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专利号: 2014104643842
申请人: 宁波大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2025-05-09
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种无参考立体图像质量客观评价方法,其特征在于包括训练阶段和测试阶段两个过程,具体步骤如下:①选取N幅原始的无失真立体图像;然后将选取的N幅原始的无失真立体

图像和每幅原始的无失真立体图像对应的失真立体图像构成训练图像集,记为{Si,org,Si,dis|1≤i≤N},其中,Si,org表示{Si,org,Si,dis|1≤i≤N}中的第i幅原始的无失真立体图像,Si,dis表示{Si,org,Si,dis|1≤i≤N}中的第i幅原始的无失真立体图像对应的失真立体图像;

②通过采用Gabor滤波器获得{Si,org,Si,dis|1≤i≤N}中的每幅原始的无失真立体图像的左视点图像和右视点图像中的每个像素点在不同中心频率和不同方向因子下的频率响应,再获取每幅原始的无失真立体图像中的每个像素点在不同中心频率、不同方向因子和不同相位偏移下的振幅,将Si,org中坐标位置为(x,y)的像素点在中心频率为ω、方向因子为θ和相位偏移为Δψ下的振幅记为Ei,org(x,y;Δψ,ω,θ);

同样,通过采用Gabor滤波器获得{Si,org,Si,dis|1≤i≤N}中的每幅失真立体图像的左视点图像和右视点图像中的每个像素点在不同中心频率和不同方向因子下的频率响应,再获取每幅失真立体图像中的每个像素点在不同中心频率、不同方向因子和不同相位偏移下的振幅,将Si,dis中坐标位置为(x,y)的像素点在中心频率为ω、方向因子为θ和相位偏移为Δψ下的振幅记为Ei,dis(x,y;Δψ,ω,θ);

上述,1≤x≤W,1≤y≤H,W表示Si,org和Si,dis的宽度,H表示Si,org和Si,dis的高度,ω表示所采用的Gabor滤波器的中心频率,θ表示所采用的Gabor滤波器的方向因子,Δψ表示所采用的Gabor滤波器的相位偏移;

③获取{Si,org,Si,dis|1≤i≤N}中的每幅原始的无失真立体图像中的所有像素点在不同中心频率、不同方向因子和不同相位偏移下的振幅的均值、方差和熵;然后根据每幅原始的无失真立体图像中的所有像素点在每个相位偏移下对应的所有振幅各自的均值、方差和熵,获得每幅原始的无失真立体图像在每个相位偏移下的特征向量;再采用Fast-ICA方法对每幅原始的无失真立体图像在每个相位偏移下的特征向量进行字典训练操作,得到每幅原始的无失真立体图像的视觉字典表,将Si,org的视觉字典表记为Di,org;

同样,获取{Si,org,Si,dis|1≤i≤N}中的每幅失真立体图像中的所有像素点在不同中心频率、不同方向因子和不同相位偏移下的振幅的均值、方差和熵;然后根据每幅失真立体图像中的所有像素点在每个相位偏移下对应的所有振幅各自的均值、方差和熵,获得每幅失真立体图像在每个相位偏移下的特征向量;再采用Fast-ICA方法对每幅失真立体图像在每个相位偏移下的特征向量进行字典训练操作,得到每幅失真立体图像的视觉字典表,将Si,dis的视觉字典表记为Di,dis;

④根据{Si,org,Si,dis|1≤i≤N}中的每幅原始的无失真立体图像和对应的失真立体图像中的每个像素点在不同中心频率、不同方向因子和不同相位偏移下的振幅,获取每幅失真立体图像在每个相位偏移下的视觉质量;然后根据每幅失真立体图像在所有相位偏移下的视觉质量,获取每幅失真立体图像的视觉质量表,将Si,dis的视觉质量表记为Qi,dis;

⑤对于任意一副测试立体图像Stest,根据{Si,org,Si,dis|1≤i≤N}中的每幅原始的无失真立体图像的视觉字典表及对应的失真立体图像的视觉字典表和视觉质量表,计算得到Stest的图像质量客观评价预测值。

2.根据权利要求1所述的一种无参考立体图像质量客观评价方法,其特征在于所述的步骤②中Si,org中坐标位置为(x,y)的像素点在中心频率为ω、方向因子为θ和相位偏移为Δψ下的振幅Ei,org(x,y;Δψ,ω,θ)的获取过程为:②-a1、采用Gabor滤波器对Si,org的左视点图像Li,org进行滤波处理,得到Si,org的左视点图像Li,org中的每个像素点在不同中心频率和不同方向因子下的频率响应,将Si,org的左视点图像Li,org中坐标位置为(x,y)的像素点在中心频率为ω和方向因子为θ下的频率响应记为同样,采用Gabor滤波器对Si,org的右视点图像Ri,org进行滤波处理,得到Si,org的右视点图像Ri,org中的每个像素点在不同中心频率和不同方向因子下的频率响应,将Si,org的右视点图像Ri,org中坐标位置为(x,y)的像素点在中心频率为ω和方向因子为θ下的频率响应记为上述,1≤x≤W,1≤y≤H,W表示Si,org和Si,dis的宽度,H表示Si,org和Si,dis的高度,ω表示所采用的Gabor滤波器的中心频率,ω∈Ωω,Ωω={1.74,2.47,3.49,4.93,6.98},θ表示所采用的Gabor滤波器的方向因子,θ∈Ωθ,为 的 实 部, 为 的 虚 部,

为 的实部, 为 的虚部,j为虚数单

位;

②-a2、根据Si,org的左视点图像Li,org和右视点图像Ri,org中的每个像素点在不同中心频率和不同方向因子下的频率响应,计算Si,org中的每个像素点在不同中心频率、不同方向因子和不同相位偏移下的振幅,将Si,org中坐标位置为(x,y)的像素点在中心频率为ω、方向因子为θ和相位偏移为Δψ下的振幅记为Ei,org(x,y;

Δ ψ , ω , θ ) ,

其 中,Δψ 表 示 所 采 用 的 Gabor 滤 波 器 的 相 位 偏 移,Δψ ∈ ΩΔψ,符号“||||2”为求取矩阵的2-范数符号,e表示自然基数,j为虚数单位;

所述的步骤②中Si,dis中坐标位置为(x,y)的像素点在中心频率为ω、方向因子为θ和相位偏移为Δψ下的振幅Ei,dis(x,y;Δψ,ω,θ)的获取过程为:②-b1、采用Gabor滤波器对Si,dis的左视点图像Li,dis进行滤波处理,得到Si,dis的左视点图像Li,dis中的每个像素点在不同中心频率和不同方向因子下的频率响应,将Si,dis的左视点图像Li,dis中坐标位置为(x,y)的像素点在中心频率为ω和方向因子为θ下的频率响应记为同样,采用Gabor滤波器对Si,dis的右视点图像Ri,dis进行滤波处理,得到Si,dis的右视点图像Ri,dis中的每个像素点在不同中心频率和不同方向因子下的频率响应,将Si,dis的右视点图像Ri,dis中坐标位置为(x,y)的像素点在中心频率为ω和方向因子为θ下的频率响应记为上述, 为 的实部, 为 的虚部,

为 的实部, 为 的虚部;

②-b2、根据Si,dis的左视点图像Li,dis和右视点图像Ri,dis中的每个像素点在不同中心频率和不同方向因子下的频率响应,计算Si,dis中的每个像素点在不同中心频率、不同方向因子和不同相位偏移下的振幅,将Si,dis中坐标位置为(x,y)的像素点在中心频率为ω、方向因子为θ和相位偏移为Δψ下的振幅记为Ei,dis(x,y;Δψ,ω,θ),

3.根据权利要求1或2所述的一种无参考立体图像质量客观评价方法,其特征在于所述的步骤③中Si,org的视觉字典表Di,org的获取过程为:③-a1、计算Si,org中的所有像素点在不同中心频率、不同方向因子和不同相位偏移下的振幅的均值、方差和熵,将Si,org中的所有像素点在中心频率为ω、方向因子为θ和相位偏移为Δψ下的振幅的均值、方差和熵对应记为 和其中,log2()

表示以2为底的对数函数,ln()表示以自然基数e为底的对数函数,p()表示求概率分布函数,符号“||”为取绝对值符号;

③-a2、将Si,org中的所有像素点在每个相位偏移下对应的所有振幅各自的均值、方差和熵以每个振幅的均值、方差和熵的先后顺序构成Si,org在每个相位偏移下的特征向量,将Si,org在相位偏移为Δψ下的特征向量记为 由Si,org中的所有像素点在相位偏移为Δψ下对应的所有振幅各自的均值、方差和熵以每个振幅的均值、方差和熵的先后顺序构成;然后采用Fast-ICA方法对Si,org在每个相位偏移下的特征向量进行字典训练操作,得到Si,org在每个相位偏移下的视觉字典表,将Si,org在相位偏移为Δψ下的视觉字典表记为再根据Si,org在所有相位偏移下的视觉字典表,得到Si,org的视觉字典表,记为Di,org,其中, 的维数为Nω×Nθ×3,Nω表示Ωω中包含的中心频率的总个数,Nθ表示Ωθ中包含的方向因子的总个数, 的维数为Nω×Nθ×3×K,K表示 中包含的视觉字典的总个数,Di,org的维数为Nω×Nθ×3×K×NΔψ,NΔψ表示ΩΔψ中包含的相位偏移的总个数;

所述的步骤③中Si,dis的视觉字典表Di,dis的获取过程为:

③-b1、计算Si,dis中的所有像素点在不同中心频率、不同方向因子和不同相位偏移下的振幅的均值、方差和熵,将Si,dis中的所有像素点在中心频率为ω、方向因子为θ和相位偏移为Δψ下的振幅的均值、方差和熵对应记为 和③-b2、将Si,dis中的所有像素点在每个相位偏移下对应的所有振幅各自的均值、方差和熵以每个振幅的均值、方差和熵的先后顺序构成Si,dis在每个相位偏移下的特征向量,将Si,dis在相位偏移为Δψ下的特征向量记为 由Si,dis中的所有像素点在相位偏移为Δψ下对应的所有振幅各自的均值、方差和熵以每个振幅的均值、方差和熵的先后顺序构成;然后采用Fast-ICA方法对Si,dis在每个相位偏移下的特征向量进行字典训练操作,得到Si,dis在每个相位偏移下的视觉字典表,将Si,dis在相位偏移为Δψ下的视觉字典表记为再根据Si,dis在所有相位偏移下的视觉字典表,得到Si,dis的视觉字典表,记为Di,dis,其中, 的维数为Nω×Nθ×3,Nω表示Ωω中包含的中心频率的总个数,Nθ表示Ωθ中包含的方向因子的总个数, 的维数为Nω×Nθ×3×K,K表示 中包含的视觉字典的总个数,Di,dis的维数为Nω×Nθ×3×K×NΔψ,NΔψ表示ΩΔψ中包含的相位偏移的总个数。

4.根据权利要求3所述的一种无参考立体图像质量客观评价方法,其特征在于所述的步骤④中Si,dis的视觉质量表Qi,dis的获取过程为:④-1、根据Si,org和Si,dis中的每个像素点在不同中心频率、不同方向因子和不同相位偏移下的振幅,计算Si,dis中的每个像素点在不同中心频率、不同方向因子和不同相位偏移下的客观评价度量值,将Si,dis中坐标位置为(x,y)的像素点在不同中心频率、不同方向因子和不同相位偏移下的客观评价度量值记为ρi,dis(x,y;Δψ,ω,θ),其中,cos()

为取余弦函数,arccos()为取反余弦函数,gi,org(x,y;Δψ,ω,θ)表示由Ei,org(x,y;

Δψ,ω,θ)的水平梯度值和垂直梯度值构成的向量,gi,dis(x,y;Δψ,ω,θ)表示由Ei,dis(x,y;Δψ,ω,θ)的水平梯度值和垂直梯度值构成的向量,符号“〈〉”为求内积符号,符号“||||2”为求取矩阵的2-范数符号,T1为控制参数;

④-2、根据Si,dis中的每个像素点在不同中心频率、不同方向因子和不同相位偏移下的客观评价度量值,得到Si,dis在每个相位偏移下的视觉质量,将Si,dis在相位偏移为Δψ下的视觉质量记为 然后根据Si,dis在所有相位偏移下的视觉质量,得到Si,dis的视觉质量表,记为Qi,dis, 其中,Ωω={1.74,2.47,3.49,4.93,6.98}, Nω表示Ωω中包含的中心频率的总个数,Nθ表示Ωθ中包含的方向因子的总个数,Qi,dis的维数为NΔψ,NΔψ表示ΩΔψ中包含的相位偏移的总个数,Δψ∈ΩΔψ。

5.根据权利要求4所述的一种无参考立体图像质量客观评价方法,其特征在于所述的步骤⑤的具体过程为:⑤-1、将Stest的左视点图像记为Ltest,将Stest的右视点图像记为Rtest,采用Gabor滤波器对Ltest和Rtest分别进行滤波处理,对应得到Ltest和Rtest中的每个像素点在不同中心频率和不同方向因子下的频率响应,将Ltest中坐标位置为(x,y)的像素点在中心频率为ω和方向因子为θ下的频率响应记为将 Rtest 中 坐 标 位 置 为 (x,y) 的

像素点在中心频率为ω和方向因子为θ下的频率响应记为

其中,1≤x≤W',1≤y≤H',W'表示Stest

的宽度,H'表示Stest的高度,ω表示所采用的Gabor滤波器的中心频率,ω∈Ωω,Ωω={1.74,2.47,3.49,4.93,6.98},θ表示所采用的Gabor滤波器的方向因子,θ∈Ωθ,为 的实部,为 的虚 部, 为 的 实 部, 为

的虚部,j为虚数单位;

⑤-2、根据Ltest和Rtest中的每个像素点在不同中心频率和不同方向因

子下的频率响应,计算Stest中的每个像素点在不同中心频率、不同方向因子和不同相位偏移下的振幅,将Stest中坐标位置为(x,y)的像素点在中心频率为ω、方向因子为θ和相位偏移为Δψ下的振幅记为Etest(x,y;Δψ,ω,θ),其中,Δψ表示所采用的Gabor滤波器的相位偏移,Δψ∈ΩΔψ, 符号

“||||2”为求取矩阵的2-范数符号,e表示自然基数,j为虚数单位;

⑤-3、计算Stest中的所有像素点在不同中心频率、不同方向因子和不同相位偏移下的振幅的均值、方差和熵,将Stest中的所有像素点在中心频率为ω、方向因子为θ和相位偏移为Δψ下的振幅的均值、方差和熵对应记为 和其中,log2()

表示以2为底的对数函数,ln()表示以自然基数e为底的对数函数,p()表示求概率分布函数,符号“||”为取绝对值符号;

⑤-4、将Stest中的所有像素点在每个相位偏移下对应的所有振幅各自的均值、方差和熵以每个振幅的均值、方差和熵的先后顺序构成Stest在每个相位偏移下的特征向量,将Stest在相位偏移为Δψ下的特征向量记为 由Stest中的所有像素点在相位偏移为Δψ下对应的所有振幅各自的均值、方差和熵以每个振幅的均值、方差和熵的先后顺序构成;

然后根据在训练阶段得到的每副原始的无失真立体图像的视觉字典表,获取Stest由每幅原始的无失真立体图像在不同相位偏移下的视觉字典表估计得到的第一稀疏系数矩阵,将Stest由Si,org在相位偏移为Δψ下的视觉字典表估计得到的第一稀疏系数矩阵记为并根据在训练阶段得到的每副失真立体图像的视觉字典表,获取Stest由每幅失真立体图像在不同相位偏移下的视觉字典表估计得到的第二稀疏系数矩阵,将Stest由Si,dis在相位偏移为Δψ下的视觉字典表估计得到的第二稀疏系数矩阵记为其中, 的维数为Nω×Nθ×3,Nω表示Ωω中包含的中心频率的总个数,Nθ表示Ωθ中包含的方向因子的总个数, 为 的转置矩阵, 表示Si,org在相位偏移为Δψ下的视觉字典表, 为 的转置矩阵, 表示Si,dis在相位偏移为Δψ下的视觉字典表;

⑤-5、计算Stest由每幅原始的无失真立体图像在每个相位偏移下的视觉字典表估计得到的第一稀疏系数矩阵与由对应的失真立体图像在同一个相位偏移下的视觉字典表估计得到的第二稀疏系数矩阵的差矩阵的2-范数,将 与 的差矩阵的2-范数记为其中,符号“||||2”为求取矩阵的2-范数符号;然后计算每个差矩阵的2-范数的平方值;再从所有平方值中找出值最小的平方值,将值最小的平方值记为Δψ

τ ;

Δψ *

⑤-6、计算Stest的图像质量客观评价预测值,记为Q,假设τ 对应第i 幅失真立体*

图像,则 其中, 表示第i 幅失真立体图像 在相位偏移

为Δψ下的视觉质量,1≤i*≤N,exp()表示以自然基数e为底的指数函数,λ为控制参数。