一種基于視覺(jué)顯著性的全參考彩色圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)方法
【專利摘要】一種基于視覺(jué)顯著性的全參考彩色圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)方法，(1)對(duì)于參考圖像f(1)和失真圖像f(2)分別確定視覺(jué)顯著圖VS1(x)和VS2(x)，、梯度圖G1(x)和G2(x)、黃藍(lán)對(duì)比色度分量M1(x)和M2(x)、紅綠對(duì)比色度分量N1(x)和N2(x)；(2)結(jié)合VS1(x)、VS2(x)、G1(x)、G2(x)、M1(x)、M2(x)、N1(x)、N2(x)確定局部質(zhì)量圖S(x)；(3)將VS1(x)和VS2(x)中較大值作為權(quán)值函數(shù)，得到f2最終質(zhì)量VSI，局部質(zhì)量評(píng)級(jí)過(guò)程中，利用視覺(jué)顯著性與圖像質(zhì)量關(guān)系，引入彩色圖像色度分量；確定失真圖像的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的過(guò)程中，使用視覺(jué)顯著性作為權(quán)重函數(shù)，得到失真圖像的客觀評(píng)價(jià)質(zhì)量，提高了全參考圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)方法的準(zhǔn)確性。
【專利說(shuō)明】一種基于視覺(jué)顯著性的全參考彩色圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于圖像處理【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及圖像質(zhì)量的評(píng)測(cè)技術(shù)，尤其是全參考彩色圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]圖像處理是對(duì)圖像進(jìn)行分析、加工和處理，使其滿足視覺(jué)、心理以及其他要求的技術(shù)。圖像處理是信號(hào)處理在圖像域上的一個(gè)應(yīng)用。大多數(shù)的圖像是以數(shù)字形式存儲(chǔ)，因而圖像處理很多情況下指數(shù)字圖像處理。幾十年前，圖像處理大多數(shù)由光學(xué)設(shè)備在模擬模式下進(jìn)行。由于這些光學(xué)方法本身所具有的并行特性，至今他們?nèi)匀辉诤芏鄳?yīng)用領(lǐng)域占有核心地位，但是由于計(jì)算機(jī)速度的大幅度提高，這些技術(shù)正在迅速的被數(shù)字圖像處理方法所替代。在目前的技術(shù)水平下，在壓縮、傳輸?shù)冗^(guò)程中，往往伴隨著圖像質(zhì)量的損失，很多應(yīng)用需要量化圖像中存在的失真會(huì)給感官造成怎樣的影響。通過(guò)圖像質(zhì)量客觀評(píng)價(jià)的方法，可以對(duì)一些圖像處理方法進(jìn)行有效的評(píng)估，最終取得一個(gè)較好的圖像視覺(jué)效果。
[0003]目前數(shù)字圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)方法可以分為兩類:主觀評(píng)價(jià)和客觀評(píng)價(jià)。主觀評(píng)價(jià)是指通過(guò)主觀實(shí)驗(yàn)來(lái)評(píng)價(jià)圖像質(zhì)量。主觀評(píng)價(jià)具有準(zhǔn)確、有效等優(yōu)點(diǎn)，但也存在嚴(yán)重的缺點(diǎn)。一是主觀評(píng)價(jià)只能測(cè)試有限數(shù)量的圖像樣本；二是實(shí)驗(yàn)過(guò)程很耗時(shí)并且費(fèi)用昂貴。因此，人們需要設(shè)計(jì)符合主觀評(píng)價(jià)結(jié)果的客觀的圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)方法。
[0004]數(shù)字圖像客觀評(píng)價(jià)方法的研究是圖像信息工程研究中最重要的基礎(chǔ)研究課題之一。依據(jù)對(duì)原始圖像參考度的不同，圖像質(zhì)量的客觀評(píng)價(jià)可分為三種:全參考(FR)、部分參考(RR)和無(wú)參考(NR)。所謂全參考圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)方法，是指在評(píng)價(jià)失真圖像時(shí)，將無(wú)任何質(zhì)量失真的原始圖像作為參考，其主要用于評(píng)價(jià)壓縮、還原等方法的好壞或者為壓縮、還原等方法挑選合適的參數(shù)提供依據(jù)。
[0005]目前主要的全參考圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)方法有:“Z.Wang, A.C.Bovik, H.R.Sheikh, andE.P.Simoncellij Image quality assessment:From error visibility to structuralsimilarity,IEEE Trans.1mage Process.，vol.13，n0.4，pp.600-612，Apr.2004”， 艮PSSIM Wang, E.P.Simoncellij and A.C.Bovikj Mult1-scale structural similarityfor image quality assessment, inProc.1EEE As1-1omar Conf.Signals,Syst.andComput.，2003，pp.1398-1402”，即 MS-SSIM ;“Z.Wang and Q.Li, Information contentweighting for perceptual image quality assessment, IEEE Trans.1mage Process.，vo1.20，n0.5, pp.1185-1198，May.2011”，即 IW-SSIM ;“Η.R.Sheikh and A.C.Bovikj Imageinformation and visual quality, IEEE Trans.1mage Process.，vol.15，n0.2，pp.430-444，F(xiàn)eb.2006”，S卩 VIF ;“L.Zhang, L Zhang, and X.Mouj RFSIM:A feature based im-agequality assessment metric using RiesztransformsjinProc.1EEE Int.Conf.1mageProcess.，2010，pp.321-324”，即 RFSIM ;“L.Zhang, L Zhang, X.Mouj and D.Zhang, FSIM: Afeature similarity index for image quality assessment”，艮P FSIM。在全參考圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)問(wèn)題中，基本實(shí)現(xiàn)原理是比較測(cè)試圖像和參考圖像之間的差異，差異越大，代表質(zhì)量越差，差異越小，代表質(zhì)量越高。典型的二步圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)框架如圖1所示。在第一步中，根據(jù)圖像中質(zhì)量相關(guān)的特征確定局部質(zhì)量圖，在第二步中，以局部質(zhì)量圖為依據(jù)，采取合適的權(quán)重函數(shù)，得到最終的客觀評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)。但是這些方法中評(píng)價(jià)方法預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性還不夠高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種基于視覺(jué)顯著性的全參考彩色圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)方法，其充分利用視覺(jué)顯著性與圖像質(zhì)量的關(guān)系，同時(shí)引入彩色圖像的色度分量，大大提高了全參考圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)方法的準(zhǔn)確性，滿足實(shí)際應(yīng)用中對(duì)全參考圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)方法的要求，解決了傳統(tǒng)圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)方法預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性不夠高的問(wèn)題。
[0007]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的解決方案是:
[0008]一種基于視覺(jué)顯著性的全參考彩色圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)方法，包括以下步驟:定義任意一副RGB圖像為f (X)，則參考圖像為f (I)，失真圖像為f(2):
[0009](I)分別確定參考圖像f (I)和失真圖像f (2)的視覺(jué)顯著圖VS1(X)和VS2(X)、黃藍(lán)對(duì)比色度分量M1(X)和M2(X)、紅綠對(duì)比色度分量N1(X)和N2(X)以及L通道的梯度圖G1(X)和 G2 (X)；
[0010](2)比較參考圖像f(l)和失真圖像f(2)的視覺(jué)顯著圖、L通道、M通道以及N通道的相似性以確定局部質(zhì)量圖S(X)；
[0011](3)以局部質(zhì)量圖S(X)為依據(jù)，使用VS1(X)和VS2(X)中的較大值VSm(X)作為權(quán)值函數(shù)，確定失真圖像f (2)的客觀評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)VSI:
[0012]VSm(X) = max (VS1 (x), VS2 (x))
【權(quán)利要求】
1.一種基于視覺(jué)顯著性的全參考彩色圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)方法，其特征在于:包括以下步驟，定義任意一副RGB圖像為f (X)，則參考圖像為f (I)，失真圖像為f (2)f: (1)分別確定參考圖像f(l)f和失真圖像f(2)f的視覺(jué)顯著圖VS1(X)和VS2(X)、黃藍(lán)對(duì)比色度分量M1⑴和M2⑴、紅綠對(duì)比色度分量N1 (X)和N2 (X)以及L通道的梯度圖G1 (x)和 G2 (X)； (2)比較參考圖像f(l)f和失真圖像f(2)f的視覺(jué)顯著圖、L通道、M通道以及N通道的相似性以確定局部質(zhì)量圖S(X)； (3)以局部質(zhì)量圖S(X)為依據(jù)，使用VS1(X)和VS2(X)中的較大值VSm(X)作為權(quán)值函數(shù)，確定失真圖像f (2) f的客觀評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)VS1:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全參考彩色圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)方法，其特征在于:所述步驟(一)中，參考圖像f (I)和失真圖像f (2)視覺(jué)顯著圖的確定包括以下步驟:(1-1)將f(x) (x =I或2)的RGB三個(gè)通道轉(zhuǎn)換至CIELAB對(duì)色空間，并分別用&(x) >fL(x)和fb(x)表示f (x)被轉(zhuǎn)移到對(duì)色空間之后的三個(gè)通道，則f (X)的視覺(jué)顯著圖VS(X):
VS(x) = SF(x).SD(x).Sc(X) 其中:
Sf (X) = ((fL*g)2+ (fa*g)2+ (fb*g)2)2 (X) /g 是對(duì)數(shù) Gabor 濾波器，* 代表卷積操作；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全參考彩色圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)方法，其特征在于:所述步驟(一)中，參考圖像f (I)和失真圖像f (2)黃藍(lán)色對(duì)比色度分量和紅綠色對(duì)比分量的確定包括以下步驟: (1-2)將f (X)按如下公式轉(zhuǎn)移到對(duì)色空間，X為I或2:
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的全參考彩色圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)方法，其特征在于:所述步驟(一)中，參考圖像f (I)和失真圖像f (2)梯度圖的確定包括以下步驟: (1-3)確定f(x) (X為I或2)的L通道后，使用Scharr梯度算子即兩個(gè)偏導(dǎo)數(shù)Gx(X)和 Gy(X)
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全參考彩色圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)方法，其特征在于:所述步驟(二)中，比較參考圖像f (I)和失真圖像f (2)的視覺(jué)顯著圖、L通道、M通道以及N通道的相似性，則 VS1(X)和VS2(X)的相似性定義為:
【文檔編號(hào)】G06T7/00GK104021545SQ201410198105
【公開(kāi)日】2014年9月3日 申請(qǐng)日期:2014年5月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月12日
【發(fā)明者】張 林, 顧中一, 李宏宇, 沈瑩 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)