基于相位選擇性機(jī)制的通用無參考圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)方法，尤其是涉及一種基于相位選擇性機(jī)制的通用 無參考圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 圖像是人類獲取信息的重要途徑，圖像質(zhì)量表示圖像向人或設(shè)備提供信息的能 力，直接關(guān)系著所獲取信息的充分性與準(zhǔn)確性。然而，圖像在獲取、處理、傳輸和存儲(chǔ)的過程 中，由于各種因素影響將不可避免的產(chǎn)生降質(zhì)問題，這給信息的獲取或圖像的后期處理帶 來了極大困難。因此，建立有效的圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)機(jī)制非常重要。如在圖像去噪、圖像融合等 處理過程中可用于各種算法的性能比較、參數(shù)選擇;在圖像編碼與通信領(lǐng)域可用于指導(dǎo)整 個(gè)圖像的傳輸過程并評(píng)估系統(tǒng)性能。
[0003] 圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)方法可以分為兩類:主觀評(píng)價(jià)方法和客觀評(píng)價(jià)方法。前者是由觀察 者對(duì)圖像質(zhì)量進(jìn)行評(píng)分，得到平均評(píng)價(jià)分用以衡量圖像質(zhì)量;后者利用數(shù)學(xué)模型計(jì)算圖像 質(zhì)量。主觀評(píng)價(jià)方法的實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較可靠，但費(fèi)時(shí)費(fèi)力?？陀^評(píng)價(jià)方法又可分為三類:全參 考圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)方法、半?yún)⒖紙D像質(zhì)量評(píng)價(jià)方法和無參考圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)方法，當(dāng)前研究最 多的是全參考圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)方法，但是多數(shù)應(yīng)用中無法獲得相應(yīng)的原始圖像，因此，無參考 圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)方法的研究更具實(shí)用價(jià)值。
[0004] 無參考圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)方法可分為特定失真評(píng)價(jià)方法和通用評(píng)價(jià)方法兩種，特定失 真評(píng)價(jià)方法只能對(duì)某種特定失真類型的圖像進(jìn)行評(píng)價(jià)，例如JPEG、JPEG2K及Gblur失真等， 無法對(duì)其它類型的失真圖像及多種處理技術(shù)處理后的圖像進(jìn)行質(zhì)量評(píng)價(jià);通用評(píng)價(jià)方法可 以同時(shí)對(duì)多種失真進(jìn)行評(píng)價(jià)。
[0005] 現(xiàn)有的通用無參考圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)方法并沒有充分考慮人眼視覺特性，因此，如何 在評(píng)價(jià)過程中有效地提取人眼視覺特征信息，在評(píng)價(jià)過程中進(jìn)行人眼視覺特性結(jié)合，使得 客觀評(píng)價(jià)結(jié)果更加符合人類視覺感知系統(tǒng)，是圖像進(jìn)行客觀質(zhì)量評(píng)價(jià)過程中需要研究解決 的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于相位選擇性機(jī)制的通用無參考圖像 質(zhì)量評(píng)價(jià)方法，其能夠充分考慮到相位信息改變對(duì)視覺質(zhì)量的影響，能夠有效地提高客觀 評(píng)價(jià)結(jié)果與主觀感知之間的相關(guān)性。
[0007] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為:一種基于相位選擇性機(jī)制的通用 無參考圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)方法，其特征在于包括以下步驟：
[0008] ①令{I d (i，j)}表示待評(píng)價(jià)的失真圖像，其中，I < i U < j < H，W表示{I d (i，j)} 的寬度，H表示{Id(i，j)}的高度，Id(i，j)表示{I d(i，j)}中坐標(biāo)位置為（i，j)的像素點(diǎn)的像 素值；
[0009] ②對(duì){Id(i，j)}實(shí)施Log-Gabor濾波，得到{Id(i，j)}的多尺度多方向的相位圖像， 記為{% (/，_/)},其中，％ α _/)表示(/,_/)}中坐標(biāo)位置為(i，j)的像素點(diǎn)的像素值；
[0010]③獲取以(/，/)}的局部特征圖，記為化(/，./)},將^,(/,4中坐標(biāo)位置為（^)的 像素點(diǎn)的像素值，即^>(/仏7_)}中坐標(biāo)位置為（i，j )的像素點(diǎn)的局部特征值記為戽〇',/)， P,(hj) = JMP^a,j)IlP,AiJ)\\Ρφβ，ΜP.A^j)!IIlp^(Uj)IlP fMJ)IlP^J)) , ^ 中，fun()為將二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)的函數(shù)，符號(hào)"I I"表示二進(jìn)制比特位續(xù)聯(lián)符號(hào)，
"為取絕對(duì)值符號(hào)，當(dāng)I < i-l 且I < j-l 時(shí)^V(i-l，j_-l)表示^(/,冰中坐標(biāo)位置為 (卜1，」-1)的像素點(diǎn)的像素值，當(dāng)1<卜11且]_-1〈1時(shí)令％(/-],./-1)二％(/_-丨,丨），當(dāng)卜1〈1 且 1 < j-1 < H時(shí)令％ (，· - I, j· - 1) = % (I J - 1)，當(dāng) i-1〈 1且 j-1〈 1 時(shí)令％ (/ - U - 1) = % (U):當(dāng) 1 < i-11時(shí)灼(〖-1,/)表示(％(/，刀}中坐標(biāo)位置為（1-1，」）的像素點(diǎn)的像素值，當(dāng)卜1〈1時(shí) 令只/(，-1，/) =只/(]，/);當(dāng)I < i-l 且I < j+1 時(shí)爐-1，./ + 1)表示丨％(/./)}中坐標(biāo)位置 為（卜1，]_+1)的像素點(diǎn)的像素值，當(dāng)1^卜11且」+1>那寸令朽(/-1,7' + 1)=仏(/-1,凡)，當(dāng)卜 1〈 1 且 1 < j + 1 < H 時(shí)令 K./ + 1) =灼(1,./+ 1)，當(dāng) i - 1〈 1 且 j + 1 > H 時(shí)令 % -1J +1) = % (1, //);當(dāng) 1 幻-1 < !1時(shí) ％ (/，y -1)表示 b (〇_)}中坐標(biāo)位置為（i，j -1)的 像素點(diǎn)的像素值，當(dāng)j_l〈l時(shí)令％仏J'-1) = %(U);當(dāng)1 < j+1 時(shí)只表示 中坐標(biāo)位置為（^+1)的像素點(diǎn)的像素值，當(dāng)」+1>那寸令只,,(/,./ + 1)=爐(/(/,//):當(dāng)1^1+11 且I ^ j-1 ^ H時(shí)+ L-1)表示id (A./)丨中坐標(biāo)位置為（i+1，j-1)的像素點(diǎn)的像素值，當(dāng)I < i + 1 SW 且」-1〈1時(shí)令 + 1)=爲(wèi)(，+ 1，1)，當(dāng) i + I > W 且 I < j - I < H 時(shí)令 %(^ + 1，1/ - 1)=爐1|(^一1)，當(dāng)1+1>評(píng)且」-1〈1時(shí)令％(/ + 1.,./-1)=外(,，1);當(dāng)1<1+1<糊寸 e,G_ + K./)農(nóng)示{%(/,/>}中坐標(biāo)位置為（i + 1，j )的像素點(diǎn)的像素值，當(dāng)i + i>w時(shí)令 以z' + U): =以:,，ih當(dāng)I U+l 1且1幻+1 ^時(shí)％(丨+ 1,/ + 1)表示{^及./)}中坐標(biāo)位置為 (1+1，]_+1)的像素點(diǎn)的像素值，當(dāng)1<丨+1<1且]_+1>那寸令％(，，+丨,./ +丨）=灼(，_十1,"),當(dāng)丨+1> W且I < j+1 時(shí)令e^ + l，/ + l) =內(nèi)<0+1)，當(dāng)i+l>W且j+l>H時(shí)令灼<) + 1,./ + 1) = %(『·/?>;上述 φ4(?-\,\), Oii(IjJ-I), ft(i,l),^(l,j), (pd{i-\H), φβ,Η), ψ^?,]), fd(i"H), ^(? + 1,])λ %{F,/~1), 奶,(it,1)、％(%/>、％(f+i,//)、％(，,y+i)'%(%//)對(duì)應(yīng)表示{%(/,/>}中坐標(biāo)位置 S(i-l，l)、（l，j-l)、（l，l)、（l，j)、（i-l，H)、（l，j+l)、（l，H)、（i，l)、（i，H)、（i+l，l)、（W，j-1)、(W，I)、(W，j)、（ i+1，Η)、(W，j+1)、(W，Η)的像素點(diǎn)的像素值，T為設(shè)定的閾值；
[0011] ④采用旋轉(zhuǎn)不變性操作對(duì)進(jìn)行處理，得到I巧的局部特征模式圖，記 為其中，&(/,./)表示中坐標(biāo)位置為（i，j)的像素點(diǎn)的像素值，也即是 i A(/_，./)j中坐標(biāo)位置為(i，j)的像素點(diǎn)的局部特征模式值；
[0012] ⑤采用直方圖統(tǒng)計(jì)方法對(duì)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)操作，得到{Id(i，j)}的直方圖統(tǒng)計(jì)特 征向量，記為hd，其中，hd的維數(shù)為I Xm'維，hd中的第m個(gè)元素為hd(m)，1 ，m'>l;
[0013] ⑥采用η"幅寬度為W且高度為H的原始的無失真圖像，建立其在不同失真類型不同 失真程度下的失真圖像集合，將該失真圖像集合作為訓(xùn)練集，訓(xùn)練集包括多幅失真圖像;然 后利用主觀質(zhì)量評(píng)價(jià)方法評(píng)價(jià)出訓(xùn)練集中的每幅失真圖像的平均主觀評(píng)分值，將訓(xùn)練集中 的第j幅失真圖像的平均主觀評(píng)分值記為DMOS j;再按照步驟①至步驟⑤的操作，以相同的 方式獲取訓(xùn)練集中的每幅失真圖像的直方圖統(tǒng)計(jì)特征向量，將訓(xùn)練集中的第j幅失真圖像 的直方圖統(tǒng)計(jì)特征向量記為h<u;其中，11">1，1幻_"'4'表示訓(xùn)練集中包含的失真圖像的 總幅數(shù)，〇 < DMOSj < 100，hd,j的維數(shù)為I Xm'維，hd,j中的第m個(gè)元素為hd,j(m);
[0014]⑦計(jì)算hd與訓(xùn)練集中的每幅失真圖像的直方圖統(tǒng)計(jì)特征向量之間的距離，將hd與 hd,^間的距離記為0<11^0<118」=|11(1-1^|;然后將得到的『個(gè)距離構(gòu)成的集合記為{0 (1^ 1幻、Ν'};接著對(duì){Ddw 11幻、Ν'}中的所有距離按從小到大的順序排列，將排列后的集 合記為{D'dis,j I I < j <Ν'};之后獲取{D'dis,j I I < j <Ν'}中的前Κ'個(gè)距離各自對(duì)應(yīng)的訓(xùn)練 集中的失真圖像的平均主觀評(píng)分值，并將這Κ'個(gè)平均主觀評(píng)分值構(gòu)成的集合記為{DM0S、 DMOS'2,…，DMOS'r };其中，符號(hào) "| Γ為取絕對(duì)值符號(hào)，I <K' <N'，DMOS'hDMOS、，···， DMOS'k，對(duì)應(yīng)表示{D'dis,j I I < j < Ν'}中的第1個(gè)距離對(duì)應(yīng)的訓(xùn)練集中的失真圖像的平均主 觀評(píng)分值、第2個(gè)距離對(duì)應(yīng)的訓(xùn)練集中的失真圖像的平均主觀評(píng)分值、…、第K'個(gè)距離對(duì)應(yīng) 的訓(xùn)練集中的失真圖像的平均主觀評(píng)分值；
[0015]⑧計(jì)算{Id( i，j )}的客觀質(zhì)量評(píng)價(jià)預(yù)測值，記為 其中，D'dis,k，表示{D'dis,j|l < j <N'}中的第k'個(gè)距離，DMOS'k，表示D'dis,k，對(duì)應(yīng)的訓(xùn)練集中 的失真圖像的平均主觀評(píng)分值。
[0016 ] 所述的步驟③中取T = 45。
[0017] 所述的步驟⑤中取m'=10。
[0018] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：
[0019] 1)本發(fā)明方法通過深入挖掘人眼視覺特性中的相位選擇機(jī)制，即通過相位模式模 擬人眼視覺興奮和抑制性神經(jīng)元感受，這能夠很好地體現(xiàn)了人眼視覺感知特性。
[0020] 2)本發(fā)明方法在充分利用了人眼視覺相位選擇機(jī)制的基礎(chǔ)上，采用局部特征提取 方法(即利用失真