基于圖像信息的網(wǎng)頁瀏覽業(yè)務QoE評價模型研究

?，?劉楊

摘要：隨著計算機網(wǎng)絡的飛速發(fā)展，人們越來越依賴網(wǎng)絡獲取信息，為了得到更多用戶的認可，信息的提供者必須要保證用戶在瀏覽網(wǎng)頁時，有良好的體驗。用戶體驗質(zhì)量，即QoE也隨之被大量研究，成為評價網(wǎng)頁的指標之一。文章通過用戶體驗的圖像信息影響因素，提出一種基于圖像信息的網(wǎng)頁瀏覽業(yè)務QoE評價模型。

關(guān)鍵詞：體驗質(zhì)量；瀏覽業(yè)務；網(wǎng)頁渲染；圖像評估；評價模型

1網(wǎng)頁技術(shù)及QoE基本概念

1.1網(wǎng)頁技術(shù)的組成

一個網(wǎng)頁應用或者網(wǎng)站的組成部分包含：html即頁面的內(nèi)容、CSS即內(nèi)容的樣式、JavaScript即應用的邏輯效果。這三者的關(guān)系如圖1所示。

1.2QoE概念

QoE即體驗質(zhì)量（Quality of Experience），是指用戶對設備、網(wǎng)絡和系統(tǒng)、應用或業(yè)務的質(zhì)量和性能的主觀感受。說的明確些，QoE就是指用戶能感覺到的網(wǎng)頁“質(zhì)量”、“性能”或“舒適度”。

2網(wǎng)頁瀏覽業(yè)務邏輯展現(xiàn)

網(wǎng)頁瀏覽業(yè)務與文件下載業(yè)務相比較起來，交互性更強，業(yè)務邏輯更加復雜，導致影響因素和影響的方式的多樣性。

2.1網(wǎng)頁加載流程

首先用戶訪問網(wǎng)頁，DNS服務器（域名解析系統(tǒng)）會根據(jù)用戶提供的域名查找對應的IP地址，找到后系統(tǒng)會向?qū)狪P地址的網(wǎng)絡服務器發(fā)送一個http請求。然后，網(wǎng)絡服務器解析請求，并發(fā)送請求給數(shù)據(jù)庫服務器。數(shù)據(jù)庫服務器將請求的資源返回給網(wǎng)絡服務器，網(wǎng)絡服務器解析數(shù)據(jù)，并生成html文件，放人http response中，返回給瀏覽器。最后，瀏覽器解析http response后，需要下載html文件，以及html文件內(nèi)包含的外部引用文件，及文件內(nèi)涉及的圖片或者多媒體文件。并且在瀏覽器下載html文件的時候，瀏覽器還會同時進行渲染整個界面的工作。

2.2網(wǎng)頁渲染流程

網(wǎng)頁瀏覽業(yè)務的實現(xiàn)免不了使用瀏覽器。在訪問服務器的過程中我們可能碰到的主要問題：404和500。404表示網(wǎng)絡服務器無法獲取數(shù)據(jù)庫服務器返回的資源文件；500表示服務器由于某些原因暫時無法處理用戶的http請求。

網(wǎng)頁呈現(xiàn)的另一個重要過程——瀏覽器完成網(wǎng)頁渲染。渲染引擎首先通過網(wǎng)絡獲得所請求文檔的內(nèi)容，通常以8K分塊的方式完成。下面是渲染引擎在取得內(nèi)容之后的基本流程如圖2所示。

渲染引擎開始解析html，并將標簽轉(zhuǎn)化為內(nèi)容樹中的DOM節(jié)點。接著，它解析外部CSS文件及style標簽中的樣式信息。這些樣式信息以及html中的可見性指令將被用來構(gòu)建另一棵樹——Render樹。Render樹由一些包含有顏色和大小等屬性的矩形組成，它們將被按照正確的順序顯示到屏幕上。Render樹構(gòu)建好了之后，將會執(zhí)行布局過程，它將確定每個節(jié)點在屏幕上的確切坐標。再下一步就是繪制，即遍歷render樹，并使用UI后端層繪制每個節(jié)點。

值得注意的是，瀏覽器在解析時，文件下載業(yè)務是停止的，在解析完成之后，才重新繼續(xù)下載。上面的過程是逐步完成的，為了更好的用戶體驗，渲染引擎將會盡可能早的將內(nèi)容呈現(xiàn)到屏幕上，并不會等到所有的html都解析完成之后再去構(gòu)建和布局Render樹。它是解析完一部分內(nèi)容就顯示一部分內(nèi)容，同時，可能還在通過網(wǎng)絡下載其余內(nèi)容。這樣也就造成了人們有時會看到網(wǎng)頁整體加載出來了，但是某些部分的詳細內(nèi)容并沒有加載出來。由于我們這里使用的視覺信息，我們并不是用單純的頁面整體文檔時間，而是使用用戶瀏覽完網(wǎng)頁的時候，整個網(wǎng)頁的加載時間。

3基于視覺信息的網(wǎng)頁瀏覽業(yè)務的QoE評價模型

上面的這些過程任何一部分出現(xiàn)問題，都會造成網(wǎng)頁總的打開時間的延長，這些過程的時間很短，并且不連續(xù)，造成了分析的困難性。所以我們一般都采用頁面顯示中顯示的總的加載完成時間T來綜合上面這些過程的運行時間，人主觀的影響因素，我們通過最后的參數(shù)選取來進行平衡。同時隨著心理學理學WFL在這個領(lǐng)域的運用，網(wǎng)頁評估業(yè)務QoE的評估，基本上都是使用公式f1）所示。

MQoE=A·ln（T）+B

（1）

其中A和B都是固定參數(shù)，這兩個參數(shù)是使用主觀MOS值擬合出來的數(shù)值。作者通過實驗驗證出：網(wǎng)頁內(nèi)容豐富程度是會對用戶的主觀評價產(chǎn)生一些影響，雖然不是關(guān)鍵因素，但是也有不可忽略的影響。一般來說我們對網(wǎng)頁信息量的獲取都是通過眼睛獲取信息，人對網(wǎng)頁這種界面式的服務，一般認為網(wǎng)頁內(nèi)容的豐富程度并不是簡單地加載圖片，而是人眼睛看到的內(nèi)容經(jīng)過大腦的分析之后，大腦認為的信息量多少。所以我們在這里分析的時候，考慮引入網(wǎng)頁視覺信息量的大小，來構(gòu)建網(wǎng)頁瀏覽業(yè)務的QoE評價模型，如公式（2）所示。

注：I代表視覺信息量，T代表網(wǎng)頁加載時間，A、B為待求參數(shù)，v為視覺信息速度。同時為了與文件下載業(yè)務的QoE評價模型形成實現(xiàn)統(tǒng)一，這里我們將S/T變換為v，v單位時間內(nèi)獲取的視覺信息量，也就是基于視覺信息的網(wǎng)頁下載速度。接下來我們主要進行網(wǎng)頁視覺信息量的分析和提取。

4網(wǎng)頁圖像信息量的提取

現(xiàn)在關(guān)于圖像信息處理的研究已經(jīng)得到廣泛地發(fā)展，例如：圖像編碼，圖像解碼和傳輸?shù)?。根?jù)香農(nóng)信息論，一個事件包含了高的信息，它出現(xiàn)的概率可能性比較低。因此圖像信息量的提取可以通過出現(xiàn)可能性的測量來實現(xiàn)。使用圖像信息理論來研究圖像質(zhì)量的評估，其結(jié)果表明，圖像信息對人的視覺信息感知有主觀的影響，并且可以用這個主觀影響來建立模型。作者以視覺顯著度（ROI）的方法來計算圖像的信息量，并且驗證了這種算法的可行性。一個視頻的每個幀被劃分成小片，并且這樣的一個特定幀的貼片被稱為空間事件。我們通過估計上面所說特定幀的空間事件的可能性獲得可視信息量。圖像視覺信息量提取方法如圖3所示。

首先，圖片被分成許多8x8的小塊，每個小塊B（x，y）出現(xiàn)在坐標（x，y）的概率表示為P（B（x，y）），用這個概率來表示小塊B（x，y）的唯一性。根據(jù)信息理論，圖像的視覺信息量提取可以簡單地使用每個小塊出現(xiàn)的概率來簡單計算。

圖片在電腦中是由無數(shù)個像素點組成的，像素是圖片信息的最小組成單位，理論上我們可以把單個的像素點看作一個空間事件來計算每個像素點。但是由于人眼的識別度并沒有達到那么高的程度，而且每個像素點作為一個空間事件，會造成很大的計算量。所以，我們采用8x8的圖像塊作為最小單位，對圖像進行分塊處理。另外還有一個原因就是，我們之后會使用DCT變換，使用8x8小塊對于DCT計算有便利之處。

由于原始圖像數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性造成了提取塊出現(xiàn)概率的困難。因此，有必要擺脫數(shù)據(jù)的相關(guān)性。離散余弦變換（DCT）作為一種獲取獨立數(shù)據(jù)的正交變換方法，在圖像處理和視頻編碼領(lǐng)域獲得了廣泛地運用。DCT編碼屬于正交變換編碼方式，用于去除圖像數(shù)據(jù)的空間冗余。并且將圖像從空間信息量變換成獨立的頻域分量，便于我們提取相應圖像塊的特征。

我們從一副圖像中獲取視覺信息量的步驟如下：

5結(jié)論

QoE本身是一項綜合指標，影響QoE的因素有很多，本文主要研究圖像信息對QOE的影響。除了圖像信息以外，文字信息量的提取也對網(wǎng)頁瀏覽業(yè)務QoE評價有很大影響，筆者將在后繼的研究中給出相關(guān)模型和仿真。