基于視覺感知的影像質(zhì)量評價方法研究.pdf

1、影像質(zhì)量評價旨在尋找精確的計算模型來預測影像視覺質(zhì)量的變化。影像是利用各種觀測系統(tǒng)以不同形式刻畫客觀世界而獲得的視覺實體。它相對于文字和圖形所承載的信息更真切、更豐富，正所謂“百聞不如一見”。由于影像數(shù)據(jù)在采集、壓縮、處理、傳輸和恢復的過程中可能會引入各種失真，這些失真會對后續(xù)的影像處理、分析和理解帶來困難，不利于人們正確的認識客觀世界。因此，需要通過度量影像的視覺失真程度，來設計方法和優(yōu)化系統(tǒng)，以最少的代價提供最好的視覺質(zhì)量。

2、 本文針對影像質(zhì)量評價的基本問題，探索人類視覺系統(tǒng)和數(shù)字信息之間的聯(lián)系，在圖像稀疏表示和特征建模的基礎上，為影像處理中由未知因素造成的各種失真構建客觀評價方法，以度量影像的失真程度和提供信息的能力，從而為視覺質(zhì)量評價提供合理依據(jù)。主要工作概括如下： （1）針對人類視覺系統(tǒng)的生理學和心理學特性，結合基于仿生學的誤差可見度模型，從圖像的基本結構和幾何特征出發(fā)，利用原始圖像和待測圖像的結構差異和幾何相似來度量視覺質(zhì)量的變化。提出了基于

3、人類視覺系統(tǒng)的全參考型圖像質(zhì)量評價測度。實驗結果表明，本方法不僅與視覺感知有較好的一致性，而且算法復雜度很低，取得了預期的效果。 （2）在圖像特征提取和稀疏表示的基礎上，模擬人類視覺系統(tǒng)的多通道特性，采用多尺度幾何分析來獲取圖像的幾何特征。然后利用人類視覺心理物理學的對比敏感度和掩模特性，對圖像的幾何特征進行感知濾波，進而利用該特征來捕捉由于失真而引起的視覺感知的變化。提出了基于多尺度幾何分析的部分參考型圖像質(zhì)量評價測度框架。實

4、驗結果表明，利用該框架的各種方法所得到的客觀評價結果與主觀觀測值之間具有很好的一致性，能準確地反映人眼對圖像質(zhì)量的主觀感受。 （3）在自然圖像統(tǒng)計特性的基礎上，利用計算模型來構建圖像特征的一般分布規(guī)律，采用輪廓波來刻畫圖像尺度間、尺度內(nèi)、和方向間的統(tǒng)計相關性，然后對自然圖像模型在輪廓波變換域尺度間的變化進行分析，并結合圖像模型的變化來捕獲不同程度的失真，最后使用這些變化特征的非線性映射來表征圖像質(zhì)量。提出了基于輪廓波變換域的無參

5、考型圖像質(zhì)量評價測度。該算法適用于不同的圖像失真類型，且與視覺感知的一致性較好。 （4）針對不同失真類型的特點，根據(jù)視覺感知與失真過程的密切關系，從人眼對影像的敏感性和敏銳性出發(fā)，結合影像的整體結構和內(nèi)容的局部結構進行分析，利用影像的結構相似性來度量視覺失真的變化。提出了基于失真模型優(yōu)化的視頻質(zhì)量評價方法。在VQEG視頻數(shù)據(jù)庫上進行測試，獲得了較好的評價性能。 （5）深入分析了VQEG視頻數(shù)據(jù)庫的優(yōu)缺點，針對該數(shù)據(jù)庫存在

6、的局限性和網(wǎng)絡流媒體發(fā)展的緊迫性，結合目前主流視頻壓縮標準H．264，對大量的內(nèi)容豐富的視頻序列進行各種不同量化尺度以及碼率的壓縮，并邀請一定數(shù)量的非專業(yè)人士，利用主觀排序方法和自動評分平臺對壓縮產(chǎn)生的失真序列進行主觀打分。完成了面向編碼失真的視頻質(zhì)量評價數(shù)據(jù)庫的構建，為視頻質(zhì)量評價研究的深入進行夯實了基礎。 上述研究成果是在實際應用中抽象出的科學問題，涉及到影像處理的基礎理論，是從新的角度、基于新的條件和應用進行研究的，富有一