1.3 圖像的視覺原理

項目一數(shù)字圖像處理基礎(chǔ)農(nóng)業(yè)信息工程系趙文旻1.3圖像的視覺原理3.圖像質(zhì)量評價

圖像質(zhì)量評價是圖像工程的基礎(chǔ)技術(shù)之一。在圖像通信工程中、圖像被光學(xué)系統(tǒng)成像到接收器上，再經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換、記錄、編碼壓縮、傳輸、增強(qiáng)和復(fù)原處理及其他變換等過程。所有這些過程的技術(shù)優(yōu)劣的評價都?xì)w結(jié)到圖像質(zhì)量的評價。

3.1圖像質(zhì)量的主觀評價

對圖像質(zhì)量最普通和最可靠的評價是觀察者的主觀評價。主觀評價的任務(wù)是要把人對圖像質(zhì)量的主觀感覺與客觀參數(shù)和性能聯(lián)系起來。數(shù)字圖像處理基礎(chǔ)1.3圖像的視覺原理表1.2主觀測試分級標(biāo)準(zhǔn)損傷質(zhì)量比較每級的主觀質(zhì)量國別每級的主觀質(zhì)量國別比較的衡量國別五級標(biāo)準(zhǔn)1.不能察覺2.剛察覺不討厭3.有點討厭4.很討厭5.不能用原聯(lián)邦德國、日本等五級標(biāo)準(zhǔn)5.優(yōu)4.良3.中2.次1.劣原聯(lián)邦德國、日本、英國五級標(biāo)準(zhǔn)+2好得多+1好0相同-1壞-2壞得多原聯(lián)邦德國、英國等六級標(biāo)準(zhǔn)1.不能察覺2.剛覺察到3.明顯但不妨礙4.稍有妨礙5.明顯妨礙6.極妨礙(不能用)英國、EBU等六級標(biāo)準(zhǔn)6.優(yōu)5.良4.中3.稍次2.次1.極次英國、EBU等七級標(biāo)準(zhǔn)+3好得多+2好+1稍好0相同-1稍壞-2壞-3壞得多EBU等數(shù)字圖像處理基礎(chǔ)1.3圖像的視覺原理表1.3CCIR推薦的主觀測試規(guī)程數(shù)字圖像處理基礎(chǔ)1.3圖像的視覺原理3.2.圖像質(zhì)量的客觀評價客觀的圖像質(zhì)量評價方法可分為無參考評價方法和有參考評價方法兩類。有參考圖像質(zhì)量評價即計算過程需要觀測圖像與標(biāo)準(zhǔn)圖像做對比，從而得出觀測圖像與標(biāo)準(zhǔn)圖像之間的差異，該差異越大，說明觀測圖像的降質(zhì)程度越大，圖像質(zhì)量也越差。但在實際應(yīng)用中，往往找不到標(biāo)準(zhǔn)圖像，比如一些在運(yùn)動中拍攝的圖像，往往帶有各種噪聲和運(yùn)動模糊，在評價這些圖像的質(zhì)量時，不存在與之做對比的標(biāo)準(zhǔn)圖像，因此在這種情況下需要開發(fā)無參考圖像質(zhì)量評價指標(biāo)去衡量其圖像質(zhì)量。數(shù)字圖像處理基礎(chǔ)1.3圖像的視覺原理

目前為止應(yīng)用最廣泛的指標(biāo)是峰值信噪比(PSNR)和均方誤差(MSE)，即計算兩幅圖像之間的像素差異。在無參考的圖像質(zhì)量評價方法中，評價的過程僅依賴觀測圖像，在這種情況下考核圖像質(zhì)量的難度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過有參考的評價方法。目前，無參考評價方法的評價指標(biāo)比較少，且已有指標(biāo)往往只是針對某一特定的應(yīng)用背景，不具有通用性。隨著對各種指標(biāo)研究的深入，發(fā)現(xiàn)在某些情況下上述指標(biāo)的計算結(jié)果與人類視覺感受不符，甚至與人類視覺感受之間出現(xiàn)相反的結(jié)論，于是開始尋求各種辦法來解決這樣的問題。數(shù)字圖像處理基礎(chǔ)1.3圖像的視覺原理

圖像質(zhì)量評價算法的目標(biāo)是得到與人的主觀評價相一致的評價結(jié)果，因此一致性是衡量算法性能的最主要方面。近來提出的算法都在不同程度上采用了HVS特性，或者是圖像中提取人眼感興趣的邊緣、色彩等結(jié)構(gòu)化信息，或者是在評價模型中保留參數(shù)，根據(jù)訓(xùn)練集上的主觀評價值來確定這些參數(shù)，或者是把HVS系統(tǒng)看成一個黑箱，通過機(jī)器學(xué)習(xí)的方法挑選出人眼感興趣的特征。所有這些都是為了讓算法給出的客觀評價結(jié)果盡可能地與主觀評價值相一致。

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在許多實際應(yīng)用中，經(jīng)常得不到參考圖像或者獲得參考圖像付出代價太大，因而要求算法降低對參考圖像的依賴程度。同時，觀測者往往并不需要參考圖像就能夠?qū)D像質(zhì)量做出合理的評價。這表明觀測者在進(jìn)行評價時抓住了反映圖像質(zhì)量的最本質(zhì)的特征，也說明對無參考算法的研究更有可能揭示人類