DE10108068A1

DE10108068A1 - Verfahren zur Kontrolle der Qualität verteilter digitaler Bilder durch Erfassung von Falschkonturen

Info

Publication number: DE10108068A1
Application number: DE10108068A
Authority: DE
Inventors: Jean-Louis Blin; Jean-Charles Gicquel; Stephane Pefferkorn; Emmanuel Wyckens
Original assignee: Telediffusion de France ets Public de Diffusion; France Telecom SA
Current assignee: TDF, MONTROUGE, FR
Priority date: 2000-02-21
Filing date: 2001-02-20
Publication date: 2001-08-23
Also published as: FR2805429A1; FR2805429B1; GB0104266D0; US6707943B2; SG107091A1; US20010022852A1; GB2361375B; GB2361375A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kontrolle der Qualität von durch Pixelblöcke codierten digitalen Bildern, in denen der Prozess der Codierung bei der Decodierung und der Wiederherstellung des Bildes ein Falschkonturphänomen erzeugt, dadurch gekennzeichnet, dass es für jedes aufeinanderfolgende momentane Bild die Schritte umfasst: DOLLAR A - Berechnen eines Bilddurchschnittsgeschwindigkeitsvektors, der repräsentativ ist für die Durchschnittsgeschwindigkeit von Bildelementen, die durch wenigstens eine ihrer Luminanz- bzw. Chrominanzkomponenten repräsentiert werden, zwischen diesem momentanen Bild und dem vorhergehenden Bild; DOLLAR A - Erfassen eines Falschkontureffektes in wenigstens einer Referenzrichtung des momentanen Bildes gemäß einem Diskriminierungskriterium der Differenz der Luminanz- bzw. Chrominanzkomponente zwischen benachbarten Pixeln von Gruppen aneinander angrenzender Pixel; DOLLAR A - Berechnen eines Sichtbarkeitskoeffizieten wenigstens eines momentanen Bildes, ausgehend einerseits vom Wert des momentanen Bilddurchschnittsgeschwindigkeitsvektors und andererseits von psychovisuellen Kriterien hinsichtlich des Vorhandenseins des Falschkontureffektes in der Referenzrichtung. DOLLAR A Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kontrolle der Qualität verteilter digitaler Bilder durch Erfassung und Nachweis von Falschkonturen.

Die heutzutage verwendeten Codierverfahren bei Übertragungsdiensten für digitale Videobilder haben eine beträchtliche Verringerung der zu übertragenden Informationsmenge ermöglicht.

Allerdings verursacht diese Informationsverringerung einen unheilbaren Verlust der Qualität des empfangenen und wiederhergestellten Bildes bezüglich des Quellbildes. Die Stärke der derart erzeugten Fehler hängt sowohl von der dem Codierer zugewiesenen Rate als auch von der Bildkomplexität ab, wobei diese Komplexität insbesondere als Funktion der Bewegung, der Helligkeit und der Textur definiert ist.

Aus technischen Gründen oder wegen der Verantwortlichkeit für die Übertragungsleistung muss das Qualitätsniveau des übertragenen digitalen Videosignals kontinuierlich ausgewertet werden.

Gegenwärtig werden subjektive Auswertungsmethoden, beispielsweise Beurteilung durch einen menschlichen Operator, häufig eingesetzt. Diese Methoden sind schwierig durchzuführen und nicht immer ganz zuverlässig.

Folglich hat es sich als wünschenswert erwiesen, automatische Messmethoden zu entwickeln.

Unter den genannten automatischen Messmethoden besteht eine erste Lösung in einer differentiellen Analyse zwischen einem Referenzbild und dem auszuwertenden Bild, wobei man das Sehsystem bei der menschlichen Wahrnehmung berücksichtigt. Diese Lösung erweist sich jedoch als unpraktisch, da man beim Empfang über das Referenzbild verfügen muss.

Eine zweite vorsehbare Lösung basiert auf der a-priori-Kenntnis der durch die Codier-/Decodierkette erzeugten Fehler, um mittels statistischer Methoden eine Abschätzung des Qualitätsniveaus des Signals zu ermöglichen, indem man die Rate des Auftretens dieser Fehler misst.

Dies ist insbesondere der Fall bei Fehlern, die einem Falschkontureffekt entsprechen, welcher im Verlauf des Codierprozesses im gesamten Bild oder in einem Teil des Bildes erzeugt wird. Bei einer DCT-Codierung (diskrete Cosinustransformation) wird das zu codierende digitale Bild im Verlauf des genannten Prozesses zuerst in Form von Bildblöcken ausgehend von einer festen Größe zerteilt. Diese Bildblöcke werden dann codiert und quantisiert. Bei der Bilddecodierung lässt die räumliche Verzerrung zwischen mehr oder weniger perfekt rekonstruierten Blöcken horizontale und/oder vertikale Falschkontureffekte auftreten, die bei dem empfangenen decodierten Bild vollständig oder unvollständig durch ein Störgitter verkörpert werden.

Die im Rahmen der ersten erhaltenen Lösung verwendeten Techniken beinhalten eine lange und kostspielige subjektive Auswertung. Ferner liefern die für die Analyse der empfangenen Bilder erforderlichen Binärflussanalysatoren gegenwärtig nicht alle erforderlichen Informationen, um die visuell wahrgenommene Qualität und den guten Betrieb des Dienstes zu kontrollieren. Wenige dieser Analysatoren sind nämlich in der Lage, die wahrgenommene Endqualität der empfangenen Bilder wiederzugeben.

Was die differentiellen Analysetechniken betrifft, so erfordern die objektiven Modelle auf differentieller Basis, wie oben erwähnt, das Vorhandensein des nicht kodierten Quellbildes beim Empfang. Aus diesem Grund sind die analysierten Sequenzen notwendigerweise von kurzer Dauer, in der Größenordnung einer Sekunde, und sind somit nicht repräsentativ für den ausgewerteten Dienst. Bestimmte Fehler bleiben somit bei der Analyse unbemerkt, und insbesondere bleiben Schwierigkeiten bei der Synchronisierung zwischen dem Quellbild und dem codierten Bild.

Schließlich und als Folge der Kürze der analysierten Sequenzen weist die durchgeführte Analyse im allgemeinen einen diskontinuierlichen Charakter auf, so dass aus diesem Grund beträchtliche Fehler bei dieser Analyse unbemerkt bleiben können.

Was die im Rahmen der zweiten Lösung verwendeten Techniken betrifft, so scheinen jene noch nicht sehr weit entwickelt.

Aus diesen Techniken kann man die in der Patentanmeldung EP 0 797 349 beschriebene erwähnen. In diesem Dokument hat die beschriebene Technik die Aufgabe, einen Blockeffekt ausgehend von einer Gradientenberechnung mittels eines Sobel-Filters nachzuweisen und somit eine globale und lokale Konturenmaske zu erhalten. Beim genannten Verfahren wird die Diskriminierung des Blockeffektes, der im wesentlichen dem Falschkontureffekt entspricht, ausgehend von einer Falschkonturinformation durchgeführt, die zum Filterfenster mit bestimmter Dimension gehört.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur Kontrolle der Qualität verteilter digitaler Bilder durch Erfassung von Falschkonturen, welches einen Echtzeiteinsatz ermöglicht.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens sui generis zur Kontrolle der Qualität verteilter digitaler Bilder ausgehend von einer statistischen Analyse des Inhalts der Nutzbilder einer digitalen Videosequenz ohne jegliche Bezugnahme auf irgendein Quellbild oder auf irgendeine Codierblockdimension dieses Quellbildes.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ferner die Bereitstellung eines Verfahrens zur Kontrolle der Qualität verteilter digitaler Bilder durch Erfassung von Falschkonturen, welches einen Online-Betrieb ohne Beeinträchtigung der Leistung des Übertragungsdienstes ermöglicht.

Schließlich ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung die Bereitstellung eines Verfahrens zur Kontrolle der Qualität verteilter digitaler Bilder durch Erfassung von Falschkonturen, welches den Einsatz eines Dienstes zur Überwachung der Verteilung digitaler Videobilder ermöglicht.

Zu diesem Zweck wird ein Verfahren zur Kontrolle der Qualität von durch Pixelblöcke codierten digitalen Bildern vorgeschlagen, in denen der Prozess der Codierung bei der Decodierung und der Wiederherstellung des Bildes ein Falschkonturphänomen erzeugt, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass es für jedes aufeinanderfolgende momentane Bild die Schritte umfasst:

- Berechnen eines Bilddurchschnittsgeschwindigkeitsvektors, der repräsentativ ist für die Durchschnittsgeschwindigkeit von Bildelementen, die durch wenigstens eine ihrer Luminanz- bzw. Chrominanzkomponenten repräsentiert werden, zwischen diesem momentanen Bild und dem vorhergehenden Bild;
- Erfassen eines Falschkontureffektes in wenigstens einer Referenzrichtung des momentanen Bildes gemäß einem Diskriminierungskriterium der Differenz der Luminanz- bzw. Chrominanzkomponente zwischen benachbarten Pixeln von aneinander angrenzenden Pixelgruppen;
- Berechnen eines Sichtbarkeitskoeffizienten wenigstens eines momentanen Bildes ausgehend einerseits vom Wert des momentanen Bilddurchschnittsgeschwindigkeitsvektors und andererseits von psychovisuellen Kriterien hinsichtlich des Vorhandenseins des Falschkontureffektes in der Referenzrichtung.

Das erfindungsgemäße Verfahren findet Anwendung bei der Überwachung und Steuerung von Operationen auf dem Gebiet der Teleübertragung und der Verteilung digitaler Videobilder mit Echtzeitintervention.

Es wird besser verstanden werden beim Lesen der Beschreibung und bei Betrachtung der Zeichnungen, in denen:

Fig. 1 als nicht beschränkendes Beispiel ein erläuterndes Ablaufdiagramm der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Kontrolle der Qualität verteilter digitaler Bilder durch Erfassung von Falschkonturen darstellt; die

Fig. 2a-2d Details der. Durchführung eines Verfahrens zur Berechnung des Bilddurchschnittsgeschwindigkeitsvektorsbetreffen, welches speziell an die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens angepasst ist; die

Fig. 3a, 3b und 3c Details der Durchführung eines speziellen Verfahrens zur Berechnung des Falschkontureffekts in einer Referenzrichtung des Bildes betreffen; die

Fig. 4a und 4b Details der Durchführung eines speziellen Verfahrens zur Berechnung eines Sichtbarkeitskoeffizienten als Funktion des Bilddurchschnittsgeschwindigkeitsvektors und von psychovisuellen Kriterien für ein Bild oder eine Bildergruppe betreffen;

Fig. 5 als erläuterndes Beispiel eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Kontrolle der Qualität verteilter digitaler Bilder durch Erfassung von Falschkonturen darstellt.

Eine detailliertere Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Kontrolle der Qualität digitaler Bilder wird nun mit Bezug auf Fig. 1 und die nachfolgenden Figuren gegeben werden.

Allgemein ist das erfindungsgemäße Verfahren anwendbar auf jedes digitale Signal, welches repräsentativ ist für aufeinanderfolgende Bilder, die als I_n, I_n-1 bezeichnet werden, wobei I_n-1 das vorhergehende Bild und I_n das momentane Bild einer Folge digitaler Bilder bezeichnet.

Klassischerweise sind diese digitalen Bilder durch Pixelblöcke codiert, und der Codierprozess ist anfällig für die Erzeugung eines Falschkonturphänomens bei der Decodierung und bei der Wiederherstellung jedes nach der Verteilung empfangenen Bildas, wobei die Falschkonturen durch eine vollständige oder unvollständige gitterförmige Vernetzung des Bildes repräsentiert werden können, wobei dieses Gitter im wesentlichen ein Netzwerk mit den Dimensionen der Pixelblöcke aufweist, die die Codierung des Bildes bei der Aussendung ermöglicht haben.

Bei einer gegebenen Bilderfolge und ausgehend von einem digitalen Signal S, welches, wie in Fig. 1 dargestellt, Träger aufeinanderfolgender Bilder I_n und I_n-1 ist, besteht das erfindungsgemäße Verfahren darin, für jedes aufeinanderfolgende momentane Bild in einem Schritt A einen Bilddurchschnittsgeschwindigkeitsvektor zu berechnen, der repräsentativ ist für die Durchschnittsgeschwindigkeit von Bildelementen, die durch wenigstens eine ihrer Luminanz- und/oder Chrominanzkomponenten repräsentiert werden. Der Bilddurchschnittsgeschwindigkeitsvektor wird zwischen dem momentanen Bild I_n und dem vorhergehenden Bild I_n-1 berechnet.

Für die Durchführung des genannten Schrittes A kann das Signal S durch jedes beliebige digitale Bildcodierungssignal gebildet sein, insbesondere, jedoch nicht beschränkend, durch ein digitales Videosignal im Format 4 : 2 : 2. Für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens genügt es nämlich, dass das die aufeinanderfolgenden Bilder tragende digitale Signal Videosignalkomponenten der Luminanz Y und der Chrominanz Cr, Cb trennbaren Typs enthält.

Der erfindungsgemäße Prozess der Berechnung des Bilddurchschnittsgeschwindigkeitsvektors im Schritt A kann daher für jede der Luminanz- und/oder Chrominanzkomponenten parallel durchgeführt werden, und die Rechenergebnisse können somit getrennt oder in Kombination verwendet werden. Die getrennte Verwendung der Rechenergebnisse ermöglicht gegebenenfalls eine Verminderung des durchzuführenden Rechenaufwandes, wohingegen die Verwendung der letztgenannten in Kombination eine größere Genauigkeit der Werte sicherzustellen erlaubt, die den genannten Bilddurchschnittsgeschwindigkeitsvektor repräsentieren.

Am Ende des Schrittes A verfügt man über einen Bilddurchschnittsgeschwindigkeitsvektor, der allgemein für eine der Luminanz- bzw. Chrominanzkomponenten bezeichnet wird als:

VM_n(I_n, I_n-1).

Auf den Schritt A folgt dann ein Schritt B, der darin besteht, mittels Berechnung in wenigstens einer Referenzrichtung des momentanen Bildes I_n einen Falschkontureffekt zu erfassen. Der genannte Falschkontureffekt wird gemäß einem Diskriminierungskriterium der Differenz der Luminanz- und/oder Chrominanzkomponenten zwischen benachbarten Pixeln von Gruppen aneinander angrenzender Pixel mit Bezug auf die genannte Referenzrichtung berechnet. Der Falschkontureffekt wird als EFC_In bei einem Falschkontureffekt bezeichnet, der durch ein Gitter gebildet wird, das sich im wesentlichen vollständig oder teilweise entlang der Zeilenabtastungsrichtung fortlaufend in der vertikalen Richtung ausbreitet.

Allgemein ist zu beachten, dass die Referenzrichtung entweder durch die Zeilenabtastungsrichtung, d. h. die horizontale Richtung, und/oder durch die Teilbildabtastungsrichtung, d. h. die vertikale Richtung, des momentanen Bildes I_n gebildet sein kann.

Auf den Schritt B, und somit selbstverständlich auch auf den Schritt A, folgt dann ein Schritt C, der darin besteht, einen Sichtbarkeitskoeffizienten für wenigstens ein momentanes Bild I_n ausgehend einerseits vom Wert des momentanen Bilddurchschnittsgeschwindigkeitsvektors VM_n(I_n, I_n-1) und andererseits ausgehend von psychovisuellen Kriterien hinsichtlich des Auftretens des Falschkontureffekts in der genannten Referenzrichtung, d. h. ausgehend vom Wert EFC_In, zu berechnen.

In Fig. 1 ist der Sichtbarkeitskoeffizient als K_V bezeichnet, und sein Wert wird weiter unten in der Beschreibung erläutert werden.

Obwohl in Fig. 1 die Ausführung der Schritte A und B als Beispiel aufeinanderfolgend dargestellt ist, kann die Reihenfolge der Ausführung dieser Schritte umgekehrt werden. Ferner kann die Ausführung dieser Schritte durch die Ausführung getrennter Einzelaufgaben parallel erfolgen.

Eine detailliertere Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nun mit Bezug auf die Fig. 2a-2d, 3a-3c und 4a, 4b für den nicht beschränkenden Fall gegeben werden, in dem der Schritt A ausgehend von der Luminanzkomponente Y durchgeführt wird, und in dem die gewählte Referenzrichtung beispielsweise die vertikale Teilbildabtastungsrichtung ist, um die gesamte Beschreibung nicht zu erschweren.

Allgemein ist das erfindungsgemäße Verfahren anwendbar bei Sequenzen von aufeinanderfolgenden digitalen Bildern I_n der Größe N × M Pixel, wobei N die Zeilenzahl und M die Spaltenzahl bezeichnet, wobei X die horizontale Richtung und Y die vertikale Richtung bezeichnet.

Bei der Durchführung des Schrittes A zur Berechnung des Bilddurchschnittsgeschwindigkeitsvektors kann klassischerweise die Erfassung der Bewegung zwischen zwei aufeinanderfolgenden Bildern, dem momentanen Bild I_n und dem vorhergehenden Bild I_n-1 ausgehend von einer an sich bekannten Methode, dem sogenannten "Block-Matching" erfolgen, wobei diese Bewegungserfassungsmethode jener entspricht, die beispielsweise durch die Norm MPEG-2 empfohlen wird. Die Arbeitsweise einer solchen Bewegungserfassungsmethode, die im wesentlichen zur Korrektur der Anzeige dynamischer Videobilder angewandt wird, insbesondere hinsichtlich der Chrominanzkomponenten, ist zwar sehr genau, jedoch aufwendig hinsichtlich der Rechenzeit.

Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines speziellen Verfahrens zur Erfassung der Bewegung zwischen zwei aufeinanderfolgenden Bildern, welches einfacher ist, jedoch auch schneller durchführbar ist, um die Durchschnittsgeschwindigkeit zwischen zwei Bildern im wesentlichen in Echtzeit zu berechnen.

Das bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens spezielle Verfahren zur Berechnung der Durchschnittsgeschwindigkeit zwischen zwei Bildern ermöglicht den Nachweis der Verlagerung von Pixelblöcken zwischen zwei aufeinanderfolgenden Bildern, wobei diese Verlagerung durch den Betrag des horizontalen und vertikalen Verlagerungsvektors zwischen zwei aufeinanderfolgenden Bildern repräsentiert wird, dem momentanen Bild I_n und dem vorhergehenden Bild I_n-1.

Das genannte spezielle Verfahren zur Berechnung des Bilddurchschnittsgeschwindigkeitsvektors wird nun mit Bezug auf die Fig. 2a-2d beschrieben werden.

Wie in Fig. 2a gezeigt, wird zur Ermöglichung der Durchführung des speziellen Verfahrens zur Berechnung des Bilddurchschnittsgeschwindigkeitsvektors im Schritt A das momentane Bild I_n in mehrere als B_k,l bezeichnete Blöcke zerschnitten, wobei l die Zeilenadresse und k die Spaltenadresse des betrachteten Blocks bezeichnet.

Vorzugsweise werden die Blockdimensionen völlig unabhängig von den Codierblockdimensionen bei der Aussendung des digitalen Signals gewählt, um jedes Risiko einer Korrelation zwischen dem Falschkonturennetzwerk und dem Blockaufteilungsnetzwerk zu vermeiden, welches mit Bezug auf Fig. 2a im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzt wird.

Als nicht beschränkendes Beispiel kann die Höhe jedes Blocks B_k,l durch eine ganze Zeilenzahl L definiert sein und die Breite des genannten Blocks kann durch eine ganze Spaltenzahl C gebildet sein. Als nicht beschränkendes Beispiel kann die Höhe und die Breite jedes Blocks B_k,l gleich 144 Pixel gesetzt werden. Man versteht selbstverständlich, dass das Zerschneiden des Bildes in Blöcke, wie in Fig. 2a dargestellt, in klassischer Weise durch Speicherung der Gesamtheit der Bildpixel und aufeinanderfolgende Zuordnung zu Adressen k, l erfolgt, welche den betrachteten Block definieren.

Der Schritt der Unterteilung des momentanen Bildes ist im Schritt A10 der Fig. 2d dargestellt.

Nach dieser Unterteilung besteht der Schritt der Berechnung eines Durchschnittsgeschwindigkeitsvektors darin, für jeden Block des momentanen Bildes I_n einen Wert der Durchschnittskomponente der Luminanz und/oder der Chrominanz zu berechnen. Der entsprechende Rechenschritt trägt in Fig. 2d das Bezugszeichen A11.

Mit Bezug auf Fig. 2b ist der Arbeitsprozess zur Durchführung des Schrittes A11 wie folgt:

Der Durchschnittskomponentenwert ist definiert durch einen Zeilenkomponentenvektor, der repräsentativ ist für den Durchschnitt der Werte aufeinanderfolgender Bildpixel der Spalten dieses Bildblocks, und durch einen Spaltenkomponentenvektor, der repräsentativ ist für den Durchschnitt der Werte aufeinanderfolgender Bildpixel der Zeilen dieses gleichen Bildblocks.

Wie in Fig. 2b gezeigt, berechnet man somit für jeden Block B_k,l der Größe L Zeilen und C Spalten, der zum Bild I_n gehört, einen als LMV bezeichneten Zeilenvektor und einen als LMH bezeichneten Spaltenvektor wie folgt:

LMV ist ein Zeilenvektor der Größe C, dessen Komponenten als lmv_j bezeichnet werden, j ∈ [1, C], und den Durchschnitt der Luminanzwerte der Pixel mit Wert x_i,j des Blocks B_k,l in der Spalte j mit i ∈ [1, L] repräsentieren. Jede Komponente erfüllt die Relation (1):

Relation 1

LMH ist ein Spaltenvektor der Größe L, dessen Komponenten als lmh_i bezeichnet werden, i ∈ [1, L] und den Durchschnitt der Luminanzen der Pixel mit Wert x_i,j des Blocks B_k,l in der Zeile i für j ∈ [1, C] repräsentieren. Jedes Element erfüllt die Relation (2):

Relation 2

In Fig. 2b sind der Zeilenvektor LMV und der Spaltenvektor LMH dargestellt, die ausgehend vom Wert der Pixel x_i,j des betrachteten Blocks B_k,l erhalten sind.

Auf den Schritt A11 folgt dann ein Schritt A12, der darin besteht, für jeden Block B_k,l einen als VM_k,l bezeichneten Blockbewegungsvektor ausgehend von einer Blockbewegungsvektorkomponente in der ersten Referenzrichtung und einer Blockbewegungsvektorkomponente in der zweiten Referenzrichtung zu berechnen.

Zur Durchführung des genannten Schrittes A12 kann dieser, wie in Fig. 2d dargestellt, darin bestehen, dass man für den betrachteten Block einen horizontalen Bewegungsvektor Mh bzw. einen vertikalen Bewegungsvektor Mv ausgehend von der Methode der kleinsten Quadrate berechnet. Zu diesem Zweck wählt man im betrachteten Block B_k,l des momentanen Bildes I_n einen Untersuchungsvektor VRH mit P Pixeln, der aus der Mitte des Vektors LMH herausgenommen wird, sowie einen Untersuchungsvektor VRV mit Q Pixeln, der aus der Mitte des oben mit Bezug auf Fig. 2b beschriebenen Vektors LMV herausgenommen wird. Die Definition der Untersuchungsvektoren VRH und VRV ist in Fig. 2c beispielhaft nur für den Zeilenvektor LMV dargestellt, um die Zeichnung und die vorliegende Beschreibung nicht zu überladen.

In dem oben in der Beschreibung erwähnten Fall, in dem die Größe eines Blocks B_k,l 144 × 144 Pixel beträgt, kann man vorteilhafterweise P = Q = 80 Pixel wählen.

Man untersucht dann die Verlagerung des Untersuchungsvektors VRH im Vektor LMH des betrachteten Blocks B_k,l des momentanen Bildes im Sinne der kleinsten Quadrate. Per Konvention bezeichnet der Index m das Bild, an dem die Berechnung der Verlagerung vorgenommen wird, wobei dieses Bild um einige Einheiten bezüglich des Rangs n des momentanen Bildes I_n versetzt sein kann. Die Berechnung der Verlagerung erfolgt im oben erwähnten Sinn der kleinsten Quadrate.

Dann führt man die gleiche Operation für die Verlagerung des Untersuchungsvektors VRV durch, wobei dieser Arbeitsmodus, wie oben erwähnt, in den Figuren nicht dargestellt ist.

Nach den genannten Operationen werden die Werte des Bewegungsvektors in der vertikalen Richtung Mv bzw. in der horizontalen Richtung Mh mittels der folgenden Relationen erhalten:

Relationen 3

Man beachte, dass die genannte Relation (3) den Wert des Blockbewegungsvektors in der horizontalen Richtung Mh betrifft, und dass der Wert des Blockbewegungsvektors in der vertikalen Richtung Mv ausgehend von der Relation (3) einfach dadurch erhalten werden kann, dass man h durch v, C durch L und P durch Q ersetzt.

Auf den Schritt A12a folgt dann ein Schritt A12b zur Durchführung des oben erwähnten und in Fig. 2e dargestellten Schrittes A12, wobei der Schritt A12b die Durchführung einer Berechnung des Blockbewegungsvektors ermöglicht, der die Relation (4) erfüllt:

Relation 4

Der Rechenprozess wird für jeden Block B_k,l durch eine Rückkehr A13 zum folgenden Block mit k = k + 1 oder l = l + 1 wiederholt, um alle Blöcke zu untersuchen, in die das momentane Bild I_n unterteilt worden ist.

Im Schritt A12a ermöglicht die verwendete Methode der kleinsten Quadrate die Ermittlung jeder Komponente des Blockbewegungsvektors in der ersten und der zweiten Referenzrichtung als Abstand, gemessen in einer Zahl von Pixeln in jeder Referenzrichtung, einer Gruppe von Pixeln, deren Luminanz- bzw. Chrominanzkomponentendifferenz minimal ist.

Nach der Ermittlung des Blockbewegungsvektors VM_k,l für jeden der das momentane Bild bildenden Blöcke besteht der Schritt der Berechnung des Bilddurchschnittsgeschwindigkeitsvektors darin, diesen Bilddurchschnittsgeschwindigkeitsvektor im Schritt A14 der Fig. 2d als Durchschnitt der Blockbewegungsvektoren aller Blöcke zu berechnen, die das momentane Bild I_n bilden. Der Bilddurchschnittsgeschwindigkeitsvektor erfüllt die Relation (5):

Relation 5

In der vorhergehenden Relation stellt NB die Zahl der Blöcke im Bild dar.

Mit Bezug auf die Fig. 3a, 3b und 3c wird nun eine detailliertere Beschreibung der Durchführung des Prozesses zur Berechnung des Falschkontureffekts in wenigstens einer Referenzrichtung gegeben werden, wobei dieser Schritt in Fig. 1 als B bezeichnet ist.

Wie in Fig. 3a dargestellt, kann der genannte Schritt B vorzugsweise wenigstens einen Schritt B10 enthalten, der darin besteht, den Absolutwert der Differenz der Luminanz- bzw. Chrominanzkomponenten zwischen angrenzenden Pixeln jedes Paars aufeinanderfolgender Pixellinien in der genannten Bezugsrichtung zu berechnen, um für diese Richtung ein Differenzbild, genannt D_n, zu bilden.

Im Rahmen der Fig. 3a, 3b und der folgenden Figuren wird eine Beschreibung gegeben für eine Erfassung der horizontalen Falschkontureffekte im betrachteten momentanen Bild.

Um das Differenzbild D_n zu erhalten, berechnet man so mit dem Schritt B10 den Absolutwert der Differenz zwischen dem Wert des momentanen Pixels x_i,j der Zeile mit Rang i dieses momentanen Bildes und dem Wert des Pixels der vorhergehenden Zeile x_i-1,j des gleichen momentanen Bildes I_n. Der Absolutwert dieser Differenz erfüllt die Relation (6):

Relation 6

d_i,j

= |x_i,j

- x_i-1,j

Nach dem Schritt B10 verfügt man somit über ein Differenzbild D_n der Größe N - 1 × M, wobei N - 1 die Zahl der Zeilen und M die Zahl der Spalten des genannten Differenzbildes bezeichnet.

Auf den Schritt B10 folgt dann ein Schritt B11, der darin besteht, ein Binärbild, genannt B_n, ausgehend vom Differenzbild D_n zu erzeugen.

Zur Erzeugung des Binärbildes B_n wird jedem Punkt dieses Binärbildes ein bestimmter Binärwert zugeordnet, wenn der Absolutwert der Differenz d_i,j größer als eine bestimmte Zahl q von Niveaus der Luminanz bzw. Chrominanz ist, in der das momentane Bild I_n codiert ist, und wenn der gleiche Absolutwert der Differenz d_i,j größer als die Absolutwerte der Differenz der Luminanz- bzw. Chrominanzkomponenten einer Zahl h von benachbarten Pixellinien entlang der gleichen Referenzrichtung ist. Im Schritt B11 erfüllt daher die Zuordnung des Wertes 1, der dem genannten bestimmten Binärwert des Bits b_i,j entspricht, die Relation (7):

Relation 7

b_i,j

= 1 wenn d_i,j

< q und ∀h, 1 ≦ h ≦ r, d_i,j

< d_i+h,j

b_i,j

= 0 sonst

In der vorhergehenden Relation bezeichnet q die Zahl von Luminanz- bzw. Chrominanzniveaus, über denen der Wert d_i,j liegen muss, h bezeichnet den Rang der benachbarten Pixellinien entlang der gleichen Referenzrichtung, und r bezeichnet die Maximalzahl berücksichtigter benachbarter Pixellinien.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist q = 3, drei Luminanz- bzw. Chrominanzniveaus, wenn das Bild im Format 4 : 2 : 2 codiert ist, r = 6 und h ∈ [1, r].

Unter diesen Umständen wird den Punkten oder Bits b_i,j des Binärbildes B_n der Wert 1 zugewiesen, wenn die momentane Absolutdifferenz größer als drei Niveaus 4 : 2 : 2 ist, und für jede gegebene Spalte mit Rang j des Differenzbildes D_n ist die momentane Absolutdifferenz d_i,j größer als die Differenz der Pixellinien für die zwischen i + 1 und i + 6 enthaltenen Zeilen.

Sonst, d. h. wenn die erste Bedingung der Relation (7) nicht erfüllt ist, wird jedem Wert des Bits oder Punkts b_i,j der Wert 0 zugewiesen.

Am Ende des Schrittes B11 verfügt man somit über ein Binärbild B_n, welches das Auftreten potentieller Falschkonturen für das momentane Bild I_n repräsentiert.

Der Schritt B zur Berechnung der Falschkonturen umfasst ferner ein Verfahren zur Unterdrückung von Stör-Falschkonturen im Binärbild B_n, das am Ende des vorstehend erwähnten Schrittes B11 erhalten wird.

Ausgehend von der Gesamtheit der Bit-Werte B_i,j des Binärbildes B_n besteht zu diesem Zweck, wie in Fig. 3b dargestellt, in einem Anfangsschritt B12 der Schritt zur Berechnung eines Falschkontureffektes in wenigstens einer Referenzrichtung des momentanen Bildes darin, einen Binärwert r_i,j den Punkten des endgültigen Binärbildes in der nachfolgenden Weise zuzuordnen.

Nach einem Test B13 auf Gleichheit des Bit-Wertes b_i,j mit dem Binärwert, der für das Fehlen der potentiellen Falschkontur repräsentativ ist, d. h. im oben gegebenen Beispiel dem Wert 0, wird dann, wenn dieser Binärwert des Bits b_i,j der komplementierte Binärwert ist, d. h. der Wert 0, der repräsentativ ist für ein Fehlen der potentiellen Falschkontur, dem Bit r_i,j des endgültigen Binärbildes der Wert des Bits b_i,j zugewiesen, d. h. im Fall des vorhergehenden Beispiels der Wert 0. Diese Operation ist im Schritt B14 bei positiver Antwort auf den Test B13 dargestellt durch die Relation:

r_i,j = b_i,j = 0.

Bei negativer Antwort auf den Test B13 hingegen wird für jeden Punkt, der zu einer Linie in der Referenzrichtung des Binärbildes B_n gehört, die repräsentativ für eine potentielle Falschkontur ist, und dessen Binärwert der für eine potentielle Falschkontur repräsentative Binärwert ist, d. h. b_i,j = 1, ein Verfahren B15 zur Interpretation der potentiellen Falschkontur gestartet, wobei dem endgültigen Binärwert r_i,j als Funktion der genannten Interpretation der Wert 1 oder 0 zugeordnet wird, der repräsentativ ist für das Vorhandensein einer endgültigen Falschkontur bzw. für das Fehlen der Falschkontur.

Nun wird mit Bezug auf Fig. 3c eine spezielle Ausführungsart für das im Schritt B15 der Fig. 3b dargestellte Verfahren zur Interpretation der potentiellen Falschkontur beschrieben werden.

Gemäß der genannten Fig. 3c kann der Schritt zur Interpretation der potentiellen Falschkontur einen Anfangsschritt B150 der Interpretation der potentiellen Falschkontur ausgehend vom Wert des Bits oder Punktes b_i,j = 1 umfassen. Auf diesen Schritt folgt ein Schritt B151, der darin besteht, in der Linie in der Referenzrichtung und einer parallelen Linie, die von dieser Linie um k Punkte versetzt ist, eine Zahl l von aufeinanderfolgenden Punkten zu diskriminieren, deren Binärwert gleich dem für eine potentielle Falschkontur repräsentativen Binärwert ist, d. h. gleich dem Binärwert 1.

Auf den Schritt B151 folgt ein Schritt B152, der darin besteht, mittels eines Kleiner-Vergleichtests die Zahl l von aufeinanderfolgenden Punkten mit einem Schwellenwert L für das Bestehen einer Falschkontur zu vergleichen.

Bei positiver Antwort auf den Test B152, d. h. wenn die Zahl l von aufeinanderfolgenden Punkten kleiner als der Schwellenwert L ist, ordnet man in einem Schritt B153 jedem Punkt des endgültigen Binärbildes den komplementierten Binärwert zu, d. h. den Wert 0, der repräsentativ ist für das Fehlen einer potentiellen Falschkontur. Diese Zuordnung wird als r_i,j = 0 bezeichnet. Die potentielle Falschkontur, die einer potentiellen Stör- Falschkontur entspricht, ist somit unterdrückt.

Bei negativer Antwort auf den Test B152 hingegen, wenn die Zahl l von aufeinanderfolgenden Punkten größer als der Schwellenwert L ist, folgt auf den Testschritt B152 ein Schritt B154, in dem man das Signal/Rausch- Verhältnis jedes Segments von Punkten berechnet, das in einem Bereich des Binärbildes enthalten ist, der für potentielle Falschkonturen repräsentativ ist, wobei dieser Bereich als ein Elementarblock definiert ist, dessen Spitze dem betrachteten Punkt mit der Adresse i, j entspricht, und dessen Dimension in der ersten und der zweiten Referenzrichtung L × h ist.

Allgemein ist das als T_i,j bezeichnete Signal/Rausch-Verhältnis wie folgt definiert: Man berechnet eine erste Größe, die die Relation (8) erfüllt:

Relation 8

und eine zweite Größe, die die Relation (9) erfüllt:

Relation 9

Das Signal/Rausch-Verhältnis T_i,j ist durch das Verhältnis der ersten und der zweiten Größe gegeben:

T_i,j = S_i,j/M_i,j.

In einer speziellen Ausführungsform hatte k den Wert 8, L den Wert 6 und H den Wert 7.

Auf den genannten Schritt B154 folgt dann ein Testschritt B155, der es ermöglicht, den Wert des Signal/Rausch-Verhältnisses mit einem Schwellenwert T_S zu vergleichen. Der Vergleich ist ein Größer-Vergleich.

Bei positiver Antwort auf den Vergleich des Schrittes B155, d. h. wenn das Signal/Rausch-Verhältnis größer als der Schwellenwert T_S ist, ordnet man den für eine Falschkontur repräsentativen Binärwert jedem Punkt des endgültigen Binärbildes zu, der zum Segment der Länge L in der ersten Referenzrichtung gehört, sowie jedem Punkt des endgültigen Binärbildes, der zu einem parallelen Segment gleicher Länge gehört, das um den Wert k in der zweiten Referenzrichtung versetzt ist. Diese im Schritt 156 dargestellte Operation erfüllt die Relation (10):

Relation 10

Wenn T_i,j

< T_S

∀0 ≦ l < L r_i,j+l

= r_i+k,j+l

= 1.

Bei negativer Antwort auf den Test B155, wenn nämlich der Wert des Signal/Rausch-Verhältnisses kleiner als der Schwellenwert T_S ist, ordnet man in einem Schritt B157 dem Punkt, der zum Segment des endgültigen Binärbildes gehört, den komplementierten Binärwert zu, der repräsentativ ist für das Fehlen einer Falschkontur, d. h. den Binärwert 0. Diese Zuordnung erfüllt die nachfolgende Relation (11):

Relation 11

Sonst ∀0 ≦ l < L r_i,j+l

= r_i+k,j+l

= 0.

Die Bedingung "Sonst" bezeichnet die Nicht-Erfüllung der Bedingung der Relation (10).

Nach den Schritten B153, B156 und B157, in deren Verlauf die potentiellen Falschkonturen entweder als Stör-Falschkonturen oder als endgültige Falschkonturen interpretiert worden sind, besteht das erfindungsgemäße Verfahren darin, in dem dem momentanen Bild I_n entsprechenden endgültigen Binärbild B_n einen Koeffizienten zu berechnen, der repräsentativ ist für das Vorhandensein von Falschkonturen, d. h. den Koeffizienten EFC_ln, indem die Gesamtheit der für eine Falschkontur repräsentativen Binärwerfte summiert wird, d. h. die endgültigen Binärwerte r_i,j, die ausgehend von den Schritten B153, B156 und B157 verfügbar sind. Der für das Vorhandensein der Falschkontur repräsentative Koeffizient erfüllt dann die Relation (12):

Relation 12

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Kontrolle der Qualität digitaler Bilder ermöglichen der Wert des im Schritt A der Fig. 1 dargestellten Bilddurchschnittsgeschwindigkeitsvektors und der Wert des für das Vorhandensein der Falschkonturen repräsentativen Koeffizienten, der nach der Durchführung des Schrittes B der gleichen Fig. 1 erhalten ist, dann die Berechnung eines Sichtbarkeitskoeffizienten, des vorstehend in die Beschreibung eingeführten Koeffizienten K_V.

Allgemein kann dieser Koeffizient für wenigstens ein momentanes Bild berechnet werden, vorzugsweise jedoch für eine Folge momentaner Bilder, und zwar ausgehend einerseits vom Wert des genannten momentanen Bilddurchschnittsgeschwindigkeitsvektors und andererseits ausgehend von psychovisuellen Kriterien hinsichtlich des Vorhandenseins des Falschkontureffektes.

Die Durchführung einer Raum/Zeit-Kompensation, die die Quantisierung der psychovisuellen Kriterien hinsichtlich des Vorhandenseins des Falschkontureneffektes erlaubt, ermöglicht es, unter Umständen, die nachfolgend mit Bezug auf die Fig. 4a und 4b beschrieben werden, einer Bildersequenz, d. h. wenigstens einem Bild, eine globale Sichtbarkeitsnote zu geben.

Zur Berechnung des genannten Sichtbarkeitskoeffizienten K_V kann das erfindungsgemäße Verfahren im Rahmen der Durchführung des Schrittes C einen Schritt C10 enthalten, der darin besteht, Nb aufeinanderfolgende Bilder zu berücksichtigen, wobei diese aufeinanderfolgenden Bilder als I_n-Nb bis I_n bezeichnet sind.

Ausgehend von der genannten Bildersequenz folgt auf den Schritt C10 ein Schritt C11, der darin besteht, die Gruppendurchschnittsgeschwindigkeit für diese bestimmte Gruppe von Bildern zu berechnen, wobei diese Gruppendurchschnittsgeschwindigkeit definiert ist als der Durchschnitt der Durchschnittsgeschwindigkeiten jedes aufeinanderfolgenden momentanen Bildes I_n-Nb bis I_n.

Somit erfüllt die als V_moy bezeichnete Gruppendurchschnittsgeschwindigkeit die Relation (13):

Relation 13

Auf den Schritt C11 kann dann ein Schritt C12 folgen, der darin besteht, für diese bestimmte Bildergruppe einen Durchschnittsfalschkontureffekt zu berechnen, wobei der Durchschnittsfalschkontureffekt als EFC_moy bezeichnet wird.

Per Definition ist der Durchschnittsfalschkontureffekt gegeben durch den Durchschnitt der für das Vorhandensein von Falschkonturen repräsentativen Koeffizienten jedes aufeinanderfolgenden momentanen Bildes. Folglich erfüllt der Durchschnittsfalschkontureffekt die Relation (14):

Relation 14

Hinsichtlich der psychovisuellen Kriterien beachte man mit Bezug auf Fig. 4b, dass diese darin bestehen können, die Sichtbarkeit des Durchschnittsfalschkontureffektes im Vergleich zu einem bestimmten Schwellenwert zu bestimmen. Daher kann mit Bezug auf die genannte Fig. 4b nach dem Schritt C12, nachdem man über den Wert des Durchschnittsfalschkontureffektes EFC_moy verfügt, die Anwendung der psychovisuellen Kriterien darin bestehen, dass man einen Vergleichstest C13 des genannten Durchschnittsfalschkonturwertes bezüglich eines bestimmten Schwellenwertes durchführt, genannt EFC_S.

Bei einer positiven Antwort auf den im Test C13 durchgeführten Größer- Vergleich des Durchschnittsfalschkonturwertes bezüglich des bestimmten Schwellenwertes wird der Falschkontureffekt im Schritt C14 für die Bilderfolge als sichtbar erklärt, die Nb aufeinanderfolgende Bilder enthält.

Bei negativer Antwort auf den Schritt C13 hingegen wird der Falschkontureffekt im Schritt C15 für die Sequenz von Nb Bildern für unsichtbar erklärt.

Man versteht somit, dass der Durchschnittsfalschkontureffekt EFC_moy als solcher den Sichtbarkeitskoeffizienten wenigstens eines momentanen Bildes bilden kann, d. h. einer Sequenz von Nb aufeinanderfolgenden Bildern. In der Ausführungsform der Fig. 4b hingegen wird diesem Sichtbarkeitskoeffizienten vorzugsweise eine Variable vom Binärtyp zugeordnet, die repräsentativ ist für das Vorhandensein eines sichtbaren Falschkontureffektes für die Bildersequenz im Schritt C14, oder aber eines unsichtbaren Falschkontureffektes für die gleiche Bildersequenz im Schritt C15.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird der bestimmte Schwellenwert EFC_S als Ergebnis einer Linearkombination der Gruppendurchschnittsgeschwindigkeit V_moy gewählt.

Als nicht beschränkendes Beispiel erfüllt der bestimmte Schwellenwert die folgende Relation (15):

Relation 15

EFC_S

= a . V_moy

+ b.

Messergebnisse haben gezeigt, dass es nützlich war, den Wert von a auf 200 und jenen von b auf 500 festzusetzen.

Somit ist der Durchschnittsfalschkontureffekt sichtbar, wenn:

EFC_moy < EFC_S

und der Durchschnittsfalschkontureffekt ist unsichtbar, wenn:

EFC_moy < EFC_S.

Nun wird mit Bezug auf Fig. 5 eine Vorrichtung zur Kontrolle der Qualität digitaler Bilder gemäß dem vorstehend in der Beschreibung beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren erläutert werden.

Wie in der genannten Figur dargestellt, umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Kontrolle der Qualität digitaler Bilder wenigstens ein Modul 1 zur Umwandlung des digitalen Videosignals S/I_n, I_n-1 in ein digitales Signal speziellen Formats. Als nicht beschränkendes Beispiel kann das Videoumwandlungsmodul 1 mittels eines IRD-Decodierschaltkreises (Integrated Receiver Decoder) professioneller Qualität verwirklicht sein, der das digitale Videosignal S/I_n, I_n-1 ausgehend von einem ersten Eingang vom BIS-Typ (für Intersatellitenband, frz.: bande inter-satellite) oder ausgehend von einem Eingang vom Typ MPEG2 TS empfängt. Selbstverständlich ist der Einsatz eines solchen Moduls nicht an sich unverzichtbar, und dieses Modul könnte beispielsweise durch einen fernsteuerbaren Empfänger ersetzt werden, der das Signal im Format 4 : 2 : 2 liefert. Das Modul 1 zur Umwandlung des digitalen Videosignals in ein digitales Signal speziellen Formats liefert dieses Signal im Format 4 : 2 : 2.

Ferner umfasst die in Fig. 5 dargestellte erfindungsgemäße Vorrichtung eine Gruppe vom Typ tragbarer Computer, die wenigstens ein Modul 2 zur Erfassung der Luminanzkomponenten Y bzw. Chrominanzkomponenten Cr, Cb enthält, wobei dieses Erfassungsmodul 2 das digitale Signal speziellen Formats empfängt, welches vom Modul 1 zur Umwandlung des digitalen Videosignals in ein digitales Signal speziellen Formats geliefert wird. Das Modul 2 zur Erfassung der Luminanzkomponenten Y bzw. Chrominanzkomponenten Cr, Cb liefert dann die genannten Komponenten. Diese Komponenten können gemeinsam oder getrennt durch Kommutierung ausgewählt werden.

Auf das Modul 2 zur Erfassung der Videofrequenzkomponenten wiederum folgt ein Modul 3 zur Erfassung eines Falschkonturfehlers, welches die vom genannten Modul 2 gelieferten Videofrequenzkomponenten empfängt. Es ermöglicht die Erfassung des Falschkontureffektes gemäß dem oben beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren und somit die Lieferung eines Erfassungssignals, entsprechend wenigstens der Berechnung des Falschkontureffektes in wenigstens einer Referenzrichtung.

Ferner empfängt ein Steuermodul 4 vom Typ Bediener-Maschine- Schnittstelle das Erfassungssignal und erlaubt beispielsweise die Erzeugung einer Darstellung des Falschkontureffektes und die Berechnung des Sichtbarkeitskoeffizienten Kv.

Wie in Fig. 5 dargestellt, kann die erfindungsgemäße Vorrichtung schließlich ein Modul 5 zur Berechnung und Erfassung komplementärer Parameter umfassen, wobei dieses Rechenmodul das digitale Signal im speziellen Format 4 : 2 : 2 empfängt, welches vom Modul 1 geliefert wird, und ein Signal liefert, welches für komplementäre Parameter repräsentativ ist, wie z. B. Bitratenwerte des digitalen Videosignals. Es wird vom Modul 3 zur Erfassung von Falschkonturfehlern gesteuert.

Allgemein kann die Gesamtheit der Module 2, 3, 4 und 5 mittels eines Mikrocomputers realisiert sein, der zu diesem Zweck in Fig. 5 gestrichelt dargestellt ist. Insbesondere ermöglicht das Steuersystem vom Bediener- Maschine-Schnittstellenplattformtyp die Sicherstellung einer Fernsteuerung des Moduls 1 zur Umwandlung des digitalen Videosignals in ein digitales Signal speziellen Formats.

Das durch den Mikrocomputer gebildete System führt daher die Datenbearbeitung durch, liefert die Ergebnisse und ordnet sie, wobei es gleichzeitig die Steuerung der verschiedenen zu bearbeitenden Signale durch das Modul 1 zur Umwandlung in das spezielle Format zulässt.

Das Modul 2 zur Erfassung der Luminanzkomponenten Y und Chrominanzkomponenten Cr, Cb kann durch eine spezielle Karte vom PCI- Typ gebildet sein, die mit dem Modul 1 zur Formatumwandlung verbunden ist. Die vom Modul 2 und somit von der Karte vom PCI-Typ gelieferten digitalen Daten werden vom Modul 3 zur Fehlererfassung bearbeitet, welches es selbstverständlich erlaubt, die verschiedenen Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens, wie es oben in der Beschreibung beschrieben worden ist, in Software-Form zu implementieren. Die oben beschriebene Aufgabe der Falschkonturerfassung kann zwischen Modul 3 und Modul 4 aufgeteilt werden.

Beispielsweise kann die Gesamtheit der Software-Elemente im Lesespeicher vorgesehen sein, in den Arbeitsspeicher des Mikrocomputers geladen werden und vom Steuermodul 4 gesteuert werden, der die genannte Bediener-Maschine-Schnittstelle IHM bildet.

In dem digitalen Videosignal, welches durch in Pixelblöcken codierte digitale Bilder gebildet ist, in denen der Codierprozess bei der Decodierung und bei der Wiederherstellung des Bildes ein Falschkonturphänomen erzeugt, ermöglicht es die Gesamtheit der genannten Software-Elemente, das Falschkonturphänomen durch die Arbeitsschritte nachzuweisen, die darin bestehen, für jedes aufeinanderfolgende momentane Bild einen Bilddurchschnittsgeschwindigkeitsvektor zu berechnen, der für die Durchschnittsgeschwindigkeit der Bildelemente repräsentativ ist, die durch wenigstens eine ihrer Luminanz- oder Chrominanzkomponenten repräsentiert werden, und zwar zwischen diesem momentanen Bild und dem vorhergehenden Bild, dann in wenigstens einer Referenzrichtung des momentanen Bildes einen Falschkontureffekt gemäß einem Diskriminierungskriterium der Differenz der Luminanz oder Chrominanz zwischen benachbarten Pixeln von Gruppen aneinander angrenzender Pixel zu erfassen, und einen Sichtbarkeitskoeffizienten wenigstens eines momentanen Bildes zu berechnen, und zwar ausgehend einerseits vom Wert des momentanen Bilddurchschnittsgeschwindigkeitsvektors, und andererseits ausgehend von psychovisuellen Kriterien hinsichtlich des Falschkontureffektes in der Referenzrichtung.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung finden Anwendung insbesondere bei der Echtzeitkontrolle der Qualität verteilter digitaler Bilder.

Claims

1. Verfahren zur Kontrolle der Qualität von durch Pixelblöcke codierten digitalen Bildern, in denen der Prozess der Codierung bei der Decodierung und der Wiederherstellung des Bildes ein Falschkonturphänomen erzeugt, dadurch gekennzeichnet, dass es für jedes aufeinanderfolgende momentane Bild die Schritte umfasst:

- Berechnen (A) eines Bilddurchschnittsgeschwindigkeitsvektors, der repräsentativ ist für die Durchschnittsgeschwindigkeit von Bildelementen, die durch wenigstens eine ihrer Luminanz- bzw. Chrominanzkomponenten repräsentiert werden, zwischen diesem momentanen Bild und dem vorhergehenden Bild;
- Erfassen (B) eines Falschkontureffektes in wenigstens einer Referenzrichtung des momentanen Bildes gemäß einem Diskriminierungskriterium der Differenz der Luminanz- bzw. Chrominanzkomponente zwischen benachbarten Pixeln von Gruppen aneinander angrenzender Pixel;
- Berechnen (C) eines Sichtbarkeitskoeffizienten wenigstens eines momentanen Bildes ausgehend einerseits vom Wert des momentanen Bilddurchschnittsgeschwindigkeitsvektors und andererseits von psychovisuellen Kriterien hinsichtlich des Vorhandenseins des Falschkontureffektes in der Referenzrichtung.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Referenzrichtung durch die horizontale Zeilenabtastrichtung und/oder die vertikale Teilbildabtastrichtung des momentanen Bildes gebildet ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt (A) der Berechnung eines Durchschnittsgeschwindigkeitsvektors die Teilschritte umfasst:

- Aufteilen des momentanen Bildes in aneinander angrenzende Bildblöcke, wobei jeder Bildblock durch eine bestimmte Zahl von Bildpixelzeilen und -spalten definiert ist;
- Bereichen eines Luminanz- bzw. Chrominanzdurchschnittskomponentenwertes für jeden Block dieses momentanen Bildes, wobei der Durchschnittskomponentenwert definiert ist durch einen Zeilenkomponentenvektor, der repräsentativ ist für den Komponentendurchschnitt der aufeinanderfolgenden Bildpixel der Spalten dieses Bildblocks, und durch einen Spaltenkomponentenvektor, der repräsentativ ist für den Komponentendurchschnitt der aufeinanderfolgenden Bildpixel der Zeilen dieses gleichen Bildblocks;
- Berechnen eines Blockbewegungsvektors für jeden Block ausgehend von einer Komponente des Blockbewegungsvektors in der ersten Referenzrichtung und einer Komponente des Blockbewegungsvektors in der zweiten Referenzrichtung, wobei jede Komponente des Blockbewegungsvektors in der ersten bzw. der zweiten Referenzrichtung als Abstand einer Gruppe von Pixeln, deren Luminanz- bzw. Chrominanzkomponentendifferenz minimal ist, in jeder Richtung als Zahl von Pixeln festgelegt wird;
- Berechnen des Bilddurchschnittsgeschwindigkeitsvektors als Durchschnitt der Blockbewegungsvektoren über die Gesamtheit der Blöcke des momentanen Bildes.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt (B) der Erfassung eines Falschkontureffektes in wenigstens einer Referenzrichtung des momentanen Bildes wenigstens die Teilschritte umfasst:

- Berechnen des Absolutwertes der Differenz der Luminanz- bzw. Chrominanzkomponenten zwischen aneinander angrenzenden Pixeln jedes Paars aufeinanderfolgender Pixellinien in dieser Referenzrichtung, um ein Differenzbild entlang dieser Referenzrichtung zu bilden;
- Erzeugen eines Binärbildes ausgehend vom Differenzbild, wobei jedem Pixel ein bestimmter Binärwert zugeordnet wird, wenn der Absolutwert der Differenz größer ist als die Absolutwerte der Differenz der Luminanz- bzw. Chrominanzkomponenten einer Zahl h von benachbarten Pixellinien entlang der gleichen Referenzrichtung, und wobei anderenfalls ein komplementierter Binärwert zugeordnet wird, wobei das Binärbild repräsentativ ist für das Vorhandensein potentieller Falschkonturen in der Referenzrichtung.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt (B) der Erfassung eines Falschkontureffektes in wenigstens einer Referenzrichtung des momentanen Bildes ferner nach der Ermittlung des Binärbildes, das repräsentativ ist für das Vorhandensein potentieller Falschkonturen in der Referenzrichtung, einen Schritt zur Unterdrückung potentieller Stör-Falschkonturen in diesem Binärbild umfasst, um ein für die Falschkonturen repräsentatives endgültiges Binärbild zu erzeugen, wobei der Binärwert der Pixel des endgültigen Binärbildes wie folgt festgestellt wird:

- Jedem Punkt des endgültigen Binärbildes wird der Binärwert des entsprechenden Punktes des Binärbildes zugewiesen, der repräsentativ ist für das Vorhandensein von potentiellen Falschkonturen, wenn dieser Binärwert gleich dem für das Fehlen potentieller Falschkonturen repräsentativen komplementierten Binärwert ist;
- für jeden Punkt, der zu einer Linie in der Referenzrichtung des für eine potentielle Falschkontur repräsentativen Binärbildes gehört, und dessen Binärwert der für eine potentielle Falschkontur repräsentative Binärwert ist, wird der endgültige zugewiesene Binärwert, der repräsentativ ist für das Vorhandensein oder das Fehlen einer endgültigen Falschkontur, durch ein Interpretationsverfahren bestimmt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Durchführung des Interpretationsverfahrens die folgenden Schritte durchgeführt werden:

- Man diskriminiert in der Linie in der Referenzrichtung und in einer parallelen Linie, die von dieser Linie um eine Zahl k von Pixeln versetzt ist, eine Zahl l von aufeinanderfolgenden Punkten, deren Binärwert gleich dem für eine potentielle Falschkontur repräsentativen Binärwert ist;
- man vergleicht die Zahl l von aufeinanderfolgenden Punkten mit einem Schwellenwert L für das Vorhandensein einer Falschkontur, und
- wenn die Zahl l von aufeinanderfolgenden Punkten kleiner als der Schwellenwert L ist, ordnet man jedem Punkt des endgültigen Binärbildes den komplementierten Binärwert zu, der repräsentativ ist für das Fehlen einer potentiellen Falschkontur, wobei die potentielle Falschkontur, die einer potentiellen Stör- Falschkontur entspricht, unterdrückt wird;
- wenn die Zahl l von aufeinanderfolgenden Punkten größer als der Schwellenwert L ist:
- Man berechnet das Signal/Rausch-Verhältnis jedes Segments von Punkten, das in einem Bereich des für eine potentielle Falschkontur repräsentativen Binärbildes enthalten ist, das als ein Elementarblock definiert ist, dessen Spitze dem Punkt entspricht und dessen Dimension in der ersten bzw. zweiten Referenzrichtung L × h ist;
- man vergleicht das Signal/Rausch-Verhältnis mit einem bestimmten Wert, und wenn das Signal/Rausch-Verhältnis größer ist:
- man ordnet den für eine Falschkontur repräsentativen Binärwert jedem Punkt des endgültigen Binärbildes zu, der zum Segment der Länge L in der ersten Referenzrichtung gehört, sowie jedem Punkt des endgültigen Binärbildes, der zu einem parallelen Segment der gleichen Länge gehört, das um den Wert k in der zweiten Referenzrichtung versetzt ist, wenn das Signal/Rausch-Verhältnis größer als der Schwellenwert ist, und
- man ordnet den Punkten, die zu den Segmenten des endgültigen Binärbildes gehören, anderenfalls den komplementierten Binärwert zu, der für das Fehlen einer Falschkontur repräsentativ ist.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt (B) der Erfassung eines Falschkontureffektes in wenigstens einer Referenzrichtung des momentanen Bildes ferner eine Berechnung eines Koeffizienten in dem diesem momentanen Bild entsprechenden Binärbild umfasst, der repräsentativ ist für das Vorhandensein von Falschkonturen, indem man die Gesamtheit der für eine Falschkontur repräsentativen Binärwerte summiert.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren für eine Sequenz einer bestimmten Gruppe aufeinanderfolgender momentaner Bilder ferner die Schritte umfasst:

- Berechnen der Gruppendurchschnittsgeschwindigkeit für diese bestimmte Bildergruppe als Durchschnitt der Durchschnittsgeschwindigkeiten jedes aufeinanderfolgenden momentanen Bildes;
- Berechnen eines Durchschnittsfalschkontureffektes für diese bestimmte Bildergruppe, wobei der Durchschnittsfalschkontureffekt definiert ist durch den Durchschnitt der Koeffizienten, die repräsentativ sind für das Vorhandensein von Falschkonturen in jedem aufeinanderfolgenden momentanen Bild.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die psychovisuellen Kriterien darin bestehen, die Sichtbarkeit des Durchschnittsfalschkontureffektes bezüglich eines bestimmten Schwellenwertes zu bestimmen, wobei der Durchschnittsfalschkontureffekt für sichtbar erklärt wird, wenn sein Wert größer als dieser bestimmte Schwellenwert ist, und andernfalls für unsichtbar erklärt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der bestimmte Schwellenwert eine Linearkombination der Gruppendurchschnittsgeschwindigkeit ist, wobei die Parameter der Linearkombination experimentell bestimmt werden.

11. Vorrichtung zur Kontrolle der Qualität von durch Pixelblöcke codierten digitalen Bildern, in denen der Prozess der Codierung bei der Decodierung und der Wiederherstellung des Bildes ein Falschkonturphänomen erzeugt, dadurch gekennzeichnet, dass sie in Kombination wenigstens umfasst:

- ein Modul zur Umwandlung der digitalen Bilder in ein spezielles Format, das getrennte Luminanz- und Chrominanzkomponenten enthält;
- ein Modul zur Erfassung und Trennung der Luminanz- bzw. Chrominanzkomponenten der aufeinanderfolgenden Bilder;
- ein die Luminanz- bzw. Chrominanzkomponenten empfangendes Modul zur Erfassung von Falschkontureffekten in wenigstens einer Referenzrichtung nach einem Diskriminierungskriterium der Differenz von Luminanz- bzw. Chrominanzkomponenten zwischen benachbarten Pixeln von Gruppen aneinander angrenzender Pixel ausgehend vom Wert eines Bilddurchschnittsgeschwindigkeitsvektors, der repräsentativ ist für die Durchschnittsgeschwindigkeit von Bildelementen, die durch diese Luminanz- bzw. Chrominanzkomponenten repräsentiert sind;
- ein Modul zur Berechnung und Anzeige wenigstens eines Sichtbarkeitskoeffizienten wenigstens eines momentanen Bildes ausgehend einerseits vom Wert des momentanen Bilddurchschnittsgeschwindigkeitsvektors und andererseits von psychovisuellen Kriterien hinsichtlich des Vorhandenseins des Falschkontureffektes in der Referenzrichtung.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner ein Modul zur Berechnung komplementärer Parameter enthält, beispielsweise der Rate des digitalen Signals, das diese digitalen Bilder enthält.