KR0166260B1 - Apparatus for method of evaluating image quality - Google Patents
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Abstract
본 발명은 화질 평가장치 및 그 방법에 관한 것으로, 원영상을 입력받아 에지를 검출하는 에지검출부(21); 상기 에지검출부(21)에 의해 검출된 에지를 소정의 톨로런스를 갖도록 확장하는 에지 확장부(22); 원영상에서 상기 에지 확장부(22)에 의해 설정된 영역만을 선택하여 출력하는 원영상 마스크부(23) ; 재생영상에서 상기 에지 확장부(22)에 의해 확장된 영역만을 선택하여 출력하는 재생영상 마스크부(24); 상기 마스킹된 원영상과 마스킹된 재생영상의 차를 구하는 감산기(25); 상기 감산기(25)의 출력에 가중치를 주어 첨두치 신호대 잡음비를 산출하는 가중치 PSNR계산부(26)로 구성되어 인간의 시각 특성에 민감한 부분은 가중치를 높게 주고, 둔감한 부분은 가중치를 낮게 주어 재생된 영상의 PSNR을 구하므로써, 보다 실제적인 화질평가가 가능하게 되는 효과가 있다.The present invention relates to a device for evaluating image quality and a method thereof, comprising: an edge detector 21 which receives an original image and detects an edge; An edge extension unit 22 extending the edge detected by the edge detector unit 21 to have a predetermined tolerance; An original image mask unit 23 for selecting and outputting only an area set by the edge extension unit 22 in the original image; A reproduced image mask unit 24 which selects and outputs only the region extended by the edge extension unit 22 in the reproduced image; A subtractor 25 for obtaining a difference between the masked original image and the masked playback image; The weighted output of the subtractor 25 is composed of a weighted PSNR calculator 26 that calculates a peak-to-noise signal-to-noise ratio. By obtaining the PSNR of the video, the actual picture quality evaluation can be performed.
Description
제1도는 본 발명에 따른 화질 평가 개념을 설명하기 위하여 도시한 도면으로,1 is a view illustrating the concept of image quality evaluation according to the present invention.
(a)는 원영상의 에지를 도시한 도면.(a) is a diagram showing the edge of the original image.
(b)는 원영상의 에지가 확장된 것을 도시한 도면.(b) shows that the edge of the original image is extended.
(c)는 재생된 영상의 에지를 도시한 도면.(c) is a diagram showing an edge of a reproduced image.
(d)는 재생된 영상의 에지를 확장된 원영상의 에지와 비교하는 것을 나타내는 도면.(d) is for comparing the edge of the reproduced image with the edge of the extended original image.
제2도는 본 발명에 따른 화질 평가장치를 도시한 도면.2 is a diagram showing an image quality evaluation apparatus according to the present invention.
제3도는 본 발명에 따른 화질 평가방법을 도시한 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating a method of evaluating image quality according to the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
21 : 에지검출부 22 : 에지확장부21: edge detector 22: edge extension
23 : 원영상 마스크부 24 : 재생영상 마스크부23: original image mask portion 24: playback image mask portion
25 : 가산기 26 : 가중치 PSNR산출부25: adder 26: weighted PSNR calculation unit
본 발명은 영상처리장치에 있어서, 원영상(original image)과 재생된 영상(reconstructed image)과의 차를 비교하여 재생된 영상의 화질을 평가하는 장치 및 그 방법에 관한 것으로 특히, 인간의 시각에 민감한 부분에 가중치를 주어 첨두치신호대 잡음비(PSNR)를 구하도록 된 장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for evaluating the image quality of a reproduced image by comparing a difference between an original image and a reconstructed image. The present invention relates to an apparatus and a method for weighting a sensitive portion to obtain a peak-to-signal-to-noise ratio (PSNR).
일반적으로 영상신호를 부호화하여 전송한 경우에 수신되어 재생된 영상신호는 송신시의 원 영상신호와 다르게 된다. 특히, 압축부호화하여 영상을 처리할 경우에, 원영상의 모든 정보를 전송하는 것이 아니고 손실이 있는(lossy) 각종 부호화 방법을 사용하기 때문에 복호되어 재생된 영상은 원영상과 다르게 된다.In general, when a video signal is encoded and transmitted, the received and reproduced video signal is different from the original video signal at the time of transmission. In particular, when a video is processed by compression encoding, since all information of the original video is not transmitted but various lossy coding methods are used, the decoded and reproduced video is different from the original video.
이와 같이 재생된 영상을 원영상과 비교하여 화질을 객관적으로 평가하는 통상의 방법은 첨두치신호대 잠음비(PSNR : Peak to peak Signal to Noise Ratio)로서, 이를 산출하기 위한 식은 다음과 같다.A conventional method of objectively evaluating the image quality by comparing the reproduced image with the original image is a peak-to-peak signal-to-noise ratio (PSNR), and an equation for calculating the same is as follows.
여기서, ori(i)는 원영상의 픽셀을 나타내고, rec(i)는 재생된 영상의 픽셀을 나타낸다.Here, ori (i) represents a pixel of the original image, and rec (i) represents a pixel of the reproduced image.
한편, 대우전자(주)에서 제안한 바 있는 특징점(Feature Point)을 이용하여 영상을 부호화하고 부호화된 영상을 복호하여 재생하는 경우, 특징점의 움직임을 잘못 찾아서 에지의 왜곡이 생기면 인간의 시각에 매우 거슬리게 된다. 따라서 에지의 왜곡정도를 측정하는 것이 필요하나 종래의 PSNR을 이용하면 인간의 시각적 특성(HVS)이 반영되지 못하기 때문에 인간이 느끼는 화질을 정확하게 평가하지 못하는 문제점이 있다.On the other hand, when encoding an image using a feature point proposed by Daewoo Electronics Co., Ltd. and decoding and playing the encoded image, if the edge of the feature is incorrectly found and the edge is distorted, it is very disturbing to the human vision. do. Therefore, it is necessary to measure the distortion degree of the edge, but using the conventional PSNR, there is a problem that cannot accurately evaluate the image quality felt by the human because the human visual characteristics (HVS) is not reflected.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 인간의 시각 특성을 반영하여 인간의 눈에 민감한 원영상과 재생 영상의 에지를 부분에서는 가중치를주어 PSNR을 구하므로써 인간의 시각 특성이 반영된 화질 평가장치를 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, and by reflecting the human visual characteristics, PSNR is obtained by weighting the edges of the original image and the reproduced image sensitive to the human eye to obtain the PSNR. Its purpose is to provide a reflected image quality evaluation apparatus.
또한 본 발명의 다른 목적은 상기 목적을 달성하기 위한 재생영상의 화질 평가방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a method for evaluating the quality of a playback image for achieving the above object.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는 원영상을 부호화한 후 상기 부호화된 영상을 복호하여 원영상을 재생하는 영상처리장치에 있어서, 원영상을 입력받아 에지를 검출하는 에지검출수단; 상기 에지검출수단에 의해 검출된 에지를 소정의 톨로런스를 갖도록 확장하는 에지 확장수단; 원영상에서 상기 확장수단에 의해 설정된 영역만을 선택하여 출력하는 원영상 마스크부; 재생영상에서 상기 확장수단에 의해 확장된 영역만을 선택하여 출력하는 재생영상 마스크부; 상기 마스킹된 원영상과 마스킹된 재생영상의 차를 구하는 감산기; 상기 감산기의 출력에 가중치를 주어 첨두치 신호대 잡음비를 산출하는 가중치 PSNR계산부로 구성된 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an apparatus for processing an original image by decoding an encoded image after encoding an original image, comprising: edge detection means for detecting an edge by receiving an original image; Edge expansion means for extending the edge detected by the edge detection means to have a predetermined tolerance; An original image mask unit for selecting and outputting only an area set by the extension means in the original image; A reproduced image mask unit which selects and outputs only the region expanded by the expansion means in the reproduced image; A subtractor for obtaining a difference between the masked original image and the masked playback image; And a weighted PSNR calculator for weighting the output of the subtractor to calculate the peak-to-peak signal-to-noise ratio.
또한, 상기와 같은 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방법은 원영상을 부호화한 후 상기 부호화된 영상을 복호하여 원영상을 재생하는 영상처리방법에 있어서, 원영상을 입력받아 에지를 검출하는 에지검출단계; 상기 에지검출단계에서 검출된 에지를 소정의 톨로런스를 갖도록 확장하는 에지 확장단계; 원영상에서 확장된 영역만을 선택하여 출력하는 원영상 마스킹단계; 재생영상에서 확장된 영역만을 선택하여 출력하는 재생영상 마스킹단계; 상기 마스킹된 원영상과 마스킹된 재생영상의 차를 구하는 감산단계; 상기 감산된 차에 가중치를 주어 첨두치 신호대 잡음비를 산출하는 가중치 PSNR계산 단계로 구성된 것을 특징으로 한다.In addition, the method of the present invention for achieving the other object as described above is an image processing method for reproducing the original image by decoding the encoded image after encoding the original image, an edge for detecting the edge by receiving the original image Detecting step; An edge expansion step of expanding the edge detected in the edge detection step to have a predetermined tolerance; An original image masking step of selecting and outputting only an extended area of the original image; A playback image masking step of selecting and outputting only the extended region in the playback image; Subtracting the difference between the masked original image and the masked playback image; And weighting the subtracted difference to calculate a peak signal-to-noise ratio.
즉 본 발명은 원영상의 모든 픽셀과 재생된 영상의 모든 픽셀을 동일한 비중으로 비교하여 재생된 영상의 화질을 평가하는 것이 아니고, 인간의 시각이 민감하게 반응하는, 원영상과 재생된 영상의 에지부분만에 가중치를 주어 재생된 영상의 화질을 평가하므로써 인간의 시각 특성에 부합하는 화질 평가가 가능하게 된 것이다.That is, the present invention does not evaluate the image quality of the reproduced image by comparing all pixels of the original image and all pixels of the reproduced image with the same specific gravity, and the edges of the original image and the reproduced image to which human vision is sensitively reacted. By evaluating the image quality of the reproduced image by weighting only the portion, it is possible to evaluate the image quality corresponding to the human visual characteristics.
이와 같이 인간의 시각 특성을 고려하여, 인간의 시각 특성에 민감한 부분은 가중치를 높게 주고, 둔감한 부분은 가중치를 낮게 주어 재생된 영상의 PSNR을 구하므로써, 보다 실제적인 화질평가가 가능하게 된다.In this way, considering the human visual characteristics, the portion sensitive to the human visual characteristic is given a higher weight, and the insensitive portion is given a lower weight to obtain the PSNR of the reproduced image, thereby enabling more realistic image quality evaluation.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 자세히 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the present invention.
먼저 본 발명에 따른 화질 평가 개념을 제1도의 (a) 내지 (d)를 참조하여 설명한다.First, the concept of image quality evaluation according to the present invention will be described with reference to (a) to (d) of FIG.
제1도의(a)는 원영상의 검출된 에지를 도시한 도면이고, 제1도의(b)는 제1도의 (a)와 같이 검출된 에지영역에 가중치를 주기 위하여 에지부분을 소정 픽셀만큼의 톨로런스를 갖도록 확장한 것을 도시한 도면이다. 이와 같이 원영상의 에지를 확장하여 인간의 시각 특성에 민감한 부분에는 가중치를 줄 수 있게 한다.(A) of FIG. 1 shows the detected edge of the original image, and (b) of FIG. 1 shows the edge portion of the original image by a predetermined pixel in order to weight the detected edge region as shown in (a) of FIG. It is the figure which extended to have tolerance. In this way, the edge of the original image is extended to give weight to a part sensitive to human visual characteristics.
제1도의(c)는 제1도의(a)와 같은 원영상을 부호화한 후, 이를 수신하여 복호화하여 재생된 영상의 에지를 나타낸 것으로, 통상 잘못된 움직임 추정과 같은 부호화과정 및 복호화과정에서의 에러에 의해 에지의 일부가 변형된 것을 보여준다. 제1도의 (d)는 이와 같이 재생된 영상의 에지를 포함하여 PSNR을 구할 때 가중치를 주기 위한 영역(빗금친 영역 : R1)을 정하는 것을 보여주는 것이다.(C) of FIG. 1 shows the edge of the image which has been encoded, received, decoded, and reproduced as shown in (a) of FIG. 1, and is generally an error in encoding and decoding processes such as wrong motion estimation. Shows that some of the edges are deformed. (D) of FIG. 1 shows determining a region (hatched region R1) to be weighted when obtaining the PSNR including the edge of the reproduced image.
본 발명에 따른 화질 평가장치는 제2도에 도시된 바와 같이, 원영상을 입력받아 에지를 검출하는 에지검출부(21); 상기 에지검출부(21)에 의해 검출된 에지를 소정의 톨로런스를 갖도록 확장하는 에지 확장부(22); 원영상에서 상기 에지 확장부(22)에 의해 설정된 영역만을 선택하여 출력하는 원영상 마스크부(23) ; 재생영상에서 상기 에지 확장부(22)에 의해 확장된 영역만을 선택하여 출력하는 재생영상 마스크부(24); 상기 마스킹된 원영상과 마스킹된 재생영상의 차를 구하는 감산기(25); 상기 감산기(25)의 출력에 가중치를 주어 첨두치 신호대 잡음비를 산출하는 가중치 PSNR계산부(26)로 구성되어 있다.As shown in FIG. 2, an image quality evaluation apparatus according to the present invention includes: an edge detector 21 which receives an original image and detects an edge; An edge extension unit 22 extending the edge detected by the edge detector unit 21 to have a predetermined tolerance; An original image mask unit 23 for selecting and outputting only an area set by the edge extension unit 22 in the original image; A reproduced image mask unit 24 which selects and outputs only the region extended by the edge extension unit 22 in the reproduced image; A subtractor 25 for obtaining a difference between the masked original image and the masked playback image; And a weighted PSNR calculation section 26 that calculates the peak-to-peak signal-to-noise ratio by weighting the output of the subtractor 25.
또한, 발명의 화질 평가방법은 원영상을 부호화한 후 상기 부호화된 영상을 복호하여 원영상을 재생하는 영상처리방법에 있어서, 원영상을 입력받아 에지를 검출하는 에지검출단계(100); 상기 검출된 에지를 소정의 톨로런스를 갖도록 확장하는 에지 확장단계(101); 원영상에서 상기 화장된 영역만을 선택하여 출력하는 원영상 마스킹단계(102); 재생 영상에서 상기 확장된 영역만을 선택하여 출력하는 재생영상 마스킹단계(103); 상기 마스킹된 원영상과 마스킹된 재생영상의 차를 구하는 감산단계(104); 상기 감산된 차에 가중치를 주어 첨두치 신호대 잡음비를 산출하는 가중치 PSNR계산 단계(105)로 구성된다.In addition, the image quality evaluation method of the present invention includes an image processing method for reproducing an original image by decoding the encoded image after encoding the original image, comprising: an edge detection step of detecting an edge by receiving the original image; An edge expansion step (101) of expanding the detected edge to have a predetermined tolerance; An original image masking step of selecting and outputting only the cosmetic region in the original image; A playback image masking step (103) of selecting and outputting only the extended area in the playback image; A subtraction step (104) of obtaining a difference between the masked original image and the masked playback image; A weighted PSNR calculation step 105 is performed to calculate the peak-to-signal-to-noise ratio by weighting the subtracted difference.
이어서, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 작용 효과를 설명한다.Next, the effect of this invention comprised as mentioned above is demonstrated.
본 발명은 원영상의 모든 픽셀과 재생된 영상의 모든 픽셀을 동일한 비중으로 비교하여 재생된 영상의 화질을 평가하는 것이 아니고, 인간의 시각이 민감하게 반응하는, 원영상과 재생된 영상의 에지부분에 가중치를 주어 재생된 영상의 화질을 평가하므로써 인간의 시각특성에 부합하는 화질 평가가 가능하게 된 것이다.The present invention does not evaluate the image quality of the reproduced image by comparing all pixels of the original image and all pixels of the reproduced image with the same specific gravity, and the edge portion of the original image and the reproduced image, to which human vision reacts sensitively. By evaluating the image quality of the reproduced image by giving a weight to, it is possible to evaluate the image quality corresponding to the human visual characteristics.
본 발명에 따른 에지검출부(21)에서는 인간의 시각 특성에 민감한 부분에 가중치를 주기 위하여 원영상으로부터 에지를 추출한 후, 에지 확장부(22)에서 각각의 에지픽셀에 대하여 상하 좌우로 N개의 픽셀을 덧붙여 상기 추출된 에지영역을 확장한다.In the edge detector 21 according to the present invention, edges are extracted from the original image in order to give weight to a portion sensitive to human visual characteristics, and then the edge extension unit 22 performs N pixels up, down, left and right with respect to each edge pixel. In addition, the extracted edge region is extended.
이와 같이 가중치를 줄 범위가 확정되면 원영상 마스킹부(23)에서 원영상을 마스킹하여 상기 가중치를 줄 범위에 해당되는 원영상만을 선택하여 출력하고, 재생영상 마스크부(24)에서 재생영상을 마스크하여 상기 가중치를 줄 범위에 해당하는 재생영상만을 선택한다. 즉, 가중치르 주어 PSNR을 구하고자 하는 영역은 나누고, 나머지 영역부분의 영상픽셀은 0으로 셋팅한다.When the weighted range is determined as described above, the original image masking unit 23 masks the original image to select and output only the original image corresponding to the weighted range, and the playback image mask unit 24 masks the playback image. Selects only the playback image corresponding to the weighted range. That is, the area for which the PSNR is to be given by weighting is divided, and the image pixel of the remaining area is set to zero.
이어서 감산기(25)에서 상기 선택된 원영상의 픽셀값에서 상기 선택된 재생영상의 픽셀값을 감산하고, 가중치 PSNR산출부(26)에서 상기 감산기(25)의 출력에 다음과 같은 가중치를 주어 가중치가 부여된 PSNR을 구한다.Subsequently, the subtractor 25 subtracts the pixel value of the selected reproduced image from the pixel value of the selected original image, and the weight PSNR calculator 26 gives the following weight to the output of the subtractor 25 to give a weight. Obtain the PSNR.
여기서, Porg는 원영상의 픽셀값을 나타내고, Prec는 재생된 영상의 픽셀값을 나타낸다.Here, Porg represents a pixel value of the original image, and Prec represents a pixel value of the reproduced image.
이와 같이 인간의 시각 특성을 고려하여, 인간의 시각 특성에 민감한 부분은 가중치를 높게 주고, 둔감한 부분은 가중치를 낮게 주어 재생된 영상의 PSNR을 구하므로써, 보다 실제적인 화질평가가 가능하게 되는 효과가 있다.In this way, considering the human visual characteristics, the weight sensitive parts of the human visual characteristics are given a higher weight, and the insensitive parts are given a lower weight to obtain the PSNR of the reproduced image, thereby enabling more realistic image quality evaluation. There is.
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