(57)【要約】本発明は、もとのデータを参照せずに、符号化された映像データの品質を見積もる方法およびシステムに関する。このシステムは、圧縮された映像データをＭＰＥＧ／Ｈ．２６３デコーダを用いて復号し、復元された映像データを生成するように設定されている。復元されたデータがイントラ符号化されたものであると特定されると、復号された（１６）データは、離散コサイン変換（ＤＣＴ）を受け、ＤＣＴ係数の組が生成される。一方、復元された映像データの各ブロックについて、量子化ステップサイズを含む量子化行列が抽出される（２４）。これに続いて、復号された映像から、ＤＣＴ係数の統計的特徴が見積もられる（２６）。その後、量子化に関する情報と統計的特徴とを用いて、ＡＣ係数とＤＣ係数との両方について、平均量子化誤差が特定される（２８）。最後に、この見積もられた量子化誤差が、ピーク信号対雑音比（ＰＳＮＲ）の計算に用いられる（２８）。
2005527159.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
符号化された映像データの品質を評価する方法であって、
前記符号化された映像データの少なくとも実体ある部分を復号して、複数のブロックを含む復元された映像データを生成する工程と、
前記復元された映像データに離散コサイン変換（ＤＣＴ）を実行して、少なくとも１つのＤＣ周波数帯と少なくとも１つのＡＣ周波数帯とを含む、ＤＣＴ係数の組を生成する工程と、
前記復元された映像データの各ブロックについて、ＤＣＴ係数パラメータと量子化ステップサイズとを取得する工程と、
前記ＤＣＴ係数パラメータと前記量子化ステップサイズとに基づいて、前記ＤＣＴ係数の各組について、平均量子化誤差を見積もる工程と、
前記平均量子化誤差に基づいて、ピーク信号対雑音比（ＰＳＮＲ）を計算する工程とを含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記平均量子化誤差を見積もる前記工程が、前記ＡＣ周波数帯についての平均量子化誤差を見積もる工程と、前記ＤＣ周波数帯についての平均量子化誤差を見積もる工程とを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
Ｄが前記平均量子化誤差を表すものであるとして、前記ＰＳＮＲが、
【数１】
2005527159.tif 000013
と計算されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
Ｄｉ，ｊが、各ブロックにおける（ｉ，ｊ）番目のＡＣおよびＤＣ周波数帯についての量子化誤差を表すものであるとして、前記平均量子化誤差Ｄが、
【数２】
2005527159.tif 000014
と計算されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】
λ２ｉ，ｊが前記ＡＣ周波数帯についての前記ＤＣＴ係数パラメータを表し、Δｉ，ｊが前記量子化ステップサイズを表すものであるとして、前記ＡＣ周波数帯についての前記平均量子化誤差が、式
【数３】
2005527159.tif 000015
により決定されることを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記ＤＣＴ係数の見積もられる２番目の積率に、計算される２番目の積率を等しくさせることにより、前記ＡＣ周波数帯についての前記ＤＣＴ係数パラメータが決定されることを特徴とする請求項５記載の方法。
【請求項７】
Ｃｂｉ，ｊが、ブロックｂにおける（ｉ，ｊ）番目のＡＣ係数を表し、Ｎが、ブロックの合計数を表すものであるとして、前記計算される２番目の積率が、式
【数４】
2005527159.tif 000016
により表されることを特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記見積もられる２番目の積率が、低いＡＣ周波数帯については、式
【数５】
2005527159.tif 000017
で表され、高いＡＣ周波数帯については、式
【数６】
2005527159.tif 000018
で表されることを特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項９】
前記量子化ステップサイズが、前記符号化された映像データに以前に実行された符号化操作で使用された符号化パラメータに、実質的に対応するものであることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１０】
前記復元された映像データに前記ＤＣＴを実行する前記工程が、該復元された映像データの各ブロックにおいて、イントラ符号化されたピクチャーが検出された際に実行されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１１】
前記イントラ符号化されたピクチャーが、
前記復元された映像データから、イントラＤＣ精度のレベルを抽出する工程と、
該イントラＤＣ精度のレベルが予め決められた閾値未満であるときに、該復元された映像データを前記イントラ符号化されたピクチャーとして特定する工程とに従って検出されることを特徴とする請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
符号化された映像データの品質を評価する装置であって、
前記符号化された映像データの少なくとも実体ある部分を復号して、復元された映像データを生成し、かつ、該復号された映像データの各ブロックについて、量子化スケールステップを抽出するためのデコーダと、
前記復元された映像データを、ＤＣ周波数帯とＡＣ周波数帯とを含むＤＣＴ係数の組に変換するように設定された、離散コサイン変換（ＤＣＴ）と、
前記復元された映像データの各ブロックについて、ＤＣＴ係数パラメータと量子化ステップサイズとを抽出する量子化抽出器と、
前記量子化ステップサイズと前記ＤＣＴ係数パラメータとに基づいて、前記ＤＣＴ係数の各組について、平均量子化誤差を見積もる統計情報見積器と、
前記平均量子化誤差に基づいて、ピーク信号対雑音比（ＰＳＮＲ）を特定する計算器とを備えていることを特徴とする装置。
【請求項１３】
前記量子化ステップサイズが、前記符号化された映像データに以前に実行された符号化操作で使用された符号化パラメータに、実質的に対応するものであることを特徴とする請求項１２記載の装置。
【請求項１４】
符号化された映像データの品質を評価するシステムであって、
コンピュータ読取可能なコードを記憶させるためのメモリと、
前記メモリに動作可能に接続された処理装置とを備えており、
該処理装置が、
前記符号化された映像データの少なくとも実体ある部分を復号して、複数のブロックを含む復元された映像データを生成し、
前記復元された映像データに離散コサイン変換（ＤＣＴ）を実行して、少なくとも１つのＤＣ周波数帯と少なくとも１つのＡＣ周波数帯とを含む、（ｉ，ｊ）番目のＤＣＴ係数の組を生成し、
前記復元された映像データの各ブロックについて、ＤＣＴ係数パラメータと量子化ステップサイズとを取得し、
前記ＤＣＴ係数パラメータと前記量子化ステップサイズとに基づいて、前記ＤＣＴ係数の各組について、平均量子化誤差を見積もり、
前記平均量子化誤差に基づいて、ピーク信号対雑音比（ＰＳＮＲ）を計算するように設定されていることを特徴とするシステム。
【請求項１５】
前記処理装置は、前記復元された映像データがイントラ符号化されたピクチャーであると特定された際に、前記復元された映像データへの前記ＤＣＴを実行するものであることを特徴とする請求項１４記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮された映像および画像データの品質を評価する方法およびシステムに関し、より詳細には、もとの映像または画像データを参照せずに、ピクチャーの客観的な品質、具体的にはピーク信号対雑音比（ＰＳＮＲ）を見積もる方法およびシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
映像の専門家にとって、見る者に知覚的に最もよく訴える映像を提供することは、究極の目的である。結果として得られた画像の品質が良いか悪いかを特定する１つのやり方は、見る者の集団に、特定の映像シーケンスを見て意見を出してくれるように依頼するやり方である。映像シーケンスを分析する別の１つのやり方は、映像品質の卓越度あるいは劣化を評価する自動化された機構を提供することである。このタイプの手法は、「客観的映像品質評価（ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ  ｖｉｄｅｏ  ｑｕａｌｉｔｙ  ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ）」として知られている。
【０００３】
圧縮処理のピクチャー品質を測定する１つのよく知られたアプローチは、処理された画像と処理されていないもとの画像との比較を行うアプローチである（以下、「ダブルエンド測定（ｄｏｕｂｌｅ−ｅｎｄｅｄ  ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ）」と呼ぶ）。客観的なピクチャー品質の尺度を評価するために、様々な指標、すなわち、ブロック・アーティファクト指標（Ｂｌｏｃｋ  Ａｒｔｉｆａｃｔ  Ｍｅｔｒｉｃ；ＢＡＭ）、ＰＳＮＲ、知覚的に重み付けされたＰＳＮＲ等が使用される。とりわけ、ＰＳＮＲは、あらゆるピクチャー品質を測定するのに最もよく使用されるパラメータであり、特にＭＰＥＧ−２の映像ビットストリームを評価するのによく使用される。しかしながら、もとのデータ、またはもとのピクチャーと処理されたピクチャーとの間の補間が利用可能でない場合には、処理されたピクチャーともとのピクチャーとの両方へのアクセスが実現できないという点で、ダブルエンド測定は不利な点を有する。この問題を克服するべく、もとのデータが利用可能でも制御可能でもない状況で映像品質を監視するため、「シングルエンド測定（ｓｉｎｇｌｅ−ｅｎｄｅｄ  ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ）」が提案されている。ダブルエンド測定とは異なり、シングルエンド測定技術は、映像品質を評価する際、もとのピクチャーにアクセスせずに、圧縮されたピクチャーに作用する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
多くのユーザーエンド用アプリケーションは、符号化された映像または画像（ここではピクチャーと呼ぶ）の品質の見積もりを必要とする。たとえば、ユーザーエンドでは、ピクチャーを強調または後処理する必要があるかもしれない。そのような場合、制御ループ内においては、品質の尺度が必要不可欠である。したがって、本発明は、ＰＳＮＲ指標を用いて、圧縮されたピクチャーの客観的な品質を、もとのデータを利用せずに評価する改善された客観的な品質評価を提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、復元されたピクチャーから直接に見積もられた統計的特徴を利用することにより、もとのデータにアクセスせずに、符号化された映像データの品質を評価する装置および方法に関する。
【０００６】
好ましい実施形態では、復号されたデータから、もとのデータについての統計学的モデルの精確なパラメータが見積もられ、それらが符号化パラメータすなわち量子化の情報と共に使用されて、量子化誤差したがって品質が見積もられる。
【０００７】
本発明の１つの側面によれば、もとのデータにアクセスせずに、符号化された映像データの品質を評価する方法が提供される。符号化された映像データの少なくとも実体ある部分が復号されて、複数のブロックを含む復元された映像データが生成される。イントラ符号化されたデータが検出されると、復元された映像データに離散コサイン変換（ＤＣＴ）が実行され、少なくとも１つのＤＣ周波数帯と少なくとも１つのＡＣ周波数帯とを含む、ＤＣＴ係数の組が生成される。復元された映像データからイントラＤＣ精度のレベルを抽出し、その上で、そのイントラＤＣ精度のレベルが予め決められた閾値未満であるか否かを特定することにより、イントラ符号化されたピクチャーが検出される。閾値未満である場合、復号された映像データは、イントラ符号化されたピクチャーであると特定される。その後、復元された映像データの各ブロックについて、ＤＣＴ係数パラメータ（λ２）と量子化ステップサイズ（Δｉ，ｊ）とが取得され、そのＤＣＴ係数パラメータと量子化ステップサイズとに基づいて、ＤＣＴ係数の各組についての平均量子化誤差（Ｄ）が見積もられ、最終的に、その平均量子化誤差（Ｄ）に基づいて、ピーク信号対雑音比（ＰＳＮＲ）が特定される。量子化ステップサイズ（Δｉ，ｊ）は、符号化された映像データに以前に実行された符号化操作で使用された符号化パラメータに、実質的に対応する。平均量子化誤差（Ｄ）の見積もりは、ＡＣ周波数帯についての平均量子化誤差（Ｄｉ，ｊ）を見積もる工程と、ＤＣ周波数帯についての平均量子化誤差（Ｄ０，０）を見積もる工程とを含み、ＡＣ周波数帯についてのＤＣＴ係数パラメータ（λ２）は、ＤＣＴ係数の見積もられる２番目の積率に、計算される２番目の積率を等しくさせることにより決定される。
【０００８】
本発明の別の１つの側面によれば、符号化された映像データの品質を評価する装置が提供され、その装置は、符号化された映像データの少なくとも実体ある部分を復号して、復元された映像データを生成し、かつ、復号された映像データの各ブロックについて、量子化スケールステップを抽出するためのデコーダと、復元された映像データを、ＤＣ周波数帯とＡＣ周波数帯とを含むＤＣＴ係数の組に変換するように設定された離散コサイン変換（ＤＣＴ）と、復元された映像データの各ブロックについて、ＤＣＴ係数パラメータ（λ２）と量子化ステップサイズ（Δｉ，ｊ）とを抽出する量子化抽出器と、その量子化ステップサイズとＤＣＴ係数パラメータとに基づいて、ＤＣＴ係数の各組について、平均量子化誤差（Ｄ）を見積もる統計情報見積器と、その平均量子化誤差（Ｄ）に基づいて、ピーク信号対雑音比（ＰＳＮＲ）を特定する計算器とを含んでいる。統計情報見積器は、ＡＣ周波数帯とＤＣ周波数帯とについて、平均量子化誤差（Ｄ）を見積もるように動作する。ＡＣ周波数帯についてのＤＣＴ係数パラメータ（λ２）は、ＤＣＴ係数の見積もられる２番目の積率に、計算される２番目の積率を等しくさせることにより決定される。この装置はさらに、復元された映像データの各ブロックにおける、イントラ符号化されたピクチャーを検出するためのピクチャー検出器を含んでいる。
【０００９】
本発明の上記およびその他の特徴および利点は、以下の、図面に示された好ましい実施形態のより詳細な説明から、明らかとなるであろう。図中において、多くの図に亘って、各参照符号は同一の部分を指す。図面は、必ずしも正しい縮尺で描かれてはおらず、代わりに、本発明の原理を図解することに重点が置かれている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下の説明では、本発明の十分な理解を与えるために、限定の目的ではなくむしろ説明の目的で、特定の構造、インターフェース、技術等の具体的な詳細が提示される。不必要な詳細事項により本発明の説明を不明りょうとしないよう、単純さおよび明確さの目的で、よく知られた装置、回路および方法についての詳細な説明は省略する。
【００１１】
本発明の理解を容易にするために、ＭＰＥＧ−２およびＨ．２６３の符号化に関する背景的な情報を説明する。一般的に、ある画像に対するＭＰＥＧ−２およびＨ．２６３の符号化は、その画像を、それぞれ独立した量子化スケール値と対応付けられた１６×１６画素のマクロ・ブロックに分割することにより実行される。マクロ・ブロックは、８×８画素の個々のブロックにさらに分割される。それぞれの８×８画素のブロックは、離散コサイン変換（ＤＣＴ）を受け、そのブロック内の６４個の周波数帯のそれぞれについて、ＤＣＴ係数が生成される。１つの８×８画素のブロック内のＤＣＴ係数は、その後、対応の符号化パラメータすなわち量子化重みにより除算される。１つの所与の８×８画素のブロックに対する量子化重みは、８×８の量子化行列により表される。その後、具体的には量子化スケール値その他の事項を計算に入れるために、ＤＣＴ係数に追加の計算が施され、それによりＭＰＥＧ−２およびＨ．２６３の符号化が完了する。
【００１２】
図１を参照すると、ＭＰＥＧ−２およびＨ．２６３規格により推奨される量子化方式が、図解的に示されている。通常、パラメータΔｉ，ｊは、量子化された係数間のステップサイズを表し、これは、平均フレーム量子化ステップＱおよびＭＰＥＧ量子化行列Ｗｉ，ｊと、以下のように関連付けられていてもよい。
【数７】
2005527159.tif 000003
【００１３】
しかしながら、図１に示されているように、ＭＰＥＧ−２およびＨ．２６３規格により推奨されるこの量子化方式は、再構成窓（ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ  ｗｉｎｄｏｗ）をαｉ，ｊだけ移動させる操作を含む。このパラメータαｉ，ｊは、ステップサイズΔｉ，ｊと以下のように関連付けられている。
【数８】
2005527159.tif 000004
【００１４】
当該技術分野における平均的な技術を有する者には理解されるように、あらゆる損失は量子化の段階で生じる。したがって、平均量子化ステップサイズおよび量子化行列は、圧縮されたピクチャーの品質の何らかの側面の尺度となるものであり、そのため、直接に品質の指標として用いられることもある。したがって、本発明は、ＰＳＮＲ指標の形式で、量子化誤差を見積もる。
【００１５】
図２は、本発明の実施形態が適用された、簡略化された回路図である。本発明のシステム１０は、映像源１２と、エンコーダ１４と、デコーダ１６と、品質検出器１８とを含んでいる。映像源１２は、テレビカメラや、特定の画像に基づいて映像データを発生させることができるその他のビデオ装置等の、いかなるタイプの映像発生装置であってもよい。エンコーダ１４とデコーダ１６とは、ＭＰＥＧ２またはＨ．２６３の映像データをそれぞれ符号化／復号するものとして当該技術分野において知られている、いかなる従来のエンコーダおよびデコーダであってもよい。検出器１８は、統計分析に基づいてかつもとの映像データにアクセスせずに、圧縮されたピクチャーの客観的な品質を評価するために、復号された映像データを処理する。
【００１６】
図３は、本発明の実施形態に係る図１に図示されたデコーダ１６および検出器１８の、代表的なハードウェアを描いた図である。特に、この実施形態は、符号化された映像データがデコーダ１６を介して復元された後に、映像品質を見積もるための機構を提供するものである。図３に示されているように、検出器１８は、ピクチャー確認器２０と、８×８ＤＣＴ２２と、量子化パラメータ抽出器２４と、統計情報見積器２６と、ＰＳＮＲ計算器２８とを含んでいる。図３に示されている検出器１８は、マイクロプロセッサ、中央処理ユニット、コンピュータ、回路カード、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、およびメモリ（図示せず）を表していてもよい点に留意されたい。本発明の鍵となる原理は、ＰおよびＢピクチャーの品質、したがって映像全体の品質は、一般的には、ＭＰＥＧ−２およびＨ．２６３で符号化された映像のイントラ・ピクチャーの品質と合致するという事実に依拠している。したがって、イントラ符号化されたピクチャーについてしかＰＳＮＲを見積もることができない場合でも、量子化行列および平均量子化ステップサイズはピクチャーの品質の何らかの側面を反映したものとなる傾向があるので、そのＰＳＮＲは、映像全体についての品質の指標として働く。
【００１７】
実際の処理においては、デコーダ１６により復号された後の復号された映像データは、検出器１８のピクチャー確認器２０へと送られる。すると、ピクチャー確認器２０は、復号された映像データが、イントラ符号化されたものであるか否かを特定する。同一の譲受人に譲渡された、「Ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  Ｅｘｔｒａｃｔｉｎｇ  Ｃｏｄｉｎｇ  Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ  ｆｒｏｍ  Ｖｉｄｅｏ  Ｄａｔａ（映像データから符号化パラメータを抽出するシステム）」と題された米国特許第６，１０１，２７８号は、イントラ符号化された映像データを検出する方法を説明しており、その内容は、本明細書に参照により組み込まれているものとする。ＭＰＥＧ−２およびＨ．２６３の映像では、イントラＤＣ精度が、イントラ符号化されたマクロ・ブロックまたはイントラ符号化されたピクチャーにおけるＤＣのＤＣＴ係数の量子化の粗さを制御し、８から１１ビットの範囲に亘る。ここで、１１ビットは、イントラＤＣ係数中に量子化誤差が全く生じていないときに得られる、最高の値である。ほとんどの放送品質のデジタル映像では、イントラＤＣ精度は、典型的には８に設定される。したがって、本発明においては、見積もられたイントラＤＣ精度が１１未満であれば、現在のピクチャーはイントラ符号化されたものとして特定される。
【００１８】
分析されている現在のピクチャーがイントラ符号化されたピクチャーである場合には、ＤＣＴブロック２２は、ＡＣ周波数帯についてのＤＣＴ係数を生成するため、復号された映像データをＤＣＴ処理に通す。その後、量子化パラメータ抽出器２４が、各マクロ・ブロック（Ｑｍ）に関して、画像全体についての以前の符号化操作の際に使用されたものに対応する量子化行列（Ｗｉ，ｊ）と量子化ステップサイズとを抽出するように動作する。当該技術分野における平均的な技術を有する者には理解されるように、量子化行列は６４個の項からなり、各項は重みを割り当てられている。これら６４個の項は、それぞれ１から２５５の範囲の８ビットの整数であり、ブロック内の８×８のＤＣＴ係数に対応する。重みおよび量子化スケール値は、ＤＣＴ係数のブロックについての量子化ステップサイズを決定する。同一の譲受人に譲渡された、「Ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  Ｅｘｔｒａｃｔｉｎｇ  Ｃｏｄｉｎｇ  Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ  ｆｒｏｍ  Ｖｉｄｅｏ  Ｄａｔａ」と題された米国特許第６，１０１，２７８号は、各マクロ・ブロック（Ｑｍ）について、量子化行列（Ｗｉ，ｊ）と量子化ステップサイズとを抽出する方法を説明しており、その内容は、本明細書に参照により組み込まれているものとする。
【００１９】
ＤＣＴ係数の量子化行列が取得されると、統計情報見積器２６により、ＤＣＴ係数の統計情報の分析が実行される。ここで、原画像のＤＣＴ係数は、各ＡＣ位置（ｉ，ｊ）に対してＤＣＴ係数パラメータλｉ，ｊが割り当てられた、ラプラシアン分布に属するということを仮定する。符号化されたピクチャーの（ｉ，ｊ）番目の係数の２番目の積率Ｓｉ，ｊの見積もりが実行され、その後、その２番目の積率をより精確に見積もるために、見積もられた２番目の積率が、ＤＣＴ係数パラメータλｉ，ｊと関連付けられる。当業者には理解されるように、符号化されたデータの２番目の積率Ｓｉ，ｊは、以下のように計算される。
【数９】
2005527159.tif 000005
ここで、Ｃｂｉ，ｊは、ブロックｂにおける（ｉ，ｊ）番目のＡＣ係数であり、Ｎは、ピクチャー内にあるブロックの合計数である。本願出願人は、以下の数学的関係により、Ｓｉ，ｊがλｉ，ｊと関連付けられることを求めた。
【数１０】
2005527159.tif 000006
【００２０】
したがって、式（１）と（２）とを比較することにより、たとえもとのＤＣＴ係数にアクセスしなくとも、ＤＣＴ係数パラメータλｉ，ｊを特定することができる。
【００２１】
ときには、高い方の周波数の係数に非常に粗い量子化が使用されたために、式（２）を用いることが、ＤＣＴ係数パラメータλｉ，ｊの過剰に高い見積もりに繋がることもあり得る。そのような場合、特に高周波数の係数について、以下に示す代わりの関係を用いる。
【数１１】
2005527159.tif 000007
【００２２】
ＤＣＴ係数パラメータλｉ，ｊは、今度は式（１）と（３）とを比較することにより見積もられる。この代わりの関係は、粗い量子化がパラメータλｉ，ｊの不精確な見積もりに繋がるような、いくつかの高周波数のＡＣ係数に対してのみ用いられる。
【００２３】
典型的には、λｉ，ｊの見積もりは、低周波数のＡＣ係数に対しては式（１）と（２）とを比較することにより行われ、いくつかの高周波数のＡＣ係数に対しては式（１）と（３）とを比較することにより行われる。シミュレーションを通じて、最初の２４個のＡＣ係数に対しては式（１）と（２）とを用い、残りのＡＣ係数に対しては式（１）と（３）とを用いることにより、最も精確な結果が得られることが、経験的に確かめられた。
【００２４】
量子化パラメータと、もとのデータの分布のパラメータとを取得した後、統計情報見積器２６が、フレーム全体に亘って被った平均量子化誤差を計算する。ここで、平均量子化誤差は、ＤＣ係数とＡＣ係数との両方について計算されなくてはならない。
【００２５】
Ａ．ＡＣ係数についての量子化誤差Ｄｉ，ｊの計算
【００２６】
図１に示すように、（ｉ，ｊ）番目のＡＣ係数については、［ｋΔｉ，ｊ＋αｉ，ｊ−Δｉ，ｊ／２，ｋΔｉ，ｊ＋αｉ，ｊ＋Δｉ，ｊ／２］の区間内のすべての値が、量子化のプロセスにより、ｋΔｉ，ｊに丸められる点に留意されたい。このことは、量子化誤差に繋がる。すなわち、このデータの平均自乗誤差は、これらの区間すべてに亘って誤差を合計することにより、つまり、各区間について誤差を見出し、これらの区間すべてに亘ってその誤差を合計することにより、得ることができる。このことは、数学的には以下のように記述され得る。
【数１２】
2005527159.tif 000008
【００２７】
式（４）は、ゼロ未満のすべての区間に亘る誤差の合計と、ゼロより大きいすべての区間に亘る誤差の合計と、ゼロ周辺を中心とする区間に亘る誤差との、３つの部分からなっている。式（４）は、積分を解くことにより、以下のように単純化できる。
【数１３】
2005527159.tif 000009
【００２８】
したがって、この単純化された式（５）を用いて、λｉ，ｊの精確な見積もりと量子化ステップサイズΔｉ，ｊとに基づいて、ＡＣ係数の誤差を見積もることができる。
【００２９】
Ｂ．ＤＣ係数についての量子化誤差Ｄ０，０の計算
【００３０】
ＤＣ係数についての量子化誤差Ｄ０，０の計算は、参照により本明細書にその内容が組み込まれている米国特許第６，１０１，２７８号で説明されている。Ｄ０，０は、イントラＤＣ精度の情報から、直接に見積もられる。
【００３１】
【表１】
2005527159.tif 000010
【００３２】
ＤＣＴ領域内においてＤＣ係数とＡＣ係数との両方について量子化誤差を取得した後、統計情報見積器２６は、数学的には以下のように表すことのできる、ＡＣ係数とＤＣ係数との平均のＭＳＥを最終的に特定する。
【数１４】
2005527159.tif 000011
【００３３】
その後、ＰＳＮＲ計算器２８が、統計情報見積器２６によって取得された平均量子化誤差を用いて、ＰＳＮＲを特定する。ＰＳＮＲの値は、映像品質のあらゆる劣化を評価するのに用いることができ、以下の式を用いて計算することができる。
【数１５】
2005527159.tif 000012
【００３４】
図４は、本発明の実施形態に従った、映像品質見積もりの動作ステップを図示したフローチャートである。処理ブロックおよび判断ブロックは、デジタル信号処理回路または特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）といったような、機能的に等価な回路によって実行される工程を表し得る点に留意されたい。このフローチャートは、いかなる特定のプログラミング言語の構文を示したものでもない。むしろ、このフローチャートは、当該技術分野における平均的な技術を有する者が、特定の装置における必要な処理を実行する回路またはコンピュータ・ソフトウェアを作製するのに必要とする、機能情報を図示したものである。
【００３５】
デコーダ１４から出力された復号された映像を受信すると、ステップ１００において、復号された映像がイントラ符号化されたものであるか否かを各マクロ・ブロックについて特定するために、ピクチャー・タイプ確認器２０により、８×８ブロックのＤＣ精度の計算が実行される。イントラ符号化されたピクチャーは、圧縮されていないピクチャー、またはＰ型およびＢ型の符号化されたピクチャーとは異なる、独特の統計的特徴を有する点に留意されたい。分析されている現在のピクチャーがイントラ符号化されたピクチャーであることが特定された後のステップ１２０では、検出されたイントラ符号化されたピクチャーが、ＤＣＴブロック２２によってＤＣＴ変換に通され、映像データのＡＣ周波数帯についてのＤＣＴ係数が生成される。ステップ１４０では、量子化パラメータ抽出器２４が、各フレームについて、以前の符号化操作の際に使用されたものに対応する量子化行列を抽出するように動作する。量子化行列（Ｗｉ，ｊ）を抽出する処理は、上記に引用した米国特許第６，１０１，２７８号で説明されている。量子化パラメータ抽出器２４はさらに、各マクロ・ブロックについて、量子化ステップサイズ／スケールを抽出するように動作する。
【００３６】
その後、ステップ１６０において、式（１）と（２）とに基づいて、ＡＣ係数について、ＤＣＴ係数の統計情報であるλ２ｉ，ｊの見積もりが実行される。ステップ１６０
でＤＣＴ係数の統計情報λ２ｉ，ｊを特定した後、ステップ１８０において、式（５）を用いて平均ＡＣ量子化誤差が見積もられる。平均ＤＣ量子化誤差は、表１に示すように、イントラＤＣ精度から直接に見積もられる。式（６）に示すように、ＡＣおよびＤＣ量子化誤差が平均され、全体的な量子化誤差が取得される。最後に、ステップ２００において、式（７）を用いてＰＳＮＲが計算される。
【００３７】
上記のとおり説明してきたピーク信号対雑音比（ＰＳＮＲ）を計算するシステムおよび方法の好ましい実施形態から、当業者には、システムの一定の利点が実現されたことが明らかに分かるであろう。本発明によれば、もとの映像を参照せずに、圧縮された映像のＰＳＮＲを、ピクチャー品質の評価に用いることができる。本発明の好ましい実施形態を図解し説明してきたが、当業者には、様々な変更が可能であり、本発明の真の範囲から逸脱することなく、構成要素を等価の要素に交換することも可能であることが理解されよう。加えて、中核的な範囲から逸脱せずに、特定の状況および本発明の教示に適合化するために、多くの変更を行うこともできる。したがって、本発明は、本発明を実行するために考えられた最良のモードとして開示された特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明は、特許請求の範囲に基づく技術的範囲によりカバーされるあらゆる実施形態を含むよう意図されたものである。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】ＭＰＥＧ−２、ＭＰＥＧ−４、Ｈ．２６３、Ｈ．２６１およびＪＰＥＧ規格により推奨される量子化方式を図解的に示した図
【図２】本発明の１つの実施形態に係るピクチャー品質検出器を図示した、簡略化されたブロック図
【図３】本発明の１つの例示的な実施形態に係る装置の簡略化されたブロック図
【図４】本発明に従ったピクチャー品質見積もりの動作ステップを図示したフローチャート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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