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基于视觉感知建模和表征学习的图像质量评价

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第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 研究历史与现状

1.3 论文内容与章节安排

第二章 基于视觉感知建模的无参考图像质量评价

2.1 人类视觉系统特性

2.2 基于内在生成机制的无参考图像质量评价方案

2.2.1 图像分解

2.2.2 图像有序部分的特征提取

2.2.3 图像无序部分的特征提取

2.2.4 特征融合与回归学习

2.3 实验与讨论

2.3.1 LIVE数据集上的测试

2.3.2 跨数据集测试

2.3.3 多种失真的图像数据集测试

2.4 本章小结

第三章 基于表征学习的真实失真图像质量评价

3.1 传统图像质量评价数据集的不足之处分析

3.2 真实失真图像质量评价数据集介绍

3.3 表征学习和卷积神经网络的介绍

3.4 基于视觉感知特性和基于表征学习的研究思路对比

3.5 利用CNN的真实失真图像质量评价方法整体框架

3.5.1 图像预处理

3.5.2 网络结构的设计

3.5.3 数据增广和共享标签

3.5.4 噪声标签和正则化

3.5.5 模型的训练

3.6 实验与分析

3.6.1 LIVE Challenge数据集上的测试

3.6.2 噪声标签的有效性与正则化作用

3.7 本章小结

第四章 总结与展望

参考文献

致谢

在读期间发表的学术论文与取得的研究成果

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摘要

随着网络服务、移动设备和大容量存储设备的普及,数字图像在我们日常生活和工作中扮演着越来越重要的角色。然而,在获取、压缩、传输和存储等过程中,图像数据不可避免地会产生不同程度的失真。这些失真会影响人们在感知图像时的体验,也会影响图像处理和理解等相关算法的性能。随着数字视觉信息的爆炸性增长,预测图像质量变得越来越有意义和价值。客观图像质量评价的目的是自动预测图像的视觉感知质量,并希望算法的预测结果和人眼主观感受保持一致。本文的研究主要是针对无参考的图像质量评价。无参考的质量评价算法在评价图像质量时不需要相应的高质量参考图像的任何信息。本文的贡献和创新点如下:
  (1)本文提出了一种基于视觉感知特性的无参考图像质量评价模型。人类视觉系统存在一套内在生成机制来感知视觉信号。根据这种机制,我们可以将输入图像分解成一个有序部分和一个无序部分。本文从图像有序部分提取了其梯度幅值图和高斯拉普拉斯响应图,并将它们整合成为联合特征。对图像无序部分,本文从中提取了局部二值模式分布直方图。实验证明这两组特征对于预测图像质量具有互补性。因此,本文将这两组特征进行拼接并用以训练回归模型。相关实验在三个广泛使用的数据集上的结果显示了本文模型的优秀性能。
  (2)为了解决更加复杂的真实失真图像质量评价问题,本文提出了一个基于卷积神经网络的无参考图像质量评价模型,该模型简单有效。我们使用图像块进行模型的训练。图像块并不是简单地共享其对应的整张图像的质量得分标签。本文提出了一种所谓噪声标签的方式用来给每个图像块赋予训练标签。噪声标签由整张图的质量标签和一个小的随机噪声数值叠加得到。在新近提出的真实失真图像质量评价数据集LIVEIn the Wild Image Quality Challenge上,相关实验验证了本文中的新模型的有效性,同时验证了噪声标签起到的正则化作用。

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