[发明专利]一种基于深度学习的图像质量评价方法

说明书

本发明公开了一种基于深度学习的图像质量评价方法，包括如下步骤：步骤1：提取结构性特征图；步骤2：提取自然性特征图；步骤3：提取自由能特征图；步骤4：根据每张图对应的所有特征图设计神经网络框架。计算图像梯度做为图像的结构性特征，其次基于自然性特性提取图像的归一化特性做为自然性特征，最后基于大脑的自由能原理，对输入图像和大脑对它的预测图像之间的差异做为图像的高级特征。在特征提取完之后，利用一组无失真图像学习出一个模型并利用该模型来预测图像的质量。失真图像的质量被定义为它的模型与学习到的无失真模型之间的距离。

技术领域

本发明属于图像处理领域，设计图像质量评价方法，而且涉及一种基于深度学习的图像质量评价方法。涉及深度学习中的Densenet网络在图像质量评价中的应用。

背景技术

现如今，随着互联网技术以及通信技术的快速发展，数字图像已经成为人们日常生活中信息传递的重要方式。据统计，2011年以来，世界产生的数字照片总量达到上百亿张，而且这个数量还在逐年增长。然而，图像在采集、存储、压缩和传输等过程中容易受到不同种类的失真干扰，从而造成图像质量的降低。所以，如何准确、可靠地评价图像的质量成为当前及未来研究中一个重要的研究热点。通常，大多数图像是由人来观看，所以最可靠的图像质量评价方式是主观质量评价，即组织观看人员根据他们的经验来对图像的质量进行主观评分，然而，随着图像数量的增多，主观质量评价的实施变得困难，而且也无法应用于实时的图像处理系统中。所以，研究者们提出客观质量评价方法，通过设计客观算法来对图像的质量做出评价。

根据是否参考原始图像，现有的客观质量评价方法被分为三个类别，分别是全参考，部分参考和无参考质量评价方法。尽管目前针对这三类客观图像质量评价分别提出了大量的方法，但是客观质量评价的研究仍然不够成熟，主要表现在以下几个方面，第一，由于目前对人类视觉感知机制的理解不够深入，现有的基于度量信号失真的客观质量评价方法不能准确地模拟主观质量评价；第二，在无参考质量评价方法设计中，大多数方法仍然需要利用主观质量分数来训练质量评价模型；第三，在评价真实场景中的失真图像时，现有的客观算法的表现仍然不够理想。因此，建立一套可以准确反映人眼主观感受的立体图像质量客观评价机制具有深远意义。近年来，相关研究机构对平面图像质量评价算法进行了深入研究，如峰值信噪比(PSNR)、均方误差(MSE)、结构相似度(SSIM)等评价指标。然而平面图像中包含更多的因素，如深度图等。

近年来，深度学习成为机器学习和神经网络相关领域的研究热点，深度学习能够模拟人脑深层次处理数据的方式对原始数据内部结构和关系得到层次化的特征表示，因而经该预处理后的网络参数符合人脑的处理结果，训练后得到的网络稳定性和泛化能力也有一定的提高。

现有的无参考质量评价方法大多数属于主观质量分数已知的评价方法，此类方法通常需要大量的训练样本图像以及对应的主观分数来训练质量预测模型，相比之下，主观质量分数未知的无参考评价方法仍然较少而且已有方法的性能仍然不能与主观质量分数已知的方法相比。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足。提出了一个利用densenet网络框架的主观质量分数未知的无参考评价方法，此方法设计三种特征。首先，我们计算图像梯度做为图像的结构性特征，其次基于自然性特性我们提取图像的归一化特性做为自然性特征，最后基于大脑的自由能原理，我们对输入图像和大脑对它的预测图像之间的差异做为图像的高级特征。在特征提取完之后，我们利用不同失真程度的图像训练出一个网络框架并利用该网络来预测图像的质量。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括如下步骤：

一种基于深度学习的图像质量评价方法，包括如下步骤：

步骤1：提取结构性特征图；

步骤2：提取自然性特征图；

步骤3：提取自由能特征图；

步骤4：根据每张图对应的所有特征图设计神经网络框架。