專利名稱：一種基于人眼視覺特性的圖像質(zhì)量客觀評(píng)價(jià)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)方法，尤其是涉及一種基于人眼視覺特性的圖像質(zhì) 量客觀評(píng)價(jià)方法。
背景技術(shù)：
圖像質(zhì)量是關(guān)系到圖像處理性能的一個(gè)重要指標(biāo)，因此圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)方法研究是 該領(lǐng)域的重要研究內(nèi)容。由于圖像的最終接受者是人，所以在評(píng)價(jià)圖像質(zhì)量時(shí)要充分考慮 人眼視覺特性。傳統(tǒng)的評(píng)價(jià)方法如PSNR等指標(biāo)由于其計(jì)算復(fù)雜度低、數(shù)學(xué)意義清晰，在圖 像處理與編碼等技術(shù)中得到了廣泛應(yīng)用。但傳統(tǒng)的評(píng)價(jià)方法是基于像素誤差統(tǒng)計(jì)的評(píng)價(jià)方 法，沒有充分地考慮像素間的相關(guān)性和人眼視覺特性，不能很好地反映人對(duì)圖像的主觀感 受。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于人眼視覺特性的圖像質(zhì)量客觀評(píng)價(jià) 方法，考慮失真圖像梯度相位信息改變對(duì)其質(zhì)量的影響，結(jié)合梯度幅值信息與人眼視覺特 性，從而提高客觀質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果與人眼主觀感知的相關(guān)性。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為一種基于人眼視覺特性的圖像質(zhì) 量客觀評(píng)價(jià)方法，其特征在于包括以下步驟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(jì)算參考圖像中坐標(biāo)位置為(i，j)的各個(gè)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(jì)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(biāo)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(biāo)位置為(i，j)的像素I。(i，j)的垂直梯度；計(jì)算參考圖像中
.、0.5χG0(/,j)
坐標(biāo)位置為(i，j)的各個(gè)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 < j彡H}；計(jì)算參考圖像中坐標(biāo)位置為(i，j)的 各個(gè)像素的 CSF 頻率響應(yīng)值 A (i，j)，A(i,j) = 2.6 χ (0.0192 + 0.114 χ f(i,j)) χ ,.“咖))1.1 ；③根據(jù)參考圖像像素(i，j)的梯度方向和幅值對(duì)參考圖像進(jìn)行量化編碼，量化編 碼的具體方式如下當(dāng) Gx。(i，j) > 0 并且 Gy。(i，j) > 0 并且 |GX。(i，j) I > |Gy。(i，j) 時(shí)，則參考圖像像素(i，j)的相位量化編碼為0000，記為相位1區(qū)；當(dāng)Gx。(i，j) > 0并且 Gy。(i，j) > ο并且IGx。(i，j) ι ( IGy。(i，j) ι時(shí)，則參考圖像像素(i，j)的相位量化編碼為1000，記為相位2區(qū)；當(dāng)Gx。(i，j) <0并且、。(1，力>0并且|、。(1，」)|彡|Gy。(i， j) I時(shí)，則參考圖像像素(i，j)的相位量化編碼為1100，記為相位3區(qū)；當(dāng)Gx。(i，j) <0并 且Gy。(i，j) >0并且|Gx。(i，j) I > |Gy—。(i，j) I時(shí)，則參考圖像像素(i，j)的相位量化編 碼為1110，記為相位4區(qū)；當(dāng)Gx。(i，j) <0并且、。(1，力<0并且|、。(1，」)| > |Gy。(i， j)時(shí)，則參考圖像像素(i，j)的相位量化編碼為1111，記為相位5區(qū)；當(dāng)Gx。(i，j) <0并 且Gy。(i，j) < ο并且|gx。(i，j) I彡|Gy。(i，j) I時(shí)，則參考圖像像素(i，j)的相位量化 編碼為 0111，記為相位 6 區(qū)；當(dāng) Gx。(i，j) >0 并且 Gy。(i，j) <0 并且 |Gx。(i，j)| ( |Gy 。(i，j)|時(shí)，則參考圖像像素(i，j)的相位量化編碼為0011，記為相位7區(qū)；當(dāng)Gx。(i，j) > ο并且Gy。(i，j) < ο并且IGx。(i，j) ι > IGy。(i，j) ι時(shí)，則參考圖像像素(i，j)的相位量 化編碼為0001，記為相位8區(qū)；這里符號(hào)I · j表示取絕對(duì)值；④利用梯度算子計(jì)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(biāo)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(biāo)位置為(i，j)的像素Id(i，j)的垂直梯度，然后根據(jù)失真圖像 像素(i，j)的梯度方向和幅值對(duì)失真圖像進(jìn)行量化編碼，量化編碼的具體方式如下當(dāng)Gx d(i，j) >0 并且 Gyd(i，j) >0 并且 |Gxd(i，j)| > |Gy—d(i，j)時(shí)，則失真圖像像素(i，j) 的相位量化編碼為0000，記為相位1區(qū)；當(dāng)Gx d(i，j) >0并且Gyd(i，j) >0并且|Gxd(i， j) I彡|Gy d(i，j) I時(shí)，則失真圖像像素(i，j)的相位量化編碼為1000，記為相位2區(qū)；當(dāng) Gxd(i, j) <0 并且 Gyd(i，j) >0 并且 d(i，j) ( |Gy—d(i，j)時(shí)，則失真圖像像素(i， j)的相位量化編碼為1100，記為相位3區(qū)；當(dāng)Gx d(i，j) < 0并且Gy d(i，j) > 0并且|GX d(i, j) I > |Gy d(i，j) I時(shí)，則失真圖像像素(i，j)的相位量化編碼為1110，記為相位4區(qū)； 當(dāng) Gx d(i，j) <0并且、(1(1，j) <0 并且 |(ix d(i，j) I > |Gy d(i，j) I 時(shí)，則失真圖像像素 (i，j)的相位量化編碼為1111，記為相位5區(qū)；當(dāng)Gx d(i，j) <0并且6,力，j) <0并且 |Gx d(i，j) I彡|Gy d(i，j) I時(shí)，則失真圖像像素(i，j)的相位量化編碼為0111，記為相位6 區(qū)；當(dāng) Gxd(i，j) >0 并且 Gyd(i，j) <0 并且 |Gxd(i，j) I ( |Gyd(i，j)| 時(shí)，則失真圖像像 素(i，j)的相位量化編碼為0011，記為相位7區(qū)；當(dāng)Gx d(i，j) >0并且Gyd(i，j) <0并 且|GX d(i，j) ι > |Gy d(i，j) ι時(shí)，則失真圖像像素(i，j)的相位量化編碼為0001，記為相 位8區(qū)；⑤計(jì)算參考圖像和失真圖像的各個(gè)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(biāo)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(biāo)位置為(i，j)的像素的相位量化編碼，符號(hào)Θ表示異或；⑥對(duì)失真圖像進(jìn)行客觀質(zhì)量評(píng)價(jià)，其最終評(píng)分IQA表示為
權(quán)利要求
1. 一種基于人眼視覺特性的圖像質(zhì)量客觀評(píng)價(jià)方法，其特征在于包括以下步驟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 < H ；計(jì)算參考圖像中坐標(biāo)位置為(i，j)的各個(gè)像素的亮度非線性敏I1JhA,若/。(/，/) >128 感度 L(i，j)，Za_/+)= τ 128；若/。(/,_/+)《128 128 °、，JJ②利用梯度算子計(jì)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(biāo)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(biāo)位置為(i，j)的像素I。(i，j)的垂直梯度；計(jì)算參考圖像中坐t示位.、0.5 χG0(ZJ)置為(i，j)的各個(gè)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 < j彡H}；計(jì)算參考圖像中坐標(biāo)位置為(i，j)的各 個(gè)像素的 CSF 頻率響應(yīng)值 A(i，7) = 2.6 χ (0.0192+ 0.114 χ /(/,/)) χ ^°114^1 ；③根據(jù)參考圖像像素(i，j)的梯度方向和幅值對(duì)參考圖像進(jìn)行量化編碼，量化編碼的 具體方式如下當(dāng) Gx。(i，j) >0并且、。(士，j) >0 并且 |GX。(i，j) > Gy—。(i，j)時(shí)， 則參考圖像像素(i，j)的相位量化編碼為0000，記為相位1區(qū)；當(dāng)Gx。(i，j) > 0并且Gy 。(i，j) > 0并且IGx。(i，j) ι彡IGy。(i，j) ι時(shí)，則參考圖像像素(i，j)的相位量化編碼為 1000，記為相位 2 區(qū)；當(dāng) Gx。(i，j) <0并且、。(士，」)>0并且|6!￡。(士，」)| 彡 |Gy。(i，j) 時(shí)，則參考圖像像素(i，j)的相位量化編碼為1100，記為相位3區(qū)；當(dāng)Gx。(i，j) < 0并且 Gy。(i，j) > ο并且IGx。(i，j) ι > IGy。(i，j) ι時(shí)，則參考圖像像素(i，j)的相位量化編碼 為 1110，記為相位 4 區(qū)；當(dāng) Gx。(i，j) <0并且、。(1，j) <0 并且 |GX。(i，j) I > |Gy。(i， j)時(shí)，則參考圖像像素(i，j)的相位量化編碼為1111，記為相位5區(qū)；當(dāng)Gx。(i，j) <0并 且Gy。(i，j) < ο并且IGx。(i，j) ι彡IGy。(i，j) ι時(shí)，則參考圖像像素(i，j)的相位量化 編碼為 0111，記為相位 6 區(qū)；當(dāng) Gx。(i，j) >0 并且 Gy。(i，j) <0 并且 |Gx。(i，j)| ( |Gy 。(i，j)|時(shí)，則參考圖像像素(i，j)的相位量化編碼為0011，記為相位7區(qū)；當(dāng)Gx。(i，j) > ο并且Gy。(i，j) < ο并且IGx。(i，j) ι > IGy。(i，j) ι時(shí)，則參考圖像像素(i，j)的相位量 化編碼為0001，記為相位8區(qū)；這里符號(hào)I · j表示取絕對(duì)值；④利用梯度算子計(jì)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(biāo)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(biāo)位置為(i，j)的像素Id(i，j)的垂直梯度，然后根據(jù)失真圖像 像素(i，j)的梯度方向和幅值對(duì)失真圖像進(jìn)行量化編碼，量化編碼的具體方式如下當(dāng)Gx d(i，j) >0 并且 Gyd(i，j) >0 并且 |Gxd(i，j)| > |Gy—d(i，j)時(shí)，則失真圖像像素(i，j) 的相位量化編碼為0000，記為相位1區(qū)；當(dāng)Gx d(i，j) >0并且Gyd(i，j) >0并且|Gxd(i， j) I彡|Gy d(i，j) I時(shí)，則失真圖像像素(i，j)的相位量化編碼為1000，記為相位2區(qū)；當(dāng) Gxd(i, j) <0 并且 Gyd(i，j) >0 并且 d(i，j) ( |Gy—d(i，j)時(shí)，則失真圖像像素(i， j)的相位量化編碼為1100，記為相位3區(qū)；當(dāng)Gx d(i，j) < 0并且Gy d(i，j) > 0并且|GX d(i, j) I > |Gy d(i，j) I時(shí)，則失真圖像像素(i，j)的相位量化編碼為1110，記為相位4區(qū)；當(dāng) Gx d(i，j) <0并且、(1(1，j) <0 并且 |(ix d(i，j) I > |Gy d(i，j) I 時(shí)，則失真圖像像素 (i，j)的相位量化編碼為1111，記為相位5區(qū)；當(dāng)Gx d(i，j) <0并且6,力，j) <0并且 |Gx d(i，j) I彡|Gy d(i，j) I時(shí)，則失真圖像像素(i，j)的相位量化編碼為0111，記為相位6 區(qū)；當(dāng) Gxd(i，j) >0 并且 Gyd(i，j) <0 并且 |Gxd(i，j) I ( |Gyd(i，j)| 時(shí)，則失真圖像像 素(i，j)的相位量化編碼為0011，記為相位7區(qū)；當(dāng)Gx d(i，j) >0并且Gyd(i，j) <0并 且|GX d(i，j) ι > |Gy d(i，j) ι時(shí)，則失真圖像像素(i，j)的相位量化編碼為0001，記為相 位8區(qū)；⑤計(jì)算參考圖像和失真圖像的各個(gè)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(biāo)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(biāo)位置為(i，j)的像素的相位量化編碼，符號(hào)Θ表示異或；⑥對(duì)失真圖像進(jìn)行客觀質(zhì)量評(píng)價(jià)，其最終評(píng)分IQA表示為
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于人眼視覺特性的圖像客觀質(zhì)量評(píng)價(jià)方法，利用圖像梯度的幅值信息，結(jié)合人眼視覺系統(tǒng)的對(duì)比敏感度函數(shù)的帶通特性和亮度敏感度特性，對(duì)失真圖像的梯度相位信息失真程度進(jìn)行視覺加權(quán)，以加權(quán)失真程度反映圖像的質(zhì)量變化，優(yōu)點(diǎn)在于考慮了失真圖像梯度相位信息改變對(duì)其質(zhì)量的影響，并結(jié)合梯度幅值信息與人眼視覺特性，從而使得評(píng)價(jià)結(jié)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(jié)果。
文檔編號(hào)G06T7/00GK102142145SQ20111007025
公開日2011年8月3日 申請(qǐng)日期2011年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月22日
發(fā)明者周武杰, 彭宗舉, 蔣剛毅, 邵楓, 郁梅 申請(qǐng)人:寧波大學(xué)