一种基于S_CIELAB的图像质量评价模型.doc

第 26 卷第 5 期 　 2006 年 9 月 云南师范大学学报 Journal of Yunnan Normal University Vol. 26 No. 5 Sep. 2006 　 3 一种基于 S - CIEL AB 的图像质量评价模型 黄小乔 , 　石俊生 , 　姚军财 , 　杨 　健 (云南师范大学物理与电子信息学院 , 云南 昆明 650092) 摘 　要 : 　在图像质量评价中加入人眼视觉系统特性能够提高其评价性能。S - CIELAB 是一个在考虑 了人眼视觉系统的空间模糊特性基础上计算彩色图像色差的模型。文章研究了采用 S - CIELAB 模型 来评价图像质量的方法 ,对 J PEG2000 压缩图像与原图像失真度的预测结果与视觉评价基本一致。 关 　键 　词 : 　人眼视觉系统 ;色差 ;彩色图像 ;质量评价 中图分类号 : 　TN911. 73 　　文献标识码 : 　A 　　文章编号 : 　1007 - 9793 (2006) 05 - 0048 - 04 　　随着数字图像的发展 ,图像信息越来越多地 将图像变换到对立颜色空间 ,对每个对立颜色分 呈现在我们面前。图像质量评价的研究已成为图 量图像进行卷积(即空间滤波 ,为了模拟人类视觉 像信息工程的基础技术之一。对于图像质量的评 [4 ] ) 。卷积核由人眼视觉空 系统的空间模糊特性 价 Jaroslav Duˇsek 认为主要存在三种方法[1 ] 。一 间响应特性决定 ,其参数由心理物理学实验估算 是图像的主观评价法 ,该方法就是以人作为图像 的观察者 ,对图像的优劣做出主观评定 ,如平均主 观分数 (MOS) 。二是客观评价法。其中最为常 见的是基于像素的均方差 (MSE) 和峰值信噪比 [4 ] 。空间滤波后的对立颜色分量再变换到 得到 CIE - XYZ ,最后变换到 CIELAB 。具体步骤如 下 : (PSNR) 。该方法简单、快捷 ,虽能将误差量化表 →亮度通道 →空间滤波 达 ,但它的局限性在于没有考虑到图像失真和人 眼视觉系统( HVS) 对图像质量感知上的差异 ,其 准确性相对较差。为此人们提出了另外一种基于 彩色图像 →R2G通道 →空间滤波 →XYZ空间 →CIELAB →B Y通道 →空间滤波 2 [1 ][2 ] 。该模型认为人眼视觉 人眼视觉特性的模型 图 1 　S - CIELAB 模型流程图 系统等同于一个信号空间滤波器 (具体用对比度 Fig. 1 　A flow2chart showing of S2CIELAB 敏感函数 (CSF) 来描述) ,图像要首先经过 CSF (1) 将输入图像变换到与设备无关的色空间 , 滤波处理等一系列处理 ,然后再比较它们的差异。 如 CIE - XYZ 色空间。输入图像一般为 R - G - 其中 Daly 提出的视觉差预言 (VDP) 模型[3 ] 是一 B (其数值在 0 - 255) 形式是一种依赖于设备的色 个典型的模型 ,它包括了视觉的颜色对立、亮度非 线性、对比度敏感特性和掩盖特性等 ,是计算比较 复杂的模型。本文将讨论 X. Zhang 和 Wandell 提出的基于 S - CIELAB[4 ] 色差模型的质量评价 方法是一种简单的将主观与客观相结合的图像质 量评价模型。 空间。假如 R - G - B 为显示器显示 , PAL 制 CRT 显示器近似采用下面的变换公式 : X 43. 06 34. 14 17. 84 R γ Y = 22. 20 70. 67 7. 13 G (1) Z 2. 02 12. 95 93. 94 B 其中γ表示显示器的 Gamma 特性 ,一般在 1. 8 ～ 2. 4 之间。公式中的 R、G、B 都要做归一化处理。 1 　S - CIELAB 模型 (2) 把 CIE - XYZ 的三刺激值变换为“亮 S - CIELAB 的具体模型如图 1 所示。首先 [4 ] : 度”“, 红 - 绿”“, 蓝 - 黄”三个对立色空间 3 收稿日期 :2005 - 12 - 31 基金项目 :国家自然科学基金资助项目 . 作者简介 :黄小乔(1981 - ) ,男 ,湖北省长阳县人 ,硕士研究生 ,主要研究方向 :图像处理与视觉.  　第 5 期 黄小乔 ,等 : 　一种基于 S - CIELAB 的图像质量评价模型 　 · 49 · O1 O2 = 0.2787 0.7218 - 0.1066 - 0.4488 0.2898 - 0.0772 X Y (2) A = 500[ f ( X/ X0 ) - f ( Y/ Y0 ) ] B = 200[ f