基于结构相似度的图像质量客观评价方法研究

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图像质量评价的研究是图像信息工程的基础技术之一,图像质量评价方法用以评价图像质量或图像处理算法的优劣,在图像处理领域至关重要。   Wang Zhou等人提出的结构相似度(SSIM:Strucural Sinularity)算法,计算简单、性能优越。但其不足之处之一是,仅简单地用平均求和,即取子块结构相似度(SSIM)的平均值而得到整幅图像的平均结构相似度(MSSIM:Mean SSIM)。通常情况下,失真是高度非均匀分布的,人眼对于图像不同区域的视觉灵敏度不同。因此,本文提出了一种基于图像块分类的加权平均结构相似度(WSSIM:Weighted SSIM)的图像质量评价算法。   颜色是图像非常重要的视觉特征,人眼对彩色图像的视觉感受要比灰度图像的感受丰富得多,是人识别图像的主要感知特征之一。颜色特征是图像质量评价体系中必不可少的组成部分,研究彩色图像的质量评价变得很有必要,基于此本文对彩色图像的质量评价进行了研究,提出了彩色图像的SSIM评价方法。   本文的主要工作如下:   1).从人眼视觉模型和视觉心理特征出发,本文提出了基于图像块分类的加权结构相似度(WSSIM)。即先将图像分块并区分为边缘块、平滑块和细节块三类,然后根据人眼对图像边缘区域最敏感、平滑区域较敏感和细节区域最不敏感这一特性,对边缘块加最大权系数,平滑块次之,细节块加权系数最小,最后求每一类型的平均结构相似度(MSSIM)的加权和,作为整幅图像的加权结构相似度(WSSIM)。   实验结果表明,本文提出的WSSIM算法对失真图像的评判性能优于MSSIM。这是因为WSSIM考虑到了人眼视觉对图像不同区域敏感程度不同的特性,对不同类图像块的平均结构相似度求加权和得到整幅图像的评价值,更加符合人眼感知。   2).分别对不同的色彩空间中(如RGBlαβHSV)进行研究,得到了相应颜色空间结构相似度评价方法的运算表达式,并对彩色图像进行了实验,验证了SSIM在基于色彩空间的图像质量评价上优于PSNR。并通过比较得到了SSIM在lαβ空间下表现要好于RGB空间,在RGB空间下又好于HSV空间。
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