全参考图像质量评价综述_褚江
数字图像质量评价综述
程 度 。在 对数 字 图像 进行压 缩 、 传输 、 显示等 操作 时 ，
由于处理过程 、 成 像 系 统 或 传 输 介 质 等 的影 响 ， 会 出现
张偌雅 ， 李珍珍
（ 河南大学计算 机与信息工程学院 ， 开封 ４ ７ ５ ０ ０ ０ ） 摘要：
数 字图像 的质量评价是当今 图像领域 的热 点问题 ， 对质量评 价的常用方法进行介绍 ， 其 中全参考评价方法最成熟 ， 应 用 也最广 泛 ， 无参考评价方法有很好 的研究前景 。为了得 到与人 眼视觉系统 Ｈ ＶＳ一致性更高的评价结果 ， 对各种方 法 都在进 行不断的完善与改进 。概述 质量评价方法的相关性能指标 ， 最后就评价方法 的进一步发展提 出展望 。 关键词 ：
观 因素的影响。
１ 主观图像质量评价方法
主观评价 方法是用来评 价 图像质量 的最直观 的方 法， 分为绝 对评 价和相 对评价 两种 。绝对 评价 没有参 考 图像 ， 根 据 已经规定 好 的评 价准 则或个 人经验 对 图 像做 出评价 。相对 评价 主要 是在有 标准 图像 时， 对 图 像按质量的好坏进行 比较 ， 给 出最终 的评分值 。
量评价 对于 评价算 法 的分析 比较 、 系统 的性能评 估等
方 面 都 有 着 十 分 重 要 的作 用 。 传 统 方 法 主 要 有 主 观 评
价 和客观评价 两种 ， 近年来 ， 随着 图像处理领 域的不断 发展 ， 对于 图像质 量评 价 的研 究也 受到越 来越 多 的关 注， 评价的指标和方法得到 了更好 的发展和完善 。
自然图像质量评价方法综述
自然图像质量评价方法综述随着数字图像技术的不断发展和应用，自然图像的质量评价方法也逐渐成为了研究的热点。
自然图像质量评价旨在通过一系列的算法和方法对图像的质量进行客观评价，以便更好地实现图像的处理、传输和显示。
本文就自然图像质量评价方法进行综述，包括基于人感知的方法、基于机器学习的方法、基于深度学习的方法等，希望能够对该领域的研究和应用有所帮助。
基于人感知的自然图像质量评价方法是一种常用的评价方法，其主要思想是通过模拟人的视觉感知过程来评价图像的质量。
这种方法通常包括从感知上显著的特征入手，比如对比度、色彩鲜艳度、锐度等，然后通过一系列的算法和模型来量化这些特征。
在这一方法中，常用的评价指标包括均方误差（MSE）、结构相似性（SSIM）、感知质量评价（PQI）等。
这些指标可以有效地从人的视觉感知角度来评价图像的质量，但它们的缺点也很明显，即不能全面考虑人的主观感受。
二、基于机器学习的自然图像质量评价方法随着机器学习技术的不断发展，基于机器学习的自然图像质量评价方法也逐渐成为了研究的热点。
这种方法的主要思想是通过训练一个回归模型来学习图像的质量评价标准，然后使用这个模型对新的图像进行评价。
在这一方法中，通常使用的机器学习算法包括支持向量机（SVM）、随机森林（Random Forest）、神经网络等。
通过训练这些算法的模型，并通过大量的图像数据来训练和测试，可以得到一个相对客观的图像质量评价标准。
这种方法也存在着一些问题，比如对训练数据的依赖性较强，以及对特征的选取和提取需求较高。
近年来，随着深度学习技术的迅速发展，基于深度学习的自然图像质量评价方法也逐渐受到了关注。
这种方法的主要思想是通过构建一个深度卷积神经网络来学习图像的质量特征，然后使用这个网络来对新的图像进行质量评价。
相比于传统的机器学习方法，深度学习方法可以更好地学习到图像的高级特征，从而得到更为准确的评价结果。
目前，基于深度学习的自然图像质量评价方法已经取得了一些令人瞩目的成果，比如使用卷积神经网络（CNN）进行图像质量评价的方法。
自然图像质量评价方法综述
自然图像质量评价方法综述【摘要】自然图像质量评价方法是图像处理领域的重要研究课题。
本文将对自然图像质量评价方法进行综述，主要包括客观评价指标、人类主观评价、无参考图像质量评价方法、基于参考图像的图像质量评价方法以及深度学习在图像质量评价中的应用。
通过对这些方法的综合评估与比较，可以有效地提高图像处理的效率和质量。
在探讨了自然图像质量评价方法综述的重要性，提出了未来研究的方向，并对整个内容进行了总结。
本文旨在为图像处理领域的研究者提供一份全面的参考，促进该领域的发展与进步。
【关键词】自然图像，质量评价，客观评价指标，人类主观评价，无参考图像质量评价，基于参考图像的评价，深度学习，应用，重要性，未来研究方向，总结。
1. 引言1.1 自然图像质量评价方法综述自然图像质量评价方法综述是图像处理领域的一个重要研究方向，它旨在通过一系列客观指标和主观评价方法，对自然图像的质量进行准确评估。
在数字图像处理和计算机视觉领域，图像质量评价是一个关键问题，因为图像质量的好坏直接影响着后续的图像处理和分析结果。
随着科技的进步和应用领域的不断扩大，对图像质量的要求也越来越高。
研究人员提出了各种不同的评价方法，以满足不同场景下的需求。
客观评价指标是一种常用的评价方法，它通过计算图像的各种特征参数来评估图像的质量。
人类主观评价则是一种更贴近人类感知的评价方式，通过人类参与实验来主观评价图像的质量。
无参考图像质量评价方法和基于参考图像的图像质量评价方法也是当前研究的热点。
前者通过分析图像自身的特征来评价质量，而后者则是通过与参考图像进行比较来评估图像的质量。
近年来，深度学习技术的发展也为图像质量评价带来了新的机遇与挑战，许多研究将深度学习应用于图像质量评价中，取得了显著的进展。
自然图像质量评价方法综述对于提高图像处理技术的准确性和实用性具有重要意义。
未来的研究方向包括进一步完善客观评价指标、提高深度学习方法在图像质量评价中的应用效果，以及探索更多针对不同场景的图像质量评价方法。
全参考图像质量评价综述
的发展 趋势 。
关键 词 ：全参 考 图像 质量 评价 ； 结构相似 性 ；自然场景 分析 ； 特征 相似性 中图分类 号 ： Ｔ Ｐ ３ ９ １ 文献标 志码 ：Ａ 文章编 号 ：１ ０ ０ １ — ３ ６ ９ ５ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ｔ 一 ０ ０ １ ３ ￣ １ ０
Ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ｇ ａ ｖ ｅ ａ ｎ ｏ ｖ ｅ ｒ ｖ ｉ ｅ ｗ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｆ ｕ １ １ ｒ ｅ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｅ ｅ ｉ ｍａ ｇ ｅ ｑ ｕ ａ ｌ ｉ ｔ ｙ ａ ｓ ｓ ｅ ｓ ｓ ｍｅ ｎ ｔ ．Ｆ ｉ ｒ ｓ ｔ ｌ ｙ ．ｉ ｔ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ ｔ ｈ ｅ ｓ ｅ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｓ ｂ ｉｅ ｒ ｌ ｆ ｙ ．Ｓ ｅ ｃ ． ｏ ｎ ｄ ｌ ｙ，ｉ ｔ ｄ ｅ ｓ ｃ ｒ ｉ ｂ ｅ ｄ ｓ ｅ ｖ ｅ ｒ ａ ｌ ｉ ｍｐ ｏ ｒ ｔ ａ ｎ ｔ ｆ ｕ １ １ ｒ ｅ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ ｉ ｍａ ｇ ｅ ｑ ｕ ａ ｌ ｉ ｔ ｙ ａ ｓ ｓ ｅ ｓ ｓ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｌ ｇ ｏ ｒ ｉ ｔ ｈ ｍｓ ｉ ｎ ｄ ｅ ｔ ａ ｉ ｌ ，ｓ ｕ ｃ ｈ ａ ｓ Ｐ Ｓ ＮＲ，Ｓ Ｓ Ｉ Ｍ，
Ｃ ＨＵ Ｊ ｉ ａ ｎ ｇ ， Ｃ ＨＥ Ｎ Ｑ ｉ ａ ｎ ｇ ， Ｙ Ａ Ｎ Ｇ Ｘ ｉ — ｃ ｈ ｅ ｎ
（ Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆＣ ｏ ｍ ｐ ｕ ｔ ｅ ｒ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ＆Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ， Ｎ ａ ｎ ｊ ｉ ｎ ｇ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆＳ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ＆Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ，Ｎ ａ ｎ ｉ ｆ ｎ ｇ ２ １ ０ ０ ９ ４ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
图像质量质量评价
图像质量评价综述摘要：图像质量评价是图像处理领域的研究热点。
本文综合论述了图像质量的主观和客观评价方法，就各自具体的实现方法做了简要的介绍，并分析了各自适用性和存在的问题。
最后进而根据发展趋势和应用需求，对图像质量评价方法的进一步发展提出了若干技术与研究方向的展望。
[关键字]图像质量评价人类视觉系统结构相似度全参考评价部分参考评价无参考评价[abstract]Image quality assessment (IQA) is a hot research area in the field of image processing. In this paper, we discuss the subjective and objective assessment methods of image quality, respectively give a brief introduction of their specific implementation method, and analyses the respective applicability and problems. Finally, the further development of the technology and research directions of the future are proposed based on the trends and application requirements.[keywords]Image Quality Assessment(IQA) Human Visual System(HVS) Structural similarity Full Reference(FR) Reduced Reference(RR) No Reference(NR)，一.引言图像是人类获取信息的重要途径，其所承载的信息远比其它形式的信息更贴切、更丰富。
【国家自然科学基金】_图像质量客观评价_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140730
科研热词 图像质量评价 人类视觉系统 人眼视觉系统 结构相似度 图像质量 图像增强 静态图像 隶属度函数 量子信号处理 运动信息 边缘宽度 边界距离 距离度量 质量评价 评估方法 计算机应用 视频质量评价 视觉感知 视觉感受 结构相似度(ssim) 结构失真 立体图像质量评价 特定密度 灰色关联度 滤波反投影 注意转移 正则化方向失真 无参考评价 无参考 感兴趣区域 快速 异源 峰值信噪比 客观评价 图像重建 图像融合 图像处理 图像品质 图像压缩 噪声水平 双边滤波 加权熵 全参考评价 二值图像 x射线成像系统 x射线 retinex技术 fnn curvelet变换
推荐指数 6 3 3 2 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2011年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52
推荐指数 4 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2009年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45
2012年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52
全参考图像质量评价综述_褚江
计 算 机 应 用 研 究 Application Ｒesearch of Computers
Vol. 31 No. 1 Jan. 2014
全参考图像质量评价综述
褚
摘
*
江，陈
强，杨曦晨
（ 南京理工大学 计算机科学与工程学院，南京 210094 ） 要： 图像质量评价是图像处理领域内一项很有意义的研究课题。 客观图像质量评价方法可分为全参考评
SSIM（ x， y） = （ 2 μ x μ y + C1 ） （ 2 σ x σ y + C2 ） 2 2 2 （ μ2 x + μ y + C1 ） （ σ x + σ y + C2 ） （ 8）
0
引言
数字图像在获取、 处理、 压缩、 存储和传输过程中会经受各
评价方法。 最简单的全参考评价方法为均方误差 （ MSE ） 和峰值信噪
［3 ］ 比（ PSNＲ） ， 它们直接对参考图像和失真图像的像素灰度值
种类型的退化， 这些退化会影响图像的视觉效果 。 一般来说， 图像质量评价方法分为主观评价方法和客观评价方法
［1 ］
计算简单、 意义明确， 但是不能很好地与人的主观感 进行计算， 受保持一致
［4 ， 5 ］
。图
。随着对人类视觉系统 （ HVS ） 认识的深入， 人
［6 ， 7 ］
像质量评价的目的就是评价图像质量的好坏 ， 最好也最直接的 这就是主观评价方法， 但是这种 方法就是直接让观察者观看 ， 因此， 图像质量评价的主要目标 方法不能应用于实时系统中 ， 就是设计出客观的图像质量评价方法 ， 使之与人的视觉感知保 持一致。 根据能够得到的参考图像 （ 原始图像 ） 信息的多少， 客观 图像质量评价方法通常可以分为三类 ， 分别为全参考图像质量 评价、 半参考图像质量评价和无参考图像质量评价
图像质量评价
第一章绪论1.1 引言早期的图像处理是随由于通讯方面的要求而发展起来的，随着图像处理技术的发展，数字图像处理技术与理论已经成为计算机应用的一个重要领域，广泛应用于众多的科学与工程应用，如遥感、医学、气象、通信等。
然而随着图像处理技术的迅速发展，如何正确有效地评价一幅图像的质量好坏变得越发重要起来。
近年来，图像质量评价已经成为了图像信息工程领域内一项重要的研究课题，引起了学者的高度重视。
图像质量评价方法中客观评价方法又可以分为三类：全参考质量评价方法、部分参考质量评价方法和无参考质量评价方法。
全参考质量评价方法需要原始图像的完整信息作为评价的参考：部分参考质量评价方法需要原始图像的部分特征或者统计信息作为评价参考：无参考质量评价方法则完全依赖于待评测图像本身的信息来进行质量评价，而无须原始图像的任何信息。
在很多情况下，如在网络传输中，往往无法获得发送端的原始图像信息，因此研究无参考的客观质量评价方法是很有意义的。
1.2 图像质量评价图像质量的含义主要包括两个方面：图像的逼真度和图像的可懂度。
图像质量直接取决于成像装备的光学性能、图像对比度、仪器噪声等多种因素的影响，通过质量评价可以对影像的获取、处理等各环节提供监控手段。
为了对图像处理的各个环节进行合理评估，图像质量评价的研究已经成为图像信息工程的基础技术之一。
多少年来，人们希望能够找出图像逼真度和可懂度的定量测量方法，作为评价图像和设计图像系统的依据，但目前人们对人类视觉特性仍没有充分理解，特别是对人眼视觉的心理特性还难以找出定量的描述方法，因此图像质量评价还有待深入研究。
1.2.1 主观评价方法国际上已有成熟的主观评价技术和国际标准，例如 ITU-T Rec. P.910规定了多媒体应用的主观评价方法]1[；ITU-R BT.500-11规定了电视图像的主观评价方法]2[，就视频质量主观评价过程中的测试序列、人员、距离以及环境做了详细规定。
主观质量评分法]3[(MOS：Mean Opinion Score)是图像质量最具代表性的主观评价方法，它通过对观察者的评分归一化来判断图像质量。
图像质量评价主客观一致性的
Wang, Z., Bovik, A. C., & Sheikh, H. R. (2004). Objective image quality assessment: the road to standardization. IEEE Signal Processing Magazine, 21(5), 20-36.
05
结论与展望
研究结论
1
主观评价和客观指标在评价图像质量时存在一定 相关性，但并非完全一致。
2
不同主观评价和客观指标在评价同一张图像时可 能存在差异。
3
一些客观指标在某些情况下可能无法完全反映图 像质量的主观感受。
工作不足与展望
需要进一步深入研究不同图像质 量评价方法和不同人群的主观评
价差异。
基于深度学习的主客 观图像质量评价方法
利用深度学习技术，通过对大量数据 进行学习，建立主观和客观评价方法 之间的映射关系，从而提高两者之间 量的参考图像数 据库，为主客观评价方法提供统一的 评估标准，从而减少两者之间的差异 。
综合评价策略
将主观和客观评价方法进行组合，采 用加权平均或神经网络等方法对两者 结果进行综合评估，以提高主客观评 价方法的一致性。
THANKS
感谢观看
评分法
通过让观察者对图像质量进行评分，如1-5分，汇 总评分结果，得出图像质量的平均分。
排序法
让观察者对一组图像按照质量进行排序，然 后统计排序结果，得出图像质量的排序顺序 。
03
主客观评价方法的一致性 分析
主客观评价方法的相关性分析
主观评价方法与客观评价方法的关系
主观评价方法反映的是人眼对图像质量的感知，而客观评价方法是通过数学模型 对图像质量进行计算，两者之间存在一定的相关性。
无参考图像质量评价综述
无参考图像质量评价综述作者：林海祥,张炘来源：《电脑知识与技术》2009年第28期(1.南昌大学信息工程学院,江西南昌 330029;2.南昌大学科学技术学院,江西南昌 330029)摘要:图像质量评价是图像处理领域的热门研究课题之一。
图像质量评价研究的目标是设计算法,给出和人的主观视觉感受相符合的评价结果。
在客观图像质量评价的几种方法中,由于无参考图像质量评价方法的灵活性,该方法正受到越来越多的关注。
文章首先概述了图像质量评价的相关知识,并从无参考图像质量度量方法和评价算法等角度对无参考图像质量评价进行分析,最后概括了无参考图像质量评价发展的现状及其发展趋势。
关键词:无参考;主观视觉;图像质量度量;图像质量评价;图像处理中图分类号:TP391文献标识码:A文章编号:1009-3044(2009)28-8043-04A Survey of No Reference Image Quality AssessmentLIN Hai-xiang1, ZHANG Xin2(rmation Engineering College of NanChang University, Nanchang 330029, China;2.Science and Technology College of NanChang University, Nanchang 330029, China)Abstract: Image quality assessment is one of the most popular research issues in the field of image processing. Its objective is to design algorithms which can give the objective evaluation results that in line with the human’s subject perception. With good flexibility, no reference image quality assessment is being given more and more attention. Firstly, the related knowledge about image quality assessment is summarized. Then, the measurement and the assessment of the no reference image quality are analyzed. At last, its status quo and the trends of future research is summarized.Key words: no reference; subject perception; image quality measurement; image quality assessment; image processing图像是人类获取信息的重要途径,其所承载的信息远比其它形式的信息更贴切、更丰富。
图像质量评价方法
图像质量评价方法
图像质量评价方法是用于评估图像的视觉质量的一种方法。
一般来说，图像质量评价可以从主观质量评价和客观质量评价两个方面进行。
主观质量评价是指通过人类主观感知来评价图像质量。
常用的方法包括双比较法、有序对比较法和主观质量评价实验等。
这些方法通常需要大量的人员参与和花费较长的时间，但是可以提供较为准确的质量评价结果。
客观质量评价是指通过使用计算机算法来评价图像质量。
常用的方法包括结构相似性指标（SSIM）、峰值信噪比（PSNR）和均方根误差（MSE）等。
这些方法通常可以快速计算出图像的质量评价结果，但是与人类主观感知存在一定的差距。
除了上述方法外，还有一些更高级的图像质量评价方法，如基于机器学习的图像质量评价方法和基于深度学习的图像质量评价方法。
这些方法利用机器学习算法和深度学习模型来学习大量图像数据的特征，从而更加准确地评价图像的质量。
总而言之，图像质量评价是一个涉及到人类感知和计算机算法的综合问题，不同的评价方法可以在不同的场景下应用。
无参考图像质量评价
无参考图像质量评价朱文斌;陈强;杨曦晨【摘要】Image quality assessment is a hot research topic in the field of image processing in recent years. Many scholars have proposed a variety of non-reference image quality evaluation methods. Some non-reference image quality assessment algo-rithms are summarized in this paper,such as BIQI,BLIINDS-II,BRISQUE,DESIQUE,DIIVINE,NIQE and SSEQ. They were tested and analyzed on LIVE and TID2008 database. The development direction for image quality assessment is discussed in this paper according to the analysis results.%图像质量评价是近几年图像处理领域比较热门的研究课题.目前,许多学者已经提出了各种各样的无参考质量评价方法.对无参考方法进行综述,详细介绍BIQI,BLIINDS-Ⅱ,BRISQUE,DESIQUE,DIIVINE,NIQE,SSEQ等无参考质量评价方法,并在LIVE和TID2008数据库上进行实验分析,最后根据分析的结果探讨图像质量评价的发展方向.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2015(038)018【总页数】8页(P81-88)【关键词】图像质量评价;无参考;自然场景统计特征;变换域【作者】朱文斌;陈强;杨曦晨【作者单位】南京理工大学计算机科学与工程学院,江苏南京 210094;南京理工大学计算机科学与工程学院,江苏南京 210094;南京理工大学计算机科学与工程学院,江苏南京 210094【正文语种】中文【中图分类】TN911.73-34;TP3910 引言数字图像在获取、存储、传输、显示的过程中，都有可能会引入失真，导致图像质量的下降。
视频会议画面质量评价方法综述
视频会议画面质量评价方法综述张杰良，蒋未芳，王欣，赵亮（中国人民解放军61416部队，北京市100036）摘要：视频会议画面质量评价的目标就是设计算法，给出一种和人的主观视觉感受相符合的客观评价方法，在视频会议保障中具有非常重要的意义。
针对视频会议画面质量评价，详细介绍了主观、客观评价方法，分析了衡量评价方法的定量指标，最后总结了视频会议画面质量评价方法的发展趋势。
关键词：视频会议；质量评价；全参考；半参考；无参考Survey of Video Conference Image Quality AssessmentZHANG Jie-liang，JIANG Wei-fang，Wang Xin，ZHAO Liang（Unit 61416 of PLA, Beijing 100036）Abstract：The goal of video conference image quality assessment is to design algorithms which can give the objective evaluation results that accords with human’s subjective visual perception, video conference image qu ality assessment is very important in video conference application. According to the of the video conference image quality assessment, introduced the subjective evaluating methods and objective evaluating methods in detail, analyzed the quantitative criterions for evaluating the performance of these assessment methods, summarized the trends of future research at last.Keywords：Video Conference; Quality Assessment; Full Reference; Reduced Reference; No Reference0 引言视频会议系统的应用越来越广泛，已经深入到我们的日常工作中。
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把相
相位一致性的定义可以参 位一致性（ PC） 用于图像质量评价， 26 ］ 。相位一致性信息的最大特点就是它不依赖于图 考文献［ 像的亮度和对比度， 能够较好地表征图像的结构信息 ， 但实验 结果并不太好， 因为亮度和对比度对图像的质量的影响有时并 不能忽略。Zhang 等人
［27 ］
s（ x， y） =
价方法、 半参考评价方法和无参考评价方法， 目前全参考评价方法较为成熟， 而半参考和无参考评价方法则处于 初级阶段， 远远达不到参考评价方法所能达到的效果。对全参考评价方法进行综述。首先简要地介绍了各种类 SSIM、 MSSIM、 IFC、 VIF、 FSIM 等几种典型的全参考图像质量评价方法， 型的评价方法， 其次详细地介绍了 PSNＲ、 然后在 LIVE 和 TID2008 数据库上进行实验， 对这几种全参考方法进行对比、 分析， 最后探讨图像质量评价研究 的发展趋势。 关键词： 全参考图像质量评价； 结构相似性； 自然场景分析； 特征相似性 中图分类号： TP391 文献标志码： A 文章编号： 1001-3695 （ 2014 ） 01-0013-10 doi： 10． 3969 / j． issn． 10013695． 2014． 01． 003
第 31 卷第 1 期 2014 年 1 月
计 算 机 应 用 研 究 Application Ｒesearch of Computers
Vol. 31 No. 1 Jan. 2014
全参考图像质量评价综述
褚
摘
*
江，陈
强，杨曦晨
（ 南京理工大学 计算机科学与工程学院，南京 210094 ） 要： 图像质量评价是图像处理领域内一项很有意义的研究课题。 客观图像质量评价方法可分为全参考评
［15 ］
对比度和结构的比较改为对参考图像和失真图像的梯度图像 进行计算。其他的对 SSIM 的改进有： 朱里等人 容的图像质量评价测度 ； 黄小乔等人 人
［18 ］ ［17 ］
提出的基于
［16 ］ 结构相似性的图像质量评价方法 ； 王涛等人 提出的基于内
提出的基于色差的均
［19 ］
方误 差 与 峰 值 信 噪 比 评 价 彩 色 图 像 质 量 评 价 方 法 ； 任 雪 等 提出的基于局部特征的图像质量评价方法 ； Wan 等人
利用相位一致性信息的特性 ， 提出了
选取了相位一致性信息和梯度信息 特征相似性方法（ FSIM ） ， 作为它的两个特征， 得到了较好的结果。 在实际应用中， 往往不能获得完美的原始图像 ， 如在多媒 体通信中， 接收端很难获得原始图像的全部信息 ， 也就大大限 制了全参考图像质量评价方法的应用 。 因此学者们提出了半 参考图像质量评价模型 ， 即利用原始图像的部分特征信息来评 价失真图像质量的一种方法 。 典型的半参考图像质量评价方
［28 ］ 法有基于多尺度的方法 ， 如 Gao 等人 提出的基于多尺度几
y 的均值， 其中： μ x 、 μ y 分别为图像 x、 反映了其亮度信息； σ x 和 y 的方差， y的 σ y 分别为图像 x、 反映了其对比度信息； σ xy 为 x、 C2 、 C3 为接近于零的 反映了结构信息的相似度 ； C1 、 相关系数， 正常数， 防止分母为零时导致结果异常 。综合这三种信息得到 x 和 y 的结构相似性为
［14 ］
n） 为失真图像在（ m， n ） 处的灰度值； L 为峰值信号， 对于 8 位 L = 2 8 － 1 = 255 。 的灰度图像来说， MSE 和 PSNＲ 的优点是计算简单， 缺点是它们单纯地计算 并没有考虑像素之间的结构关系 。它 图像之间灰度值的差异 ， 们将图像的所有像素点对人眼提供的信息都等同对待 ， 而事实 上人眼在观察图像的时候是有感兴趣区域的 ， 它们的计算结果 不能与图像的视觉效果保持一致 。 1. 2 基于结构相似度的方法 SSIM Wang 等人认为结构信息反映了场景中的结构特征 ， 同时 亮度和对比度对图像的质量以及人类观察图像时提取感兴趣 对比度和结构相似 的区域起到很大的作用 。那么它们的亮度、 度分别定义如下： y 分别为参考图像和失真图像 ， 假设 x、 则
作者简介： 褚江（ 1988-） ， 男， 江苏连云港人 ， 硕士研究生， 主要研究方向为图像质量评价（ chujiang131@ 163． com） ； 陈强（ 1979-） ， 男， 副教授， 博 士， 主要研究方向为图像处理、 分析与识别．
· 14·
计 算 机 应 用 研 究
第 31 卷
区域分别计算并赋予不同的权重 ， 得到最终的评测结果； Chen 等人
［20 ］ ［21 ］
Fernandez 等人 提出的基于感兴趣区域的方法 ； Aja基于局部对 比 度 的 质 量 评 价 方 法 ； 孔 繁 锵 人
［22 ］
提出的
1. 2. 1
提出的一种把
HVS 和相似性度量结合起来的图像质量评价测度 ； 叶盛楠等 提出的基于结构信息提取的图像评价方法 。 Sheikh 等人提出了自然场景分析 （ NSS ） 的方法 IFC［23］ 和 VIF［24］ ， 它们通过评测参考图像和失真图像的共同信息的多少 得到了较好的结果。Liu 等人 来评价失真图像的质量 ，
［13 ］
考图像质量评价方法可以得到参考图像的所有信息 ， 通过把失 真图像和参考图像进行比较来评价图像质量 ， 全参考评价方法 是目前为止客观图像评价方法中最可靠的方法 。 无参考图像 质量评价方法不能得到参考图像的任何信息 ， 只对失真图像进 行评价。半参考图像质量评价方法介于两者之间 ， 只能获得参 考图像的部分信息用于评价图像质量 。 本文主要讨论全参考
0
引言
数字图像在获取、 处理、 压缩、 存储和传输过程中会经受各
评价方法。 最简单的全参考评价方法为均方误差 （ MSE ） 和峰值信噪
［3 ］ 比（ PSNＲ） ， 它们直接对参考图像和失真图像的像素灰度值
种类型的退化， 这些退化会影响图像的视觉效果 。 一般来说， 图像质量评价方法分为主观评价方法和客观评价方法
Ｒeview on full reference image quality assessment algorithms
CHU Jiang，CHEN Qiang，YANG Xichen
（ School of Computer Science ＆ Engineering，Nanjing University of Science ＆ Technology，Nanjing 210094 ，China）
收稿日期： 2013-05-27 ； 修回日期： 2013-07-08 科研专项基金资助项目 （ 2011ZDJH26 ）
SSIM， 提出了 3把 SSIM 中对整
幅图像的亮度、 对比度和结构的比较， 改为在边缘、 纹理和平滑
基金项目： 国家自然科学基金青年学者基金资助项目 （ 60805003 ） ； 南京理工大学自主
［2 ］
们开始利用人类视觉系统的某些特性进行评价
， 出现了基
其中有代表性的两个模型是 daly visible dif于 HVS 的模型， ferences predictor 和 Sarnoff visual discrimination model［8］ ， 它们 主要是通过生理和心理学实验获得人类视觉系统的前端特征 从而模拟人的视觉来对图像质量进行客观评 构建视觉模型， 典型的方法有 NQM 价，
Abstract： Image quality assessment is of fundamental importance to numerous image processing applications． Objective image reference and noreference． Currently，full referquality metrics can be classified into three categories： full reference，semience metrics can achieve satisfied performance，while semireference and noreference metrics are in their preliminary stage． This paper gave an overview of the full reference image quality assessment． Firstly，it introduced these methods briefly． Secondly，it described several important full reference image quality assessment algorithms in detail，such as PSNＲ，SSIM， MSSIM，IFC，VIF and FSIM． Then it compared the performance of these methods in the LIVE database and TID2008 database． Finally，this paper summarized the trends of future research on image quality assessment． Key words： full reference image quality assessment； structure similarity； natural scene statistics； feature similarity
［9 ］
和 VSNＲ
［10 ］
， 但这些方法效果并没有
得到满 意 的 结 果。 Wang 等 人
［2 ， 11 ］
提出了结构相似性理论
。 全参
（ SSIM） ， 对参考图像的亮度、 对比度和结构信息进行比较 ， 得 到了较好的结果。他假设 HVS 擅长提取场景中的结构信息 ， 通过评测失真图像的结构信息的退化程度对图像进行评价 ， 得 如 到了广泛使用。 许多学者在 SSIM 的基础 上 进 行 了 改 进， Wang 等人［12］ 提出了多尺度结构相似性 （ MSSIM ） ， 得到了比单 一尺度更好的结果； Li 等人