基于客观参数的图像质量评估

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1、中国科学技术大学硕士论文第一章绪论1．1引言第一章绪论CT、MRI、X．RAY等医学系统的大量使用使得医学图像的数据量快速地增长。数字化医学图像是典型的海量数据，随着网络技术发展和PACS系统(PictureArchivingandCommunicationsSystem)在医院中的普及，提高数字化医学图像的存储和传输效率已是当务之急(ZhouWang，2003)。基本手段是进行合理的压缩，而且多采用有损压缩算法，在确保诊断精度前提下压缩率越大越好。例如，美国放射医学会和国家设备制造商协会(ACR

2、／NEMA)建议采用JPEG2000对DICOM标准(DigitalImagingandCommunicationsinmedicine)图像进行压缩(Pessoa，1998)。这种有损压缩会导致医学图像质量的损伤，引起诊断失误。所以迫切需要对医学图像压缩质量进行评价，以指导选择压缩算法或压缩率。图像压缩分为有损压缩和无损压缩两种(汪孔桥，2000)。无损压缩的评估相对简单和直接。有损压缩的评估则十分困难，一个主要的问题是很难描绘出重建图的失真类型和失真大小，因此目前对有损压缩技术的主要评价手段是

3、主观评估(J．Lubin，1997)。但主观评估对评估环境、评估人有较高要求，且不具备实时操作的可能。因而人们希望找一个定量的评估方法，作为主观评价的一个替代品，拟合主观评估的结果，并且它可以对各种不同的压缩算法进行评估(冈萨雷斯，2004)。这个任务具有很大的挑战性，因为必须考虑到有很大范围的图像损伤。医学图像质量评价和通用的图像质量评价有很大的共性，因此其研究方法和成果对其他多媒体图像的质量评价也能产生重要启示。但是医学图像的形式、内容和通用图像也有较大的差异，质量评价方法中国科学技术大学硕士

4、论文第一章绪论也应该有自己的特点。在继续深入研究各种客观评价方法尤其是HVS模型的同时，必须将主观评价有机结合进来。只有质量评价方法较为成熟，医学图像的压缩才能被人们普遍接受。1．2常用的图像质量评估方法图像质量最终接收者、观察者是入，最直观的图像质量评估的方法就是通过人的主观评价。主观评价平均分MOS(MeanOptionScore)是圈像质量评估所广泛采用的方法，但在实际应用中存在着明显的缺点，首先它很繁琐、耗资，无法实时操作，其次由于它不可能自动实现，很难被嵌入到实际的应用系统中。机器视觉系

5、统侧重于自动获取和分析特定的图像，以控制相应的行为，这就希望能够研究出自动感知图像质量的客观图像质量评估方法。客观图像质量评估方法可分为参考(reference)质量评估方法和无参考(no．reference)质量评估方法两种。参考质量评估方法侧重于衡量图像逼真度，即衡量待评估图像和标准图像的相似程度，如均方误差(MSE)、峰值信噪比(PSNR)等(ZhouWang，2001)。参考图像质量评估虽然可以用数学表达式表示、能够实现自动化，但是评估过程依赖参考图像，不适合无法获得标准图像的场合。无参考

6、图像质量评估方法就是在没有标准参考图像的情况下感知待评估图像的质量，这方面的研究在国内外都很少，对其进行研究也有着重要的理论意义和实用价值。1．2．1主观评估1)双激励损伤尺度方法(ThedoubIe．stimuIusimpairmentscaIe(DSIS)method)这种评估方法(夏良正，1997)主要用来评估一个新系统或者传输路径损伤的效果。测试的组织者的首要工作是选择一些充分的测试材料来进行一些非常有意义的评估，并决定该用什么样的测试条件来进行6中国科学技术大学硕士论文第一章绪论评估通常

7、都十分简单和直接，并有有一些固定的标准(压缩比，执行时间)在使用。在评估有损压缩技术的一个主要的问题就是很难能够描绘出重建图的失真类型和失真大小。由于同图像质量主观评估方法联系起来的内在障碍，很多人都很想找到一个定量的方法，不管是以数字还是以图形形式，来作为主观评价的一个替代品。我们更希望有一个评估方法，它不但可以对某一个算法可以评估，而且对各种各样不同的算法都可以。毫无疑问，后一个任务将更加有挑战性，因为必须考虑到有很大范围的图像损伤。众所周知，均方差(MSE)是最常用的客观标准，但是它与主观评

8、估的相关性并不是很好。’目前研究最多的就是人的视觉系统(HumanVisionSystem)。只是借助于目前生理学的手段我们还不能完全理解那么复杂的人的视觉系统，但是即使在客观方法中结合了最简单的模型都能获得一个同观察者的反应更相关的结果。我们将经常在文献中出现的客观的评估方法现在归纳如下，他们都是离散的和具有双变量的。借助于计算两幅数字图的像素值的统计分布的不同，评估方法中提供了评估两幅图之间亲密度的方法。让厂(f，／)代表原始图在第J『彳：亍第／列的采样值，让厂(f，．，)代表