CN1825958A - 一种用于画质评估的压缩影像质量检验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了属于图像处理技术范围的用于画质评估的压缩影像质量检验方法。本发明在压缩活动影像时，为了压缩后续影像，将其与以前影像的压缩及还原的影像进行比较，演算差分值，在这一步骤之前添加一个步骤，获取原本影像与对相应影像进行压缩及还原的影像之间的差分值，从而能够通过相应差分值的平均值，获得压缩/还原的影像与原本影像的相似度。因此本发明具有可以以客观的数值提供一系列活动影像试压缩时所压缩的影像与原本影像之间的相似度，使设计者可以更客观、精密地掌握压缩影像的画质，精细地调整旨在获得更高质量的设计参数值，而且，还可以根据准确的数据，与他人共享信息。

Description

一种用于画质评估的压缩影像质量检验方法

技术领域

本发明属于图像处理技术范围，特别涉及用于画质评估的压缩影像质量检验方法。具体说是一种带有相机功能的移动通信终端的摄影状态管理方法，可以定量地判断移动通信终端等可进行活动影像压缩与解压缩的装置在画质压缩时发生的画质损伤的信息。

背景技术

随着移动通信终端的使用飞速增加，对移动通信终端性能及功能的改进也进展迅速。其中比较突出的移动通信终端改进方法包括更华丽的显示部及可以对其进行支持的多种多样的多媒体生成及播放功能。

最近的移动通信终端都具有大型屏幕，具有数万彩色以上的颜色表现特性，并且内置相机等，可以拍摄百万像素以上的影像，还可以通过具有高分辨率的上述屏幕表示拍摄的画面。

这种相机功能已经成为了最近强调多媒体相关功能的移动通信终端的基本功能，在有些情况下，提供非常高级的相机功能，甚至可以视为添加了移动通信功能的相机。

特别是基于这种相机功能的影像捕获、压缩及基于出色的解码能力的影像还原功能，已经不单纯局限于生成及播放上述多媒体文件，还应用于一面观看实时影像一面进行通话的视频通信，因此，需要具有高速影像压缩及影像解压缩技术。

但是，更根本性的研究课题在于最大限度地抑制因活动影像生成及播放导致的画质损伤，改进显示的最终输出影像的画质。为此，正在从多种角度，尝试变更编码参数，设计用于解码的滤波器。

图1是显示以往影像压缩方式的概念图，是利用移动通信终端压缩活动影像的步骤的简要概念图，显示了广为所知的MPEG文件的编码方式。

如图1所示，通过相机等工具依次捕获无损失的原本影像(P1～Pn)，输送至编码器10，将原本影像压缩成初始索引影像Z1-Zn。一般而言，影像压缩是把作为空间信息的影像数据转换为频率成份，通过从频率区域中去除人们感觉迟钝的高频成份来实现。这样一来，影像比较锐利的部分会有一定画质损伤，但容易掌握结果画面，因此，压缩率和影像质量取决于去除多少高频成份。

对初始索引影像P1进行如上压缩后，把相应影像输出到既定的目的地(用于构成保存或传输所需既定格式的手段)，对相应压缩的影像进行还原，从下个影像P2中去除上述解压缩的影像，得出影像差分值。这是为了提取后续影像P2与以前影像P1的差分值，只取得解压缩的基准影像与后续影像P2之间的差异，然后对其进行压缩，减小了活动影像的大小。

在遇到下个索引之前，不断反复进行上述步骤，既定区间的影像实现压缩，这一作业由编码器10实施，上述编码器10是编码芯片或软件性的编码算法。

因此，与原本影像相比，解压缩的影像必然损失信息，发生画质差异(如图1中传递的压缩影像Z1～Zn)。这种画质差异的信息只能由开发者主观判断。所以，为了根据开发者的主观感觉改进画质，对编码参数进行变更，或变更压缩影像播放时使用的前置滤波器或后置滤波器的特性。

但是，这种凭借开发者主观感觉对画质进行判断及修正的方法会反映开发者个人的倾向，因此存在如下问题，即，画质判断缺乏通用性，无法精密管理改进程度，而且，当与其他开发者交换画质相关信息时，没有可以对其进行表现的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于画质评估的压缩影像质量检验方法，具体说是在压缩活动影像时，为了压缩后续影像，将其与以前影像的压缩及还原的影像进行比较，演算差分值，在这一步骤之前添加一个步骤，获取原本影像与对相应影像进行压缩及还原的影像之间的差分值，从而能够通过相应差分值的平均值，获得压缩/还原的影像与原本影像的相似度，因此，可以以客观的数值提供一系列活动影像试压缩时所压缩的影像与原本影像之间的相似度。其特征是包括如下步骤：步骤1，输入原本影像并对其进行压缩后，将其重新还原，演算其与相应原本影像的平均差分值；步骤2，对后续的下一原本影像与上述还原的影像进行比较，取得用于下个压缩影像的差分值，进行后续影像压缩；步骤3，按预先指定的原本影像的次数，反复进行上述步骤，对上述获得的平均差分值进行累加、平均，取得既定的相似度数值。

本发明的另一特征是，上述计算原本影像与对相应影像压缩后解压缩的影像之间的平均差分值的步骤还包括一个步骤：把以既定像素为中心的像素块的平均值当作像素单位进行相互比较，累加差分值，然后除以所有像素数。

本发明的另一特征是：上述相似度数值随着调节影像压缩参数或调节在影像还原时使用的滤波器特性而变化。

本发明的有益效果是将以前影像的压缩及还原的影像进行比较，演算差分值，获取原本影像与对相应影像进行压缩及还原的影像之间的差分值，获得压缩/还原的影像与原本影像的相似度。因此本发明具有可以以客观的数值提供一系列活动影像试压缩时所压缩的影像与原本影像之间的相似度，使设计者可以更客观、精密地掌握压缩影像的画质，精细地调整旨在获得更高质量的设计参数值，而且，还可以根据准确的数据，与他人共享信息。

附图说明

图1是显示以往影像压缩方式的概念图。

图2是显示本发明一个实施例的动作方式的概念图。

图3是显示本发明一个实施例的差分值计算单位的概念图。

图4是显示本发明一个实施例的动作步骤的顺序图。

附图主要部分的符号说明

10：编码器        20：画质测量部    30：差分值平均累加部

40：目标像素      50：相邻像素块

具体实施方式

本发明提供一种用于画质评估的压缩影像质量检验方法。下面参照附图，详细说明如上构成的本发明。

图2是用于说明本发明的动作概念的概念图，它虽然与一般编码器中的影像压缩系统类似，但实际上其动作差异很大。为了连续测量画质，在一般的编码步骤之间还包括一个步骤，这一步骤也正是本发明的核心所在，即，平均计算原本影像与压缩后还原的影像的画质差分值。本发明的这种画质测量方法不是用于一般终端用户，其目的在于是使开发者可以定量地测量画质，更客观地掌握画质的水平，从而能够恰当地变更对画质产生影响的压缩编码参数，或适当地变更用于影像还原的各种滤波器的特性，同时，还可以对所需文件大小和处理速度及画质进行设计。在这一处理步骤中，压缩的影像只是在内部用于制作下一压缩影像，不需要将其转换为既定的保存或输出格式。因此，不同于一般编码器的输出，本发明中的目的输出物是对输入影像与压缩相应输入影像后还原的影像进行比较而获得的平均差分值，在对平均差分值进行累加后，除以帧数，获得需要的相似度数值，这一部分可由具有相应影像压缩及还原功能的设备的应用程序处理，以数值显示于画面上。

下面进一步详细说明上述图2的动作步骤。首先，通过相机等工具依次捕获无损失的原本影像(P1～Pn)，输送至画质测量部20，例如，当输入P1影像时，按照已设置的编码参数对其进行影像压缩。即，利用与以往相同的方法，按已设置的水平去除高频成份，在减小影像大小的同时，对索引帧进行压缩。如此压缩的影像不是用于传输或保存的，而是直接被具有滤波器(具有既定特性的前置滤波器、后置滤波器等)的影像还原手段重新还原。

对于上述还原的影像而言，如果是一般编码器，则进行如下步骤，即，与下一原本影像进行比较，在获得差分值后，将其压缩成下一影像。但在本发明中，在把上述还原的影像与下一原本影像进行比较之前，添加如下步骤，即，把相应还原的影像与原本影像进行比较，获得差分值。这样一来，可以定量地确认压缩后还原的影像的损失程度。

但是，此时如果以像素单位进行比较，原本影像中可能包含的声音成份和高频成份，与经压缩去除了相应声音成份(去除高频成份)的还原影像会出现明显差异，这会在准确掌握压缩影像的相似度方面引发问题。因此，如果要单纯掌握影像压缩出现的损失，可以不通过相机等实时手段取得用于执行这种功能所需的原本影像，而是使用为准确测量画质而另行准备的(无噪声的)标准影像。还有一种方法，可以不以像素为单位，而是以如图3所示的环绕相应像素40的周围像素50的平均值为单位，处理比较对象，如果利用这种方法，可以进一步减小对噪声的敏感。

此时，把上述获得的原本影像与相应影像压缩后还原的影像之间的平均差分值(所有单元的差分值累加值除以所有单元数)提供给上述差分值平均累加部30，然后利用概率值确认原影像与压缩影像相似度(如图2所示)，只保存关于相应帧的相似度。它可以通过设备应用程序实时提供给用户。

然后，把上述还原影像与下一输入影像P2进行比较，获得差分值，从而可以实施下一影像压缩。接着，继续实施同一步骤，直至已设置的最后输入帧。按各帧获得的相似度在上述差分值平均累加部30中进行累加后，除以全部帧数，可以获得其平均值。另外，为了以概率的形式表现这种值，以差分平均值可能具有的最大值除以累加平均值，可以获得在0～1之间的平均相似度概率值。

例如，如果各单位颜色的可表现的颜色分别是0～255(8比特、真彩色显示屏时)，那么，关于像素的一种颜色的差分值则是0～255之间的值(如果是0则相同，如果是255则完全不同)，而在针对全体像素取得上述0～255之间的值并合算后，除以像素的颜色数即可得到关于一帧的差分平均值。然后，把上述关于一帧的差分平均值除以255，则可以得到关于相应帧的画质相似度概率值，累加相对所有帧获得的上述画质相似度概率值，然后除以帧数，则可以得到整体画质相似度概率平均值。当然，也可以利用针对所有帧累加差分平均值，然后除以帧数所获得的0～255之间的值。

图4是一目了然地说明上述本发明动作的顺序图，如图所示，这是一种只在设计者所需的画质测量功能中执行的作业。即，只应用于开发用原型设备，然后在批量生产时，可以去除相应功能，去除的方法既可以去除打开该功能的手段，也可以单纯地隐藏相应功能，使用户无法访问。

首先，用户选择画质测量功能后，取得Pn原本影像，对其临时备份Pn原本影像后，压缩相应影像。此时，压缩的程度由用户指定的编码参数决定，编码参数值越高，压缩影像的大小越小，但画质损伤越严重。以往，由于从来不重新使用原本影像，可以使用与原本影像丢失与否无关的算法，因此，为了计算影像差分值，最好对原本影像进行备份。

对上述压缩的影像进行重新还原，此时还包括既定的滤波过程。

上述使用的编码参数和还原时使用的滤波器的特性可由设计者参照作为最终结果提供的相似度恰当地进行变更，通过这一步骤，可以从客观上获得实现最优化的画质。

把通过上述步骤还原的影像与上述备份的原本影像进行比较，计算其差分值。此时需要注意的是，为获得上述差分值而进行比较时，如前所述，不是使用像素单位，而是以比较对象像素的周围像素为单位的平均值进行比较。

针对所有像素计算上述差分值，对该值进行累加，然后除以像素数，得到差分值平均值。如果将其除以最大差分值，可以得到相似度概率。针对反复的帧不断获得这种差分平均值或相似度概率，对该值进行累加、平均后，可以平均地了解关于全部输入活动影像的画面质量。

如果在该状态下没有再输入的下一输入帧，则输出截止目前计算的相似度平均值，然后结束。

如果还有后续输入帧，则把上述获得的还原影像与下一输入影像进行比较，计算编码所需的差分值。这与一般的编码过程相同，当获得后续的压缩影像时，反复进行对上述压缩影像进行还原的步骤之后的所有步骤。

如前所述，本发明可以恰当地利用原有编码手段，以准确数值提供输入影像与压缩后还原的影像之间的差异，使设计者可以更客观地确认影像质量，精密地调整编码参数与还原所使用的滤波器的特性值，从而能够获得最佳的还原影像质量，而且，在与他人交流设计信息时，可以以数值交换准确的质量值，提高开发效率。

Claims (5)

1.一种用于画质评估的压缩影像质量检验方法，其特征是包括如下步骤：

步骤1，输入原本影像并对其进行压缩后，将其重新还原，演算其与相应原本影像的平均差分值；

步骤2，对后续的下一原本影像与上述还原的影像进行比较，取得用于下个压缩影像的差分值，进行后续影像压缩；

步骤3，按预先指定的原本影像的次数，反复进行上述步骤，对上述获得的平均差分值进行累加、平均，取得既定的相似度数值。

2.根据权利要求1所述的用于画质评估的压缩影像质量检验方法，其特征是：上述原本影像通过相机输入，或从任意的原本数据中获得。

3.根据权利要求1所述的用于画质评估的压缩影像质量检验方法，其特征是上述计算原本影像与对相应影像压缩后解压缩的影像之间的平均差分值的步骤还包括一个步骤：把以既定像素为中心的像素块的平均值当作像素单位进行相互比较，累加差分值，然后除以所有像素数。

4.根据权利要求1所述的用于画质评估的压缩影像质量检验方法，其特征是：上述相似度数值是把差分平均值除以可表现的颜色的最大数值计算出的0～1之间的概率值。

5.根据权利要求1所述的用于画质评估的压缩影像质量检验方法，其特征是：上述相似度数值随着对影像压缩参数的调节或对影像还原时使用的滤波器特性的调节而变化。

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