ISOIEC 29170-32026 信息技术 图像编码的JPEG AIC评估 第3部分高保真图像的主观质量评估标准立项发展报告

信息技术图像编码的JPEGAIC评估第3部分：高保真图像的主观质量评估标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Informationtechnology-JPEGAICAssessmentofimagecoding-Part3:Subjectivequalityassessmentofhigh-fidelityimages摘要随着高动态范围（HDR）、宽色域（WCG）及高分辨率显示技术的迅猛发展，高保真图像已成为数字影像、医学成像、卫星遥感、专业影视制作及沉浸式媒体等领域的核心数据形态。如何科学、可重复地评估高保真图像的编码质量，尤其是通过主观感知维度度量其质量表现，已成为国际标准化组织和产业界共同关注的焦点问题。本报告围绕国际电工委员会（IEC）发布的ISO/IEC29170-3:2026标准展开系统论述。该标准定义了高保真图像主观质量评估的通用框架，涵盖测试环境、观察者资质、刺激呈现方式、评估方法体系及数据统计处理等关键环节，填补了现行ISO/IEC29170系列在高保真图像维度上的方法空白。报告全面梳理了标准的立项背景、技术内容、关键创新点及各参与单位的贡献，重点解析了该标准相较于传统主观质量评估方法在环境控制、任务范式与统计可靠性等方面的改进与突破。最后，本报告对该标准的应用前景与未来演进方向进行了展望，认为其有望成为高保真图像编码质量评测领域的国际基准方法，并在人工智能驱动的图像编码、沉浸式媒体质量保障以及标准化评测体系建设中发挥越来越重要的作用。关键词：高保真图像；主观质量评估；JPEGAIC；图像编码；ISO/IEC29170-3；质量评价；标准国际化Keywords:High-fidelityimages;Subjectivequalityassessment;JPEGAIC;Imagecoding;ISO/IEC29170-3;Qualityevaluation;Standardsinternationalization一、引言1.1研究背景图像编码技术是数字媒体产业链的基础性支撑技术，其质量评估直接关系到编码算法优化、系统参数配置及用户体验保障。长期以来，峰值信噪比（PSNR）和结构相似性指数（SSIM）等客观指标在编码质量评价中占据主导地位。然而，随着成像与显示技术的跨越式进步，高动态范围、宽色域和高分辨率等"高保真"特征已逐渐成为新一代图像系统的标配能力，传统客观指标的局限性日益凸显——它们难以准确反映人眼对亮度层次、色彩饱和、细节纹理和伪影感知等维度的真实体验。国际标准化组织（ISO）和国际电工委员会（IEC）联合成立的JPEG委员会（ISO/IECJTC1/SC29/WG1）长期以来致力于图像编码标准的制定与维护。在ISO/IEC29170系列标准框架下，前两部分分别建立了图像编码质量评估的基本框架和客观评估方法。然而，针对高保真图像（尤其是HDR/WCG图像）的主观质量评估，尚无专门的标准方法可循。不同实验室和机构各自采用差异化的测试方法和环境配置，导致评估结果缺乏可比性和可复现性，严重制约了编码技术的国际交流与产业应用。1.2标准立项意义ISO/IEC29170-3:2026的发布，正当其时地填补了这一关键空白。该标准为高保真图像的主观质量评估提供了统一的方法论框架，对于以下方面具有重要意义：-促进编码算法研发：为标准化的算法对比提供可靠的评估工具，降低评测结果的不确定性。-支撑产业应用决策：为图像编码产品的质量认证、采购验收和系统调优提供标准化依据。-推动国际互认：统一测试方法使得不同国家、不同实验室的评估结果具有可比性，便于跨国产业协作。-衔接新兴技术发展：为人工智能驱动的编码工具和沉浸式媒体系统提供前瞻性的质量评估范式。二、标准概述2.1标准基本信息ISO/IEC29170-3:2026《信息技术图像编码的JPEGAIC评估第3部分：高保真图像的主观质量评估》由国际电工委员会（IEC）发布，属于ISO/IECJTC1（信息技术联合技术委员会）框架下的标准文件。该标准于2026年2月3日正式发布，为现行有效版本，工作语言为英语。2.2标准定位本标准的定位可从以下三个维度加以理解：|维度|说明||------|------||体系位置|ISO/IEC29170系列的第3部分，与第1部分（评估框架）和第2部分（客观评估）形成互补||技术范畴|聚焦于主观质量评估，即依赖人类视觉感知的评估方法||应用对象|面向高保真图像，包括但不限于HDR图像、WCG图像及超高分辨率图像|2.3标准适用范围本标准适用于以下场景中的高保真图像主观质量评估：-有损压缩编码算法（如JPEG系列、JPEGXS、JPEGXL等）的性能评测；-不同编码参数配置下的图像质量对比；-编码系统端到端质量链的感知验证；-新型图像编码工具和预处理/后处理算法的有效性验证。三、标准核心内容解析3.1评估框架ISO/IEC29170-3:2026构建了一套涵盖"前期准备—实验执行—数据处理—结果报告"全过程的主观质量评估框架。该框架在继承ISO/IEC29170-1通用准则的基础上，针对高保真图像的特性进行了系统性扩展。3.2测试环境与显示条件高保真图像的呈现环境对主观评估结果有着决定性影响。为此，本标准对测试环境提出了明确且严格的技术要求。环境光照条件：标准规定测试环境应处于暗室或低环境光状态，环境照度不得超过特定阈值，以避免环境光对HDR图像感知的干扰。同时，对显示设备周围的漫反射特性和背景色进行了规定，确保背景亮度与色度的一致性。显示设备技术要求：显示设备必须能够正确呈现高保真图像的完整动态范围和色域，标准对显示器的峰值亮度、对比度、色域覆盖率、色深位数以及色温校准均提出了量化要求。对于HDR测试，显示器的峰值亮度建议不低于1000cd/m²，色域覆盖率须满足BT.2020色域的规定比例。此外，标准强调对显示设备进行定期的色彩校准和亮度校准，以消除设备间差异。观看距离与视角：标准根据图像分辨率和显示尺寸规定了推荐的观看距离范围，确保图像在观察者视野中占据适当的视角，以还原真实应用场景的观看条件。3.3测试材料选择与准备测试图像集的设计是主观评估科学性的关键前提。本标准从以下几个维度对测试材料提出了明确要求：-内容多样性：测试图像应覆盖人像、自然风景、建筑纹理、合成图形、医学影像等多种内容类型，以保证评估结果的普适性。-难度梯度：应包含从易到难不同压缩难度的图像内容，避免测试集整体偏易或偏难导致评估分辨率下降。-动态范围覆盖：高保真图像的主观评估需要专门的HDR/WCG测试图像，标准对HDR图像的制作流程（包括拍摄、拼接、色调映射验证等）进行了规范性描述。-数量要求：标准建议了最低测试图像数量，以确保统计分析的效力。3.4观察者要求观察者是人类感知系统的"测量仪器"，其资质直接决定评估数据的有效性。本标准从以下方面对观察者进行了规定：-视觉acuity：观察者须通过视力检测，确保其裸眼或矫正视力满足正常标准。-色彩视觉正常：观察者须通过色觉检测（如Ishihara色盲测试），排除色觉异常者。-经验层次划分：标准将观察者分为专家型和非专家型两类，并对两类观察者在实验中的配比提供了建议。-培训与筛选：标准推荐在正式实验前进行培训环节，确保观察者理解评分尺度和实验任务，同时可通过预测试筛选出评分一致性过低的观察者。3.5评估方法与实验范式在评估方法层面，ISO/IEC29170-3:2026吸纳了国际电信联盟（ITU）相关建议书（如ITU-RBT.500和ITU-TP.910）中的成熟方法，并针对高保真图像的特点进行了适应性调整。标准中推荐和规范的主要评估方法包括：（1）双刺激损伤量表法（DSIS）观察者依次观看未编码的参考图像和编码后的测试图像，然后对测试图像的损伤程度进行评分。该方法适用于评估编码引入的可见失真累积程度。（2）双刺激连续质量量表法（DSCQS）参考图像和测试图像以随机顺序各呈现两次，观察者在每次呈现后连续打分。此方法对参考图像和测试图像之间微小差异的敏感性较高。（3）单刺激连续质量评估法（SSCQE）观察者仅观看测试图像并按时间连续评分，适用于评估质量随时间波动的编码系统（如自适应码率控制场景），也可用于静态图像的逐图评分。（4）成对比较法（PairComparison）将多组编码图像以成对方式呈现，观察者判断每对中哪个质量更优。该方法具有较高的分辨率，适合精细区分相近质量水平的编码配置。标准对这些方法的适用场景、优劣势、实施步骤和评分量表（如五级质量量表、五级损伤量表等）均给出了详细的技术规范。3.6统计处理与结果报告为提高评估结果的科学性和可置信度，标准在数据处理方面确立了一套严谨的流程：离群值检测与剔除：标准推荐使用ITU-RBT.500中规定的离群值检测方法（如基于标准差和均值偏差的判定准则），识别并剔除评分行为异常的观察者数据，保证数据集的一致性。置信区间计算：要求对每个测试条件下的平均意见分数（MOS，即MeanOpinionScore，观察者评分的算术平均值）计算95%置信区间，以表征结果的不确定性。结果报告模板：标准提供了结果报告的统一结构，规定了必须报告的元数据项（如显示设备型号、校准日期、观察者人数、测试环境参数等），确保不同实验室的测试结果具有可解释性和可比性。3.7与传统标准的主要差异与创新与ISO/IEC29170系列前两部分及传统主观评估方法相比，本标准的核心创新体现在以下方面：|创新点|具体内容||--------|---------||面向HDR/WCG的专门方法|首次在ISO/IEC29170框架下对高动态范围和宽色域图像的主观评估进行专门规范，解决了传统SDR评估方法直接迁移至HDR场景时的适配性问题||环境控制的量化约束|对环境光、显示亮度、色域等关键参数给出了可验证的量化指标，而非仅作定性描述||多方法融合框架|统一规范了多种主现评估范式的实施流程和适用条件，形成了一套层次分明的方法谱系||统计口径的统一|明确了置信区间、离群值处理、样本量计算等统计细节，将主观评估从经验驱动转向数据驱动|四、标准制定的主要参与单位4.1标准制定组织架构本标准由ISO/IECJTC1/SC29（音频、图像、多媒体和超媒体信息编码分技术委员会）下属的WG1（JPEG委员会）负责制定。JPEG委员会是国际图像编码标准领域最具权威性的标准化组织之一，其成员包括来自全球各主要信息产业国家的国家标准化机构和行业代表。4.2主要贡献单位介绍——四川长虹电器股份有限公司在ISO/IEC29170-3:2026的制定过程中，四川长虹电器股份有限公司（以下简称"长虹"）作为中国标准化技术力量的重要代表，深度参与了标准的起草、技术验证及国际协调工作。单位概况：长虹始创于1958年，是中国领先的消费电子和智能终端制造商之一，长期从事显示技术、图像处理芯片和智能家电领域的技术研发。作为全国音频、视频及多媒体系统与设备标准化技术委员会（SAC/TC242）的核心成员单位，长虹在数字电视、超高清显示、HDR视频处理等方向积累了深厚的技术实力和标准化经验。在标准制定中的具体工作：1.核心技术方案贡献：长虹显示技术研究院的专家团队深度参与了HDR显示环境参数设定及显示设备校准要求章节的起草工作。基于其在HDR电视终端研发中积累的大量实测数据，长虹团队为标准的显示亮度范围、色域覆盖率阈值和环境光限制等关键技术指标提供了实证依据和量化建议，推动了标准从定性要求向可验证指标的跨越。2.主观评估实验的验证测试：长虹依托其视听实验室，承担了标准草案中部分评估方法（尤其是DSCQS和成对比较法）的交叉验证实验。通过组织多轮次、多批次的主观评测实验，长虹验证了标准所规定测试流程在高动态范围显示终端上的可行性和可重复性，为标准正式发布提供了重要的实验数据支撑。3.国际协调与跨区域合作：长虹的标准化专家作为中国代表团成员，多次参加SC29/WG1的国际会议，在标准草案讨论中积极反映中国产业界对高保真图像质量评测的技术诉求，同时推动与日本、韩国、德国等国企业在HDR显示测试方法上的技术协调，为缩小各方在测试条件上的分歧发挥了建设性作用。标准化经验与影响：长虹在参与本标准的制定过程中，共提交技术提案和修改意见数十项，其中多项被采纳写入标准正式文本。通过深度参与该项国际标准的制定，长虹不仅提升了自身在高保真显示技术领域的国际话语权，也带动了中国显示产业链上下游企业在国际标准化事务中的积极参与。五、标准应用前景与发展展望5.1应用场景分析ISO/IEC29170-3:2026的应用前景十分广阔，主要覆盖以下领域：-图像编码算法研发：为JPEG系列后续版本以及新一代编码算法的性能对比提供可靠的评估方法，指导编码工具的技术选型和参数优化。-显示终端质量评测：为HDR电视、专业监视器、医疗影像显示器等终端产品的图像质量认证提供标准化评测手段。-内容制作与分发质量控制：为影视后期制作、流媒体平台内容分发、广播电视传输等环节的图像质量保障提供统一标尺。-人工智能与沉浸式媒体：为基于深度学习的图像增强与压缩算法的主观效能验证提供方法框架，也为VR/AR等沉浸式视觉体验的质量评估奠定方法论基础。5.2未来发展方向展望未来，该标准的演进可能朝向以下几个方向：（2）向沉浸式媒体扩展：随着VR/AR和自由视点视频等新型媒体形态的兴起，主观质量评估的对象将从二维静态图像扩展到全景图像、光场图像等更具沉浸感的内容形态，相应地需要扩展评估范式和测试环境规范。（3）动态图像评估延伸：当前标准聚焦于静态图像。未来可能进一步延伸至对高帧率、高动态范围视频内容的主观质量评估，形成图像与视频一体化的质量评估标准体系。（4）标准化评测基础设施建设：依托该标准，可进一步推动跨实验室联合主观评测（Multi-labTest）的常态化开展，建立国际共享的标准测试图像库和数据库，形成持续演进的公共评测基准。六、结论ISO/IEC29170-3:2026的正式发布，标志着高保真图像主观质量评估从各自为政的"作坊式"做法迈入标准化、规范化的新阶段。该标准通过系统性地规范测试环境、显示条件、测试材料、观察者要求、评估范式与统计处理等核心环节，为全球范围内的图像编码质量评测提供了统一的技术基准和操作指南。本标准的创新价值不仅体现在填补了ISO/IEC29170系列在高保真图像维度上的方法空白，更在于它建立了主观评估从经验驱动向数据驱动转变的可操作路径。尤其在HDR和WCG图像已成为产业主流的背景下，该标准为编码算法的公平比较、图像质量的一致性保障以及跨区域产业协作提供了不可或缺的制度性工具。随着人工智能、沉浸式媒体等新兴技术的持续演进，本标准的应用半径还将不断拓展，其在全球图像技术标准化体系中的地位也将愈发重要。参考文献[1]ISO/IEC29170-3:2026,Informationtechnology—JPEGAICAssessmentofimagecoding—Part3:Subjectivequalityassessmentofhigh-fidelityimages.Geneva:ISO/IEC,2026.[2]ISO/IEC29170-1,Informationtechnology—JPEGAICAssessmentofimagecodin