基于人眼视觉特性的图像质量评价方法研究.pdf

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1、基于人眼视觉特性的图像质量评价方法研究刘江苏未曰摘要：本文是在传统图像质量评价模型的基础上,对人眼视觉理论和各种图像质量评价的主客观方法进行分析。利用小波变换与人眼视觉系统的多通道特性相匹配的特点，结合对比敏感度函数的带通特性和DCT域加权处理的方法,建立一个利用MATLAB语言实现的基于人眼视觉特性的图像质量模型评价。关键词：数字图像；人类视觉系统；小波变换；多通道；对比敏感度TheMethodsofBasedontheHVSImageQualityEvaluationLiujiangSuWeiyueABSTRACT:Thispaperanalyzedthehumanvisualt

2、heoryandthevariousobjectiveandsubjectivemethodsofimagequalityevaluation,anditisbasedonthetraditionalimagequalityevaluationmodel.Usingthecharacteristicthatwavelettransformmatchthefeaturesofhumanvisualsystemmulti-channel,andcombiningthecharacteristicsthatcontrastsensitivityfunctionwiththeband-pas

3、s，andtheDCTterritoryweightingprocessing,itwillusetheMATLABtoestablishanimagequalityevaluationmodelwhichbasedonHVS.Keywords:DigitalImage;HumanVisualSystem;WaveletTransform;Multi-channel;ContrastSensitivityFunction1前言在遥感影像产品大量应用,新的影像处理方法不断涌现的同时,对如何评价遥感影像的质量问题却缺乏全面、客观和统一的方法,影像质量的好坏常常是依靠观察者的主观感觉,不但

4、缺乏准确性,而且也不适应海量数据处理的需要。同时评价方法的非客观与非准确性,也使提高影像质量成为空谈。遥感影像作为一种产品,对其质量的评价,必将随着遥感影像应用的进一步深入而引起越来越多的关注。2传统图像质量评价方法传统的图像质量评价方法可以分为主观和客观两类，主观评价方法主要是主观平均分（MOS），客观方法主要有均方误差（MSE）、峰值信噪比（PSNR）、信息熵。1、主观评价方法主观评价方法就是让观察者根据一些事先规定的评价尺度或自己的经验对测试影像按视觉效果提出质量判断，并给出质量分数。在具体作法上，可在一定的光照、视距、分辨率大小等条件下，由一组专家和非专家观察者分别对所评价的

5、同一图像进行打分，然后按照一[2]定的规则得出一个总的评价结果。主观评价主要有两种尺度，即绝对尺度和相对尺度，所谓绝对尺度就是对给定影像给出绝对的质量评分结果，而相对尺度就是确定某影像在一批相比较的影像中的相对质量尺度。主观方法相对于客观方法更有说服力，因为图像最终的服务311对象是人的眼睛。而主观的评价测试，其实验的条件较为困难，观察者的知识水平会影响评分的结果，且又受到个人情绪等一些无法预测与控制的因素的影响。所以我们目前考虑的是基于人眼视觉的图像质量评价模型，它不仅对评价本身而且对图像的成像、处理等都会有很大的帮助。2、客观评价方法[4]1、均方误差()MSE和峰值信噪比(PS

6、NR)。两者的定义分别是：NM21'MSE=−∑∑()fijfij（1）NMij==112LPSNR=10log（2）10MSE'其中N，M分别是x，y方向图像像素点的个数，f和f分别是原始图像和重构图像在ijij点()ij,上的取值，L是图像中灰度取值的范围，对8比特的灰度图像而言L=255。峰值信噪比()PSNR反映的是整个图像的失真程度，一般情况下，峰值信噪比()PSNR愈大的图像其质量愈高。2、信息熵对一个随机事件E，如果它的出现概率是PE()，那么它包含的信息为：1I()EP==log−log2()E（3）PE()将一副静止图像看作一个具有随机输出的信源，信源符号集B定义为

7、所有可能的符号的集合{b}，信源产生符号b的概率是Pb{}，那么一幅图像的平均信息率可用下式表111示：LLHu()=⋅=∑∑PbIPb()ii()()−⋅Pb()ilog2Pb()i（4）ii==11将Hu()称为信息的熵，它定义了观察到单个信源符号输出时所获得的平均信息量。信息熵达到最大的情况出现在信源各符号的出现概率相等时，而信源此时提供最大可能的信源符号平均信息量。客观评价方法是用恢复图像偏离原始图像的误差，来衡量图象恢复的质量，看起来直观、[3]