一种视频分辨率检测方法

技术领域

本发明涉及计算机视觉视频分析技术领域，具体为一种视频分辨率检测方法。

背景技术

超高清视频产业是以超高清视频采集、制作、传输、呈现为主的相关经济活动，发展超高清视频产业将有效带动终端产品替代升级以及制作播出设备的更新，带动上游芯片、面板等产业发展，促进宽带网络投资建设、5G网络商用和业务发展，超高清视频的定义源自视频画面分辨率在4K及以上，但仅提高分辨率并不能很好地表现对视觉效果的提升，需同步突破高分辨率、高帧率、高色深、宽色域、高动态范围和三维声六个维度的技术，才能给观众带来颠覆式、更具感染力和沉浸感的临场体验。

然而广播电视、网络视频发行商一般从视频内容生产商或分销商处获取视频源，这些视频过生产过程中可能在一个或者多个阶段使用缩放技术修改原始分辨率，而人工缩放技术加入最终将影响终端用户的观影质量。为了给用户提供最佳的观看体验，必须要保证片源的高质量，保证片源的分辨率是原生拍摄，而不是后期放大，因此高效的视频质量评估技术对整个视频业务服务，用来不断提升用户体验质量度有着十分重要的意义，为此，我们提出了一种视频分辨率检测方法来解决上述问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种视频分辨率检测方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种视频分辨率检测方法，包括以下步骤：

S1、视频解码：对视频进行解码，得到视频帧；

S2、视频帧灰度变换：对视频帧进行灰度变换，得到灰度图；

S3、灰度图二维傅里叶变换：对灰度图进行二维离散傅里叶变换，得到视频帧频谱信息；

S4、分析能量分布和计算分辨率：分析视频帧频谱信息的能量分布，计算视频帧原始分辨率。

进一步优化本技术方案，所述步骤S1中的解码使用了通用解码器，得到YUV格式的视频帧数据，然后把YUV视频帧转换成RGB三通道格式的视频帧。

进一步优化本技术方案，所述步骤S2中的灰度变换，使用如下公式：

Gray＝(R^2.2*0.2973+G^2.2*0.6274+B^2.2*0.0753)^(1/2.2)

式中Gray表示计算出来的像素点的灰度值，R表示像素点红色分量的值，G表示像素点绿色分量的值，B表示像素点蓝色分量的值。

进一步优化本技术方案，所述步骤S3中的二维离散傅里叶变换，视频帧为大小为W×H的矩阵，变换公式为变换公式为

进一步优化本技术方案，所述步骤S4中的能量分析首先检测零交叉点，根据零交叉点的个数计算实际分辨率来完成。

进一步优化本技术方案，所述对频谱图进行循环块划分，循环判断频谱图正弦函数图像中的过零点的个数占比情况，计算真实分辨率。

进一步优化本技术方案，所述块的大小为11x1、12x1或13x1，优选为12x1。

进一步优化本技术方案，所述块含有过零点置为1，不含有置为 0，统计各块过零点的个数占比情况，占比大于阈值，则算入真实分辨率。

进一步优化本技术方案，所述阈值取值为0.4至0.6，优选为0.5。

与现有技术相比，本发明提供了一种视频分辨率检测方法，具备以下有益效果：

1、该视频分辨率检测方法，本发明通过对视频进行解码，得到视频帧，对视频帧进行灰度变换，得到灰度图，通过对灰度图进行离散傅里叶变换，得到视频帧频谱信息，分析视频帧频谱信息的能量分布，从而计算视频帧原始分辨率，操作方便。

2、该视频分辨率检测方法，本发明设计合理，利用传统插值算法会破坏自然信号的空间连续性，相比原始高分辨率信号缺失高频信息，影响能量分布，通过能量分布，从而分析出视频的原始分辨率。

附图说明

图1为本发明提出的一种视频分辨率检测方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：请参考图1所示，本发明公开了一种视频分辨率检测方法，包括以下步骤：

S1、对视频使用ffmpeg程序进行解码，得到RGB三通道格式的视频帧。

S2、对视频帧进行灰度变换，得到灰度图。

本步骤具体实现方法如下：RGB视频帧变换为相应灰度图的变换公式为 Gray＝(R^2.2*0.2973+G^2.2*0.6274+B^2.2*0.0753)^(1/2.2)，

式中Gray表示计算出来的像素点的灰度值，R表示像素点红色分量的值，G表示像素点绿色分量的值，B表示像素点蓝色分量的值。

S3、对灰度图进行二维离散傅里叶变换，得到视频帧频谱信息。

本步骤具体实现方法如下：灰度图变换频谱图的变换公式为

S4、分析视频帧频谱信息的能量分布，计算视频帧原始分辨率；

本步骤具体实现方法如下：对频谱图进行循环块划分，块的大小为11x1。根据划分后的块，循环判断频谱图正弦函数图像中的过零点，含有置为1，不含有置为0，统计各块过零点的个数占比情况，占比大于阈值，则算入真实分辨率，阈值设置为0.4。

下面按照本发明方法使用测试序列进行测试，以验证方法的准确度。

测试环境：Windows10、VisualStudio2019；

测试数据：共100张图片：20张1920x1080真实分辨率的图片； 20张3840x2160真实分辨率的图片；20张真实分辨率1280x720，插值到1920x1080分辨率图片；20张真实分辨率1280x720，插值到 3840x2160分辨率图片；20张真实分辨率1920x1080，插值到 3840x2160分辨率图片。

测试指标：本发明使用的测试指标为检测准确率。方法检测出来的分辨率与真实分辨率相同则为正确，不同则为错误。准确率为检测正确的个数除以总检测的个数。试验结果如表1所示：

表1：

实施例二：请参考图1所示，本发明公开了一种视频分辨率检测方法，包括以下步骤：

S1、对视频使用ffmpeg程序进行解码，得到RGB三通道格式的视频帧。

S2、对视频帧进行灰度变换，得到灰度图。

本步骤具体实现方法如下：RGB视频帧变换为相应灰度图的变换公式为Gray＝(R^2.2*0.2973+G^2.2*0.6274+B^2.2*0.0753)^(1/2.2)，

式中Gray表示计算出来的像素点的灰度值，R表示像素点红色分量的值，G表示像素点绿色分量的值，B表示像素点蓝色分量的值。

S3、对灰度图进行二维离散傅里叶变换，得到视频帧频谱信息。

本步骤具体实现方法如下：灰度图变换频谱图的变换公式为

S4、分析视频帧频谱信息的能量分布，计算视频帧原始分辨率；

本步骤具体实现方法如下：对频谱图进行循环块划分，块的大小为12x1。根据划分后的块，循环判断频谱图正弦函数图像中的过零点，含有置为1，不含有置为0，统计各块过零点的个数占比情况，占比大于阈值，则算入真实分辨率，阈值设置为0.5。

下面按照本发明方法使用测试序列进行测试，以验证方法的准确度。

测试环境：Windows10、VisualStudio2019；

测试数据：共100张图片：20张1920x1080真实分辨率的图片； 20张3840x2160真实分辨率的图片；20张真实分辨率1280x720，插值到1920x1080分辨率图片；20张真实分辨率1280x720，插值到3840x2160分辨率图片；20张真实分辨率1920x1080，插值到 3840x2160分辨率图片。

测试指标：本发明使用的测试指标为检测准确率。方法检测出来的分辨率与真实分辨率相同则为正确，不同则为错误。准确率为检测正确的个数除以总检测的个数。试验结果如表2所示：

表2

实施例三：请参考图1所示，本发明公开了一种视频分辨率检测方法，包括以下步骤：

S1、对视频使用ffmpeg程序进行解码，得到RGB三通道格式的视频帧。

S2、对视频帧进行灰度变换，得到灰度图。

本步骤具体实现方法如下：RGB视频帧变换为相应灰度图的变换公式为 Gray＝(R^2.2*0.2973+G^2.2*0.6274+B^2.2*0.0753)^(1/2.2)，

式中Gray表示计算出来的像素点的灰度值，R表示像素点红色分量的值，G表示像素点绿色分量的值，B表示像素点蓝色分量的值。

S3、对灰度图进行二维离散傅里叶变换，得到视频帧频谱信息。

本步骤具体实现方法如下：灰度图变换频谱图的变换公式为

S4、分析视频帧频谱信息的能量分布，计算视频帧原始分辨率；

本步骤具体实现方法如下：对频谱图进行循环块划分，块的大小为13x1。根据划分后的块，循环判断频谱图正弦函数图像中的过零点，含有置为1，不含有置为0，统计各块过零点的个数占比情况，占比大于阈值，则算入真实分辨率，阈值设置为0.6。

下面按照本发明方法使用测试序列进行测试，以验证方法的准确度。

测试环境：Windows10、VisualStudio2019；

测试数据：共100张图片：20张1920x1080真实分辨率的图片； 20张3840x2160真实分辨率的图片；20张真实分辨率1280x720，插值到1920x1080分辨率图片；20张真实分辨率1280x720，插值到 3840x2160分辨率图片；20张真实分辨率1920x1080，插值到 3840x2160分辨率图片。

测试指标：本发明使用的测试指标为检测准确率。方法检测出来的分辨率与真实分辨率相同则为正确，不同则为错误。准确率为检测正确的个数除以总检测的个数。试验结果如表3所示：

表3

判断标准：通过三个实施例以及表1、表2和表3的数据进行对比，效果最佳者为实施例二，因此，选择实施例二为最佳实施例，具体对量的改变，也属于本技术方案保护的范围。

本发明的有益效果：该视频分辨率检测方法，本发明通过对视频进行解码，得到视频帧，对视频帧进行灰度变换，得到灰度图，通过对灰度图进行离散傅里叶变换，得到视频帧频谱信息，分析视频帧频谱信息的能量分布，从而计算视频帧原始分辨率，操作方便；本发明设计合理，利用传统插值算法会破坏自然信号的空间连续性，相比原始高分辨率信号缺失高频信息，影响能量分布，通过能量分布，从而分析出视频的原始分辨率。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。