GBT7401-1987彩色电视图像质量主观评价方法.pdf

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 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 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