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专利号: 2018102247261
申请人: 嘉兴学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于低秩稀疏矩阵分解的图像质量评价方法,其特征在于,该方法包括如下步骤:S1:将输入图像随机分成训练图像集和测试图像集;

S2:将训练图像集中的彩色失真图像转换为灰度失真图像,并对所述的训练图像集的灰度失真图像进行稀疏与低秩矩阵分解,输出低秩矩阵和稀疏矩阵,记转换后的训练图像集中的灰度图像矩阵为Y,输出的低秩矩阵为L,稀疏矩阵为S,所述的稀疏与低秩矩阵分解公式如下:其中,||L||*表示低秩分解矩阵的核范数,||S||1表示稀疏分解矩阵的稀疏度,γ表示稀疏度的正则化权重参数,低秩稀疏矩阵分解采用鲁棒主成分分析方法求解;

S3:对稀疏矩阵S和低秩矩阵L分别进行如下处理:对稀疏矩阵S:

(1)分别采用窗口大小为Km×Km,方差分别为σm的M个二维高斯滤波器对稀疏矩阵S进行滤波,得到M个滤波后的稀疏矩阵,记为Sm,其中1≤m≤M;

(2)分别对Sm求取直方图,并用广义高斯分布建模直方图,过程如下:记Sm的直方图向量为HN,长度为N,其中广义高斯分布公式如下:其中,Γ表示gamma函数,定义为 其中z>0,x表示满足广义高斯分布的一元随机变量,α为尺度参数,β为形状参数;

(3)采用矩估计法,通过一阶绝对矩和二阶矩估计α和β;

(4)将输入失真图像的M个滤波后的稀疏矩阵Sm中提取的尺度参数αm和形状参数βm组合成特征向量F1,组合公式如下:F1={α1,β1,α2,β2,……αM,βM}对低秩矩阵L:

(1)同样分别采用窗口大小为Km×Km,方差分别为σm的M个二维高斯滤波器对低秩矩阵L进行滤波,得到M个滤波后的低秩矩阵,分别记为Lm,其中1≤m≤M;

(2)对M个滤波后的低秩矩阵Lm分别采用0°,45°,90°和135°四个方向的sobel算子进行滤波,得到4M个滤波后的低秩矩阵,分别记为 其中1≤m≤M,计算公式为:

其中 表示二维卷积运算,P0、P45、P90和P135分别表示0°,45°,90°和135°四个方向的sobel算子;

(3)计算相邻滤波低秩矩阵在同一方向上的梯度特征相似度,计算公式如下:其中1≤m≤M-1,D=0°,45°,90°,135°,其中c为避免分母为零而设的常数;

(4)求取0°,45°,90°和135°四个方向的梯度特征相似度 在整幅图像内的均值,采用公式如下:其中 为梯度特征相似度均值,1≤m≤M-1,D=0°,45°,90°,135°;其中W和H分别为图像的宽度和高度;

(5)将0°,45°,90°和135°四个方向的 组合成特征向量F2,组合公式如下:F2={E1,E2,......,EM-1}

S4:将特征向量F1和特征向量F2组合成特征向量F,组合公式如下:F={F1,F2}

S5:将特征向量F合并主观MOS分值送到支持向量回归机中进行训练,得到训练后的支持向量回归机;

S6:将测试图像同样按S2-S5提取出特征向量F,送到训练后的支持向量回归机中进行测试,得到客观的图像质量评价结果。

2.根据权利要求1所述的基于低秩稀疏矩阵分解的图像质量评价方法,其特征在于,所述的S3中对稀疏矩阵S和低秩矩阵L进行滤波时采用的窗口大小均为3×3、9×9、15×15和

21×21,采用的二维高斯滤波器的方差均为2、4、6和8。

3.根据权利要求1所述的基于低秩稀疏矩阵分解的图像质量评价方法,其特征在于,所述的S3中,计算相邻滤波低秩矩阵在同一方向上的梯度特征相似度的公式中的c=0.01。

4.根据权利要求1所述的基于低秩稀疏矩阵分解的图像质量评价方法,其特征在于,所述的S3中采用矩估计法,通过一阶绝对矩和二阶矩估计α和β的具体过程如下:(3.1)求得直方图向量HN的均值,公式如下:

(3.2)从直方图向量HN中减去均值 公式如下:其中0≤i≤N-1,N为直方图的分组个数;

(3.3)求得M(i)的一阶绝对矩m1和二阶矩m2,计算公式如下:(3.4)采用一阶绝对矩m1和二阶矩m2计算α和β,采用公式如下:其中 R-1(x)为R(x)的逆函数。

5.根据权利要求4所述的基于低秩稀疏矩阵分解的图像质量评价方法,其特征在于,所述的S3中的(3.4)中,R-1(x)的计算方法具体为:首先根据R(x)的公式计算得到输入x和输出R(x)的对应表格,记为x~R(x),再根据x~R(x)表格得到输入R(x)和输出x的对应表格,记为R(x)~x,最后采用一阶绝对矩m1和二阶矩m2计算得到 作为输入查找R(x)~x表格,得到β的数值。

6.根据权利要求1所述的基于低秩稀疏矩阵分解的图像质量评价方法,其特征在于,所述的步骤S3中,对M个滤波后的低秩矩阵Lm分别采用0°,45°,90°和135°四个方向的sobel算子进行滤波,其中0°,45°,90°和135°四个方向的sobel算子用公式表示如下: