圖像質(zhì)量評價方法的相關(guān)性分析

【摘 要】隨著人類數(shù)字化高度的發(fā)展以及運用，數(shù)字圖像、數(shù)字電視、數(shù)字視頻的推廣與普及也將成為必然?？梢晹?shù)字信息的收集、傳輸、顯示、存儲等方面設(shè)計和優(yōu)化己經(jīng)成為數(shù)字圖像與數(shù)字視頻系統(tǒng)的關(guān)鍵，使用圖像中的相關(guān)參數(shù)對圖像質(zhì)量進行評價，由評價結(jié)果看出客觀質(zhì)量評價方法與人類的視覺感知相符合。

【關(guān)鍵詞】客觀質(zhì)量評價方法 圖像質(zhì)量評價 數(shù)字圖像

一、圖像質(zhì)量的評價

圖像質(zhì)量評價在處理圖像的各種應(yīng)用中發(fā)揮著不同的作用與影響：

（一）它可以用來對圖像質(zhì)量狀況的進行動態(tài)監(jiān)測和調(diào)整，例如圖像與視頻采集系統(tǒng)可以通過圖像質(zhì)量評價的結(jié)果來自動地調(diào)整系統(tǒng)的有關(guān)參數(shù)，以獲得更好品質(zhì)的圖像和視頻數(shù)據(jù)，在網(wǎng)絡(luò)數(shù)字視頻服務(wù)中，也可以根據(jù)評價結(jié)果對當前網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)囊曨l質(zhì)量情況時進行來實檢查。

（二）圖像處理系統(tǒng)和算法的優(yōu)劣性可以用評價模型的評價結(jié)果作為一個指標。比如在一個具體應(yīng)用中，如果有不止一個視頻處理系統(tǒng)可以使用，那么就可以利用評價模型的結(jié)果，來看出哪一個系統(tǒng)能夠有最佳的處理效果。

二、主觀圖像質(zhì)量評價方法

（一）主觀質(zhì)量評分法。它是圖像質(zhì)量最具代表性的主觀評價方法，它通過觀察者對圖像質(zhì)量的評分歸一化來進行判斷，而主觀質(zhì)量評分法又可以分為絕對評價和相對評價兩種類型。絕對評價是將圖像按照視覺感受按照等級進行分級評分，對一般人來說，大多都采用質(zhì)量尺度；對專業(yè)人員來講，則多數(shù)采用妨礙尺度。

（二）主觀評價的環(huán)境。標準ITU-R BT.500-11[1]規(guī)定主觀評價需要的環(huán)境和條件，主觀質(zhì)量評價必須在特定的環(huán)境中進行，包括觀看環(huán)境、觀察距離、待評價的選擇、圖像的顯示方式等，具體的環(huán)境如下所示：

1、顯示設(shè)備的亮度在關(guān)閉狀態(tài)下和在開啟狀態(tài)下白色亮度峰值比≤0.02。2、在完全黑暗的環(huán)境里，顯示設(shè)備的亮度黑色和白色峰值比≈0.01。3、顯示設(shè)備的白色亮度與環(huán)境亮度峰值比≈0.15。4、背景的染色性為D65。5、屏幕的最大亮度為70cd/M2。

國際電信聯(lián)盟ITU（International Telecommunication Union）對主觀測試方法進行了一系列統(tǒng)一的規(guī)劃，并提出了很多標準。根據(jù)評價過程中的激勵序列展示方式，可以講評價方法分為雙刺激和單刺激兩大類。

（三）雙刺激損傷測量法。評價人員將原始圖像與多個待評價的圖像組成‘圖像對’，并且先讓評價人員觀看無失真圖像，形成一個參考基準，然后在對失真圖像進行展示，在對比之后，評價人員根據(jù)待評價失真圖像的主觀感受，對原始圖像和待評價圖像的顯示以及評分過程有兩種形式，一種是原始圖像和待評價圖像各自顯示一次，還有一種是原始圖像與待評價圖像重復顯示兩次，在T1時間段評價人員觀看原始圖像，在T3時間段觀看失真圖像，在T4段進行評分，多數(shù)情況下，第二種方法效果比第一種好，評價過程中失真較小的圖像，評分的準確更高。

（四）雙刺激連續(xù)質(zhì)量測量法。將多組原始圖像和待評價圖像給評價人員觀看，但與DISIS不同的是，原始圖像和待評價圖像顯示的順序是隨機的，并且一起對顯示的兩張圖像都要進行評分，該方法采用連續(xù)分數(shù)表示，滿分為100分，劃定為5個等級，整個評價方法過程如下，先讓評價人員觀看圖像一次對其并產(chǎn)生一定的主觀印象，然后可以重復多次顯示用于評分，對于原始圖像和待評價圖像，每次在T1和T3時間內(nèi)顯示是隨機的，其時長為3至4秒，重復的次數(shù)最好是5次。

（五）單刺激測量法。將待評價圖像以隨機的方式連續(xù)顯示給評價人員觀看，該方法只展示待評價圖像，而原始圖像不顯示，與DSIS和DSCQS的方法大為不同，在只觀看待評價圖像后，評價人員將采用ITU-R提出的5分制和11分制對其進行評分，而圖像的顯示方法有兩種，一種是SS方法，這是一種較為簡單的方法，該方法對待評價圖像進行隨機的顯示，而且只顯示一遍，評價人員對他們的質(zhì)量進行打分。另一種方法是較為復雜的SSMR（Single Stimulus with Multiple）方法，該方法將待評價圖像進行隨機組合，并分為三組，然后按隨機的方式來顯示三組的待評價圖像，第一組是給評價人員留下一個主觀的感受，在第二組和第三組對待評價圖像質(zhì)量進行真正的評估打分。

（六）單刺激連續(xù)質(zhì)量測試法。同單刺激質(zhì)量測量法一樣，對于顯示的圖像只有待評價圖像，但是該方法顯示圖像的時間會更長些。

綜合比較以上幾種主觀評價方法，其中單刺激測量法SS中的SSMR方法更適合圖像質(zhì)量的主觀評價，SSMR方法既比DSCQS花費的時間少，又可以得到更加準確的評價結(jié)果。一般情況下，一幅圖像采用SSMR方法評價方法需要45秒，而DSCQS則需要至少50秒。而如上述，DSCQS方法，更為適合針對時間較短的評價方式，如對于連續(xù)的顯示小于15秒的視頻對象，評價人員評價對于發(fā)現(xiàn)有細節(jié)差異的畫質(zhì)非常有效。相反的情況下，對于時長大于15秒的視頻，則可以使用SSCQS方法進行評價。最后，對于那些由于某類特殊原因引起視覺失真的圖像，則可以選擇DSIS方法進行評價。

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作者簡介：

尹星 男（1990--）安徽 淮南人 學歷：本科，專業(yè)：通信工程。