本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)涉及一種感知立體圖像質(zhì)量的客觀評(píng)價(jià)算法，包括：獲取參考圖像和失真圖像各自的感知亮度圖；使用余弦對(duì)數(shù)濾波器組將參考圖像和失真圖像的感知亮度圖分分別分解為五個(gè)帶通圖像；篩出失真圖像中與參考圖像無(wú)法察覺(jué)出差異的像素點(diǎn)；使用對(duì)比度敏感度函數(shù)構(gòu)造各通道門(mén)限，判斷參考圖像和失真圖像帶通圖像中被掩蓋的像素點(diǎn)；分別計(jì)算左右視點(diǎn)質(zhì)量的評(píng)價(jià)指標(biāo)，再使用平均值法得到立體圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)。本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)能夠?qū)αⅢw圖像質(zhì)量做出準(zhǔn)確評(píng)價(jià)。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專(zhuān)利技術(shù)屬于圖像處理領(lǐng)域，涉及一種圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)方法，尤其是涉及一種感知立 體圖像質(zhì)量的客觀評(píng)價(jià)方法。
技術(shù)介紹
近些年來(lái)，圖像編碼技術(shù)和立體顯示技術(shù)飛速發(fā)展，立體圖像處理技術(shù)受到越來(lái) 越多的關(guān)注，逐漸成為國(guó)內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。相對(duì)于平面圖像帶給人們的視覺(jué)體驗(yàn)， 立體圖像更勝一籌，帶給人們更加真實(shí)的感受和震撼的臨場(chǎng)感。然而相對(duì)于平面圖像，立體 圖像在采集、傳輸和存儲(chǔ)過(guò)程中所占用的數(shù)據(jù)空間卻大幅度地提高，在降低數(shù)據(jù)空間占有 量的前提下如何保證立體圖像的質(zhì)量，將直接影響立體圖像處理技術(shù)的發(fā)展。 立體圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)方法分為兩種：主觀評(píng)價(jià)與客觀評(píng)價(jià)。立體圖像質(zhì)量客觀評(píng)價(jià) 方法中圖像的最終信宿是人類(lèi)，其結(jié)果可靠性較高。但因?yàn)橹饔^方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且易受到被 試情緒、疲勞度和測(cè)試環(huán)境等因素的影響，故在實(shí)際應(yīng)用中受到嚴(yán)重的限制。立體圖像質(zhì)量 客觀評(píng)價(jià)方法是通過(guò)模擬人類(lèi)視覺(jué)系統(tǒng)（HumanVisualSystem，HVS)構(gòu)建數(shù)學(xué)模型或給出 符合人眼視覺(jué)特性的數(shù)學(xué)公式的方法，計(jì)算出確定的數(shù)值作為客觀評(píng)價(jià)結(jié)果，用以代替人 類(lèi)評(píng)價(jià)立體圖像的質(zhì)量與立體感。相比主觀評(píng)價(jià)方法，立體圖像質(zhì)量客觀評(píng)價(jià)方法省時(shí)省 力，比較實(shí)用，可以用于質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)，也可以嵌入圖像處理系統(tǒng)。因此，建立一套準(zhǔn)確有效 的立體圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)機(jī)制具有長(zhǎng)遠(yuǎn)意義。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專(zhuān)利技術(shù)旨在解決現(xiàn)有圖像評(píng)價(jià)技術(shù)的缺陷，使用對(duì)比度敏感度函數(shù)篩選剔除無(wú)法 被察覺(jué)的像素點(diǎn)，并利用門(mén)限值判斷各帶通圖像中的每個(gè)像素點(diǎn)是否被掩蓋，實(shí)現(xiàn)對(duì)比度 掩蓋效應(yīng)的建模，有效的提高客觀評(píng)價(jià)結(jié)果與人類(lèi)主觀感受之間的一致性。對(duì)立體圖像質(zhì) 量做出準(zhǔn)確評(píng)價(jià)。本專(zhuān)利技術(shù)是通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的： -種，包括下列步驟： 第一步：對(duì)參考圖像和失真圖像分別進(jìn)行亮度非線性變換，根據(jù)人眼的感覺(jué)亮度 S與圖像實(shí)際亮度L成對(duì)數(shù)線性關(guān)系的定律，得到感知亮度圖； 第二步：使用余弦對(duì)數(shù)濾波器組將參考圖像的感知亮度圖分解為五個(gè)帶通圖像 bi (X，y)，i為余弦對(duì)數(shù)濾波器編號(hào)，i= 1~5,和一個(gè)低通子帶1。(X，y);對(duì)于每個(gè)帶通圖 像，按照如下公式得到局部亮度均值圖并通過(guò)局 部均值圖計(jì)算每個(gè)帶通圖像的對(duì)比度圖，其中（x，y)為圖像時(shí)域像素點(diǎn) 的坐標(biāo)；按照上述方法對(duì)失真圖像的感知亮度圖進(jìn)行處理； 第三步：篩出失真圖像中與參考圖像無(wú)法察覺(jué)出差異的像素點(diǎn)： (1)計(jì)算各個(gè)帶通圖像對(duì)比度最小可辨別門(mén)陽(yáng)式 中，A(f)為對(duì)比度敏感度函數(shù)，f為圖像空間頻率， 此處f=i= 1，2, 3, 4, 5 ; ⑵如果參考圖像的各個(gè)帶通圖像的對(duì)比度圖Cl(X，y)的像素點(diǎn)與失真圖像的各 個(gè)帶通圖像的對(duì)比度圖^ (U)的對(duì)應(yīng)像素點(diǎn)的絕對(duì)差值小于該像素的t(x，y)，則表明人 眼察覺(jué)不出二者的差異；將失真圖像帶通圖像的這些像素賦值為對(duì)應(yīng)的參考帶通 圖像biO^y)的像素值；最后，保持失真圖像的帶通圖像^爲(wèi)的剩余像素值不變： 第四步：使用對(duì)比度敏感度函數(shù)構(gòu)造各通道門(mén)限，判斷參考圖像和失真圖像帶通 圖像中被掩蓋的像素點(diǎn)： (1)計(jì)算帶通圖像門(mén)卩，式中，21為余弦對(duì)數(shù)濾波器組的中心頻率，a 為觀看角度，A(21/a)為以21/a為空間頻率的對(duì)比度敏感度函數(shù)； (2)參考圖像和失真圖像的各個(gè)帶通圖像的對(duì)比度圖像素值若小于其帶通圖像門(mén) 限值^的像素點(diǎn)被掩蓋，則將相應(yīng)的帶通圖像的像素值賦值為0,剩余像素值維持不變： 第五步：分別計(jì)算左右視點(diǎn)質(zhì)量的評(píng)價(jià)指標(biāo)QnQy使用平均值法對(duì)左右視點(diǎn)質(zhì)量 評(píng)價(jià)指標(biāo)QnQjJS行求和，得到立體圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)Qp，方法如下： (1)對(duì)于右視點(diǎn)，首先整合經(jīng)過(guò)第四步處理的參考圖像各帶通圖像，計(jì) 算重構(gòu)的圖像〇(x，y) : ^ 公（x，y)為經(jīng)過(guò)第四步處理的參考圖像各帶通圖像；然后計(jì)算參考與失真圖像的各個(gè)帶通圖像誤差和e(x，y)，其中，w為經(jīng)過(guò)第四步處理的失真圖像各帶通 圖像，0為取值在1~4的求和指數(shù)，按照如下公式計(jì)算信噪比，作為失真圖像左視點(diǎn)質(zhì)量 的評(píng)價(jià)指標(biāo)Q1: (2)同理計(jì)算右視點(diǎn)圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)Qr; (3)最后使用平均值法將左右視點(diǎn)圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行融合，計(jì)算立體圖像質(zhì) 量評(píng)價(jià)指標(biāo)評(píng)價(jià)指標(biāo)Qp越高，失真圖像質(zhì)量越好。 作為優(yōu)選實(shí)施方式，所述的，第二步中采用 傳遞函數(shù)為的余弦濾波器組對(duì)圖像進(jìn)行分解，其中 r為極空間頻率坐標(biāo)，F(xiàn)jr)是帶通濾波器，它們的中心分別為21周潘1像；第四步所述 的測(cè)試者在觀看點(diǎn)H的觀看角度a通過(guò)觀看距離1^與顯示設(shè)備高度1^計(jì)算得出，即 本方法有效的改善了傳統(tǒng)統(tǒng)計(jì)學(xué)方法忽視人類(lèi)視覺(jué)系統(tǒng)、不能全面的表征圖像質(zhì) 量的缺陷，模擬了多種人類(lèi)視覺(jué)系統(tǒng)的心理物理學(xué)特性，能夠準(zhǔn)確有效地對(duì)不同失真的立 體圖像進(jìn)行評(píng)價(jià)，在評(píng)價(jià)的有效性與可靠性上都獲得了較好的折中。【附圖說(shuō)明】 圖1標(biāo)準(zhǔn)立體素材"boy" 圖2標(biāo)準(zhǔn)立體素材"family" 圖3標(biāo)準(zhǔn)立體素材"flower" 圖4標(biāo)準(zhǔn)立體素材"girl" 圖5標(biāo)準(zhǔn)立體素材"river" 圖6標(biāo)準(zhǔn)立體素材"tree" 圖7立體顯示設(shè)備 圖8本方法立體圖像質(zhì)量客觀評(píng)價(jià)模型 圖9 "boy"參考左視點(diǎn)圖的灰度圖與各帶通圖像，（a)為"boy"參考圖像左視點(diǎn) 圖的灰度圖，圖9(b)~（f)分為參考圖像各帶通圖像hO^y)(i= 1，2,3,4,5) 圖10優(yōu)化前后的"boy"失真左視點(diǎn)帶通圖像，（a)為優(yōu)化前，（b)為優(yōu)化 圖11被測(cè)試者在觀看點(diǎn)H的觀看角度 圖12掩蓋效應(yīng)前后的帶通圖，（a)為掩蓋效應(yīng)前，（b)為掩蓋效應(yīng)后 圖13重構(gòu)的原始圖像。【具體實(shí)施方式】 下面結(jié)合技術(shù)方案詳細(xì)說(shuō)明本方法。 本設(shè)計(jì)使用的參考實(shí)驗(yàn)素材均取自寬帶無(wú)線通信與立體成像研究所提供的立 體信息庫(kù)，選取圖像庫(kù)中未壓縮、未加噪的原始圖像共6幅，分別為標(biāo)準(zhǔn)立體素材"boy"、 "family"、"flower"、"girl"、"river"、"tree"，分辨率為 1280*1024,如圖 1-6 所示。利 用MATLAB對(duì)6幅原始圖像做不同程度的壓縮與加噪，共得到270幅失真圖像，對(duì)所有失 真圖像做主觀評(píng)價(jià)，記錄平均意見(jiàn)值（MeanOpinionScore，M0S)，以驗(yàn)證立體圖像主客觀 分?jǐn)?shù)的相關(guān)性。本方法主觀實(shí)驗(yàn)使用的立體成像設(shè)備是天津市三維顯示技術(shù)有限公司的 "3DWIND0WS-19A0"，如圖7所示。本方法主觀實(shí)驗(yàn)中，被試包括專(zhuān)業(yè)被試與非專(zhuān)業(yè)被試，均 具有正常的視差立體感，共20名被試，分別為在校研究生與本科生，男性11名，女性9名， 從事立體信息處理研究的被試共16人，從事其他方向研究的被試共4人。 下面結(jié)合圖8,對(duì)立體圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)方法進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。 第一步，根據(jù)韋伯-費(fèi)赫涅爾定律，即亮度非線性特性，人眼的感覺(jué)亮度S與圖像 實(shí)際亮度L成對(duì)數(shù)線性關(guān)系。如式（1)所示 S=KlnL+K〇=K，IgL+K。 （1) 其中，S為感知亮度，L為絕對(duì)亮度，K為常數(shù)，與整幅圖像的平均亮度相關(guān)，當(dāng)圖像 平均亮度較暗或較亮?xí)r，應(yīng)選擇較小的K值。通常根據(jù)人眼正常亮度范圍，取K= 1。K' = KlnlO,K。為常數(shù)。 對(duì)于灰度圖像，感知亮度增加的速率隨著亮度值的增加趨于平緩，即人眼對(duì)很黑 或很亮的區(qū)域都不敏感。因此，利用式（1)對(duì)灰度圖像的每個(gè)像素的亮度值進(jìn)行非線性變 換，得到感知亮本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種感知立體圖像質(zhì)量的客觀評(píng)價(jià)算法，包括下列步驟：第一步：對(duì)參考圖像和失真圖像分別進(jìn)行亮度非線性變換，根據(jù)人眼的感覺(jué)亮度S與圖像實(shí)際亮度L成對(duì)數(shù)線性關(guān)系的定律，得到感知亮度圖。第二步：使用余弦對(duì)數(shù)濾波器組將參考圖像的感知亮度圖分解為五個(gè)帶通圖像bi(x,y)，i為余弦對(duì)數(shù)濾波器編號(hào)，i＝1～5，和一個(gè)低通子帶l0(x,y)；對(duì)于每個(gè)帶通圖像，按照如下公式得到局部亮度均值圖li(x,y)=l0(x,y)if i=1l0(x,y)+Σj=1i-1bj(x,y)if i>1,]]>并通過(guò)局部均值圖計(jì)算每個(gè)帶通圖像的對(duì)比度圖其中(x,y)為圖像時(shí)域像素點(diǎn)的坐標(biāo)；按照上述方法對(duì)失真圖像的感知亮度圖進(jìn)行處理；第三步：篩出失真圖像中與參考圖像無(wú)法察覺(jué)出差異的像素點(diǎn)：(1)計(jì)算各個(gè)帶通圖像對(duì)比度最小可辨別門(mén)限式中，A(f)為對(duì)比度敏感度函數(shù)，f為圖像空間頻率，此處f＝i＝1,2,3,4,5；(2)如果參考圖像的各個(gè)帶通圖像的對(duì)比度圖ci(x,y)的像素點(diǎn)與失真圖像的各個(gè)帶通圖像的對(duì)比度圖的對(duì)應(yīng)像素點(diǎn)的絕對(duì)差值小于該像素的Ti(x,y)，則表明人眼察覺(jué)不出二者的差異；將失真圖像帶通圖像的這些像素賦值為對(duì)應(yīng)的參考帶通圖像bi(x,y)的像素值；最后，保持失真圖像的帶通圖像的剩余像素值不變；第四步：使用對(duì)比度敏感度函數(shù)構(gòu)造各通道門(mén)限，判斷參考圖像和失真圖像帶通圖像中被掩蓋的像素點(diǎn)：(1)計(jì)算帶通圖像門(mén)限式中，2i為余弦對(duì)數(shù)濾波器組的中心頻率，α為觀看角度，A(2i/α)為以2i/α為空間頻率的對(duì)比度敏感度函數(shù)；(2)參考圖像和失真圖像的各個(gè)帶通圖像的對(duì)比度圖像素值若小于其帶通圖像門(mén)限值ti的像素點(diǎn)被掩蓋，則將相應(yīng)的帶通圖像的像素值賦值為0，剩余像素值維持不變；第五步：分別計(jì)算左右視點(diǎn)質(zhì)量的評(píng)價(jià)指標(biāo)Ql、Qr，使用平均值法對(duì)左右視點(diǎn)質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)Ql、Qr進(jìn)行求和，得到立體圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)Qp，方法如下：(1)對(duì)于右視點(diǎn)，首先整合經(jīng)過(guò)第四步處理的參考圖像各帶通圖像，計(jì)算重構(gòu)的圖像o(x,y)：b′i(x,y)為經(jīng)過(guò)第四步處理的參考圖像各帶通圖像；然后計(jì)算參考與失真圖像的各個(gè)帶通圖像誤差和e(x,y)，e(x,y)=(Σi|bi′(x,y)-b~i′′(x,y)|β)1/β,]]>其中，為經(jīng)過(guò)第四步處理的失真圖像各帶通圖像，β為取值在1～4的求和指數(shù)，按照如下公式計(jì)算信噪比，作為失真圖像左視點(diǎn)質(zhì)量的評(píng)價(jià)指標(biāo)Ql：Ql=10log10(ΣxΣyo2(x,y)ΣxΣye2(x,y));]]>(2)同理計(jì)算右視點(diǎn)圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)Qr；(3)最后使用平均值法將左右視點(diǎn)圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行融合，計(jì)算立體圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)評(píng)價(jià)指標(biāo)Qp越高，失真圖像質(zhì)量越好。...
【技術(shù)特征摘要】
【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李素梅，劉富巖，佟曉煦，侯春萍，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：天津大學(xué)，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：天津;12
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