[發明專利]一種基于全變分的視覺感知圖像質量評價方法

有效

• 申請號: 201210544608.1
• 申請日: 2012-12-17
• 公開（公告）號: CN103077514A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發明（設計）人: 吳亞東;張紅英;韓永國;劉志勤;李小霞
• 申請（專利權）人: 西南科技大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種符合人眼視覺主觀感知的圖像質量評價方法，尤其涉及一種基于參考圖像的客觀圖像質量自動計算評價方法。

背景技術

圖像視覺質量評價在實際中具有很多應用。比如：在許多視覺處理算法和系統設計以及實施過程中，圖像視覺質量評價在測試、優化算法和系統的性能中起到重要作用。由于人眼視覺系統是圖像信息的最終接受者，所以主觀測試是圖像質量評價的一個最直接的方法。主觀質量評價的平均意見得分方法(MOS)已經使用了許多年。雖然這種評價方法能夠比較真實的反應人眼視覺的主觀感受，但是，這種方法耗時耗力，不適合在圖像處理等方面應用。因此，在實際工程應用和科學研究中，自動計算圖像視覺質量的客觀評價方法顯得十分必要。

隨著多媒體應用的迅速發展，圖像視覺質量的客觀評價方法在視頻圖像處理等領域起著非常重要的作用。圖像視覺質量的客觀評價方法不僅可以用來動態地監測和調整圖像質量、優化算法，還能夠校準圖像處理系統等。近年來，很多科技人員投入大量精力開發與人類視覺行為相關的圖像質量評價準則以客觀的評價圖像質量。

在圖像質量的客觀評價方法中，根據對參考圖像的依賴程度，客觀圖像質量評價方法可分為全參考圖像評價方法、部分參考圖像評價方法和無參考圖像評價方法三種。全參考圖像質量評價方法，相對于部分參考圖像評價方法和無參考圖像評價方法更尊重客觀圖像的真實感知，需要依據原始參考圖像來評價、計算失真圖像的質量。全參考圖像質量評價方法的關鍵，在于如何采用自動計算方法來衡量圖像的真實視覺感受。

全參考圖像質量評價方法的實質，即如何測量一幅失真圖像和其原始參考圖像之間的距離。目前，全參考圖像質量評價方法可以分為兩大類。一類是基于人眼視覺系統建模的方法。該類方法一直被視為衡量和評測圖像質量最合適的方法。該類方法的基本假設是：人類視覺系統對視覺信號在某些方面的差異十分敏感，比如：亮度、對比度、和頻率等成分。基于該假設，失真圖像和其參考圖像之間的差異強度反映了人類視覺系統不同的感知靈敏度。基于人類視覺系統的特征來構建圖像質量客觀評價方法，大多是基于相關的心理物理特性和生理知識的系統建模，包括時間/空間/色彩分解，對比敏感度函數，亮度匹配，以及不同的掩蔽效應等。目前，提出了許多基于人類視覺系統的圖像質量評價方法。然而，視覺研究的知識，與視覺模型構建的需求之間的差距，使得基于人類視覺系統特征的方法涉及大量的計算，實現起來十分困難。

另一類全參考圖像質量評價方法是從信號的保真度方面來考慮設計。這類方法為滿足人類視覺系統對圖像質量的要求，考慮提取圖像信號結構的丟失信息來評價失真圖像質量。近年來，大量的研究工作一直集中在信號驅動的感知圖像質量評價方法，從信號提取和分析的角度出發，考慮圖像信號的特性，比如：統計特征，結構/亮度失真。如典型的評價方法如均方誤差(MSE)、峰值信噪比(PSNR)等。這類評價方法并不是想建立一個與質量評價相關的綜合的人類視覺系統模型，而是考慮圖像信號本身對人類心理、生理方面的影響，通常基于圖像內容和失真分析來表示圖像的特征，進而估計圖像的整體質量。盡管一些基于信號保真度設計的評價方法能夠反映圖像質量的變化，但這些方法無法預測真實的人類視覺感知，不能真實的描述人類視覺的主觀感。

因此，基于信號保真度設計的質量評價方法，迫切的需要考慮人類視覺系統的特征并幫助解決這些問題，從而使這類方法能夠更好地逼近人眼對圖像真實的視覺感知質量。

發明內容

本發明的目的就在于為了解決上述問題而提供一種計算更簡單、結果更準確的符合人類視覺感知的客觀圖像質量評價方法。該評價方法是一種空間域的一種基于全變分測度的視覺感知圖像質量評價方法。

為了達到上述目的，本發明采用了以下技術方案：

本發明所述一種基于全變分的視覺感知圖像質量評價方法是一種空域的基于全變分的視覺感知圖像質量評價方法，考慮到自然圖像信號圖像本身的特點以及人類視覺對圖像中封閉平滑區域的亮度變化的敏感特點，從而采用全變分來描述圖像結構信息的改變；采用差分圖像封閉區域的能量來刻畫亮度信息的變化，并將上述兩個因素進行加權，得到最終的圖像質量評價結果。包括以下流程：

1、輸入失真圖像，輸入原始參考圖像；

2、用結構信息測度度量失真圖像結構信息的改變μ₁；采用能量信息測度度量失真圖像亮度信息的改變μ₂。

3將歸一化的結構信息測度和歸一化的能量信息測度進行加權，得到基于全變分的視覺感知圖像質量評價結果μ。