[論文レビュー] Perceptual Video Quality Assessment: A Survey

Xiongkuo Min, Huiyu Duan+3 more|arXiv (Cornell University)|Feb 5, 2024

Image and Video Quality Assessment被引用数 6

ひとこと要約

主観的および客観的知覚動画品質評価の包括的で最新の調査で、データベース、方法論、応用、性能比較を網羅する。

ABSTRACT

Perceptual video quality assessment plays a vital role in the field of video processing due to the existence of quality degradations introduced in various stages of video signal acquisition, compression, transmission and display. With the advancement of internet communication and cloud service technology, video content and traffic are growing exponentially, which further emphasizes the requirement for accurate and rapid assessment of video quality. Therefore, numerous subjective and objective video quality assessment studies have been conducted over the past two decades for both generic videos and specific videos such as streaming, user-generated content (UGC), 3D, virtual and augmented reality (VR and AR), high frame rate (HFR), audio-visual, etc. This survey provides an up-to-date and comprehensive review of these video quality assessment studies. Specifically, we first review the subjective video quality assessment methodologies and databases, which are necessary for validating the performance of video quality metrics. Second, the objective video quality assessment algorithms for general purposes are surveyed and concluded according to the methodologies utilized in the quality measures. Third, we overview the objective video quality assessment measures for specific applications and emerging topics. Finally, the performances of the state-of-the-art video quality assessment measures are compared and analyzed. This survey provides a systematic overview of both classical works and recent progresses in the realm of video quality assessment, which can help other researchers quickly access the field and conduct relevant research.

研究の動機と目的

• 一般および特定の用途に対する主観的VQA手法とデータベースの体系的概説を提供する。
• FR、RR、NR指標を含む客観的VQA指標を調査し、それらの新しいトピックへの適用可能性を示す。
• ストリーミング、VR/AR、HDR、HFR、スクリーン/ゲームVQAなどの新興アプリケーション向けの客観的VQA指標を要約する。
• 評価プロセスを分析し、最先端のVQA指標を比較して将来の動向を概説する。

提案手法

• 主観的品質評価とMOS/DMOS計算についてITU-R BT.500指針をレビューする。
• 合成・実質的歪みを含む一般目的の主観的VQAデータベース20件を整理・要約する。
• 従来のテーマ（FR/RR/NR）と新興のアプリケーション特有の指標に客観的VQA指標を分類・要約する。
• アプリケーション領域（ストリーミング、3D、VR、HDR、音声視覚、など）別に調査を整理し、評価手順を議論する。
• VQA指標の性能を比較し、VQA研究の将来動向を議論する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 一般および特定の映像コンテンツに対する既存の主観的VQA手法とデータベースは何か？
• RQ2 一般目的向けの主流な客観的VQA指標は何で、それらはアプリケーション全体でどのように機能するか？
• RQ3 新興トピック（ストリーミング、VR/AR、HDR、HFR、スクリーン/ゲーム）はVQA指標の設計と評価にどう影響するか？
• RQ4 知覚VQAの現状の制限と将来の方向性は何か？
• RQ5 最先端指標は多様なデータベースに対してどの程度の性能を示すか？

主な発見

• 調査は、合成歪みと実質歪みの両方を含む幅広い主観的VQAデータベースを網羅している。
• 客観的VQA指標をFR、RR、NRカテゴリに整理し、それらの一般・アプリケーション固有の状況への適用性を論じている。
• ストリーミング、3D、VR、HDR、音響視覚VQAなどの新興トピックを、専用データベースと指標でレビューしている。
• 評価手順を分析し、最先端のVQA指標を比較して分野の動向と課題を概説している。
• クラウドソーシングは主観的評価の実務的なアプローチとして取り上げられ、妥当性とデータ品質の考慮点を挙げている。
• 大規模な実証歪みデータベース（例: KoNViD-1k、LIVE-VQC、LSVQ）とストリーミングQoEデータセットの成長を強調している。