DB11 Z 384.5-2006 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

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1、ICS 35.240.01 M 63 口R北京市标准化指导性技术文件DB11/Z 384.5-2006 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Technical Specification for Image Information Management System Part 5: Qual ity Requirement and Evaluation Method of Image 2006-08-28发布北京市质量技术监督局发布DBll/Z 384.5-2006 目次II 引言. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2、 ., . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . III I范围. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2规范性引用文件. . . . . . . . . . . . . . .

3、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3术语与定义. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 4一般要求. . . . . . . . . . . . . . .

4、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 5模拟系统图像质量要求与评价.2 5.1主观评价.2 5.2客观评价.3 6数字系统图像质量要求与评价.4 6. 1主观评价.4 6. 2客观评价方法.6 附录A.9 DBll/Z 384.5-2006 目IJ1=1 DBl l!Z 384 图像信息管理系统技术规范分为以下几个部分:一一第1部分:总体平台结构:-一第2部分:视频格式与编码:一一第3部分:

5、通信控制协议:一-第4音阶:传输网络:-一第5部分:图像质量要求与评价方法:一一第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DBll/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主，作为本规范的分部c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主、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

6、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、李睁、王海虹、欧阳云、李晓林、刘雪涛、洪旗、李文峰。II 0811/Z 384.5-2006 引_._ E司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2006J17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

7、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、图像存储与四放要求、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。III D811/Z 384.5-2006 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1 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

8、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。GB 50198 民用闭路监视电视系统工程技术规范GY/T1 34 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。3.1 分辨率Resolution指模拟/数字图像设备回放出来的二帧图像能被人眼分辨出

9、的线数/像素数。3. 2 信躁比Signalto Noise Ratio 信噪比是指在视频信号处理、传输过程中，某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CdB)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DB11/Z 384.5-2006 4. 1 模拟图像传

10、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

11、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1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1五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，令人感到讨庆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1 5. 1. 1 主观

12、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注600线，彩色电视监视器的水平清晰度应注500线，VGA信号显示器的分辨率应为1024X768/32位真彩色，屏幕峰值亮度二月50cd/m2;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。2 DB11/Z 384.5-2006 5. 1. 2. 2 参评人员应分别对评

13、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分。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损伤的主观评价现象随机信噪比噪波，即雪花干扰单频干扰图像中纵、斜、人字形或波浪状的条纹，即网纹电源干扰图像中上下移动的黑白间置的水平横条，即黑白滚道脉冲干扰图像中不规则的闪烁，黑白麻点或跳动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，应由法定授权的第二方检测单位进行。5.2.1 客观评价方法应在摄像机标准照度条件

14、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)指标项目黑白电视系统彩色电视系统随机信噪比37 36 单频干扰40 37 电源干扰40 37 脉冲干扰37 31 3 DB11/Z 384.5-2006 5.2.2.2 系统的各路视频信号，在监视器输入端的电平应为1Vp-p士拢。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系统各部分信瞟比指标分配

15、项目| 摄像部分| 传输部分连续随机信噪比二三48二三506 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. 1 应在摄像机标准照度下进行。单位为(dB)显示部分二456. 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1024X 768/32位真彩色，屏幕峰值亮度注150cd/m2;液晶显示器屏幕响应时间豆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

16、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1分力日权值号项目I 马赛克效应无有，不严重较严重严重极严重O. 30 2 边缘处理优良中差极差0.05 3 颜色平滑度优良中差极差0.05 4 画面还原清晰度优良中差极差0.35 5 快速运动图像处理优良中差极差O. 10 6 复杂运动图像处理优良中差极差0.10 7 低照

17、度环境图像处理优良二一一一一一一中差极差I 0.05 4 DB11/Z 384.5-2006 6.1.3 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

18、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。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

19、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注3者，判为该项合格:Ni3者，判为该项不合格。Ni的计算公式为:万i均)IJ式中:i为第i项评价指标的代号(从l-n)，j为第j号观看员的代号(从1-J), J为观看员的总数，5 DBll/Z 384.5-2006 nij为第j个观察员对第i项评价指标的评分。6. 1. 4.

20、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二三3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=iNi 式中:Ni为第i项评价指标的平均得分，i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506. 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) 704 X 576 A级分辨率(像素)二三704X 576 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

21、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-D/A转换后模拟视音频信号的信噪比来代替。B级信噪比注28dB A级信噪比主主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DB11!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.

22、 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300TVLA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t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220TVLoA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。6 DB11/Z 384.5-2006 6.2.2 客观评价方法6.2.2.1 测试原理一一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

23、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。特征提取图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

24、号，通过对蓝屏信号的检测可以判断出第1帧的到来。嵌入的帧编号从第l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) 利用兰维软件制作视频动画文件1个，作为动态参考视频，画面应尽可能颜色

25、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二方(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207 DB11/Z 384.5-2006 背坟1 )民域叠加2)半透明叠加l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|时对关键的院域(直11洁晰度线数刻度，灰皮刻度等)I也不予己覆盖:半透明叠加时，应以能清楚分辨出背景为依据。的将不同分辨率的合成罔像通过数字视颇(1394)接口送入数字录像带(DV)，或者以MPEG2恪式文件制作成DVD盘，至此，标准视频源制

26、作完毕。6. 2. 2. 4 评价扣标的获取的分辩率:tH实由解码罔象的尿始大小获得，如CIF、Dl。/-J实现对其评价，视频)业保证能用通川插放器播放，以便确认播放凡、I是原始尺寸而没有经过电子放大。b) I帧本:通过计算录像文件在起始和终1I:f)f信inJ的帧数，可得其IJ标准视!ljj源文件的jF距。c) 信噪比:原理仁信蝶比的il算!但在保证帧率的前提下进行，因为PSNR公式巾的求误芳:所用象素必须来自同一帧的解码和原始罔像，因J-.帧标准视频源罔像对应帧压缩后的解码罔像。如果该前提不满足，信噪比将很低。监屏信号之后的第l帧标准视频源图像对应解码的蓝屏信号之后的第1帧解码图像，监屏信

27、号之日的第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，以此类推计算信噪比。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罔像序列之间的帧与帧对应关系重新同步，这样对一些有去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8 a) 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(失真视颇);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

28、应特征参数，计算求得相应值，并进行比对。d) 打印出比对结果。A. 1 信噪比的计算方法附录A(规范性附录)信瞟比的计算方法D611/Z 384.5-2006 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:255 PSNR = 20 loglO (一-一)川RMSE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。文f(i，j)- F(i,j)2 MSE=d MxN 其中f(i，j)和F(i，j)分别为解码图像和原始图像，为图像大小，i和j为像素在图像中的坐标。9 。Ntm.寸mN二。不得翻印版权所有*