[發(fā)明專利]一種超分辨率重建圖像質量Contourlet域評價方法

有效

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• 申請日: 2014-07-22
• 公開（公告）號: CN104123705A
• 公開（公告）日: 2014-10-29
• 發(fā)明（設計）人: 張威;曹宏宇;范忠誠;李紅果;劉玉欣
• 申請（專利權）人: 北華大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00
• 代理公司: 吉林市達利專利事務所 22102
• 代理人: 陳傳林

技術領域

本發(fā)明涉及一種超分辨率重建圖像質量Contourlet域評價方法，屬于數(shù)字圖像處理技術領域。

背景技術

圖像數(shù)字化采集中的降采樣、壓縮時的變換與量化等過程引入的噪聲以及在圖像轉換或傳輸中相對運動和大氣擾動等多種因素的影響，會引起圖像退化現(xiàn)象，這極大地影響了圖像數(shù)據(jù)效用的發(fā)揮。超分辨率重建技術是利用圖像處理手段，通過單幅或多幅模糊、有噪、頻譜混疊的低分辨率降質圖像估計出一幅高分辨率圖像，是在不修改成像系統(tǒng)硬件構造的情況下解決這一問題的有效手段。重建圖像質量是評價超分辨率方法性能優(yōu)劣的關鍵性指標，對于同一組低分辨率降質圖像，不同的超分辨率算法生成的重建圖像質量差別很大，因此有必要建立一種有效的定量評價方法對超分辨率技術進行全面、客觀的評價。

按照對參考圖像的需求，圖像質量客觀評價方法分為三類，分別為：無參考、部分參考和完全參考圖像質量評價。完全參考質量評價方法發(fā)展最為成熟，但是實際應用中很少能得到與重建后影像相對應的高分辨率圖像作為參考圖像，因此這種方法對超分辨率重建圖像質量評價的意義并不大。部分參考評價法需提取參考圖像的部分特征與待評價圖像做對比，與全參考評價無本質的區(qū)別。現(xiàn)有的無參考評價方法大多是針對一種或多種失真類型，量化失真特征得到評價指標，如基于結構相似度的評價、模糊評價等。其中基于結構相似度的評價應用最為廣泛，它是利用人類高層視覺對圖像結構敏感的特性，從亮度、對比度、結構三方面的相似度來衡量失真圖像與原始圖像的視覺差異，但人體視覺系統(tǒng)對于圖像結構的處理過程極為復雜，結構相似度只描述了人體視覺系統(tǒng)的某一方面特性，其評價指標與圖像失真類型和圖像本身的內容相關性較強，所以許多時候與主觀評價差異很大。事實上，超分辨率重建的目的是重構圖像高頻信息、擴展空間分辨率，因此超分辨率重建圖像質量評價的關鍵是評估重建后圖像中有效信息量的增加程度和由重建產生的模糊、振鈴效應等無效信息的影響程度，本發(fā)明就建立了一種僅依靠重建前后圖像自身信息評估圖像空間分辨率提高程度的超分辨率重建圖像質量評價方法。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是提供一種科學合理，適用性強，能夠準確的評價超分辨率重建圖像中有效信息量的增加程度和無效信息的影響程度，評價結果與人類主觀評價結果相一致的超分辨率重建圖像質量Contourlet變換域評價方法。

本發(fā)明的目的是通過以下技術方案來實現(xiàn)的，一種超分辨率重建圖像質量Contourlet域評價方法，其特征是，它包含以下步驟：

1)對原始低分辨率圖像和超分辨率重建圖像分別進行非降采樣Contourlet變換NSCT，得到變換域的方向子帶系數(shù)圖像；

2)以圖像在某尺度各個方向的歸一化子帶能量作為概率在Contourlet域定義圖像方向熵，利用方向熵計算各子帶圖像能量分布，以重建前后能量分布的變化度為標準，評價超分辨率重建后圖像細節(jié)信息的增加程度記為重建熵因子，對于尺度l的i方向子帶圖像I_l,i，c_k(l,i)為該子帶的第k個Contourlet系數(shù)，則根據(jù)該尺度i方向的歸一化子帶能量P_l,i作為概率計算該子帶方向熵H_i的公式定義如下：

H_i＝-P_l,ilog₂P_l,i????(2)；

3)根據(jù)Contourlet系數(shù)的特點，將重建圖像中的像素分為強邊緣、弱邊緣和噪聲，強邊緣系數(shù)在圖像的各尺度間相對穩(wěn)定，因此用Contourlet域尺度間的相關程度來確定，相關性大于閾值的標記為強邊緣，對于小系數(shù)，根據(jù)各系數(shù)在同一尺度內的相關性來區(qū)分弱邊緣與噪聲并標記；

4)對于強邊緣像素根據(jù)重建前后邊緣像素鄰域內的系數(shù)變化來評價振鈴效應的嚴重程度，對于弱邊緣像素評價其模糊程度，分別得到振鈴因子和模糊因子兩個質量指標；

5)融合熵因子、振鈴因子和模糊因子這三個質量指標，得到統(tǒng)一的質量評價標準。

本發(fā)明的一種超分辨率重建圖像質量Contourlet變換域評價方法，利用圖像在Contourlet變換域系數(shù)的特點，能夠準確的評價超分辨率重建圖像中有效信息量的增加程度和無效信息的影響程度，整體性能優(yōu)于PSNR和基于結構相似度的評價，尤其對高斯模糊和白噪聲的評價優(yōu)勢較為明顯，評價結果與人類主觀評價結果相一致，具有方法科學合理，適用性強，應用效果好等優(yōu)點。

附圖說明