[發(fā)明專利]一種考慮梯度方向差異的全參考圖像質(zhì)量評價方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410766714.3
• 申請日: 2014-12-12
• 公開（公告）號: CN104574363A
• 公開（公告）日: 2015-04-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 崔子冠;干宗良;唐貴進;劉峰;朱秀昌
• 申請（專利權(quán)）人: 南京郵電大學(xué)
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00
• 代理公司: 南京知識律師事務(wù)所 32207
• 代理人: 汪旭東

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及圖像質(zhì)量評價的技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種考慮梯度方向差異的全參考圖像質(zhì)量評價方法。

背景技術(shù)

圖像質(zhì)量評價在很多圖像處理領(lǐng)域都有重要的應(yīng)用。目前圖像質(zhì)量評價方法主要分為主觀評價與客觀評價兩類。主觀評價是由一組人類觀察者在一定的環(huán)境與設(shè)備條件下，通過對失真圖像進行主觀評分，最后再通過統(tǒng)計的方法獲得圖像的質(zhì)量指標。由于大多數(shù)圖像處理系統(tǒng)的最終接收者是人，因此主觀評價最為準確；但是主觀評價方法流程復(fù)雜，耗時耗力，最為重要的是無法對圖像質(zhì)量進行實時的評價和監(jiān)測，很難應(yīng)用于圖像處理系統(tǒng)中指導(dǎo)參數(shù)調(diào)整。反之，客觀評價首先提取圖像特征并通過計算模型來得到質(zhì)量指標，可實現(xiàn)自動的質(zhì)量評價，并易于應(yīng)用到實時圖像處理系統(tǒng)中。客觀質(zhì)量評價方法根據(jù)參考圖像的可用或利用情況大體上可分為三類，即全參考、減少參考及無參考質(zhì)量評價。全參考質(zhì)量評價針對參考圖像全部信息可用的情況；減少參考質(zhì)量評價針對參考圖像只有部分信息或特征可用的情況；而無參考質(zhì)量評價針對參考圖像完全不可用的情況，如視頻通信系統(tǒng)中接收端的質(zhì)量監(jiān)測。

目前全參考圖像質(zhì)量評價中應(yīng)用最多的仍是均方誤差(MSE)或峰值信噪比(PSNR)。MSE或PSNR通過統(tǒng)計參考圖像與失真圖像在每一像素位置上平均意義的亮度平均誤差，計算簡單，且具有明確的物理意義，但沒有考慮人類視覺系統(tǒng)(HVS)對圖像質(zhì)量的感知特性，與人眼主觀評價不完全一致。之后有學(xué)者對HVS特性進行建模，嘗試用數(shù)學(xué)模型反映HVS對圖像的感知特性，并對圖像進行頻域分解，通過測量視覺誤差得到整體評價質(zhì)量。這類基于HVS的質(zhì)量評價方法效果較好，但由于目前對HVS完整機理研究還不夠完全，這類方法還存在諸多限制，而且計算復(fù)雜度通常較高，限制了其實際應(yīng)用。

為了在質(zhì)量評價性能與計算復(fù)雜度之間達到較好平衡，有學(xué)者嘗試通過提取人眼敏感的圖像低層特征，并通過比較參考圖像與失真圖像的低層特征的差異程度來評價圖像質(zhì)量。由于邊界或梯度信息是圖像重要的低層特征，也是人眼理解圖像內(nèi)容的重要依據(jù)，因此常作為圖像質(zhì)量評價的特征。但目前評價算法大多僅利用了梯度的強度信息，很少考慮梯度方向信息的差異，而失真會同時使梯度的強度和方向發(fā)生變化。而本發(fā)明能夠很好地解決上面的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提供一種考慮梯度方向差異的全參考圖像質(zhì)量評價方法，該方法在進行圖像質(zhì)量評價時，不僅利用了梯度強度信息的差異，而且也有效地利用了梯度方向信息的差異，因此具有更好的質(zhì)量評價性能，而且該方法計算簡單，復(fù)雜度很低，適合大批量的自動圖像質(zhì)量評價。

方法流程：

步驟1：輸入?yún)⒖紙D像與待評價的失真圖像；

步驟2：將參考圖像與失真圖像進行灰度化處理，只保留亮度信息進行后續(xù)的圖像質(zhì)量分析，舍去彩色信息；

步驟3：對參考圖像與失真圖像的亮度分量進行2維平均低通濾波，2維平均低通濾波器定義如下：

TaveLowPass=1/41/41/41/4---(1)]]>

對低通濾波后的圖像寬度與高度都進行1/2的空間下采樣，得到寬高均為原圖像尺寸一半的對應(yīng)參考圖像R與對應(yīng)失真圖像D；

步驟4：對步驟3得到的下采樣后的參考圖像R與失真圖像D使用Prewitt梯度算子計算每一像素位置在水平、垂直、主對角線、次對角線共四個方向上的梯度強度，Prewitt梯度算子在水平、垂直、主對角線、次對角線四個方向上的卷積核定義如下：