(57)【要約】  【課題】複数の伝送装置が縦列接続され、方式変換装置を含んで構成された伝送路であっても、各地点における映像の画質特徴量に基づいて伝送路上の伝送画質を遠隔監視可能にすること。  【解決手段】625/50方式の映像は、伝送路１で525/60方式の映像に変換される。伝送路入力側のフィールド(フレーム)繰り返し手段２で625/50方式のフィールドを一定割合で繰り返し、出力側の走査線繰り返し手段４で525/60方式の走査線を一定割合で繰り返してフォーマットを見掛け上で合わせる。その後、画質特徴量抽出手段３，５で画質特徴量を抽出し、中央監視室８へ伝送する。中央監視室８の比較手段９は、画質特徴量を比較して伝送路１上の伝送画質を監視する。比較手段９では、映像の信号分散と相関係数を利用して映像の性質による伝送画質監視の誤りを防ぐこともできる。  【選択図】図１
2007043309.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の伝送装置が縦列接続され、方式変換装置を含んで構成された伝送路の各地点における映像の画質特徴量を抽出し、これにより抽出された画質特徴量を比較することにより伝送路上の伝送画質を監視する伝送画質監視装置において、
ある地点における映像の走査線を一定割合で繰り返す走査線繰り返し手段と、
前記走査線繰り返し手段により走査線が繰り返された映像の画質特徴量を抽出する第１の特徴量抽出手段と、
他の地点における映像の画質特徴量を抽出する第２の特徴量抽出手段と、
中央監視室に設けられ、前記第１および第２の特徴量抽出手段で抽出された画質特徴量を比較する比較手段を備えたことを特徴とする伝送画質監視装置。
【請求項２】
複数の伝送装置が縦列接続され、方式変換装置を含んで構成された伝送路の各地点における映像の画質特徴量を抽出し、これにより抽出された画質特徴量を比較することにより伝送路上の伝送画質を監視する伝送画質監視装置において、
ある地点における映像のフィールドまたはフレームを一定割合で繰り返すフィールド/フレーム繰り返し手段と、
前記フィールド/フレーム繰り返し手段によりフィールドまたはフレームが繰り返された映像の画質特徴量を抽出する第１の特徴量抽出手段と、
他の地点における映像の画質特徴量を抽出する第２の特徴量抽出手段と、
中央監視室に設けられ、前記第１および第２の特徴量抽出手段で抽出された画質特徴量を比較する比較手段を備えたことを特徴とする伝送画質監視装置。
【請求項３】
複数の伝送装置が縦列接続され、方式変換装置を含んで構成された伝送路の各地点における映像の画質特徴量を抽出し、これにより抽出された画質特徴量を比較することにより伝送路上の伝送画質を監視する伝送画質監視装置において、
ある地点における映像の水平方向の画素を一定割合で繰り返す画素繰り返し手段と、
前記画素繰り返し手段により水平方向の画素が繰り返された映像の画質特徴量を抽出する第１の特徴量抽出手段と、
他の地点における映像の画質特徴量を抽出する第２の特徴量抽出手段と、
中央監視室に設けられ、前記第１および第２の特徴量抽出手段で抽出された画質特徴量を比較する比較手段を備えたことを特徴とする伝送画質監視装置。
【請求項４】
複数の伝送装置が縦列接続され、方式変換装置を含んで構成された伝送路の各地点における映像の画質特徴量を抽出し、これにより抽出された画質特徴量を比較することにより伝送路上の伝送画質を監視する伝送画質監視装置において、
ある地点における映像の画質特徴量を抽出する第１の特徴量抽出手段と、
他の地点における映像の画質特徴量を抽出する第２の特徴量抽出手段と、
中央監視室に設けられ、前記第１の特徴量抽出手段で抽出された画質特徴量を一定の割合で繰り返す画質量特徴繰り返し手段と、
前記中央監視室に設けられ、前記画質特徴量繰り返し手段から送出される画質特徴量と前記第２の特徴量抽出手段で抽出された画質特徴量を比較する比較手段を備えたことを特徴とする伝送画質監視装置。
【請求項５】
さらに、前記ある地点または他の地点の映像における信号分散と相関係数の少なくとも一方を求める計算手段を備え、
前記比較手段は、送出されてきた画質特徴量を比較するとともに、前記計算手段で求められた信号分散と相関係数の少なくとも一方を利用して伝送路上の伝送画質を判断することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の伝送画質監視装置
【請求項６】
前記第１および第２の画質特徴量抽出手段は、入力映像を任意のサイズのブロックに分割するブロック分割部と、ブロック内の映像を直交変換する直交変換部と、直交変換された任意の周波数成分値を取り出す係数抽出部とからなることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の伝送画質監視装置。
【請求項７】
前記第１および第２の画質特徴量抽出手段は、入力映像を２のべき乗の正方形のブロックに分割するブロック分割部と、ブロック内の映像を直交変換する直交変換部と、直交変換された任意の周波数成分値を取り出す係数抽出部とからなることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の伝送画質監視装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は伝送画質監視装置に関し、特に、複数の伝送装置が縦列接続され、方式変換装置を含んで構成された伝送路の各地点における映像の画質特徴量を抽出し、これにより抽出された画質特徴量を比較することにより伝送路上の伝送画質を遠隔監視する伝送画質監視装置に関する。 
【背景技術】
【０００２】
映像を処理する複数の伝送装置が縦続接続された伝送路上の伝送画質を監視する場合、各地点における映像の画質特徴量を抽出し、これにより抽出された画質特徴量を中央監視室に伝送して比較することにより伝送路上の伝送画質を一括して遠隔監視できる。
【０００３】
本発明者らは、伝送路上の伝送画質を監視するための画質特徴量の計算方法を特許文献１，２で既に提案した。この画質特徴量の計算方法は、映像をあるサイズのブロックに分割して、各ブロックの映像を直交変換して変換係数を抽出し、これにより抽出された変換係数を中央監視室へ伝送することを特徴としている。特に、この画質特徴量の計算方法が効果を発揮するのは、特許文献１，２に記載されているように、映像にスペクトル拡散を適用した後に直交変換し、変換係数を抽出して伝送する場合である。スペクトル拡散は、映像を構成する各画素の符号をランダムに変化させることにより実現される。
【特許文献１】特開２００３−９１８６号公報
【特許文献２】特開２００３−８７８２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１，２で提案された発明によれば、例えば、映像圧縮符号化伝送装置などによる符号化ノイズや伝送路エラーに基づく受信映像の信号対雑音比の劣化を正確に推定することが可能となる。
【０００５】
しかしながら、複数の伝送装置が縦列接続された伝送路に方式変換装置が含まれて、伝送路の途中で映像がフォーマット変換されて伝送される場合、画面を構成する走査線(垂直方向ライン)数、1秒間のフィールド数やフレーム数、水平方向の画素数が方式変換装置の前後で変わることになる。
【０００６】
特許文献１，２で提案された発明は、伝送路上の伝送画質の監視を、送信側と受信側の映像を比較することにより行うものであり、比較に際しては、映像を構成する画素ごとの差分の自乗和(平均自乗誤差：MSE)を遠隔から推定するという枠組みを使用している。この枠組みは、画素ごとの差分をとるということから理解できるとおり、伝送前後の映像のフォーマット（走査線数，フィールド数やフレーム数，水平画素数）が一致しているということを前提としている。
【０００７】
すなわち、特許文献１，２で提案された発明では、伝送路の各地点での映像のフォーマットが同一であることを前提としているため、伝送路の途中で映像のフォーマットが変換されると、フォーマット変換の前後の映像を比較することができない。
【０００８】
例えば、ヨーロッパと日本間などで映像が伝送される場合、ヨーロッパでの映像は、1フレーム内に走査線が625本、1秒間のフィールド数が50枚(フレーム数は25枚)の625/50方式であり、一方、日本での映像は、1フレーム内に走査線が525本、1秒間のフィールド数が60枚(フレーム数は30枚)の525/60方式である。なお、両方式の水平画素数は同じである。
【０００９】
このように映像のフォーマットが違う国間の伝送では、伝送の途中で方式変換が行われるため、伝送路上の伝送画質の遠隔監視ができないという課題が残されている。
【００１０】
本発明は、複数の伝送装置が縦列接続され、方式変換装置を含んで構成された伝送路であっても、各地点における映像の画質特徴量に基づいて伝送路上の伝送画質を遠隔監視できる伝送画質監視装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明は、複数の伝送装置が縦列接続され、方式変換装置を含んで構成された伝送路の各地点における映像の画質特徴量を抽出し、これにより抽出された画質特徴量を比較することにより伝送路上の伝送画質を監視する伝送画質監視装置において、ある地点における映像の走査線を一定割合で繰り返す走査線繰り返し手段と、前記走査線繰り返し手段により走査線が繰り返された映像の画質特徴量を抽出する第１の特徴量抽出手段と、他の地点における映像の画質特徴量を抽出する第２の特徴量抽出手段と、中央監視室に設けられ、前記第１および第２の特徴量抽出手段で抽出された画質特徴量を比較する比較手段を備えた点に第１の特徴がある。
【００１２】
また、本発明は、複数の伝送装置が縦列接続され、方式変換装置を含んで構成された伝送路の各地点における映像の画質特徴量を抽出し、これにより抽出された画質特徴量を比較することにより伝送路上の伝送画質を監視する伝送画質監視装置において、ある地点における映像のフィールドまたはフレームを一定割合で繰り返すフィールド/フレーム繰り返し手段と、前記フィールド/フレーム繰り返し手段によりフィールドまたはフレームが繰り返された映像の画質特徴量を抽出する第１の特徴量抽出手段と、他の地点における映像の画質特徴量を抽出する第２の特徴量抽出手段と、中央監視室に設けられ、前記第１および第２の特徴量抽出手段で抽出された画質特徴量を比較する比較手段を備えた点に第２の特徴がある。
【００１３】
また、本発明は、複数の伝送装置が縦列接続され、方式変換装置を含んで構成された伝送路の各地点における映像の画質特徴量を抽出し、これにより抽出された画質特徴量を比較することにより伝送路上の伝送画質を監視する伝送画質監視装置において、ある地点における映像の水平方向の画素を一定割合で繰り返す画素繰り返し手段と、前記画素繰り返し手段により水平方向の画素が繰り返された映像の画質特徴量を抽出する第１の特徴量抽出手段と、他の地点における映像の画質特徴量を抽出する第２の特徴量抽出手段と、中央監視室に設けられ、前記第１および第２の特徴量抽出手段で抽出された画質特徴量を比較する比較手段を備えた点に第３の特徴がある。
【００１４】
また、本発明は、複数の伝送装置が縦列接続され、方式変換装置を含んで構成された伝送路の各地点における映像の画質特徴量を抽出し、これにより抽出された画質特徴量を比較することにより伝送路上の伝送画質を監視する伝送画質監視装置において、ある地点における映像の画質特徴量を抽出する第１の特徴量抽出手段と、他の地点における映像の画質特徴量を抽出する第２の特徴量抽出手段と、中央監視室に設けられ、前記第１の特徴量抽出手段で抽出された画質特徴量を一定の割合で繰り返す画質量特徴繰り返し手段と、前記中央監視室に設けられ、前記画質特徴量繰り返し手段から送出される画質特徴量と前記第２の特徴量抽出手段で抽出された画質特徴量を比較する比較手段を備えた点に第４の特徴がある。
【００１５】
また、本発明は、さらに、前記ある地点または他の地点の映像における信号分散と相関係数の少なくとも一方を求める計算手段を備え、前記比較手段は、送出されてきた画質特徴量を比較するとともに、前記計算手段で求められた信号分散値と相関係数値の少なくとも一方を利用して伝送路上の伝送画質を判断する点に第５の特徴がある。
【００１６】
また、本発明は、前記第１および第２の画質特徴量抽出手段が、入力映像を任意のサイズのブロックに分割するブロック分割部と、ブロック内の映像を直交変換する直交変換部と、直交変換された任意の周波数成分値を取り出す係数抽出部とからなる点に第６の特徴がある。
【００１７】
さらに、本発明は、前記第１および第２の画質特徴量抽出手段が、入力映像を２のべき乗の正方形のブロックに分割するブロック分割部と、ブロック内の映像を直交変換する直交変換部と、直交変換された任意の周波数成分値を取り出す係数抽出部とからなる点に第７の特徴がある。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の第１ないし第３の特徴によれば、まず、伝送路の各地点から監視用の画質特徴量を映像から抽出する前に、伝送路の地点の、画面内の走査線数の少ない映像については走査線を一定割合で繰り返し、また、フィールド数またはフレーム数の少ない映像についてはフィールドまたはフレームを一定の割合で繰り返し、また、水平方向の画素数の少ない映像については水平方向の画素を一定割合で繰り返すことにより、フォーマット変換の前後での映像のフォーマットの相違をなくすことができるので、擬似的に同一フォーマットの映像を比較することが可能となる。
【００１９】
したがって、この繰り返しによる補間処理を施した後に映像の画質特徴量を抽出して各地点から伝送し、中央監視室において各地点から伝送されてきた各画質特徴量を比較することにより、伝送の途中で映像のフォーマット変換が行われたとしても、伝送路上の伝送画質を遠隔監視することができる。
【００２０】
また、第４の特徴によれば、伝送路の各地点から監視用の画質特徴量をそのままの映像から抽出する。この時点では、中央監視室には走査線数、フィールド数またはフレーム数、あるいは水平方向の画素数が少ない映像を伝送している地点からの画質特徴量は少ないことになるが、中央監視室ではその少ない分だけ画質特徴量を一定割合で繰り返す。これにより、フォーマット変換の前後での映像のフォーマットの相違をなくすことができるので、擬似的に同一フォーマットの映像を比較することが可能となる。
【００２１】
また、第５の特徴によれば、映像における信号分散と相関係数の少なくとも一方を利用することにより、絵柄が細かく動きが激しい映像などの場合であっても、伝送路上の伝送画質を高精度に遠隔監視することができる。すなわち、映像の絵柄が細かく動きが激しい場合など、映像の性質によっては方式変換と繰り返しによる補間自体に起因する差分が大きく出てきてしまい、比較結果で得られた差分が伝送路上の障害による画質低下に基づくものか方式変換と補間自体に基づくものかの区別が困難になる場合があるが、信号分散と相関係数の少なくとも一方を利用することにより、絵柄が細かく動きが激しい映像などの場合であっても、伝送路上の伝送画質を高精度に遠隔監視することができる。
【００２２】
また、第６の特徴によれば、画質特徴量抽出に際し、映像を任意のサイズのブロックに分割した後ブロックごとに直交変換するので、1回あたりの直交変換の計算量を減らすことができる。また、直交変換のある周波数成分を取り出して推定に使用することにより、変換前の信号を間引きにより同じ量だけ取り出す場合に比べ、劣化をより高精度に推定しやすくすることができる。
【００２３】
また、直交変換を行う前に、画像に対しスペクトル拡散を行えば、周波数特性に偏りのあるノイズを、周波数拡散することができる。その後、直交変換して、ある周波数成分の値を取り出し、送信側と受信側で差分を取ることにより、そのノイズのサンプルがより代表としてふさわしい、ノイズの平均値を表したものとなる。すなわち、より高精度で、伝送画質の自動遠隔監視が実現できる。
【００２４】
さらに、第７の特徴によれば、任意のサイズの画面に対して２のべき乗のサイズの直交変換を適用することが可能になるため、伝送画質監視装置の簡易化が可能になる。また、画像をブロック分割する際、隣り合った画素同士ではなく離れた画素をサンプリングして各ブロックを構成することにより、画像面上の広い範囲を比較的小さいサイズのブロックでカバーして監視することができるようになり、伝送画質監視装置の簡易化が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
図面を参照して本発明を詳細に説明する。以下では625/50方式の映像を525/60方式の映像に変換する方式変換装置を含む伝送路上の伝送画質を遠隔監視する場合を例として説明する。この場合、方式変換の前後では、走査線数とフィールド(フレーム)数が相異する。本発明は、その例に限らず、その他の方式間の変換を含む伝送路上の伝送画質を監視する場合にも適用することができる。
【００２６】
図１は、本発明に係る伝送画質監視装置の第１の実施形態を示すブロック図である。第１の実施形態は、625/50方式の方でフィールドまたはフレームを繰り返し、525/60方式の方で走査線を繰り返すことにより、まず、フォーマットを見掛けの上で合わせ、その後、画質特徴量を抽出し比較することで伝送路上の伝送画質を監視する、ということを原理としている。
【００２７】
625/50方式の映像は、伝送路１の途中に備えられた方式変換装置で525/60方式の映像に変換されて伝送される。図２は、625/50方式と525/60方式のフィールド(ａ)と走査線(ｂ)の違いと両者間での方式変換の概念を示す図である。上述したように、625/50方式では1フレーム内に走査線が625本、1秒間のフィールド数が50枚(フレーム数は25枚)であり、525/60方式では1フレーム内に走査線が525本、1秒間のフィールド数が60枚(フレーム数は30枚)である。
【００２８】
625/50方式と525/60方式間の変換は、一方の方式のフィールドまたは走査線から他方の方式のフィールドまたは走査線を推定することにより行われる。図２(ａ)フィールド数変換に示すように、625/50方式のフィールドを順にF１，F２，F３，・・・で表し、525/60方式のフィールドを順にf１，f２，f３，・・・で表すと、625/50方式から525/60方式への変換の場合、例えばフィールドf２はフィールドF１とF２から推定され、フィールドf３はフィールドF２とF３から推定される。逆に、525/60方式から625/50方式への変換の場合、フィールドF２はフィールドf２とf３から推定され、フィールドF３はフィールドf３とf４から推定される。走査線変換(図２(ｂ)ライン数変換)においても、625/50方式あるいは625/50方式の走査線は、他方式の位置的に近い走査線から推定される。
【００２９】
伝送路１上の伝送画質を監視するために、伝送路１の入力側の映像を抽出し、一定割合でフィールドまたはフレームを繰り返すフィールド(フレーム)繰り返し手段２を介して画質特徴量抽出手段３に入力する。また、伝送路１の出力側の映像を抽出し、一定割合で走査線を繰り返す走査線繰り返し手段４を介して画質特徴量抽出手段５に入力する。
【００３０】
画質特徴量抽出手段３，５で抽出された画質特徴量は、電話回線やLAN回線などの低速回線６，７を通じて中央監視室８へ伝送される。中央監視室８は、比較手段９を備え、伝送されてきた画質特徴量を比較手段９で比較することにより伝送路１上の伝送画質を遠隔監視する。この比較には、例えば平均自乗誤差(MSE)を用いる。
【００３１】
次に、走査線繰り返し手段４における処理について説明する。伝送路１による伝送前後の映像を比較して伝送路上の伝送画質を監視するという目的上、中央監視室８の比較手段９で比較する比較対象走査線同士は、なるべく位置的に近いことが要求される。走査線繰り返し手段４はこれを実現するものである。図３は、走査線繰り返し手段４での繰り返し処理を具体的に示す概念図である。なお、○は奇数フィールド(トップ)の走査線を表し、×は偶数フィールド（ボトム)の走査線を表している。
【００３２】
625/50方式の奇数フィールドの走査線を順にL１，L２，L３，・・・、偶数フィールドの走査線をL１′,L２′,L３′,・・・、で表し、525/60方式の奇数フィールドの走査線を順にl１，l２，l３，・・・、偶数フィールドの走査線をl１′，l２′，l３′，・・・で表すと、525/60方式と625/50方式が共に奇数フィールドの場合および525/60方式が奇数フィールドで625/50方式が偶数フィールドの場合には、はじめに525/60方式の5ライン目の走査線を繰り返し、以後、5ラインごとに1ラインの割合で走査線を繰り返す。また、525/60方式が偶数フィールドで625/50方式が奇数フィールドの場合および525/60方式と625/50方式が共に偶数フィールドの場合には、はじめに525/60方式の2ライン目の走査線を繰り返し、以後、5ラインごとに1ラインの割合で走査線を繰り返す。これにより、比較対象同士の走査線の本来の位置との距離差は、最大でも0.8ライン(625/５0方式への換算値)になり、監視実用上十分な精度でSN計算が可能となる。
【００３３】
次に、フィールド(フレーム)繰り返し手段２における処理について説明する。フィールド(フレーム)についても比較対象フィールド(フレーム)同士は、なるべく位置的に近いことが要求される。
【００３４】
フィールド（フレーム）繰り返し手段２はこれを実現するものである。図４は、フィールド（フレーム）繰り返し手段２での繰り返し処理を具体的に示す概念図である。なお、○は奇数フィールドを表し、×は偶数フィールドを表している。ここで、625/50方式のフィールドを順にF１，F２，F３，・・・で表し、525/60方式のフィールドを順にf１，f２，f３，・・・で表すと、はじめに525/60方式の左（左端でフィールドが位置的に一致しているとする）から3フィールド目の画面F３を繰り返し、以後、5フィールドごとに1フィールドの割合で画面を繰り返す。
【００３５】
これにより、比較対象同士のフィールドの本来の位置との距離差は、最大でも0.5フィールド(625/50方式への換算値)になり、監視実用上十分な精度でSN計算が可能となる。
【００３６】
ただし、伝送路１では処理遅延が存在するため、伝送前後のフィールドの相対位置関係は初めからは明らかではない。したがって、その相対位置関係を別途知る必要がある。これを知る方法の１つは、伝送されるディジタル映像信号中に重畳されている補助データ領域にあるタイムコードを参照する方法である。伝送路１の出力側、つまり525/60方式側で、タイムコードを参照し、どのフィールドナンバーのときに繰り返すべきかを予め分からせるようにしておけば上記の繰り返し処理が可能となる。
【００３７】
タイムコードがない場合、625/50方式側ではどのフィールドを繰り返すのが最適かを知り得ない。この場合には、以下に説明する本発明の第２の実施形態のように、中央監視室８で繰り返し対象のフィールドを選ぶようにすればよい。
【００３８】
図５は、本発明に係る伝送画質監視装置の第２の実施形態を示すブロック図であり、図１と同一または同等部分には同じ番号を付している。第２の実施形態は、625/50方式側においてフィールド繰り返しをその場では行わず、中央監視室８では伝送されてきた画質特徴量がどのフィールドのものであるかが分かるので、画質特徴量の段階でフィールドの繰り返しを行う、ということを原理としている。
【００３９】
すなわち、625/50方式側のフィールド(フレーム)繰り返し手段２を省略し、その代わりに中央監視室８にフィールド繰り返し手段２を設け、伝送路１の入力側ではフィールド（フレーム）繰り返しを行わず、伝送路１から抽出した映像をそのまま画質特徴量抽出手段３に入力し、ここで抽出された画質特徴量を中央監視室８に伝送する。
【００４０】
伝送路１の出力側の映像を抽出し、走査線繰り返し手段４で走査線を繰り返し、画質特徴量抽出手段５で画質特徴量を抽出して中央監視室８に伝送する点は、第１の実施形態と同じである。
【００４１】
このとき、625/50方式ではフィールド数が525/60方式側に比べて5:6の割合で少ないため、画質特徴量抽出手段３で抽出された画質特徴量もこの割合で少なくなっている。したがって、画質特徴量抽出手段３，５で抽出された画質特徴量を中央監視室８の比較手段９で比較する前に、画質特徴量抽出手段３で抽出された画質特徴量をフィールド（フレーム）繰り返し手段２に入力する。
【００４２】
フィールド（フレーム）繰り返し手段２では、625/50方式と525/60方式のフィールド関係に従って、625/50方式の特徴量を5フィールドごとに1フィールドの割合で繰り返す。それぞれの画質特徴量はどのフィールドから抽出されたものか分かっていると前提できるので、これが可能となる。その後、比較手段９で画質特徴量抽出手段５からの画質特徴量と比較する。
【００４３】
次に、フィールド（フレーム）繰り返し手段２において、繰り返すフィールドをどのようにして決定するかの処理について具体的に説明する。図６はこの決定処理の概念を示す図である。
【００４４】
図６において、上段は625/50方式の各フィールドデータを示し、下段は525/60方式の各フィールドデータを示している。図に実線で示すように、まず、それぞれのフィールドデータ同士を対応させて両者の差分絶対値和を算出する。この差分絶対値和が最も小さくなる組み合わせが位置的に最も近いフィールドであると判断できる。このようにして時間的位置を補正しつつ対応するフィールドを見つけ出すことができる。対応するフィールドが見つかった後は、図４と同様にフィールドを繰り返せばよい。すなわち、はじめに左から3フィールド目の画面F３を繰り返し、以後、5フィールドごとに1フィールドずつの画面の画質特徴量を繰り返す。
【００４５】
ところで、映像の絵柄が細かく動きが激しい場合など、映像の性質によっては方式変換と繰り返し自体によって映像間の差分が大きく出てくることがある。したがって、画質特徴量を単に比較したのでは、伝送路１上での伝送に問題がないにも拘わらずMSEが大きくなって伝送画質監視の精度が低下することがある。
【００４６】
以下の第３の実施形態では、画質特徴量の比較に際し、映像における信号分散と相関係数の少なくとも一方を利用して方式変換と繰り返し自体によって起こる映像間の差分を絵柄ごとに予測することにより、このような伝送画質監視精度の低下を防ぐことを可能にしている。
【００４７】
図７は、本発明に係る伝送画質監視装置の第３の実施形態を示すブロック図であり、図５と同一または同等部分には同じ番号を付している。第３の実施形態が第２の実施形態と異なるのは、伝送路１の入力(625/50方式)側で画質特徴量を抽出する他に信号分散・相関係数計算手段１０で映像の信号分散値と相関係数値を計算し、これを電話回線やLAN回線などの低速回線１１を通じて中央監視室８へ伝送する点、中央監視室８の比較手段９は、信号分散・相関係数計算手段１０で計算された信号分散値と相関係数値をも利用して伝送路１上の伝送画質を遠隔監視する点である。なお、信号分散・相関係数計算手段１０は伝送路１の出力側に設けてもよい。映像の信号分散と相関係数は、当業者に周知であるので説明は省略する。
【００４８】
比較手段９は、フィールド（フレーム）繰り返し手段２からの画質特徴量と画質特徴量抽出手段５からの画質特徴量を比較し、その際に信号分散・相関係数計算手段８で計算された信号分散値と相関係数値を用いて伝送路１上の伝送画質を高精度に監視する。信号分散値と相関係数値は、画質特徴量の比較に際し、方式変換と繰り返し自体によって起こる映像間の差分を絵柄ごとに予測するために利用される。この予測は、信号分散値と相関係数値のいずれか一方からでもある程度可能である。
【００４９】
画像が、例えば“Carousel”の場合、MSEを下記(1)式により変換したPNSR(ピーク信号対雑音比)は、伝送路１に問題がなくても、図８に示すように、フィールドごとに周期的に変動する。
【００５０】
【数１】
2007043309.tif 000003
【００５１】
このようにPNSRが変動し、6フィールドごとに大きな値を取る理由は、625/50方式と525/60方式の変換は、図４に示すように、5フィールドと6フィールドの変換であり、繰り返しにより6フィールドに１回最も時間的距離が近づくフィールドがあるからである。
【００５２】
また、画像が、例えば“Interview”の場合、PNSRの変動は、図９に示すようになる。ここでは、PNSRはやはり6フィールドの周期で変動しているが、図８と比べると、はっきりしたピークはなく、細かい変動が見られる。この理由は、図３に示すように、比較対象のフィールドが奇数フィールドか偶数フィールドかによって、走査線同士の垂直距離が異なり、それがMSEに影響するからである。なお、“Interview”の画像は動きが少ないため、フィールド同士の距離はそれ程大きな影響を与えない。
【００５３】
図８や図９に示すようなPNSRの曲線は、元の映像の性質すなわち信号分散と相関係数によってある程度予測可能である。次に、この予測手法について説明する。
【００５４】
映像の信号分散をσＳ２、フィールド内垂直画素間相関係数をρＶ、フレーム間相関係数をρＴとおき、繰り返しの位相により比較対象の走査線間の距離が625/50方式換算でα[line]、β[frame]離れているとする。垂直方向と時間方向の単位をそれぞれｖ[line]、ｔ[frame]で表すと、これら走査線上の画素ｘ(ｖ,ｔ)、ｘ(ｖ＋α,ｔ＋β)の間の相関係数ρ(α,β)は、画像信号の一般的性質より、下記(2)式で表すことができる（吹抜敬彦著「画像のデジタル信号処理（増補版）」日刊工業新聞社  昭和６３年発行  129-130頁参照）。
【００５５】
【数２】
2007043309.tif 000004
【００５６】
これら画素間のMSE期待値σｒ２は、下記(3)式で表される。なお、アッパーライン付きはｖ,ｔに関する平均を表し、ｍは画素値平均である。
【００５７】
【数３】
2007043309.tif 000005
【００５８】
垂直方向の比較組合せパターンとしては、図３に示すように、625/50方式の奇数フィールド、偶数フィールドそれぞれが525/60方式の奇数フィールド、偶数フィールドと比較される場合の合計4通りである。525/60方式を繰り返す段階では、のちにどの組合せで比較されるのかは分からない。しかし、MSEがなるべく小さくなるように、525/60方式の第0ライン−第4ラインのうち、奇数フィールドでは第4ライン、偶数フィールドでは第1ラインを繰り返すことにする。以降のラインでは同様に一定割合で繰り返しを行う。
【００５９】
時間方向の比較組合せパターンとしては、図４に示すようにようになる。MSEを小さくするには、625/50方式の第0−9フィールドのうち、第2フィールドと第7フィールドを繰り返すのがよいこととなる。第2フィールドと第7フィールドでの距離は、625/50方式換算で0.5フィールド分である。以降のフィールドではこの割合で繰り返しを行う。なお、実際には、繰り返す時点ではどの組合せで比較されるか分からないが、中央監視室６でMSEが小さくなるように繰り返すようにすればよい。
【００６０】
繰り返し後の映像同士の垂直方向の走査線間隔αとしては、フィールド内では6種類存在することになり(図３参照)、各種類ごとにMSE期待値が異なる。そこで、フィールド内のMSE期待値は、この6通りのMSE期待値を平均したものとする。また、このフィールド内のMSE期待値σｏ２(f)（fはフィールド番号）は、図４から分かるように、繰り返しを含めた12フィールド周期となる。
【００６１】
例えば、第0フィールドは、時間方向の距離が0、垂直方向の距離が0，0.2，0.4，0.6，0.8，0.2[line]の6種類あるので、フィールド内のMSE期待値σｏ２(0)は、下記(4)式で示される。
【００６２】
【数４】
2007043309.tif 000006
【００６３】
同様に、第1および第11フィールドは、時間方向の距離が1/12[frame]、垂直方向の距離が0.1，0.3，0.7，0.5，0.3，0.1[line]の6種類あるので、フィールド内のMSE期待値σｏ２(1)，σｏ２(11)は、下記(5)式で示される。
【００６４】
【数５】
2007043309.tif 000007
【００６５】
同様に、第2〜第10フィールドにおけるフィールド内のMSE期待値σｏ２(2)〜σｏ２(10)は、下記(6)〜(11)式で示される。
【００６６】
【数６】
2007043309.tif 000008
【００６７】
【数７】
2007043309.tif 000009
【００６８】
【数８】
2007043309.tif 000010
【００６９】
【数９】
2007043309.tif 000011
【００７０】
【数１０】
2007043309.tif 000012
【００７１】
【数１１】
2007043309.tif 000013
【００７２】
垂直相関が小さく動きの激しい映像ほど繰り返しによる伝送画質監視への悪影響が強く出ることは上記(4)〜(11)式からも言える。すなわち、垂直相関が小さく動きの激しい映像においてはフィールド内垂直画素間相関係数ρＶおよびフレーム間相関係数ρＴが大きいため、MSE期待値σｏ２(f)が大きくなる。
【００７３】
中央監視室８の比較手段９は、伝送路１の入力側および出力側の映像より抽出された画質特徴量を比較して上記(1)式によりPNSRの推定値を求め、さらに、これにより求められたPNSRの推定値が妥当なものかどうかを、映像の信号分散値と相関係数値から求めたPNSRの予測値と比較することにより判定する。
【００７４】
図１０、図１１はそれぞれ、画像“Carousel”と“Interview”でサイズ256×64のブロックあたり1係数データ(直交変換係数データ)を抽出した場合、伝送路１の入力側および出力側の画質特徴量に基づいて得られたPNSRの推定値を示す。この場合、画質特徴量抽出手段３，５と中央監視室８を結ぶ監視回線６，７を流れるデータ量は18kbpsである。比較手段９は、PNSRの推定値を予測値と比較し、その結果、PNSRの推定値がその予測値と大きく異なっていたら伝送路１に障害が発生したものとして警告する。
【００７５】
画質特徴量抽出手段(上記実施形態の画質特徴抽出手段３,５)の構成は、具体的には、特許文献１，２に記載された構成と同じでよい。図１２は、特許文献１に記載された画質特徴量抽出手段１２０を示すブロック図である。本例の画質特徴量抽出手段１２０は、少ない計算量で高精度の画質特徴量を抽出できるようにしたものであり、ブロック分割部１２１、直交変換部１２２および係数抽出部１２３からなる。
【００７６】
ブロック分割部１２１は、入力映像を任意サイズのブロックに分割し、直交変換部１２２は、ブロック内の映像を直交変換し、係数抽出部１２３は、直交変換された任意の周波数成分値を取り出す。なお、ブロック分割後にブロック内のスペクトル拡散を行って周波数特性に偏りのあるノイズを周波数拡散させ、その後に直交変換するようにしてもよい。
【００７７】
この構成では、画質特徴量の抽出に際し、映像を任意サイズのブロックに分割した後ブロックごとに直交変換するので、1回あたりの直交変換の計算量を減らすことができる。また、直交変換のある周波数成分を取り出して推定に使用することにより、変換前の信号を繰り返しにより同じ量だけ取り出す場合に比べ、劣化をより高精度に推定しやすくすることができる。これは、測定対象の符号化ノイズなどの画質劣化は、広い周波数帯域に渡って存在することが多いからである。
【００７８】
また、特許文献２に記載された画質特徴量抽出手段を採用することもできる。特許文献２に記載された画質特徴量抽出手段は、装置化が比較的容易な高速直交変換の使用を可能にしたものであり、図１２と同様にブロック分割部、直交変換部および係数抽出部からなる。ブロック分割部は、入力映像を2のべき乗の正方形のブロックに分割し、直交変換部は、ブロック内の映像を直交変換し、係数抽出部は、直交変換された任意の周波数成分値を取り出す。
【００７９】
また、ブロック分割部、画像の有効画面外を含むブロックには予め定められた値を埋めて2のべき乗の正方形のブロックに構成する。なお、予め定められた値が埋め込まれたブロックに対しては、ブロックの面積をS、ブロック面積Sの内の予め定められた値で埋めた面積をKとするとき、中央監視室８で平均自乗誤差(MSE)を算出するとき、それを補正して、S/(S-K)・MSEとする。
【００８０】
また、ブロック分割部で入力映像を2のべき乗の正方形のブロックに分割する際に、離れた画素をサンプリングして各ブロックを構成することもできる。
【００８１】
この構成では、任意のサイズの画面に対して2のべき乗のサイズの直交変換を適用することが可能になるため、伝送画質監視装置の簡易化が可能になる。また、画像をブロック分割する際、隣り合った画素同士ではなく離れた画素をサンプリングして各ブロックを構成することにより、画像面上の広い範囲を比較的小さいサイズのブロックでカバーして監視することができるようになり、伝送画質監視装置の簡易化が可能になる。
【００８２】
以上、実施形態について説明したが、本発明は種々の変形が可能であり、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態の625/50方式と525/60方式の間の方式変換のように水平画素数が等しい場合、水平画素の繰り返しは不要であるが、水平画素数が変わる方式変換を含む場合には水平画素についても繰り返しを行えばよい。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明に係る伝送画質監視装置の第１の実施形態を示すブロック図である。
【図２】625/50方式と525/60方式のフィールドと走査線の違いと両者間での方式変換の概念を示す図である。
【図３】走査線繰り返し処理を具体的に示す概念図である。
【図４】フィールド(フレーム)繰り返し処理を具体的に示す概念図である。
【図５】本発明に係る伝送画質監視装置の第２の実施形態を示すブロック図である。
【図６】繰り返すフィールドの決定処理を具体的に示す概念図である。
【図７】本発明に係る伝送画質監視装置の第３の実施形態を示すブロック図であ
【図８】画像“Carousel”PNSRの周期的変動を表す説明図である。
【図９】画像“Interview”のPNSRの周期的変動を表す説明図である。
【図１０】画像“Carousel”のPNSRの遠隔推定値を示す説明図である。
【図１１】画像“Interview”のPNSRの遠隔推定値を示す説明図である。
【図１２】画質特徴量抽出手段の構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００８４】
１・・・伝送路（方式変換装置を含む）、２・・・フィールド(フレーム)繰り返し手段、３，５，１２０・・・画質特徴量抽出手段、４・・・走査線繰り返し手段、６、７，１１・・・低速回線、８・・・中央監視室、９・・・比較手段、１０・・・信号分散・相関係数計算手段、１２１・・・ブロック分割部、１２２・・・直交変換部、１２３・・・係数抽出部
【図１】
2007043309.tif 000014
【図２】
2007043309.tif 000015
【図３】
2007043309.tif 000016
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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