基于人类视觉感知的视频图像质量评价

摘要

近年来，随着宽带数字网络的飞速发展，超大规模集成电路技术和高速多媒体专用芯片的问世，各类多媒体技术在现实生活中得到了广泛应用。数字视频图像由于其直观、方便、信息内容丰富的特点，被应用于生活的各个方面。例如，视频监控、视频会议、视频点播等。但是，视频在采集、存储、处理以及传输过程中，由于采集系统、存储介质、处理算法及传输设备的影响，不可避免地会造成视频图像的降质。而这些视频图像的降质程度可以反映出相关系统的性能或传输信道的服务质量，因此对这些视频图像进行质量评价具有重要的现实意义和应用价值。
　　 本文从人类视觉系统对视频图像质量的感知原理出发，考虑各种失真类型对视频图像质量造成的影响，探索人类视觉感知与视频图像质量之间的联系，设计出度量视频图像质量的客观评价方法，概括如下：1)从压缩图像失真的根源出发，提出了一种基于DDCT(Directional Discrete Cosine Transform)的图像质量评价测度。通过度量图像DDCT变换后的细节信息的丢失以及方向信息的改变，并结合人眼对亮度的感知特性，设计出一种无参考的压缩图像质量评价测度。实验结果表明该测度与主观感知具有较高的一致性。2)在视频特征提取和稀疏表示的理论基础上，从人类视觉系统的感知特性出发，提出了一种基予3D-Wavelet变换的视频质量评价测度。首先用3D-Wavelet来获取视频的特征以模拟人类视觉系统的多通道特性，然后利用人类视觉心理物理学的对比敏感度和掩模特性，对视频的特征进行感知滤波，最后结合人类的短时记忆特性对评价结果进行了优化。实验结果表明，该测度能准确地反映人眼对视频质量的主观感受。3)针对人类视觉系统的生理学和心理学特性，提出了一种可用于视频质量评价的视觉注意模型。该模型通过计算视频图像帧的梯度来提取视频的内容信息，利用视频中运动物体的相对运动矢量和绝对运动矢量来对人眼对运动的感知进行建模，分别模拟人眼对于运动物体的关注以及对于速度过大物体的感知不确定。最后使用这三部分内容的线性映射得到视觉注意显著图。实验结果表明，将该模型应用于已有的经典全参考型算法上，可使原始算法的评价性能得到很大的提高。

目录

文摘

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声明

第一章绪论

§1.1研究的背景及意义

§1.2国内外研究进展与现状

1.2.1基于像素域的方法

1.2.2基于视觉感知的方法

1.2.3工程类方法

1.2.4视频质量评价专家小组VQEG

§1.3论文的主要研究内容及章节安排

第二章基于DDCT的无参考型图像质量评价测度

§2.1引言

§2.2压缩图像降质因素的分析

§2.3 DDCT相关理论

§2.4基于DDCT的图像质量评价测度

2.4.1 压缩图像细节特征

2.4.2压缩图像方向特征

2.4.3亮度适应因子

2.4.4图像质量测度

§2.5实验结果与分析

2.5.1 所提出的测度与主观感知的一致性实验

2.5.2所提出的测度应用于其他失真类型图像上的实验

§2.6本章小结

第三章基于3D-Wavelet的视频质量评价测度

§3.1引言

§3.2人类视觉系统相关理论

3.2.1利用3D-Wavelet变换模拟视觉多通道特性

3.2.2空-时对比度敏感函数

3.2.3人眼的时间感知机制

§3.3基于3D-Wavelet的视频质量评价测度

3.3.1 3D-Wavelet分解

3.3.2空时域CSF

3.3.3感知阈值

3.3.4归一化直方图

3.3.5误差综合

3.3.6视频质量测度

§3.4实验结果与分析

3.4.1客观测度与主观评价之间的一致性实验

3.4.2敏感性测试实验

3.4.3有效性测试实验

§3.5本章小结

第四章基于内容和运动感知的视频质量评价

§4.1引言

§4.2人眼对视频内容的感知特性

4.2.1人眼对静止视频的感知特性

4.2.2人眼对运动物体的感知特性

4.2.3人眼对视频内容的感知特性

§4.3视频质量评价测度

§4.4实验结果与分析

4.4.1实验所用数据库

4.4.2所提出模型与主观感知的一致性实验

§4.5本章小结

第五章总结与展望

§5.1总结

§5.2展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间发表的论文与研究成果