JPH11215523A - Image quality evaluation device for evaluating deterioration in image quality accompanying image processing - Google Patents

Image quality evaluation device for evaluating deterioration in image quality accompanying image processing

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JPH11215523A
JPH11215523A JP1242698A JP1242698A JPH11215523A JP H11215523 A JPH11215523 A JP H11215523A JP 1242698 A JP1242698 A JP 1242698A JP 1242698 A JP1242698 A JP 1242698A JP H11215523 A JPH11215523 A JP H11215523A
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image quality
image
frequency filter
quality evaluation
image processing
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泰章 西田
Seiichi Goshi
清一 合志
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Nippon Hoso Kyokai NHK
Japan Broadcasting Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image quality evaluation device that evaluates image quality deterioration accompanying image processing, where the evaluation result is well in agreement with a subjective evaluation by humans. SOLUTION: This device is provided with a differential arithmetic section 1 that applies differential arithmetic operation between both image signals before and after image processing, a time space arithmetic section 2 that includes a time frequency filter 13 and a space frequency filter 14, each receiving a half of outputs of the differential arithmetic section 1 to calculate a response in temporal frequency and spatial frequency, where the calculation of the response of the temporal frequency filter 13 and the spatial frequency filter 14 is controlled by an image signal level before or after the image processing, and a time space integration section 3 that applies integration in space and time directions to signals outputted from the time space arithmetic section 2 to output an evaluation value.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、画質評価装置、特
に、デジタル圧縮・伸張などの画像処理に伴う画質劣化
を人間に代わって評価し、人間の主観評価に近い評価値
を出力することができる画質評価装置に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image quality evaluation apparatus, and more particularly, to an image quality evaluation apparatus which evaluates image quality deterioration due to image processing such as digital compression / expansion on behalf of a human and outputs an evaluation value close to the subjective evaluation of a human. The present invention relates to a possible image quality evaluation device.

【0002】[0002]

【従来の技術】画像信号のデジタル圧縮・伸張やコンポ
ーネント−コンポジット変換あるいはアナログ処理に
は、程度の差はあっても画質劣化を伴う。これら画質劣
化の程度を主観評価に近い評価値で評価する目的で、従
来、ブロック内での視覚特性を考慮した重み付けをする
など空間的な処理に工夫を加えた圧縮画像評価システム
(テレビジョン学会技術報告ITE Technical Report
Vol. 20,No. 35「ディジタル圧縮画像評価システ
ムの開発」平成8年6月20日発表)がある。また、ノ
イズメータの分野では、視覚の特性に合わせたウェイテ
ィング・フィルタを通して測定する装置(ローデシュワ
ルツ製ノイズメータ)もある。
2. Description of the Related Art Digital compression / expansion of image signals, component-to-composite conversion, or analog processing involves image quality deterioration although varying in degree. Conventionally, in order to evaluate the degree of image quality degradation with an evaluation value close to the subjective evaluation, a compressed image evaluation system (Television Society of Japan) which devised spatial processing such as weighting in consideration of visual characteristics in blocks Technical Report ITE Technical Report
Vol. 20, No. 35, "Development of Digital Compressed Image Evaluation System", announced on June 20, 1996). In the field of noise meters, there is also a device (a noise meter manufactured by Rohde & Schwarz) that measures through a weighting filter adapted to the characteristics of visual perception.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかし、デジタル圧縮
・伸張した符号化画像は、圧縮・伸張前の画像に対して
様々な信号処理が行われているため、それら処理による
信号の歪みは画面内や時間方向に一定ではなく、画像の
種類、複雑さおよびエッジ近傍など様々な要素で変化
し、上述した測定方法や装置などによるこれまでの測定
では測定結果を主観評価値に近づけることが困難であっ
た。
However, since a digitally compressed / decompressed coded image is subjected to various signal processings on the image before the compression / decompression, the signal distortion due to the processing is reduced in the screen. It is not constant in the time direction and changes in various factors such as the type of image, complexity and vicinity of the edge, and it is difficult to bring the measurement result close to the subjective evaluation value in the previous measurement using the above-mentioned measurement methods and devices. there were.

【0004】また、デジタル圧縮・伸張に伴う信号の歪
みの評価を、画像の複雑さやエッジ近傍であるか否かな
どにより評価値に重み付けを行う方法によって、ある程
度主観評価値に近づけることができることが、論文(N
HK技研R&D NO.36「放送用ディジタル符号化画像
の客観的評価尺度の検討」平成7年5月15日発行)等
で示されているが、これにおいても、信号の歪み評価値
を未だ十分に主観評価値に近づけることができなかっ
た。
In addition, the evaluation of signal distortion due to digital compression / expansion can be approximated to a subjective evaluation value to some extent by a method of weighting the evaluation value based on the complexity of the image or whether or not the image is near an edge. , Paper (N
HK Giken R & D No. 36, "Study of Objective Evaluation Scale for Digitally Coded Images for Broadcasting," published on May 15, 1995). Could not approach the subjective evaluation value.

【0005】本発明の目的は、上述した従来の画質評価
装置の問題点(解決すべき課題)を解決するため、評価
結果が人間の行う主観評価値に精度良く一致する結果の
得られる画像処理に伴う画質劣化を評価するための画質
評価装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems (problems to be solved) of the conventional image quality evaluation apparatus, and to provide an image processing apparatus capable of obtaining a result whose evaluation result accurately matches a subjective evaluation value performed by a human. It is an object of the present invention to provide an image quality evaluation device for evaluating image quality degradation accompanying the image quality.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明による画質評価装
置は、人間がテレビジョン画像などの主観評価をするに
あたっては、人間の視覚の特性は大幅に明るさ依存性を
もっていて、画像中で明るい(信号レベルが高い)場所
と暗い(信号レベルが低い)場所とでは同じ量の歪みや
雑音でも全く異なって見えるという性質があるというこ
とに本発明者らは着眼し、この性質に基づいて画像信号
のレベル(明るさ)に依存した時空間フィルタを用いて
画質評価装置を構成することにより、主観評価値により
近づいた結果の得られる画像処理に伴う画質劣化を評価
するための画質評価装置を実現したものである。
According to the image quality evaluation apparatus of the present invention, when a human performs a subjective evaluation of a television image or the like, the characteristics of human vision have a large brightness dependency, and the image is bright in the image. The present inventors have focused on the fact that the same amount of distortion or noise looks completely different between a place (high signal level) and a dark place (low signal level). By configuring the image quality evaluation device using a spatio-temporal filter depending on the signal level (brightness), an image quality evaluation device for evaluating image quality degradation due to image processing that results from approaching a subjective evaluation value is obtained. It has been realized.

【0007】すなわち、本発明による画像処理に伴う画
質劣化を評価するための画質評価装置は、画像処理を行
う前と行った後の両画像信号間で差分演算を行う差分演
算部と、該差分演算部からの出力信号に対して、時間周
波数と空間周波数におけるレスポンスを演算するため
に、2分された前記差分演算部の出力がそれぞれ供給さ
れる可変の時間周波数フィルタと空間周波数フィルタと
を含み、それら可変の時間周波数フィルタと空間周波数
フィルタのレスポンスの演算は前記画像処理を行う前ま
たは行った後のいずれかの画像信号レベルによって制御
されるように構成された時空間演算部と、該時空間演算
部からの出力信号に対して空間方向および時間方向への
積分を施して評価値を出力する時空間積分部とを少なく
とも具えてなることを特徴とするものである。
That is, an image quality evaluation apparatus for evaluating image quality deterioration due to image processing according to the present invention comprises: a difference operation section for performing a difference operation between image signals before and after image processing; In order to calculate the response at the time frequency and the spatial frequency with respect to the output signal from the calculating unit, the variable output unit includes a variable time frequency filter and a spatial frequency filter to which the output of the difference calculating unit is supplied. A spatio-temporal calculation unit configured to control the response of the variable time-frequency filter and the spatial-frequency filter by an image signal level before or after performing the image processing; At least a spatiotemporal integration unit that performs integration in the spatial and temporal directions on an output signal from the spatial operation unit and outputs an evaluation value It is an feature.

【0008】また、本発明による画像処理に伴う画質劣
化を評価するための画質評価装置は、前記時空間積分部
が、前記可変の時間周波数フィルタと空間周波数フィル
タとをそれぞれ介した前記時空間演算部出力信号のそれ
ぞれに対して、所定の係数を乗算する乗算回路と、該乗
算結果に所定の累乗演算を行う累乗演算回路と、該累乗
演算の結果を合成する加算回路とを少なくとも含んでい
ることを特徴とするものである。
Further, in the image quality evaluation apparatus for evaluating image quality deterioration accompanying image processing according to the present invention, the spatio-temporal integration section includes the spatio-temporal operation via the variable time-frequency filter and the spatial-frequency filter, respectively. A multiplication circuit that multiplies each of the output signals by a predetermined coefficient, a power operation circuit that performs a predetermined power operation on the multiplication result, and an addition circuit that synthesizes a result of the power operation. It is characterized by the following.

【0009】また、本発明による画像処理に伴う画質劣
化を評価するための画質評価装置は、前記差分演算部と
前記時空間演算部とが、輝度信号成分と複数の色信号成
分とについて各別に演算を行うようにしたことを特徴と
するものである。
Further, according to the present invention, there is provided an image quality evaluation apparatus for evaluating image quality deterioration due to image processing, wherein the difference calculation section and the spatiotemporal calculation section separately perform a luminance signal component and a plurality of color signal components separately. It is characterized in that calculation is performed.

【0010】また、本発明による画像処理に伴う画質劣
化を評価するための画質評価装置は、前記時空間演算部
が、該演算部への入力信号として有限帯域の白色雑音を
供給したとき、人間の視覚感度特性に一致した出力変化
が得られるように較正されることを特徴とするものであ
る。
Further, according to the present invention, there is provided an image quality evaluation apparatus for evaluating image quality deterioration due to image processing, wherein the spatiotemporal arithmetic unit supplies a finite band white noise as an input signal to the arithmetic unit. Is calibrated so as to obtain an output change that matches the visual sensitivity characteristic of.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下に添付図面を参照し、発明の
実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。図1
は、人間の視覚の特性として、本発明者らが測定した視
覚感度の信号レベル依存性を、信号レベル(入力がラン
ダムノイズのときはノイズレベルとなる)に対する検知
限の関係として示し、特に、輝度チャンネル(Ych) の
ランダムノイズ(白色雑音)、固定パターンノイズ(信
号)および色信号(Gch,Rch, Bch) について示して
いる。各測定曲線より上が検知可能な範囲、下が検知不
可能な範囲である。後述するように、これら曲線は、本
発明装置を構成する時空間フィルタ(後述)のゲイン較
正に使用される。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in detail below based on embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings. FIG.
Indicates the signal level dependency of the visual sensitivity measured by the present inventors as a characteristic of human vision as a relation of a detection limit with respect to a signal level (a noise level when an input is random noise). The figure shows random noise (white noise), fixed pattern noise (signal), and color signals (Gch, Rch, Bch) of the luminance channel (Ych). Above each measurement curve is a detectable range, and below is a non-detectable range. As will be described later, these curves are used for gain calibration of a spatiotemporal filter (described later) constituting the apparatus of the present invention.

【0012】次に、図2は、時間方向の周波数特性(時
間周波数特性)に関する視覚の明るさ依存性を示したも
のであり、同図では、時間周波数と視覚感度の関係につ
いて明るさをパラメータとして表している。また、図3
は、空間方向の周波数特性(空間周波数特性)に関する
視覚の明るさ依存性を示したものであり、同図では、空
間周波数と視覚感度の関係について明るさをパラメータ
として表している。これらの図において、明るさと信号
レベルの関係については、観視条件の設定により決ま
る。なお、図2、図3で明るさの単位としては、人の眼
の眼底照度の単位td(troland トーランド)を用いて
いる。
FIG. 2 shows the dependence of visual brightness on the frequency characteristics in the time direction (time frequency characteristics). In FIG. 2, the brightness is a parameter for the relationship between time frequency and visual sensitivity. It is expressed as FIG.
Shows the dependence of visual brightness on the frequency characteristics (spatial frequency characteristics) in the spatial direction. In the drawing, the brightness is expressed as a parameter regarding the relationship between the spatial frequency and the visual sensitivity. In these figures, the relationship between brightness and signal level is determined by the setting of viewing conditions. In FIGS. 2 and 3, a unit td (troland) of the fundus illuminance of the human eye is used as the unit of brightness.

【0013】本発明による画像処理に伴う画質劣化を評
価するための画質評価装置は、これら図2および図3に
それぞれ示される時間周波数特性と空間周波数特性を非
線形可変フィルタにより実現し、時空間演算を行うこと
で、主観評価値に近い評価結果が得られるようにしてい
る。
An image quality evaluation apparatus for evaluating image quality deterioration accompanying image processing according to the present invention realizes the time-frequency characteristics and the spatial frequency characteristics shown in FIGS. Is performed so that an evaluation result close to the subjective evaluation value is obtained.

【0014】図4は、本発明による画質評価装置の原理
的構成をブロック図で示している。なお、図中、12,
13,14および15で示され、枠内に特性曲線が描か
れている4個のブロックは、それぞれ描かれた特性を有
する時空間フィルタである。図4において、いま、画像
処理(例えば、画像の圧縮・伸張処理)を行う前(処理
前)のデジタル画像と行った後(処理後)のデジタル画
像とが差分演算部1の差分器11の被減算入力端子と減
算入力端子にそれぞれ供給されるものとする。その結
果、差分器の出力端子からは、例えば、圧縮・伸張によ
る劣化分(圧縮時に失われたデータは伸張によっても元
に戻らない)が出力され、これが次段の時空間演算部2
に供給される。
FIG. 4 is a block diagram showing the basic configuration of the image quality evaluation apparatus according to the present invention. In the figure, 12,
The four blocks denoted by 13, 14, and 15 and having characteristic curves drawn in the frames are spatiotemporal filters each having the drawn characteristics. In FIG. 4, a digital image before (before processing) image processing (for example, image compression / expansion processing) and a digital image after (after processing) image processing (for example, image compression / expansion processing) are processed by the differentiator 11 of the difference calculation unit 1. It is assumed that the signals are supplied to the input terminal to be subtracted and the input terminal to be subtracted. As a result, the output terminal of the differentiator outputs, for example, an amount of deterioration due to compression / expansion (data lost during compression does not return to its original state even by expansion), and this is output to the next stage of the spatiotemporal operation unit 2.
Supplied to

【0015】時空間演算部2は、原理的に4個の時空間
周波数フィルタ12,13,14および15を含み、う
ち時間周波数フィルタ13と空間周波数フィルタ14と
が特性に関し制御可能となっている。差分演算部1から
の出力は、時空間演算部2においてまず2分岐され、そ
れぞれ特性が曲線aで示される固定の空間周波数フィル
タ12と可変の(すなわち、特性が制御可能な)空間周
波数フィルタ14に供給される。そして、フィルタ12
の出力はそれに縦続接続される可変の(すなわち、特性
が制御可能な)時間周波数フィルタ13に、フィルタ1
4の出力はそれに縦続接続される特性が曲線dで示され
る固定の時間周波数フィルタ15にそれぞれ供給され、
それぞれのフィルタ13,15から濾波出力が得られ
る。
The spatio-temporal operation unit 2 includes four spatio-temporal frequency filters 12, 13, 14 and 15 in principle, of which the time-frequency filter 13 and the spatial-frequency filter 14 are controllable in terms of characteristics. . The output from the difference calculation unit 1 is first split into two in a spatiotemporal calculation unit 2, and a fixed spatial frequency filter 12 whose characteristics are indicated by a curve a and a variable spatial frequency filter 14 (that is, whose characteristics can be controlled) Supplied to And the filter 12
Is applied to a variable (ie, characteristic controllable) time-frequency filter 13 cascaded to it.
4 are respectively supplied to a fixed time-frequency filter 15 whose characteristics are cascaded and whose characteristic is shown by a curve d.
A filtered output is obtained from each of the filters 13 and 15.

【0016】ここに、可変の時間周波数フィルタ13お
よび可変の空間周波数フィルタ14の特性は、それぞれ
図2および図3の特性になっている。図2および図3か
ら分かるように、パラメータは画像の明るさ(画像信号
のレベルに相当)であり、フィルタ13の場合は曲線b
−1、b−2、b−3およびb−4の中から、また、フ
ィルタ14の場合は曲線c−1、c−2,c−3および
c−4の中から明るさ、すなわち画像信号のレベルに応
じて特定の曲線を切り替え使用する。このため、図4に
示す例では、時空間演算部2はレベル依存制御回路16
を具え、そこに供給される処理前または処理後の画像信
号(本例では、処理後の画像信号を使用している)によ
って可変のフィルタ13および14の曲線選択を制御し
ている。なお、可変のフィルタ13および14の曲線
は、ともに3種類程度あれば本発明による画質評価装置
を構成するのに十分である。
Here, the characteristics of the variable time frequency filter 13 and the variable spatial frequency filter 14 are as shown in FIGS. 2 and 3, respectively. As can be seen from FIGS. 2 and 3, the parameter is the brightness of the image (corresponding to the level of the image signal).
-1, b-2, b-3, and b-4, and in the case of the filter 14, from the curves c-1, c-2, c-3, and c-4, the brightness, that is, the image signal Switch to a specific curve according to the level of. Therefore, in the example shown in FIG.
The curve selection of the variable filters 13 and 14 is controlled by an image signal before or after processing supplied thereto (in this example, the processed image signal is used). It should be noted that about three types of curves for the variable filters 13 and 14 are enough to constitute the image quality evaluation apparatus according to the present invention.

【0017】上述例では、可変のフィルタ13,14は
4種類の曲線の中から1つを選択するものとして説明し
たが、これは複数の曲線にそれぞれ重みづけをしたうえ
ですべてを加算して使用するようにすると、同様な効果
(選択効果)が得られるだけでなく、明るさのパラメー
タを連続的に設定できるメリットがある。この場合の構
成例については、後述する。
In the above example, the variable filters 13 and 14 are described as selecting one of the four types of curves. However, this is done by weighting a plurality of curves and adding them all. When used, not only the same effect (selection effect) can be obtained, but also there is an advantage that the brightness parameter can be set continuously. A configuration example in this case will be described later.

【0018】次段の時空間積分部3においては、まず、
時空間演算部2からのそれぞれ可変のフィルタ13およ
び固定のフィルタ15の出力が乗算器17および18に
供給され、ここでも、レベル依存制御回路16(時空間
演算部2中の)からの制御信号によって各フィルタ(1
3,15)の出力信号に乗算すべき係数を制御する。例
えば、乗算器17,18の乗算係数を処理後の画像の信
号レベルに依存して変化させることにより、フィルタ1
3および15の出力を視覚感度特性に合わせることがで
きる。この可変精度は4bit (16レベル)程度の精度
で可変または切り替えをすることにより、視覚の特性に
近い充分な精度が得られる。
In the next-stage spatiotemporal integration unit 3, first,
Outputs of the variable filter 13 and the fixed filter 15 from the spatio-temporal operation unit 2 are supplied to multipliers 17 and 18, respectively, where the control signal from the level-dependent control circuit 16 (in the spatio-temporal operation unit 2) is also used. Each filter (1
The coefficient to be multiplied with the output signal of (3, 15) is controlled. For example, by changing the multiplication coefficients of the multipliers 17 and 18 depending on the signal level of the processed image, the filter 1
The outputs of 3 and 15 can be matched to the visual sensitivity characteristics. By changing or changing the variable precision with an accuracy of about 4 bits (16 levels), sufficient precision close to the visual characteristics can be obtained.

【0019】時空間積分部3の累乗器19,20は、こ
れに、例えば、二乗回路を用いることにより、視覚的な
刺激値に比例した信号出力を得ることができるととも
に、フィルタの位相特性が可変のフィルタ13と固定の
フィルタ15とで異なる場合でも、加算器21で互いに
相殺することなく加算することができる。さらに、累乗
器(19,20)を加算器21の後段に入れるものとす
ると、二乗以外の積分をとることもできるが、累乗器と
合わせて二乗以上にした場合の積分結果は、比較的局所
的な歪みで評価値が悪くなる。また、二乗以下にした場
合は、比較的面積の大きな歪みに対して評価値が悪くな
る特性となる。
The exponentiators 19 and 20 of the spatiotemporal integration unit 3 can obtain a signal output proportional to a visual stimulus value by using, for example, a squaring circuit. Even when the variable filter 13 and the fixed filter 15 are different, the addition can be performed by the adder 21 without canceling each other. Furthermore, if the multipliers (19, 20) are placed after the adder 21, integration other than the square can be performed. However, when the multiplier is combined with the multiplier to make the square or more, the integration result is relatively local. Evaluation value gets worse due to typical distortion. In addition, when the value is set to the square or less, the characteristic is such that the evaluation value is deteriorated with respect to the distortion having a relatively large area.

【0020】上記のほか、累乗器の設定として、累乗器
19,20を二乗に固定し、加算器21の後の累乗器は
可変として二乗以外の積分に対応する方法もある。加算
器21の後段の閾値処理回路22では視覚で感じないレ
ベルの信号をゼロとし、次の積分回路23でこれが積分
されないようにする。以上のように時空間積分、閾値処
理を行うことにより、本発明による評価装置の評価出力
値と主観評価値の一致の程度を一層向上させることがで
きる。
In addition to the above, as a setting of the multiplier, there is a method in which the multipliers 19 and 20 are fixed to the square, and the multiplier after the adder 21 is made variable to cope with integration other than the square. The threshold processing circuit 22 at the subsequent stage of the adder 21 sets a signal of a level which is not visually perceived to be zero, and the next integration circuit 23 prevents the signal from being integrated. By performing the spatio-temporal integration and the threshold processing as described above, the degree of coincidence between the evaluation output value of the evaluation device according to the present invention and the subjective evaluation value can be further improved.

【0021】ここで、図4中の時空間演算部2に含まれ
る可変の空間周波数フィルタ14の具体的な構成例を図
5に示し、これにつき説明する。なお、本例は、複数の
曲線の中から1つを選択するタイプのものではなく、曲
線間において中間的な特性に変化させることができるタ
イプの可変のフィルタである。
Here, a specific configuration example of the variable spatial frequency filter 14 included in the spatiotemporal operation unit 2 in FIG. 4 is shown in FIG. 5 and will be described. This example is not a type of selecting one from a plurality of curves, but a variable filter of a type that can change to an intermediate characteristic between the curves.

【0022】図5においては、可変の空間周波数フィル
タ14は、3個の固定の空間周波数フィルタ24,25
および26により構成されている。そして各固定の空間
周波数フィルタ24,25および26は、それぞれが特
定の明るさに相当する帯域通過の特性となるように、フ
ィルタ24,25および26の相互間でタップ係数を異
にした4個の空間軸デジタルフィルタ
In FIG. 5, the variable spatial frequency filter 14 includes three fixed spatial frequency filters 24 and 25.
And 26. Each of the fixed spatial frequency filters 24, 25 and 26 has four tap coefficients having different tap coefficients between the filters 24, 25 and 26 so that each has a bandpass characteristic corresponding to a specific brightness. Spatial axis digital filter

【外1】 と差分器27,28および29とによって構成されてい
る。各固定のフィルタ24,25および26の出力(そ
れぞれ差分器27,28および29から取り出される)
は、ゲイン調整器30,31および32によってそれぞ
れ所定係数(重み)が乗ぜられた後、加算器33によっ
て加算、すなわち重み付け加算される。係数は、前述し
たように、レベル依存制御回路から制御信号として供給
される。これにより、3個の固定フィルタの各特性の中
間的な特性に変化させることができる可変の空間周波数
フィルタが得られる。
[Outside 1] And differentiators 27, 28 and 29. Output of each fixed filter 24, 25 and 26 (taken out of differentiators 27, 28 and 29 respectively)
Are multiplied by predetermined coefficients (weights) by gain adjusters 30, 31, and 32, respectively, and then added by adder 33, that is, weighted addition. The coefficient is supplied as a control signal from the level-dependent control circuit as described above. As a result, a variable spatial frequency filter that can be changed to an intermediate characteristic between the characteristics of the three fixed filters is obtained.

【0023】図4中の時空間演算部2に含まれる可変の
時間周波数フィルタ13も、上述の可変の空間周波数フ
ィルタ14と同様に構成できるので、その説明は省略す
るが、この場合には、上記4個の空間軸デジタルフィル
タが4個の時間軸デジタルフィルタに置き代わる点が異
なっている。
The variable time-frequency filter 13 included in the spatio-temporal operation unit 2 in FIG. 4 can also be configured in the same manner as the variable spatial-frequency filter 14 described above, and a description thereof will be omitted. The difference is that the four spatial axis digital filters replace the four time axis digital filters.

【0024】以上説明した本発明による画質評価装置
は、原理的構成を示す図4において、特に輝度信号、色
信号の区別なく説明してきたが、図1に示すように、輝
度信号と色信号とに対する信号レベル依存性の特性が異
なることから、評価しようとする画像信号を輝度信号と
色信号とに分けて入力し、それぞれの特性に合わせた回
路を用いて別々に演算することにより評価装置としての
精度を一層向上させることができる。
The image quality evaluation apparatus according to the present invention described above has been described with reference to FIG. 4 showing the basic configuration without particularly discriminating the luminance signal and the chrominance signal. However, as shown in FIG. Since the characteristics of the signal level dependency with respect to are different, the image signal to be evaluated is divided into a luminance signal and a chrominance signal, and the signals are input. Can be further improved.

【0025】最後に、時間フィルタのゲインの較正法に
ついて実例を挙げ説明する。図4において、有限帯域、
例えばテレビジョン信号の帯域の白色雑音を、本発明に
よる画質評価装置の可変の時空間フィルタ13,14
(時空間演算部2中の)に入力した場合、時空間演算部
からの出力信号は加算器21(時空間積分部3中の)で
合計されることになる。従って、図1中、例えば、Ych
ランダムノイズの曲線と等しい量の白色雑音を入力した
ときには信号レベルの如何に関わらず、加算器21の出
力が一定の出力となるように、時空間フィルタ13,1
4のゲインを較正することができる。
Finally, a method of calibrating the gain of the time filter will be described with reference to an actual example. In FIG. 4, a finite band,
For example, white noise in the band of a television signal is converted into variable spatiotemporal filters 13 and 14 of the image quality evaluation device according to the present invention.
When input to the spatio-temporal operation unit 2 (in the spatio-temporal operation unit 2), the output signals from the spatio-temporal operation unit are summed by the adder 21 (in the spatio-temporal integration unit 3). Therefore, in FIG.
When white noise of the same amount as the random noise curve is input, the spatio-temporal filters 13 and 1 are controlled so that the output of the adder 21 is constant regardless of the signal level.
A gain of 4 can be calibrated.

【0026】また、Gch,Rch,Bchのみの信号成分を
入力した場合にも、それぞれ図1の曲線と等しい量の白
色雑音を入力したときには、同様に前記加算器出力が一
定の信号レベルとなるように前記可変ゲイン特性を較正
することができる。また、本発明による画質評価装置を
複数個の可変の時空間フィルタを具える構成とした場合
には、それぞれの時空間フィルタに対し各別の較正法を
使用することにより、複数のパラメータを矛盾無く較正
することができる。
Also, when the signal components of only Gch, Rch, and Bch are input, when the same amount of white noise as the curve of FIG. 1 is input, the output of the adder similarly becomes a constant signal level. Thus, the variable gain characteristic can be calibrated. When the image quality evaluation device according to the present invention is configured to include a plurality of variable spatiotemporal filters, a plurality of parameters are contradictory by using different calibration methods for each spatiotemporal filter. Can be calibrated without

【0027】[0027]

【発明の効果】本発明によれば、主観評価値に精度よく
一致した評価値を、人間による主観評価を行うことなし
に得ることができる。また、比較的容易なハードウェア
の演算処理速度で、リアルタイム処理が可能なため、圧
縮・伸張処理による画質劣化を常時監視することも可能
になる。さらに、標準的な原画像を決めて、例えばその
画像を本発明による評価装置に内蔵しておけば、遠方か
らの伝送における歪みに基づく画質劣化についても、例
えば、送信地点で同じ原画像をVTR再生するなどによ
り容易に評価することができる。
According to the present invention, an evaluation value that accurately matches the subjective evaluation value can be obtained without performing a human subjective evaluation. Further, since real-time processing can be performed at a relatively easy hardware processing speed, it is also possible to constantly monitor image quality deterioration due to compression / decompression processing. Furthermore, if a standard original image is determined and, for example, the image is built in the evaluation device according to the present invention, the same original image can be converted into a VTR at the transmission point, for example, with respect to image quality deterioration due to distortion in transmission from a distance. It can be easily evaluated by reproduction or the like.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】視覚感度の信号レベル依存性を示している。FIG. 1 shows the signal level dependence of visual sensitivity.

【図2】視覚の時間周波数特性の明るさ依存性を示して
いる。
FIG. 2 shows the brightness dependence of visual time-frequency characteristics.

【図3】視覚の空間周波数特性の明るさ依存性を示して
いる。
FIG. 3 shows brightness dependency of a spatial frequency characteristic of vision.

【図4】本発明による画質評価装置の原理的構成をブロ
ック図で示している。
FIG. 4 is a block diagram showing a basic configuration of an image quality evaluation device according to the present invention.

【図5】図4中の可変の空間周波数フィルタの具体的な
構成例を示している。
FIG. 5 shows a specific configuration example of a variable spatial frequency filter in FIG.

【符号の説明】 1 差分演算部 2 時空間演算部 3 時空間積分部 11 差分器 12 固定の空間周波数フィルタ 13 可変の時間周波数フィルタ 14 可変の空間周波数フィルタ 15 固定の時間周波数フィルタ 16 レベル依存制御回路 17,18 乗算器 19,20 累乗器 21 加算器 22 閾値処理回路 23 積分回路 24,25,26 固定の空間周波数フィルタ 27,28,29 差分器 30,31,32 ゲイン調整器 33 加算器[Explanation of Signs] 1 Difference calculation unit 2 Spatiotemporal calculation unit 3 Spatiotemporal integration unit 11 Differentiator 12 Fixed spatial frequency filter 13 Variable time frequency filter 14 Variable spatial frequency filter 15 Fixed time frequency filter 16 Level dependent control Circuits 17, 18 Multipliers 19, 20 Power units 21 Adders 22 Threshold processing circuits 23 Integrator circuits 24, 25, 26 Fixed spatial frequency filters 27, 28, 29 Differential units 30, 31, 32 Gain adjusters 33 Adders

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 画像処理を行う前と行った後の両画像信
号間で差分演算を行う差分演算部と、 該差分演算部からの出力信号に対して、時間周波数と空
間周波数におけるレスポンスを演算するために、2分さ
れた前記差分演算部の出力がそれぞれ供給される可変の
時間周波数フィルタと空間周波数フィルタとを含み、そ
れら可変の時間周波数フィルタと空間周波数フィルタの
レスポンスの演算は前記画像処理を行う前または行った
後のいずれかの画像信号レベルによって制御されるよう
に構成された時空間演算部と、 該時空間演算部からの出力信号に対して空間方向および
時間方向への積分を施して評価値を出力する時空間積分
部とを少なくとも具えてなることを特徴とする画像処理
に伴う画質劣化を評価するための画質評価装置。
1. A difference calculation unit for calculating a difference between two image signals before and after image processing, and a response at a time frequency and a spatial frequency is calculated for an output signal from the difference calculation unit. And a variable time-frequency filter and a spatial-frequency filter to which the output of the difference calculation unit is respectively supplied, and the response of the variable time-frequency filter and the spatial-frequency filter is calculated by the image processing. A spatio-temporal operation unit configured to be controlled by an image signal level before or after performing the operation, and integrates an output signal from the spatio-temporal operation unit in a spatial direction and a time direction. An image quality evaluation device for evaluating image quality deterioration accompanying image processing, characterized in that the image quality evaluation device comprises at least a spatiotemporal integration unit for outputting an evaluation value.
【請求項2】 請求項1記載の画質評価装置において、
前記時空間積分部は、前記可変の時間周波数フィルタと
空間周波数フィルタとをそれぞれ介した前記時空間演算
部出力信号のそれぞれに対して、所定の係数を乗算する
乗算回路と、該乗算結果に所定の累乗演算を行う累乗演
算回路と、該累乗演算の結果を合成する加算回路とを少
なくとも含んでいることを特徴とする画像処理に伴う画
質劣化を評価するための画質評価装置。
2. The image quality evaluation device according to claim 1, wherein
A spatio-temporal integration unit that multiplies each of the spatio-temporal operation unit output signals through the variable time-frequency filter and the spatial frequency filter by a predetermined coefficient; An image quality evaluation apparatus for evaluating image quality deterioration accompanying image processing, characterized by including at least a power operation circuit for performing a power operation of (i) and an addition circuit for synthesizing the result of the power operation.
【請求項3】 請求項1または2記載の画質評価装置に
おいて、前記差分演算部と前記時空間演算部とは、輝度
信号成分と複数の色信号成分とについて各別に演算を行
うようにしたことを特徴とする画像処理に伴う画質劣化
を評価するための画質評価装置。
3. The image quality evaluation device according to claim 1, wherein the difference calculation unit and the spatiotemporal calculation unit perform calculations on a luminance signal component and a plurality of color signal components, respectively. An image quality evaluation apparatus for evaluating image quality deterioration accompanying image processing characterized by the following.
【請求項4】 請求項1乃至3のいずれか1項記載の画
質評価装置において、前記時空間演算部は、該演算部へ
の入力信号として有限帯域の白色雑音を供給したとき、
人間の視覚感度特性に一致した出力変化が得られるよう
に較正されることを特徴とする画像処理に伴う画質劣化
を評価するための画質評価装置。
4. The image quality evaluation device according to claim 1, wherein the spatio-temporal operation unit supplies a finite band white noise as an input signal to the operation unit.
An image quality evaluation apparatus for evaluating image quality deterioration due to image processing, characterized in that calibration is performed so as to obtain an output change matching the human visual sensitivity characteristics.
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