数字图像质量分析软件计量技术探讨

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1、2016年6月第36卷第5期宇航计测技术JoumalofAstronauticMe缸Dlogy趾dMe鹪u陀mentJufL．2016V01．36．No．5文章编号：1000—7202(2016)05—0012—03中图分类号：TB973数字图像质量分析软件计量技术探讨彭益炜关广东曾宪金赵敏(工业和信息化部电子第五研究所，广州510610)文献标识码：A摘要本论文基于软件的特性，对软件计量的概念、特点和测量方法进行介绍，分析软件计量中不确定度的来源，并以数字图像质量分析算法为案例，提出软件准确性的校准技术体系。关键词软件计量软件不

2、确定度sSIM算法Disc璐siononDigitalImageQl枷tyAmlysisSomyareMetrolo韶PENGYi—weiGUANGuang—dongZENGXian-jinZHAOMin(Chinaelectmnicproductreliability柚dEnvimnment8l。IbtingR鹧earchImtitute，Gu蚰铲h∞510610，ClIi岫)AbstmctB鹊edontllepropertiesofsofhare，intlIisworkweinⅡoducetlleconcept，ch啪cter

3、isticandmeasurementmethodofsofharemetI_ologyand蛐aIyzetIIe∞咀rceofuncertaintyin∞fharemetIDlo．gy．Di西talimagequalityanalysissof如areistakenasanexampletoillustratet}Iecalibl龇ionfr姗e、∞rkofsonwareacculIacywep11)posed．Key啪rdsSo‰areme嘶logySo‰areuncertaint)rSSIMalgoritlIml引言随着信息

4、技术特别是计算机技术的快速发展，软件在日常生活、工业制造、国防建设等领域中得到了广泛的应用，系统的各种功能的实现均与软件密切相关，因此软件的准确性已成为工程或系统可靠运作的主要因素之一。由于软件的故障导致了许多重大的事故或灾难，如111erac．25医疗加速器中导致患者死亡、电网监测系统中软件错误引起的大规模停电事故、阿里安娜5号火箭发射后爆炸等。因此对软件的准确性进行计量是我们现在面临的一个重要问题。国内外对软件计量的研究还处在探索阶段，在美国国家标准与技术研究院(NIsT)最新的报导中提到软件计量的任务就在于建立标准的模型、程

5、序、测量和评估方法对软件进行测试和度量，并以一定规范为基础对软件进行认证⋯。国内中国计量院崔伟群等人提出基于哥德尔量的软件自身的量值溯源与计量技术，针对源代码、可执行代码文本状态和运行状态三个方面分析口J。目前所谓的软件计量仍然以软件测试为主，如NIST的工作就大多集中在软件可信赖性评价、软件性能测试等方面。软件测试能够发现软件中存在的错误和缺陷，验证软件的功能和性能是否满足用户的需求，但软件评审和测评都不能证明软件的正确性，不能确认软件中已经不存在错误和缺陷HJ。收稿日期：2016一07一15，修回日期：2016一09_30作者

6、简介：彭益炜(1991．01一)，男，工程师，主要研究方向：无线电计量技术。第5期数字图像质量分析软件计量技术探讨本文从计量的角度出发，首先介绍了与传统计量相比软件计量的特点，并以数字图像质量分析算法为案例，从理论上提出了一种软件准确性的校准技术体系。2软件计量的特点与误差来源软件计量与传统的物理计量有着较大的区别，目前的争论归根结底可以分为两点。1)软件计量中溯源的源头是什么：在软件测量中常用的单位有比特、像素和它们的一些导出单位，这些单位不属于国际单位制，能否被用来源头以及如何溯源都是现在备受争议的事情；2)软件计量中不确定度

7、的定义：软件或计算机系统结构非常复杂，因此通过观察代码来直接分析软件的结构与原理来研究不确定度是不现实的，同时由于软件的特殊性，其偶然误差可以为零，这种情况下不确定度的评估、甚至不确定度的有无都还没有统一的结论。通过大量的研究分析工作，我们将在软件运算中存在的误差分为两类。第一类是由实现手段引起的近似值和精确值之间的误差，如用有限位数的浮点数来表示实数时将产生舍人误差，在某些情况误差随着运算次数的增加而累积，造成较大的偏离。这些误差即有可能是软件自身定义的差错，如阿里安娜5号火箭软件系统试图将64位浮点数转换为16位浮点数，造成溢

8、出错误；也有可能是软件所采用的平台中CPu、GPu等核心芯片的性能差异导致的计算精度的限制，如海湾战争中爱国者导弹防御系统计算机精度仅有24位，造成0．000l％的计时误差。第二类是软件自身不确定性引起的误差。对于神经网络等复杂的算法，其自身模型就