[发明专利]基于超复数色彩旋转的彩色失真图像评估方法

说明书

技术领域

本发明属于图像信号处理技术领域，具体涉及一种基于超复数色彩旋转的彩色失真图像评估法。

背景技术

图像质量评估是图像信息工程的基础技术之一。在图像通信工程中，将被摄物体的光学图像传送到接受端，再生出可接受图像，其中要经过光电变换、传输、处理、记录以及其它变换等过程，所有这些技术的优劣都会归集到图像质量的评价。目前图像质量的评估可分为两类：主观评估和客观评估^[1]。主观评估方法对视觉质量的评价采用主观打分的方法，进行主观测试时必须遵循一个测试协议，此协议描述了测试和评价的整个过程^[2]。图像的最终信宿是人，主观测试对最终的图像质量评估和测试是十分有用的，但是主观方法受到包括环境条件，动机以及情绪等多种因素的影响，且耗时耗力、代价昂贵；另外，主观评价无法进行实时监测；主观方法仅仅只有得到平均分，当评测分数低时，无法确切定位问题出在哪里。所以，在研究和开发中，图像质量评估往往采用客观评估的定量方法。

目前常用的图像质量的客观评估方法都是基于图像像素的亮度值的，大多数视觉信息处理中的失真度量方法都属于差分度量法，例如用两幅图像像素亮度值之间的最小均方误差(MSE)^[3]、峰值信噪比(PSNR)或者L_p范数^[4]来表示它们的差别，此外还有模仿人类视觉系统(HVS)的测度^[5，6]和绘图的测度^[7，8]等。文献[9]为灰度图像质量指标提出了一种新方法，称为通用图像质量指标(UQI)。文中的指标模型为：任何失真由三个不同的因素组成：相关性损失，均值失真以及对比度失真。该指标通过一个8*8滑窗进行计算，得到图像的质量图。全局的质量指标是质量图中所有UQI值的均值。当任一分母十分接近零时，UQI指标将产生结果不稳定的质量评估结果。为了避免这一问题，这个测度已经一般化到空间结构类似性测度(SSIM)^[10]，并证明了UQI指标是SSIM测度的一种特殊情况。类似UQI的全局性指标，全局图像质量MSSIM是由计算SSIM在所有窗下的平均值得到，由此提出了一种评价灰度图像质量的方法。MSSIM方法被认为是目前最为客观的图像质量指标之一。

对色彩失真图像质量进行准确的评估一直是彩色图像处理领域里一个极具挑战性的课题。在彩色图像的获取、压缩、存储、传输和再现过程中，数字图像往往会产生色彩失真，这些失真将导致图像质量的严重下降。例如投影仪、数码相机、显示器等设备在再现原始图像时常常就会出现色彩偏差失真。目前对于彩色失真图像的质量评估都是提取彩色图像的亮度信息，然后按灰度图像评估方法进行处理；或者为了得到更好的效果，可以对彩色图像的各分量分别进行处理，然后把得到的结果进行相加取平均值，然而这样的处理方法也忽略了图像的色彩关联，评价的结果常常是片面而不准确的。所以我们需要一种对彩色图像的多维矢量直接进行处理的方法。超复数图像处理方法就是在多维空间上把彩色图像作为一个矢量整体进行描述，提供了更准确的色彩信息。如今，超复数处理已经应用到彩色图像的图像配准^[11]、边缘检测^[12]和目标跟踪^[13]等多个领域。

发明内容

本发明的目的在于提供一种有效的基于超复数色彩旋转的色彩失真图像评估方法。

超复数把彩色图像作为一个矢量整体进行描述，因而能更好地描述图像的色彩关联。设(m，n)为彩色图像中像素的坐标，则彩色图像RGB(R、G、B分别表示红、绿、蓝分量)模型可以表示为如下的无实部的纯超复数：f(m，n)＝R(m，n)i+G(m，n)j+B(m，n)k。

其中，i、j、k为超复数的虚数单位。