[发明专利]一种基于曝光情况分析的色阶映射图像质量评价方法

说明书

本发明公开了一种基于曝光情况分析的色阶映射图像质量评价方法，其采用了预曝光的方式对高动态范围图像中各区域的曝光属性进行了探索，并将高动态范围图像划分为易曝光过度区域、易曝光不足区域以及易正常曝光区域，在不同区域提取不同的质量特征，这样可使得后续的质量特征提取更有针对性；其虑到色阶映射图像与传统图像中失真形态的差异，在曝光区域分割的基础上，在色阶映射图像中提取曝光异常率、曝光不足残差能量、曝光过度残差能量以及曝光色彩指数这些图像特征，能够更准确的反映出色阶映射图像的质量下降程度；从曝光区域分割和质量特征提取两个角度出发，有效提高了得到的客观评价结果与人眼主观感知之间的相关性。

技术领域

本发明涉及一种图像质量评价技术，尤其是涉及一种基于曝光情况分析的色阶映射图像质量评价方法。

背景技术

随着图像采集以及成像技术的迅速发展，高动态范围成像技术由于能够展现更为丰富的图像场景信息，已经得到了越来越多的关注，并逐渐成为了成像显示领域的研究焦点。然而，现阶段各类图像处理系统中普遍使用的仍然是传统的低动态范围显示设备，因此在实际应用中需要对高动态范围图像使用色阶映射算子进行处理，从而使其后向兼容于传统的低动态范围显示设备。由于色阶映射算子的非线性映射关系，经过其处理后生成的色阶映射图像不可避免地会出现质量下降的现象。因此，如何准确有效地评价色阶映射图像的质量对于色阶映射算法的设计以及高动态范围成像系统的开发均有着积极的推动作用。

对于色阶映射图像的质量评价可分为主观质量评价和客观质量评价两大类。由于视觉信息最终由人眼所接受，因此主观质量评价的准确性最为可靠，然而主观质量评价需要观察者打分得到，费时费力且不易集成于成像系统之中。相反，客观质量评价能够在系统中实时地调整系统参数，从而实现高质量成像系统应用。因此，准确有效且客观的色阶映射图像质量评价方法具有很好的实际应用价值。

目前，已有一系列色阶映射图像客观质量评价方法被相继提出。其中具有代表性的方法主要有：1)Tone-mapped image quality index(TMQI)：该方法结合了两种在传统图像质量评价领域性能较好的评价方法，即多尺度结构相似度算法和自然图像统计算法，并在其基础上进行改进，使其能够完成色阶映射图像的质量评价。2)Feature similarityfor tone-mapped image(FSITM)：该方法在性能优秀的传统图像质量评价方法Featuresimilarity(FSIM)算法的基础上，加入了面向色阶映射图像的色彩空间拓展模型，使其能够完成色阶映射图像的质量评价。

通过上述介绍可以看出，目前现有的色阶映射图像质量评价方法主要通过在传统图像质量评价方法的基础上进行改进得到。然而，造成色阶映射图像质量下降的失真现象与传统图像质量评价中所面对的失真类型之间存在较大差异。因此，在传统图像质量评价中性能较好的特征提取等方法并不能准确地对色阶映射图像中的失真进行描述，因此现有方法的主观一致性仍然有待提高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于曝光情况分析的色阶映射图像质量评价方法，其能够有效地提高客观评价结果与人眼主观感知质量之间的相关性。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种基于曝光情况分析的色阶映射图像质量评价方法，其特征在于包括以下步骤：

①令S_HDR表示未经处理的宽度为W且高度为H的高动态范围图像，令S_TM表示S_HDR经过色阶映射算子处理后所生成的色阶映射图像，并将S_TM作为待评价的色阶映射图像；

②对S_HDR的亮度分量进行不同程度的预曝光处理，生成S_HDR的亮度分量的曝光过度图像和曝光不足图像，对应记为EI_over和EI_under；