基于改进结构相似度的图像质量评价方法—以海浪数据为例

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1、学校代码：10264研究生学号：M150551699上海海洋大学硕士学位论文基于改进结构相似度的图像质量评价方法—以海浪数据为例题目：ImageQualityEvaluationMethodBasedonImprovedStructural英文题目：Similarity—TakingWaveDataasanExample计算机技术专业：研究方向：图像处理姓名：张石明指导教师：邹国良（教授）二O一八年五月二十日上海海洋大学学位论文原创性声明本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得

2、的成果。除文中已经明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我对所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日上海海洋大学学位论文版权使用授权书学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权上海海洋大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本版权

3、书。本学位论文属于不保密□学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日上海海洋大学硕士学位论文答辩委员会成员名单姓名工作单位职称备注徐方勤上海建桥学院教授主席宋巍上海海洋大学教授委员邹国良上海海洋大学教授委员郑宗生上海海洋大学副教授委员熊中敏上海海洋大学副教授委员郑永德上海海洋大学讲师秘书答辩地点信息学院205室答辩日期2018.5.22上海海洋大学硕士学位论文基于改进结构相似度的图像质量评价方法—以海浪数据为例摘要近年来，图像质量评价在图像处理技术领域已然成为一个重要的研究方向，并且得到快速发展。图像质量评价方法根据是否有人类主

4、观因素的影响分为两个类型，主观评价和客观评价。主观评价方法在评价效果上有许多弊端，包括效率低下、随机性、不可重复性等，最关键的是不能在图像处理过程中进行集成。客观评价速度快，应用领域广，评价结果具有重现性，不受主观因素影响。客观评价方法根据所获得的原始参考图像信息的多少，将其分为全参考、半参考、无参考三类评价方法。在图像评价过程中，图像的信息熵、均值和标准差三个统计参量都是对图像的像素值进行处理，在图像质量评价中得到了很好的应用。例如，在基于结构相似度的图像质量评价方法中用到了图像均值作为亮度信息，标准差作为对比度信息；在基于信息熵的无参考的

5、图像质量评价方法中用到了空间信息熵和频谱信息熵作为特征值，都得到了较好的评价结果，但是对模糊失真图像评价准确度较低。目前，图像质量评价研究在图像处理领域已经成为一个非常有意义的方向，如何准确、有效的图像质量评价依然是一个难题。本文的研究主要在基于前人的基础上，对海浪图像进行质量评价。每年我国海洋灾害的直接经济损失50亿元左右，而且这个数字一直在不断增加，因此海洋建设工程刻不容缓，海洋监测是不可或缺的一部分。在洋山港的视频监控系统中，数字图像在获取、存储、传输、显示等过程中都有可能会产生失真导致图像质量的下降，在这些过程中,失真图像无法满足近海

6、监测的标准以及波浪检测系统的要求，因此对监控视频中的图像作出有效的质量评价是非常有必要的。为提高浪高监测结果的可靠性和准确度，降低对海浪等级划分误差，对采集的近海海浪图像进行图像的质量进行合理的评价具有非常重要的意义。本文主要改进SSIM方法中结构相似度部分，将掩盖效应用于图像质量评价模型。如何区别图像中的平I上海海洋大学硕士学位论文坦区域和边缘纹理区域是首先要解决的问题；然后利用加权函数对梯度进行增强；最终得出具有梯度加权的结构相似度理论。主要的研究内容如下：（1）在SSIM评价方法中对模糊失真图像评价不够敏感，针对这一问题，提出一种改进的

7、基于结构相似度度的图像质量评价方法（Ws-SSIM）。在与人眼感知一致的问题上，Ws-SSIM算法比SSIM算法契合度更高。在原算法的基础上，本算法不仅具有原算法中所有的图像信息比较函数，比原算法更加全面的是增加了梯度比较函数。在对海浪图像数据库的实验中表明，Ws-SSIM算法更加符合人眼感知系统，比传统算法SSIM更优。（2）为了更进一步表明该改进算法比传统算法更适用于海浪数据库，还将使用基于改进最小距离法的图像匹配算法对所评价图像进行匹配验证，实验结果表明在不同评价值区间内，改进算法（Ws-SSIM）所评价的图像的平均匹配误差均低于SSI

8、M算法所评价的图像。本文利用洋山港海浪监控视频构建图像数据库，对数据库中图像添加不同类型噪声，利用SSIM、改进的SSIM、PSNR方法分别计算不同噪声的评价值，通