(57)【特許請求の範囲】
【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。
【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。
【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。
【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。
【請求項５】
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。
【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、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２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によれば、自動的にかつ客観評価するに好適な、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＝１０ｌｏｇ１０２５５２  ／｛Σ（Ｘ（ｉ，ｊ）  −Ｙ（ｉ，ｊ）  ）２  ｝／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（７４）〜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ＤＣＴ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σｑ  ２  は次のように表すことができる。
σｑ  ２  ＝△２  ／１２
該平均の量子化誤差σｑ  ２  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＝１０ｌｏｇ１０２５５２  ／σｑ  ２  
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（１２×２５５２  ）／△２  
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、１１…伝送ネットワーク、２１…分離部、２２…復号部、２３…自動品質監視部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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