基于視覺(jué)感知的圖像清晰度的測(cè)定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于視覺(jué)感知的圖像清晰度的測(cè)定方法，屬于圖像清晰度測(cè)定技 術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 顯示技術(shù)不僅可實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確、直觀、清晰、快捷的信息輸出，同時(shí)也為信息時(shí)代提供 了一種友好的人與機(jī)器交流信息的界面。隨著信息時(shí)代的到來(lái)，人們對(duì)顯示質(zhì)量的要求與 日倶增。新的技術(shù)、新的應(yīng)用場(chǎng)合都可能改變觀察者對(duì)顯示圖像質(zhì)量的評(píng)價(jià)。為此， Engeldrum引入了 "圖像質(zhì)量環(huán)"模型，將消費(fèi)者關(guān)注的圖像顯示質(zhì)量與顯示系統(tǒng)技術(shù)參數(shù) 通過(guò)一些中間步驟聯(lián)系起來(lái)。消費(fèi)者對(duì)圖像質(zhì)量的主觀感受是觀察到的圖像質(zhì)量各屬性的 加權(quán)和。這些圖像質(zhì)量屬性包括清晰度，色彩豐富度，亮度，圖像均一性等被觀察者無(wú)意識(shí) 評(píng)價(jià)的特性。然后建立主觀圖像質(zhì)量屬性與圖像物理特性的聯(lián)系。這些圖像物理特性包括 可以由測(cè)量?jī)x器測(cè)得的光學(xué)和電學(xué)特性，如輸出亮度、色域大小、顯示白場(chǎng)、伽馬值、噪聲水 平等。最終，通過(guò)深入了解顯示物理原理，這些圖像物理特性可以與顯示系統(tǒng)的技術(shù)參數(shù)間 建立聯(lián)系。
[0003] 中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)（申請(qǐng)?zhí)枮?01210052401.2,授權(quán)日為2014-03-26)中披露了一 種圖像清晰度JND值測(cè)定方法，首先將線性轉(zhuǎn)換后的原始圖像轉(zhuǎn)換到xyY空間，對(duì)分量Y進(jìn)行 處理，得到一組測(cè)試圖像;然后找出至少一幅JND臨界圖像;接著計(jì)算原始圖像和JND臨界圖 像中高斯函數(shù)方差參數(shù)的差值，該差值的平均值即為該被試對(duì)該原始圖像清晰度的JND值。 該方法并未解決如何度量大于1個(gè)JND的圖像清晰度變化問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種基于視覺(jué)感知的圖像清晰度 測(cè)定方法，為定量評(píng)價(jià)改進(jìn)顯示器參數(shù)時(shí)人眼所能察覺(jué)的圖像質(zhì)量的變化，從而對(duì)顯示技 術(shù)的設(shè)計(jì)、研究提供依據(jù)。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：
[0006] -種基于視覺(jué)感知的圖像清晰度的測(cè)定方法，其特征是，包括如下步驟：
[0007] 1)測(cè)定圖像清晰度的JND值；
[0008] 11)按照以下方法對(duì)原始圖像進(jìn)行處理，得到測(cè)試圖像：
[0009] 101)通過(guò)伽馬校正將原始圖像轉(zhuǎn)換至線性空間；
[0010] 102)將線性轉(zhuǎn)換后的原始圖像由RGB空間經(jīng)XYZ空間轉(zhuǎn)換到xyY空間；
[0011] 103)在xyY空間中，保持其它分量不變，按照一組不同方差參數(shù)的高斯函數(shù)僅對(duì)分 量Y進(jìn)行卷積，此組方差參數(shù)σ在0.1-0.8之間等間隔分布，參數(shù)的取值個(gè)數(shù)依據(jù)經(jīng)驗(yàn)值選 擇；
[0012] 104)將卷積后的圖像由xyY空間經(jīng)XYZ空間轉(zhuǎn)換回RGB空間，得到一組具有不同模 糊程度的測(cè)試圖像；
[0013] 12)利用階梯法結(jié)合二項(xiàng)迫選法進(jìn)行視覺(jué)感知實(shí)驗(yàn)，找出至少一幅測(cè)試圖作為JND 臨界圖像；
[0014] 13)根據(jù)步驟103)的處理過(guò)程，找出對(duì)應(yīng)于JND臨界圖像的高斯卷積時(shí)的方差參數(shù) 值，該值的平均值即為該被試對(duì)該原始圖像清晰度的JND值；
[0015] 14)更換不同的原始圖像及被試者，重復(fù)步驟11)_13);將所有被試者對(duì)不同原始 圖像的清晰度JND值進(jìn)行均值計(jì)算及方差分析確定圖像清晰度的JND值，記為R;
[0016] 2)按照步驟1)的方法生成測(cè)試圖像，其中步驟103)中的方差參數(shù)σ取值介于0-2R 之間；
[0017] 3)利用二分法進(jìn)行視覺(jué)感知實(shí)驗(yàn)，被試者需找出一幅測(cè)試圖，被試者認(rèn)為這幅圖 的清晰度度變化介于原圖和變化量最大測(cè)試圖的中間位置，以該圖對(duì)應(yīng)的方差參數(shù)的值作 為主觀中值；
[0018] 4)將步驟2)中的方差參數(shù)σ取值介于0-3R之間，重復(fù)步驟2)和3);
[0019] 5)將步驟2)中的方差參數(shù)σ取值介于1R-4R之間，重復(fù)步驟2)和3);
[0020] 6)更換不同的圖像內(nèi)容及被試者，重復(fù)步驟2)_5);對(duì)應(yīng)于三個(gè)不同清晰度變化范 圍，分別將所有被試選取的主觀中值進(jìn)行均值計(jì)算及方差分析，確定各區(qū)間的主觀中值；
[0021] 7)根據(jù)主觀實(shí)驗(yàn)結(jié)果建立閾上心理量表。
[0022] 本發(fā)明所達(dá)到的有益效果:本方法對(duì)不同的被試、圖像內(nèi)容和測(cè)試圖的清晰度度 變化區(qū)間重復(fù)進(jìn)行試驗(yàn)，統(tǒng)計(jì)主觀中值的均值，并以主觀中值為基礎(chǔ)，建立圖像清晰度的閾 上心理量表，可以定量評(píng)價(jià)改進(jìn)顯示器參數(shù)、尤其是針對(duì)清晰度的參數(shù)設(shè)計(jì)時(shí)人眼所能察 覺(jué)的對(duì)圖像清晰度的影響，從而對(duì)顯示技術(shù)的設(shè)計(jì)、研究提供依據(jù)。
【附圖說(shuō)明】
[0023] 圖1是本發(fā)明的生成測(cè)試圖像的過(guò)程示意圖；
[0024] 圖2是本發(fā)明的基于視覺(jué)感知的圖像清晰度測(cè)定結(jié)果。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說(shuō)明本發(fā)明 的技術(shù)方案，而不能以此來(lái)限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0026] 本發(fā)明的自然圖像清晰度的JND值測(cè)定方法，包括以下步驟：
[0027]步驟1)、按照以下方法測(cè)定圖像清晰度的JND值：
[0028] 11)按照以下方法對(duì)原始圖像進(jìn)行處理，得到測(cè)試圖像：
[0029] 101)通過(guò)伽馬校正將原始圖像轉(zhuǎn)換至線性空間；
[0030] 102)將線性轉(zhuǎn)換后的原始圖像由RGB空間經(jīng)XYZ空間轉(zhuǎn)換到xyY空間；
[0031] RGB空間到XYZ空間的轉(zhuǎn)換為現(xiàn)有技術(shù)，其轉(zhuǎn)換公式如下：
[0032] 從XYZ空間轉(zhuǎn)換到xyY空間，其中Y分量無(wú)需重新計(jì)算，x，y分量根據(jù)式(2)求得:x = X/(X+Y+Z),y = Y/(X+Y+Z) (2)，。
[0033] 103)在xyY空間中，保持其它分量不變，按照一組不同方差參數(shù)的高斯函數(shù)僅對(duì)分 量Y進(jìn)行卷積，此組方差參數(shù)在〇. 1-0.8之間等間隔分布。
[0034] 104)將卷積后的圖像由xyY空間轉(zhuǎn)換回RGB空間，得到一組具有不同模糊程度的測(cè) 試圖像。測(cè)試圖像的生成過(guò)程如圖1所示。
[0035]步驟12)利用階梯法結(jié)合二項(xiàng)迫選法進(jìn)行視覺(jué)感知實(shí)驗(yàn)，找出至少一幅測(cè)試圖作 為JND臨界圖像。
[0036]本【具體實(shí)施方式】中采用以下實(shí)驗(yàn)方法:每次在顯示器上同時(shí)顯示兩幅圖像，一幅 為原始圖像，另一幅為測(cè)試圖，由被試者在兩幅圖中選出其認(rèn)為哪幅圖較清晰;如果被試者 選擇正確，則更換方差參數(shù)較小的測(cè)試圖；被試者一旦選擇錯(cuò)誤，則更換方差參數(shù)較大的測(cè) 試圖；重復(fù)上述過(guò)程;其中，實(shí)驗(yàn)起始變化步長(zhǎng)是8，經(jīng)過(guò)2個(gè)拐點(diǎn)后步長(zhǎng)減半為4，再經(jīng)過(guò)4個(gè) 拐點(diǎn)，步長(zhǎng)變?yōu)?,再經(jīng)過(guò)6個(gè)拐點(diǎn)后，變化步長(zhǎng)減為1;當(dāng)步長(zhǎng)為1時(shí)的拐點(diǎn)總數(shù)達(dá)到6時(shí)停 止;最后6個(gè)拐點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的測(cè)試圖即為JND臨界圖像。<