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专利号: 2018107457463
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:

1.一种基于贝叶斯压缩感知的无参考图像质量客观评价方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤(1):输入训练图像,所述训练图像包括参考图像和失真图像;

步骤(2):将步骤1的参考图像和失真图像进行灰度变换,将彩色图像变换成灰度图像X;

步骤(3):将步骤2变换得到的灰度图像X的宽度和高度扩展成N的倍数,再将扩展后的灰色图像分成不重叠的大小为N×N的图像块Xi,其中1≤i≤M,Xi为划分后的图像块矩阵,XiN×N∈R ,N为图像块的高度和宽度,M为图像块的个数,R为实数;

步骤(4):将图像块Xi采用小波变换进行多层分解,将多层近似系数和细节系数组合成向量C,其中C为小波系数向量,C∈RK×1,K为小波系数向量的元素个数;

步骤(5):构建随机采样矩阵Ψ,Ψ∈RL×K,其中,L和K为采样矩阵Ψ的行数和列数,并且L×1L<K;用随机采样矩阵Ψ采样小波系数向量C,得到采样向量g,其中g∈R ,采样公式如下:g=ΨC;

步骤(6):根据采样向量g和采样矩阵Ψ采用贝叶斯压缩感知对图像块矩阵Xi进行预测,具体步骤如下:步骤(6.1):首先初始化超参数β0和β,其中超参数初始化公式如下:β0=(var(g))-1,β=[β1,β2,...,βK]T=ψTg;

其中,var(·)表示求取向量方差操作,(·)-1为求倒数操作,β0为初始的超参数,β为超参数向量,β1,...,βK为超参数向量β的K个元素;

步骤(6.2):根据超参数β0和β、采样矩阵Ψ和采样向量g计算小波系数向量C满足的多维高斯分布的均值μ和协方差矩阵Σ,计算公式如下:Σ=(β0ΨTΨ+B)-1

μ=β0ΣΨTg

其中,B为超参数向量β的K个元素β1,...,βK组成的对角矩阵,B=diag(β1,β2,...,βK),μ为C满足的多维高斯分布的均值,Σ为C满足的多维高斯分布的协方差矩阵,(·)-1为矩阵求逆操作;

步骤(6.3):迭代计算新的超参数β0*和β*,计算公式如下:其中1≤k≤L

其中,λk=1-βkΣkk,∑kk为步骤7中∑矩阵的第k个对角元素,L为采样矩阵Ψ的行数;

步骤(6.4):重复步骤6.1-步骤6.3,直到完成N次迭代循环,其中迭代循环次数N选取为

10000;

步骤(6.5):对向量C的均值μ求小波反变换,并展开成二维矩阵,得到估计图像块Yi,其中1≤i≤M,M为图像块的个数;

步骤(7):利用原始图像块Xi和估计图像块Yi,采用结构相似度索引SSIM计算原始图像块Xi和估计图像块Yi的相似度,得到M个图像块的结构相似度索引均值Q(p),其中结构相似度索引SSIM计算公式为:其中,r和c分别为原始图像块Xi或估计图像块Yi的行索引和列索引,m和n分别为二维高斯滤波器系数的行索引和列索引,ωm,n为二维高斯滤波器系数,N为滤波器窗口大小,C1和C2为避免分母为0设置的常数,μX为参考灰度图像经高斯滤波后的邻域灰度值的均值,μY为失真灰度图像经高斯滤波后的邻域灰度值的均值,σX为参考灰度图像经高斯滤波后的邻域灰度值的标准差,σY为失真灰度图像经高斯滤波后的邻域灰度值的标准差,σXY为参考灰度图像X和失真灰度图像Y之间的协方差,Q(i)为第i个图像块的结构相似度均值;

步骤(8):将M个图像块的结构相似度索引均值Q(i)求平均得到整幅图像的结构相似度索引均值Q,计算公式如下:步骤(9):将灰度图像X进行归一化处理,得到归一化亮度图像I,采用公式如下:其中, i和j分别为灰度图像X中某一像素

点在图像中的坐标,X(i,j)为灰度图像X在(i,j)处的取值,I(i,j)为归一化灰度图像I在(i,j)处的取值,ω为大小为M×N,均值为0,方差为1的二维高斯滤波器,μS(i,j)为灰度图像进行高斯滤波后(i,j)处的均值,σS(i,j)为灰度图像进行高斯滤波后(i,j)处的方差,M和N分别为滤波器的高度和宽度,M=N=1,其中C3为避免分母为0而设的常数,C3取值为

0.01;

步骤(10):计算归一化亮度图像I的均匀局部二值模式ULBP特征,计算方法如下:其中,当Ii≥Ic时,t(Ii-Ic)=1,当Ii<Ic时,t(Ii-Ic)=0,ULBPK,R为归一化亮度图像I在像素点c处的ULBP特征,Ic为归一化亮度图像I在像素点c处的取值,I0,I1,...,IK-1为归一化亮度图像I在像素点c处以R为半径的K个邻域像素点的灰度取值,其中,R为邻域半径,K为邻域像素点个数;

步骤(11):计算得到ULBP直方图,并组合成特征向量F,并进行归一化处理,计算方法如下:F=NH(ULBPK,R(i,j))

F={f1,f2,...,fK+1}

FMAX=max(f1,f2,...,fK+1)

其中ULBPK,R(i,j)为归一化灰度图像I在(i,j)处的ULBP特征,ULBP直方图的分组个数为K+1,NH(·)为取直方图操作,F为ULBP直方图特征向量,FMAX为f1,f2,...,fK+1中的最大值,FN为归一化处理后的ULBP直方图特征向量;

步骤(12):将归一化处理ULBP直方图特征向量FN和结构相似度索引均值Q组合成特征向量P1,组合公式如下:P1=[FN,Q]

步骤(13):对灰度图像X进行三次下采样,得到三幅下采样图像;

步骤(14):对三幅下采样图像重复步骤2-步骤12,得到特征向量P2,P3,P4,将特征向量P1,P2,P3,P4组合成特征向量P,组合公式如下:P=[P1,P2,P3,P4]

步骤(15):将特征向量P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;

步骤(16):从输入图像集中输入测试图像,将测试图像同样按步骤2到步骤14提取出特征向量P,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。