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专利号: 2018111785598
申请人: 嘉兴学院
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:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于Gabor差分盒加权维数的半参考型图像质量评价方法,其特征在于,该方法包括如下步骤:S1:对输入的失真图像和参考图像进行二维Gabor变换;

S1.1:输入失真图像和参考图像,若输入图像为彩色图像,则将彩色图像转换成灰度图像,并分别将输入失真灰度图像和参考灰度图像定义为D(x,y)和R(x,y),其中x表示失真灰度图像和参考灰度图像的列索引,y表示失真灰度图像和参考灰度图像的行索引,x=1,

2,...,W,y=1,2,...,H,其中W和H分别为失真灰度图像和参考灰度图像的宽度和高度;

S1.2:建立J个二维Gabor滤波器,所述的滤波器有M个尺度和N个方向,每个尺度和方向均有Gabor正弦和Gabor余弦两种滤波器,因此共有J=2×M×N个二维Gabor滤波器,二维Gabor滤波器的设计公式如下:x'=xcosθn+ysinθn

y'=ycosθn-xsinθn

其中,m表示Gabor滤波器的尺度索引,n表示Gabor滤波器的方向索引,fm表示第m个尺度对应的频率,θn表示第n个尺度对应的角度,θn=2πn/N,n=0,1,...,N-1。fm=a-mfmax,其中fmax为最高频率,m=0,1,...,M-1,γ和η分别表示Gabor滤波器在横向和纵向的标准差,fc(fm,θn,x,y)是频率为fm、角度为θn、坐标为(x,y)的Gabor余弦滤波器系数,fs(fm,θn,x,y)是频率为fm、角度为θn、坐标为(x,y)的Gabor正弦滤波器系数。

S1.3:将S1.1获得的灰度图像经J个Gabor滤波器进行滤波,得到Gabor系数GCD(m,n,x,y)、GCR(m,n,x,y)、GSD(m,n,x,y)和GSR(m,n,x,y),计算公式如下:GCD(m,n,x,y)=D(x,y)*fc(fm,θn,x,y)

GCR(m,n,x,y)=R(x,y)*fc(fm,θn,x,y)

GSD(m,n,x,y)=D(x,y)*fs(fm,θn,x,y)

GSR(m,n,x,y)=R(x,y)*fs(fm,θn,x,y)

其中,GCD(m,n,x,y)是失真灰度图像经Gabor余弦滤波器滤波后的Gabor余弦系数,GSD(m,n,x,y)是失真灰度图像经Gabor正弦滤波器滤波后的Gabor正弦系数,GCR(m,n,x,y)是参考灰度图像经Gabor余弦滤波器滤波后的Gabor余弦系数,GSR(m,n,x,y)是参考灰度图像经Gabor正弦滤波器滤波后的Gabor正弦系数。

S2:对S1.3的失真灰度图像和参考灰度图像的Gabor正弦系数和余弦系数进行分形维数计算,采用差分盒子法得到差分盒加权维数,具体如下:S2.1:将失真灰度图像和参考灰度图像的在某一尺度和某一方向的Gabor正弦系数和余弦系数大小缩放为长和宽为T,并将Gabor正弦系数或余弦系数取值缩放到[0,255]范围;

S2.2:将T×T维平面划分成大小为r×r的网格,再将缩放后的失真灰度图像或参考灰度图像划分成大小为r×r的网格内的Gabor正弦系数或余弦系数最大取值记为L,同时将缩放后的失真灰度图像或参考灰度图像的Gabor正弦系数或Gabor余弦系数最大取值L等分成T/r部分,则每部分的大小为L×r/T,因此可得到(T/r)3个大小为r×r×(L×r/T)的盒子,设第(i,j)个网格中最大缩放Gabor系数和最小缩放Gabor系数分别落于第p个和第q个盒子中,则计算出覆盖第(i,j)个网格所需盒子数n(i,j),其中i为网格在图像中的行索引,j为网格在图像中的列索引,计算公式如下:n(i,j)=p-q+1

S2.3:计算步骤S2.2中第(i,j)个网格的缩放后的失真灰度图像和参考灰度图像的Gabor正弦系数或Gabor余弦系数的绝对均值S(i,j),公式如下:其中,k为第(i,j)个网格中的失真灰度图像或参考灰度图像的Gabor正弦系数或Gabor余弦系数索引,K为第(i,j)个网格中的失真灰度图像或参考灰度图像的Gabor正弦系数或Gabor余弦系数个数,Gi,j(k)表示第(i,j)个网格中的第k个缩放后的失真灰度图像或参考灰度图像的Gabor正弦系数或Gabor余弦系数,|·|表示求绝对值操作;

S2.4:计算失真灰度图像和参考灰度图像在某一尺度和某一方向的T×T维Gabor正弦系数和Gabor余弦系数的加权盒子数Nr,计算公式如下:其中,ω(i,j)表示第(i,j)个网格的加权系数,计算公式如下:

S2.5:采用最小二乘直线拟合方法得到失真灰度图像和参考灰度图像的Gabor正弦系数和Gabor余弦系数的差分盒加权维数D,计算公式如下:S2.6:将失真灰度图像和参考灰度图像在某一尺度和某一方向的T×T维缩放Gabor正弦系数和Gabor余弦系数采用S2.1到步骤S2.5的方法计算得到差分盒加权维数分别记为KCD(m,n)、KSD(m,n)、KCR(m,n)和KSR(m,n),其中KCD(m,n)为失真灰度图像Gabor余弦系数的差分盒加权维数,KSD(m,n)为失真灰度图像Gabor正弦系数的差分盒加权维数,KCR(m,n)为参考灰度图像Gabor余弦系数的差分盒加权维数,KSR(m,n)为参考灰度图像Gabor正弦系数的差分盒加权维数;

S3:将失真灰度图像在某一尺度和某一方向的T×T维缩放Gabor正弦系数和Gabor余弦系数的取值范围等分成I个分组,并统计Gabor正弦系数或Gabor余弦系数的取值位于第i个分组中的概率p(i),根据概率p(i)计算失真灰度图像的Gabor正弦系数和Gabor余弦系数的Gabor熵H,并将失真灰度图像Gabor余弦系数的Gabor熵记为HCD(m,n),将失真灰度图像Gabor正弦系数的Gabor熵记为HSD(m,n),H的计算公式如下:其中,0≤i≤I-1,I为分组的个数,p(i)为图像中第i个分组的Gabor系数概率分布;

S4:计算正弦加权系数β1(m,n)和余弦加权系数β2(m,n),计算公式如下:

S5:根据失真灰度图像和参考灰度图像在某一尺度和某一方向的T×T维缩放Gabor正弦系数或Gabor余弦系数的差分盒加权维数KCD(m,n)、KSD(m,n)、KCR(m,n)和KSR(m,n),得到半参考图像质量评价分值Q,计算公式如下:

2.根据权利要求1所述的基于Gabor差分盒加权维数的半参考图像质量评价方法,其特征在于,所述的S2.1中采用双线性插值方法进行图像的缩放,缩放成长和宽大小均为T的图像,其中T=2P,P为满足不等式2P

3.根据权利要求2所述的基于Gabor差分盒加权维数的半参考图像质量评价方法,其特征在于,所述的S2.2中划分成的网格大小为r×r,其中r取值范围为2≤r≤P。

4.根据权利要求1所述的基于Gabor差分盒加权维数的半参考图像质量评价方法,其特征在于:

所述的S3中将失真灰度图像在某一尺度和某一方向的T×T维缩放Gabor正弦系数和Gabor余弦系数的取值范围等分成I个分组,其中I取值为8、16或32。