JP2015232770A - Image quality evaluation device and program - Google Patents

Image quality evaluation device and program Download PDF

Info

Publication number
JP2015232770A
JP2015232770A JP2014118906A JP2014118906A JP2015232770A JP 2015232770 A JP2015232770 A JP 2015232770A JP 2014118906 A JP2014118906 A JP 2014118906A JP 2014118906 A JP2014118906 A JP 2014118906A JP 2015232770 A JP2015232770 A JP 2015232770A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
image
value
evaluation
error
unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2014118906A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP6415866B2 (en
Inventor
俊枝 三須
Toshie Misu
俊枝 三須
康孝 松尾
Yasutaka Matsuo
康孝 松尾
境田 慎一
Shinichi Sakaida
慎一 境田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Broadcasting Corp
Original Assignee
Nippon Hoso Kyokai NHK
Japan Broadcasting Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Hoso Kyokai NHK, Japan Broadcasting Corp filed Critical Nippon Hoso Kyokai NHK
Priority to JP2014118906A priority Critical patent/JP6415866B2/en
Publication of JP2015232770A publication Critical patent/JP2015232770A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6415866B2 publication Critical patent/JP6415866B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To evaluate image quality in consideration of an error evaluation value and an image feature value.SOLUTION: An image quality evaluation device 1 includes: an error evaluation value calculation part 10 that calculates an error evaluation value that is an index of an error between an evaluation object image and a reference image; an image feature value calculation part 20 that calculates an image feature value that is an index of the image feature of the evaluation object image, which is calculated by convolution on the evaluation object image; and an addition part 30 that calculates the sum or the weighted sum of the error evaluation value and the image feature value as an evaluation value of the evaluation object image.

Description

本発明は、画質の客観評価を行う画質評価装置及びプログラムに関する。   The present invention relates to an image quality evaluation apparatus and program for objectively evaluating image quality.

画像の画質評価の方法として、理想的なものとして参照可能な参照画像が存在し、参照画像と評価対象画像とを比較して劣化度合いを評価する手法があり、この手法はFR(Full Reference)型の客観評価法と呼ばれている。FR型の客観評価法の代表例として、PSNR(Peak Signal to Noise Ratio)やSSIM(Structural Similarity)といった客観評価指標を用いる手法がある。PSNRは評価対象画像と参照画像の二乗誤差を対数で評価した指標であるが、音声や電波などのさまざまな信号の評価に広くSNR(Signal to Noise Ratio;S/N比)が用いられていて馴染みがあることや、ハードウェアやソフトウェアによる実装が容易であることから、客観評価指標として最も普及している。また、SSIMは評価対象画像と参照画像の局所的な構造の類似性を評価する指標であり、人間の主観に近い評価が得られるとして近年注目されている。   As an image quality evaluation method, there is a reference image that can be referred to as an ideal image, and there is a method for evaluating the degree of deterioration by comparing a reference image with an evaluation target image. This method is FR (Full Reference). This is called a type objective evaluation method. As a typical example of the FR type objective evaluation method, there is a method using an objective evaluation index such as PSNR (Peak Signal to Noise Ratio) or SSIM (Structural Similarity). PSNR is an index obtained by logarithmically evaluating the square error between the image to be evaluated and the reference image, but SNR (Signal to Noise Ratio) is widely used for evaluating various signals such as voice and radio waves. It is most popular as an objective evaluation index because it is familiar and easy to implement with hardware and software. Further, SSIM is an index for evaluating the similarity of the local structure between the evaluation target image and the reference image, and has recently been attracting attention as being able to obtain an evaluation close to human subjectivity.

一方、参照画像が存在しない状況で、評価対象画像についてTV(Total Variation)ノルムなどの画像特徴量のみを手掛かりに画質を評価する手法もあり、この手法はNR(Non Reference)型の客観評価法と呼ばれている。また、NR型の客観評価法として、MPEG−2ビットストリームのDCT係数情報からPSNRを推定する手法が実用化されている(例えば、特許文献1参照)。   On the other hand, there is a method for evaluating image quality using only image feature quantities such as a TV (Total Variation) norm for the evaluation target image in a situation where no reference image exists. This method is an NR (Non Reference) type objective evaluation method. is called. Further, as an NR type objective evaluation method, a method of estimating PSNR from DCT coefficient information of an MPEG-2 bit stream has been put into practical use (for example, see Patent Document 1).

特許第4309703号公報Japanese Patent No. 4309703

しかしながら、PSNRは主観評価値、すなわち人間の直感に合わないことがある。例えば、画像全体が1画素ずれただけでは主観的な評価はほとんど低下しないが、PSNRは大きく低下する場合があり、特に精緻な画像の場合はこの傾向が強くなる。また、主観的な評価にはあまり影響を与えない、画像のコントラストのわずかな違いや幾何学的な歪も、PSNRの大きな低下を招く。   However, the PSNR may not match the subjective evaluation value, that is, human intuition. For example, if the entire image is shifted by one pixel, the subjective evaluation is hardly lowered, but the PSNR may be greatly lowered, and this tendency is particularly strong in the case of a fine image. In addition, slight differences in image contrast and geometric distortions that do not significantly affect subjective evaluation also cause a significant decrease in PSNR.

SSIMは局所的な構造性に着目しているため、PSNRの場合のような問題が生じにくく、得られる指標も主観に近いとされる。しかし、画面内に設定した局所的なブロックを走査しながら、対象画像と参照画像の該ブロック内における平均、分散、共分散等を求める必要があり演算コストが高いという課題があった。   Since SSIM focuses on local structure, problems such as those in the case of PSNR are unlikely to occur, and the obtained index is also close to subjectivity. However, there is a problem that the calculation cost is high because it is necessary to obtain the average, variance, covariance, and the like of the target image and the reference image in the block while scanning a local block set in the screen.

また、特許文献1の手法はハードウェア化もなされ、実時間処理も可能となっているが、得られる指標はPSNRの推定値である。より主観評価値に近い評価を実現するには、PSNRのような参照画像に対する評価対象画像の誤差のほか、評価対象画像の画素値変動などの画像特徴量を考慮する必要がある。   Moreover, although the technique of patent document 1 is also implemented in hardware and real-time processing is possible, the obtained index is an estimated value of PSNR. In order to realize an evaluation closer to the subjective evaluation value, it is necessary to consider an image feature amount such as a pixel value variation of the evaluation target image in addition to an error of the evaluation target image with respect to a reference image such as PSNR.

かかる事情に鑑みてなされた本発明の目的は、評価対象画像及び参照画像の誤差の指標である誤差評価値と、評価対象画像の画像特徴量の指標である画像特徴値とを考慮して画質を評価することが可能な画質評価装置及びプログラムを提供することにある。   An object of the present invention made in view of such circumstances is to consider an image quality value in consideration of an error evaluation value that is an index of error between an evaluation target image and a reference image and an image feature value that is an index of an image feature amount of the evaluation target image. It is an object of the present invention to provide an image quality evaluation apparatus and program capable of evaluating the image quality.

上記課題を解決するため、本発明に係る画質評価装置は、評価対象画像の画質の評価値を出力する画質評価装置であって、評価対象画像及び参照画像の誤差の指標である誤差評価値を算出する誤差評価値算出部と、前記評価対象画像の畳み込み演算によって算出される、前記評価対象画像の画像特徴量の指標である画像特徴値を算出する画像特徴値算出部と、前記誤差評価値及び前記画像特徴値の和又は重みつき和を前記評価対象画像の評価値として算出する加算部と、を備えることを特徴とする。   In order to solve the above problems, an image quality evaluation apparatus according to the present invention is an image quality evaluation apparatus that outputs an evaluation value of an image quality of an evaluation target image, and an error evaluation value that is an index of an error between the evaluation target image and the reference image. An error evaluation value calculation unit to calculate, an image feature value calculation unit to calculate an image feature value, which is an index of an image feature amount of the evaluation target image, calculated by a convolution operation of the evaluation target image, and the error evaluation value And an adding unit that calculates a sum of the image feature values or a weighted sum as an evaluation value of the evaluation target image.

さらに、本発明に係る画質評価装置において、前記誤差評価値算出部は、画素ごとに前記評価対象画像及び前記参照画像の差分値を算出する減算部と、前記差分値を第1のルックアップテーブルを参照して変換する第1のLUT変換部と、前記第1のLUT変換部により変換された差分値を所定領域内において総和した総和値を前記誤差評価値として算出する第1の総和部と、を備えることを特徴とする。   Furthermore, in the image quality evaluation apparatus according to the present invention, the error evaluation value calculation unit includes a subtraction unit that calculates a difference value between the evaluation target image and the reference image for each pixel, and the difference value is stored in a first lookup table. A first LUT conversion unit that converts the difference values converted by the first LUT conversion unit within a predetermined area, and a first summation unit that calculates a summation value as the error evaluation value It is characterized by providing.

さらに、本発明に係る画質評価装置において、前記誤差評価値算出部は、前記総和値を第2のルックアップテーブルを参照して変換する第2のLUT変換部を更に備え、前記第2のLUT変換部により変換された総和値を前記誤差評価値とすることを特徴とする。   Furthermore, in the image quality evaluation apparatus according to the present invention, the error evaluation value calculation unit further includes a second LUT conversion unit that converts the total value with reference to a second look-up table, and the second LUT conversion unit. The total value converted by the conversion unit is used as the error evaluation value.

さらに、本発明に係る画質評価装置において、前記画像特徴値算出部は、前記評価対象画像に対して1種類以上の畳み込み係数を用いてそれぞれ畳み込み演算を行って畳み込み画像を生成する畳み込み演算部と、前記畳み込み画像の画素値を第3のルックアップテーブルを参照して変換する第3のLUT変換部と、前記第3のLUT変換部により変換された画素値を所定領域内において総和した総和値を前記画像特徴値として算出する第2の総和部と、を備えることを特徴とする。   Furthermore, in the image quality evaluation apparatus according to the present invention, the image feature value calculation unit includes a convolution operation unit that performs a convolution operation on each of the evaluation target images using one or more types of convolution coefficients to generate a convolution image. A third LUT converter that converts the pixel values of the convolution image with reference to a third lookup table, and a sum value obtained by summing the pixel values converted by the third LUT converter in a predetermined area And a second summation unit that calculates the image feature value as the image feature value.

また、上記課題を解決するため、本発明に係るプログラムは、コンピュータを、上記画質評価装置として機能させることを特徴とする。   In order to solve the above problem, a program according to the present invention causes a computer to function as the image quality evaluation apparatus.

本発明によれば、評価対象画像及び参照画像の誤差の指標である誤差評価値と、評価対象画像の画像特徴量の指標である画像特徴値とを考慮して画質を評価することができる。   According to the present invention, it is possible to evaluate image quality in consideration of an error evaluation value that is an index of error between an evaluation target image and a reference image and an image feature value that is an index of an image feature amount of the evaluation target image.

本発明の一実施形態に係る画質評価装置の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the image quality evaluation apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る画質評価装置の処理例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process example of the image quality evaluation apparatus which concerns on one Embodiment of this invention.

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、本発明の一実施形態に係る画質評価装置の構成を示すブロック図である。図1に示す例では、画質評価装置1は、誤差評価値算出部10と、画像特徴値算出部20と、遅延部30と、第2加算部40と、を備える。   FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an image quality evaluation apparatus according to an embodiment of the present invention. In the example illustrated in FIG. 1, the image quality evaluation apparatus 1 includes an error evaluation value calculation unit 10, an image feature value calculation unit 20, a delay unit 30, and a second addition unit 40.

画質評価装置1は、評価対象画像Yと参照画像Xの入力に対して、領域B内における画質の評価を行い、評価値e(B)を出力する。以下の説明において、評価対象画像Yの画像座標(i,j)における画素値をY(i,j)と表記し、参照画像Xの画像座標(i,j)における画素値をX(i,j)と表記する。   The image quality evaluation apparatus 1 evaluates the image quality in the region B with respect to the input of the evaluation target image Y and the reference image X, and outputs an evaluation value e (B). In the following description, the pixel value at the image coordinates (i, j) of the evaluation target image Y is denoted as Y (i, j), and the pixel value at the image coordinates (i, j) of the reference image X is X (i, j). j).

誤差評価値算出部10は、評価対象画像Y及び参照画像Xの誤差の指標である誤差評価値を算出する。誤差評価値算出部10は、減算部11と、第1LUT変換部12と、第1総和部13と、第2LUT変換部14とを備える。なお、第2LUT変換部14は必須の構成ブロックではなく、省略してもよい。   The error evaluation value calculation unit 10 calculates an error evaluation value that is an index of error between the evaluation target image Y and the reference image X. The error evaluation value calculation unit 10 includes a subtraction unit 11, a first LUT conversion unit 12, a first summation unit 13, and a second LUT conversion unit 14. Note that the second LUT conversion unit 14 is not an essential constituent block and may be omitted.

画像特徴値算出部20は、畳み込み演算によって算出される、評価対象画像Yの画像特徴量の指標である画像特徴値を算出する。画像特徴値算出部20は、畳み込み係数テーブル21と、1以上の畳み込み演算部22と、第3LUT変換部23と、第1加算部24と、第2総和部25とを備える。図1に示す実施形態では、畳み込み演算部22の数を2つ(22−1及び22−2)としている。   The image feature value calculation unit 20 calculates an image feature value that is an index of the image feature amount of the evaluation target image Y, which is calculated by a convolution operation. The image feature value calculation unit 20 includes a convolution coefficient table 21, one or more convolution operation units 22, a third LUT conversion unit 23, a first addition unit 24, and a second summation unit 25. In the embodiment shown in FIG. 1, the number of convolution operation units 22 is two (22-1 and 22-2).

画質評価装置1は、式(1)に示す演算を行う。なお、LUT.[・]は1次元のルックアップテーブルを表し、LUT.[・][・]は2次元のルックアップテーブルを表すものとする。   The image quality evaluation apparatus 1 performs the calculation shown in Expression (1). Note that LUT. [·] Represents a one-dimensional lookup table. [•] [•] represent a two-dimensional lookup table.

Figure 2015232770
Figure 2015232770

画質評価装置1は、参照画像Xを走査部2によってラスタスキャンした画素値列、及び
評価対象画像Yを走査部3によってラスタスキャンした画素値列を逐次入力する。
The image quality evaluation apparatus 1 sequentially inputs a pixel value sequence obtained by raster scanning the reference image X by the scanning unit 2 and a pixel value sequence obtained by raster scanning the evaluation target image Y by the scanning unit 3.

減算部11は、順次入力される評価対象画像Yの画素値Y(i,j)から参照画像Xの画素値X(i,j)を減じた差分値d=Y(i,j)−X(i,j)を算出し、第1LUT変換部12に出力する。   The subtraction unit 11 subtracts the pixel value X (i, j) of the reference image X from the pixel value Y (i, j) of the evaluation target image Y that is sequentially input, d = Y (i, j) −X (I, j) is calculated and output to the first LUT converter 12.

第1LUT変換部12は、差分値dをルックアップテーブルLUTDを参照して変換する。LUTDに設定する値は任意であるが、差分値dの絶対値が大きいほど出力値が小さくならないようにすることが好ましい。例えば、第1LUT変換部12は、式(2)又は式(3)に示す変換を行う。また、式(4)に示すように変換値をクリッピングしてもよい。 The first LUT conversion unit 12 converts the difference value d with reference to the lookup table LUT D. The value set in LUT D is arbitrary, but it is preferable that the output value does not decrease as the absolute value of the difference value d increases. For example, the first LUT conversion unit 12 performs the conversion shown in Expression (2) or Expression (3). Further, the conversion value may be clipped as shown in Expression (4).

Figure 2015232770
Figure 2015232770

Figure 2015232770
Figure 2015232770

Figure 2015232770
Figure 2015232770

第1総和部13は、加算回路と遅延回路(z-1)により構成することができ、第1LUT変換部12から時々刻々到来する誤差評価値を累積することで総和値を算出し、第2LUT変換部14に出力する。なお、遅延回路の出力値の初期値は0とする。第1総和部13は、評価対象画像Yの画素値Y(i,j)と参照画像Xの画素値X(i,j)を、(i,j)∈Bの領域内において全て走査することで、式(5)に示す総和値を算出する。なお、誤差評価値算出部10が第2LUT変換部14を備えない構成とした場合には、総和値を誤差評価値として遅延部30に出力する。 The first summation unit 13 can be configured by an adder circuit and a delay circuit (z −1 ). The first summation unit 13 calculates a summation value by accumulating error evaluation values that arrive from the first LUT conversion unit 12 every moment. The data is output to the conversion unit 14. Note that the initial value of the output value of the delay circuit is 0. The first summation unit 13 scans all the pixel values Y (i, j) of the evaluation target image Y and the pixel values X (i, j) of the reference image X within the region of (i, j) ∈B. Thus, the total value shown in the equation (5) is calculated. When the error evaluation value calculation unit 10 does not include the second LUT conversion unit 14, the total value is output to the delay unit 30 as an error evaluation value.

Figure 2015232770
Figure 2015232770

第2LUT変換部14は、第1総和部13により算出された総和値を、ルックアップテーブルLUTEを参照して変換し、誤差評価値として遅延部30に出力する。例えば、第2LUT変換部14にて式(6)の変換を行うと、第1LUT変換部にて式(2)の変換を行った場合には、第2LUT変換部14は評価対象画像Yと参照画像Xの領域B内におけるRMSE(Root Mean Square Error)を出力することとなる。ここで、Nは領域B内の画素数を表す。 The second LUT conversion unit 14 converts the sum value calculated by the first summation unit 13 with reference to the lookup table LUT E , and outputs the converted value to the delay unit 30 as an error evaluation value. For example, when the second LUT conversion unit 14 performs the conversion of Expression (6), when the first LUT conversion unit performs the conversion of Expression (2), the second LUT conversion unit 14 refers to the evaluation target image Y. RMSE (Root Mean Square Error) in the region B of the image X is output. Here, N represents the number of pixels in the region B.

Figure 2015232770
Figure 2015232770

畳み込み係数テーブル21は、畳み込み演算部22の個数分だけ畳み込み係数(畳み込みカーネル)のセットを保持する。図1の例では、畳み込み係数テーブル21は、3×3画素の2次の畳み込み係数を2セット(C0及びC1)保持する。例えば、畳み込み係数C0及びC1として、式(7)のように、水平方向及び垂直方向の勾配(1次微分)を設定する。 The convolution coefficient table 21 holds sets of convolution coefficients (convolution kernels) as many as the number of convolution operation units 22. In the example of FIG. 1, the convolution coefficient table 21 holds two sets (C 0 and C 1 ) of secondary convolution coefficients of 3 × 3 pixels. For example, as the convolution coefficients C 0 and C 1 , gradients (primary differentiation) in the horizontal direction and the vertical direction are set as in Expression (7).

Figure 2015232770
Figure 2015232770

畳み込み演算部22−1は、評価対象画像Yに対し、畳み込み係数テーブル21に記憶された畳み込み係数C0を用いて畳み込み演算を行って畳み込み画像Z0を生成し、第3LUT変換部23に出力する。畳み込み演算部22−2は、評価対象画像Yに対し、畳み込み係数テーブル21に記憶された畳み込み係数C1を用いて畳み込み演算を行って畳み込み画像Z1を生成し、第3LUT変換部23に出力する。畳み込み演算部22−1及び22−2は、加算回路、乗算回路、及び遅延回路により構成することができる。畳み込み画像Zの画像座標(i,j)における画素値Z(i,j)は式(8)で表される。 The convolution operation unit 22-1 performs a convolution operation on the evaluation target image Y using the convolution coefficient C 0 stored in the convolution coefficient table 21 to generate a convolution image Z 0 and outputs the convolution image Z 0 to the third LUT conversion unit 23. To do. The convolution operation unit 22-2 performs a convolution operation on the evaluation target image Y using the convolution coefficient C 1 stored in the convolution coefficient table 21 to generate a convolution image Z 1, and outputs it to the third LUT conversion unit 23. To do. The convolution operation units 22-1 and 22-2 can be configured by an adder circuit, a multiplier circuit, and a delay circuit. The pixel value Z (i, j) at the image coordinates (i, j) of the convolution image Z is expressed by Expression (8).

Figure 2015232770
Figure 2015232770

式(8)において、mは複数の畳み込み演算部を区別するためのインデックスである。図1の例では、m∈{0,1}である。また、領域Kmはm番目の畳み込み係数Cmのカーネルの拡がりで、図1の例では式(9)で表される。 In Expression (8), m is an index for distinguishing a plurality of convolution operation units. In the example of FIG. 1, mε {0, 1}. Further, the region K m is the expansion of the m-th convolution coefficient C m kernel, and is represented by Expression (9) in the example of FIG.

Figure 2015232770
Figure 2015232770

第3LUT変換部23は、畳み込み演算部22−1及び畳み込み演算部22−2により算出された畳み込み画像Zmの各画素値Zm(i,j)をルックアップテーブルLUTF[m]を参照して変換し、変換画像Wmを第1加算部24に出力する。例えば、第3LUT変換部23は式(10)に示す変換を行う。変換画像Wmの画像座標(i,j)における画素値Wm(i,j)は式(11)で表される。 The third LUT conversion unit 23 refers to the lookup table LUT F [m] for each pixel value Z m (i, j) of the convolution image Z m calculated by the convolution operation unit 22-1 and the convolution operation unit 22-2. The converted image W m is output to the first adder 24. For example, the third LUT conversion unit 23 performs the conversion shown in Expression (10). The pixel value W m (i, j) at the image coordinates (i, j) of the converted image W m is expressed by Expression (11).

Figure 2015232770
Figure 2015232770

Figure 2015232770
Figure 2015232770

第1加算部24は、第3LUT変換部23により変換された変換画像Wmを画素ごとに加算し、第2総和部25に出力する。 The first addition unit 24 adds the converted image W m converted by the third LUT conversion unit 23 for each pixel and outputs the result to the second summation unit 25.

第2総和部25は、加算回路と遅延回路(z-1)により構成することができ、第1加算部24から時々刻々到来する値を累積することで総和を求める。なお、遅延回路(z-1)の出力値の初期値は0とする。図1の例では、(i,j)∈Bの領域内において全て走査するのに要するクロック数の後、さらに2L+2クロック経過時において、第2総和部25は、式(12)に示す総和値を画像特徴値として算出する。 The second summation unit 25 can be composed of an addition circuit and a delay circuit (z −1 ), and obtains the summation by accumulating values that arrive from the first addition unit 24 every moment. Note that the initial value of the output value of the delay circuit (z −1 ) is 0. In the example of FIG. 1, after 2L + 2 clocks have elapsed after the number of clocks required to scan all within the region of (i, j) εB, the second summation unit 25 performs the summation value represented by Expression (12). Are calculated as image feature values.

Figure 2015232770
Figure 2015232770

遅延部30は、誤差評価値算出部10及び画像特徴値算出部20の出力信号のタイミングを調整するものである。図1の例では、畳み込み演算部22における遅延を考慮し、領域Bの水平画素数をLとして、遅延部30は2L+2画素分の走査に要する時間を補償する。   The delay unit 30 adjusts the timing of the output signals of the error evaluation value calculation unit 10 and the image feature value calculation unit 20. In the example of FIG. 1, considering the delay in the convolution operation unit 22, the number of horizontal pixels in the region B is set to L, and the delay unit 30 compensates for the time required for scanning for 2L + 2 pixels.

第2加算部40は、誤差評価値算出部10から入力される誤差評価値、及び画像特徴値算出部20から入力される画像特徴値の和又は重みつき和を評価対象画像Yの評価値e(B)として出力する。図1の例では、(i,j)∈Bの領域内において全て走査するのに要するクロック数の後、さらに2L+2クロック経過時において、第2加算部40は式(1)の値を出力する。例えば、式(2),(6),(7),(10)の各設定値を採用する場合、式(1)は、式(13)で表される。   The second adder 40 calculates the sum or weighted sum of the error evaluation value input from the error evaluation value calculator 10 and the image feature value input from the image feature value calculator 20 as the evaluation value e of the evaluation target image Y. Output as (B). In the example of FIG. 1, the second adder 40 outputs the value of the expression (1) after 2L + 2 clocks have elapsed after the number of clocks required to scan all within the region of (i, j) εB. . For example, when the set values of the formulas (2), (6), (7), and (10) are employed, the formula (1) is expressed by the formula (13).

Figure 2015232770
Figure 2015232770

式(13)は評価対象画像Yの領域B内におけるRMSE植とTVノルム値の和を示している。式(13)の指標は、評価対象画像Yの参照画像Xへの類似性と、評価対象画像Yの画素値の変動の少なさとの両者を考慮した指標となる。すなわち、式(13)は、誤差の少なさとリンギングの少なさの両方を考慮した客観指標となる。   Expression (13) represents the sum of the RMSE planting and the TV norm value in the region B of the evaluation target image Y. The index of Expression (13) is an index that takes into account both the similarity of the evaluation target image Y to the reference image X and the small variation in the pixel value of the evaluation target image Y. That is, Expression (13) is an objective index that takes into consideration both the small error and the small ringing.

図2は、画質評価装置1の処理例を示すフローチャートである。誤差評価値を算出するステップS1と画像特徴値を算出するステップS2は、同時に並行して行うことができるが、図2では説明の便宜上、ステップS1の後にステップS2を行うフローチャートとしている。   FIG. 2 is a flowchart illustrating a processing example of the image quality evaluation apparatus 1. Although step S1 for calculating the error evaluation value and step S2 for calculating the image feature value can be performed in parallel at the same time, FIG. 2 is a flowchart in which step S2 is performed after step S1 for convenience of explanation.

誤差評価値を算出するステップS1では、画素ごとに評価対象画像Yと参照画像Xの差分値dを算出し(ステップS11)、差分値dを第1のルックアップテーブルLUTDを参照して変換し(ステップS12)、変換された差分値dを所定領域B内において総和した第1の総和値を算出する(ステップS13)。そして、第1の総和値を第2のルックアップテーブルLUTEを参照して変換して誤差評価値とする(ステップS14)。このステップS14は必要でない場合もあり、その場合にはステップS13により算出された第1の総和値を誤差評価値とする。 In step S1 for calculating the error evaluation value, a difference value d between the evaluation target image Y and the reference image X is calculated for each pixel (step S11), and the difference value d is converted by referring to the first lookup table LUT D. In step S12, a first total value obtained by summing the converted difference value d in the predetermined area B is calculated (step S13). Then, the first total value is converted with reference to the second lookup table LUT E to obtain an error evaluation value (step S14). This step S14 may not be necessary. In this case, the first total value calculated in step S13 is set as the error evaluation value.

例えば、ステップS12において二乗演算や絶対値演算を含む非線形演算や線形演算を行うことで、ステップS13において二乗誤差和(SSD;Sum of Squared Difference)や絶対値誤差和(SAD;Sum of Absolute Difference)を含む誤差評価値を得る。また、ステップS14においてRMSEやPSNRを含む誤差評価値を得る。   For example, non-linear calculation or linear calculation including square calculation and absolute value calculation is performed in step S12, and square error sum (SSD) or absolute value error sum (SAD) is calculated in step S13. An error evaluation value including is obtained. In step S14, an error evaluation value including RMSE and PSNR is obtained.

画像特徴値を算出するステップS2では、評価対象画像Yに対して1種類以上の畳み込み係数を用いてそれぞれ畳み込み演算を行って畳み込み画像を生成し(ステップS21)、畳み込み画像の画素値を第3のルックアップテーブルLUTFを参照して変換し(ステップS22)、変換された画素値を所定領域B内において総和した第2の総和値を画像特徴値として算出する(ステップS23)。 In step S2 for calculating the image feature value, a convolution image is generated by performing each convolution operation on the evaluation target image Y using one or more types of convolution coefficients (step S21), and the pixel value of the convolution image is set to the third value. Is converted with reference to the look-up table LUT F (step S22), and a second total value obtained by summing the converted pixel values in the predetermined area B is calculated as an image feature value (step S23).

例えば、ステップS21において水平方向又は垂直方向の勾配(1次微分)演算を含む1以上のフィルタ処理を行い、ステップS22において二乗演算や絶対値演算を含む非線形演算や線形演算を行うことで、ステップS23において、例えば水平方向及び垂直方向の勾配の絶対値和(TVノルム)を含む画像特徴値を得る。   For example, in step S21, one or more filtering processes including a horizontal or vertical gradient (first derivative) calculation are performed, and in step S22, a non-linear calculation or a linear calculation including a square calculation or an absolute value calculation is performed. In S23, for example, an image feature value including the absolute value sum (TV norm) of the gradient in the horizontal direction and the vertical direction is obtained.

最後に、ステップS1により算出された誤差評価値、及びステップS2により算出された画像特徴値の和又は重みつき和を、評価対象画像Yの評価値e(B)として算出する(ステップS3)。   Finally, the error evaluation value calculated in step S1 and the sum or weighted sum of the image feature values calculated in step S2 are calculated as the evaluation value e (B) of the evaluation target image Y (step S3).

したがって、本発明に係る画質評価装置1によれば、評価対象画像Y及び参照画像Xの誤差の指標である誤差評価値と、評価対象画像Yの画像特徴量の指標である画像特徴値とを考慮して画質を評価することができる。また、評価値をルックアップテーブル、加算回路、乗算回路、遅延回路といった簡易な回路のみによって得ることができ、FPGA(Field Programmable Gate Array)等の論理回路による実装が容易となる。また、第2LUT変換部14を備えることにより、誤差評価値として対数などの非線形の評価関数を適用することができる。   Therefore, according to the image quality evaluation apparatus 1 according to the present invention, the error evaluation value that is an index of error between the evaluation target image Y and the reference image X and the image feature value that is an index of the image feature amount of the evaluation target image Y are obtained. The image quality can be evaluated in consideration. Further, the evaluation value can be obtained only by a simple circuit such as a look-up table, an adder circuit, a multiplier circuit, and a delay circuit, and mounting by a logic circuit such as an FPGA (Field Programmable Gate Array) becomes easy. Further, by providing the second LUT conversion unit 14, a nonlinear evaluation function such as a logarithm can be applied as the error evaluation value.

なお、画質評価装置1の変形例として、参照画像Xについても評価対象画像Yと同様に、畳み込み係数テーブル21、畳み込み演算部22、第3LUT変換部23、及び第1加算部24により画像特徴量を求め、参照画像Xの画像特徴量と評価対象画像Yの画像特徴量の誤差又は比を、最終的な評価対象画像Yの画像特徴量としてもよい。   As a modification of the image quality evaluation apparatus 1, as with the evaluation target image Y, the reference image X is also subjected to image feature quantities by the convolution coefficient table 21, the convolution operation unit 22, the third LUT conversion unit 23, and the first addition unit 24. The error or ratio between the image feature quantity of the reference image X and the image feature quantity of the evaluation target image Y may be used as the final image feature quantity of the evaluation target image Y.

また、上述した画質評価装置1として機能させるためにコンピュータを好適に用いることができ、そのようなコンピュータは、画質評価装置1の各機能を実現する処理内容を記述したプログラムを該コンピュータの記憶部に格納しておき、該コンピュータのCPUによってこのプログラムを読み出して実行させることで実現することができる。なお、このプログラムは、コンピュータ読取り可能な記録媒体に記録可能である。   In addition, a computer can be suitably used to cause the image quality evaluation apparatus 1 to function as described above, and such a computer stores a program describing processing contents for realizing each function of the image quality evaluation apparatus 1. This program can be realized by reading out and executing this program by the CPU of the computer. This program can be recorded on a computer-readable recording medium.

上述の実施形態は代表的な例として説明したが、本発明の趣旨及び範囲内で、多くの変更及び置換ができることは当業者に明らかである。したがって、本発明は、上述の実施形態によって制限するものと解するべきではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。例えば、実施形態に記載の複数の構成ブロックを1つに組み合わせたり、あるいは1つの構成ブロックを分割したりすることが可能である。   Although the above embodiment has been described as a representative example, it will be apparent to those skilled in the art that many changes and substitutions can be made within the spirit and scope of the invention. Therefore, the present invention should not be construed as being limited by the above-described embodiments, and various modifications and changes can be made without departing from the scope of the claims. For example, a plurality of constituent blocks described in the embodiments can be combined into one, or one constituent block can be divided.

1 画質評価装置
10 誤差評価値算出部
11 減算部
12 第1LUT変換部
13 第1総和部
14 第2LUT変換部
20 画像特徴値算出部
21 畳み込み係数テーブル
22 畳み込み演算部
23 第3LUT変換部
24 第1加算部
25 第2総和部
30 遅延部
40 第2加算部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Image quality evaluation apparatus 10 Error evaluation value calculation part 11 Subtraction part 12 1st LUT conversion part 13 1st summation part 14 2nd LUT conversion part 20 Image feature value calculation part 21 Convolution coefficient table 22 Convolution calculation part 23 3rd LUT conversion part 24 1st Adder 25 Second total sum 30 Delay unit 40 Second adder

Claims (5)

評価対象画像の画質の評価値を出力する画質評価装置であって、
評価対象画像及び参照画像の誤差の指標である誤差評価値を算出する誤差評価値算出部と、
前記評価対象画像の畳み込み演算によって算出される、前記評価対象画像の画像特徴量の指標である画像特徴値を算出する画像特徴値算出部と、
前記誤差評価値及び前記画像特徴値の和又は重みつき和を前記評価対象画像の評価値として算出する加算部と、
を備えることを特徴とする画質評価装置。
An image quality evaluation apparatus that outputs an evaluation value of an image quality of an evaluation target image,
An error evaluation value calculation unit that calculates an error evaluation value that is an index of error between the evaluation target image and the reference image;
An image feature value calculation unit that calculates an image feature value that is an index of an image feature amount of the evaluation target image, calculated by a convolution operation of the evaluation target image;
An adder that calculates a sum or weighted sum of the error evaluation value and the image feature value as an evaluation value of the evaluation target image;
An image quality evaluation apparatus comprising:
前記誤差評価値算出部は、
画素ごとに前記評価対象画像及び前記参照画像の差分値を算出する減算部と、
前記差分値を第1のルックアップテーブルを参照して変換する第1のLUT変換部と、
前記第1のLUT変換部により変換された差分値を所定領域内において総和した総和値を前記誤差評価値として算出する第1の総和部と、
を備えることを特徴とする、請求項1に記載の画質評価装置。
The error evaluation value calculation unit
A subtraction unit that calculates a difference value between the evaluation target image and the reference image for each pixel;
A first LUT converter that converts the difference value with reference to a first lookup table;
A first summation unit that calculates, as the error evaluation value, a summation value obtained by summing the difference values transformed by the first LUT transformation unit within a predetermined area;
The image quality evaluation apparatus according to claim 1, further comprising:
前記誤差評価値算出部は、
前記総和値を第2のルックアップテーブルを参照して変換する第2のLUT変換部を更に備え、
前記第2のLUT変換部により変換された総和値を前記誤差評価値とすることを特徴とする、請求項2に記載の画質評価装置。
The error evaluation value calculation unit
A second LUT converter that converts the sum value with reference to a second lookup table;
The image quality evaluation apparatus according to claim 2, wherein a sum value converted by the second LUT conversion unit is used as the error evaluation value.
前記画像特徴値算出部は、
前記評価対象画像に対して1種類以上の畳み込み係数を用いてそれぞれ畳み込み演算を行って畳み込み画像を生成する畳み込み演算部と、
前記畳み込み画像の画素値を第3のルックアップテーブルを参照して変換する第3のLUT変換部と、
前記第3のLUT変換部により変換された画素値を所定領域内において総和した総和値を前記画像特徴値として算出する第2の総和部と、
を備えることを特徴とする、請求項1から3のいずれか一項に記載の画質評価装置。
The image feature value calculation unit
A convolution operation unit that performs a convolution operation on each of the evaluation target images using one or more types of convolution coefficients, and generates a convolution image;
A third LUT converter that converts the pixel value of the convolution image with reference to a third lookup table;
A second summation unit that calculates a sum value obtained by summing the pixel values converted by the third LUT conversion unit in a predetermined area as the image feature value;
The image quality evaluation apparatus according to claim 1, further comprising:
コンピュータを、請求項1から4のいずれか一項に記載の画質評価装置として機能させるためのプログラム。   The program for functioning a computer as an image quality evaluation apparatus as described in any one of Claim 1 to 4.
JP2014118906A 2014-06-09 2014-06-09 Image quality evaluation apparatus and program Active JP6415866B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014118906A JP6415866B2 (en) 2014-06-09 2014-06-09 Image quality evaluation apparatus and program

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014118906A JP6415866B2 (en) 2014-06-09 2014-06-09 Image quality evaluation apparatus and program

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2015232770A true JP2015232770A (en) 2015-12-24
JP6415866B2 JP6415866B2 (en) 2018-10-31

Family

ID=54934182

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014118906A Active JP6415866B2 (en) 2014-06-09 2014-06-09 Image quality evaluation apparatus and program

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6415866B2 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008123126A1 (en) * 2007-03-22 2008-10-16 Nec Corporation Image quality evaluating system, method and program
JP2010124104A (en) * 2008-11-18 2010-06-03 Kddi Corp Device for evaluating objective image quality of video image

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008123126A1 (en) * 2007-03-22 2008-10-16 Nec Corporation Image quality evaluating system, method and program
JP2010124104A (en) * 2008-11-18 2010-06-03 Kddi Corp Device for evaluating objective image quality of video image

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
川除佳和 外3名: "画像修復アルゴリズムを用いた符号化動画像のNR画質評価モデル", 画像符号化シンポジウム 第19回シンポジウム資料, JPN6018002687, 10 November 2004 (2004-11-10), pages 第11−12頁 *

Also Published As

Publication number Publication date
JP6415866B2 (en) 2018-10-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8369649B2 (en) Image processing apparatus, image processing method, and computer program for performing super-resolution process
JP6719572B2 (en) High dynamic range color conversion correction
US9767542B2 (en) Method and device for selecting an image dynamic range conversion operator
JP2005354703A (en) Apparatus and method for measuring noise of image signal
JP2004221644A (en) Image processing apparatus and method therefor, recording medium, and program
JP2015154454A (en) Moving image encoding device, program and integrated circuit
Bagawade Ramdas et al. Wavelet transform techniques for image resolution enhancement: a study
WO2021036661A1 (en) Filtering method and apparatus, and related product
JP2005012799A (en) Apparatus to provide block-based motion compensation and method thereof
US10742986B2 (en) High dynamic range color conversion correction
JP4763525B2 (en) Video alignment method
Islam et al. A novel image quality index for image quality assessment
JP6276596B2 (en) Spatial super-resolution / tone interpolation device and program
JPWO2017203941A1 (en) IMAGE PROCESSING APPARATUS, IMAGE PROCESSING METHOD, AND PROGRAM
JP6415866B2 (en) Image quality evaluation apparatus and program
JP6506957B2 (en) Objective image quality evaluation device and program
JP2013201724A (en) Image processing device and image processing method
US20130202199A1 (en) Using higher order statistics to estimate pixel values in digital image processing to improve accuracy and computation efficiency
JP4083159B2 (en) Motion vector setting method for digital video
Patlaenko Analysis the functions of wavelet transform to compress content in television production
JP4632100B2 (en) Image processing apparatus, image processing method, recording medium, and program
JP2010211552A (en) Image processing method and computer program
KR101469513B1 (en) Video processing method and apparatus based on multiple texture image using video excitation signal
JP6388476B2 (en) Encoding apparatus and program
McFadden et al. Selecting the proper window for SSIM

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20170501

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180130

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180328

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20180904

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20181003

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6415866

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250