图像质量分析与评价(下)

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②色彩再现的评价：
　　色彩的复制再现，有三种不同的概念。一是物理意义上的色彩再现，要求再现色彩同原稿色彩在每一色点上的光谱分布都完全相同。而印刷品是供视觉观赏的，要求达到物理意义上的同谱色彩再现是难以实现的，也无多大必要。二是色度学意义上的再现，使印刷再现图像同原稿色彩点在色度上一致或接近，即异谱同色效果，这是现实客观评价色彩再现的量度标准。三是心理意义上的色彩再现，即印刷再现的色彩在色度上同原稿色彩可能有些差距，但在色彩效果上却可能达到视觉心理的满足，这里加入了主观评价因素。
　　由于印刷材料（纸张、油墨等）色度表现特性的欠缺，分色复制手段与器材性能的不完善，以及印刷再现方式本身表现彩色的不足，现实的印刷技术尚不能做到忠实还原原稿或是原景物的所有色彩，即使其可再现的部分也达不到忠实还原的程度，只能是相对接近。这就给印刷品色彩再现质量的客观评价带来一定困难。
　　只能从印刷品对原稿或原景物色彩接近程度上，通过色度测量的结果加以比较。在相似与不相似之间，掺入人们对色彩视觉心理要求即心理上的再现程度，才能对印刷品色彩再现作出综合而全面的评价。
　　如果就印刷色彩对原稿色彩的再现的接近程度来设定客观技术衡量尺度标准，应当包括：印刷油墨色彩再现范围的测量检验，印刷灰色平衡再现的测量检验，印刷色彩对原稿色彩绝对再现精度的量度检验，以及相对再现程度的测量计算。
　　③清晰度再现的评价：
　　彩色印刷品的清晰度是图像复制再现的一个重要质量指标。除去为表现影像的特殊意境外，每个画面总应该有一部分层次（主体或背景）是清晰的。对印刷画面清晰度的评价也有三个方面的相关内容：图像层次轮廓的实度；图像两相邻层次明暗对比变化的明晰度即细微反差；原稿或印刷画面层次的分辨力，也就是其细微层次的微细程度是表现客观景物组成物质本质面貌的，即所谓质感。
　　3.基于视觉的评价方法
　　经过对人的视觉系统（HVS）多年研究，人们从神经生理学、心理物理学等方面对视觉系统功能的理解有了显著的进展。与图像质量相关的重要特性主要有：Weber-Fechner定律，即刺激信号的可察觉阈值与背景强度成正比；调制传递函数（MTF）为带通特性，最大响应在2-5c/d之间；区域掩盖效应，即出现在过阈值背景上的信号可视度降低；视觉信号的面积、频率和方向的多通道的分解性。
　　通常导出一个与视觉相关的客观失真测度方法是，使用HVS的早期信息处理阶段，即从视网膜通过光学神经、视交叉和侧膝状核到大脑皮层，将误差图像转换到感知域中，使得此时相同幅度的误差有相同的视觉感知度，最后用合适的距离测度将误差总和为一个失真尺度。HVS和质量损伤种类的复杂性，给问题的研究带来了许多困难。过去一些学者曾利用从相对简单的心理视觉实验所得到的视觉特性，诸如频率选择与掩盖特性，建立视觉模型来进行质量预测。随着编码技术与应用的不断发展及要求，对基于视觉的质量测度研究也不断深入，并有了显著进展。
　　S.KarunasekeraN.Kinsbery提出了针对损伤的失真测度。这种损伤常见于矢量量化和DCT编码方式中，由垂直和水平的边缘失真组成。先对人工合成测试图像进行主观实验，通过调整4个参数：边缘幅度、边缘长度、背景亮度和背景活动性，测出边缘损伤的视觉敏感度，并由此建立一个视觉模型。值得一提的是，视觉敏感度是以对刺激反应时间来度量，而不是通常的视觉阈值方法，模型参数则由对定敏感点（ConstantSensitivityPoint）的匹配确定。预测垂直边缘误差的模型为（水平方向类似），边缘信息首先由有合适带宽的低通滤波器从误差图像中提取，然后考虑活动性与区域掩盖效应，其中活动性掩盖由边缘周围的NN方块加窗付立叶变换系数的加权能量和决定；接着进行非线性变换以适应HVS的非线性特性，最后计算总的误差（取绝对平均）。在对实际自然图像的检验中，作者设计了一些有相同的MSE但方块结构分布不同的图像，模型预测与主观测试吻合得很好，同时也表明MSE不是一个好的失真测度。
　　①基于视觉感知的图像质量评价方法：
　　图像降质对人眼视觉的影响是由人眼视觉系统的灵敏度决定的，而视觉灵敏度是由人眼的视觉细胞决定的。此外，人眼视觉系统的灵敏度还受到图像局部空间频率的影响，大量实验结果证明影响像素误差可视度的因素是误差周围的局部区域环境，而不是整个图像的背景环境。
　　根据上述视觉特性，人们建立了各种HVS模型，用以评价图像的质量.最典型的HVS模型如图一，它模拟了视觉感知的3个显著特性，即：视觉非线性特性（Weber定律）、视觉敏感度带通和视觉多通道及掩盖效应。
　　图一典型的HVS模型
　　②基于视觉兴趣的图像质量评价方法：
　　基于图像内容的编码技术启示了人们对基于视觉兴趣的图像质量评价方法的研究。从视觉心理学角度，视觉是一种积极的感受行为，不仅与生理因素有关，还在相当大的程度上取决于心理因素。人们在观察和理解图像时往往会不自觉地对其中某些区域产生兴趣，这些区域被称为感兴趣区（ROI，RegionofInterest）。整幅图像的视觉质量往往取决于ROI的质量，而不感兴趣区的降质有时不易觉察。现实生活中人们由于文化背景、周围环境以及情绪的影响，对同一幅图像的评价会产生较大偏差，但是对于图像中关注的区域却具有共性，它们集中传递了整幅图像所要表达的大部分客观信息。
　　基于视觉兴趣的测量方法为图像质量评价开辟了一条新路，但目前该类方法还只是处于初期研究阶段，仍有许多问题有待深入研究，例如，图像中感兴趣区如何确定；如果测试图像中包含多个感兴趣区，则如何确定这些区域的兴趣权值等。
　　三、结束语
　　图像质量的正确评价对于整体图像信息工程的发展具有十分重要的意义，可以相信，随着多媒体信息技术的高速发展，对图像质量评价的研究将越来越受到人们的重视。
　　在传统的融合图像质量评价方法中，存在诸如主观评价方法过于繁琐和不可重复，客观评价结果与实际图像质量不相吻合甚至相互矛盾等缺陷，且已有的评价方法多适用于相关性较强的图像融合评价，并不适用于娱乐照相领域的融合图像评价。因此，在融合图像计测方法中引入HVS特性，将传统的客观评价方法和主观评价方法有机地结合起来，是解决这一难题的有效途径，也是融合图像质量评价的发展方向。