（计算机应用技术专业论文）数字图像质量的多源特征分析与提取.pdf

， r t 、 1 绪论 目录 1 1 11 1uli i i ii i i ii iiil y 18 4 5 4 6 2 l 1 1 引言l 1 2 数字图像及其质量2 1 2 1 数字图像简介2 1 2 2 数字图像的编码技术3 1 2 3 数字图像质量及研究3 1 2 4 引起图像失真的因素4 1 3 数字图像质量评价及其研究现状5 1 3 1主观图像质量评价5 1 3 2 客观图像质量评价6 1 3 3 国际视频图像质量评价标准化组织1 0 1 4 论文的主要内容”l l 1 5 论文结构l l 2 数字图像模糊失真的特征分析与提取 1 3 2 1 概述”l3 2 2 模糊失真的类型、产生及原因1 4 2 2 1 压缩解压引起的模糊失真- 1 4 2 2 2 信号传输引起的模糊失真1 5 2 2 3 运动引起的模糊失真1 7 2 3 模糊效应的特征提取与质量评价”1 8 2 3 1 研究背景1 8 2 3 2 图像边缘检测方法与原理1 9 2 3 3 模糊估计2 0 2 3 4 基于边缘检测的模糊估计图像质量评价2 1 2 3 5 实验结果与分析2 2 2 4 本章小结2 4 3 数字图像块效应失真的特征分析与提取 2 5 3 1概j 丕“2 5 3 2图像块效应的产生及原因”2 5 3 2 1 块效应的产生2 5 3 2 2 数字图像块效应检测研究现状2 7 3 3 块效应的特征分析与提取2 7 3 3 1 研究背景2 8 3 3 2 图像边缘检测2 8 3 3 3 平坦区域检测”2 9 3 3 4 块效应检测3 0 3 3 5 基于平坦区域的块效应检测方法3 l 3 3 6 实验结果与分析- 3 2 3 4 本章小结3 6 4 数字图像中噪声的特征分析与提取 3 7 4 1 概j 丕”3 7 4 2 滤波技术”3 8 4 2 1数字滤波器滤波技术基本原理3 9 4 2 2 滤波器的类型3 9 4 3 噪声的特征提取与质量评价4 1 4 3 1数字图像中的噪声特征提取4 1 4 3 2 数字图像中噪声失真评价4 2 4 3 3 一种新的基于无参考的噪声图像质量评价方法4 3 4 3 4 实验分析与比较4 5 4 4 本章小结4 7 5 结合信息融合的视频图像质量评价方法 4 9 5 1 概j 苤”4 9 5 2 研究背景4 9 5 3 结合信息融合的视频图像质量评价方法4 9 5 4 实验结果与分析”5 l 6 总结与展望 6 1 论文主要工作一5 3 6 2 未来工作展望5 4 参考文献 攻读硕士学位期间发表的论文及参加的课题”一6 2 致谢一一一63 t r o d u c t i o n c o n t e n t s 1 1i n t r o d u c t i o n 。1 1 2d i g i t a li m a g ea n di m a g eq u a l i t y 2 1 2 1i n t r o d u c t i o no fd i g i t a li m a g e ”2 1 2 2c o d i n gt e c h n o l oo fd i g i t a li m a g e 3 1 2 3i m a g eq u a l i t ya n dr e s e a r c ho ni m a g eq u a l i t y 3 1 2 4t h ef a c t o r so fi m a g ed i s t o r t i o n 4 1 3r e v i e wo nv i d e oq u a l i t ya s s e s s m e n t 5 1 3 1s u b j e c t i v eq u l i t ya s s e s s m e n t 5 1 3 2o b j e c t i v eq u l i t ya s s e s s m e n t 6 1 3 3i n t e r n a t i o n a ls t a n d a r do nv i d e oa n di m a g eq u a l i t ya s s e s s m e n t 1 0 1 4r e s e a r c hc o n t e n t sa n ds i g n i f i c a n c e 11 1 5s t r u c t u r eo f t h e s i s 一11 2t h ef e a t u r ea n a l y s i sa n de x t r a c t i o no fb l u rd i s t o r t i o n 2 1i n t r o d u c t i o n l3 2 2t y p e so f b l u rd i s t o r t i o na n dt 1 1 er e a s o no f b l u ro c c u r ”1 4 2 2 1b l u rd i s t o r t i o nc a u s e db yc o d i n g 1 4 2 2 2b l u rd i s t o r t i o nc a u s e db ys i g n a lt r a n s m i s s i o n 。15 2 2 3b l u rd i s t o r t i o nc a u s e db ym o t i o n 一17 2 3t h ef e a t u r ee x t r a c t i o na n dd i g i t a li m a g eq u a l i t ya s s e s s m e n to fb l u r 18 2 3 1r e s e a r c hb a c k g r o u n d 18 2 3 2t h ee d g ed e t e c t i o na n di t sp r i n c i p l eo f d i g i t a li m a g e 1 9 2 3 3b l u re s t i m a t i o n 2 0 2 3 4an e wa p p r o a c ho f b l u re s t i m a t i o nu s i n gt h ee d g ed e t e c t i o n 2 1 2 3 5e x p e r i m e n tr e s u l ta n da n a l y s i s 2 2 2 4s u m m a r y “2 4 3t h ef e a t u r ea n a l y s i sa n de x t r a c t i o no fb l o c k i n gd i s t o r t i o n2 5 3 1i n c t o r u c t i o n 2 5 3 2t h er e a s o n so f b l o c k i n gd i s t o r t i o no c c u r 2 5 3 2 1b l o c k i n ge f f e c tg e n e r a t i o n 2 5 3 2 2r e v i e wo nb l o c k i n ge f f e c td e t e c t i o no f d i g i t a li m a g e 2 7 3 3t h ef e a t u r ea n a l y s i sa n de x t r a c t i o no f b l o c k i n gd i s t o r t i o n 2 7 i 3 3 1r e s e a r c hb a c k g r o u n d 2 8 3 3 2e d g ed e t e c t i o ni nd i g i t a li m a g e 2 8 3 3 3d e t e c t i o no f f l a tr e 西o n 2 9 3 3 4b l o c k i n ge f f e t c td e t e c t i o n 3 0 3 3 5b l o c k i n ge f f e t c td e t e c t i o nb a s e do nt h ef l a tr e g i o n 31 3 3 6e x p e r i m e n tr e s u l ta n da n a l y s i s 3 2 3 4s u m m a r y 3 6 4t h ef e a t u r ea n a l y s i sa n de x t r a c t i o no fn o i s ei nd i g i t a li m a g e 3 7 4 1i n t r o d u c t i o n 3 7 4 2f i l t e r i n gt e c h n o l o g y 3 8 4 2 1f u n d a m e n t a lp r i n c i p l eo f d i g i t a lf i l t e r i n gt e c h n o l o g y 3 9 4 2 2t y p e so ff i l t e r 3 9 4 3f e a t u r ee x t r a c t i o na n dq u a l i t ya s s e s s m e n to f n o i s e 4 1 4 3 1n o i s ef e a t u r ee x t r a c t i o ni nd i g i t a li m a g e 4 1 4 3 2n o i s ed i s t o r t i o na s s e s s m e n ti nd i g i t a li m a g e 4 2 4 3 3an e wa p p r o a c ho fn o i s ea s s e s s m e n tb a s e do nt h er e f e r e n c ef r e em e t r i c 4 3 4 3 4e x p e r i m e n tr e s u l ta n da n a l y s i s 4 5 4 4s u m m a r y 4 7 5v i d e oa n di m a g eq u a l i t ya s s e s s m e n tu s i n gp o o l i n gm e t h o d 4 9 5 1i n t r o d u c t i o n 一4 9 5 2r e s e a r c hb a c k g r o u n d 4 9 5 3v i d e oa n di m a g eq u a l i t ya s s e s s m e n tu s i n gp o o l i n gm e t h o d 4 9 5 4e x p e r i m e n tr e s u l ta n da n a l y s i s 51 6 s u m m a r y a n dforecast”一一”一53 6 1m a i nt a s k s ”5 3 6 2f u t u r ew o r k ”5 4 references一一一一一一一一一一一55 a u t h o r sp u b l i c a t i o n sa n dp r o j e c t sinvoked62 a c k n o w l e d g e m e n t s 一一一一6 3 i v 摘要 视觉信息是人类获取信息的主要途径，它通过人类本身的视觉感知系统获取， 其中图像便是获取信息的主要组成部分，随着通信技术、多媒体和网络技术的快 速发展，数字视频图像已成为信息的重要载体之一，而且已经在人们日常生活中 普遍应用。但是数字图像在传输、压缩和重建过程中往往会产生特定失真，如模 糊、块效应、噪声等失真，这些失真对图像质量影响非常大。因此，如何评价图 像质量成为图像处理领域的一个艰巨而又富有挑战性的问题。本论文通过分析对 图像质量影响比较严重的三种失真模糊、块效应和噪声，并提取三种失真的 本质特征，使这些特征具有一般性。然后根据人眼视觉感知的特点，提出对这三 种失真类型的图像质量评价模型，使评价结果能够与主观感知有很好的一致性。 本论文主要的研究内容为对图像中模糊、块效应、噪声三种失真类型进行特 征分析与提取，并提对应的图像质量客观评价模型。论文的主要工作和创新成果 总结如下： ( 1 ) 结合人眼感知的特点，分析与准确提取图像中模糊、块效应和噪声失真 的本质特征，使这些特征具有一般性的特点，根据这些特征建立良好的客观图像 质量评价模型。 ?“ ( 2 ) 提出了一种新的针对图像中模糊失真的无参考质量评价方法。该方法通 过对模糊图像的本质特模糊距离进行提取，并根据这个特征构造相应的无参 考图像质量评价模型，使该模型能够对图像中模糊失真进行准确评价。 一 ( 3 ) 提出了一种基于平坦区域的图像块效应质量评价方法。该方法结合了人 眼感知的特点，在失真图像中的平坦区域对图像的块效应进行特征提取，利用块 强度( b s ) 和块率( b r ) 两个指标建立无参考质量图像模型，使该模型对图像中 块效应的评价结果能够与主观感知有很好的一致性。 ( 4 ) 提出了一种基于无参考的图像噪声失真质量评价方法。图像中噪声点在 其八个方向的梯度值都较大，并且要排除边缘点的干扰，以提高对噪声特征提取 的准确性。本文将其八个方向的梯度作一定的处理，去除八个方向梯度中的最大 值与最小值，以避免对边缘点的纳伪性和对连噪声点的去真性。最后根据其余六 个方向平均梯度建立客观质量评价模型，使其评价结果能够与主观感知一致性良 好。 ( 5 ) 提出了一种结合信息融合的视频图像质量评价方法，该方法综合考虑了视 频中容易出现的三种失真类型，它们分别是模糊，块效应和噪声。运用信息融合 的方法将这三种失真特征融合，并优化权值，得到一个检测性能比较好的无参考 评价模型。 通过大量的数据测试与实验，证明本文提出的无参考评价模型的评价结果能 够与主观感知一致性很好，能够有效地对图像中模糊、块效应、噪声进行评价。 关键词：图像质量评价；无参考图像质量评价；模糊；块效应；噪声；失真 2 a b s t r a c t 1 1 1 em a i nw a yw h i c hh u m a nb e i n g sl e a r nf o r mi sv i s u a li n f o r m a t i o nt h a ti s r e c e i v e db yh u m a np e r c e p t i o n a ls y s t e m , a n dt h ei m a g e sa r et h em a i nc o m p o n e n ta m o n g t h ev i s u a li n f o r m a t i o n w i t l lt h ed e v e l o p m e n to ft h ed i g i t a lc o m m u n i c a t i o n , m u l t i m e d i a a n dt h en e t w o r kt e c h n o l o g y , d i g i t a lv i d e oa n di m a g ea r eo n eo ft h ei m p o r t a n t i n f o r m a t i o n a li n t e r m e d i u mi nt h em o d e mw o r l d ，a n di ti sw i d e l yu s e di np e o p l e sd a i l y l i f e b u ti nt h ep r o c e d u r eo fi m a g ep r o c e s s i n gs y s t e m ，s u c ha sd i g i t a li m a g e sc o d i n g ， t r a n s m i s s i o na n dr e c o n s t r u c t i o n , i tu s u a l l yc a u s e df i d e l i t yd i s t o r t i o n , s u c ha sb l u re f f e c t , b l o c k i n ga f f e c t , n o i s ea n ds oo n t h o s ed i s t o r t i o n se f f e c tt h ei m a g eq u a l i t ys e r i o u s l y s o h o wt oa s s e s st h ei m a g eq u a l i t yb e c o m e st ob eab a s i ca n dc h a l l e n g ep r o b l e mi nt h e r e g i o no fi m a g ep r o c e s s i n g t h r o u g ha n a l y z i n gt h e t h r e em a i nd i s t o r t i o n s i nt h e i m a g e s - - - b l u r , b l o c k i n ge f f e c t , n o i s e ，t h e ne x t r a c tt h ec h a r a c t e r i s t i c so ft h et h r e et y p e d i s t o r t i o n si nt h ep r o c e s s e di m a g e s a tl a s t , a c c o r d i n gt ot h eh u m a np e r c e p t i o n a ls y s t e m ， t h ep a p e rd e s i g n st h eo b j e c ti m a g eq am o d e l so ft h et h r e et y p e sd i s t o r t i o n s ，a n dl e tt h e r e s u l to fq ah a sag o o dc o r r e l a t i o nt ot h es u b j e c ts c o r e t h em a i nc o n t e n to ft h i sp a p e ri sh o wt oe x t r a c tt h ec h a r a c t e r i s t i c so ft h et h r e et y p e d i s t o r t i o n s - - b l u r , b l o c k i n ge f f e c t ，n o i s e ，a c c u r a t e l y , a n df u r t h e rd e s i g n st h eo b j e c ti m a g e q a m o d e l sa c c o r d i n gt ot h ec h a r a c t e r i s t i c so ft h et h r e et y p ed i s t o r t i o n s 1 1 l em a i nw o r k a n di n n o v a t i o n sa l el i s t e da sf o l l o w ： ( 1 ) t h ep a p e r c o m b i n e s 、i t l lt h eh u m a np e r c e p t i o n a l s y s t e m ，a n a l y z i n ga n d e x t r a c t i n gt h ec h a r a c t e r i s t i c so f t h et h r e et y p ed i s t o r t i o n sa c c u r a t e l y , a n dm a k es u r et h e c h a r a c t e r i s t i c se x t r a c t e da r et h eg e n e r a lf e a t u r e so ft h ei m a g e s ，a n df u r t h e rb u i l dt h e p e r f e c tq a m o d e l s ( 2 ) p r o p o s e da n e wr e f e r e n c ef r e ei m a g eq a a p p r o a c ha i m e dt ob l u rd i s t o r t i o ni n d i g i t a li m a g e 1 1 1 ep r o p o s e dm e t r i ce x t r a c tt h eg e n e r a lf e a t u r e - - - b l u rd i s t a n c eo ft h e d i s t o r t e di m a g e ，a n df u r t h e ru s i n gt h ef e a t u r eb u i l d st h eq am o d e l ( 3 ) p r o p o s e da n e wr e f e r e n c ef r e ei m a g eq a a p p r o a c hb a s eo nt h ef l a t r e g i o no f t h ei m a g ea i m e dt ob l o c k i n ge f f e c t 1 1 1 ep r o p o s e dm e t r i cm a k ea g o o du s eo ft h eh u m a n p e r c e p t i o n a ls y s t e m ，d o i n gt h ef e a t u r ee x t r a c t i o no nt h ef l a t - r e g i o no ft h ei m a g e ，t h e n b u i l d st h eq am o d e lu s i n gt h et w oi n d e xo fb l o c ks t r o n ga n db l o c kr a t e ( 4 ) p r o p o s e da n e wr e f e r e n c ef r e ei m a g eq a u s i n gn o i s ed i s t o r t i o n t h eg r a d i e n to f t h en o i s e dp i x e l si nt h ee i g h td i r e c t i o n sa r eu s u a l l yl a r g e rt h a no t h e rp i x e l s ，b u tt os o m e e x t e n t ，i ts h o u l da v o i dt h ei n t e r f e r e n c eo f t h ee d g eo ft h ei m a g e b e c a u s et h ee d g ep i x e l s 3 a l s oh a v eab i gg r a d i e n t , t h ep r o p o s e dm e t r i ct a k et h em e a s u l eb yw i p i n gt h em a x i m u m a n dt h em i n i l n u l ng r a d i e n t , i tt a i le f f e c t i v em a k eu pf o rt h es h o r t a g e ，a n dt h e nb u i l dt h e i m a g eq a m o d e lu s i n gt h er e m a i n e ds i xd i r e c t i o n s ( 5 ) p r o p o s e dam u l t i p l ec h a r a c t e r i s t i cv i d e oq u a l i t ya s s e s s m e n tb a s e do nt h e i n f o r m a t i o np o o l i n gm e t h o d t h i sm e t r i ct a k eaw h o l ec o n s i d e r a t i o nt h et y p e so fv i d e o d i s t o r t i o n , t h eb l u r , b l o c k i n ge f f e c t , a n dn o i s e t h e nu s i n gt h ep o o l i n gm e t h o db u i l da 1 1 i g hp e r f o r m a n c ev i d e oq u a l i t ya s s e s s m e n tm o d e l w i t ht h el a r g ea m o u n to fd a t at e s ta n de x p e r i m e n t , s h o wt h ep r o p o s e dr e f e r e n c e f r e ei m a g eq am o d e l s r e s u l t sh a sa9 0 0 dc o r r e l a t i o nt ot h es u b j e c ts c o r eo fd m o s a n di tc a l le f f e c t i v ep r o c e s st h ed i s t o r t i o n so fb l u r , l o c k i n ge f f e c t , n o i s e k e yw o r d s ：i m a g eq u a l i t ya s s e s s m e n t ；n or e f e r e n c ei m a g eq u a l i t ya s s e s s m e n t ；b l u r , b l o c k i n ge f f e c t ；n o i s e ；d i s t o r t i o n 4 5 1 绪论 1 绪论 1 1引言 图像是人类用各种观测系统观测客观世界而获得的，可以直接或间接作用于 人眼，然后通过视知觉而产生的实体；国外学者曾做过统计：人类所得信息有6 0 以上来自眼睛获取的图像，其次是听觉信息，占2 0 ，其它如味觉、触觉、嗅觉 等信息总共不超过2 0 【l 】o 所以，图像信息作为传递信息的重要媒体和手段，它对 人类的作用是十分重要的，一般情况下，图像所承载的信息比任何其他形式的信 息都更丰富而且真切，而且获取也更便捷，图像的重要性不可忽略。在人们的日 常生活和工作中，时时刻刻都要接触图像。人们通常所说的图像，其范围非常广 泛：视频、图片、影视等；图像的应用领域也非常广泛，从生物医学、海洋、农 业、地质、军事乃至人类的日常生活，都离不开信息丰富的图像。尤其在近几十 年，随着社会数字化的快速发展，数字图像、数字视频、数字影视、c d 等数字产 品的应用日益普遍，广义上认为，数字视频、数字电视、数字影视也都是属于数 字图像的范围。 在当今商业界，电视、高清晰度数字电视、多媒体等日益增长的视讯通讯要 求中，它们所含的数据量非常巨大，但是带宽、存储器或计算资源有限，这些数 据必须经过一定的压缩才能保证传输的效率。图像的数据量非常大，尤其是以真 彩色为主的图像，如r g b 空间下，每像素有2 4 比特的数据量，一幅5 1 2 x 5 1 2 的 图像大小则超过6 m 比特。如果直接保存或传输这样的数据量是令人无法接受的。 图像编码技术的目的就是在保证图像观察质量的前提下，尽可能降低码率，减少 传输时间，降低成本。为达到所要求的比特率，必须舍弃一些信息，有些甚至低 于信号的s h a n n o n 信源熵，另外其它的如传输干扰也会不可避免地导致图像的一 些失真。因此，对图像失真的质量评价在图像处理领域有着重要的实际意义，尤 其是在图像视频编码领域，直接关系到编码算法的设计、优化和性能评价。图像 压缩技术可以认为是在码率、图像质量视觉感知失真度和压缩算法的复杂度之间 的折衷，高压缩比很有可能带来图像的失真，如何评定压缩后重建图像的质量是 人产长期以来所关心的问题。 数字图像质量评价技术研究对于图像技术有一定的指导意义，其潜在的应用 主要有以下几个方面【2 j ： 1 由于数字采集设备与数字成像系统的广泛使用，如何评价采集设备或成像 系统所得图像的质量成为人类比较关心的问题，这就要求能够对所采集的图像进 行质量评价； 2 经过网络传输后，要求在用户端或者终端采用无参考的质量评价方法对图 数字图像的多源特征分析与提取 像进行评价。 3 在图像处理中，对各种压缩算法的性能优劣一般在于比较压缩前后图像的 质量为判别依据。一般认为在压缩比尽量大的情况下，而且图像质量比较理想时， 此压缩算法才比较优。在评价过程中，分别要求对源图像和失真图像进行质量评 价。 4 图像质量评价不仅能够在监测图像质量方面作为视频图像系统，从而进行 质量监控，还可作为优化算法和参数设置提供依据，进而嵌入视频图像处理系统 中。 5 在实际应用中，为了方便实用，找到一种无参考质量评价方法非常必要， 因为在采集过程中的各种因素可能会造成原始图像的质量失真，从而失去参考价 值。 1 2 数字图像及其质量 1 2 1数字图像简介 图像是物体透射或者反射而产生的光信息，通过人的视觉系统接收后，在人 的大脑中形成的印象或认识。所以，“图像 是客观存在的二维、三维灰度或彩色 “图 在人的感觉中产生的“像 。一般来说，凡是能为人类视觉系统所感知的有 形信息，或者在人们心目中的有形想象都可以统称为图像，因此，图像处理有时 要考虑人的心理因素。从信号角度来说，图像就是由0 和l 电平表示的二 维信号。所以图像按照时域和频域的连续性可以分为数字图像和模拟图像。 数字图像，又称数码图像和数位图像，是二维图像用有限数字数值像素的表 示，数字图像在时域上是离散的。通常，像素在计算机中保存为二维整数数阻的 光栅图像，这些一般用压缩格式的方式进行传输与储存。数字图像可以由许多不 同的输入设备和技术生成，例如数码相机、扫描仪、坐标测量机等，也可以从任 意的非图像数据合成得到，例如数学函数或者三维几何模型，三维几何模型是计 算机图形学的一个主要分支。在数字图像处理领域中，对它们的研究主要是变换 算法。 模拟图像是一种在时域上连续的图像，可以以信号方式传输。随着计算机断 层扫描技术的发展，x o c t , m r i ，p e t 和s p e c t 等相继出现，它们是对x 射线或者 其它激发源激发出来带有体内信息的信号进行数字化图像信息采集与处理，最终采 用投影卷积反投影方法等方法而重建出来的图像。由于这类断层扫描成像系统的 主机存储容量是有限的，最终仍然要以胶片等其它储存来重新装载这些模拟图像。 因此像这些医学图像成像技术产生的图像都属于模拟图像技术 2 1 绪论 数字图像处理方法的研究主要从两个领域出发：其一是为了便于人们分析而对 图像信息进行改进；二是为使机器能够自动理解而对图像数据进行存储、传输和显 示。研究数字图像修复的方法，通过部分已知或未知的关于图像本身和成像系统 的先验知识，以及结合人类视觉感知系统对图像的理解知识，恢复出原始未失真 或符合人类视觉要求的图像，这对于缺乏一定先验知识而又能有效估计图像的情 况来说具有重要的理论研究意义及广阔的应用前景。 1 2 2 数字图像的编码技术 从信息论的角度来讲，图像编码又称为信源编码。图像信息之所以能够被压 缩，在于原始图像中存在着大量的信息冗余，如时间冗余、空间冗余、信息熵冗 余、结构冗余、知识冗余和视觉冗余等等。图像编码就是要尽可能的去除上述各 种形式的冗余信息，以降低表示图像所需的比特数。 传统的编码技术是以信息论和数字信息处理技术为基础，主要出发点是消除 图像数据的统计冗余信剧引。对静止图像，这类方法的压缩比一般为l o 2 0 倍左右。 典型的方法有：熵编码( e n t r o p yc o d i n g ) 、预测编码( p r e d i c t i v ec o d i n g ) 、变换编码 ( t r a n s f o r mc o d i n g ) 、矢量量化( v e c t o rq u a n t i z a t i o n ，v q ) 和混合编码等。 8 0 年代中后期，相关学科的迅速发展和新兴学科的不断出现为图像编码的发 展注入了新的活力。许多研究者结合模式识别、计算机图形学、计算机视觉、神 经网络、小波分析和分形几何等理论，开始探索图像压缩编码的新途径。同时， 关于人类的视觉生理、心理特性的研究成果也打开了人们的视野，许多新型的图 像压缩编码方法相继提出。典型的方法有：第二代图像编码方法【4 l ( s e c o n dg e n e r a t i o n c o d i n g ) 、分形编码t s ( f r a c t a lc o d i n g ) 、模型编码( m o d e l - b a s e dc o d i n g ) 、小波编码 ( w a v e l e tc o d i n g ) 等。 1 2 3 数字图像质量及研究 图像质量是图像处理领域的重要指标，它通过比较各种图像处理算法性能优 劣并优化其系统参数的，因此它在编码压缩、图像采集、网络传输等领域建立有 效的图像质量评价机制具有重要的意义。图像质量的含义包括两个方面，图像的 保真度( f i d e l i t y ) 和理解度( i n t e l l i g i b i l i t y ) 。保真度是指被评价图像与标准图像的 偏离程度，两者均属于同一个映像，只是由于传输和处理等原因造成了偏差，因 此更多用于描述图像细节方面的差异。理解度表示图像能向人或机器提供信息的 能力，其中包括清晰和美感等，因此理解度往往指的是图像整体和细节的总体概 念。目前，常用的图像质量评价方法主要有两种：主观质量评价和客观质量评价。 前者依靠观察者的主观感受评价对象的质量；后者则依据数学模型给出量化指标 数字图像的多源特征分析与提取 衡量视频图像质量1 6 。 目前，由于图像处理技术的发展，关于这方面的研究吸引了许多研究人员的 广泛关注，国内外已有不少科研机构和商业公司投身其中，如美国泰克公司所研 发的产品一一图像质量分析仪已经被广泛地应用。另外，还有像韩国s k 、i b m 、 电信集团等在图像视频质量评价方面也进行深入研究，并且也有了一定的成果。 同时，图像质量评价算法层出不穷，典型的模型有基于结构相似度( s t r u c t u r a l s i m i l a r i t yi m a g em e a s u r e m e n t , s s i 蛐的评价模型r 7 1 ，基于人类视觉系统( h u m a n v i s i o ns y s t e m ，h v s ) 的图像质量评价模型等。最近t ( j o i n tv i d e ot e a m ) 已将 s s i m 算法作为图像质量评价指标引入到视频编码标准h 2 6 4 的校验模型中。国 内也已经有许多机构从事该领域的研究，并取得了相关成果。但总体来讲，还有 许多未知问题有待探究【8 1 1 1 。 1 2 4 引起图像失真的因素 在数字视频图像的获取、处理( 如视频图像压缩) 、传输和记录的过程中，由 于成像系统、处理方法、传输介质和记录设备等不完善，加之物体运动、离焦等 原因，不可避免地带来某些图像的失真。图像的失真的类型很多，如模糊、块效 应、噪声等，这些都严重影响了图像的主观质量。引起这些失真因素大体上可以 分为两类，一类是主观因素，另一类是客观因素l l 2 。 主观因素，一般是指人为的，指人们在采集图像时，由于某些原因而使图像 产生了失真，如在拍照时，由于抖动，使图像产生了模糊。还有就是用相机采集 运动的物体时，由于物体的运动速度而产生的运动模糊失真等。 客观因素，指的是由于一些客观因素引起的失真，如天气，网