[发明专利]基于视觉感知特性的超高清视频图像质量客观评价方法

说明书

技术领域

本发明属于计算机数字视频图像处理领域，涉及一种基于视觉感知特性的超高清视频图像质量客观评价方法。

背景技术

人们对高质量图像和声音的追求是永无止境的。近年来，随着视频编码和网络技术的快速发展，人们已不满足于HDTV的图像质量，转而追求更具临场感及更高清晰度的下一代电视格式。因而产生了比HDTV具有更大视角更高分辨率的电视标准——超高清晰度电视(UHDTV)。超高清晰度电视即为具有极高的图像清晰度和极强的环绕立体声效果的系统。其目标是为观众提供较高的真实感和临场感。ITU-R BT.2020建议书《Parameter values for UHDTV systems for production and international programme exchange(适用于节目制作和国际节目交换的、超高清电视系统的一些参数值)》，规定了两个层级的超高清电视UHDTV1(3840×2160)与UHDTV2(7680×4320)。如此高的分辨率能够给观众呈现出令人难以置信的细腻显示效果，让观众全面体验超高清画质的震撼魅力。

超高清图像技术的发展必定伴随着图像的获取、处理、编码、存储、传输、显示等过程。因此超高清图像技术与图像处理、视频编解码、信息传输显示等技术是相辅相成、相互制约、相互发展的。而一项成熟发展的科学技术，必定伴随着科学的测量方法以鉴定其优劣。通过视频图像的质量评价，能对不同的视频技术进行性能比较。只有好的质量评价方法才能提供准确的指导方向，使视频技术得以快速发展。因而图像质量评价方法的好坏显得尤为重要。值得一提的是，超高清图像其惊人的清晰度是以其巨大的码率为代价的，这意味着为了存储和传输的方便与有效性，就必须得通过压缩编码尽可能降低码率，而为了达到所要求的比特率，就不得不舍弃一些图像信息，从而产生了图像失真，对图像的质量产生影响。因此，如何评定压缩后的超高清图像质量是超高清关键技术发展过程中人们所密切关心的一大问题。

综上所述，如何评价超高清视频质量，从而能通过其质量来重新对视频图像编解码、视频图像传输、视频图像处理、视频图像显示等技术进行设计、选择、优化、性能评价等具有重大意义。

视频质量评价方法分为主观评价和客观评价。主观评价根据观测人员对被测数据的主观感觉进行质量评价，是基于人眼的直接观察来评价图像质量，因此是国际上公认最可靠的视频和图像质量评价方法。主观评价的优点是质量等级标准建立容易、实施方便，且符合人眼视觉特性。不足之处在于受环境条件限制大，稳定性差，复杂度高，因此结果稳定性和可移植性也较差。此外，在实际应用中，受外在因素的影响，主观质量评价也不适合某些应用场合，如实时视频传输等领域。

针对主观评价应用的局限性，视频图像质量客观评价方法逐渐成为研究热点。客观评价是指对图像和视频数据建立数学模型，经过一系列计算，得到一个反映其视频质量损伤程度的参数，作为评价结果。

全参考视频质量客观评价方法就是在全部原始视频和失真视频信息已知的条件下，通过计算二者之间的差异以获得相对评估的指标值，并根据这些指标值评估图像质量，准确性高。该方法通常分为两步，首先计算原始与失真图像之间的误差，然后综合这些失真得到全图的质量分数。