一種基于全參考圖像的客觀質(zhì)量評價方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于全參考圖像的客觀質(zhì)量評價方法，包括以下步驟：1)獲取圖庫中參考圖像r的圖像信號sr和與其對應(yīng)的不同失真類型的失真圖像d的圖像信號sd；2)根據(jù)獲取的sr和sd，計算每幅參考圖像和失真圖像提取向量間的歐幾里得距離DLLM；3)根據(jù)歐幾里得距離DLLM計算得到初步客觀評價分數(shù)MLLM；4)計算圖庫中多幅不同失真類型的失真圖像的初步客觀評價分數(shù)MLLM及其主觀評價分數(shù)，繪制評分散點圖；5)在評分散點圖中建立基準(zhǔn)線，計算每種失真類型圖像的調(diào)整值offset(xk)；6)調(diào)整得到待評價的圖像的最終客觀評價分數(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有人眼主觀評價分高度一致，對各種失真類型有效，擬合曲線連續(xù)性良好等優(yōu)點。
【專利說明】一種基于全參考圖像的客觀質(zhì)量評價方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種圖像質(zhì)量評價方法，尤其是涉及一種基于全參考圖像的客觀質(zhì)量 評價方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 圖像質(zhì)量的含義主要包括兩個方面：圖像的逼真度和圖像的可懂度。圖像質(zhì)量直 接取決于成像裝備的光學(xué)性能、圖像對比度、儀器噪聲等多種因素的影響，通過質(zhì)量評價可 以對影像的獲取、處理等各環(huán)節(jié)提供監(jiān)控手段。為了對圖像處理的各個環(huán)節(jié)進行合理評估， 圖像質(zhì)量評價的研究已經(jīng)成為圖像信息工程的基礎(chǔ)技術(shù)之一。
[0003] 多少年來，人們希望能夠找出圖像逼真度和可懂度的定量測量方法，作為評價圖 像和設(shè)計圖像系統(tǒng)的依據(jù)，但目前人們對人類視覺特性仍沒有充分理解，特別是對人眼視 覺的心理特性還難以找出定量的描述方法，因此圖像質(zhì)量評價還有待深入研究。
[0004] 圖像質(zhì)量的客觀評價方法是根據(jù)人眼的主觀視覺系統(tǒng)建立數(shù)學(xué)模型，并通過具體 的公式計算圖像的質(zhì)量。對圖像質(zhì)量進行客觀評價時，根據(jù)對原始無失真圖像依賴程度的 不同，可將圖像質(zhì)量的客觀評價算法分成三類：全參考（Full Reference，F(xiàn)R)圖像質(zhì)量評 價、半?yún)⒖迹≧educed Reference，RR)圖像質(zhì)量評價和無參考（No Reference，NR)圖像質(zhì)量 評價。全參考圖像質(zhì)量評價主要是將失真圖像和參考圖像逐像素進行比較，得出對失真圖 像的評價；半?yún)⒖嫉膱D像質(zhì)量評價是從原始圖像和失真圖像中分別提取圖像的有效特征， 如圖像的梯度和直方圖，通過對有效特征進行比較，得出對失真圖像的評價；無參考的圖像 質(zhì)量評價則無需任何參考圖像的信息，直接提取失真圖像的某些失真因素特征，如圖像的 邊界強度、噪聲率、模糊度等，給出失真圖像的客觀質(zhì)量評價。
[0005] 圖像質(zhì)量評價最終取決于觀察者的感覺，所以不論采用上述哪種客觀評價方法， 目標(biāo)都是追求客觀評價結(jié)果與人的主觀評價盡可能的一致，即客觀評價要以主觀評價為準(zhǔn) 貝U?？陀^評價方法的優(yōu)點是速度快、費用低、應(yīng)用領(lǐng)域廣，評價結(jié)果具有重現(xiàn)性，不受主觀因 素的影響。缺點是目前只能在某些方面有限度的模仿人眼的主觀視覺系統(tǒng)，常會出現(xiàn)與主 觀評價結(jié)果不一致的情況，不同的模型依據(jù)具體的應(yīng)用領(lǐng)域進行不同的條件假設(shè)，難以建 立適用于任何領(lǐng)域的數(shù)學(xué)模型。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種基于全參考圖 像的客觀質(zhì)量評價方法。
[0007] 本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：
[0008] -種基于全參考圖像的客觀質(zhì)量評價方法，包括以下步驟：
[0009] 1)獲取圖庫中參考圖像r的圖像信號S和與其對應(yīng)的不同失真類型的失真圖像 d的圖像信號Sd ;
[0010] 2)根據(jù)獲取的\和Sd，計算每幅參考圖像和失真圖像提取向量間的歐幾里得距離 Dm，即初步質(zhì)量評價分數(shù)；
[0011] 3)根據(jù)歐幾里得距離Dm計算得到初步客觀評價分數(shù)Mm ;
[0012] 4)根據(jù)步驟1)-3)計算圖庫中多幅不同失真類型的失真圖像的初步客觀評價分 數(shù)Mmi及其主觀評價分數(shù)，繪制評分散點圖；
[0013] 5)在評分散點圖中選定基準(zhǔn)點和基準(zhǔn)斜率，建立基準(zhǔn)線，計算每種失真類型圖像 的調(diào)整值offset (Xk);
[0014] 6)根據(jù)步驟1)-3)計算待評價的失真圖像的初步客觀評價分數(shù)，通過對應(yīng)失真類 型的調(diào)整值offset (Xk)，調(diào)整得到待評價的圖像的最終客觀評價分數(shù)MW(Xf)。
[0015] 所述的步驟2)具體包括以下步驟：
[0016] 21)根據(jù)&和sd，建立局部線性模型，局部線性模型公式為：

【權(quán)利要求】
1. 一種基于全參考圖像的客觀質(zhì)量評價方法，其特征在于，包括以下步驟： 1) 獲取圖庫中參考圖像r的圖像信號^和與其對應(yīng)的不同失真類型的失真圖像d的 圖像信號Sd ; 2) 根據(jù)獲取的Si和Sd，計算每幅參考圖像和失真圖像提取向量間的歐幾里得距離Dm， 即初步質(zhì)量評價分數(shù)； 3) 根據(jù)歐幾里得距離Dmi計算得到初步客觀評價分數(shù)Mmi; 4) 根據(jù)步驟1)_3)計算圖庫中多幅不同失真類型的失真圖像的初步客觀評價分數(shù) ，并獲取對應(yīng)的主觀評價分數(shù)，繪制評分散點圖； 5) 在評分散點圖中選定基準(zhǔn)點和基準(zhǔn)斜率，建立基準(zhǔn)線，計算每種失真類型圖像的調(diào) 整值 offset (Xk); 6) 根據(jù)步驟1)-3)計算待評價的失真圖像的初步客觀評價分數(shù)，通過對應(yīng)失真類型的 調(diào)整值ofTsrt (Xk)，調(diào)整得到待評價的圖像的最終客觀評價分數(shù))。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于全參考圖像的客觀質(zhì)量評價方法，其特征在于，所 述的步驟2)具體包括以下步驟： 21) 根據(jù)^和sd，建立局部線性模型，局部線性模型公式為：
其中，仁為參考圖像符合HVS感知特性的提取向量，Id為失真圖像符合HVS感知特性 的提取向量，4為參考圖像的輸出信號，Gd為失真圖像的輸出信號，ζ ^為參考圖像線性偏 移值，ξ d為失真圖像線性偏移值； 22) 根據(jù)和Id的代價函數(shù)E(I0)求解局部線性模型，E(I0)的表達式為：
其中，cok為7X7的局部滑動窗口，U為局部線性模型的解，即提取向量，?的取值為 r或d，α為懲罰因子，I CokI為滑動窗口 Cok包含的像素數(shù)量，為均值，σ〇*為方差； 23) 根據(jù)局部線性模型的解，計算1和Id間的歐幾里得距離Dmi，即初步質(zhì)量評價分數(shù)， DliM的計算式為：
其中，為參考圖像r對應(yīng)感知向量L的第i個元素，/；；為失真圖像d對應(yīng)感知向量Id 的第i個元素，N為感知向量仁和Id的元素總數(shù)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于全參考圖像的客觀質(zhì)量評價方法，其特征在于，所 述的步驟3)中初步客觀評價分數(shù)Mmi的計算式為：
其中，λ為尺度參數(shù)，t為閾值。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于全參考圖像的客觀質(zhì)量評價方法，其特征在于，所 述的步驟4)中建立的評分散點圖的步驟為： 以多幅不同失真類型的失真圖像的主觀評價分數(shù)作為縱坐標(biāo)y，并以其初步客觀評價 分數(shù)Mmi作為橫坐標(biāo)X，繪制評分散點圖。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于全參考圖像的客觀質(zhì)量評價方法，其特征在于，所 述的步驟5)具體包括以下步驟： 51) 根據(jù)評分散點圖，通過K-Means聚類算法計算出每種失真類型的聚類中心 Ct=(3f*，鏟），k為第k種失真類型； 52) 選定一個聚類中心（xb，yb)，并且通過JPEG2K數(shù)據(jù)的一次擬合線斜率作為斜率γ 作出基準(zhǔn)線Cb; 53) 根據(jù)基準(zhǔn)線Cb計算每種失真類型圖像的調(diào)整值offset (xk)，offset (Xk)的計算式 為：
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于全參考圖像的客觀質(zhì)量評價方法，其特征在于，所 述的步驟6)中待評價圖像的最終客觀評價分數(shù)的計算式為：
其中，< 為第k種失真類型的第i張圖像的橫坐標(biāo)，即待評價圖像的初步客觀評價分 數(shù)，為調(diào)整后的橫坐標(biāo)，即待評價圖像的最終客觀評價分數(shù)父和分別為調(diào) 整前后的縱坐標(biāo)。
【文檔編號】H04N17/00GK104394405SQ201410663061
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年11月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月19日
【發(fā)明者】王瀚漓, 傅杰 申請人:同濟大學(xué)