Método y sistema para determinar un valor de calidad de un flujo continuo de vídeo.

Método de determinación de un valor de calidad (Q) de un flujo continuo de vídeo

(S) transmitido a un reproductor (211) de medios, que comprende las etapas de, durante un intervalo de medición (ΔT) del flujo continuo de vídeo (S):

identificar (42) por lo menos dos paquetes (3, 4, 7, 8, 9) de datos, perdidos, del flujo continuo de vídeo (S), identificar (43) cuadros con codificación intra (I1, I2, I3, I4) del flujo continuo de vídeo (S), y caracterizado por las etapas de:

determinar (44), para cada uno de los cuadros con codificación intra (I1, I2, I4) identificados, que el cuadro con codificación intra tiene una calidad de imagen mantenida si ninguno de los paquetes de datos perdidos identificados está asociado al cuadro con codificación intra,

estimar (46), para cada uno de los paquetes perdidos (3; 4; 7; 8; 9) identificados, una distancia (D1; D2; D3; D4; D5) entre el paquete de datos perdido y un cuadro sucesivo (12; 14) con codificación intra que aparece subsiguientemente al paquete de datos perdido en el flujo continuo de vídeo y que tiene una calidad de imagen mantenida, en donde dicha distancia se define por la diferencia entre el número de secuencia del paquete de datos perdido y el número de secuencia de un último paquete de datos del cuadro con codificación intra, y generar (47) el valor de calidad (Q), basándose en las distancias (D1, D2, D3, D4, D5).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2008/064959.

Solicitante: TELEFONAKTIEBOLAGET L M ERICSSON (PUBL).

Nacionalidad solicitante: Suecia.

Dirección: 164 83 STOCKHOLM SUECIA.

Inventor/es: GUSTAFSSON,JORGEN, LINDEGREN,DAVID, PETTERSSON,MARTIN.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION H — ELECTRICIDAD > TECNICA DE LAS COMUNICACIONES ELECTRICAS > TRANSMISION DE IMAGENES, p. ej. TELEVISION > H04N17/00 (Diagnóstico, prueba o medida, o sus detalles, para los sistemas de televisión)

PDF original: ES-2536411_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Método y sistema para determinar un valor de calidad de un flujo continuo de vídeo Campo técnico

La invención se refiere a un método, un sistema y un soporte legible por ordenador para determinar un valor de calidad de un flujo continuo de vídeo.

Antecedentes de ia técnica

Las nuevas redes de radiocomunicaciones de hoy en día han habilitado más servicios con altas velocidades de bits, tales como contenido multimedia (vídeo) en flujo continuo y TV móvil. Al mismo tiempo, la TV a través del Protocolo de Internet (IP) se ha convertido en un servicio popular en redes de comunicaciones fijas. Junto con esta evolución, se ha puesto un énfasis cada vez mayor en la evaluación en tiempo real de la calidad de vídeo para este tipo de servicios de comunicación visual. Los métodos para la evaluación de la calidad de vídeo incluyen métodos subjetivos y métodos objetivos. Los métodos subjetivos involucran típicamente a evaluadores humanos, que califican o puntúan la calidad de vídeo basándose en sus sensaciones subjetivas, y usan las calificaciones o puntuaciones obtenidas de esa manera tan subjetiva para la evaluación de la calidad del vídeo. Por otro lado, los métodos subjetivos no involucran a evaluadores humanos y evalúan la calidad de vídeo únicamente usando información obtenida a partir de las secuencias de vídeo.

Los métodos de evaluación objetiva de la calidad de vídeo se pueden clasificar además en métodos de referencia completa, métodos de referencia reducida, y métodos sin referencia. Los modelos de referencia completa están disponibles en el mercado e incluyen, por ejemplo, la Evaluación Perceptiva de la Calidad de Vídeo de OPTICOM, la herramienta Optimacy de Genista Corporation y productos de Psytechnics Ltd y la Administración Nacional de Telecomunicaciones e Información.

Tanto los métodos de referencia completa como los métodos de referencia reducida requieren información de referencia sobre el vídeo original (es decir, el vídeo transmitido realmente desde el lado transmisor) para llevar a cabo la evaluación de la calidad de vídeo y no se pueden usar, por lo tanto, para una evaluación de la calidad de vídeo durante el servicio y en tiempo real. Por otro lado, los métodos sin referencia no requieren la información de referencia del vídeo original. Por el contrario, los métodos sin referencia realizan observaciones solamente sobre vídeo decodificado (es decir, el vídeo que se ha recibido y decodificado en el lado receptor) y estiman la calidad del vídeo usando únicamente la información observada sobre el vídeo decodificado.

Para una evaluación de la calidad de vídeo sin referencia, deberían tenerse en cuenta dos fuentes principales de disminución de la calidad del vídeo. La primera es la codificación y compresión de fuentes de vídeo y la segunda es la pérdida de paquetes de datos durante la transmisión, es decir, durante la transmisión en flujo continuo del contenido de vídeo. Otra fuente de disminución de la calidad de vídeo puede ser la denominada fluctuación de paquetes.

En una red IP, el deterioro de la calidad de vídeo percibida viene provocado típicamente por la pérdida de paquetes de datos. La mayor parte de pérdidas de paquetes es el resultado de congestiones en nodos de la red en la medida en la que los encaminadores de redes IP pierden cada vez más paquetes cuando se produce una congestión y la severidad aumenta. En caso de una red de comunicaciones inalámbricas, unas condiciones de radiocomunicaciones deficientes pueden provocar pérdida de paquetes. El efecto de la pérdida de paquetes es un problema importante para la transmisión de vídeo en tiempo real (vídeo en flujo continuo). A la medición de la disminución de la calidad de vídeo provocada por la pérdida de paquetes durante la transmisión se le hace referencia como parámetro de pérdida de paquetes.

El vídeo en flujo continuo se codifica y comprime típicamente usando codees tales como, por ejemplo, el H.263, el MPEG-4, el H.264 y el VC-1, que hacen uso de la codificación por predicción temporal para mejorar la eficiencia de codificación. Comúnmente se usan por tanto tres tipos de cuadros: a) cuadros intra (cuadros I) que no usan predicción temporal y actúan como cuadro de actualización de vídeo, b) cuadros predictivos (cuadros P) y c) cuadros bi-predictivos (cuadros B) que se predicen a partir de uno o más cuadros de referencia. En este caso, los cuadros I y los cuadros P habitualmente actúan como cuadros de referencia, y si se pierde una parte de un cuadro de referencia, un error resultante de la pérdida tiende a propagarse en el tiempo hasta que el siguiente cuadro I (o cuadro P) actualiza el vídeo.

Se han propuesto varios métodos anteriores para calcular el deterioro del vídeo debido a la pérdida de paquetes, basándose uno de ellos en la estimación de una serie de macro-bloques perdidos para cada tipo de cuadro de un flujo continuo de vídeo. Otra técnica extrae la distorsión espacial de cada imagen en un flujo continuo de vídeo usando diferencias entre regiones correspondientes de dos cuadros adyacentes en la secuencia de vídeo. La distorsión espacial se pondera basándose en actividades temporales del vídeo, y la calidad del vídeo se mide detectando las distorsiones espaciales de todas las imágenes en la secuencia.

No obstante, los métodos antes mencionados para calcular el deterioro del vídeo tienen que procesar todos los

bloques de los cuadros de imagen, lo cual significa que dichos métodos requieren un cálculo muy intensivo y no son óptimos para ser usados en muchas aplicaciones de transmisiones de vídeo en tiempo real.

Un artículo de Shu Tao et al.: "Real-Time Monitoring of Video Quality in IP Networks", IEEE/ACM Transacf/ons on nefwork/ng, IEEE/ACM, Nueva York, NY, US, vol. 14, n.° 5, páginas 1.052 a 1.065, ISSN: 1063-6692, da a conocer un método de medición de la calidad de vídeo con respecto a una referencia de calidad que se espera que sea proporcionada por la red.

Un artículo de Liang Y J et al: "Analysis of Packet Loss for Compressed Video: Effect of Burst Losses and Correlation Between Error Frames", IEEE Transacf/ons on C/rcu/fs and Systems /br v/deo fec/mo/ogy, /EEE Se/v/ce Ceníer, Piscataway, NJ, USA, Vol. 18, n.° 7, páginas 861 a 874, ISSN 1051-8215, da a conocer un modelo que realiza una estimación de una distorsión esperada.

El documento US-2004-168110-A1 da a conocer un sistema para detectar y corregir pérdidas de paquetes que afectan negativamente a la calidad del vídeo en videoconferencias.

El documento US-2008/192119-A1 da a conocer un método de gestión de la calidad de contenido de vídeo. El método incluye recibir datos de rendimiento en un sistema de predicción de la calidad de vídeo y, basándose por lo menos parcialmente en los datos de rendimiento, predecir una calidad del contenido de vídeo recibido en un dispositivo de caja de adaptación del televisor.

Un artículo de Reibman et al: "Predicting packet-loss visibility using scene characteristics", Packet V/deo 2007, IEEE, Pl, 1 de noviembre de 2007, páginas 308 a 317, examina la influencia del contenido a nivel de escenas sobre la visibilidad de degradaciones por pérdida de paquetes en vídeo comprimido por MPEG-2 y H.264. La degradación por pérdida de paquetes (PLI) se etiqueta por medio de una distancia de tiempo entre un primer cuadro afectado por la PLI y la transición más cercana.

El documento JP-2006-033722-A da a conocer un método de control de la calidad de imágenes en el que parece que se estima el grado o índice de deterioro de la calidad dentro de una imagen.

Sumarlo

Teniendo en cuenta lo anterior, es un objetivo de la invención proporcionar una mejora de los planteamientos mencionados... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Método de determinación de un valor de calidad (Q) de un flujo continuo de vídeo (S) transmitido a un reproductor (211) de medios, que comprende las etapas de, durante un intervalo de medición (AT) del flujo continuo de vídeo (S):

identificar (42) por lo menos dos paquetes (3, 4, 7, 8, 9) de datos, perdidos, del flujo continuo de vídeo (S),

identificar (43) cuadros con codificación intra (11, I2, I3, I4) del fíujo continuo de vídeo (S), y caracterizado por las etapas de:

determinar (44), para cada uno de los cuadros con codificación intra (11, I2, I4) identificados, que el cuadro con codificación intra tiene una calidad de imagen mantenida si ninguno de los paquetes de datos perdidos identificados está asociado al cuadro con codificación intra,

estimar (46), para cada uno de los paquetes perdidos (3; 4; 7; 8; 9) identificados, una distancia (D1; D2; D3; D4; D5) entre el paquete de datos perdido y un cuadro sucesivo (12; 14) con codificación intra que aparece subsiguientemente al paquete de datos perdido en el flujo continuo de vídeo y que tiene una calidad de imagen mantenida, en donde dicha distancia se define por la diferencia entre el número de secuencia del paquete de datos perdido y el número de secuencia de un último paquete de datos del cuadro con codificación intra, y

generar (47) el valor de calidad (Q), basándose en las distancias (D1, D2, D3, D4, D5).

2. Método según la reivindicación 1, en donde la generación (47) del valor de calidad (Q) comprende la

ponderación de las distancias (D1, D2, D3, D4, D5).

3. Método según la reivindicación 2, en el que la ponderación de una distancia grande (D1) de las distancias (D1, D2, D3, D4, D5) es mayor que la ponderación de una distancia más pequeña (D2) de las distancias (D1, D2,

D3, D4, D5).

4. Método según la reivindicación 3, en el que la distancia grande (D1) y la distancia más pequeña (D2) se estiman para un cuadro (12) con codificación Intra, común.

5. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4, en el que la ponderación de una distancia estimada (D5) de un paquete (9) de datos, perdido, asociado a un cuadro (13) con codificación intra es relativamente mayor que la ponderación de una distancia estimada (D3) de un paquete (7) de datos perdido asociado a un cuadro de imagen predicho (P3) del flujo continuo de vídeo (S).

6. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 5, en el que la ponderación de distancias de dos paquetes de datos asociados a un cuadro de Imagen común es mayor que la ponderación de distancias de dos paquetes de datos asociados a cuadros de Imagen diferentes.

7. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que los paquetes de datos se definen por un protocolo de transporte de tiempo real que comprende un bit marcador, y un cuadro de imagen del flujo continuo de vídeo (S) se identifica como un cuadro con codificación Intra en dependencia de un valor del bit marcador de un paquete de datos del cuadro de Imagen.

8. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que un cuadro de imagen del flujo continuo de vídeo (S) se identifica como un cuadro con codificación Intra en dependencia de si un tamaño de imagen del cuadro (12) de Imagen es un factor mayor que un tamaño de Imagen de un cuadro de Imagen medio (P2, P3).

9. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que la generación (47) del valor de calidad (Q) se basa también en un índice de pérdida de paquetes de datos.

10. Sistema para determinar un valor de calidad (Q) de un flujo continuo de vídeo (S) transmitido a un reproductor (211) de medios, estando configurado el sistema para, durante un Intervalo de medición (AT) del flujo continuo de vídeo (S):

Identificar (42) por lo menos dos paquetes (3, 4, 7, 8, 9) de datos, perdidos, del flujo continuo de vídeo (S),

Identificar (43) cuadros con codificación Intra (11, I2, I3, I4) del flujo continuo de vídeo (S), y caracterizado por que el sistema está configurado para

determinar (44), para cada uno de los cuadros con codificación Intra Identificados, que el cuadro con codificación Intra tiene una calidad de Imagen mantenida si ninguno de los paquetes de datos perdidos Identificados está asociado al cuadro con codificación Intra,

estimar (46), para cada uno de los paquetes de datos, perdidos, Identificados, una distancia (D1; D2; D3; D4; D5) entre el paquete de datos perdido y un cuadro sucesivo con codificación Intra que aparece subsiguientemente al

paquete de datos perdido en el flujo continuo de vídeo y que tiene una calidad de Imagen mantenida, en donde dicha distancia está definida por la diferencia entre el número de secuencia del paquete de datos perdido y el número de secuencia de un último paquete de datos del cuadro con codificación ¡ntra, y

generar (47) el valor de calidad (Q), basándose en las distancias (D1, D2, D3, D4, D5).

11. Sistema según la reivindicación 10, configurado para ponderar las distancias (D1, D2, D3, D4, D5).

12. Sistema según la reivindicación 11, configurado para ponderar una distancia grande (D1) de las distancias (D1, D2, D3, D4, D5) con una magnitud mayor que una distancia más pequeña (D2) de las distancias (D1, D2, D3, D4, D5).

13. Sistema según la reivindicación 12, en el que la distancia grande (D1) y la distancia más pequeña (D2) se estiman para un cuadro (12) con codificación ¡ntra, común.

14. Sistema según una cualquiera de las reivindicaciones 11 a 13, configurado para ponderar una distancia estimada (D5) de un paquete (9) de datos, perdido, asociado a un cuadro (13) con codificación ¡ntra, con una magnitud relativamente mayor que una distancia estimada (D3) de un paquete (7) de datos perdido asociado a un cuadro de imagen predicho (P3) del flujo continuo de vídeo (S).

15. Sistema según una cualquiera de las reivindicaciones 11 a 14, configurado para ponderar distancias de dos paquetes de datos asociados a un cuadro de imagen común, con una magnitud mayor que distancias de dos paquetes de datos asociados a cuadros de imagen diferentes.

16. Sistema según una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 15, en el que los paquetes de datos están definidos por un protocolo de transporte de tiempo real que comprende un bit marcador, y un cuadro de imagen del flujo continuo de vídeo (S) se identifica como un cuadro con codificación ¡ntra en dependencia de un valor del bit marcador de un paquete de datos del cuadro de imagen.

17. Sistema según una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 16, en el que un cuadro de imagen del flujo continuo de vídeo (S) se identifica como un cuadro con codificación ¡ntra en dependencia de si un tamaño de imagen del cuadro (12) de imagen es un factor mayor que un tamaño de imagen de un cuadro de imagen medio (P2, P3).

18. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 17, en el que la generación (47) del valor de calidad (Q) se basa también en un índice de pérdida de paquetes de datos.

19. Soporte (213) legible por ordenador que tiene almacenado en el mismo un programa (214) de ordenador que tiene instrucciones de software las cuales, cuando se ejecutan en un reproductor (211) de medios, provocan que el reproductor (211) de medios, durante un intervalo de medición (AT) de un flujo continuo de vídeo (S), lleve a cabo las etapas de:

identificar (42) por lo menos dos paquetes (3, 4, 7, 8, 9) de datos, perdidos, del flujo continuo de vídeo (S), identificar (43) cuadros con codificación ¡ntra (11, I2, I3, I4) del flujo continuo de vídeo (S),

determinar (44), para cada uno de los cuadros con codificación ¡ntra identificados, que el cuadro con codificación ¡ntra tiene una calidad de imagen mantenida si ninguno de los paquetes de datos perdidos identificados está asociado al cuadro con codificación ¡ntra,

estimar (46), para cada uno de los paquetes de datos, perdidos, identificados, una distancia (D1; D2; D3; D4; D5) entre los paquetes (3; 4; 7; 8; 9) de datos perdidos y un cuadro sucesivo con codificación ¡ntra que aparece subsiguientemente al paquete de datos perdido en el flujo continuo de vídeo y que tiene una calidad de imagen mantenida, en donde dicha distancia está definida por la diferencia entre el número de secuencia del paquete de datos perdido y el número de secuencia de un paquete de datos perdido del cuadro con codificación ¡ntra, y

generar (47) el valor de calidad (Q), basándose en las distancias (D1, D2, D3, D4, D5).