图像质量的评价方法
图像质量的含义主要包括两个方面:图像的逼真度和图像的可懂度。图像质量直接取决于成像装备的光学性能、图像对比度、仪器噪声等多种因素的影响,通过质量评价可以对影像的获取、处理等各环节提供监控手段。为了对图像处理的各个环节进行合理评估,图像质量评价的研究已经成为图像信息工程的基础技术之一。多少年来,人们希望能够找出图像逼真度和可懂度的定量测量方法,作为评价图像和设计图像系统的依据,但目前人们对人类视觉特性仍没有充分理解,特别是对人眼视觉的心理特性还难以找出定量的描述方法,因此图像质量评价还有待深入研究。
操作方法
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【主观评价方法】 国际上已有成熟的主观评价技术和国际标准,例如 ITU-T Rec. P.910规定了多媒体应用的主观评价方法;ITU-R BT.500-11规定了电视图像的主观评价方法,就视频质量主观评价过程中的测试序列、人员、距离以及环境做了详细规定。主观质量评分法(MOSMeanOpinion Score)是图像质量最具代表性的主观评价方法,它通过对观察者的评归一判断图像质量。而主观质量评分法又可以分为绝对评价和相对评价两种类型。 绝对评价是将图像直接按照视觉感受分级评分,表1.1 列出了国际上规定的5 级绝对尺度,包括质量尺度和妨碍尺度。对一般人来讲,多采用质量尺度;对专业人员来讲,则多采用妨碍尺度。 相对评价是由观察者将一批图像从好到坏进行分类,将它们相互比较得出好坏,并给出相应的评分。相对尺度如表1.2 所示。
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【客观评价方法】 图像质量的客观评价方法是根据人眼的主观视觉系统建立数学模型,并通过具体的公式计算图像的质量。传统的图像质量客观评价方法主要包括均方误差(MSE,mean squared error)和峰值信噪比(PSNR,peak signal to noise rate)。均方误差法首先计算原始图像和失真像象素差值的均方值,然后通过均方值的大小来确定失真图像的失真程度。计算公式如图。 其中M、N为图像的长和宽,ijf表示原始图像的象素值,'ijf表示降质后图像的象素值。PSNR 作为衡量图像质量的重要指标,基于通信理论而提出,是最大信号量与噪声强度的比值。由于数字图像都是以离散的数字表示图像的像素,因此采用图像的最大象素值来代替最大信号量。具体公式如图。 其中 L 为图像中像素的最大灰度值,一般采用255。