DE69937276T2

DE69937276T2 - In-Betrieb-Echtzeitanalyse der Bildqualität

Info

Publication number: DE69937276T2
Application number: DE69937276T
Authority: DE
Inventors: Kamalesh U. Portland Patel
Original assignee: Tektronix Inc
Current assignee: Tektronix Inc
Priority date: 1998-09-08
Filing date: 1999-09-07
Publication date: 2008-07-10
Anticipated expiration: 2019-09-08
Also published as: JP3529305B2; EP0986269A3; EP0986269B1; EP0986269A2; US6246435B1; DE69937276D1; JP2000092522A

Description

STAND DER TECHNIK
Die vorliegende Erfindung betrifft die Analyse der Qualität bzw. der Güte übermittelter Videobilder und im Besonderen ein In-Betrieb-Echtzeit-Bildqualitätsanalyseverfahren, das kein Breitband-Referenzvideosignal an einem Testpunkt erfordert.
Aus dem U.S. Patent US-A-5.473.361 ist es bekannt, ein Kabelfernsehsystem (CATV-System), das sich in Betrieb befindet, störungsfrei dadurch zu kennzeichnen, dass bestimmte Eigenschaften der Videosignale in jedem Kanal von einer Kopfendquelle gemessen werden, wie etwa die RMS-Amplitude des Trägers für jeden Kanal, differentielle Verstärkung und Phase, etc., die keine Eigenschaften der Bilder darstellen (Informationsgehalt), die durch die Videosignale dargestellt werden, sondern Eigenschaften der Signale selbst. Die Eigenschaftsdaten werden in ein Datensignal in einem Datenkanal codiert und moduliert, wobei es sich bei dem Kanal um einen Außerbetriebkanal oder einen Sonderkanal handelt. Danach wird das Datensignal in eine Kombinationseinrichtung in dem Kopfende zur Übermittlung über das Verteilungssystem eingegeben. Im Feldeinsatz koppelt ein Empfänger ein Messsystem mit dem Verteilungssystem, wobei das Messsystem den gleichen Parameter der Breitbandvideosignale misst, die auch an dem Kopfende gemessen worden sind. Das Datensignal wird von dem Datenkanal empfangen, und die entsprechenden Parameter werden decodiert. Die entsprechenden Parameter werden verglichen, und die resultierenden Differenzen werden angezeigt, um eine sichtbare Anzeige der Performance des CATV-Systems für jeden Kanal vorzusehen.
Allerdings entspricht die Bestimmung der Eigenschaften eines CATV-Systems von Kanal zu Kanal, wodurch eine Signalverschlechterung festgestellt wird, nicht der Bestimmung der Bildverschlechterung, wodurch die Verschlechterung des Informationsgehalts in den Bildern bestimmt wird.
Aktuelle Bildqualitätsmessungen basieren auf einem Bilddifferenzierungsverfahren mit voller Bandbreite unter Verwendung eines Human Vision Model Algorithmus (d. h. eines Algorithmus eines Modells der visuellen Wahrnehmung des Menschen), wie etwa des Algorithmus JNDmetrix^TM der Sarnoff Corporation. Bei diesen Verfahren bzw. dieser Methode wird ein Referenzvideosignal (Original) mit einem Testvideosignal (beeinträchtigt) verglichen. Dies erfordert es, dass an einem Testpunkt Referenz- und Testvideosignale der ganzen Bandbreite zur Verfügung stehen, um die Bildqualitätsanalyse auszuführen.
Es gibt zwei Möglichkeiten, um das Referenzvideosignal an dem Testpunkt zur Verfügung zu stellen:

1. Vorab-Speichern des Referenzvideosignals in dem Testsystem – dies erfordert vorab, dass die Referenzvideoszenen bekannt sind, was die Nützlichkeit in Bezug auf Außerbetriebsanwendungen und Nicht-Echtzeitanwendungen beschränkt; und
2. Das Übermitteln des Referenzvideosignals an den Testpunkt über eine Datenübermittlungsabschnitt mit geringer Bandbreite – dies erfordert einen dedizierten Datenübermittlungsabschnitt für den Transport des Referenzvideosignals zu dem Testpunkt nach Bedarf, wobei auch dies Probleme in Bezug auf die Bandbreitenbeschränkung aufwirft, und wobei sich diese Methode nicht für die Bildqualitätsanalyse in Echtzeit eignet.

Wünschenswert ist ein Verfahren zur Bildqualitätsanalyse, das in Echtzeit ausgeführt werden kann, während sich das getestete System in Betrieb befindet.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Vorgesehen ist gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Verfahren gemäß dem gegenständlichen Anspruch 1.
Vorgesehen ist gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Analysevorrichtung gemäß dem gegenständlichen Anspruch 5.
Die Aufgaben, Vorteile und weitere neuartige Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden genauen Beschreibung deutlich, wenn diese in Verbindung mit den anhängigen Ansprüchen und der beigefügten Zeichnung gelesen wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER VERSCHIEDENEN ANSICHTEN DER ZEICHNUNGEN
Die Figur zeigt eine Blockdiagrammansicht eines Systems zur Ausführung einer In-Betrieb-Echtzeit-Bildqualitätsanalyse gemäß der vorliegenden Erfindung.
GENAUE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
In Bezug auf die Abbildung wird ein Breitbandvideosignal VID_IN in einen Kompressionscodierer 12 eingegeben und wird als ein Referenzvideosignal bezeichnet. Das komprimierte Videosignal von dem Codierer 12 wird über einen Transportstrom 20 zu einem Testpunkt übertragen, wo es in einen Kompressionsdecodierer 22 eingegeben wird. Bei der Ausgabe des Decodierers 22 handelt es sich um ein beeinträchtigtes bzw. gestörtes oder Testvideosignal VID_OUT. Das Referenzvideosignal wird ebenfalls in ein Parameterkennzeichnungsmodul 14 eingegeben, wo bestimmte Parameter erzeugt werden, die für die Definition des Bilds nützlich sind, das durch das Referenzvideosignal dargestellt wird. Zu diesen Parametern können unter anderem die räumliche Energie-, die temporale Energie-, die Frequenzsignatur und dergleichen zählen. Das Parameterkennzeichnungsmodul 14 kann einen oder mehrere Filter einsetzen, um die Parameter zu erzeugen, wie dies im Fach allgemein bekannt ist. Die Parameter werden danach in ein Parametereinfügungsmodul 16 eingegeben, das die Parameter als Zusatzdaten in den Transportstrom 20 einfügt.
An dem Testpunkt wird der Transportstrom in ein Parameterextrahierungsmodul 24 eingegeben, um die Parameter für das Referenzvideosignal aus den Zusatzdaten zu extrahieren. Das Testvideosignal von dem Decodierer 22 wird in ein anderes Parameterkennzeichnungsmodul 26 eingegeben, das die gleichen Parameter für das Testvideosignal erzeugt, wie sie für das Referenzvideosignal erzeugt worden sind. Die Referenzparameter des Parameterextrahierungsmoduls 24 und die Testparameter des Parameterkennzeichnungsmoduls 26 werden in ein Bildqualitätsanalysemodul 28 zum Vergleich miteinander eingegeben. Das Bildqualitätsanalysemodul 28 stellt eine Bildqualitätseinstufung PQR bereit, welche den Abbau bzw. die Verschlechterung des Testvideosignals in Bezug auf das Referenzvideosignal darstellt.
Für die Echtzeitanalyse wird eine verhältnismäßig einfache Reihe von Parametern ausgewählt, die keinen hohen Rechenaufwand voraussetzt, d. h. die Filter können in Echtzeit arbeiten. Somit werden in den Zusatzdaten nur einfache Zahlen übermittelt, wobei eine Bandbreitenbeschränkung ebenso verhindert wird wie die Echtzeiteinschränkung. Als Folge dessen kann der durch das Bildqualitätsanalysemodul 28 implementierte Bildqualitätsanalysealgorithmus leichter in Echtzeit ausgeführt werden als der JND-Algorithmus, der zum Vergleich der Breitbandvideosignale gemäß dem Stand der Technik eingesetzt wird. Zum Beispiel kann der Bildqualitätsanalysealgorithmus so einfach sein wie eine Differenzierungsschaltung mit Schwellenwertbildung.
Bereitgestellt wird gemäß der vorliegenden Erfindung somit ein In-Betrieb-Echtzeit-Bildqualitätsanalyseverfahren durch das Erzeugen von Parameter aus dem Referenzvideosignal, deren Übermittlung in dem gleichen Transportstrom mit dem codierten Referenzvideosignal und das folgende Vergleichen der Parameter mit den gleichen Parametern, die aus dem Testvideosignal erzeugt worden sind, decodiert an einem Testpunkt, so dass eine Bildqualitätseinstufung erzeugt werden kann.

Claims

In-Betrieb-Echtzeit-Bildqualitätsanalyseverfahren zum Messen der Verschlechterung von Bildern in einem dekomprimierten Testvideosignal an einem Testpunkt im Verhältnis zu entsprechenden Bildern eines nicht komprimierten Referenzvideosignals, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: das Erzeugen (14) einer Reihe von Parameter aus dem Referenzvideosignal, wobei diese mindestens eine räumliche Energie-, eine zeitliche Energie- oder eine Frequenzsignatur umfassen, wobei die Parameter die durch das Referenzvideosignal dargestellten Bilder kennzeichnen; das Eingeben des Referenzvideosignals in einen Kompressionscodierer (12), um eine komprimierte codierte Version des Referenzvideosignals zu bilden; das Einfügen (16) der Reihe von Parametern in einen Transportstrom, der die komprimierte codierte Version des Referenzvideosignals aufweist, und wobei der Transportstrom zu dem Testpunkt übertragen wird; das Extrahieren (24) der Reihe von Parametern an dem Testpunkt aus dem Transportstrom; das Eingeben der komprimierten codierten Version des Referenzvideosignals in einen Decodierer 22, so dass das dekomprimierte Testvideosignal gebildet wird; das Erzeugen (22–26) einer entsprechenden Reihe von Parametern an dem Testpunkt aus dem dekomprimierten Testvideosignal; und das Vergleichen (28) der beiden Reihen von Parameter, um eine Bildqualitätseinstufung zu erzeugen, welche die Verschlechterung des Testvideosignals nach der Komprimierung, der Übermittlung und der Dekomprimierung im Verhältnis zu dem nicht komprimierten Referenzvideosignal darstellt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Einfügen der Reihe von Parametern das Einfügen der Parameter als Zusatzdaten in den Transportstrom umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Extrahieren der Reihe von Parameter an dem Testpunkt das Extrahieren der Parameter für das Referenzvideosignal aus den Zusatzdaten umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Vergleichen der beiden Reihen von Parametern das Zufügen der beiden Reihen von Parametern zu einer Differenzschaltung mit Schwellenwertbildung umfasst.
In-Betrieb-Echtzeit-Bildqualittsanalysevorrichtung zum Messen der Verschlechterung von Bildern in einem Testvideosignal an einem Testpunkt im Verhältnis zu entsprechenden Bildern eines Referenzvideosignals, wobei die Vorrichtung folgendes umfasst: eine Einrichtung (14) zum Erzeugen einer Reihe von Parameter aus dem Referenzvideosignal, wobei diese eine räumliche Energie-, eine zeitliche Energie-, eine Frequenzsignatur oder dergleichen umfassen, wobei die Parameter die durch das Referenzvideosignal dargestellten Bilder kennzeichnen; eine Codierereinrichtung (12) zum Bilden einer komprimierten codierten Version des Referenzvideosignals; eine Einrichtung (16) zum Einfügen der Reihe von Parametern in einen Transportstrom, der die komprimierte codierte Version des Referenzvideosignals zur Übertragung zu dem Testpunkt aufweist; eine Einrichtung (24) zum Extrahieren der Reihe von Parametern an dem Testpunkt aus dem Transportstrom; eine Decodierungseinrichtung (22) zum Erzeugen des Testvideosignals als eine dekomprimierte, decodierte Version des Referenzvideosignals, abgleitet von dem Transportstrom; eine Einrichtung (26) zum Erzeugen einer entsprechenden Reihe von Parameter an dem Testpunkt aus dem Testvideosignal; und eine Einrichtung (28) zum Vergleichen der beiden Reihen von Parametern, um eine Bildqualitätseinstufung zu erzeugen, welche die Verschlechterung des Testvideosignals nach der Komprimierung, der Übermittlung und der Dekomprimierung im Verhältnis zu dem nicht komprimierten Referenzvideosignal darstellt.
Bildqualitätsanalysevorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Einrichtung zum Einfügen der Reihe von Parameter so angeordnet ist, dass sie die Parameter als Zusatzdaten in den Transportstrom einfügt.
Bildqualitätsanalysevorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Einrichtung zum Extrahieren der Reihe von Parametern an dem Testpunkt so angeordnet ist, dass die Reihe von Parameter für das Referenzvideosignal aus den Zusatzdaten extrahiert wird.
Bildqualitätsanalysevorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei die Einrichtung zum Vergleichen der beiden Reihen von Parameter eine Differenzschaltung mit Schwellenwertbildung umfasst.