基于視覺(jué)特性的圖像顯示質(zhì)量模型研究.pdf

1、近年來(lái)，基于人眼視覺(jué)系統(tǒng)的圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)成為提高現(xiàn)有顯示系統(tǒng)質(zhì)量或開(kāi)發(fā)新顯示技術(shù)的研究新熱點(diǎn)。論文創(chuàng)新性地引入JND（Just noticeable difference：JND）為自然圖像不同屬性的統(tǒng)一單位，度量各屬性變化對(duì)主觀圖像質(zhì)量的影響，建立這些屬性與主觀圖像質(zhì)量間的關(guān)系模型。該模型為顯示系統(tǒng)工業(yè)設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)，可用以指導(dǎo)有限投入下如何最大限度地提高消費(fèi)者感受到的圖像質(zhì)量。 論文選定了四個(gè)相互獨(dú)立的圖像屬性：色飽和度（C

2、olor Saturation）、峰值亮度（White Level）、暗場(chǎng)亮度（Black Level）和細(xì)節(jié)層次感（Contour Rendering），涵蓋了圖像質(zhì)量的重要影響因素。首先測(cè)定一般觀測(cè)條件下自然圖像各屬性的JND單位，而后以JND為單位不同程度地調(diào)節(jié)圖像各屬性，研究其對(duì)主觀圖像質(zhì)量的影響，即建立圖像屬性與主觀圖像質(zhì)量的關(guān)系模型。同時(shí)，論文還分析研究了其他會(huì)影響JND值的因素，如文化差異、圖像內(nèi)容及關(guān)注區(qū)域等，提出了JN

3、D的客觀評(píng)價(jià)理論模型，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)預(yù)測(cè)自然圖像屬性的JND值，進(jìn)而達(dá)到了智能化評(píng)價(jià)自然圖像的顯示質(zhì)量。論文具體內(nèi)容概括如下： 研究了試驗(yàn)方法對(duì)自然圖像不同屬性JND的影響。研究了不同閾值檢測(cè)方法對(duì)圖像的WL、BL、CS和CR等閾值檢測(cè)的影響，提出改進(jìn)的階梯法結(jié)合二項(xiàng)迫選法既能滿足閾值實(shí)驗(yàn)的精度要求，又能保證實(shí)驗(yàn)的高效性，可以為相關(guān)的心理閾值檢測(cè)實(shí)驗(yàn)及設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)意義。 測(cè)定了自然圖像屬性的JND單位．通過(guò)主觀實(shí)驗(yàn)確定了一般

4、觀測(cè)條件下自然圖像不同屬性的JND值：BL的IND介于0．2-0．8cd/㎡間，WL的JND在20-50 cd/㎡間波動(dòng)；CS的JND大約為△E94＝0．8±0．3（均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差），CR的JND在LCD顯示器上大約為σ=0．5，相當(dāng)于高斯模糊寬度為1．5’的視角。采用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了不同屬性單位JND改變量間的視覺(jué)等效性。在此基礎(chǔ)上，采用二分法建立了JND閾上感覺(jué)的心理量表。 建立了圖像內(nèi)容對(duì)JND影響的關(guān)系模型。圖像內(nèi)容對(duì)CS和C

5、R的JND無(wú)顯著影響，而對(duì)WL和BL的JND有顯著影響。在評(píng)估JND時(shí)，對(duì)BL關(guān)注較暗的區(qū)域，對(duì)WI關(guān)注較亮或色彩較鮮艷的區(qū)域，對(duì)CS關(guān)注色彩最鮮艷的區(qū)域。對(duì)圖像紋理、色彩、亮度等特征的提取及分析表明BL和WL主要受圖像平均亮度的影響，據(jù)此建立了WL的JND、BL的JND與圖像亮度的關(guān)系模型。 提出了主觀評(píng)測(cè)JND的關(guān)注區(qū)域選取算法。由于關(guān)注區(qū)域?qū)ND有重要影響，提出了自動(dòng)提取被試關(guān)注區(qū)域的算法。采用關(guān)注區(qū)域的圖像特征有效地改

6、進(jìn)了圖像內(nèi)容與JND的關(guān)系模型，證明JND主要受圖像的關(guān)注區(qū)域影響。與WL相比，關(guān)注區(qū)域?qū)L的JND的影響更大。 評(píng)估了文化差異對(duì)JND的影響。分別在荷蘭和中國(guó)重復(fù)實(shí)驗(yàn)研究?jī)蓢?guó)人JND值間的差別，以期指導(dǎo)針對(duì)不同市場(chǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。對(duì)大部分圖像，中國(guó)人和荷蘭人在WL和CS的閾值上沒(méi)有顯著差別。少量圖像BL的JND間的差異源于部分被試關(guān)注區(qū)域的不同。 實(shí)現(xiàn)了以JND為單位的主觀圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)。研究改變各圖像屬性對(duì)整體圖像質(zhì)量的