基于均勻計(jì)色制的彩色圖像質(zhì)量評(píng)價(jià).pdf

1、人類社會(huì)已步入信息時(shí)代，獲取信息的途徑主要是通過視覺、聽覺、觸角、味覺及嗅覺。據(jù)有關(guān)學(xué)者統(tǒng)計(jì)，視覺信息約占全部信息的70％，而視覺信息的獲取主要表現(xiàn)為圖像。現(xiàn)代社會(huì)中，圖像信息在許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，如數(shù)字電視、會(huì)議電視和可視電話等數(shù)字圖像處理系統(tǒng)，已經(jīng)進(jìn)入千家萬戶的日常生活。隨著電視技術(shù)、通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，數(shù)字圖像系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的相繼完善，圖像質(zhì)量的評(píng)價(jià)方法的“瓶頸”效應(yīng)正在逐步顯露。圖像質(zhì)量的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)包含兩類：主觀評(píng)價(jià)標(biāo)

2、準(zhǔn)和客觀評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。圖像質(zhì)量的主觀評(píng)價(jià)方法是指通過召集一批人給指定圖像打分，按數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法處理，來衡量圖像的視覺效果；客觀評(píng)價(jià)方法通過一系列儀器測(cè)量參數(shù)確定圖像的物理損傷量。主觀評(píng)價(jià)法無法做到實(shí)時(shí)處理，客觀評(píng)價(jià)法無法對(duì)圖像的視覺感覺直觀評(píng)價(jià)。由于圖像最終是取決于觀看者的滿意程度，國(guó)際公認(rèn)的是主觀評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)(MOS：Mean OpinionScore)，因而限制了圖像處理相關(guān)技術(shù)的發(fā)展及其工程應(yīng)用。 目前，將圖像質(zhì)量主觀評(píng)價(jià)方法與客

3、觀評(píng)價(jià)方法有機(jī)地結(jié)合起來研究圖像質(zhì)量，已成為圖像質(zhì)量研究領(lǐng)域新的發(fā)展方向，國(guó)內(nèi)外學(xué)者做了大量的研究工作?？傮w來說，與視覺相關(guān)的圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)已經(jīng)成為一個(gè)新的活躍的研究方向，從發(fā)表論文和視頻質(zhì)量專家組 (VQEG：Video Quality Experts Group)公布的模型及其測(cè)試結(jié)果來看，圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)方法大致可以分為三種類型：基于視覺感知的、基于視覺興趣度的和基于結(jié)構(gòu)化的圖像評(píng)價(jià)方法。在分析三類圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)方法的過程中，我們注意到：

4、文獻(xiàn)資料表明，與視覺相關(guān)的彩色圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)方法甚少，僅限于將色差信號(hào)類比亮度信號(hào)的方法處理，并沒有直接從對(duì)應(yīng)色調(diào)和飽和度的角度進(jìn)行研究，不利于彩色測(cè)試圖像的獲取，以及與視覺特性匹配方法的探討。為此，我們?cè)诒菊撐闹性O(shè)計(jì)了一種基于均勻計(jì)色制的彩色圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)方法，它主要包含了如下幾個(gè)方面的研究： 1．傳統(tǒng)的圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)方法 主要分為圖像的主觀評(píng)價(jià)法和圖像的客觀評(píng)價(jià)法兩大類。而近代的圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)方法，則可細(xì)分為基于視覺感知的評(píng)

5、價(jià)方法，基于視覺興趣的評(píng)價(jià)方法，基于視覺結(jié)構(gòu)化的評(píng)價(jià)方法和基于視覺信息的評(píng)價(jià)方法。本文分析了每種方法的優(yōu)缺點(diǎn)，并將其進(jìn)行了分類和總結(jié)。 2．基于均勻計(jì)色制的彩色圖像質(zhì)量評(píng)價(jià) 在介紹了光特性及彩色視覺原理，常見色彩模型以及三種計(jì)色制原理與色度圖的基礎(chǔ)上，本文重點(diǎn)研究了CIE1976L<'*>a<'*>b<'*>均勻顏色空間和CIE1976 L<'*>a<'*>b<'*>色差公式并將其推廣至常用的CIEDE2000色差公式。

6、 3．為確切表示一幅彩色圖像，必須采用三個(gè)參量：亮度、色調(diào)和飽和度。然而由于描述彩色最直接的色度(色調(diào)和飽和度)參數(shù)計(jì)算涉及的處理方法繁雜，國(guó)際上目前一般采用兩個(gè)色差信號(hào)來表示色度參數(shù)。但是色差信號(hào)物理含義終歸不如色度參數(shù)中的色調(diào)和飽和度直觀。為此，本文建立了一個(gè)通用的亮度、色調(diào)和飽和度計(jì)算程序。該方法使得一幅彩色圖像可以用亮度、色調(diào)和飽和度三個(gè)參數(shù)來確切表示，這樣有利于新的數(shù)字視頻信號(hào)設(shè)計(jì)、編碼和圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)的進(jìn)一步研究。

7、 4．目前國(guó)際上彩色測(cè)試圖像信號(hào)的設(shè)計(jì) 主要是依據(jù)模長(zhǎng)和相角類比色調(diào)和飽和度定義來進(jìn)行設(shè)計(jì)的，然而由于模長(zhǎng)和相角的概念并不能直接反映測(cè)試信號(hào)的色度物理含義，限制了與色度圖的接軌，以及與視覺相關(guān)測(cè)試圖像方法的進(jìn)一步研究。為此，本文在解決了色度參數(shù)計(jì)算問題的基礎(chǔ)上，依據(jù)電視學(xué)色度圖的定義，給出了一種基于三要素的測(cè)試圖像信號(hào)設(shè)計(jì)方法。該方法可以滿足不同類型和編碼方式的電視測(cè)試信號(hào)的要求。 5．通過利用CIE2000色差標(biāo)準(zhǔn)

8、，充分考察色差視覺感受，結(jié)合色差修正參數(shù)及其視覺感受效果，本文抓住彩色光三要素與XYZ計(jì)色制參數(shù)關(guān)系，通過XYZ色度圖與均勻色度圖的轉(zhuǎn)換，建立了一種基于三要素的CIE2000圖像測(cè)試信號(hào)設(shè)計(jì)方法。 6．本文討論了CIE DE2000色差公式中色差修正參數(shù)的選擇條件，并用大量的色差視覺感受實(shí)驗(yàn)總結(jié)出了CIE DE2000 色差公式與主觀視覺的關(guān)系。這對(duì)于建立接近主觀評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的客觀評(píng)價(jià)方法標(biāo)準(zhǔn)提供了新的依據(jù)。 7．結(jié)合圖像的