Телевизионный квалиметр Советский патент 1992 года по МПК H04N7/18 

Изобретение относится к технике ТВ измерений и может быть использовано для определения качества ТВ изображения.

Цель изобретения - определение количественной оценки качества ТВ изображения.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема ТВ квалиметра, на фиг. 2 - структурная схема блока вычисления выборок ТВ сигнала; на фиг. 3 - структурная схема блока анализа искажений ТВ сигнала; на фиг. 4 - алгоритм работы ТВ квалиметра в режиме измерения качества изображения на выходе ТВ тракта с использованием субъективных оценок качества экспертной системы.

Телевизионный квалиметр (фиг 1) содержит синхрогенератор 1, блок 2 памяти контрольных сюжетов, устройство 3 аналогового вывода, первые 4 и вторые 5 устройства сопряжения, первый коммутатор 6

блок 7 визуализации, блок 8 анализа искажений телевизионного сигнала, блок 9 вычисления выборок ТВ сигнала, первое устройство 10 ввода-вывода информации, блок 11 задержки, второй коммутатор 12, блок 13 аналогового ввода, телевизионная камера 14, второе устройство 15 ввода-вывода информации, блок 16 определения качества изображения.

Телевизионный квалиметр работает следующим образом.

На 1-й вход телевизионного квалиметра поступает внешний ТВ сигнал. Синхрогенератор 1 вырабатывает по нему импульсы синхронизации, которые поступают на адресный вход 2 памяти контрольных сюжетов, на входи управления устройства 3 аналогового вывода 3 и через блок 11 задержки - на входы синхронизации телевизионной камеры 14 и блока 13 аналогового ввода. Блок 11 задержки 11 предназначен для

OJ 4 N) GJ О

держки сигналов синхронизации на время прохождения сигналом контролируемого ТВ тракта. Устройство 3 аналогового вывода 3 и блок 2 памяти контрольных сюжетов генерируют видеосигналы в аналоговой форме, которые поступают на входы первого и второго устройств 4, 5 сопряжения. Сиг- налы с выхода первого устройства 4 сопряжения поступают на вход контролируемого телевизионного тракта, с выхода ко- торого поступают на первый вход коммутатора 6, На второй вход коммутатора 6 поступают эталонные сигналы с выхода 2-го устройства 5 сопряжения. Управление первым коммутатором 6 производится от внешней ЭВМ через первое устройство 10 ввода-вывода информации. Сигналы с выхода первого коммутатора 6 поступают на вход блока 7 визуализации, где преобразуются в оптическую информацию, которая воспринимается телевизионной камерой 14 и экспертами, работающими с телевизионным квалиметром, дающими субъективные оценки, которые накапливаются в блоке 16 определения качества изображения и ис- пользуются в процессе формирования ядра экспертной системы.

Сигналы с телевизионной камеры 14 поступают на 4-й вход второго коммутатора 12, на первый вход которого поступают эта- лонные сигналы со 2-го устройства 5 сопряжения, а на второй вход - сигналы управления через 1-е устройство 10 ввода-вывода информации от внешней ЭВМ, на третий вход - ТВ сигнал, прошедший контро- лируемый ТВ тракт, а на пятый вход - внешний ТВ сигнал с первого входа ТВ квалиметра. Таким образом, второй коммутатор 12 имеет возможность передать на вход блока 13 аналогового ввода четыре ви- да сигналов.

Управление блоком 13 производится от внешней ЭВМ через первое устройство 10 ввода-вывода информации. Выходные сигналы блока 13 через первое устройство 10 ввода-вывода информации 10 поступают на внешнюю ЭВМ. В случае контроля ТВ тракта с цифровой обработкой сигнала блок 13 пропускает сигналы со своего входа на выход без преобразования, для чего содержит коммутатор, управляемый через 1-е устройство 10 ввода-вывода информации, Управление блоком 2 памяти контрольных сюжетов и устройством 3 аналогового ввода производится от внешней ЭВМ через пер- вое устройство 10 ввода-вывода информации 10. Также предусмотрена возможность подачи цифровых сигналов управления на входы устройства аналогового ввода.

Рассмотрим работу ТВ квалиметра в каждом из режимов.

1. Режим измерения качества изображения на выходе ТВ тракта с использованием субъективных оценок качества экспертами - наблюдателями.

Этот режим используется в том случае, когда для оцениваемых видов искажений отсутствует массив ранее полученных субъективных оценок качества изображения для рассматриваемой совокупности искажений, либо массив есть, но неизвестен закон, связывающий эти виды искажений с оценкой качества, который мог бы быть получен, например, в результате обработки данных упомянутого массива.

В этом случае использование подобного устройства для измерения искажений в единицах качества может сочетаться с процессом обучения ТВ квалиметра, в ходе которого формируется массив оценок качества, если он отсутствует, и в случае необходимости осуществляется аппроксимация связей оценок по каждому из видов искажений с величинами искажений, например, функцией

и 5 +(d/dM)G 1 +(d/dM)G

где U - качество в баллах, d - величина искажения,

G,dM - параметры,определенные в процессе аппроксимации.

В случае сочетания искажений определяются параметры закона суммирования искажений, который может, например, выражаться в формуле

)|,

11

- V

,

V ( } тах в rnin

1 Z 1 +С U Vmin

где v (I ) - показатель закона суммироваНИЯ.Ттах, Vmin,

С - параметры, характеризующие зависимость показателя v от l, Ij - ухудшения, относящиеся к отдельным видам искажений, связанные с соответствующими оценками качества соотношениями

li (5-Ui)/(Ui-1) Ui (5 +)/( + li).

Iу- результирующее ухудшение, связанное с результирующей оценкой качества соотношениями

ly (B-Uj.)/(UЈ-1), UЈ-(5 + lj.)/(1 + ls).

n - число учитываемых видов искажений.

Алгоритм работы квалиметра в этом режиме характеризуется структурной схемой, изображенной на фиг. 4, и является итерационным. Измерение качества осуществляется с учетом адаптации ко всему диапазону оценок, т.е. максимально удовлетворяет требованию основных документов МККР 11, 12.

Этот режим работы ТВ квалиметра должен обязательно использоваться также в тех случаях, когда имеющиеся данные субъективных экспертиз или установленные по ним законы получены несколько лет назад и могут не соответствовать нынешнему уровню суждений наблюдателей о качестве изображений.

В этом режиме блоки 1, 2, 3, 4, 5 преобразуют сигналы, вырабатываемые внешней ЭВМ, связанной с упомянутыми блоками через 1-е устройство ввода-вывода 10, в ТВ сигнал, поступающий через контролируемый ТВ тракт на 1-й коммутатор б. Сигнал с выхода 1-го коммутатора 6 поступает на блок 7 визуализации, где преобразуется в оптическую информацию, которая воспринимается с выхода 1 ТВ квалиметра экспертами-наблюдателями, дающими субъективные оценки качества, заполняющие упомянутый выше массив. Информация с блока 7 поступает на ТВ камеру 14, с выхода которой через 2-й коммутатор 12, блок 13 аналогового ввода и 1-е устройство ввода-вывода 10 поступает в блок анализа искажений ТВ сигнала 8.

С выхода блока 8 набор параметров, характеризующих значения каждого из видов искажений, через 1-е устройство ввода- вывода 10 поступает во внешнюю ЭВМ. куда также через вход 2 ТВ квалиметра и блок 15 поступают субъективные оценки качества, заполняющие упомянутый выше массив. Совокупность этих данных-используется для аппроксимации связи качества изображения со значениями искажений с помощью внешней ЭВМ, с выхода которой параметры этой связи, либо сама связь, задаваемая в виде таблицы соответствия, через 1-е устройство ввода-вывода 10 записывается в блок 16 определения качества изображения. На этом завершается обучение ТВ квалиметра. После этого осуществляется автоматическое определение качества изображения в соответствии с режимом работы 2.

Таким образом, в результате мы получа- ем субъективную оценку качества, а также корреляционные зависимости оценки качества от искажений ТВ сигналов.

2.Режим автоматического измерения качества изображения с использованием

0 законов, заранее записанных в памяти ТВ квалиметра и выражающих связь качества изображения с величинами искажений.

В этом режиме производится измерение электрических параметров ТВ сигнала

5 с выхода ТВ тракта и (или) непосредственно параметров изображения с экрана блока визуализации через ТВ камеру с использованием устройства аналогового ввода, осуществляющего дискретизацию и кванто0 ваниеТВ сигнала, после чего блоком анализа искажений ТВ сигнала осуществляются измерения величин искажений. Эта информация с помощью блока определения качества изображения используется для опреде5 ления оценок качества изображения по отдельным видам искажений и результирующей оценки. Предварительно ТВ квалиметр должен быть обучен, т.е. в него должны быть введены массив значений искажений и

0 соответствующий ему массив оценок качества, а также параметры характеристик связи качества изображения с отдельными видами искажений и параметры интегрального закона суммирования искажений, ин5 терпретирующих связь между этими массивами. Эта информация образует ядро экспертной системы.

Блоки 1,2,3,4 и 5 формируют эталонные сигналы, которые поступают через 1-й вы0 ход ТВ квалиметра на контролируемый ТВ тракт. С выхода ТВ тракта через 2-й вход ТВ квалиметра сигналы поступают на 2-й коммутатор 12, с выхода которого через блоки 13 и 10 поступают на блок 8, откуда через

5 блок 10 поступают в блок 16, где происходит сопоставление величин искажений сигнала, вносимых ТВ трактом, с законами, полученными в результате обучения ТВ квалиметра, и на основе этих сопоставлений выраба0 тывается оценка качества контролируемого ТВ тракта.

3.Режим периодической стажировки ТВ квалиметра с помощью группы экспер- тов-наблюдателей используется для адапта5 ции интегрального критерия качества к возрастающим требованиям потребителей ТВ изображений. При этом ТВ квалиметра работает аналогично режиму 2.

4.Режим обучения экспертов-наблюдателей. При этом ядро экспертной системы

остается неизменным, а ТВ квалиметра создает контрольные сюжеты ТВ сигналов при задаваемых наборах искажений ТВ сигналов, которые по желанию экспертов-наблюдателей могут визуализироваться на экране блока визуализации в виде разъясняющих надписей, совмещенных с изображением контропьного сюжета.

5. Режим создания модели ТВ тракта, объединяющей оценку качества изображения с количественным вектором, характеризующимся шестью степенями свободы -две пространственные, одна временная и три цветовых координаты.

В процессе разработки ТВ аппаратуры, а также ее узлов, часто возникает вопрос о величине допусков на электрические параметры того или иного узла и связанное с этим ухудшение качества ТВ изображения. Предлагаемое устройство позволяет реализовать режим моделирования допусков на электрические параметры ТВ тракта.

В результате работы в данном режиме вырабатывается поле допусков на электрические параметры, не вызывающие ухудшения ранее заданного количественного показателя качества. Предла аемый режим позволяет расширить функциональные возможности ТВ квалиметра.

Формула изобретения

1. Телевизионный квалиметр, содержащий синхрогенератор, информационный вход которого является первым управляющим входом ТВ-квалиметра, а выход синх- рогенератора подключен к первым входам синхронизации устройства аналогового вывода и блока памяти контрольных сюжетов, информационный вход-выход которого подключен к второму, третьему, четвертому и пятому информационным входам устройства аналогового вывода, первый, второй, третий и четвертый информационные выходы которого подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому входам первого и второго устройств сопряжения, информационный выход устройства сопряжения является первым информационным выходом ТВ-квалиметра, второй информационный вход которого подключен к первому информационному входу 1-го коммутатора, информационный выход которого соединен с 1-м информационным входом блока визуализации, первый информационный выход которого является 2-м информационным выходом ТВ-квалиметра, а информационный выход 2-го устройства сопряжения подключен ко 2-му информационному входу первого коммутатора, отл имеющийся тем, что, с целью определения количественной оценки качества телевизионного изображения, в него ведены блок вычисления выборок ТВ-сигнала, первое устройство ввода-вывода, блок задержки, второй коммутатор, блок аналогового вода, второе устройство ввода-вывода информации, ТВ-камера, блок анализа искажений ТВ-сигнала и блок определения качества изображения, причем 1-й информационный вход ТВ-камеры связан с бло0 ком визуализации, а второй вход синхронизации подключен ко 2-м входам синхронизации блока аналогового ввода и блока визуализации и к информационному выходу блока задержки, 1-й информацион5 ный вход которого подключен к выходу син- хрогенератора, а второй вход синхронизации подключен к пятому информационному выходу 1-го устройства ввода- вывода, первый и второй информационные

0 выходы которого подключены соответственно ко вторым управляющим входам синхро- генератора и блока памяти контрольных сюжетов, третий информационный выход первого устройства ввода-вывода подклю5 чен к второму, третьему, четвертому и пятому информационным входам устройства аналогового вывода, шестой управляющий вход которого подключен к четвертому информационному выходу 1-го устройства

0 ввода-вывода, 6-и и 7-и информационные выходы которого подключены соответственно к 3-му управляющему входу устройства аналогового ввода и к 2-му информационному входу второго устройства ввода-вывода

5 информации, 1-й информационный вход которого является 3-м информационным входам ТВ-квалиметра, а первый информационный выход подключен к 4-му информационному входу 1-го устройства ввода-вы0 вода информации, восьмой и девятый информационные выходы которого подключены соответственно к 3-му управляющему входу 1-го и 2-му управляющему входу 2-го коммутаторов, первый информационный

5 вход первого устройства ввода-вывода соединен с 5-м информационным выходом устройства аналогового вывода, информационный вход-выход 1-го устройства ввода-вывода является информационным входом-вы0 ходом ТВ-квалиметра для подключения к внешней ЭВМ, 2-й информационный вход 1-го устройства ввода-вывода соединен с вторым информационным входом ТВ-квалиметра, а также с 1-м информационным вхо5 дом 1-го коммутатора и с третьим информационным входом 2-го коммутатора, 4-й информационный вход которого соединен с первым информационным входом син- хрогенератора, а третий информационный вход 1-го устройства ввода-вывода подключен к информационному выходу блока аналогового ввода, информационный вход которого подключен к информационному выходу 2-го коммутатора, 1-й и 5-й информационные входы которого подключены соответственно к информационному выходу 2-го устройства сопряжения и информационному выходу ТВ-камеры, информационные вход и выход блока вычисления выборок ТВ- сигналов подключены соответственно к 12- му информационному выходу и 7-му информационному входу 1-го устройства ввода-вывода информгции, 5-й информационный вход и 10-й информационный выход которого соответственно подключены к информационным выходу и входу блока анализа искажений ТВ-сигналов, информационные входи выход блока определения качества ТЕ изображения подключены соответственно к одиннацатому информационному выходу и шестому информацией ному входу первого устройства ввода-вывода информации, а второй информационный выход второго устройства ввода-вывода информации является третьим информационным выходом телевизионного квалиметра.

2. Квалиметр по п.1, о т л и ч а ю щ и й- с я тем, что блок вычисления выборок телевизионного сигнала содержит последовательно включенные блок расчета неискаженного ТВ сигнала и блок внесения нормированных искажений, информационный выход которого является информационным выходом блока вычисления выборок телевизионного сигнала, информационный вход которого соединена 2-м информационным входом блока внесения нормированных искажений и информационным входом блока расчета неискаженного телевизионного сигнала.

3. Квалиметр по п.1, о т л и ч а ю щ и и - с я тем, что блок анализа искажений ТВ сигнала содержит последовательно включенные блок статистической обработки выборок телевизионного сигнала и блок вычисления величин искажений ТВ сигнала, инфор- мационный выход которого является информационным выходом блока анализа искажений ТВ сигнала, информационный вход которого подключен к информационному входу блока статистической обработки выборок телевизионного сигнала и к второму информационному входу блока вычисления величин искажений телевизионного сигнала.

Г

Л

Изобретение относится к технике телевизионных измерений и может быть использовано для определения качества телевизионного изображения. Цель изобретения - определение количественной оценки телевизионного изображения. Телевизионный квалиметр содержит синхрогене- ратор 1, блок 2 памяти контрольных сюжетов, устройство 3 аналогового вывода, первое устройство 4 сопряжения, второе устройство 5 сопряжения, первый коммутатор 6, блок 7 визуализации, блок 8 анализа искажения телевизионного сигнала, блок 9 вычисления выборок телевизионного сигнала первое устройство 10 ввода-вывода информации, блок 11 задержки, второй коммутатор 12, блок 13 аналогового ввода, телевизионная камера 14, второе устройство 15 ввода-вывода информации, блок 16 определения качества изображения. 2 з п. ф-лы, 4 ил. J

Блок

cTarvcTwectfoi/

дра(

вь/дорок

ТВ сигнала

hjHW

obwt/cje/tuv яе/tvw/ ,

(JCA /tW W(

Г8 сигнала

V

Фиг. 5

У

Фиг. 4.