GB T 7401-1987 彩色电视图像质量主观评价方法.pdf

1、中华人民共和国国家标准彩色电视图像质量主观评价方法发布实施国家标准局发布中华人民共和国国家标准彩色电视图像质量主观评价方法国家质量技术监督局批准实施本标准作为对现行的彩色电视图像质量进行主观评价方法的依据也可作为对其他新电视制式彩色图像质量进行主观评价时评价方法的参考测试图片图片张数使用五张到七张静止图片并可使用有活动内容的一些连续片段一般使用静止图片因图片内容活动而引起图像上产生附加损伤时可使用有活动内容的连续片段图片内容图片景物内容所含彩色画面结构应选择得对不同的客观失真具有一定的敏感程度具体要包括以下一些方面常见色例如肤色天蓝色草绿色和红旗色等不同的平均亮度反差不同的细节丰富程度以及不同

2、的画面构图例如室内室外远景中景近景人物景色多细节中等细节少细节以及背景复杂背景简单等多种色调和较多的饱和度层次图片类型测试图片应是较高质量的彩色幻灯片或彩色照片观看条件合适的观看条件与电视系统的场频有关场频系统的观看室条件如下表序号项目要求观看距离荧光屏最高亮度坎德拉每平方米尼特荧光屏不发光电子束截止亮度与峰值亮度之比监视器背后衬托光亮度与图像峰值亮度之比观看室内其他照明光照度衬托光色温和其他照明光色温衬托光发亮面积对观看者所张立体角与图像面积对观看者所张立体角之比约低白注是荧光屏图像亮度对电视接收机评价彩色图像质量时采用如果比值大于衬托光色温必须接近白如果不与条件相抵触其精确值不严格不很严格

3、白和白之间的任何白都可以观看员观看员可以是专业人员也可以是非专业人员通常应由非专业人员作观看员观看员应有正常的视力和彩色视觉观看员至少人最好人甚至更多在观看员性别与年龄结构等方面要全面考虑在数据处理结果中应说明观看员类型人数和观看距离等测试程序测试装置调整和图片选用测试过程中要采用一套固定设备包括摄像装置和显像装置等要依照正确的方法调整测试设备并在全部测试过程中保持设备特性始终一致每一测试阶段中选用对特定失真较敏感的几张测试图片给以若干种受评条件一定量的单项失真或多项失真例如杂波回波微分增益微分相位亮度色度增益差亮度色度延时差和单频干扰等失真不加有任何失真的图像称为参考图像它也应作为一种受评条

4、件对观看员的安排每个测试阶段开始时先向入座的观看员介绍测试方法评价制和评分等级语气应无偏向性避免作出会影响分数评定的暗示然后给出几幅受损程度不同的受评图像示例但不得与具体的主观评分等级相联系也不必包罗受评失真量的高低限范围正式开始评价时观看员应按评分等级的说明对正式显示的各受评图像在印制的记分卡上独立地进行评分测试过程中应避免观看员的视觉和听觉受环境干扰分散注意力为了免使观看员疲劳而影响评价结果的准确性一个测试阶段包括事先介绍图像示例和正式评价的总时间不应超过分钟在两个测试阶段之间同一批观看员至少要有半天的休息时间图像显示程序受评条件不同的图像显示次序的安排是随机的同一图片内容不能以不同的失真

5、量连续显示每个测试阶段中同一图片的同一受评条件需给出两次显示以便对观看员评分结果的一致性进行检查附录中列出了在随机杂波单项干扰造成图像损伤的一个主观测试阶段中受评图像显示次序的一种安排例子一个测试阶段包括若干次显示每次显示包含四段时期设四段时期的持续时间为它们分别是显示参考图像中灰画面间隔期某一受评条件的图像包括参考图像中灰画面观看员评分期每次显示的小计时间为秒每个测试阶段中正式评价的实际时间约为分钟可显示次数为次在许多场合下例如对实际已存在各种失真的彩色电视系统传输环节或特定设备给出的图像质量进行主观评价测试时可以只采用和两段时期观看员不获得参考图像的先期印象直接按评分等级的说明对受评图像进

6、行评分对范围内不同观看距离上的观看员的评分可分别地或综合地进行数据统计处理数据处理方法可参考附录评价分数的取舍一个测试阶段中某观看员对同一受评条件的同一图片给出相差两级或两级以上的评分时删去此种评分某观看员给出的有效评分次数低于其总评分次数的时取消其全部评分一个测试阶段中全体观看员给出的累加有效评分次数总和低于应有总评分次数的时取消该测试阶段的全部评分评分等级评分等级采用五级质量制或五级损伤制特定情况下根据需要也可采用七级比较制五级质量制质量制是从图像质量主观感觉的综合优劣程度出发对受评图像进行评分质量制五级评分的分级如下分优图像质量极佳十分满意分良图像质量好比较满意分中图像质量一般尚可接受分

7、差图像质量差勉强能看分劣图像质量低劣无法观看五级损伤制损伤制是根据图像质量受损程度的主观感觉对受评图像进行评分损伤制五级评分的分级如下分图像上不觉察有损伤或干扰存在分图像上有稍可觉察的损伤或干扰但并不令人讨厌分图像上有明显觉察的损伤或干扰令人感到讨厌分图像上损伤或干扰较严重令人相当讨厌分图像上损伤或干扰极严重不能观看七级比较制比较制是将受评图像与一个基准图像同时显示由观看员的主观判断作出比较性评分比较制七级评分的分级如下分比基准图像质量好得多分比基准图像质量显得较好分比基准图像质量稍好点分与基准图像质量相同分比基准图像质量稍差点分比基准图像质量显得较差分比基准图像质量差得多附录一个测试阶段中受

8、评图像显示安排示例参考件一个测试阶段中的显示次数每个测试阶段中受评图像的总显示次数可如下地计算假设以表示选定的测试图片张数以表示每张图片的受评条件数则分钟的一个测试阶段中可显示的受评图像总次数应符合下式式中后项括号内的表示参考图像要作为受评条件之一前项括号内的表示正式评价中的前几次显示它们作为观看员适应于评分的过渡次数不列为可用评分如果某评价过程中实际所需的和值确定后由此计算出的受评图像应显示次数值大于一个测试阶段中可给出的显示次数则应将某些图片及其若干受评条件的显示分散到其他的测试阶段中一个测试阶段中的显示安排示例此处举一个例子说明一种显示安排假设已选定测试图片张数于是根据的公式可知现取并选

9、定适应性次数为这时若进行的主观测试是评价随机杂波对图像质量的影响采用的三张图片标记为四个受评条件为信杂比等于参考图像的信杂比优于这时受评图像的一种显示次序可安排如下表显示序号显示图片受评条件显示序号显示图片受评条件参考参考参考参考参考续表显示序号显示图片受评条件显示序号显示图片受评条件参考参考附录电视图像质量主观评价试验的数据处理参考件一般原则数据处理的目的在于找到测试图片电视信号客观失真量与观看员对图像质量主观评分值之间的函数关系对于给定的图片和一定的失真量不同观看员会给出不同的评分值但在多次重复的试验下总的评分分布基本上为某种形态即大量人次的评分结果具有一定的概率分布规律可求得给定图片在一

10、定失真量条件下观看员对图像的平均评分值从而可以找到测试图片电视信号客观失真量与观看员对图像主观评分平均值之间的函数关系在进行数据处理时要运用数理统计的一系列方法包括理论概率分布类型的选择置信度的确定逻辑函数类型的选取以及正交设计方差分析回归分析等借以建立能反映客观失真量与主观评分平均值之间关系的最佳拟合逻辑函数并应通过标准离差和相关系等的计算检验逻辑函数的精度数据处理的几种方法二项分布模型数据处理方法采用五级评分制进行数据处理时为了计算方便选取如下所示的归一化分等分数值等级归一化分数评分百分比这样对某图片在给定失真量的受评条件下所得的评分平均值平为平按数理统计规律观看员大量实际评分结果的直方图

11、形状一般近似于二项分布或正态分布模型当选取二项分布模型时其一般形式为式中是评分出现的概率是所取分级系统的级数在五级评分制条件下取因此这时的二项分布模型为式中是阶数一般地说参加评分的观看员的类型不同适用的二项分布模型的阶数也就不同评分越集中取的阶数应越高实践中可取为将展开式的各项按的幂次高低排列就项数等分成五个相继的组依次取作根据实验数据计算得到的大量数据点平在平直角坐标系中可近似地描绘成一条斜对称型曲线按照逻辑函数类型的选取可找到其最佳拟合逻辑函数的形式为平式中参数是评分的中间值所对应的失真量参数是平时失真量与之间的差它反映了人们对一定值失真量发生微量改变时主观评分变化的敏感程序由大量的数据点

12、平可利用最小二乘法确定出参数和为了说明经上述数据处理后所得结果的置信度还需要进行拟合精度的估计对分布模型按的置信度分别求出的置信限对于逻辑函数经过标准离差的计算给出在置信度下平关系曲线的置信限同时还要通过相关系数的计算来说明逻辑函数的拟合精度正态分布模型数据处理方法当采用正态分布曲线来拟合观看员实际评分结果的直方图时对于五级评分制可设为某一图片在给定失真量的受评条件下观看员评其为级的百分比观看员对某图片在一定失真量条件下的评分结果是一个离散随机变量其评分平均值和均方差分别为评分平均值均方差可以用一条平均值为均方差为的正态分布曲线来拟合观看员实际评分结果的直方图这时要使所确定的正态曲线满足下面的

13、条件由正态曲线量化后的评分直方图即对每一个评分为级的比例以正态曲线下的面积来表示计算出的评分平均值和均方差应与由原始评分数据得到的直方图计算出的评分平均值和均方差一样由此可确定出和按上述方法从每次试验计算出的平均值中选出一组五级评分的中间值时的方差值再重新计算出平均值即为所得到的评分平均值然后利用数理统计方法可确定反映失真量与评分平均值之间关系的最佳拟合逻辑函数数据处理的其他方法在数据处理过程中也可以根据多种失真同时作用于测试图片所得到的评分结果利用多元线性回归方式直接逼近法找到同时存在的多种客观失真量与测试图片主观评价分数之间的关系式此外还可以采用其他的处理方法特定条件下的数据处理方法在图像

14、显示端对实际的彩色电视传输环节和系统给出的彩色电视图像质量进行主观评价时可根据对各幅图像的评分结果分别计算出评分平均值因为各图像的总评分近似于正态分布所以可用数理统计中由小样本估计总体平均值的方法确定在置信度下评分平均值的变化区间如果得到几个评分值分别为即样本单位数为则样本的评分平均值为令样本标准差为设为估计的总体评分平均值并取新变量的表示式为它服从分布于是有总体评分平均值的区间估计式中为分布的临界值为显著性水平为置信度在给定置信度下可根据值和值从分布表中查得临界值从而求得此时的总体评分平均值区间为反之预先规定区间容差的值时可由已知的值值计算出对标准差的要求据此可判断实际评分的样本标准差是否符合要求从而认定该主观评价过程中评分结果的可靠程度例设置信度规定为要求总体评分平均值处在范围内则根据查分布表得到由此可计算出样本标准差应满足例设置信度规定为要求总体评分平均值处在范围内则样本标准差应满足例设置信度规定为根据评分结果计算出的样本标准差为则由值值查分布表得到从而计算出即总体评分平均值落在区间内的概率为附加说明本标准由中华人民共和国广播电影电视部提出本标准由北京广播学院电视工程系负责起草本标准主要起草人李秀球舒婉平张永辉