图像质量主观评价中眼动信号的可视化分析方法

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1、图像质量主观评价中眼动信号的可视化分析方法-电气论文图像质量主观评价中眼动信号的可视化分析方法郭昕（西安交通大学电子与信息工程学院图像所，陕西西安710049）摘要：针对近年来在建立图像质量主观评价过程中得到广泛应用的眼动信号，提出一套基于眼动仪采集的原始眼动数据的可视化分析方法。实现从凝视点到注视点的I-VT滤波过程，设计并绘制单人注视点界面，生成并初步分析注视点叠加热图，为将眼动信号更好地应用于图像质量主观评价，提供了创新性的分析与探究。关键词：图像质量主观评价；眼动仪；I-VT滤波器；热图中图分类号：TN919-34文献标识码：A文章编号：1004-

2、373X（2015）12-0070-04收稿日期：2014-12-15眼动跟踪是研究如何精确无干扰地追踪人眼视觉过程的技术。该技术是一种人类意识行为的特殊测量工具，也是一种未来人机接口的关键技术，因此受到了神经认知科学、心理学、工业工程、平面及立体视觉和计算机科学等众多领域和交叉学科的广泛关注。图像质量评价是希望建立一种能够与人眼主观评价特性尽量符合的客观质量指标，现在成熟的全参考、部分参考和无参考模型都是模拟人类视觉机制对误差信号的感知能力[1]。本文从全新的眼动技术入手，直接从测试者的主观评价行为中获得其眼睛注视点序列，从而真实地反映视觉感知失真图像的

3、判断过程，不仅具有很强的创新性，并且对视觉感知研究具有重要的研究意义。1主观图像质量评价中的原始眼动数据采集1.1测试环境测试全部是在室内进行，室内光照正常，采集眼动信号的眼动仪为TobiiTX300[2]，搭配23寸显示屏，长宽比为16∶9，屏幕分辨率为1920×1080，采用的跟踪技术为暗瞳孔法。1.2测试图片为了避免数据库公布后出现版权问题，本文采用图片为从北京星联图客科技公司“微利图片库”购买的110张彩色摄影图片。这些原始图片分辨率均为300dpi，格式为“.jpg”，尺寸由1650×2482到5120×3413不等。图片内容包括近景、远景、景物

4、、动物、人等。实验中选取30张原始图，图片序号次为：004，005，010，019，022，035，036，037，043，054，055，063，070，072，073，074，077，082，084，086，087，088，090，093，098，101，105，107，109，110。图片的命名方式为“ipc图片序号”。退化图片是在原始图片的基础上进行退化处理得到的。实验选取6种退化方式，每种退化方式设有4个退化等级，共有900幅测试图。其中6种退化方式分别为：awgn（加性高斯白噪声），gb（高斯模糊），hfn（高频噪声），jp2k（JPEG200

5、0压缩），jpeg（JPEG压缩），quantiza-tion（量化噪声）[3]。退化图片按照“退化方式-退化等级-原始图片名”的方法命名[4]。例如，名字为“ipc004”的原始图片，进行高斯模糊处理，退化等级是2，则退化图片名为“gb-2-ipc004。这里把原始图片的退化等级设为0。1.3测试结果与初步眼动数据处理本次测试参与人数共计49人，完成了90个test，实现了对900幅图的两次完整遍历。一个test内包含30幅图，各幅图的内容、退化等级均不同。实验中眼动数据的采样成功率见表1。实验得到的眼动数据通过TobiiStudio2.0导出格式为“.

6、xls”的MicrosoftExcel数据文件。每一个test对应一个Excel文件，一共导出75个Excel文件。对这75个Excel文件中的数据以图片名为要素进行整合，即将同一幅图的数据放在一个新的Excel文件中，由此得到30个以图片名为命名的Excel数据文件。具体操作方法是将所有test的数据均导出到一个Excel文件，再利用Excel软件自带的数据筛选功能以图片名为关键词进行筛选，30次筛选即可得到30个以图片名为命名的Excel数据文件。这30个Excel文件包含的内容有被测者姓名、图片名、注视点序列号、凝视行为类型、注视点x、y坐标，凝视点

7、x、y坐标等。2I-VT滤波器的构建2.1I-VT滤波器的基本原理GazePoint[5]在本文中译为“凝视点”，它本身并没有包含任何的生理学意义，只是一些由TobiiTX300眼动仪的采样得到的采样点。所谓TobiiTX300眼动仪采样的得到的凝视点，即以1300采样时间间隔得到的一系列沿时间轴分布的像素坐标值。FixationPoint本文中译为“注视点”，它包含着实际的生理学意义，是对凝视点的坐标值采用I-VT注视滤波器（或其他滤波器）进行滤波后得到的。I-VT滤波器的目的，即从采集到的凝视点中正确滤出注视点。它是基于眼球的角速度计算并按眼球的运动进

8、行数据处理，因此数据不受屏幕分辨率、屏幕尺寸和眼睛与刺激材料之间距