遙感立體像對(duì)壓縮質(zhì)量評(píng)估探析

摘 要 隨著信息技術(shù)不斷的發(fā)展，和相關(guān)輔助技術(shù)的不斷成熟，遙感遙測(cè)技術(shù)得到了全面快速的發(fā)展。隨著這項(xiàng)技術(shù)的不斷推廣和應(yīng)用，逐漸成為了業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn)問(wèn)題之一，也逐漸成為圖像處理領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。鑒于此，本文也選擇遙感立體像為研究對(duì)象，針對(duì)相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行了分析與闡述。文章首先闡述了圖像質(zhì)量的評(píng)價(jià)方法，然后針對(duì)單幅圖像壓縮質(zhì)量評(píng)價(jià)方法進(jìn)行了分析，最后總結(jié)了立體像對(duì)壓縮質(zhì)量評(píng)價(jià)方法。希望本文的研究能為圖像處理領(lǐng)域的發(fā)展帶來(lái)新的啟示，同時(shí)對(duì)于相關(guān)領(lǐng)域的其他研究也能起到拋磚引玉的作用。

關(guān)鍵詞 遙感立體像；壓縮質(zhì)量；評(píng)估

中圖分類(lèi)號(hào) P228 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1673-9671-(2012)062-0196-02

1 圖像質(zhì)量的評(píng)價(jià)方法

從本質(zhì)上講，在遙感圖像的質(zhì)量方面，主要包含兩個(gè)方面的內(nèi)容。一是圖像的構(gòu)像質(zhì)量，另外的一個(gè)就是圖像的幾何質(zhì)量。所謂構(gòu)像質(zhì)量指的實(shí)際上是圖像的可理解和可識(shí)別；而所謂幾何質(zhì)量指的實(shí)際上是圖像可量測(cè)和可定位性。通過(guò)相關(guān)研究報(bào)道結(jié)果顯示：遙感圖像與一般圖像相比較而言對(duì)于幾何質(zhì)量方面提出了較高的要求。因此，幾何質(zhì)量對(duì)于遙感影像來(lái)說(shuō)具有重要的意義。幾何質(zhì)量好與壞在一定程度上決定了遙感影像對(duì)于原始景物形狀表達(dá)的準(zhǔn)確性和能力。

對(duì)于遙感影像來(lái)說(shuō)，在其被壓縮以后往往回出現(xiàn)“灰度值”的“失真”現(xiàn)象。這種“失真”現(xiàn)象對(duì)于整體遙感影像的質(zhì)量影響，其作用是微乎其微的。

假如“失真”現(xiàn)象不被人眼的視覺(jué)所感應(yīng)，那么這種壓縮前后的差異是無(wú)法察覺(jué)的。也就是說(shuō)在計(jì)算機(jī)自動(dòng)計(jì)算的基礎(chǔ)上，不會(huì)被人發(fā)現(xiàn)這種結(jié)果。因此，在這樣基礎(chǔ)上進(jìn)行的壓縮對(duì)于圖像的準(zhǔn)確度和精度的影響是可以接受，對(duì)于質(zhì)量方面的影響也是可以接受的。通過(guò)以上分析我們發(fā)現(xiàn)：對(duì)于進(jìn)行相關(guān)“壓縮”的研究人員所要實(shí)現(xiàn)的最終目的就是要在考慮人眼視覺(jué)特性的同時(shí)要對(duì)實(shí)踐所需要的應(yīng)用進(jìn)行研究。

從目前的研究現(xiàn)狀來(lái)看，針對(duì)圖像質(zhì)量的評(píng)價(jià)主要存在兩類(lèi)的觀點(diǎn)。這兩類(lèi)的觀點(diǎn)主要有“主觀質(zhì)量評(píng)價(jià)”的觀點(diǎn)和“客觀質(zhì)量評(píng)價(jià)”的觀點(diǎn)所組成。

第一種針對(duì)“主觀質(zhì)量評(píng)價(jià)”的觀點(diǎn)，所闡述的內(nèi)容主要是從“任何圖像都是給人看”的角度來(lái)分析問(wèn)題，因此他們的觀點(diǎn)是基于主觀，可以運(yùn)用目視評(píng)估法。

第二種針對(duì)“客觀質(zhì)量評(píng)價(jià)”的觀點(diǎn)，所闡述的內(nèi)容主要是從“全面性和科學(xué)性”的角度所作出的規(guī)范性要求?；谶@樣的背景，我們所進(jìn)行的評(píng)價(jià)應(yīng)該經(jīng)得起多次的重復(fù)，以及不同環(huán)境變化下的各種影響。因此，這樣的觀念更加適用于不受主觀影響的方法。這種方法顯然也不是完美的，沒(méi)有結(jié)合人類(lèi)的主觀特點(diǎn)所作出的判斷和評(píng)價(jià)也是存在問(wèn)題的。

通過(guò)以上分析，我們可以對(duì)一個(gè)相對(duì)較為理想的圖像壓縮質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)作出以下幾個(gè)方面的描述：評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)可以在實(shí)踐的過(guò)程中進(jìn)行多次重復(fù)后還能保持較高的一致性；評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)可以對(duì)于圖像質(zhì)量的描述應(yīng)該是全面和客觀的；按照統(tǒng)一評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)所得出的結(jié)果應(yīng)與主觀視覺(jué)的差異不會(huì)很大。

2 單幅圖像壓縮質(zhì)量評(píng)價(jià)方法

2.1 主觀評(píng)價(jià)信息的定義和度量

所謂主觀評(píng)價(jià)方法實(shí)際上就是以人的主觀判斷為主要的依據(jù)，針對(duì)相關(guān)的一些判斷標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行主觀方面的評(píng)價(jià)，并對(duì)最后的治療就是讓觀察者從自身的經(jīng)驗(yàn)或者相關(guān)的體驗(yàn)出發(fā)，對(duì)指定的圖像進(jìn)行質(zhì)量方面的評(píng)價(jià)。

一般的情況下，在實(shí)踐評(píng)價(jià)的過(guò)程中，我們主要考慮以下的內(nèi)容和信息，主要是指在處理過(guò)程中丟失的信息。這些信息主要是圖像在重修構(gòu)建過(guò)程中所缺少或者丟失的信息。這些信息主要包含以下幾種情況：

1）邊緣模糊。主要是針對(duì)重建圖像與原始圖像相比較，在邊緣清晰度方面存在的差異，可能出現(xiàn)相對(duì)模糊以及清晰度所呈現(xiàn)出的不均衡狀態(tài)。

2）幾何畸變。主要是針對(duì)重建圖像與原始圖像相比較，整體的幾何形狀發(fā)生一定的變換，相關(guān)指標(biāo)發(fā)生了一定的偏差所導(dǎo)致的結(jié)果。

3）平坦區(qū)噪聲。重建圖像中灰度平坦區(qū)出現(xiàn)容易察覺(jué)的噪聲。

4）綜合評(píng)價(jià)。綜合各方面的因素后對(duì)重建圖像的評(píng)價(jià)。

2.2 幾何質(zhì)量的客觀評(píng)價(jià)方法

遙感圖像的位置信息有兩層含義：即單幅圖像上目標(biāo)的絕對(duì)位置和兩幅圖像間同名目標(biāo)的相對(duì)位置。在攝影測(cè)量與遙感中體現(xiàn)在定位和匹配任務(wù)中，這里的目標(biāo)并不是指孤立的像素點(diǎn)，而必須是有特定的灰度分布和形狀分布的一組像素點(diǎn)組成，有明顯的灰度變化和一定面積大小。例如目標(biāo)特征是圓點(diǎn)，角點(diǎn)，交叉點(diǎn)，直線，特征曲線等。

應(yīng)用在壓縮圖像上，由于對(duì)圖像的內(nèi)容不了解，我們?cè)趯?shí)踐的過(guò)程中就會(huì)產(chǎn)生不同程度的偏差，這樣的偏差就會(huì)導(dǎo)致對(duì)結(jié)果出現(xiàn)錯(cuò)誤。為了避免這一現(xiàn)象的發(fā)生，我們往往在實(shí)際過(guò)程中運(yùn)用局部模型法。所謂局部模型法就是針對(duì)特定的部分或者有特殊要求的部分進(jìn)行精細(xì)化的模擬，確保這一小范圍內(nèi)的高精度和高準(zhǔn)確性，從而提高整體的質(zhì)量。

3 立體像對(duì)壓縮質(zhì)量評(píng)價(jià)方法

3.1 壓縮質(zhì)量的主觀評(píng)價(jià)

對(duì)于主觀評(píng)價(jià)過(guò)程而言，我們進(jìn)行整體考慮的過(guò)程中主要依據(jù)“主觀評(píng)價(jià)的內(nèi)容”為核心展開(kāi)進(jìn)行討論的。這其中一個(gè)重要的關(guān)鍵就是要確定“立體圖像”作為評(píng)價(jià)的對(duì)象，而這一對(duì)象往往是人造的立體形象。

主觀評(píng)價(jià)可以采用單幅影像主觀評(píng)價(jià)的內(nèi)容和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，不過(guò)立體圖像評(píng)價(jià)首先要能看到立體圖像，一般是人造立體。在實(shí)踐的過(guò)程中我們基本上按照以下四個(gè)條件進(jìn)行的。第一個(gè)條件是兩張像片的獲得是從左、右兩個(gè)位置對(duì)物體進(jìn)行攝影的。第二條件是作為主觀評(píng)價(jià)的人來(lái)說(shuō)兩眼必須同時(shí)觀察不同的像片。第三個(gè)條件是對(duì)于放置的要求，要求同名像點(diǎn)的連線與眼基線近似地平行而且同名像點(diǎn)間距離應(yīng)該小于眼基距：或小于擴(kuò)大后的眼基距）。第四個(gè)條件是要求兩張像片的比例尺相差不能超過(guò)16%。

3.2 針對(duì)幾何質(zhì)量進(jìn)行客觀評(píng)價(jià)的相關(guān)方法

關(guān)于遙感圖像的位置信息的定義可以分為兩個(gè)層次，它們是針對(duì)單幅圖像上的目標(biāo)而言的絕對(duì)位置，以及針對(duì)兩幅圖像之間的同名目標(biāo)所產(chǎn)生的相對(duì)位置。這里的目標(biāo)所指的是一組像素點(diǎn)，它們是進(jìn)行特殊的形狀和灰度分布的。它們會(huì)產(chǎn)生比較顯著的顏色變化，以及面積上的變化。

對(duì)目標(biāo)進(jìn)行定位是針對(duì)已有的目標(biāo)模板，分析和處理已有的圖像，對(duì)明確的和與已有的模型相吻合的位置進(jìn)行識(shí)別。對(duì)目標(biāo)進(jìn)行匹配是指通過(guò)對(duì)兩幅圖像中的特定一副圖像作為目標(biāo)模板，通過(guò)對(duì)比分析確定與目標(biāo)模板作為吻合的目標(biāo)的位置，也就是相同目標(biāo)的視覺(jué)差距，這都需要提前確定進(jìn)行對(duì)比的范圍，再找準(zhǔn)目標(biāo)，最后進(jìn)行定位。

在壓縮圖像的方面可以應(yīng)用局部模型的方法，因?yàn)獒槍?duì)圖像的內(nèi)容不清楚，所以在識(shí)別目標(biāo)的過(guò)程中是不可以的，這種局部模型的方法是一種高效的，精準(zhǔn)度高的辦法，它的應(yīng)用原則是基于物理理性推理和相應(yīng)的觀察，針對(duì)小區(qū)域來(lái)進(jìn)行擬合某種參數(shù)化模型，讓模型可以更好的通過(guò)最好的方法與小區(qū)域中的特征相結(jié)合，來(lái)研究小區(qū)域的目標(biāo)。

3.3 壓縮對(duì)視差所產(chǎn)生的影響

在數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量中的一個(gè)非常重要的工作是生成DTM，其中的基礎(chǔ)性的工作是針對(duì)影像進(jìn)行相應(yīng)的匹配，也就是針對(duì)左右影像同名點(diǎn)獲得視差上的一些數(shù)據(jù)。這里的視差是對(duì)三維景物進(jìn)行恢復(fù)的基礎(chǔ)，所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)反映的DTM的精度。在數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量和計(jì)算機(jī)視覺(jué)中的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題是對(duì)同名點(diǎn)的問(wèn)題進(jìn)行區(qū)分和辨認(rèn)，視差與使用立體對(duì)象是相關(guān)的。也就是說(shuō)針對(duì)壓縮圖像，應(yīng)該更多的考慮信息的損失所產(chǎn)生的影響作用，以減少對(duì)視差產(chǎn)生的影響。

在求取視覺(jué)的過(guò)程中的一個(gè)困難是針對(duì)對(duì)應(yīng)點(diǎn)所產(chǎn)生的多種意義的性質(zhì)，也就是一個(gè)單獨(dú)的像素點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的多個(gè)不同的空間點(diǎn)。為了全面的恢復(fù)真實(shí)景物的三維數(shù)據(jù)，應(yīng)該使用單獨(dú)的、約束性和連續(xù)性的約束，以對(duì)應(yīng)不同錯(cuò)誤，產(chǎn)生正確的對(duì)應(yīng)點(diǎn)。

4 小結(jié)

本文針對(duì)遙感立體像對(duì)壓縮質(zhì)量評(píng)估提出了一些新的方法，包括：圖像質(zhì)量的評(píng)價(jià)方法、單幅圖像壓縮質(zhì)量評(píng)價(jià)方法、立體像對(duì)壓縮質(zhì)量評(píng)價(jià)方法?？傊瑢?duì)遙感立體像各個(gè)方面的成熟研究必定會(huì)將遙感立體像對(duì)壓縮研究拓展到一個(gè)新的領(lǐng)域。

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