JP2001045525A - 圧縮伝送画像の品質評価装置およびそれに用いる送信装置および受信装置 - Google Patents

圧縮伝送画像の品質評価装置およびそれに用いる送信装置および受信装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 人手を要することなく、受信圧縮伝送画像の
品質あるいは劣化度を自動的に客観評価できるようにす
ることにある。 【解決手段】 送信側では、符号化部1が入力画像を符
号化する際に、画質劣化装置2は、符号化に伴って発生
する画質劣化度を自動的に測定する。多重化部3は、画
像の圧縮ビットストリームに該画質劣化度情報を多重化
して、伝送ネットワーク11を介して受信側に送る。受
信側では、受信信号から画質劣化度情報を分離し、自動
品質監視部23に送る。該自動品質監視部23では、該
画質劣化度情報を基に、受信画像の品質を客観評価す
る。また、該自動品質監視部23は、該客観評価に、伝
送路エラー情報、復号部エラー情報を加味して、受信画
像の品質を客観評価する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は圧縮伝送画像の品
質評価装置およびそれに用いる送信装置および受信装置
に関し、特に、伝送の受信側で、受信画像の品質を自動
監視するのに好適な圧縮伝送画像の品質評価装置および
それに用いる送信装置および受信装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の圧縮伝送画像の品質を受信側で評
価する方法として、受信した画像を人間が監視し評価す
る方法が一般的に採用されている。その一例を、図5を
参照して説明する。
【0003】送信側の符号化器51で符号化された入力
画像aは伝送ネットワーク52を経て受信側に送られ
る。受信側には、受信した画像の品質を監視し評価する
人が居て、復号器53で復号された受信画像bを目視で
モニタし、画質の評価を行う。この評価者は、該画質評
価に、前記伝送ネットワーク52で発生した回線エラー
等の情報を通知する伝送路アラーム情報と、復号器53
からの復号器アラーム情報等を加味して、受信画像の総
合評価を行う。この総合評価の結果、受信画像の品質が
基準以下に劣化したと判定されると、適当な措置、例え
ば回線を予備回線に切替えるなどの措置が行われる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】前記した従来方法で
は、評価者は、圧縮による画質劣化度合の評価に習熟し
ている必要がある。しかしながら、この評価に習熟して
いる人は少数であり、近年のようにディジタル圧縮伝送
が普及してくると、画質を評価する要員が不足しがちに
なるという問題がある。また人による画質評価はコスト
が高くなるという問題があった。また、評価者により画
質の評価にばらつきが生ずるという問題があった。
【0005】本発明の目的は、前記した従来技術の問題
点を除去し、人手を要することなく、受信画像の品質あ
るいは劣化度を自動的に客観評価することのできる圧縮
伝送画像の品質評価装置およびそれに用いる送信装置お
よび受信装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】前記した目的を達成する
ために、本発明は、圧縮伝送画像の品質評価装置におい
て、送信側に、送信される画像の圧縮の際に該画像の劣
化度を求める手段と、該劣化度の情報を、該画像の圧縮
ビットストリームに多重化して受信側へ伝送する手段と
を設け、また、受信側に、受信した前記多重化された信
号から前記画像の劣化度の情報を分離する手段と、該画
像の劣化度の情報を基に受信画像の劣化度を評価する手
段とを設けた点に第1の特徴がある。
【0007】また、本発明は、送信される画像を圧縮す
る手段と、該圧縮の際に該画像の劣化度を求める手段
と、該劣化度の情報を、該画像の圧縮ビットストリーム
に多重化して伝送する手段とを備えた送信装置を提供す
るようにした点に第2の特徴がある。さらに、本発明
は、画像の圧縮ビットストリームに画像の劣化度の情報
が多重化された信号を受信し、該信号から該画像の劣化
度の情報を分離する手段と、該分離された画像の劣化度
の情報を基に受信画像の劣化度を評価する手段とを備え
た受信装置を提供するようにした点に第3の特徴があ
る。
【0008】前記第1の特徴によれば、送信側では、画
像の劣化度の情報を、画像の圧縮ビットストリームに多
重化して受信側へ伝送することができ、受信側では、該
多重化信号から画像の劣化度の情報を分離して受信画像
の品質を評価できるので、該受信画像の品質を、人手を
介さずに、自動的に監視でき、かつ客観的に評価するこ
とができるようになる。また、前記特徴2、3によれ
ば、自動的にかつ客観評価するに好適な、送信装置、受
信装置を提供することができるようになる。
【0009】
【発明の実施の形態】以下に、図面を参照して、本発明
を詳細に説明する。図1は、本発明の概略の構成を示す
ブロック図である。送信側では、入力画像aは符号化部
1により符号化され、該符号化部1から画像の圧縮ビッ
トストリームとして出力される。画質劣化測定部2は該
符号化部1による符号化と同時に、該符号化による品質
劣化度を計算する。該画質劣化測定部2で得られた符号
化劣化度のデータは、多重化部3で前記画像の圧縮ビッ
トストリームに多重化され、伝送ネットワーク11を経
て、受信側へ伝送される。
【0010】受信側では、分離部21が受信した圧縮ビ
ットストリームから前記符号化劣化度のデータを分離す
る。該分離された符号化劣化度のデータは自動品質監視
部23に送られる。一方、画像の圧縮ビットストリーム
は分離部21から復号部22に送られ、該復号部22で
復号されて受信画像bとして出力される。該復号部22
でエラーが生ずると、復号部アラーム情報が自動品質監
視部23に送られる。また、伝送ネットワーク11で発
生したエラーなどの情報は、伝送路アラーム情報として
自動品質監視部23に送られる。
【0011】自動品質監視部23は、受け取った前記符
号化劣化度のデータ、回線状態を示す伝送路アラーム情
報、および復号部22の状態を示す復号部アラーム情報
を統合して、自動監視を実行する。
【0012】次に、前記送信側の構成の一具体例を、図
2を参照して、詳細に説明する。図2は、本発明を画像
圧縮の標準方式MPEG−2に適用したブロック図を示
す。減算器31は、入力画像aから動き補償予測部32
で得られた予測画像を減算し、予測誤差信号を生成す
る。該予測誤差信号は符号化部33で符号化され、バッ
ファ34と復号部35に送られる。バッファ34に送ら
れた符号化データは、該バッファ34に一時的に蓄積さ
れる。一方、復号部35に送られた符号化データは復号
され、加算器36で前記動き補償予測部32からの予測
画像と加算される。該加算後の復号画像はフレームメモ
リ37に蓄積される。該復号画像は局所復号画像と呼ば
れることがある。
【0013】動き推定部38は入力画像aとフレームメ
モリ37に蓄積された復号画像とを比較し、画像の動き
を推定する。動き補償予測部32は、該フレームメモリ
37に蓄積された復号画像と動き推定部38からの動き
推定信号とにより予測画像を生成し、前記減算器31と
加算器36に出力する。
【0014】画質評価部39は、前記復号画像と原画で
ある入力画像aとを比較することにより、圧縮によって
発生する品質劣化を測定する。該品質劣化の大きさは、
例えば下記の式を演算することにより、品質劣化の数値
PSNR(Peak Signal-to-Noise Ratio)として、フレー
ム毎に得ることができる。
【0015】PSNR=10log10255
{Σ(X(i,j) −Y(i,j) )}/N ここに、X(i,j) は原画像の(i,j) 位置の画素値、Y
(i,j) は前記復号画像の(i,j) 位置の画素値、Nは画素
の総数である。
【0016】該画質評価部39で得られた符号化劣化度
情報はバッファ34に送られる。バッファ34に蓄積さ
れた前記符号化データと符号化劣化度情報とは、多重化
部3で圧縮ビットストリームに多重化される。例えば、
MPEG−2のTSストリームに、データとして多重化
することができる。なお、この多重化は、例えば、テレ
ビジョン学会誌、Vol.49,No.4(1995) の第480(7
4)〜489(83)頁に記されている方法を使用する
ことができる。
【0017】また、送信側で符号化劣化の測定を行う別
の方法として、図3に示す方法を採用することもでき
る。すなわち、前記符号化部33はDCT部(直交変換
部)33aと量子化部33bとを含んでいるので、該D
CT部33aで得られたDCT係数を該量子化部33b
で量子化する際に決定される量子化ステップサイズを用
いることができる。該量子化ステップサイズの大きさ
は、原信号と量子化された後の信号の差分を代表してお
り、量子化による符号化劣化そのものである。したがっ
て、該量子化部から量子化ステップサイズ情報を取り出
し、これに量子化誤差への変換テーブル33cを適用す
れば、前記画質評価部39を用いることなく、符号化に
よる品質劣化度情報を得ることができる。
【0018】該変換テーブル33cは例えば次のように
して作成することができる。いま、量子化ステップサイ
ズを△とすると、平均の量子化誤差σ は次のよ
うに表すことができる。 σ =△/12 該平均の量子化誤差σ を用いると、品質劣化の
数値PSNRは次のように表すことができる。 PSNR=10log10255/σ したがって、該PSNRと前記量子化ステップサイズ△
との関係は、下記のようになる。 PSNR=10log10(12×255)/△ 次に、受信側の前記自動品質監視部23の一具体例の構
成を、図4に示す。該自動品質監視部23は比較部41
とアラーム統合部42とからなる。比較部41には、前
記分離部21から分離された符号化劣化度情報が入力
し、予め定められた閾値と比較される。比較部41は、
該符号化劣化度情報が例えば該閾値以上のとき符号化劣
化アラーム情報を出力する。該符号化劣化アラーム情報
はアラーム統合部42に送られる。
【0019】また、前記復号部22より出力された復号
器アラーム情報と、前記伝送ネットワーク11より出力
された伝送路アラーム情報は、アラーム統合部42に入
力する。アラーム統合部42は、前記3つのアラーム情
報を統合して総合アラーム情報を出力する。例えば、前
記符号化劣化アラーム情報の場合は、符号化時に何らか
の異常がある可能性があるとして、その旨を告げるアラ
ームを出力する。一方、前記復号器アラーム情報、およ
び/または伝送路アラーム情報の場合は、ディジタル伝
送の場合、画像に破綻を生じる場合が多いため、その旨
を告げるアラームを出力する。この2つのアラームは、
伝送路を予備伝送路に切替える等の対策をとる必要があ
る最重要アラームである。したがって、アラーム統合部
42に、前記符号化劣化アラームと、前記復号器アラー
ム情報、および/または伝送路アラーム情報とが同時に
入力した場合には、後者のアラームを優先するアラーム
が総合アラーム情報として出力される。
【0020】なお、前記アラーム統合部42は必ずしも
必要ではなく、前記3つのアラーム情報の一つあるいは
複数を個別に評価するようにしても良い。例えば、符号
化劣化アラーム情報を、他の二つのアラーム情報と統合
せずに個別に出力するようにしても良い。
【0021】この結果、本実施形態によれば、受信側に
おいて、受信画像の品質あるいは劣化度を自動的に客観
評価することが可能になる。
【0022】
【発明の効果】前記した説明から明らかなように、本発
明によれば、受信側において、圧縮伝送画像を自動的に
監視し、かつその品質を人手を介さずに客観評価するこ
とができるようになるという効果がある。また、該評価
をするのに好適な送信装置と受信装置を提供することが
できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施形態の構成の概要を示すブロ
ック図である。
【図2】 本実施形態の送信側の構成の一具体例を示す
ブロック図である。
【図3】 送信側で品質劣化の測定を行う一具体例を示
すブロック図である。
【図4】 本実施形態の受信側の自動品質監視部の構成
の一具体例を示すブロック図である。
【図5】 従来装置の構成の概要を示すブロック図であ
る。
【符号の説明】
1…符号化部、2…画質劣化測定部、3…多重化部、1
1…伝送ネットワーク、21…分離部、22…復号部、
23…自動品質監視部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5C061 BB07 CC03 5C063 AB03 AB05 AB07 AC01 CA34 DA07 DA13 DB10 5C078 BA12 BA32 CA41 CA49 DA01 DA02

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧縮伝送画像の品質評価装置において、 送信側に、送信される画像の圧縮の際に該画像の劣化度
    を求める手段と、該劣化度の情報を、該画像の圧縮ビッ
    トストリームに多重化して受信側へ伝送する手段とを設
    け、 受信側に、受信した前記多重化された信号から前記画像
    の劣化度の情報を分離する手段と、該画像の劣化度の情
    報を基に受信画像の劣化度を評価する手段とを設けたこ
    とを特徴とする圧縮伝送画像の品質評価装置。
  2. 【請求項2】 圧縮伝送画像の品質評価装置において、 送信側に、送信される画像の圧縮の際に該画像の劣化度
    を求める手段と、該劣化度の情報を、該画像の圧縮ビッ
    トストリームに多重化して受信側へ伝送する手段とを設
    け、 受信側に、受信した前記多重化された信号から前記画像
    の劣化度の情報を分離する手段と、該画像の劣化度の情
    報と、伝送路のエラーに関する情報および復号のエラー
    に関する情報の少なくとも一方とを統合して、受信画像
    の劣化度を評価する手段とを設けたことを特徴とする圧
    縮伝送画像の品質評価装置。
  3. 【請求項3】 請求項1または2に記載の圧縮伝送画像
    の品質評価装置において、 前記送信側に設けられた画像の劣化度を求める手段は、
    該画像の劣化度を、符号化器内で得られる局所復号画像
    と、符号化前の原画像を基に求めるようにしたことを特
    徴とする圧縮伝送画像の品質評価方法。
  4. 【請求項4】 請求項1または2に記載の圧縮伝送画像
    の品質評価装置において、 前記送信側に設けられた画像の劣化度を求める手段は、
    該画像の劣化度を、送信側の符号化器内の量子化の際に
    決定される量子化ステップサイズを基に、求めるように
    したことを特徴とする圧縮伝送画像の品質評価方法。
  5. 【請求項5】 送信される画像を圧縮する手段と、 該圧縮の際に該画像の劣化度を求める手段と、 該劣化度の情報を、該画像の圧縮ビットストリームに多
    重化して伝送する手段とを具備したことを特徴とする送
    信装置。
  6. 【請求項6】 画像の圧縮ビットストリームに画像の劣
    化度の情報が多重化された信号を受信し、該信号から該
    画像の劣化度の情報を分離する手段と、 該分離された画像の劣化度の情報を基に受信画像の劣化
    度を評価する手段とを具備したことを特徴とする受信装
    置。
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