[发明专利]一种移动流媒体用户体验质量QoE评估方法

摘要

移动流媒体用户体验质量QoE评估方法，首先设计移动流媒体QoE影响因素映射方法，即使用码率状态，码率切换幅度，码率切换次数映射为移动流媒体服务质量评价；考虑用户体验，加入设备抖动情况和用户观看位置的影响因素；然后设计移动流媒体QoE评价方法，即利用QoE影响因素的映射方法计算视频播放全程每个片段的QoE评分；再利用基于HAS(HTTP Adaptive Streaming)的系列位置效应量化方法反映用户心理效应，计算视频播放全程每个片段的影响权重系数；最后将每个片段的QoE评分与每个片段的权重系数作向量内积求得最终的用户QoE评分。

主权项

1.移动流媒体用户QoE评估方法，具体步骤如下：步骤1.移动流媒体用户QoE影响因素映射方法；S1.1：对于流媒体业务过程中的视频质量等级，视频质量切换等级差，采用的映射算法分别如下：视频质量等级η表示每个媒体片段等级与最高的视频质量等级的比值，如公式(1)，主要评价每个片段质量等级；其中Qi表示第i片段的视频质量等级，N表示MPD中最高的质量等级；视频质量切换等级差γ表示每个媒体分片在发生质量等级切换时上下切换幅度，公式(2)评价视频质量等级的大幅度跳变而造成的感官体验影响；其中Qi‑1表示上一片段的视频质量等级；S1.2：对于流媒体业务过程中的设备稳定性、用户观看距离，首先采用移动设备传感器分别测量设备稳定性、用户观看距离，再采用相应的映射算法分别如下：用户观看距离测量方法：测量得出若干种用户占比最大的观看位置下移动设备与水平面夹角的角度；用户观看距离测量方法：测量得出四种用户占比最大的观看状态下移动设备与水平夹角的角度、并使用加速度传感器进行测量，得到该四种观看状态下的三轴加速度特征，分别为：(1)Lap‑case(X：1.2，Y：0，Z：8.5,单位m/s2)(2)Table‑case(X：6，Y：0，Z：4.8,单位m/s2)(3)Hand‑case(X：7.3，Y：0，Z：4.2,单位m/s2)(4)Table‑moving(X：9.1，Y：0，Z：1.8,单位m/s2)其对应的观看距离分别为0.32m，0.22m，0.12m，0.60m；使用以上四种观看距离来匹配用户实际观看距离；当加速度传感器输出的实时三轴加速度符合上述的某种特征值，误差±0.5，则判断为相应的观看位置；设备稳定性测量方法：采用基于加速度传感器的设备抖动状态检测方法，并加入用户主观感受评分阈值，从用户的角度更为准确的判断设备状态；首先定义了一个存有n秒数据的滑动窗口；定义一个计数器c_d，一旦设备在滑动窗口内发生至少2s连续的方向变化则判断的一次抖动，c_d＝c_d+1；为了避免轻微抖动都自适应检测的影响，只有当方向变化值超过阀值T_G的时候计数器才会增加，定义如果在一个滑动窗口时间n秒内没加检测到抖动则将计数器c_d重置，同时设置了每秒4次的传感器采样率；MOS评分定义如式(3)：MOS＝a0+aampl*x1+adur*x2+aspeed*x3  (3)其中x1表示设备在抖动时的振幅，x2表示当前设备抖动的持续时间，x3表示抖动时播放的速度；MOS模型参数a0＝3.7，aampl＝‑2.5723，adur＝‑0.0494，aspeed＝‑2.412；设定阀值为3.5，当MOS≥3.5时表示用户主观体验良好，MOS＜3.5时表示用户主观体验较差；一旦抖动计数器和MOS同时小于阀值则判定当前用户为较差的观看体验，不适合观看当前较高质量的视频；S1.3：定义当前视频片段时刻设备的抖动情况φ和当前视频片段时刻用户的观看位置σ；公式如下(4)、(5)；其中φ和σ的值来自于上述基于加速度传感器检测设备稳定算法和距离检测算法的输出值，stable表示设备处于稳定状态，instable表示设备处于抖动状态，感官体验较差；Hand‑case表示当前观看距离为0.12m，Table‑case表示当前观看距离为0.22m，Lap‑case表示当前观看距离为0.32m，Table‑moving当前观看距离为0.60m；步骤2.移动流媒体用户QoE评价方法；S2.1：根据上述映射方式，设定每个分段的QoE评估得分如下公式(6)：其中η表示视频质量等级，γ表示视频质量切换等级差，φ表示设备的抖动情况，σ表示用户的观看位置，a，b，c，d，e为相应的调和系数；S2.2：采用基于HAS的系列位置效应量化方法，将近因效应和首因效应的影响程度与视频播放时间建立映射关系，获得整个视频中每个片段相对于整体所占权重ωi，并根据视频的长度，动态的调整近因效应δ和首因效应θ的影响强度；定义1：影响强度函数f(t)，定义如下：式(7)中首因效应θ，表示首因效应影响程度；近因效应δ，表示近因效应影响程度；t表示当前时刻，T表示整个视频业务结束时刻；定义2：第i片段视频的影响强度fi；假设第i片段的播放时间为ti‑1到ti，那么该片段的持续时间为ΔT＝ti‑ti‑1；那么第i片段视频的影响强度可以表示为：式(8)中ρ＝θΔT为离散后的首因因子，υ＝δΔT为离散后的近因因子，K表示总的视频片段数；定义3：第i片段的权重ωi；归一化后，便可以得到第i片段的权重ωi，公式如下：定义4：首因因子ρ和近因因子υ，表示首因效应和近因效应的影响强弱，随着视频时间的增长，首因效应逐渐减弱，而近因效应逐渐增强；要获得ωi，必须求得首因因子ρ和近因因子υ；首先定义首因效应影响起始m个片段的权重比例为a，近因效应影响末尾n个片段权重比例为b；当播放的自适应流足够长的时候，即K≥30时，获得如下计算公式：由式(10)可以转化出式(11)，从而求得首因因子ρ和近因因子υ；拟合出a,b随视频长度变化的一次线性函数如公式(12)由此计算得每个视频片段的权重系数为S2.3：整个自适应流媒体服务的整体体验质量评价估算公式(13)如下；其中ωi表示第i片段的影响权重系数，Sn(N)表示整个视频播放过程中片段发生质量等级切换的总次数，ψ为调和参数；