画像が、1つ以上のグループに分けられるステップと、前記複数の画像から、パラメトリックベースのVQAが適用される第1画像を決定し、また、前記パラメトリックベースのVQAを前記第1画像のそれぞれに適用することに基づいて、第1スコアを決定するステップであって、前記第1画像が、前記複数の画像の全てであるステップと、前記複数の画像から、サンプルベースのVQAが適用される第2画像を決定し、また、前記サンプルベースのVQAを前記第2画像のそれぞれに適用することに基づいて、第2スコアを決定するステップと、前記第1スコアおよび前記第2スコアに基づいて、少なくとも1つの画像についての最終スコアを出力するステップと、を実行するように構成される。
以下の説明は、本開示の1つ以上の実施形態を説明する添付図面を簡単に紹介する。
一実施形態による、ビデオ品質評価デバイスを示す図である。 一実施形態による、ビデオ品質評価を実行する方法を示す図である。 一実施形態による、ビデオ品質評価の動作を示すフローチャートである。 一実施形態による、スコアの校正を含むビデオ品質評価を実行する方法を示す図である。 一実施形態による、スコアの校正を含むビデオ品質評価の動作を示すフローチャートである。 一実施形態による、ビデオの複雑度に基づくビデオ品質評価を実行する方法を示す図である。 一実施形態による、ビデオの複雑度に基づくビデオ品質評価の動作を示すフローチャートである。 一実施形態による、図3の方法を実行するためのコンピュータプログラムコードを示すブロック図である。 一実施形態による、図5の方法を実行するためのコンピュータプログラムコードを示すブロック図である。 一実施形態による、図7の方法を実行するためのコンピュータプログラムコードを示すブロック図である。
以下、添付図面を参照しながら例示的な実施形態を詳細に説明する。理解すべきものとして、本明細書に記載の本開示の1つ以上の実施形態は、例示的なものに過ぎず、本開示の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
図1は、一実施形態による、ビデオ品質評価デバイスを示す図である。
図1を参照すると、ビデオ品質評価(VQS)デバイス100は、プロセッサ110、メモリ120、ストレージ130、入力インタフェース140、出力インタフェース150、通信インタフェース160、およびバス170を含み得る。VQSデバイス100は、ビデオまたは画像の品質を評価するために、エンコーダおよび/またはデコーダの一部として実現され得る。しかしながら、1つ以上の実施形態は、これに限定されず、また、VQSデバイス100は、エンコーダおよび/またはデコーダに接続され得るが、エンコーダおよび/またはデコーダから物理的に分離され得る。また、VQSデバイス100は、メモリ120に記憶されており、メモリ120に接続されたプロセッサ110によって実行されるソフトウェアの形態のアルゴリズムであり得る。
プロセッサ110は、ハードウェア、ソフトウェア、またはハードウェアとソフトウェアの組み合わせで実現され得る。プロセッサ110は、中央処理ユニット(CPU:central processing unit)、グラフィックス処理ユニット(GPU:graphics processing unit)、加速処理ユニット(APU:accelerated processing unit)、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタルシグナルプロセッサ(DSP:digital signal processor)、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA:field-programmable gate array)、特定用途向け集積回路(ASIC:application-specific integrated circuit)、または別のタイプの処理コンポーネントであり得る。いくつかの実施形態では、プロセッサ110は、機能を実行するようにプログラミングされ得る1つ以上のプロセッサを含み得る。
メモリ120は、ランダムアクセスメモリ(RAM:random access memory)、読み出し専用メモリ(ROM:read only memory)、および/またはプロセッサ110によって使用される情報および/または命令を記憶している別のタイプの動的または静的記憶デバイス(例えば、フラッシュメモリ、磁気メモリ、および/または光学メモリ)を含み得る。
ストレージ130は、VQSデバイス100の動作および使用に関連する情報および/またはソフトウェアを記憶している。例えば、ストレージ130は、対応するドライブと共に、ハードディスク(例えば、磁気ディスク、光学ディスク、光磁気ディスク、および/またはソリッドステートディスク)、コンパクトディスク(CD:compact disc)、デジタル多用途ディスク(DVD:digital versatile disc)、フロッピー(登録商標)ディスク、カートリッジ、磁気テープ、および/または別のタイプの非一時的なコンピュータ読み取り可能な媒体)を含み得る。
入力インタフェース140は、VQSデバイス100が、例えばユーザ入力(例えば、タッチスクリーンディスプレイ、キーボード、キーパッド、マウス、ボタン、スイッチ、および/またはマイクロフォン)などを介して情報を受信すること、を可能にするコンポーネントを含み得る。追加的にまたは代替的には、入力インタフェース140は、情報を検知するセンサ(例えば、全地球測位システム(GPS:global positioning system)コンポーネント、加速度計、ジャイロスコープ、および/またはアクチュエータ)を含み得る。
出力インタフェース150は、VQSデバイス100からの出力情報を提供するコンポーネント(例えば、ディスプレイ、スピーカー、および/または1つ以上の発光ダイオード(LED:light-emitting diodes))を含み得る。
通信インタフェース160は、VQSデバイス100が、例えば有線接続、無線接続、または有線接続と無線接続の組み合わせなどを介して他のデバイスと通信すること、を可能にするトランシーバのようなコンポーネント(例えば、トランシーバおよび/または別個の受信機と送信機)を含む。通信インタフェース160は、VQSデバイス100が、別のデバイスから情報を受信し、および/または、別のデバイスに情報を提供することを、可能にすることができる。例えば、通信インタフェース160は、イーサネット(登録商標)インタフェース、光学インタフェース、同軸インタフェース、赤外線インタフェース、無線周波数(RF:radio frequency)インタフェース、ユニバーサルシリアルバス(UBS:universal serial bus)インタフェース、Wi-Fiインタフェース、セルラーネットワークインタフェースなどを含み得る。
バス170は、VQSデバイス100のコンポーネント間の通信を可能にするコンポーネントを含む。
VQSデバイス100は、本明細書に記載の1つ以上の動作を実行することができる。VQSデバイス100は、プロセッサ110が、例えばメモリ120および/またはストレージ130などの非一時的なコンピュータ読み取り可能な媒体に記憶されているソフトウェア命令を実行することに応答して、上記の動作を実行することができる。コンピュータ読み取り可能な媒体は、本明細書では非一時的なメモリデバイスとして定義される。メモリデバイスには、単一の物理記憶デバイス内のメモリスペース、または複数の物理記憶デバイスにわたって分散されたメモリスペースが含まれる。
ソフトウェア命令は、通信インタフェース160を介して、別のコンピュータ読み取り可能な媒体から、または別のデバイスから、メモリ120および/またはストレージ130に読み込まれ得る。メモリ120および/またはストレージ130に記憶されているソフトウェア命令は、実行されると、プロセッサ110に、本明細書に記載の1つ以上のプロセスを実行させることができる。追加的にまたは代替的には、本明細書に記載の1つ以上のプロセスを実行するために、ソフトウェア命令の代わりに、またはソフトウェア命令と組み合わせて、ハードウェア回路が使用され得る。したがって、本明細書に記載の実施は、ハードウェア回路とソフトウェアの任意の特定の組み合わせに限定されない。
図1に示されているコンポーネントの数および配置は、例として提供される。実際には、VQSデバイス100は、図1に示されているものよりも、追加のコンポーネント、より少ないコンポーネント、異なるコンポーネント、または異なって配置されたコンポーネントを含み得る。追加的にまたは代替的には、VQSデバイス100の一組のコンポーネント(例えば、1つ以上のコンポーネント)は、VQSデバイス100の他組のコンポーネントによって実行されるものとして説明された1つ以上の機能を、実行することができる。
図2は、一実施形態による、ビデオ品質評価を実行する方法を示す図である。
図2を参照すると、VQAアルゴリズム200は、パラメトリックベースのVQAモデル210およびサンプルベースのVQAモデル220を含み得る。パラメトリックベースのVQAは、画素レベルの情報を必要とせず、ビットストリームレベルの情報のみを必要とするビデオ品質評価を参照することができる。例えば、画素レベルの情報は、画像における各画素の色および位置に関する情報を含み得、ビットストリームレベルの情報は、ビットレート、量子化パラメータ、フレームソリューション、フレームレートなどに関する情報を含み得る。サンプルベースのVQAは、画素レベルの分析を必要とするビデオ品質評価を参照することができる。一般的に、サンプルベースのVQAは、パラメトリックベースのVQAよりも正確であるが、分析されるサンプルが多い場合、サンプルベースのVQAは、より集中的な計算を必要とする。
一実施形態によれば、パラメトリックベースのVQAモデル210およびサンプルベースのVQAモデル220の両方は、1つ以上の画像の品質評価のために使用され得る。具体的には、VQAアルゴリズム200は、サンプルベースのVQAモデルよりも頻繁にパラメトリックベースのVQAモデルを適用するように設計され得る。例えば、評価されるビデオは、第1グループ230aの画像および第2グループ230bの画像を含み得る。第1グループ230aは、画像A、BおよびCを含み得、第2グループ230bは、画像A’、B’およびC’を含み得る。図2には2つのグループの画像のみが示されているが、3グループ以上の画像が存在し得る。
特定の例では、パラメトリックベースのVQAモデル210は、各グループにおける各画像フレームに適用され得て、サンプルベースのVQAモデル220は、各グループの第1画像フレームに適用され得る。具体的には、図2に示すように、パラメトリックベースのVQAモデル210は、第1グループ230aにおける画像A、BおよびCのそれぞれに、および第2グループ230bにおける画像A’、B’、およびC’のそれぞれに適用される。これに対して、サンプルベースのVQAモデル220は、第1グループ230aにおける第1画像Aおよび第2グループ230bにおける第1画像A’に適用される。一部のアプリケーションが、品質評価のために画素単位での集中的な計算をサポートすることができない場合があるため、サンプルベースのVQAモデル220は、ビデオにおける複数の画像のうちのいくつかに選択的に適用され得る。したがって、パラメトリックベースのVQAモデル210とサンプルベースのVQAモデル220の両方を使用してビデオの品質を評価するとき、処理負荷の負担は軽減される。しかしながら、1つ以上の実施形態は、これに限定されない。例えば、パラメトリックベースのVQAモデル210は、ビデオにおける複数の画像のそれぞれに適用され得て、サンプルベースのVQAモデル220は、1秒ごとに1つ、30フレームごとに1つなどのように、画像のサブセットにのみ適用される。言い換えれば、サンプルベースのVQA220は、所定の時間間隔または所定のフレーム間隔で選択された画像に適用され得る。
一実施形態によれば、パラメトリックベースのVQAモデル210は、ビデオの各画像フレームに適用され得て、サンプルベースのVQAモデル220は、低減された解像度を有する画像にのみ適用され得る。例えば、サンプルベースのVQAモデル220は、1:4サブサンプリングされた画像に適用され得る。
一実施形態によれば、パラメトリックベースのVQAモデル210は、ビデオの各画像フレームに適用され得て、サンプルベースのVQAモデル220は、1つ以上の画像内の一組の領域にのみ適用され得る。例えば、ターゲット関心領域(ROI:region of interest)は、ユーザ入力に従って画像から識別され得ており、サンプルベースのVQAモデル220は、画像におけるターゲットROIにのみ適用され得る。ターゲットROIがユーザ入力に従って識別され得るということは記載されたが、1つ以上の実施形態は、これに限定されない。例えば、スクリーンの中央が、画像やビデオを見るときに人間の視線が一般に指向または集中する場所であるため、ターゲットROIは、スクリーンの中央にあるように予め決定され得る。また、ターゲットROIは、動きベクトルに基づいて決定され得る。すなわち、一領域の動きベクトルの値が、連続する画像フレーム間で所定の値よりも大きいレートで変化する場合、当該領域は、ターゲットROIとして決定され得る。ここで、連続する画像フレーム間で所定の値よりも大きいレートで変化する動きベクトルは、画像フレームにおいて多くの動きが存在していることを意味し得る。
図3は、一実施形態による、ビデオ品質評価の動作を示すフローチャートである。
図3を参照すると、一実施形態による、ビデオ品質評価を実行する方法300が示されている。
S310では、方法300は、分析されるビデオの画像を取得することを含み得る。ここで、ビデオの画像は、図2を参照して以上に説明したように、1つ以上のグループにグループ化され得る。
S320では、方法300は、パラメトリックベースのVQAが適用されるべき第1画像を決定することを含み得る。一実施形態によれば、第1画像は、ビデオにおける複数の画像の全てであり得る。言い換えれば、パラメトリックベースのVQAは、ビデオにおける複数の画像のそれぞれに適用され得る。例えば、図2を再び参照すると、第1画像は、画像A、A’、B、B’、CおよびC’であり得る。しかしながら、1つ以上の実施形態は、これに限定されず、パラメトリックベースのVQAは、ビデオの複数の画像のうちのいくつかに選択的に適用され得る。
S330では、方法300は、パラメトリックベースのVQAを第1画像のそれぞれに適用することに基づいて第1スコアを決定することを含み得る。以下、この動作は、図4を参照して以下により詳細に説明される。
S340では、方法300は、サンプルベースのVQAが適用されるべき第2画像を決定することを含み得る。上記のように、第2画像は、サンプルベースのVQAがグループにおける画像に選択的に適用されるように決定され得る。ここで、第2画像は、ビデオにおける複数の画像のうちのいくつかの第1画像と重複し得る。例えば、再び図2を参照すると、第1画像は、画像A、A’、B、B’、CおよびC’であり得て、第2画像は、画像AとA’であり得る。パラメトリックベースのVQAとサンプルベースのVQAの両方は、第1画像と第2画像に含まれる画像AとA’に適用される。また、第2画像は、図2を参照して以上に説明したように、時間、フレームのシーケンス、画像の解像度および関心領域に従って決定され得る。
S350では、方法300は、サンプルベースのVQAを第2画像のそれぞれに適用することに基づいて第2スコアを決定することを含み得る。以下、この動作は、図4を参照して以下により詳細に説明される。
S360では、方法300は、決定された第1スコアおよび第2スコアに基づいて、少なくとも1つの画像についての最終スコアを出力することを含み得る。以下、この動作は、図4を参照して以下により詳細に説明される。
図4は、一実施形態による、スコアの校正を含むビデオ品質評価を実行する方法を示す図である。ビデオ品質評価を実行する方法のいくつかの特徴または動作は、図2および図3を参照して上記のように説明される。したがって、それらの重複する説明は省略され得る。
図4を参照すると、VQAアルゴリズム400は、パラメトリックベースのVQAモデル410およびサンプルベースのVQAモデル420を含み得る。ここで、パラメトリックベースのVQAモデル410およびサンプルベースのVQAモデル420の両方が、1つ以上の画像の品質を評価するために使用され得る。具体的には、パラメトリックベースのVQAモデル410は、第1グループ430aにおける画像A、BおよびCのそれぞれ、および第2グループ430bにおける画像A’、B’、およびC’のそれぞれに適用される。サンプルベースのVQAモデル420は、第1グループ430aにおける第1画像Aおよび第2グループ430bにおける第1画像A’に適用される。
パラメトリックベースのVQAモデル410は、画像A、A’、B、B’、C、およびC’に対してパラメトリックベースのVQAを実行することに基づいて、第1スコア440を出力することできる。サンプルベースのVQAモデル420は、画像AおよびA’に対してサンプルベースのVQAを実行することに基づいて、第2スコア450を出力することができる。理解すべきものとして、第1スコア440は、一組の画像についての2つ以上のスコアを含み得て、第2スコア450は、他組の画像についての2つ以上のスコアを含み得る。
一実施形態によれば、第2スコア450がサンプルベースのVQAモデル420から出力されるとき、当該第2スコア450は、パラメトリックベースのVQAモデル410から導出された第1スコアを校正するために使用され得る。より具体的には、サンプルベースのVQAの関数は、パラメトリックベースのVQAモデル410から導出された第1スコア440に第2スコア450を加算することで最終スコア460を生成することができる。しかしながら、第2スコア450が、ビデオにおける複数の画像のうちの少なくとも1つに対して利用可能ではない場合、ビデオにおける前の画像についてのサンプルベースのVQAスコアが使用され得る。例えば、第2スコア450が第1グループ430aにおける画像Cに対して利用可能ではない場合、第1グループ430aにおける画像BについてのサンプルベースのVQAスコアが第2スコア450として使用され得る。また、第2スコア450がビデオシーケンスにおける複数の画像のうちの少なくとも1つに対して利用可能ではない場合、関数は、ビデオシーケンスにおけるいくつかの前の画像についてのN個のサンプルベースのVQAスコアに適用され得る。関数には、N個のサンプルベースのVQAスコアの平均値、N個のサンプルベースのVQAスコアの中央値、およびN個のサンプルベースのVQAスコアの最小値と最大値などが含まれてもよく、ここで、Nは、正の整数である。例えば、第2スコア450が第1グループ430における画像Cに対して利用可能ではない場合、第1グループ430における画像Aおよび画像Bについての2つのサンプルベースのVQAスコアの平均値は、使用され得る。
最終スコア460は、2つの構成要素、即ち、ベーススコアおよびデルタスコアに基づいて決定され得る。ベーススコアは、サンプルベースのVQAスコアが利用可能な場合、全体的または部分的にサンプルベースのVQAに基づくものであり得る。言い換えれば、ベーススコアは、サンプルベースのVQAモデル420によって出力される第2スコア450に依存している。デルタスコアは、パラメトリックベースのVQAに基づくものである。つまり、デルタスコアは、パラメトリックベースのVQAモデル410によって出力される第1スコア440であり得る。
一実施形態によれば、パラメトリックベースのVQAモデル410から導出された画像Aについての第1スコア440がSp(A)として示され、サンプルベースのVQAモデル420から導出された画像Aについての第2スコア450は、Ss(A)として示されると仮定する。パラメトリックベースのVQAモデル410とサンプルベースのVQAモデル420が同じスコアリングシステムを使用してスコアを生成することを考えると、画像Aについての最終スコアは、Ss(A)であり得る。つまり、パラメトリックベースのVQAモデル410とサンプルベースのVQAモデル420が同じ範囲のスコアリングスケール(例えば、1から10の範囲のスコア)を使用する場合、最終スコア460は、サンプルベースのVQAモデルから出力される第2スコア450であり得る。言い換えれば、画像のサンプルベースのモデル420に基づく第2スコア450が画像に対して決定されるとき、スコアの範囲が両方のモデルで同じであることを考えると、第2スコア450は、第1スコア440よりも優先度が高くて、最終スコア460として使用される。しかしながら、1つ以上の実施形態は、これに限定されず、最終スコア460は、様々な計算方法に従って導出され得る。
さらに、ビデオシーケンスにおける画像Aに続く画像Bは、サンプルベースのVQAモデル420を使用せずに評価され得る。例えば、パラメトリックベースのVQAモデル410から導出された画像Bについての第1スコア440は、Sp(B)として示される。パラメトリックベースのVQAモデル410のスコアリングシステムとサンプルベースのVQAモデル420のスコアリングシステムが互いに異なる場合、画像Bの最終スコア460は、以下の式に従って計算され得る。
[式1]
最終スコア(画像B)=Sp(B)+w×(Ss(A)-Sp(A))+Offset
ただし、「w」は、重みであり、それが、固定であってもよく、画像タイプおよび量子化情報などの復号情報から取得されてもよい。重みwは、1以下、例えば、0.8であり得る。オフセットは、2つのモデルのスコアリングシステムのバランスを取るための定数値である。オフセットの値は、0または非0の値であり得る。
式(1)によれば、サンプルベースのVQAモデル420からの画像Bについてのスコアが存在しない場合、VQAアルゴリズム400は、最終スコア460を計算することができる。具体的には、2つのモデルのスコアリングシステムの差は、画像Aに基づいて計算され、即ち、Ss(A)-Sp(A)になり、次に、当該差は、画像Bでスコアリングシステム間の差を推定するために使用され、ここで、パラメトリックVQAモデル410からの画像Bについての第1スコア440のみが利用可能である。したがって、サンプルベースのVQAモデルからのスコアなしでVQAアルゴリズム400によって最終スコアを計算する場合、パラメトリックベースのVQAモデルとサンプルベースのVQAモデルのスコアリングシステム間の差が校正され得て、これにより、計算負荷を減少させながら、ビデオの品質のより正確な評価が提供され得る。
別の例として、画像Bの最終スコア460は、以下の式に従って導出される。
[式2]
最終スコア(画像B)=w×Ss(A)+w×Sp(B)-w×Sp(A)+Offset
ここで、w、w、およびwは、重みであり、それが、固定であってもよく、画像タイプおよび量子化情報などの復号情報から取得されてもよい。オフセットは、2つのモデルのスコアリングシステム間の差のバランスを取るための定数値であり得る。オフセットの値を、0または非0の値であり得る。
図5は、一実施形態による、スコアの校正を含むビデオ品質評価の動作を示すフローチャートである。ビデオ品質評価を実行する方法のいくつかの特徴または動作は、図2および図3を参照して上記のように説明される。図5のS510~S550およびS570の動作は、それぞれ、図3のS310~S350およびS360の動作に対応し得る。したがって、それらの重複する説明は省略され得る。
図5を参照すると、S560で、方法500は、サンプルベースのVQAモデルからの第2スコアに基づいて、パラメトリックベースのVQAモデルからの第1スコアを校正することを含み得る。サンプルベースのVQAには画像の画素単位解析が含まれるため、それは、より集中的な計算を必要とする。したがって、図4を参照して以上に説明したように、サンプルベースのVQAモデルは、ビデオの複数の画像のうちのいくつかにのみ適用され、一方、パラメトリックベースのVQAモデルは、ビデオの複数の画像のそれぞれに適用される。しかしながら、サンプルベースのVQAモデルとパラメトリックベースのVQAモデルのスコアリングシステム間の差が存在している場合、パラメトリックベースのVQAモデルから取得された第1スコアとサンプルベースのVQAモデルから取得された第2スコアとの間には不一致が存在する可能性があり、これにより、ビデオ品質評価の精度が低下になる。
そのため、画像についての第2スコアは、サンプルベースのVQAモデルから提供され得ない場合、パラメトリックベースのVQAモデルからの第1スコアは、パラメトリックベースのVQAモデルからの第1スコアとサンプルベースのVQAモデルからの第2スコアとの両方が利用可能な前の画像フレームから計算された、スコアリングシステム間の差に基づいて校正され得る。言い換えると、再び図4を参照すると、画像Bについての、サンプルベースのVQAモデル420からのスコアが存在しない場合、スコアリングシステム間の差は、パラメトリックベースのVQAモデル410からの第1スコア440およびサンプルベースのVQAモデル420からの第2スコア450が利用可能な画像Aから決定され得る。2つのモデルのスコアリングシステム間の差を決定することに基づいて、パラメトリックベースのVQAモデル410からの画像Bの第1スコア440は、最終スコア460を得るために校正され得る。
図6は、一実施形態による、ビデオの複雑度に基づくビデオ品質評価を実行する方法を示す図である。ビデオ品質評価を実行する方法のいくつかの特徴または動作は、図4および図5を参照して上記のように説明される。したがって、それらの重複する説明は省略され得る。
図6を参照すると、VQAアルゴリズム600は、複数の画像630の評価に基づいて、第1スコア640を出力するパラメトリックベースのVQAモデル610と、第2スコア650を出力するサンプルベースのVQAモデル620とを含み得る。
VQAアルゴリズム600は、一実施形態による、パラメトリックベースのVQAモデル610によって受信される複雑度メタデータ670をさらに含み得る。複雑度メタデータ670は、空間的テキスト複雑度、時間的動き複雑度など、ビデオの複雑度に関する情報を含み得る。ビデオの複雑度は、エンコーダによって評価され得て、エンコーダからデコーダに伝送されるビデオビットストリームに含まれ得る。メタデータ670は、復号を実行するためにデコーダによって必要とされない可能性がある。しかしながら、1つ以上の実施形態は、これに限定されず、複雑度メタデータは、ネットワークを介して、ビデオビットストリームとは別個にデコーダに伝送され得る。また、メタデータの代わりに、ビデオの複雑度に関する情報が、デコーダによって復号を実行する必要のない補足強化情報(SEI:Supplemental Enhancement Information)メッセージを介して配信され得る。
ビデオの複雑度に関する情報を含む複雑度メタデータを受信することに基づいて、パラメトリックベースのVQAモデル610は、ビデオの複雑度に関する情報に基づいて第1スコア640を調整することができる。例えば、ビデオの複雑度が高い場合、パラメトリックベースのVQAモデル610から出力される第1スコア640は、低くなるように調整され得る。あるいは、ビデオの複雑度が低い場合、パラメトリックベースのVQAモデル610から出力される第1スコア640は、高くなるように調整され得る。
図7は、一実施形態による、ビデオの複雑度に基づくビデオ品質評価の動作を示すフローチャートである。ビデオ品質評価を実行する方法のいくつかの特徴または動作は、図4および図5を参照して上記のように説明される。図7のS710~S750およびS770の動作は、それぞれ、図5のS510~S550およびS570の動作に対応し得る。したがって、それらの重複する説明は省略され得る。
図7を参照すると、S760で、方法700は、ビデオの複雑度に関する情報に基づいて第1スコアを調整することをさらに含み得る。ビデオの複雑度に関する情報には、空間的テキスト複雑度、時間的動き複雑度などの情報が含まれ得る。ビデオの複雑度は、エンコーダによって評価され得て、エンコーダからデコーダに伝送されるビデオビットストリームに含まれ得る。また、メタデータの代わりに、ビデオの複雑度に関する情報が、デコーダによって復号を実行する必要のないSEIメッセージを介して配信され得る。
ビデオの複雑度情報を受信することに基づいて、パラメトリックベースのVQAモデルの第1スコアは、ビデオの複雑度に関する情報に基づいて調整され得る。例えば、再び図6を参照すると、ビデオの複雑度が高い場合、パラメトリックベースのVQAモデル610から出力される第1スコア640は、低くなるように調整され得る。あるいは、ビデオの複雑度が低い場合、パラメトリックベースのVQAモデル610から出力される第1スコア640は、高くなるように調整され得る。ここで、第1スコアは、所定の閾値に基づいて調整され得る。例えば、ビデオの時間的動き複雑度が所定の閾値よりも高い場合、第1スコアは、低くなるように調整され得る。
図8は、一実施形態による、図3の方法を実行するためのコンピュータプログラムコードを示すブロック図である。図8のコンピュータプログラムコードは、メモリに記憶され得ており、記憶されているコンピュータプログラムコードを実行するために少なくとも1つのプロセッサによってアクセスされ得る。c。
コンピュータプログラムコード800は、取得コード810、第1決定コード820、第2決定コード830および出力コード840を含み得る。
取得コード810は、分析されるビデオの画像を取得するように構成され得る。
第1決定コード820は、パラメトリックベースのVQAが適用されるべき第1画像を決定するように構成され得る。第1画像は、ビデオにおける複数の画像の全てであり得る。例えば、第1画像は、図2における画像A、A’、B、B’、CおよびC’であり得る。しかしながら、1つ以上の実施形態は、これに限定されず、パラメトリックベースのVQAを複数の画像のうちのいくつかに選択的に適用することができる。第1決定コード820は、パラメトリックベースのVQAを第1画像に適用することに基づいて第1スコアを決定するように構成され得る。
第2決定コード830は、パラメトリックベースのVQAが適用されるべき第2画像を決定するように構成され得る。第2画像は、サンプルベースのVQAが複数の画像のうちの1つまたは複数に選択的に適用されるように決定され得る。例えば、第2画像は、図2における第1グループ230aおよび第2グループ230bのそれぞれにおける画像AおよびA’であり得る。第2決定コード830は、サンプルベースのVQAを第2画像に適用することに基づいて第2スコアを決定するように構成され得る。
出力コード840は、決定された第1スコアおよび決定された第2スコアに基づいて最終スコアを出力するように構成され得る。
図9は、一実施形態による、図5の方法を実行するためのコンピュータプログラムコードを示すブロック図である。図9のコンピュータプログラムコードは、メモリに記憶されており、記憶されているコンピュータプログラムコードを実行するために少なくとも1つのプロセッサによってアクセスされ得る。ビデオ品質評価を実行する方法のいくつかの特徴または動作は、図4および図5を参照して上記のように説明される。したがって、それらの重複する説明は省略され得る。
コンピュータプログラムコード900は、取得コード910、第1決定コード920、第2決定コード930、校正コード940および出力コード950を含み得る。
取得コード910は、分析されるビデオの画像を取得するように構成され得る。
第1決定コード920は、パラメトリックベースのVQAが適用されるべき第1画像を決定するように構成され得る。第1画像は、ビデオにおける複数の画像の全てであり得る。例えば、第1画像は、図2における画像A、A’、B、B’、CおよびC’であり得る。しかしながら、1つ以上の実施形態は、これに限定されず、パラメトリックベースのVQAを複数の画像のうちのいくつかに選択的に適用することができる。第1決定コード920は、パラメトリックベースのVQAを第1画像に適用することに基づいて第1スコアを決定するように構成され得る。
第2決定コード930は、パラメトリックベースのVQAが適用されるべき第2画像を決定するように構成され得る。第2画像は、サンプルベースのVQAが複数の画像のうちの1つまたは複数に選択的に適用されるように決定され得る。例えば、第2画像は、図2における第1グループ230aおよび第2グループ230bのそれぞれにおける画像AおよびA’であり得る。第2決定コード930は、サンプルベースのVQAを第2画像に適用することに基づいて第2スコアを決定するように構成され得る。
校正コード940は、サンプルベースのVQAモデルからの第2スコアに基づいて、パラメータベースのVQAモデルからの第1スコアを校正するように構成され得る。
出力コード950は、決定された第1スコアおよび決定された第2スコアに基づいて最終スコアを出力するように構成され得る。
図10は、一実施形態による、図7の方法を実行するためのコンピュータプログラムコードを示すブロック図である。図9のコンピュータプログラムコードは、メモリに記憶され得ており、記憶されているコンピュータプログラムコードを実行するために少なくとも1つのプロセッサによってアクセスされ得る。ビデオ品質評価を実行する方法のいくつかの特徴または動作は、図6および図7を参照して上記のように説明される。したがって、それらの重複する説明は省略され得る。
コンピュータプログラムコード1000は、第1取得コード1010、第2取得コード1020、第1決定コード1030、第2決定コード1040、調整コード1050および出力コード1060を含み得る。
第1取得コード1010は、分析されるビデオの画像を取得するように構成され得る。
第2取得コード1020は、分析されるビデオの複雑度に関する情報を取得するように構成され得る。ビデオの複雑度に関する情報には、空間的テキスト複雑度、時間的動き複雑度などの情報が含まれ得る。ビデオの複雑度は、エンコーダによって評価され得て、エンコーダからデコーダに伝送されるビデオビットストリームに含まれ得る。また、ビデオの複雑度に関する情報は、デコーダによって復号を実行する必要がないメタデータまたはSEIメッセージを介して配信され得る。
第1決定コード1030は、パラメトリックベースのVQAが適用されるべき第1画像を決定するように構成され得る。第1画像は、ビデオにおける複数の画像の全てであり得る。例えば、第1画像は、図2における画像A、A’、B、B’、CおよびC’であり得る。しかしながら、1つ以上の実施形態は、これに限定されず、パラメトリックベースのVQAを複数の画像のうちのいくつかに選択的に適用することができる。第1決定コード1030は、パラメトリックベースのVQAを第1画像に適用することに基づいて第1スコアを決定するように構成され得る。
第2決定コード1040は、パラメトリックベースのVQAが適用されるべき第2画像を決定するように構成され得る。第2画像は、サンプルベースのVQAが複数の画像のうちの1つまたは複数に選択的に適用されるように決定され得る。例えば、第2画像は、図2における第1グループ230aおよび第2グループ230bのそれぞれにおける画像AおよびA’であり得る。第2決定コード1040は、サンプルベースのVQAを第2画像に適用することに基づいて第2スコアを決定するように構成され得る。
調整コード1050は、ビデオの複雑度に関する情報に基づいて第1スコアを調整するように構成され得る。
出力コード1060は、決定された第1スコアおよび決定された第2スコアに基づいて最終スコアを出力するように構成され得る。
本開示のいくつかの実施形態がすでに以上に示され説明された。しかしながら、本開示の1つ以上の実施形態は、前述の特定の実施形態に限定されない。本開示の精神および範囲から逸脱することなく、それらの様々な修正、置換、改良および均等物を作ることができることを理解されたい。そのようなそれらの修正、置換、改良および均等物は、本開示の保護範囲内に含まれなければならず、本開示の発明概念または見込みから独立して解釈すべきではないことを理解されたい。

Claims (16)

  1. 端末が実行するビデオ品質評価VQAを実行する方法であって、
    ビデオの複数の画像を取得するステップであって、前記複数の画像が、1つ以上のグループに分けられるステップと、
    前記複数の画像から、パラメトリックベースのVQAが適用される第1画像を決定するステップであって、前記第1画像が、前記複数の画像の全てであるステップと、
    前記パラメトリックベースのVQAを前記第1画像のそれぞれに適用することに基づいて、第1スコアを決定するステップと、
    前記複数の画像から、サンプルベースのVQAが適用される第2画像を決定するステップと、
    前記サンプルベースのVQAを前記第2画像のそれぞれに適用することに基づいて、第2スコアを決定するステップと、
    前記第1スコアおよび前記第2スコアに基づいて、少なくとも1つの画像についての最終スコアを出力するステップと、
    前記第2スコアが前記第1画像のうちの少なくとも1つのために利用可能ではないと決定することに基づいて、前記第1スコアを校正するステップと、
    を含むことを特徴とする方法。
  2. 前記第2画像を決定する前記ステップは、
    前記1つ以上のグループのそれぞれにおける少なくとも1つの画像を選択するステップ、を含む、
    ことを特徴とする請求項1に記載の方法。
  3. 前記第2画像を決定する前記ステップは、
    前記複数の画像から、所定の時間間隔または所定のフレーム間隔で画像を選択するステップを含む、
    ことを特徴とする請求項1に記載の方法。
  4. 前記第1スコアを校正する前記ステップは、
    復号順序でシーケンスにおける前記第1画像のうちの前記少なくとも1つよりも前の1つ以上の第1画像を取得するステップと、
    前記1つ以上の第1画像に対応する1つ以上の第2画像を取得するステップと、
    前記1つ以上の第1画像の前記第1スコアおよび前記1つ以上の第2画像の前記第2スコアに基づいて、前記パラメトリックベースのVQAの第1スコアリングシステムと前記サンプルベースのVQAの第2スコアリングシステムとの間の差を計算するステップと、
    前記第1スコアリングシステムと前記第2スコアリングシステムとの間の差に基づいて、前記第1スコアを校正するステップと、を含む、
    ことを特徴とする請求項に記載の方法。
  5. 前記方法は、さらに、
    前記ビデオの複雑度に関する情報を受信するステップと、
    前記ビデオの複雑度に関する情報に基づいて、前記第1スコアを調整するステップと、を含む、
    ことを特徴とする請求項1に記載の方法。
  6. 前記ビデオの複雑度に関する情報には、前記ビデオの空間的テキスト情報、前記ビデオの時間的動き情報、および前記ビデオの解像度のうちの少なくとも1つが含まれる、
    ことを特徴とする請求項に記載の方法。
  7. 前記ビデオの複雑度に関する情報には、メタデータおよび補足強化情報SEIメッセージのうちの少なくとも1つが含まれる、
    ことを特徴とする請求項に記載の方法。
  8. 前記第1画像のうちの少なくとも1つと前記第2画像のうちの少なくとも1つは、同じである、
    ことを特徴とする請求項1に記載の方法。
  9. ビデオ品質評価VQAを実行する装置であって、
    コンピュータプログラムコードを記憶している少なくとも1つのメモリと、
    前記少なくとも1つのメモリにアクセスし、前記コンピュータプログラムコードによって指示されたように動作するように構成される少なくとも1つのプロセッサと、を含み、
    前記コンピュータプログラムコードには、
    前記少なくとも1つのプロセッサに、ビデオの複数の画像を取得させるように構成される取得コードであって、前記複数の画像が、1つ以上のグループに分けられる取得コードと、
    前記少なくとも1つのプロセッサに、前記複数の画像から、パラメトリックベースのVQAが適用される第1画像を決定させ、また、前記パラメトリックベースのVQAを前記第1画像のそれぞれに適用することに基づいて、第1スコアを決定させるように構成される第1決定コードであって、前記第1画像が、前記複数の画像の全てである第1決定コードと、
    前記少なくとも1つのプロセッサに、前記複数の画像から、サンプルベースのVQAが適用される第2画像を決定させ、また、前記サンプルベースのVQAを前記第2画像のそれぞれに適用することに基づいて、第2スコアを決定させるように構成される第2決定コードと、
    前記少なくとも1つのプロセッサに、前記第1スコアおよび前記第2スコアに基づいて、少なくとも1つの画像についての最終スコアを出力させるように構成される出力コードと、
    前記少なくとも1つのプロセッサに、前記第2スコアが前記第1画像のうちの少なくとも1つのために利用可能ではないと決定することに基づいて、前記第1スコアを校正させるように構成される校正コードと、が含まれる、
    ことを特徴とする装置。
  10. 前記第2決定コードは、さらに、
    前記少なくとも1つのプロセッサに、前記1つ以上のグループのそれぞれにおける少なくとも1つの画像を選択させるように構成される、
    ことを特徴とする請求項に記載の装置。
  11. 前記第2決定コードは、さらに、
    前記少なくとも1つのプロセッサに、前記複数の画像から、所定の時間間隔または所定のフレーム間隔で画像を選択させるように構成される、
    ことを特徴とする請求項に記載の装置。
  12. 前記校正コードは、さらに、前記少なくとも1つのプロセッサに、
    復号順序でシーケンスにおける前記第1画像のうちの前記少なくとも1つよりも前の1つ以上の第1画像を取得するステップと、
    前記1つ以上の第1画像に対応する1つ以上の第2画像を取得するステップと、
    前記1つ以上の第1画像の前記第1スコアおよび前記1つ以上の第2画像の前記第2スコアに基づいて、前記パラメトリックベースのVQAの第1スコアリングシステムと前記サンプルベースのVQAの第2スコアリングシステムとの間の差を計算するステップと、
    前記第1スコアリングシステムと前記第2スコアリングシステムとの間の差に基づいて、前記第1スコアを校正するステップと、を実行させるように構成される、
    ことを特徴とする請求項に記載の装置。
  13. 前記コンピュータプログラムコードには、さらに、
    前記少なくとも1つのプロセッサに、
    前記ビデオの複雑度に関する情報を受信するステップと、
    前記ビデオの複雑度に関する情報に基づいて、前記第1スコアを調整するステップと、を実行させるように構成される調整コード、が含まれる、
    ことを特徴とする請求項に記載の装置。
  14. 前記ビデオの複雑度に関する情報には、前記ビデオの空間的テキスト情報、前記ビデオの時間的動き情報、および前記ビデオの解像度のうちの少なくとも1つが含まれる、
    ことを特徴とする請求項13に記載の装置。
  15. 前記ビデオの複雑度に関する情報には、メタデータおよび補足強化情報SEIメッセージのうちの少なくとも1つが含まれる、
    ことを特徴とする請求項13に記載の装置。
  16. コンピュータプログラムであって、
    請求項1~のいずれか1項に記載の方法を、端末に実行させる、
    ことを特徴とするコンピュータプログラム。
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