主客觀一致的圖像感知質(zhì)量評價方法研究.pdf

1、面向圖像失真的感知質(zhì)量評價是圖像處理領(lǐng)域中一項基礎(chǔ)而富有挑戰(zhàn)性的工作。可靠的圖像質(zhì)量評價標(biāo)準(zhǔn)可用于監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)視頻的服務(wù)狀況、分配壓縮算法中的比特率參數(shù)、校準(zhǔn)圖像采集和處理系統(tǒng)等。圖像質(zhì)量評價最準(zhǔn)確的方式是通過人眼判讀。然而主觀評價的方法由于預(yù)算昂貴操作復(fù)雜，無法在實際中廣泛開展;同時，傳統(tǒng)的信號誤差統(tǒng)計方法如PSNR和MSE等的評價結(jié)果并不能很好的符合人眼的主觀感受。因此為了進(jìn)一步推動圖像處理技術(shù)的發(fā)展，需要研究基于人眼視覺感知的圖像感知

2、質(zhì)量評價方法。
　　本文針對圖像質(zhì)量評價領(lǐng)域中近年來興起的工程學(xué)客觀評價框架，結(jié)合傳統(tǒng)仿生學(xué)評價模型中使用的HVS感知特性，探討研究了工程學(xué)框架中的局部失真度量和失真特征匯集的方法設(shè)計，并提出了一種基于內(nèi)容信息提取的新的工程學(xué)評價算法;同時本文還探究了主客觀一致的SAR圖像壓縮視覺質(zhì)量的評價問題，主要工作包括:
　　(1)概括了生理學(xué)和心理物理學(xué)領(lǐng)域關(guān)于HVS的研究成果，總結(jié)了與生物視覺相對應(yīng)的信號與信息處理技術(shù)，為設(shè)計高效

3、的圖像感知質(zhì)量評價算法提供了依據(jù)。
　　(2)基于HVS空間-頻率的交互敏感性，設(shè)計了依照局部圖像復(fù)雜度選擇不同多通道評價模型的局部失真度量方法。首先，采用圖像區(qū)域劃分算法將圖像劃分為復(fù)雜區(qū)域和簡單區(qū)域;然后對不同區(qū)域，分別使用空域和小波域SSIM算法度量局部失真;最后綜合得到全圖的質(zhì)量評價結(jié)果。實驗結(jié)果表明，綜合使用HVS空域和頻域感知特性的局部失真度量算法在評價準(zhǔn)確性方面優(yōu)于只單純使用空間域或頻率域HVS特性的改進(jìn)SSIM算法

4、。
　　(3)針對工程學(xué)評價框架中的失真信息匯集問題，分別研究了局部質(zhì)量特征在空域和頻域的匯集模型?？沼蚍矫妫紫忍岢鲆环N考慮視覺側(cè)抑制現(xiàn)象的結(jié)構(gòu)熵權(quán)值算法;然后以結(jié)構(gòu)熵為基礎(chǔ)設(shè)計了模擬視覺信息非均勻采樣特性的變尺度空間匯集模型。頻域方面，本文通過引入機(jī)器學(xué)習(xí)思想，實現(xiàn)了基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的頻譜多通道失真匯集模型。實驗結(jié)果表明，在相同局部失真評價算法下，本文提出的匯集方法性能優(yōu)于傳統(tǒng)基于視覺注意機(jī)制和CSF加權(quán)的匯集方法。
　

5、　(4)根據(jù)圖像的失真會造成圖像內(nèi)容的改變和丟失，提出了基于內(nèi)容信息提取的普通圖像質(zhì)量評價方法。首先使用SIFT算子提取局部圖像內(nèi)容關(guān)鍵點，然后通過比較關(guān)鍵點的匹配與相似性評估圖像整體和細(xì)節(jié)的內(nèi)容失真，最后自適應(yīng)加權(quán)圖像內(nèi)容失真度量和結(jié)構(gòu)失真度量得到最終的評價結(jié)果。實驗結(jié)果顯示，提出的基于圖像內(nèi)容信息提取的評價方法在多個數(shù)據(jù)庫上的評價準(zhǔn)確性優(yōu)于當(dāng)前的最優(yōu)工程學(xué)方法VIF。
　　(5)針對將含噪圖像有損壓縮思想應(yīng)用于SAR圖像壓縮的

6、合理性問題，開展了主客觀一致的SAR圖像壓縮視覺質(zhì)量評價研究。首先通過設(shè)計組織主觀評價實驗獲取了經(jīng)4種壓縮算法壓縮后的300幅測試圖像的主觀質(zhì)量;然后綜合考慮SAR圖像目視特性和HVS敏感性，提出了一種基于圖像內(nèi)容分解和支撐矢量回歸的SAR圖像壓縮專用客觀評價方法。實驗結(jié)果表明，由于相干斑的存在，特定條件下有損壓縮會導(dǎo)致SAR圖像視覺質(zhì)量出現(xiàn)一定的提高;同時提出的專用客觀評價方法不僅在評價準(zhǔn)確性上優(yōu)于常見的保真度評價指標(biāo)，而且能準(zhǔn)確地預(yù)