基于人眼视觉特性的视频质量评价算法-信号与信息处理专业论文.docx

万方数据 万方数据 中图分类号 TP37 学校代码 10356 UDC 654.9 密级 公开 硕士学位论文 MASTER DISSERTATION 基于人眼视觉特性的视频质量评价算法 Video Quality Assessment Algorithm Based on HVS Properties 作 者 谭晶晶 导 师 殷海兵 教授 申请学位 工学硕士 培养单位 中国计量学院 学科专业 信号与信息处理 研究方向 视频质量评价 二〇一四年六月 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果， 除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果， 也不包含为获得 中国计量学院 或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我 一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名： 签字日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解 中国计量学院 有关保留、使用学位论文的规定。特 授权 中国计量学院 可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并 采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门 或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明） 学位论文作者签名： 导师签名： 签字日期： 年 月 日 签字日期： 年 月 日 致谢 转眼之间，两年半的硕士生涯即将结束。首先向我的导师殷海兵教授致以 诚挚的谢意，感谢殷老师两年来的培养，生活上无微不至的关怀。殷老师渊博 的学识、严谨的治学学风、勇于开拓创新的气魄、高瞻远瞩的眼光，严于律己 宽以待人的品质，使我终生受益，是我终生学习的榜样和楷模。 感谢我的师兄王佳、徐宁和郭龙盛，师姐祝建英，以及师妹关爽，孟蕾蕾， 师弟潘之力对我的帮助和支持，与你们的讨论我受益匪浅。感谢赛北 612 实验 室全体同学，很高兴能够与你们一起学习进步，我将永远怀念这段快乐时光。 感谢我的父母，是你们无私的关爱给了我前行的动力和信心。 感谢百忙之中抽出时间审阅论文的各位老师，辛苦了！ 谭晶晶 2014 年 6 月 基于人眼视觉特性的视频质量评价算法 摘要：视频处理过程中，视频压缩过程和各种噪声的引入会使视频产生失真。 有效评价视频质量对于视频处理应用领域有着重要影响。人眼是视频的最终观看 者，视频质量评价的关键在于构建模型的结果能够与人类主观感受一致。因此， 基于人眼的视觉特性构建视频质量评价模型是目前最理想的评价途径。本文基于 人眼视觉特性构建视频质量评价模型。 首先，本文重点分析视频质量感知评价的两个重要因素，人眼视觉特性的时 域掩蔽效应和时域失真波动。在已有视频质量评价研究中，很少考虑到时域失真 波动对视频主观感知质量的影响。本文基于时域失真的改进如下： (1) 运动是视频的重要特征，它体现了视频的时域特性。该部分通过分析视 频中物体运动对视频失真的影响，同时根据运动特性衡量相邻帧的失真 特性，建立与视频运动特性相关的时域绝对失真评估方法。 (2) 根据视频时域管道上绝对失真的波动情况，度量时域失真的感知程度。 (3) 中心凹特性和视觉暂留效应对时域失真评价模型具有调制作用。通过分 析人眼视觉特性，调节视频时域失真使其与人眼感知结果一致性较好。 其次，视频质量评价不仅仅包括时域感知失真，为了进一步构建视频感知质 量评价算法，本文考虑加入了人眼注意力机制。其中主要包括失真区域显著性和 运动区域显著性。 (1) 观察者对于视频场景中不同区域有不同的视觉兴趣程度。失真区域是视 频播放过程中人眼关注的焦点。时域感知失真和时域失真波动是衡量视 频时域失真的重要因素。通过定量度量视频序列的时域感知失真和时域 失真波动，并根据这两个参量，采用自适应阈值的判断方法，标定出可 能存在的失真像素点。对选中的可能区域点，进行连通分析。最终根据 聚类算法，确定最终的失真显著性区域。 (2) 运动区域是人眼视觉注意的区域。通过研究频谱特性，发现视频帧的幅 值信息和相位信息对于检测运动区域具有重要作用。基于视频邻近帧的 频谱特性分析，将视频测试帧及其邻近帧的频谱差特性融合到视频运动 区域检测中，最终根据目标物检测算法得出运动显著性区域。 最终，算法融合了时域感知失真、失真区域显著性和运动区域显著性。根据 失真区域显著性和运动区域显著性调整时域失真，建立视频感知质量评价模型。 算法在 LIVE 数据库上进行测试，结果验证了客观分数与主观评测分数具有良好 的一致性，验证了本文提出算法的可行性。 I 关键词：时域感知失真；时域失真波动；显著性研究；视频质量评价 分类号：（TP37，654.9） II Video Qu