Метрика качества видеопотока, переданного по беспроводной сети

Назначение: Программа ЭВМ позволяет вычислить значения метрик качества видеоизображения MSE, PSNR, и SSIM для видеофрагмента, переданного по беспроводной сети, с учетом потерь целых кадров, а также определять число и номера потерянных кадров.

Область применения: Современные сети связи. Передача видеопотоков по беспроводной сети.

Используемый алгоритм: Так как потеря некоторых кадров из оригинального видеофрагмента при его передаче по беспроводной сети приводит к необходимости определения соответствия между кадрами оригинального и полученного фрагментов, необходимым компонентом программы для расчёта значений любой из метрик является алгоритм выравнивания кадров в оригинальном и полученном видеофрагментах. Процесс получения значений метрики состоит их следующих этапов:

1.     Для определения соответствия между кадрами оригинального и полученного видеофрагментов осуществляется поиск в них же уникальных последовательностей байт, с которых начинаются закодированные кадры, что позволяет выделить из закодированного файл область, соответствующую каждому кадру.

2.     Путём сравнения некоторого количества начальных байт заголовков закодированных кадров из обоих видеофрагментов, кадры сопоставляются друг другу. Несопоставленные кадры из оригинального фрагмента (для которых не найдено соответствия в полученном фрагменте) считаются потерянными при передаче.

3.     После определения соответствия между кадрами происходит покадровый расчёт значения какой-либо из метрик (тип метрики выбирается пользователем из трёх возможных).

Результаты работы программы могут быть использованы для построения графиков зависимости метрики от параметров экспериментов. В прикрепленном файле показана зависимость значения метрики MSE от длительности провала гильбертова канала при различных политиках обслуживания очереди.

Входные параметры:

·         Оригинальный видеофрагмент;

·         Видеофрагмент, полученный в результате передачи оригинального фрагмента по беспроводной сети;

·         Количество байт, используемых для сравнения заголовков закодированных кадров.

Выходные параметры:

·         Значения одной из метрик (MSE, PSNR или SSIM) для каждого кадра из полученного видеофрагмента;

·         Номера кадров из оригинального видеофрагмента, которые были потеряны при передаче.

Алгоритм опубликован в работе: А. Гущин, А. Кирьянов, А. Ляхов, Е. Хоров «Быстрый алгоритм выравнивания кадров для оценки качества MPEG-4 видеопотоков, передаваемых по беспроводным сетям» // Труды конференции «Информационные технологии и системы (ИТиС-2013)», Калининград, Россия, 2013

Функциональные возможности:

·         Расчёт значений метрик качества видеоизображения MSE, PSNR, и SSIM;

·         Технология кодирования видеофрагментов: MPEG 4 Part 2;

·         Длительность видеофрагментов: до десятков минут (зависит от размера ОЗУ ЭВМ);

·         Разрешение видеофрагментов: до Full HD 1920 на 1080 пикселей.

Инструментальные средства создания:

Среда разработки MATLAB .