基于几何结构失真模型的图像质量评价研究

客观图像质量评价研究的目的是设计一种和视觉感知保持一致,且适用于各种失真模型的质量评价方法. 传统的结构相似度量质量评价方法忽视了自然图像本身的特点,不能很好地评判某些失真类型图像. 本文根据人眼视觉系统(Human visual system, HVS)在感知图像质量过程中的特点,探索自然图像的本征几何结构特征, 考虑像素点的方向失真、幅度失真和方差失真,提出了一种新型的基于图像几何结构失真模型的完全参考质量评价方法. 在标准数据库上的实验结果表明,本文方法适用于所有失真模型图像数据的质量评价, 计算复杂度相对较低,得到的图像客观评价结果和主观评价方法具有更好的一致性, 能够很好地反映人眼对图像质量的主观感受.     

基于多元线性回归的图像质量评价方法

通过回顾图像质量评价的发展过程,对现有的各种图像质量评价方法进行分类。针对各种失真图像如压缩图像、噪声图像等,比较一些有代表性的评价方法的预测值与主观评价分数之间的Pearson相关系数和Spearman相关系数。结果发现不同评价方法对不同失真的反映灵敏度是不同的,即使是同一种方法在不同相关系数上的表现也不一致。采用多元线性回归分析对选定的图像质量评价方法进行拟合,综合不同方法的优点,提出了一种基于多元线性回归分析的图像质量评价方法。该方法对各种类型和各种程度的失真的灵敏度都比较好,性能也比较稳定。将新方法与选定的各种具有代表性的图像质量评价方法进行比较,实验结果表明,新方法在各个方面都具有较好的鲁棒性。     

基于概率矩阵分解的多失真图像质量评估算法

图像质量评价(Image Quality Assessment, IQA)是视觉感知模型研究的重要分支,使用IQA算法自动化地评估图像质量有广阔的应用前景。基于概率矩阵分解(Probability Matrix Factorization)提出一种多失真图像质量评价算法,主要贡献有:提出一种图像质量评价的新思路,即利用PMF方法从失真图像估计参考图像,把失真图像和估计参考图像之间的信息损失作为图像质量的度量;构建新颖的特征向量描述这种信息损失;使用支持向量回归(Support Vector Regression, SVR)完成图像质量模型的训练。提出的算法在多个公开的图像质量评价数据库上超过了经典方法,实验结果证明该方法与人的主观质量评价具有更好的一致性。     

基于感知视觉重要性的立体图像质量评价

视觉心理、生理因素是有效、准确评价图像质量的重要依据.尽管在计算层面已有众多视觉心理、生理计算模型及方法为其提供支持,但在图像质量评价任务中如何分析各种孤立方法之间的内在关系进而使之有效协同,是使得评价结果更符合人主观评测的关键.从图像质量评价的角度出发,功能上将人眼的视觉注意区域定义并数学形式化为视觉初期注意区域与视觉转移期的劣质区域;同时考虑人眼的感知冗余特性,结合JND感知冗余模型,进而提出了图像质量评价范畴下的视觉感知模型PVSSIM.以此为依据,将感知视觉的方法在二维图像数据库中验证其可行性,并将其引入到立体图像质量评价中.实验结果表明,提出的客观评价方法与传统方法相比,充分考虑到了图像质量评价任务中各种视觉心理、生理因素的协同,与人主观的图像质量评价相比具有更高的相关度,评价方法在立体图像库中能很好地与主观评价相吻合,达到了预期的效果.     

基于单目和双目视觉信息的全参考立体图像质量评价模型

在立体图像质量评价领域,有效地模拟人类视觉系统对图像质量进行评价具有重要意义,考虑到人眼的视觉感知特性,基于单目和双目视觉信息构建一种立体图像质量评价模型MB-FR-SIQA。采用基于结构相似性的立体视差算法得到参考和失真立体图像的视差矩阵,结合Gabor能量响应图、显著性图和视差矩阵生成中间视图,并优化左右眼加权系数计算方法,以提高生成中间视图的准确性。分别利用单目图像和中间视图提取单目和双目视觉信息,计算单目质量分数和双目质量分数,并融合得到立体图像的质量分数,达到评价立体图像质量的目的。实验结果表明,MB-FR-SIQA模型在LIVE-I数据库上具有较高的预测精度,其斯皮尔曼等级相关系数、皮尔森线性相关系数、均方根误差分别为0.945、0.951、5.318,且预测的质量分数符合人类主观评估。     

ROI对图像质量主观评价的影响

人眼感兴趣区域(ROI)是图像中包含信息量最大的区域,它直接关系人对图像信息的获取,本文结合边缘检测和对比度提取的方法提取感兴趣区域,设计了相关主观视觉感知实验来考察人眼感兴趣区域对图像质量主观评价的影响,并对这些图像进行主观评分。实验结果表明,ROI区域在主观评价过程中占有更重要的作用,ROI区域的质量直接影响全图的显示质量。     

结合HVS和相似性度量的图像质量评价测度

图像质量评价是图像处理领域内一项很有意义的研究课题。传统的评价方法(如PSNR和MSE)只是在像素域统计参考图像和失真图像的误差,因而不能有效反映图像的视觉感知质量。针对上述问题,在充分考虑人眼视觉感知特性的基础上,提出一种新颖的图像质量评价算法,通过模拟人类视觉系统,并结合相似性度量方法获得有效的图像质量评价测度。实验结果显示,采用本文方法获得的图像质量评价结果与主观感知具有较好的一致性,能准确地反映人眼对图像质量的视觉感知。     

基于边缘梯度信息的图像质量评价方法

利用人眼视觉感知特性评价图像的质量一直是图像处理领域的研究热点,但是目前很多客观评价方法未能充分考虑视觉感知特性。针对当前工作的不足,提出了基于边缘梯度信息的图像质量评价方法。采用基于小波变换模极大值的方法提取图像的边缘梯度信息,并利用高斯函数对图像区域进行区域加权,提出基于边缘梯度信息的评价方法。实验结果表明,该方法能够准确和有效地度量不同失真类型图像的质量,与主观评价值的一致性较好,并且该算法的性能也有较大的提高。     

面向水下图像的质量评价方法

目的 针对目前水下图像质量评价方法少和现有方法存在局限性等问题,提出一种无参考并且无需手工设计特征的水下图像质量评价方法。方法 提出的水下图像质量评价方法将深度学习网络框架与随机森林回归模型相结合,首先采用深度神经网络提取水下图像的特征;然后使用提取的特征和标定的水下图像质量分数训练回归模型;最终,利用训练好的回归模型预测水下图像的质量。结果 在本文收集的水下图像数据集和水下图像清晰化算法处理结果上评测本文方法,并与多种质量评价方法进行比较,其中包括预测结果与主观质量分数比较、水下图像清晰化结果评测比较、预测结果与主观质量分数相关性比较、鲁棒性比较等。主观实验结果表明本文的评价方法可以相对准确地给出符合人类视觉感知的水下图像质量分数,并且具有更好的鲁棒性。定量实验结果表明本文方法与其他方法相比,预测的图像质量分数与主观分数具有更高的相关性。结论 提出的水下图像质量评价方法无需参考图像,省去了手工设计的特征,充分利用了深度学习网络的学习和表征能力。本文方法的准确性较好,普适性和鲁棒性较高,预测的质量分数与人类视觉感知具有较高的一致性。本方法适用于原始的水下图像和水下图像清晰化算法的处理结果。     

基于相位一致结构相似度的图像质量评价方法

针对结构相似度(SSIM)模型不能对模糊和高纹理图像进行较好的质量评价,提出一种基于相位一致结构相似度(MPCSSIM)的全参考图像质量评价方法。该方法保留SSIM中的亮度函数和对比度函数,将结构函数替换成相位一致函数,然后将三者结合起来进行质量评价。实验中LIVE数据库上的计算结果与主观评分的线性相关系数和斯皮尔曼相关系数分别为0.9501和0.9362。实验结果表明相位一致能够更好地提取图像的结构信息,该方法有较好的性能,能够更准确地评价模糊图像和高纹理图像的质量。     

基于时域梯度相似度的视频质量评价模型

频质量评价有助于多媒体网络系统优化和视频编解码算法改进,近年来已成为图像质量评价领域的热门研究方向。在图像质量评价模型(FSIM)的基础上,结合视频局部多帧之间的时域相关性,通过采用新型的三维梯度算子计算原始视频序列与失真视频序列间的梯度相似度矩阵,提出了一种基于时域梯度相似度的视频质量评价模型(TGSM FSIM)。在LIVE视频数据上的测试结果表明,所提模型与视频主观评价有较好的一致性,SROCC与PLCC指标优于VSSIM和VQM两种广泛使用的视频质量评价算法。     

虚拟现实图像客观质量评价研究进展

随着科学技术的发展,虚拟现实(virtual reality,VR)技术逐渐渗透到医疗、教育、军事和娱乐等众多领域,并凭借在各个领域广阔的应用前景而受到广泛关注。鉴于视觉质量是决定VR技术能否成功应用的关键,且图像是VR应用最基础和最重要的视觉信息载体,VR图像质量评价已经成为质量评价领域的重要前沿性研究方向。与传统图像质量评价类似,VR图像质量评价可以分为主观质量评价和客观质量评价。由于客观质量评价相比主观质量评价具有成本低、稳定性高和应用范围广等优点,对VR图像客观质量评价的研究受到了国内外学者的高度重视。目前,关于VR图像客观质量评价的研究已经取得了一定进展,但是文献中缺少对该方向相关研究方法的综述。基于此,本文针对VR图像客观质量评价的研究进行概述。首先,对VR图像质量评价的研究现状进行分析。然后,重点对现有的VR图像客观质量评价模型进行综述。具体地,根据模型是否需要使用原始无失真图像信息作为参考,将现有的VR图像客观质量评价模型划分为全参考型和无参考型两大类。其中,全参考型方法进一步划分为基于峰值信噪比/结构相似度的方法和基于传统机器学习的方法。根据特征表达空间的不同,无参考型VR图像质量评价模型划分为3类：基于等矩形投影表达空间的方法、基于其他投影表达空间的方法和基于实际观看空间的方法。介绍完各类模型后,分别对其相应的优缺点进行分析。此外,本文对VR图像客观质量评价模型的性能评价指标和现有VR图像质量评价数据库进行了归纳。最后对VR图像客观质量评价模型的应用进行了介绍,并指出了未来的研究可能的发展方向。     

像素级多源遥感影像信息融合的客观分析与质量评价

为了评价融合影像质量和各种融合方法的优缺点,理论上必须具备一套客观的、全面的评价指标.采用高空间分辨率影像和低空间分辨率多光谱影像融合的主要目标是获取高分辨率多光谱影像,因此对融合影像进行客观分析与质量评价,需要客观与主观的定量评价标准相结合进行综合评价.即对融合影像质量在主观定性的目视评价基础上,进行客观定量评价.为此本文提出了熵、平均梯度和相关系数等评价融合影像质量和融合方法性能的指标,并结合实际对二套空间分辨率不同的影像数据进行了分析试验.     

一种基于视觉兴趣性的图象质量评价方法

图象质量的正确评价是图象信息工程领域内一项很有意义的研究课题,但现有的图象客观评价方法并不完全符合人眼视觉特性。合理地评价图象质量应充分遵循人眼的视觉特性,但由于受到人的心理、文化背景、周围环境、不同的应用场合等多种因素的影响,人眼对同一幅图象中的不同区域往往具有不同的感兴趣程度,即人眼具有视觉兴趣性特性,该文在充分利用视觉兴趣性特性的基础上,针对只存在一个感兴趣区的图象,提出了一种简化的图象质量     

可见光与红外图像融合质量评价指标分析

目的 客观评价作为图像融合的重要研究领域,是评价融合算法性能的有力工具。目前,已有几十种不同类型的评价指标,但各应用领域包括可见光与红外图像融合,仍缺少统一的选择依据。为了方便比较不同融合算法性能,提出一种客观评价指标的通用分析方法并应用于可见光与红外图像融合。方法 将可见光与红外图像基准数据集中的客观评价指标分为两类,分别是基于融合图像的评价指标与基于源图像和融合图像的评价指标。采用Kendall相关系数分析融合指标间的相关性,聚类得到指标分组;采用Borda计数排序法统计算法的综合排序,分析单一指标排序和综合排序的相关性,得到一致性较高的指标集合;采用离散系数分析指标均值随不同算法的波动程度,选择充分体现不同算法间差异的指标;综合相关性分析、一致性分析及离散系数分析,总结具有代表性的建议指标集合。结果 在13对彩色可见光与红外和8对灰度可见光与红外两组图像源中,分别统计分析不同图像融合算法的客观评价数据,得到可见光与红外图像融合的建议指标集(标准差、边缘保持度),作为融合算法性能评估的重要参考。相较于现有方法,实验覆盖20种融合算法和13种客观评价指标,并且不依赖主观评价结果。结论...     

互信息域中的无参考图像质量评价

目的无参考图像质量评价是近几年来的研究热点,具有深远的现实意义和广泛的应用价值,提出一种基于互信息的无参考图像质量评价方法。方法该方法使用原始自然图像及其对应的规范化亮度图像和局部标准差图像作为输入,利用自相关互信息对输入图像邻近像素间的相关性进行量化,并引入多尺度分析得到图像在两个尺度上的互信息特征,最后使用支持向量机(SVM)在LIVE图像数据库上训练学习,从而对多类失真图像进行客观质量评价。结果在LIVE图像数据库中对本文算法进行性能测试,实验结果显示该算法得到的评价结果与人眼主观评价结果之间的平均相关系数高达0.93,总体分类准确率达到79%,性能足以与当前主流的全参考、无参考方法相竞争。结论本文方法有别于传统的基于变换的无参考图像质量评价方法,将着眼点放于自然图像邻近像素之间的固有联系上,并取得了较好的实验效果。由于没有使用图像变换并从全局域进行考虑,本文方法具有较低的时间复杂度。     

融合结构与非结构信息的自然图像恰可察觉失真阈值估计

目的 研究表明,图像的恰可察觉失真（JND）阈值主要与视觉系统的亮度适应性、对比度掩模、模块掩模以及图像结构等因素有关。为了更好地研究图像结构对JND阈值的影响,提出一种基于稀疏表示的结构信息和非结构信息分离模型,并应用于自然图像的JND阈值估计,使JND阈值模型与人眼视觉系统具有更好的一致性。方法 首先通过K-均值奇异值分解算法（K-SVD）得到过完备视觉字典。然后利用该过完备字典对输入的自然图像进行稀疏表示和重建,得到该图像对应的结构层和非结构层。针对结构层和非结构层,进一步设计基于亮度适应性与对比度掩模的结构层JND估计模型和基于亮度对比度与信息不确定度的非结构层JND估计模型。最后利用一个能够刻画掩模效应的非线性可加模型对以上两个分量的JND估计模型进行融合。结果 本文提出的JND估计模型利用稀疏表示将自然图像的结构/非结构信息进行分离,然后采用符合各自分量特点的JND模型进行计算,与视觉感知机理高度一致。实验结果表明,本文JND模型能够有效地预测自然图像的JND阈值,受污染图的峰值信噪比（PSNR）值比其他3个JND对比模型值高出35 dB。结论 与现有模型相比,该模型与人眼主观视觉感知具有更好的一致性,更能有效地预测自然图像的JND阈值。     

Expert system for low frequency adaptive image watermarking: Using psychological experiments on human image perception

This paper proposes a new system for low frequency adaptive image watermarking based on the statistical data from psychological experiments on human image perception. The new approach can lead to a reduction of degrading the subjective image quality that often occurs when watermark is embedded into low frequency area. In order to reduce the degrading of image quality, the new approach determines the strength of watermark according to local image characteristics such as brightness and contrast. By conducting a behavioral experiment on human image fidelity based on the psycho-visual image association technique, we were able to infer the relationship between the watermark strength and the different levels of image brightness and contrast information. The exact watermark is extracted according to edge characteristics by adopting a so-called edge mask that exploits the coefficients of subbands in the subsampled discrete wavelet transform images. Thus, our new approach does not require original images for watermark. We also show the new approach is practically validated against some standard images.     

Wavelet-based directional structural distortion model for image quality assessment

It is a challenging work to find an efficient metric of image quality assessment, which is an important problem for many image processing tasks. In this paper, we propose a novel wavelet-based directional structural distortion model for image quality assessment, which explores the geometric structural features of natural image. The experimental results upon image database show that our proposed method is in accordance with characteristic of human visual system and has better consistency with the subjective assessment of human beings than current image quality assessment algorithms.