[发明专利]图像纹理复杂度的视觉感知响应强度检测装置

说明书

技术领域

本发明涉及视觉和视频信号处理领域，具体来说是指一种根据人类视觉系统工作机制，针对图像纹理复杂度的视觉感知响应强度检测装置。

背景技术

光线从人眼进入到视网膜后，再经过视神经和视交叉进入外膝体，然后到达视皮层，经过视皮层以及脑部其它区域的进一步处理后，形成了对视频场景的感知结果。人类视觉系统实际的视觉通路和感知机制远较上述过程描述的复杂。可以把大脑对视频场景的视觉感知分为三个不同的处理区域。低级视觉区域主要是处理诸如亮度和纹理等初级视觉信息，中级视觉区域关注的是对象形状、空间关系等视觉信息，而在高级视觉区域中，主要涉及对视频场景内容的识别、理解等更高层次的视觉处理。

在人类视觉系统的众多视觉处理机制中，视觉信号的空间对比度感知是人类视觉系统最为基本的视觉处理机制，是人类视觉系统感知纹理等空间形状的必要条件。空间对比敏感度表征了人类视觉系统对视觉信号的敏感程度，定义为观察者能检测出测试激励的最小对比度值的倒数，它会受视觉信号的空间频率因素影响。时域静止的视觉信号空间对比敏感度在空间频率为4-5周期每度处达到峰值，并且随着频率的进一步升高，人类视觉系统对视觉信号的敏感度会快速地下降。另外，当视觉信号运动时，其时域频率也会对对比敏感度产生影响。视觉信号不同频率导致的对比敏感度变化，称之为视觉敏感度感知机制。人类视觉系统另外一个较为重要的感知机制为视觉掩盖效应，是指另外一个视觉信号的存在会降低人类视觉系统对目标视觉信号的敏感度，比如纹理复杂的图像区域相对于纹理简单的图像区域对视觉信号失真具有更强的掩盖能力。

一方面，由于人类视觉系统的频率分辩能力和视觉选择特性，人类视觉系统在关注视频场景时，会优先注意边缘方向单一的结构化纹理区域，而对边缘方向种类多的随机纹理区域的关注度较低；另一方面，由于人类视觉系统的视觉掩盖效应感知机制，随机纹理区域中的视觉信号失真难以被人类视觉系统察觉，而结构化纹理区域和平滑区域对视觉信号失真具有较低的掩盖能力，因此容易被人类视觉系统注意。因此，综合上面两个因素，人类视觉系统对结构化纹理区域具有最高的视觉感知响应强度，而对随机纹理区域的视觉感知响应强度应该最低。

现有技术中，Tang C W，Chen C H，Yu Y H等人的文章“Visualsensitivity guided bit allocation for video coding”(《IEEE Transactions onMultimedia》2006，8(1)：11-18)中对视觉感知响应强度做了报道，但该技术中操作步骤非常复杂，也没有考虑边缘方向和抑制检测，检测效果和处理效率都比较低。

发明内容

本发明提供了一种根据人类视觉系统工作机制，针对图像纹理复杂度的视觉感知响应强度检测装置。

一种针对图像纹理复杂度的视觉感知响应强度检测装置，包括：

用于读取并检测视频图像的边缘的边缘检测器；

用于将视频图像划分为若干个单位图像区域，并根据得到的边缘数据检测单位图像区域的纹理方向复杂度的方向复杂度检测器；

用于计算单位图像区域初始视觉感知响应强度的初始视觉感知响应强度生成器；

用于抑制某些单位图像区域视觉感知响应强度的视觉感知响应强度抑制器；

从外部采集的视频图像依次经过边缘检测器、方向复杂度检测器、初始视觉感知响应强度生成器和视觉感知响应强度抑制器处理得到纹理复杂度感知图。

所述的从外部采集的视频图像可以通过现有技术的各类视频采集器进行采集，采集后缓存在图像缓存器中，边缘检测器从图像缓存器中读取视频图像数据。

本发明还提供了一种针对图像纹理复杂度的视觉感知响应强度检测方法，包括以下步骤：

(1)视频采集器采集视频场景图像，并存入到图像缓存器中；边缘检测器从图像缓存器中获取视频场景图像，计算视频场景图像中每个像素点的点边缘方向类型。

计算时使用四组不同方向的高通滤波器，分别计算出像素点在{0°或者180°，45°或者135°，90°或者270°，135°或者315°}四类边缘方向上的边缘强度；对于任意像素点，当在四个边缘方向上计算得到的边缘强度都小于阈值t_s(t_s可以取1～25)时，认为该点不包含边缘；否则，当四个边缘方向上的边缘强度至少有一个方向上的边缘强度大于等于阈值时，把四个边缘方向上的边缘强度中的最大值所对应的边缘方向作为该像素点的点边缘方向类型。

若出现多个上的边缘强度相同，取最初选取的边缘方向作为该像素点的点边缘方向类型。