基于视觉方位选择特性的图像质量评价

Objective image quality assessment (IQA) is useful for national defense construction, aerospace aviation, digital entertainment, and so on. The existing structural similarity based quality assessment methods mainly measure degradation on structural contrast, while ignore the degradation on the spatial correlation of structure. As a result, their performances are not quite consistent with human perception. In this proposal, according to the latest researches on brain cognition, i.e., the internal generative mechanism and the orientation selectivity mechanism of the human visual system (HVS), we introduce a novel visual perception based IQA method. The main research contents include: deducing the computational model of the internal generative mechanism; constructing the orientation selectivity based structure descriptor; and introducing a novel visual perception based IQA model. The contributions of this proposal are: finding out the internal mechanism for visual signal processing in the HVS, and constructing its corresponding computational model; designing a novel structural descriptor by mimicking the neural responses in the visual cortex; and proposing a novel IQA model which performs consistently with the HVS. Through this proposal, we hope to achieve a breakthrough in visual structure description, and lay the theoretical and technical basis for designing the new generation visual perception based IQA model.

客观图像质量评价技术对国防建设、航天航空、数字娱乐等的发展具有重要理论意义。传统的基于图像结构相似性的质量评价算法侧重度量结构对比度的衰减，而无法有效度量图像结构空域关联性的变化，因此其评价结果与主观感知存在差异。最新大脑认知研究成果为设计符合主观感知的客观质量评价提供了契机。本课题模拟视觉系统感知图像时的内在推导处理机制及方位选择特性，提出了基于视觉方位选择特性的客观质量评价方法。研究内容：大脑内在推导机制建模；基于视皮层方位选择的图像结构提取；基于方位结构的图像质量评价方法。创新点：探索了视觉系统对图像信息的内在处理过程，并模拟建立了相应的图像内容推导数学模型；效仿视皮层神经元间交互作用，设计了基于方位选择的图像结构描述方法；提出了基于主观感知的图像质量评价新模型。本研究课题预期在图像结构描述理论上有突破，为研制新一代与主观感知符合的客观质量评价方法奠定理论和技术基础。

客观图像质量评价技术对国防建设、航天航空、数字娱乐等的发展具有重要理论意义。针对传统的基于图像结构相似性的质量评价算法侧重度量结构对比度的衰减，而无法有效度量图像结构空域关联性问题，本项目通过模拟大脑感知图像质量时的内在处理过程，开发出了更加符合主观感知的客观质量评价模型。（1）主观感知图像质量时的感知特性分析：探索大脑内在推导机制，研究视觉系统对不同图像内容的视觉敏感度，并建立了相关的数学模型，该模型能有效估计图像内容规律性及视觉系统对其内容变化的敏感度。（2）图像结构描述子设计及特征提取：模拟视皮层方位选择机制，通过分析择优朝向关联性，设计出了基于视皮层方位选择特性的全新结构描述子，该描述子能有效反映结构空间分布特性，用于提取图像结构特征。（3）通过分析噪声对图像结构的衰减作用，开发出了基于方位结构衰减的图像质量评价新方法。本项目所提方法效仿视皮层神经元间交互作用，所设计的基于方位选择的图像结构描述方法可有效提取图像视觉内容，在此基础上所开发的客观评价算法更加符合主观感知结果。