[發明專利]基于區域權重和人眼視覺特性的圖像質量客觀評價方法

無效

• 申請號: 200910097677.0
• 申請日: 2009-04-16
• 公開（公告）號: CN101562758A
• 公開（公告）日: 2009-10-21
• 發明（設計）人: 趙巨峰;馮華君;徐之海;李奇
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H04N17/00
• 分類號: H04N17/00;G06T5/00
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司
• 代理人: 胡紅娟

技術領域

本發明涉及計算機圖像處理技術，尤其涉及一種基于區域權重和人眼視覺特性的圖像質量客觀評價方法。

背景技術

隨著人類社會向高度數字化方向的發展，數字圖像、數字視頻、數字電視的飛速發展和普及也將成為必然。在數字圖像處理的各種技術中數字圖像在獲取、壓縮、儲存、傳輸和重建等過程中可能會受到各種各樣的退化失真，不可避免會出現圖像降質的問題，如何更有效地評價圖像質量的問題也應運而生。一個圖像傳輸、處理或壓縮系統的輸出圖像質量最終決定了其技術及系統的優劣，因此，圖像質量評價的實際意義就成了對該系統及其技術質量的評價。

因為圖像最終是給人觀看的，所以最佳圖像質量評價方式是人眼的主觀評價。但是，這種評價方法的自由度大，并且受觀察者的自身素質、觀測目的、觀測環境和人的某一階段的心理因素等的影響，其操作過于繁雜、耗時、相對昂貴。事實上，人的視覺心理因素很難用準確的數學模型來表達，從而導致評價結果不夠精確，且不便于圖像系統的設計，在工程應用中也不便使用。在這種情況下，客觀評價方法應運而生，其目標就是要自動快速的得到圖像質量的量化指標。客觀圖像質量評價方法在定義上來講的確精確嚴格，簡單易行，能較好確定圖像之間的差別，卻一般都沒有考慮圖像觀測者的視覺心理因素，而圖像評價的主體——人在圖像評價時往往起著很重要的作用，因而客觀評價方法的評價結果很多時候無法與人眼主觀評價的結果相吻合。

目前廣泛使用的客觀評價方法如均方無差(Mean?Square?Error：MSE)、峰值信噪比(Peak?Signal?to?Noise?ratio：PSNR)、信噪比(Signal-to-NoiseRatio：SNR)等。這些是衡量圖像質量最常用的算法，是全參考型的圖像質量評價手段，對尺寸為M、N的圖像f(m，n)，MSE與PSNR定義為：

MSE=1MNΣi=1MΣj=1N(fij-fij′)2]]>

PSNR=10log(255MSE)2]]>

其中f_ij、f_ij′分別表示原始圖像和恢復圖像，M，N分別表示圖像的高與寬。MSE越小、PSNR越大，效果越好。但是其只是簡單的衡量圖像之間的灰度差異或者信號與噪聲的關系，在不同的圖像退化條件下缺乏穩定性。

較新的算法是Wang?Zhou等人提出的SSIM(Structural?Similarity)算法，但其對于模糊程度稍大，噪聲稍大、振鈴波紋稍多的圖像評價能力很差。

以往方法較差主要是沒有考慮人眼的視覺特性，或者沒有注意到人對圖像內容的選擇性觀察(不同區域受到的關注程度不同)。

發明內容

本發明提出一種結合人眼視覺特性并利用梯度的變化按圖像區域分權重評價的方法HVSWGM(Weighted?Gradient?Metric?based?on?HumanVisual?System)，圖像經過處理后可直接進行質量評價其結果能跟人眼的視覺感受一致。

本發明基于區域權重和人眼視覺特性的圖像質量客觀評價方法主要思路是：