一種基于局部對(duì)比度模式的通用無(wú)參考圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種圖像質(zhì)量客觀評(píng)價(jià)方法，尤其是涉及一種基于局部對(duì)比度模式的 通用無(wú)參考圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 圖像是人類(lèi)獲取信息的重要途徑，圖像質(zhì)量表示圖像向人或設(shè)備提供信息的能 力，直接關(guān)系著所獲取信息的充分性與準(zhǔn)確性。然而，圖像在獲取、處理、傳輸和存儲(chǔ)的過(guò)程 中，由于各種因素影響將不可避免的產(chǎn)生降質(zhì)問(wèn)題，這給信息的獲取或圖像的后期處理帶 來(lái)了極大困難。因此，建立有效的圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)機(jī)制非常重要，如在圖像去噪、圖像融合等 處理過(guò)程中可用于各種算法的性能比較、參數(shù)選擇;在圖像編碼與通信領(lǐng)域可用于指導(dǎo)整 個(gè)圖像的傳輸過(guò)程并評(píng)估系統(tǒng)性能。
[0003] 圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)方法可以分為兩類(lèi):主觀評(píng)價(jià)方法和客觀評(píng)價(jià)方法。前者是由觀察 者對(duì)圖像質(zhì)量進(jìn)行評(píng)分，得到平均評(píng)價(jià)分用以衡量圖像質(zhì)量;后者利用數(shù)學(xué)模型計(jì)算圖像 質(zhì)量。主觀評(píng)價(jià)方法的實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較可靠，但費(fèi)時(shí)費(fèi)力?？陀^評(píng)價(jià)方法又可分為三類(lèi):全參 考圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)方法、半?yún)⒖紙D像質(zhì)量評(píng)價(jià)方法和無(wú)參考圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)方法，當(dāng)前研究最 多的是全參考圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)方法，但是多數(shù)應(yīng)用中無(wú)法獲得相應(yīng)的原始圖像，因此，無(wú)參考 圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)方法的研究更具實(shí)用價(jià)值。
[0004] 無(wú)參考圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)方法可分為特定失真評(píng)價(jià)方法和通用評(píng)價(jià)方法兩種，特定失 真評(píng)價(jià)方法只能對(duì)某種特定失真類(lèi)型的圖像進(jìn)行評(píng)價(jià)，例如JPEG、JPEG2K及Gblur失真等， 無(wú)法對(duì)其它類(lèi)型的失真圖像及多種處理技術(shù)處理后的圖像進(jìn)行質(zhì)量評(píng)價(jià);通用評(píng)價(jià)方法可 以同時(shí)對(duì)多種失真進(jìn)行評(píng)價(jià)。
[0005] 現(xiàn)有的通用無(wú)參考圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)方法并沒(méi)有充分考慮人眼視覺(jué)特性，因此，如何 在評(píng)價(jià)過(guò)程中有效地提取人眼視覺(jué)特征信息，在評(píng)價(jià)過(guò)程中進(jìn)行人眼視覺(jué)特性結(jié)合，通過(guò) 字典學(xué)習(xí)和機(jī)器學(xué)習(xí)等方法，使得客觀評(píng)價(jià)結(jié)果更加符合人類(lèi)視覺(jué)感知系統(tǒng)，是圖像進(jìn)行 客觀質(zhì)量評(píng)價(jià)過(guò)程中需要研究解決的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種基于局部對(duì)比度模式的通用無(wú)參考圖像 質(zhì)量評(píng)價(jià)方法，其能夠充分考慮到多方向視覺(jué)機(jī)制和局部對(duì)比度模式，從而能夠有效地提 高客觀評(píng)價(jià)結(jié)果與主觀感知之間的相關(guān)性。
[0007] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為:一種基于局部對(duì)比度模式的通用 無(wú)參考圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)方法，其特征在于包括訓(xùn)練階段和測(cè)試階段兩個(gè)過(guò)程，所述的訓(xùn)練階 段的具體步驟為：
[0008] ① j、選取K幅原始的無(wú)失真圖像，將第k幅原始的無(wú)失真圖像記為{LQrg,k(x，y)}， 其中，1(21，1<1^1(，141，19<!1，￥表示原始的無(wú)失真圖像的寬度，!1表示原始的無(wú)失 真圖像的高度，L OTg,k(x，y)表示{1^,心，7)}中坐標(biāo)位置為&，7)的像素點(diǎn)的像素值；
[0009] φ_2、對(duì)每幅原始的無(wú)失真圖像實(shí)施8個(gè)方向高斯函數(shù)偏導(dǎo)數(shù)濾波器的濾波，得到 每幅原始的無(wú)失真圖像的8幅方向信息圖像，將{U rg,k(x，y)}的8幅方向信息圖像分別記為 {Gi，k(x,y)}、{G2，k(x，y)}、{G3，k(x，y)}、{G4，k(x，y)}、{G5，k(x，y)}、{G6，k(x，y)}、{G7，k(x，y)} 和{Gs，k(x，y)};
[0010] 并對(duì)每幅原始的無(wú)失真圖像實(shí)施無(wú)方向拉普拉斯高斯濾波器的濾波，得到每幅原 始的無(wú)失真圖像的1幅無(wú)方向信息圖像，將{L〇 rg,k(x，y)}的無(wú)方向信息圖像記為{G〇,k(x， y)}；
[0011] 其中，G1>k(X，y)表示{G1>k(X， y)}中坐標(biāo)位置為(x，y)的像素點(diǎn)的像素值，G2,k(x，y) 表示{G 2,k(x，y)}中坐標(biāo)位置為(x，y)的像素點(diǎn)的像素值，G3,k(x，y)表示{G 3,k(x，y)}中坐標(biāo) 位置為(x，y)的像素點(diǎn)的像素值，G4,k(x，y)表示{G4,k(x，y)}中坐標(biāo)位置為(x，y)的像素點(diǎn)的 像素值，G 5,k(x，y)表示{G5,k(x，y)}中坐標(biāo)位置為(x，y)的像素點(diǎn)的像素值，G 6,k(x，y)表示 {66,1^，7)}中坐標(biāo)位置為&，7)的像素點(diǎn)的像素值，67,1^，7)表示{67,1^，7)}中坐標(biāo)位置 為(x，y)的像素點(diǎn)的像素值，G 8,k(x，y)表示{G8,k(x，y)}中坐標(biāo)位置為(x，y)的像素點(diǎn)的像素 值，G〇,k(x，y)表示{G〇,k(x，y)}中坐標(biāo)位置為(x，y)的像素點(diǎn)的像素值；
[0012] φ_3、采用局部二值化模式操作對(duì)每幅原始的無(wú)失真圖像的8幅方向信息圖像分 別進(jìn)行處理，得到每幅原始的無(wú)失真圖像的8幅方向信息圖像各自的局部二值化模式特征 圖像，將{Gi,k(x，y)}的局部二值化模式特征圖像記為{LBPi,k(x，y)}，將{G2,k(x，y)}的局部 二值化模式特征圖像記為{1^ 2,1^，7)}，將{63,心，7)}的局部二值化模式特征圖像記為 {LBP3,k(x，y)}，將{G4,k(x，y)}的局部二值化模式特征圖像記為{LBP4,k(x，y)}，將{G5,k(x， y)}的局部二值化模式特征圖像記為{LBP5,k(X, y)}，將{G6,k(X, y)}的局部二值化模式特征 圖像記為{LBP6,k(x，y)}，將{G7,k(x，y)}的局部二值化模式特征圖像記為{LBP7,k(x，y)}，將 {Gs, k(X，y)}的局部二值化模式特征圖像記為{LBPs, k(X，y)};
[0013] 并采用局部二值化模式操作對(duì)每幅原始的無(wú)失真圖像的1幅無(wú)方向信息圖像進(jìn)行 處理，得到每幅原始的無(wú)失真圖像的無(wú)方向信息圖像的局部二值化模式特征圖像，將{Go, k (χ，y)}的局部二值化模式特征圖像記為{LBP〇,k(χ，y)};
[0014] 其中，LBP1>k(X，y)表示{LBPuUjM中坐標(biāo)位置為（x，y)的像素點(diǎn)的像素值， 1^卩 1,1{(1，7)￡[0少+1]，1^?2,1{(1，7)表示{1^? 2,1{&，7)}中坐標(biāo)位置為&，7)的像素點(diǎn)的像素 值，1^2, 1^，7)￡[0少+1]，1^3,1^，7)表示{1^3, 1^，7)}中坐標(biāo)位置為&，7)的像素點(diǎn)的 像素值，1^3,1^，7)￡[0少+1]，1^4,1^，7)表示{1^4,1^，7)}中坐標(biāo)位置為&，7)的像素 點(diǎn)的像素值，1^ 34,15&，7)￡[0少+1]，1^?5,1{(1，7)表示{1^? 5,1{&，7)}中坐標(biāo)位置為&，7)的 像素點(diǎn)的像素值，1^35, 1{&，7)￡[0，？+1]，1^?6,1{(1，7)表示{1^? 6,1{&，7)}中坐標(biāo)位置為(叉， y)的像素點(diǎn)的像素值，1^6,心，7)￡[0，？+1]，1^7,心，7)表示{1^7,心，7)}中坐標(biāo)位置為 (x，y)的像素點(diǎn)的像素值，1^7,1^，7)￡[0少+1]，1^ 8,1^，7)表示{1^8,1^，7)}中坐標(biāo)位 置為(x，y)的像素點(diǎn)的像素值，1^ 8,1^，7)￡[0少+1]，1^〇,1^，7)表示{1^(),1^，7)}中坐 標(biāo)位置為(X，y)的像素點(diǎn)的像素值，LBP〇, k (X，y) e [ 0，p+1 ]，p表示局部二值化模式操作中的 領(lǐng)域參數(shù)；
[0015] ?_4、采用直方圖統(tǒng)計(jì)方法對(duì)每幅原始的無(wú)失真圖像的8幅方向信息圖像各自的 局部二值化模式特征圖像進(jìn)行統(tǒng)計(jì)操作，得到每幅原始的無(wú)失真圖像的8幅方向信息圖像 各自的局部二值化模式特征圖像的直方圖統(tǒng)計(jì)特征向量，將{LBP^Ud)}的直方圖統(tǒng)計(jì)特 征向量記為H1>k，將{LBP2,k(x，y)}的直方圖統(tǒng)計(jì)特征向量記為H2,k，將{LBP 3,k(x，y)}的直方 圖統(tǒng)計(jì)特征向量記為H3,k，將{LBP4,k(x，y)}的直方圖統(tǒng)計(jì)特征向量記為H4,k，將{LBP5, k(x， y)}的直方圖統(tǒng)計(jì)特征向量記為H5, k，將{LBP6, k (X，y)}的直方圖統(tǒng)計(jì)特征向量記為H6, k，將 {LBP7,k(X，y)}的直方圖統(tǒng)計(jì)特征向量記為H7,k，將{LBPs,k(X，y)}的直方圖統(tǒng)計(jì)特征向量記 為 Hs,k;
[0016] 并采用直方圖統(tǒng)計(jì)方法對(duì)每幅原始的無(wú)失真圖像的無(wú)方向信息圖像的局部二值 化模式特征圖像進(jìn)行統(tǒng)計(jì)操作，得到每幅原始的無(wú)失真圖像的無(wú)方向信息圖像的局部二值 化模式特征圖像的直方圖統(tǒng)計(jì)特征向量，將{LBPo, k(X，y)}的直方圖統(tǒng)計(jì)特征向量記為Ho,k;
[0017] 其中，出,1{、112,1{、113,1{、114,1{、115,1 {、116,1{、117,1{、118,1{、11。,1 {的維數(shù)均為111'\1維，!11,1{中的第111 個(gè)元素為中的第m個(gè)元素為H2,k(m)，H3,k中的第m個(gè)元素為H 3,k(m)，H4,k中的第m個(gè) 元素為H4,k(m)，H5,k中的第m個(gè)元素為H5,k(m)，H6,k中的第m個(gè)元素為H 6,k(m)，H7,k中的第m個(gè)元 素為H7,k(m)，Hs,k中的第m個(gè)元素為H8,k(m)，H〇,k中的第m個(gè)元素為H〇,k(m)，1 ；
[0018] φ_5、將所有原始的無(wú)失真圖像對(duì)應(yīng)的直方圖統(tǒng)計(jì)特征向量組成字典學(xué)習(xí)特征矩 陣，記為Horg，其中，Horg的維數(shù)為9m' XΚ維，Horg中的第k列的9m'個(gè)元素依次為Hi,k中的m'個(gè) 元素、H2,k中的m'個(gè)元素、H3,k中的m'個(gè)元素、H4,k中的m'個(gè)元素、H5,k中的m'個(gè)元素、H6,k中的 111'個(gè)元素、!17,沖的111'個(gè)元素、!18,沖的111'個(gè)元素、!1(),沖的111'個(gè)元素 ；
[0019] 所述的測(cè)試階段的具體步驟為：
[0020] (D_l、對(duì)于任意一幅尺寸大小與步驟①_1中選取的原始的無(wú)失真圖像的尺寸大小 一致的失真圖像，將該失真圖像作為待評(píng)價(jià)的失真圖像，并記為{L dls(x，y)}，其中， W，1 <y^H，Ldis(x，y)表示{Ldis(x，y)}中坐標(biāo)位置為(x，y)的像素點(diǎn)的像素值；
[0021] (D_2、對(duì){Ldls(x，y)}實(shí)施8個(gè)方向高斯函數(shù)偏導(dǎo)數(shù)濾波器的濾波，得到{L dls(x，y)} 的8幅方向信息圖像，分別記為{Gi,dis(x，y)}、{G2,di s(x，y)}、{G3,dis(x，y)}、{G4,dis(x，y)}、 {G5，di s(x，y)}、{G6，dis(x，y)}、{G7，dis(x，y))^PI{G8，di s(x，y)};
[0022] 并對(duì){Ldis (x，y)}實(shí)施無(wú)方向拉普拉斯高斯濾波器的濾波，得到{Ldis (x，y)}的1幅 無(wú)方向信息圖像，記為{G〇,dis(x，y)};
[0023] 其中，表示中坐標(biāo)位置為(x，y)的像素點(diǎn)的像素值，G2,dls (x，y)表示{G2,dls(x，y)}中坐標(biāo)位置為(x，y)的像素點(diǎn)的像素值，G 3,dls(x，y)表示{G3,dls(x， y)}中坐標(biāo)位置為(x，y)的像素點(diǎn)的像素值，G4,dis(x，y)表示{G4,dis(x，y)}中坐標(biāo)位置為(X， y)的像素點(diǎn)的像素值，G5,dis(x，y)表示{G5,dis(x，y)}中坐標(biāo)位置為(x，y)的像素點(diǎn)的像素 值，G Mls(x，y)表示{GMls(x，y)}中坐標(biāo)位置為(x，y)的像素點(diǎn)的像素值，G7, dls(x，y)表示 {67加&，7)}中坐標(biāo)位置為&，7)的像素點(diǎn)的像素值，68, (11