[发明专利]基于脑电信号的图像失真阈值系数估计方法

说明书

本发明公开了一种基于脑电信号的图像失真阈值系数估计方法，主要解决现有技术没有充分考虑人类视觉特性造成图像质量评价准确率低的问题，其方案为，通过设计不同失真等级的刺激图像；采集受试者观察刺激图像引起的脑电信号；对采集后的脑电信号依次进行参考转换、基线校正、滤波和分段处理；对处理后的脑电信号计算受试者观察失真图像时判断准确率为50％的脑电信号阈值，得到受试者脑电信号阈值与图像失真等级的线性关系，估计出图像失真阈值系数。本发明充分考虑人类视觉感知特性，利用图像失真阈值系数，估计受试者在观察失真图像引起的脑电信号阈值，提高了图像质量评价的客观性和准确性，可用于图像质量评价、图像压缩及图像检测。

技术领域

本发明属于图像处理技术领域，更进一步涉及一种图像失真阈值系数估计方法。可用于图像质量评价、图像压缩、图像检测及心理学行为研究。

背景技术

随着显示技术的持续发展，现代社会消费者对于显示技术的要求越来越高，不仅要求屏幕大、图像清晰、色彩丰富这些基本的东西，消费者开始更多的关心更深层次的东西，例如观看图像的时候是否属实、是否是自己最希望达到的图像质量。也正因为如此，图像质量评价方面的研究随之成为显示技术研究的一个热点。

图像质量评价方法分为主观评价和客观评价。主观评价以人作为观察者，对图像进行质量评价，力求能够真实反应人的视觉感知。但是其评价结果容易受到情绪、环境、喜好、经验等主观因素的影响。客观评价则是根据人眼的主观视觉系统建立数学模型，并通过具体的公式计算出图像的质量。但是由于人眼系统的复杂性，客观评价方法并没有与主观质量评价具有很好的一致性。

西安电子科技大学在其申请的专利文献“基于脑电信号的失真图像质量感知评价方法”(公开号：CN10760492A，公开日：2018年01月19日，申请日：2017年08月25日)中公开了一种基于脑电信号的失真图像质量感知评价方法。该方法通过设计研究实验范式，提取受试者的脑电信号，利用支持向量机分类器进行整理分类，研究人类脑电信号随图像质量变化的变化情况，得到更加客观的图像质量评价方法。但是该方法存在的不足之处是，没有给定具体的参考系数，而且没有充分考虑人类视觉特性，评价结果不够完善。

Xiwen Liu等人在其发表的论文“Calibrating human perception threshold ofvideo distortion using EEG”(IEEE International Conference on ImageProcessing.2018)中提出了一种应用脑电信号来评估人类感知视频失真的方法。该方法提取了由视频失真引起的事件相关电位，通过基于线性判别分析的分类方法，得到接收器操作特性的曲线下面积来测量P300成分的可分离性。通过将脑电信号与行为数据相关联，发现了失真的可感知性与P300成分的可分离性之间的S型关系，提供了用于校准视频失真的感知阈值的潜在生理方法。但是该方法仍然存在的不足之处是，没有获得普适的失真感知阈值与脑电信号关系，导致视频质量评价的准确性不高。

发明内容

本发明目的在于克服上述现有技术的不足，提出一种基于脑电信号的图像失真阈值系数估计方法，以提高图像质量评价的准确性。

本发明的技术方案是，针对现有图像质量评价方法中存在的局限性与不确定性，造成对人类视觉特性考虑不充分的问题，通过设计脑电实验研究范式，提取受试者的脑电信号，关联脑电信号与行为数据，估计不同失真程度图像的脑电信号可觉察阈值，得到图像失真程度与可觉察阈值之间的关系，从而获得图像失真阈值系数，其实现步骤包括如下：

(1)设置刺激图像：

(1a)采用嵌入水波纹的棋盘格图片作为刺激图像，以避免图像内容对图像质量感知的影响；

(1b)设置刺激图像失真类型为高斯模糊；

(1c)对刺激图像设置五个高斯模糊失真等级δ，获得五张基准刺激图像；