DB11Z384.5-2006图像信息管理系统技术规范第5部分图像质量要求与评价方法.pdf

'免费标准网(www.freebz.net)ICS35.240.01M63DB北京市标准化指导性技术文件DB11/Z384.5-2006图像信息管理系统技术规范第5部分:图像质量要求与评价方法Technica}SpecificationforImageInformationManagementSystemPart5:QuaIityRequirementandEvaluationMethodofImage2006-08-28发布d匕京市质量技术监督局发布免费标准网(www.freebz.net)无需注册即可下载 免费标准网(www.freebz.net)DB11/Z384.5-2006目次前言...............................................................................ii引言.......................⋯⋯，..........................................⋯⋯工iiI范围.......................................⋯⋯‘⋯，........................⋯⋯12规范性引用文件.........................................························⋯⋯13术语与定义............................................................·········⋯⋯I4一般要求.........................⋯⋯。.......................................⋯⋯I5模拟系统图像质量要求与评价.....................................................⋯⋯25.1主观评价...................................................................··⋯⋯25.2客观评价.......................⋯⋯。..............................··...····⋯⋯36数字系统图像质量要求与评价.................................................⋯⋯.⋯46.1主观评价.......................⋯⋯，................................····.··⋯⋯46.2客观评价方法................................................·.·········.····⋯⋯6附录A..............................................................................9免费标准网(www.freebz.net)无需注册即可下载 免费标准网(www.freebz.net)DBIl/Z384.5-2006︸RlJ士一曰DBII/Z384《图像信息管理系统技术规范》分为以下几个部分:—第I部分:总体平台结构;—第2部分:视频格式与编码;—第3部分:通信控制协议;—第4部分:传输网络;—第5部分:图像质量要求与评价方法;—第6部分:图像存储与回放要求;—第7部分:工程要求与验收。本部分为DBII/Z384的第5部分。其他图像信息管理系统技术要求将结合实际需要适时制定，作为本规范的分部。本部分的附录A为规范性附录。本指导性技术文件由北京市质量技术监督局、北京市信息化工作办公室、北京市公安局提出。本指导性技术文件由北京市质量技术监督信息研究所归口。本指导性技术文件主要起草单位:北京市质量技术监督局、北京市信息化工作办公室、北京市公安局、东城区政府、北京声迅电子有限公司、机械科学研究总院、北京市质量技术监督信息研究所、北京清华力合电子有限公司。本指导性技术文件主要起草人:王小平、宋国建、吕元元、杜振洲、姚世全、聂蓉、李峥、王海虹、欧阳云、李晓林、刘雪涛、洪旗、李文峰。免费标准网(www.freebz.net)无需注册即可下载 免费标准网(www.freebz.net)DB11/Z384.5-2006引言根据《北京市人民政府关于加强图像信息管理系统建设工作的意见》(京政发[2006117号)文件精神，以本市应急指挥部门目前使用的图像信息管理系统为基础，并考虑数字图像信息系统建设的实际需求，由北京市质量技术监督局、北京市公安局、北京市信息办牵头组织开展了图像信息管理系统技术规范的编写工作。编写组由北京市质量技术监督局、北京市公安局、北京市信息办等政府管理部门、技术研究机构与图像信息系统相关企业组成。图像信息管理系统技术规范由系列标准组成。为积极推动本市图像信息管理系统建设，加强标准化技术服务，本着总体规划，急用先编的原则，完成了总体平台结构、视频格式与编码、通信控制协议、传输网络、图像质量要求与评价方法、图像存储与回放要求、工程要求与验收共7大部分系列标准的编制。总体上，该套系列标准为本市和区县级模拟、数字图像信息管理平台的建设和系统验收提供了基本的技术依据。免费标准网(www.freebz.net)无需注册即可下载 免费标准网(www.freebz.net)DBII/Z384.5-2006图像信息管理系统技术规范第5部分图像质量要求与评价方法范围本指导性技术文件规定了图像信息管理系统图像质量的一般要求、模拟图像的质量要求与评价方法以及数字图像的质量要求与评价方法等。本指导性技术文件适用于对城市图像信息管理系统中的模拟和数字图像质量的评价。2规范性引用文件下列文件中的条款通过本指导性技术文件的引用而成为本指导性技术文件的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本指导性技术文件;然而，鼓励根据本指导性技术文件达成协议的各方，研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本指导性技术文件。GB50198民用闭路监视电视系统工程技术规范GY/T134数字电视图像质量主观评价方法3术语与定义下列术语和定义适用于本部分。分辨率Resolution指模拟/数字图像设备回放出来的一帧图像能被人眼分辨出的线数/像素数。3.2信噪比SignaltoNoiseRatio信噪比是指在视频信号处理、传输过程中，某一测量点的亮度信号幅度的标称值与随机杂波幅度的有效值之比，用分贝(dB)数表示。计算方法详见附录A.3.3主观评价SubjectiveAssessment特定人员群组在设定的条件下，按判别项目和分级要求，以个体视觉感观对图像质量进行主观的定性评价。3.4客观评价ObjectiveAssessment专业检测单位遵循规定的检测程序，按照规定的检测条件、项目和指标，使用专用测试设备，对图像质量进行物理的定量评价。4一般要求免费标准网(www.freebz.net)无需注册即可下载 免费标准网(www.freebz.net)DB11/Z384.5-20064.1模拟图像传输格式采用复合视频信号PAL制。数字图像传输的压缩编码格式应采用MPEG2或MPEG4;鼓励采用AVS.4.2采用有线网络传输数字图像，其传输质量宜为CIF-Dl.4.3模拟图像水平清晰度黑白电视系统不应低于500线，彩色电视系统不应低于420线，图像画面的灰度等级按10级划分不应低于8级。4.4系统时延1)每级模拟视频矩阵接受和转发控制命令时产生的延时不得大于20毫秒。2)每级模拟视频矩阵切换视频产生的延时不得大于10毫秒。3)图像的一次编解码延时不得大于300毫秒。4)每个IP网络传输控制命令数据的延时不得大于50毫秒，传输视频图像数据的延时不得大于50毫秒。5)当任意一个用户欲控制平台中的任意一个摄像机，通过网络路由(模拟或数字)发出云台控制命令时，从他开始发出命令到看到图像按要求移动的整体时延不得大于500毫秒。5模拟系统图像质量要求与评价5.1主观评价图像质量的主观评价可采用五级损伤制评定;五级损伤制评分分级应符合表I的规定。图像质量应达到4级(含)以上，并满足本指导性技术文件中4.3的要求。表I五级损伤制评分分级图像质量损伤的主观评价评分分级图像上不觉察有损伤或干扰存在5图像上有可觉察的损伤或干扰，但并不令人讨厌4图像上有明显的损伤或干扰，令人感到讨厌3图像上损伤或干扰较严重，令人相当讨厌2图像上损伤或干扰极严重，不能观看I5.1.1主观评价方法5.1.1.1应在摄像机的标准照度条件下进行。5.1.1.2应采用符合国家标准的监视器。黑白电视监视器的水平清晰度应)600线，彩色电视监视器的水平清晰度应)500线，VGA信号显示器的分辨率应为1024X768/32位真彩色，屏幕峰值亮度>,150ed/m";液晶显示器屏幕响应时间,<12ms，对比度优于150:1.5.1.1.3应在光线柔和，观看距离为荧光屏面对角线长度的4--6倍条件下进行。5.1.2主观评价要求5.1.2.1参评人员不少于五名，并应包括专业人员和非专业人员。免费标准网(www.freebz.net)无需注册即可下载 免费标准网(www.freebz.net)DBII/Z384.5-20065.1.2.2参评人员应分别对评价项目打分，并取所有参评人员打分的算术平均值为最终评价得5.1.2.3主观评价项目各项的得分要求分值不低于4分。5.1.3主观评价项目模拟图像主观评价项目见表2。表2模拟图像主观评价项目项目随机信噪比单频干扰电源干扰脉冲干扰5.2客观评价当对主观评价的评定有争议时，可采用客观评价的方式对系统的随机信噪比及各种信号的干扰进行测试。客观评价的测试，应由法定授权的第三方检测单位进行。5.2.1客观评价方法应在摄像机标准照度条件下进行，测试所用的仪器应有计量检定合格证书。5.2.2客观评价要求系统清晰度、灰度可用综合测试卡进行抽测，其图像质量和系统技术指标应满足下列要求:5.2.2.1图像质量按五级损伤制评定，图像质量不应低于4级。4级图像质量相对应的信噪比应符合下表3的规定。表3信噪比单位(dB)黑白电视系统37404037免费标准网(www.freebz.net)无需注册即可下载 免费标准网(www.freebz.net)DB11/Z384.5-20065.2.2.2系统的各路视频信号，在监视器输入端的电平应为IVP-P士3%}5.2.2.3系统各部分信噪比指标分配应符合表4的规定。表4系统各部分信噪比指标分配单位为(dB)6数字系统图像质量要求与评价6.1主观评价评价数字图像质量的主观评价指标体系按表5执行。6.1.1主观评价要求6.1.1.应在摄像机标准照度下进行。6.1.1.2应采用符合国家标准的监视器。黑白电视监视器的水平清晰度应高于等于500线;彩色电视监视器的水平清晰度应高于等于450线。VGA信号显示器的分辨率应为1024X768/32位真彩色，屏幕峰值亮度)150ed/m";液晶显示器屏幕响应时间毛12ms，对比度优于150:1.6.1.1.3观看距离应为单台显示器对角线长度的4---6倍，光线柔和。6.1.1.4评价人员不应少于五名，并应包括专业人员和非专业人。6.1.2主观评价指标体系所有视(音)频通道处于录制状态时，单路监视、回放图像画面信息不应有明显的缺损，物体移动时图像边缘不应有明显的锯齿状、拉毛、断裂等现象。主观评价指标体系见表5.表5主观评价指标体系编评分5分4分3分2分I分加权值号项目I马赛克效应无有，不严重较严重严重极严重0.302边缘处理优良中差极差0.053颜色平滑度优良中差极差0.054画面还原清晰度优良中差极差0.355快速运动图像处理优良中差极差0.to6复杂运动图像处理优良中差极差0.107低照度环境图像处理优良中差极差0.05免费标准网(www.freebz.net)无需注册即可下载 免费标准网(www.freebz.net)DB11/Z384.5-20066.1.3主观评价指标说明6.1.3.1马赛克效应采用MPEG编码技术进行数字图像编码，由于视频编码过程中出现数据流丢失，特别是某些关键帧数据的丢失，造成视频解码信息不全而导致画面中出现的方块，或是清晰度不够造成的方块现象。6.1.3.2边缘处理为避免视频处理时物体边缘出现抖动、云雾、模糊等情况，造成图像轮廓的不清晰而进行的编码处理方法。边缘处理的优劣主要体现为物体轮廓的清晰和逼真。6.1.3.3颜色平滑度图像经过压缩再还原后，颜色过渡处理的优劣程度。6.1.3.4画面还原清晰度图像经过压缩再还原后，画面还原质量的优劣程度。6.1.3.5快速运动图像处理针对快速运动图像编码时，为提高每帧图像的压缩效率，保证解码端图像质量的处理方法。通常可以采用录制快速运动图像，在实时显示和录像回放时，不出现丢帧及图像清晰作为衡量标准。快速运动环境的选取可选用交通环境。6.1.3.6复杂运动图像处理针对复杂运动(指在同一画面中存在多个运动方向、多种运动速度、多个运动对象的情况)对象进行图像处理时，提取物体形状信息的算法和过程。一般地，复杂运动图像处理是以能否有效识别、区分物体的特征及运动形态来衡量。6.1.3.7低照度环境图像处理对低照度环境条件下图像产生的噪声进行最低化抑制处理。视频信号噪声在显示屏幕上主要表现为雪花或亮点;因而，主观评价可以通过雪花或亮点的多少来衡量低照度处理的效果。6.1.4主观评价方法合格判据6.1.4.1单项合格判据对所有参加主观评价的评价员对某项评价指标的评分进行算术平均，不考虑离散情况;结果即为该项评价指标的平均得分Ni.Ni},-3者，判为该项合格;Ni<3者，判为该项不合格。Ni的计算公式为:J、i=(菩ni)，，式中:i为第i项评价指标的代号(从1一n)，i为第i号观看员的代号(从I-J),i为观看员的』总数，免费标准网(www.freebz.net)无需注册即可下载 免费标准网(www.freebz.net)DBII/Z384.5-2006nij为第i个观察员对第i项评价指标的评分。6.1.4.2全项合格判据对所有单项评价指标的平均得分Ni，根据安防视频监控的特点，进行加权平均，结果即为全项评价的平均得分N。N},:-3者，判为全项合格;N-<3者，判为全项不合格。N的计算公式为:n、一菩piN式中:Ni为第i项评价指标的平均得分，pi为第i项评价指标所对应的加权因子。各单项评价指标对应的加权因子，见表5.6.2客观评价6.2.1客观评价要求客观评价的测试，应由法定授权的第三方检测单位进行。6.2.1.1图像分辨率B级分辨率(像素)<704X576A级分辨率(像素)>,704X576回放图像的分辨率应满足产品分级要求，应在企业产品标准中明确规定，并在随机产品的技术文件中明示。6.2.1.2信噪比本指导性技术文件所要求的信噪比，主要是指视(音)频信号压缩前一解压后数字视(音)频信号的信噪比。需要时，可用A/D转换前一D/A转换后模拟视音频信号的信噪比来代替。B级信噪比-:}}28dBA级信噪比>,35dB数字视(音)频信号的信噪比应满足产品分级的要求，应在企业产品标准中明确规定，并在随机产品技术文件中明示。6.2.1.3图像帧率本指导性技术文件所要求的图像帧率，主要是指回放图像的帧率。录像回放图像的帧率应符合DBII/Z384.6中的规定，并满足使用单位的要求。具体指标应在企业产品标准中明确规定，并在产品的随机技术文件中明示。6.2.1.4水平分辨力1)实时显示水平分辨力B级:所有视(音)频通道处于录制状态时，单路监视图像水平分辨力，应不小于300TVL.A级:所有视(音)频通道处于录制状态时，单路监视图像水平分辨力，应不小于400TVL.2)录像回放水平分辨力B级:所有视(音)频通道处于录制状态时，单路回放图像的水平分辨力，应不小于220TVL.A级:所有视(音)频通道处于录制状态时，单路回放图像的水平分辨力，应不小于300TVL.免费标准网(www.freebz.net)无需注册即可下载 免费标准网(www.freebz.net)DB11/Z384.5-20066.2.2客观评价方法6.2.2.1测试原理—基于特征量提取的数字视频质量测试评估。将原始参考视频与失真视频在每一个对应帧中的每一个对应像素之间提取其特征参数进行比较，按照本指导性技术文件定义的PSNR公式(见附录A)，通过测评软件进行计算，算出对参考视频和失真视频提取的特征参数(如分辨率、帧率、信噪比等)的相应值，并给出比对结果。参考视频编码与传输失真视频视频处理卜一特征提取特征比较特征提取，州视频处理客观评价图1基于特征量提取的视频质量客观评估模型6.2.2.2评价信号的生成评价信号以蓝屏信号开始，内容为参考视频的模拟信号或数字信号。数字视频质量评价可选用带有明显起始特征(如蓝屏信号)的高质量模拟视频信号作为参考视频(模拟);为实现定量评价视频质量，须对模拟信号进行数字化，生成高质量、未经压缩的数字视频信号，作为参考视频(数字)。为评价帧率，在参考视频(蓝屏信号之后的视频信号)中应以标准帧率的频率嵌入帧编号，通过对蓝屏信号的检测可以判断出第I帧的到来。嵌入的帧编号从第I帧起递增，并将其作为图像内容，在逐帧评价帧率或信噪比时作为参照。任何以蓝屏信号开始的视频信号均可作为评价信号，经过模拟录像可得到模拟评价信号，经过数字化可得到数字评价信号。6.2.2.3参考视频(标准视频源)的制作a)利用原始非压缩的标准电视对照卡图形文件导入图像编辑软件，生成不同分辨率的图像文件作为静态标准视频源。b)通过计算机视频编辑软件将非压缩的图片文件制作成长度为3分钟的静态AVI视频文件(注意:AVI采用非压缩格式，以保证最小失真)。c)利用三维软件制作视频动画文件I个，作为动态参考视频，画面应尽可能颜色丰富，有比较明显的运动。采用计算机制作的动画作为活动视频的优点是无第三方(如摄像机)失真加入，以保证具有最清晰的原始活动图像d)利用视频编辑软件将视频动画文件和背景静态AVI文件合成。合成方式有“区域叠加”和“半透明叠加”两种，见图2.免费标准网(www.freebz.net)无需注册即可下载 免费标准网(www.freebz.net)DB11/Z384.5-2006蒙黝背景辉动画鬓矍绷I)区域叠加2)半透明叠加图2视频动画文件与背景静态文件的合成方式注:区域叠加时对关键的区域(如清晰度线数刻度，灰度刻度等)应不子已覆盖;半透明叠加时，应以能清楚分辨出背景为依据。e)将不同分辨率的合成图像通过数字视频(1394)接口送入数字录像带(DV)，或者以MPEG2格式文件制作成DVD盘，至此，标准视频源制作完毕。6.2.2.4评价指标的获取a)分辨率:直接由解码图像的原始大小获得，如CIF,DI.为实现对其评价，视频应保证能用通)11播放器播放，以便确认播放尺寸是原始尺寸而没有经过电子放大。b)帧率:通过计算录像文件在起始和终il-蓝屏信号问的帧数，可得其’。标准视频源文件的井距。c)信噪比:原理上信噪比的计算应在保证帧率的前提下进行，因为PSNR公式中的求误差所用象素必须来自同一帧的解码和原始图像，即一帧标准视频源图像对应一帧压缩后的解码图像。如果该前提不满足，信噪比将很低。蓝屏信号之后的第I帧标准视频源图像对应解码的蓝屏信号之后的第I帧解码图像，蓝屏信号之后的第2帧标准视频源图像对应解码的蓝屏信号之后的第2帧解码图像，以此类推计算信噪仁匕。测评软件应具备小范围对准功能，即解压图像在参考视频中自动寻找使信噪比最好的一帧，并将标准视频源图像序列与解压图像序列之间的帧与帧对应关系重新同步，这样对一些有丢帧的产品可以更加客观地评价其帧率和图像质量这两个指标。也可取指定帧数的信噪比求平均作为平均信噪比评价指标。6.2.2.5测试步骤将参考视频(数字)输入评价对象，并使其正常工作，从而获得数字图像文件(失真视频);b)将参考视频和失真视频(对象的输出)同时输入到数字视频处理机;c)数字视频处理机通过测评软件提取参考视频和失真视频的对应特征参数，计算求得相应值，并进行比对。打印出比对结果。免费标准网(www.freebz.net)无需注册即可下载 免费标准网(www.freebz.net)DB11/Z384.5-2006附录A(规范性附录)信噪比的计算方法A.I信噪比的计算方法本指导性技术文件所称的图像信号的综合信噪比是指参考视频的数字信号在压缩前的信号能量(通常取最大灰度级)与对其进行压缩一解压后失真视频的数字信号的能量之比。信噪比的计算公式如下:PSNR一201o&O(赢)其中，255是最大灰度级，RMSE就是图像的平均平方(根)误差，即MSE的平方根。艺If(ili)一F(i,j)]2MSE二MxN其中Ail力和Ri,力分别为解码图像和原始图像，为图像大小，i和i为像素在图像中的坐标。免费标准网(www.freebz.net)无需注册即可下载 免费标准网(www.freebz.net)900凶.哟.寸8巴2~1一山0版权所有不得翻印免费标准网(www.freebz.net)无需注册即可下载'