红外压缩图像的质量评价研究

红外图像作为一种特殊图像,为了更好地传输和存储,有时候必须进行压缩。传统的均方误差(MSE)图像质量客观评价方法,有时其评价结果与人们的主观视觉不一致。为此提出了一种建立在人眼视觉模型(HVS)基础之上的边缘均方误差评价方法,它能更有效地反映出图像压缩失真在视觉上的感知。采用快速傅里叶变换、离散余弦变换、哈尔变换、小波变换、哈达马变换等算法,可对编解码后的图像效果进行评价,证实了基于人眼视觉特性的误差统计方法在对压缩图像进行像质评价时是比较令人满意的。     

无参考图像质量评价方法的设计原则

对于无法获得参考图像的图像处理系统,无参考（NR）图像质量评价具有重要意义。讨论了NR图像质量评价的基本问题,介绍了NR图像质量评价方法的基本原理,重点描述了基于块效应、图像模糊和交互神经进化的NR图像质量评价方法的内容。根据现有的NR图像质量方法都存在针对特定的类型而设计的缺陷,应用模糊测度和模糊积分,结合人类视觉系统（HVS）特性,并考虑盲失真度量遵循量化质量定律,提出了一个全面的NR图像质量评价方法的设计原则。     

基于区域对比度和SSIM的图像质量评价方法

在诸多图像质量评价方法中,结构相似度(SSIM)算法简单高效,准确性较高,但SSIM模型不能很好地评价存在局部失真和交叉失真类型的图像。针对SSIM算法对图像不同区域平等对待的不足并考虑了时域人眼视觉特性,提出一种改进的基于区域对比度和结构相似度(RCSSIM)的图像质量评价方法。该算法将图像区域灰度信息对比度与SSIM算法融合,加权归一为参考图像与失真图像的对比度结构相似度值,以其评价图像质量。在LIVE图像数据库上的实验结果表明,与SSIM算法相比,RCSSIM评价结果的皮尔逊线性相关系数提高约0.015,均方根误差减小约0.55,更接近于人眼主观测试结果,具有更好的评价性能。     

基于运动估计和ROI编码的干涉多光谱图像压缩

根据干涉多光谱图像的谱间相关性和光谱分布特点,提出一种基于运动估计和感兴趣区域编码的干涉多光谱图像压缩方法.为了去除多光谱图像的谱间相关性,采用运动估计法,对补偿后的图像(即预测误差)进行小波变换及率失真优化截取内嵌码块编码.同时采用率失真斜率提升的感兴趣区域编码方法,更好地保护光谱信息,使图像在相同的光谱分辨率下具有更好的空间分辨率.实验结果与基于三维小波变换的压缩方法以及比特平面移位的感兴趣区域编码方法相比,本文所提方法能有效改善恢复图像质量,提高编码效率,更好地保护光谱信息.     

一种基于视觉底层特征的图像质量评价方法

把视觉底层特征概念引入到客观图像质量评价中,提出了一种基于不同图像视觉底层特征的质量评价方法。在基于Itti计算模型和视觉底层特征最佳权重的基础上,对4种类型图像提取底层视觉特征显著图,利用特征最佳权重值,组合归一化形成视觉计算显著图,通过直方图相似度计算分析各显著图。实验结果与主观评价结果具有较好的一致性,且优于基于传统Itti模型和SSIM模型的图像质量评价方法。不同类型的图像需要充分考虑各特征的权重大小,使其能真实反映视觉感兴趣区域的特征属性,更好地评价失真图像的质量。     

基于图像内容视觉感知的图像质量客观评价方法

图像质量客观评价在图像和视频传输、编解码以及服务质量中起着非常重要的作用.然而现有的方法往往没有考虑图像内容特征及其视觉感知,使得其质量客观评价与主观感知结果存在一定的差距.基于此,本文结合图像内容的复杂性特征和人眼的掩蔽特性、对比敏感度特性以及亮度感知的非线性特性,提出了一种基于人眼对图像内容感知的图像质量客观评价方法.该方法首先结合亮度感知的非线性模型将图像进行转换,得到人眼感知强度图;再分别以人眼对比敏感度值和图像局部平均对比度值作为权重因子对强度求和,以求和的数据信息作为人眼感知图像的内容,并构建图像感知模型;最后以此模型分别模拟人眼感知参考图像和失真图像,并计算二者的强度差,以强度差为评价分数的基础构建图像质量客观评价模型.采用LIVE,TID2008和CSIQ三个数据库中的共47幅参考图像和1549幅测试图像进行仿真实验,且与SSIM,VSNR,FSIM和PSNRHVS等典型的图像质量客观评价模型进行对比分析,同时探讨影响图像质量评价的因素.结果表明:所提方法的评价分数与主观评价分数的Pearson线性相关性系数和Spearman秩相关系数值比SSIM的评价结果均有一定程度的提高,提高幅度分别平均为9.5402%和3.2852%,比PSNRHVS和VSNR提高幅度更大.综合以上表明:所提方法是一种有效可行的图像质量客观评价方法;同时,在图像质量客观评价中,考虑人眼对图像内容的感知和复杂度的分析有助于提高图像质量主客观评价的一致性,评价精度可得到进一步的提高.     

一种保持非负整数值的图像加密算法

提出了一种能够使双随机相位图像加密方法的密文图像保持为非负整数值的变换——重构变换.重构变换包括预处理和频谱搬移两个过程,其主要特点为,在图像进行频域变换之前,通过叠加的方式将整数图像压缩成一半大小的复数图像,从而能缩小后续运算的计算空间;基于重构变换的双随机相位图像加密方法可以实现联合图像压缩和加密的效果.与基于混沌系统的数字图像加密方法相比,本文方法的密文图像具有更低的信息熵.实验结果表明,该方法具有较强的安全性,解密图像基本无失真,并且密文图像对加性噪音攻击具有一定的鲁棒性.     

一种保持非负整数值的图像加密算法

提出了一种能够使双随机相位图像加密方法的密文图像保持为非负整数值的变换——重构变换.重构变换包括预处理和频谱搬移两个过程,其主要特点为,在图像进行频域变换之前,通过叠加的方式将整数图像压缩成一半大小的复数图像,从而能缩小后续运算的计算空间;基于重构变换的双随机相位图像加密方法可以实现联合图像压缩和加密的效果.与基于混沌系统的数字图像加密方法相比,本文方法的密文图像具有更低的信息熵.实验结果表明,该方法具有较强的安全性,解密图像基本无失真,并且密文图像对加性噪音攻击具有一定的鲁棒性.     

前向迭代多随机相位光学图像加密方法的研究

基于光学4f级联系统,采用前向迭代算法和通过产生多个随机相位板对图像进行了加密和解密。给出了该方法的原理和迭代实现的过程。对该方法在收敛速度、解密图像质量、相位板数目和相位量化阶数对解密图像质量的影响以及保密和安全性能等方面进行了分析和研究。模拟结果表明,该方法收敛速度快,解密图像质量好,可以降低相位板相位量化阶数有限所引起的误差对解密图像质量的影响,图像的安全和保密性能也得到了很大的提高。     

双树复数小波变换的视网膜图像半盲解卷积复原

针对导致自适应光学视网膜图像降质退化的原因,提出了一种结合双树复数小波变换(DTCWT)和图像半盲解卷积复原算法的方法。首先,对经过自适应光学实时校正技术得到的视网膜图像进行DT-CWT分解,得到低频和高频部分应的图像。将自适应光学成像系统中残余像差重建的光学传递函数作为图像复原模型的初始估计点扩散函数(PSF),并对低频部分图像进行条件约束的迭代半盲解卷积复原;对高频部分的图像进行去噪处理。最后,将处理后的高频和低频部分图像进行双树复数小波逆变换,获得复原图像。实验和结果表明:由该方法处理的视网膜细胞图像质量得到明显提高,图像客观质量评价参数相对于原始图像提高了5倍多;在视网膜细胞的空间频率范围内(70~90(°)~1),复原图像功率谱平均值提高了5倍左右,有助于对视网膜细胞的高分辨率观察。     

基于相位差异法的简易光学系统的图像复原方法

简易光学系统因系统结构简单而存在严重像差,导致所成图像出现模糊、失真等问题.对简易光学系统的成像特性进行分析,在已知光学系统焦距和光瞳孔径的条件下,建立含有像差的点扩散函数模型和图像复原模型,根据焦面和离焦面图像以及精确的离焦量,无需点扩散函数的先验信息,采用相位差异法对简易光学系统所成图像进行重构.实验结果表明:单透镜、双透镜和三透镜系统复原图像质量评价指标提升率分别达到24.96%、24.80%和42.04%,重构后图像质量均有明显提升.     

利用颜色编码辅助计算绝对相位的傅里叶轮廓术

针对传统去卷积算法时间需求的弊端,提出一种新的使用颜色编码辅助的绝对相位并行计算方法。该算法采用对光栅数目需求最少的傅里叶变换轮廓术（FTP）做为卷积相位求取的方法;颜色编码光栅被用来标识轮廓的序数。直接使用FTP计算出的卷积相位以及从彩色光栅中获得的轮廓序数,即可方便求出当前像素的绝对相位值;同时只用一副图像标识轮廓序数也比其他轮廓序数标识方法简单。本方法由于使用绝对相位计算方法,局部相位误差不会扩展。实验结果也证明了此算法对于多个分离物体以及复杂物体的有效性。     

结合视觉注意力机制和图像锐度的无参图像质量评价方法

针对模糊图像的质量评价,提出一种新的无参图像质量评价方法,该方法结合了自底向上的视觉注意力机制和自顶向下的图像锐度评价标准。根据人眼视觉注意力机制模型,分别计算颜色、亮度和方向显著度图像,通过竞争机制得到人眼优先关注的区域; 利用无参图像锐度评价方法分别对优先关注的区域及背景区域进行评价,综合2个区域的评价结果得到最终的图像质量评价指标。利用该方法分别对相向运动过程中所产生的模糊图像和图像质量评价Live数据库中的高斯模糊图像进行了评价,结果表明:针对两类图像的评价结果与主观评价结果的相关系数均较高,其中,针对相向运动模糊图像的主客观评价结果的相关系数达到0.98。该方法能够胜任对模糊图像的客观质量评价。     

基于小波高频的立体图像质量评价

根据小波变换的高频分量包含边缘及纹理等人眼比较关注的细节信息,提出了一种基于小波变换的高频重构的立体图像质量评价方法,包括左右视点质量评价和立体感评价两部分。通过模拟人类视觉系统处理原始和失真的左右视点图像,利用结构相似度算法得到左右视点质量评价值;用加权处理后的小波高频分量经过重构得到人眼关注的细节信息图,分别计算原始和失真的左右视点细节信息图的绝对差值图,利用结构相似度算法对两幅绝对差值图评价得到立体感质量评价值。将两种质量评价值进行加权融合得到最终的立体图像质量评价值。整体实验结果的Pearson线性相关系数在0.94以上,Spearman秩相关系数值在0.93以上,均方根误差值接近5.5,能较好地符合人眼视觉特性。     

基于Contourlet变换的无参考立体图像质量评价

立体图像的景物生动逼真,给人一种身临其境的全新视觉享受,但在制作、存储和传输过程中往往会产生失真。为了评价立体图像的质量优劣,提出了一种基于轮廓波(Contourlet)变换的无参考立体图像质量评价算法。通过对失真的左、右图像分别进行主成分分析(PCA)融合来生成新的融合图像,并使用基于SSIM(Structural Similarity)立体匹配算法生成视差图和匹配差值图,然后对上述三张图片进行Contourlet变换,再然后使用自定义的高频能量指标并结合边缘强度和信息熵,最后将得到的特征输入支持向量回归(Support Vector Regression,SVR)模型中学习,得出质量评价分数。该方法在德克萨斯大学公布的立体图像库中进行了验证,线性相关系数和斯皮尔曼相关系数在Phase I库中可高达0.957和0.947,在Phase II库中也可高达0.944和0.934,与主观评价吻合度很高,优于最新的一些评价方法。     

超短回波时间成像k空间轨迹失真的校正

超短回波时间(ultra-short echo-time,UTE)成像在科研和临床诊断上有着良好的应用前景,但是其k空间轨迹极易受到梯度涡流和梯度延时等因素的影响而产生失真,会严重影响磁共振图像重建的质量.该文分析了轨迹失真对UTE图像的影响,并提出了一种改进的轨迹失真校正方法.实验表明,该方法能够明显减轻UTE图像中轨迹失真的影响、改善图像质量,还可以降低UTE技术对磁共振成像(MRI)硬件系统性能的要求,有助于UTE方法的推广.     

基于径向希尔伯特变换的图像边缘增强特性研究

研究了基于螺旋相位频谱滤波器滤波的径向希尔伯特变换对不同边缘分布图像的增强特性.给出了拓扑荷n=1的有限孔径螺旋相位滤波器点扩散函数的解析表达式,并利用圆孔、汉字和人像等三幅不同边缘分布密度的图像进行了边缘增强的模拟计算.结果表明,基于螺旋相位频谱滤波的径向希尔伯特变换会使边缘增强图像具有立体浮雕效果,并且随着输入图像的边缘分布密度变大,立体浮雕效果会越显著.通过理论分析得出,这一现象是由螺旋相位滤波器点扩散函数中的次极大分布与输入图像边缘卷积引起的.这一结论为图像的信息处理提供了一些有利的手段.     

基于相似度的立体图像对中右视点图像质量评价方法

结合立体视频中左右视点图像序列之间的关系、模糊数学方法以及客观图像质量评价的特点,提出了一种用于立体视频图像中右视点图像进行质量评价的方法.该方法对在解码端通过重建左视点的图像序列对生成右视点图像序列进行基于相似度的图像质量评价.实验结果表明,该方法能较好地反映立体视频右视点图像的质量水平.     

灰度夜视融合图像质量结构相似度评价方法

针对灰度夜视融合图像质量评价问题,提出利用构造的参考图像与融合图像进行结构相似度比较的客观评价方法.分别利用均值、标准差、熵、平均梯度及空间频率等全像素统计指标作为构建参考图像的构造因子,利用权重协调输入源图像在参考图像中的比例关系,获得了融合图像质量加权结构相似度评价模型.考虑到结构相似度评价模型中的结构函数对于严重模糊或失真的图像不能很好地反映图像的结构变化,进一步提出了梯度结构相似度评价模型和平均联合熵结构相似度评价模型.利用主观评价实验比较提出的三种基于结构相似度的融合图像质量评价模型发现,平均联合熵结构相似度评价模型有更好的稳定性且更接近人眼主观感受.     

图像融合质量客观评价方法

 随着图像融合技术的快速发展,科学的图像融合质量客观评价对选择合理的融合算法以及研究新的融合算法具有重要的指导意义,成为图像质量评价研究的热点。理想的图像质量客观评价方法可以给出与人主观感受相一致的量化指标。对目前已提出的多种图像融合质量客观评价算法进行综述。简要介绍了基本的客观评价指标;将基于边缘保持度、基于结构相似度、基于信息论以及基于对比度的4类客观评价算法分别进行了介绍,着重分析和比较了各类算法的思路及特点;总结融合图像质量客观评价算法的研究趋势,指出无参考图像与彩色融合图像的质量评价方法是未来重要的发展方向。