基于稀疏表示的视觉感知图像质量评价及其应用研究

It is a fundamental and challenging work to find an efficient metric of objective image quality assessment, which is an important approach for many image and video processing tasks. Inspired by the characteristics of visual perception and visual psychology, the sensing and information processing mechanism of human viusal system are explored in this project. Following the visual characteristic of image data,the intrinsic and natural property of image data is explored via efficient image sparse resprentation. Some novel objective image quality assessment methods are proposed to fit the typical image distortion models, which are cosistent with the subjective assessment of human beings. The peformance of our methods will be validated by experimental results on standard image databases. Meanwhile, these novel metrics will be embedded into typical image processing system to improve the algorithms' perfomance with efficient nonlinear optimization process. The production of this project will promote the devolopment of visual image quality assessment and visual peception based image process system.

客观图像质量评价是图像与视频处理领域中的一项基本而又富有挑战的技术。本项目拟从人类视觉系统的视觉感知和视觉心理特性研究出发，探索视觉感知图像信息过程的特点，深入研究图像数据的视觉结构特征，在稀疏表示的基础上挖掘图像数据的自然属性，针对典型失真类型图像数据特点，建立与人类视觉感知保持一致的主客观相结合的新型图像质量评价方法，并在标准图像测试库上仿真验证算法的有效性；同时，研究将新型图像质量评价方法嵌入典型图像处理系统的优化设计中，并设计高效的非线性优化算法进行求解。项目的研究成果将对视觉质量评价方法研究的进一步完善，以及基于视觉感知的图像处理系统设计均具有重要意义。

图像质量评价是图像与视频处理中的一项基本而又富有挑战的技术，是比较各种图像与视频处理算法性能优劣，以及调整系统参数提升图像与视频处理系统性能的重要途径。建立广泛适用的与人类视觉感知保持一致的图像质量评价方法，并进而指导图像与视频处理系统的设计是目前图像处理领域十分热门的研究课题。.客观图像质量评价的目的就是设计一种和视觉感知保持一致，且适用于各种失真模型的质量评价方法。研究表明，图像潜在的结构模型、图像的有效表示、图像处理算法和图像质量评价四者之间存在密不可分的关系。课题基于人类视觉系统的视觉感知和视觉心理特性研究，探索视觉感知图像信息过程的特点，深入研究图像数据的视觉结构特征，在稀疏表示的基础上挖掘图像数据的自然属性，针对典型失真类型图像数据特点，建立与人类视觉感知保持一致的主客观相结合的新型图像质量评价方法，并在标准图像测试库上仿真验证算法的有效性；同时，研究将新型图像质量评价方法嵌入典型图像处理系统的优化设计中，并设计高效的非线性优化算法进行求解。针对研究目标，课题围绕视觉感知和视觉心理特性、图像数据结构特征模型、视觉感知图像质量评价算法和基于视觉感知图像质量评价的典型图像处理系统的设计与优化四个研究内容，进行理论分析和算法设计，注重创新，突出重点，按计划完成了相关的研究内容，取得了较大的进展，出版了3本专著，发表了27篇论文，申请了5项专利，获军队科技进步二等奖、三等奖各1项。项目的研究成果将对视觉质量评价方法研究的进一步完善，以及基于视觉感知的图像处理系统设计均具有重要意义。