一種基於人眼視覺特性的圖像質量客觀評價方法

2023-05-01 11:03:46 2

專利名稱：一種基於人眼視覺特性的圖像質量客觀評價方法
技術領域：
本發明涉及一種圖像質量評價方法，尤其是涉及一種基於人眼視覺特性的圖像質 量客觀評價方法。
背景技術：
圖像質量是關係到圖像處理性能的一個重要指標，因此圖像質量評價方法研究是 該領域的重要研究內容。由於圖像的最終接受者是人，所以在評價圖像質量時要充分考慮 人眼視覺特性。傳統的評價方法如PSNR等指標由於其計算複雜度低、數學意義清晰，在圖 像處理與編碼等技術中得到了廣泛應用。但傳統的評價方法是基於像素誤差統計的評價方 法，沒有充分地考慮像素間的相關性和人眼視覺特性，不能很好地反映人對圖像的主觀感 受。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種基於人眼視覺特性的圖像質量客觀評價 方法，考慮失真圖像梯度相位信息改變對其質量的影響，結合梯度幅值信息與人眼視覺特 性，從而提高客觀質量評價結果與人眼主觀感知的相關性。本發明解決上述技術問題所採用的技術方案為一種基於人眼視覺特性的圖像質 量客觀評價方法，其特徵在於包括以下步驟①令{I。(i，j)}表示尺寸為WXH的參考圖像，{Id(i，j)}表示尺寸為WXH的失真 圖像，0 < i彡W，0 < j彡H ；計算參考圖像中坐標位置為(i，j)的各個像素的亮度非線性
2-ΙΛΙΑ^ 若/(/，/> >128 敏感度 L(i，j)，Z(/,_/+)= τ 128；
i^dl^ 若/(/,_/+)《128
128^ 八②利用梯度算子計算參考圖像的水平梯度圖像{Gx。(i，j)}和垂直梯度圖像{Gy 。(i，j)}，其中，Gx。(i，j)表示參考圖像中坐標位置為(i，j)的像素I。(i，j)的水平梯度， Gy。(i，j)表示參考圖像中坐標位置為(i，j)的像素I。(i，j)的垂直梯度；計算參考圖像中
.、0.5χG0(/,j)
坐標位置為(i，j)的各個像素的視覺頻率值f(i，j)，/(W) = ^(j Α r (j ,+、，其中，
cj^max (^7) "cj^mm (^7)
G0(i，j) = |GX—。(i，j) | + |Gy—。(i，j) |，G。—max(i，j) =max{G0(i, j) |0 < i ^ff,0 < j ^ H}和 Gojlin(i, j) = min{G。(i，j) |0 < i彡W，0 0 並且 Gy。(i，j) > 0 並且 |GX。(i，j) I > |Gy。(i，j) 時，則參考圖像像素(i，j)的相位量化編碼為0000，記為相位1區；當Gx。(i，j) > 0並且 Gy。(i，j) > ο並且IGx。(i，j) ι ( IGy。(i，j) ι時，則參考圖像像素(i，j)的相位量化編碼為1000，記為相位2區；當Gx。(i，j) 0並且|、。(1，」)|彡|Gy。(i， j) I時，則參考圖像像素(i，j)的相位量化編碼為1100，記為相位3區；當Gx。(i，j) 0並且|Gx。(i，j) I > |Gy—。(i，j) I時，則參考圖像像素(i，j)的相位量化編 碼為1110，記為相位4區；當Gx。(i，j) <0並且、。(1，力 |Gy。(i， j)時，則參考圖像像素(i，j)的相位量化編碼為1111，記為相位5區；當Gx。(i，j) <0並 且Gy。(i，j) 0 並且 Gy。(i，j) ο並且Gy。(i，j) IGy。(i，j) ι時，則參考圖像像素(i，j)的相位量 化編碼為0001，記為相位8區；這裡符號I · j表示取絕對值；④利用梯度算子計算失真圖像的水平梯度圖像{Gxd(i，j)}和垂直梯度圖像{Gy 力，川，其中義力，力表示失真圖像中坐標位置為(i，j)的像素Id(i，j)的水平梯度，Gy d(i，j)表示失真圖像中坐標位置為(i，j)的像素Id(i，j)的垂直梯度，然後根據失真圖像 像素(i，j)的梯度方向和幅值對失真圖像進行量化編碼，量化編碼的具體方式如下當Gx d(i，j) >0 並且 Gyd(i，j) >0 並且 |Gxd(i，j)| > |Gy—d(i，j)時，則失真圖像像素(i，j) 的相位量化編碼為0000，記為相位1區；當Gx d(i，j) >0並且Gyd(i，j) >0並且|Gxd(i， j) I彡|Gy d(i，j) I時，則失真圖像像素(i，j)的相位量化編碼為1000，記為相位2區；當 Gxd(i, j) 0 並且 d(i，j) ( |Gy—d(i，j)時，則失真圖像像素(i， j)的相位量化編碼為1100，記為相位3區；當Gx d(i，j) 0並且|GX d(i, j) I > |Gy d(i，j) I時，則失真圖像像素(i，j)的相位量化編碼為1110，記為相位4區； 當 Gx d(i，j) <0並且、(1(1，j) |Gy d(i，j) I 時，則失真圖像像素 (i，j)的相位量化編碼為1111，記為相位5區；當Gx d(i，j) <0並且6,力，j) 0 並且 Gyd(i，j) 0並且Gyd(i，j) |Gy d(i，j) ι時，則失真圖像像素(i，j)的相位量化編碼為0001，記為相 位8區；⑤計算參考圖像和失真圖像的各個像素的的漢明距離HD(i，j)， HD(iJ) = C0(iJ) Cd(iJ) C0(i, j)為參考圖像坐標位置為(i，j)的像素的相位量 化編碼，Cd(i, j)為失真圖像坐標位置為(i，j)的像素的相位量化編碼，符號Θ表示異或；⑥對失真圖像進行客觀質量評價，其最終評分IQA表示為
權利要求
1. 一種基於人眼視覺特性的圖像質量客觀評價方法，其特徵在於包括以下步驟①令U。(i，j)}表示尺寸為WXH的參考圖像，{Id(i，j)}表示尺寸為WXH的失真圖 像，0 < i < W，0 < j 128 感度 L(i，j)，Za_/+)= τ 128；若/。(/,_/+)《128 128 °、，JJ②利用梯度算子計算參考圖像的水平梯度圖像{Gx。(i，j)}和垂直梯度圖像{Gy。(i， j)}，其中，Gx。(i，j)表示參考圖像中坐標位置為(i，j)的像素I。(i，j)的水平梯度，Gy。(i， j)表示參考圖像中坐標位置為(i，j)的像素I。(i，j)的垂直梯度；計算參考圖像中坐t示位.、0.5 χG0(ZJ)置為(i，j)的各個像素的視覺頻率值f(i，}) J(^J) = T;T-TjT;^，其中，G。(i，tVmax <Λ J) - ^Jo mm Kh J)j) = |GX—。(i，j)| + |Gy—。(i，j) Gojiax(i, j) = max{G0(i, j) | 0 < i 彡 W，0 < j 彡 H}和 G0 min(i，j) =min{G0(i, j) 0 < i ^ff,0 0並且、。(士，j) >0 並且 |GX。(i，j) > Gy—。(i，j)時， 則參考圖像像素(i，j)的相位量化編碼為0000，記為相位1區；當Gx。(i，j) > 0並且Gy 。(i，j) > 0並且IGx。(i，j) ι彡IGy。(i，j) ι時，則參考圖像像素(i，j)的相位量化編碼為 1000，記為相位 2 區；當 Gx。(i，j) 0並且|6!￡。(士，」)| 彡 |Gy。(i，j) 時，則參考圖像像素(i，j)的相位量化編碼為1100，記為相位3區；當Gx。(i，j) ο並且IGx。(i，j) ι > IGy。(i，j) ι時，則參考圖像像素(i，j)的相位量化編碼 為 1110，記為相位 4 區；當 Gx。(i，j) <0並且、。(1，j) |Gy。(i， j)時，則參考圖像像素(i，j)的相位量化編碼為1111，記為相位5區；當Gx。(i，j) <0並 且Gy。(i，j) 0 並且 Gy。(i，j) ο並且Gy。(i，j) IGy。(i，j) ι時，則參考圖像像素(i，j)的相位量 化編碼為0001，記為相位8區；這裡符號I · j表示取絕對值；④利用梯度算子計算失真圖像的水平梯度圖像{Gxd(i，j)}和垂直梯度圖像{Gyd(i， j)}，其中，Gx d(i，j)表示失真圖像中坐標位置為(i，j)的像素Id(i，j)的水平梯度，Gy d(i，j)表示失真圖像中坐標位置為(i，j)的像素Id(i，j)的垂直梯度，然後根據失真圖像 像素(i，j)的梯度方向和幅值對失真圖像進行量化編碼，量化編碼的具體方式如下當Gx d(i，j) >0 並且 Gyd(i，j) >0 並且 |Gxd(i，j)| > |Gy—d(i，j)時，則失真圖像像素(i，j) 的相位量化編碼為0000，記為相位1區；當Gx d(i，j) >0並且Gyd(i，j) >0並且|Gxd(i， j) I彡|Gy d(i，j) I時，則失真圖像像素(i，j)的相位量化編碼為1000，記為相位2區；當 Gxd(i, j) 0 並且 d(i，j) ( |Gy—d(i，j)時，則失真圖像像素(i， j)的相位量化編碼為1100，記為相位3區；當Gx d(i，j) 0並且|GX d(i, j) I > |Gy d(i，j) I時，則失真圖像像素(i，j)的相位量化編碼為1110，記為相位4區；當 Gx d(i，j) <0並且、(1(1，j) |Gy d(i，j) I 時，則失真圖像像素 (i，j)的相位量化編碼為1111，記為相位5區；當Gx d(i，j) <0並且6,力，j) 0 並且 Gyd(i，j) 0並且Gyd(i，j) |Gy d(i，j) ι時，則失真圖像像素(i，j)的相位量化編碼為0001，記為相 位8區；⑤計算參考圖像和失真圖像的各個像素的的漢明距離HD(i，j)， HD(iJ) = C0(iJ) Cd(iJ) C0(i, j)為參考圖像坐標位置為(i，j)的像素的相位量 化編碼，Cd(i, j)為失真圖像坐標位置為(i，j)的像素的相位量化編碼，符號Θ表示異或；⑥對失真圖像進行客觀質量評價，其最終評分IQA表示為
全文摘要
本發明公開了一種基於人眼視覺特性的圖像客觀質量評價方法，利用圖像梯度的幅值信息，結合人眼視覺系統的對比敏感度函數的帶通特性和亮度敏感度特性，對失真圖像的梯度相位信息失真程度進行視覺加權，以加權失真程度反映圖像的質量變化，優點在於考慮了失真圖像梯度相位信息改變對其質量的影響，並結合梯度幅值信息與人眼視覺特性，從而使得評價結果與人的主觀感受較為一致，較好地反映了人眼的主觀感知結果。
文檔編號G06T7/00GK102142145SQ20111007025
公開日2011年8月3日 申請日期2011年3月22日 優先權日2011年3月22日
發明者周武傑, 彭宗舉, 蔣剛毅, 邵楓, 鬱梅 申請人:寧波大學