基於自適應尺度變換的圖像質量評價方法
2023-04-22 23:47:11
基於自適應尺度變換的圖像質量評價方法
【專利摘要】本發明提供了一種基於自適應尺度變換的圖像質量評價方法，步驟為：第一步、利用觀察距離D和人眼的觀測角度θH，θW，計算出人眼視覺範圍S；第二步、利用視覺範圍S，和圖像原始大小，計算出降採樣尺度Z；第三步、計算出原始圖像X和失真圖像Y經過尺度變換Z後的圖像X』，Y』；第四步、分別計算出尺度變換前後圖像X，Y；X』，Y』的峰值信噪比和結構相似度質量評價分數。本發明考慮了不同的圖像尺寸以及觀察距離對於圖像質量評價的影響，有效地提升了峰值信噪比(PSNR)和結構相似度(SSIM)質量評價方法的性能。
【專利說明】基於自適應尺度變換的圖像質量評價方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種適用於圖像質量評價領域的方法，具體地，涉及一種基於自適應 尺度變換的圖像質量評價方法。
【背景技術】
[0002] 圖像質量評價（IQA)是圖像處理中的一個重要研究領域。現有的圖像質量評價方 法主要分為主觀與客觀兩類。其中主觀評價方法應當是最終的質量評價標準，但是這種方 式昂貴，費時，而且不能實時應用。客觀質量評價方法中，SSIM著力於結構信息，取得了可觀 的效果。在此基礎上，研究者進一步提出了多尺度的圖像質量方法，比如說：MS-SSM，IFC， VIF等。它們更加優越的性能顯示了可靠的尺度對於質量評價方法的重大意義。但即便如 此，目前很少有關於尺度變換對圖像質量評價方法性能的研究。研究者們大多選擇簡單的 多尺度方法作為一種折衷。
[0003] 考慮到這種狀況，Weisi Lin 等人在 2011 年《Journal of visual communication and image representation〉〉上發表了"Perceptual visual quality metrics:A survey，'。 它考慮了圖像高度對於圖像質量評價方法精度的影響，並且從經驗上提出了一個簡單的尺 度變換方法：Z = MX(1，round(H/256))，（H代表圖像的高度）。然而這種尺度方法只是從 經驗出發，而且沒有考慮圖像寬度和觀察距離等外部因素，不符合人眼的實際特性，因此意 義不大。
【發明內容】
[0004] 針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種基於自適應尺度變換的圖像質 量評價方法，該方法考慮了圖像尺寸以及觀察距離等外部因素對於圖像質量評價的影響， 正確地模擬人眼的視覺機制，有效地提升了質量評價方法的性能。
[0005] 為實現以上目的，本發明提供一種基於自適應尺度變換的圖像質量評價方法，包 括以下步驟：
[0006] 第一步、利用觀察距離D和人眼的觀測角度θ Η，Θ w，計算出人眼視覺範圍S ;
[0007] 第二步、利用視覺範圍S，和圖像原始大小，計算出降採樣尺度Z ;
[0008] 第三步、計算出原始圖像X和失真圖像Y經過尺度變換Z後的圖像X'，Y' ；
[0009] 第四步、分別計算出尺度變換前後圖像X，Y ;X'，Y'的峰值信噪比（PSNR)和結構 相似度（SSIM)質量評價分數。
[0010] 本發明的原理是，人眼對於圖像細節的感知能力很大程度上取決於人類視覺系統 (HVS)的解析度。當觀察距離越來越遠的時候，人眼的解析度下降，對於圖像中細小的分辨 能力越來越差，反之亦然。
[0011] 與現有技術相比，本發明具有如下的有益效果：
[0012] 本發明通過自適應尺度變換，有效模擬了 HVS的實際機制。PSNR，SS頂均證實了 本發明有效地提高了圖像質量評價方法的精度。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013] 通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明的其它特徵、 目的和優點將會變得更明顯：
[0014] 圖1為本發明一實施例的人眼視覺範圍示意圖；
[0015] 圖2(a)-圖2(d)為本發明一實施例在LIVE資料庫中，尺度變換前後圖像X，Y;X'， Υ'的PSNR，SSM質量評價分數與主觀評價值DMOS對比圖；
[0016] 圖3(a)-圖3(d)為本發明一實施例在IVC資料庫中，尺度變換前後圖像Χ，Υ ;Χ'， Υ'的PSNR，SSM質量評價分數與主觀評價值MOS對比圖；
[0017] 圖4(a)-圖4(d)為本發明一實施例在Toyama-MICT資料庫中，尺度變換前後圖像 X，Y ;X'，Y'的PSNR，SSM質量評價分數與主觀評價值MOS對比圖。
【具體實施方式】
[0018] 下面結合具體實施例對本發明進行詳細說明。以下實施例將有助於本領域的技術 人員進一步理解本發明，但不以任何形式限制本發明。應當指出的是，對本領域的普通技術 人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬於本發明 的保護範圍。
[0019] 本實施例提供一種基於自適應尺度變換的圖像質量評價方法，包括以下步驟：
[0020] 第一步、利用觀察距離D和人眼的觀測角度ΘΗ，θ"，計算出人眼視覺範圍S(S的 示意圖如圖1所示）；
[0021] i)分別利用下述公式計算人眼視覺高度H和視覺寬度W :
【權利要求】
1. 一種基於自適應尺度變換的圖像質量評價方法，其特徵在於，包括以下步驟： 第一步、利用觀察距離D和人眼的觀測角度ΘΗ，θ"，計算出人眼視覺範圍S; 第二步、利用視覺範圍S，和圖像原始大小，計算出降採樣尺度Z ; 第三步、計算出原始圖像X和失真圖像Y經過尺度變換Z後的圖像X'，Y' ； 第四步、分別計算出尺度變換前後圖像X，Υ ;χ'，Y'的峰值信噪比和結構相似度質量評 價分數。
2. 根據權利要求1所述的一種基於自適應尺度變換的圖像質量評價方法，其特徵在 於，第一步中，所述的人眼視覺範圍S : i) 分別利用下述公式計算人眼視覺高度Η和視覺寬度W : Η - 2 * D r = 2tan(|).D 其中：D為人眼的觀察距離，ΘΗ = 40°，θ" = 50° ; ii) 計算出人眼視覺範圍：S = Η · W。
3. 根據權利要求1所述的一種基於自適應尺度變換的圖像質量評價方法，其特徵在 於，第二步中：所述的降採樣尺度Z : z= [H^w[= I 1 ,.El ^ - ^ H-W - ^ 4tan(^)-tan(^) V ^ } "/ 其中：HA分別為圖像的原始高度和寬度；人眼視覺高度H和視覺寬度W : i/ = 2tan(|).D r 二 2tan(|).D 其中：D為人眼的觀察距離，θ Η = 40°，Θ w = 50°。
4. 根據權利要求1所述的一種基於自適應尺度變換的圖像質量評價方法，其特徵在 於，第三步中，所述的降採樣後圖像X'，Y' ： X，= R(L(X)，Ζ) V = R(L(Y), Z) 其中X，Y分別為原始參考圖像和失真圖像，L( ·)為低通濾波函數，R( ·)為降採樣函 數。
5. 根據權利要求1-4任一項所述的一種基於自適應尺度變換的圖像質量評價方法，其 特徵在於，第四步中： 圖像X，Y ;X'，Y'的峰值信噪比分別為： PSNR = PSNR(X, Y) PSNRs = PSNR(X，，Y，） 圖像X，Y ;X'，Y'的結構相似度質量評價分數分別為： SSIM = SSIM(X, Y) SSMs = SSIM(X，，Y，）。
【文檔編號】G06T7/00GK104240254SQ201410491095
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月23日 優先權日:2014年9月23日
【發明者】楊小康, 韓宗璽, 翟廣濤, 顧錁 申請人:上海交通大學