一種用于顯著性檢測和質(zhì)量評價的霧天圖像數(shù)據(jù)庫的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種用于顯著性檢測和質(zhì)量評價的霧天圖像數(shù)據(jù)庫，該圖像庫的構(gòu)建過程如下，首先通過實拍、網(wǎng)絡(luò)搜索兩種方式采集了霧天圖像，采用Photoshop摳圖的方法得到500幅霧中目標(biāo)的Ground Truth。然后挑選了15名志愿者(一年到三年級的本科生各5名)對500幅圖像進行了主觀評測，得到了15組MOS值，最后對每組MOS值計算均值誤差分?jǐn)?shù)得到每幅圖像的DMOS值。
【專利說明】
一種用于顯著性檢測和質(zhì)量評價的霧天圖像數(shù)據(jù)庫
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種圖像處理技術(shù)領(lǐng)域的數(shù)據(jù)庫，具體是一種用于顯著性檢測和質(zhì)量 評價的霧天圖像數(shù)據(jù)庫。
【背景技術(shù)】
[0002] 霧天條件下，大氣湍流、大氣對光的散射和吸收、各種天氣因素(如氣壓、風(fēng)速、氣 溫、風(fēng)向、云層、相對濕度等)都會對成像產(chǎn)生一定的影響，其中大氣湍流和背景輻射使圖像 模糊化，大氣消光引起圖像對比度和亮度下降，氣溶膠的前向散射造成圖像分辨率下降、細(xì) 節(jié)信息丟失。近年來，隨著霧霾天氣的增多，人們對室外視覺系統(tǒng)的質(zhì)量需求也日益增加， 使得霧天圖像的處理成為計算機視覺領(lǐng)域的一個研究熱點。
[0003] 直接的客觀評價霧天圖像質(zhì)量對于霧的實時預(yù)報、去霧算法的研究等具有重要意 義。霧天圖像質(zhì)量評價在圖像處理中有著重要的意義，它給霧天圖像的處理如：去霧、增強 等奠定了重要的基礎(chǔ)。同時，借助于霧天條件下的圖像顯著性檢測，不但可以獲取霧中目標(biāo) 顯著性變化重要特征，還可為后續(xù)圖像質(zhì)量評價和其他處理提供重要的先驗信息。但是目 前學(xué)者們在這兩方面的研究較少，主要有三個原因：（1)霧的隨機性與流動性，導(dǎo)致霧對圖 像的降質(zhì)影響是一種不同于其他失真的"特殊失真"。（2)由于霧的特殊性，尋找用于表示其 的特征比較困難。（3)現(xiàn)有的圖像數(shù)據(jù)庫不包含此類失真。
[0004] 隨著圖像質(zhì)量評價研究的興起，世界多個研究團隊相繼推出了多個用于圖像質(zhì)量 評價的數(shù)據(jù)庫，用于算法驗證和對比分析，一般來說圖像質(zhì)量評價數(shù)據(jù)庫都提供了較為嚴(yán) 格的背景知識，帶有系列的原始參考圖像以及每幅參考圖像不同失真類型和程度的圖像樣 本，考慮主觀人眼視覺感受，每幅圖像還標(biāo)注了主觀平均得分(Mean Opinion Scores，M0S) 或差異主觀評分(Differential Mean Opinion Scores，DM0S)，M0S值越大(DM0S值越?。┍?明對應(yīng)圖像質(zhì)量越好，反之M0S值越小(DM0S值越大)表明對應(yīng)圖像質(zhì)量越差。限于篇幅，不 再一一列舉，常見數(shù)據(jù)庫及相關(guān)介紹請參見表1所示。
[0005] 表1常見的22種圖像質(zhì)量評價數(shù)據(jù)庫匯總表
[0006]

[0008] 目前圖像質(zhì)量評價數(shù)據(jù)庫只有模糊、噪聲、壓縮等幾種常見失真類型，對一些特殊 的圖像如霧天圖像則缺少數(shù)據(jù)庫，這樣使得算法在訓(xùn)練以及測試時缺少準(zhǔn)確的依據(jù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明涉及兩個方面的主要內(nèi)容：
[0010] (1)霧天圖像中目標(biāo)顯著性檢測數(shù)據(jù)庫構(gòu)建
[0011] 目前關(guān)于霧天圖像特征選取的研究較少，如何選取一種或者多種特征，能夠最大 限度的反映霧濃度的變化以及構(gòu)建用于霧天圖像質(zhì)量評價的碼書將是發(fā)明的主要內(nèi)容。
[0012] (2)霧天圖像質(zhì)量評價數(shù)據(jù)庫構(gòu)建
[0013] 針對現(xiàn)有圖像質(zhì)量評價算法在霧天圖像質(zhì)量評價方面的不足，發(fā)明了基于混合特 征碼書的適合霧天圖像的質(zhì)量評價方法，實驗表明發(fā)明的方法性能優(yōu)越。
【附圖說明】
[0014] 附圖1是本發(fā)明的一種用于顯著性檢測和質(zhì)量評價的霧天圖像數(shù)據(jù)庫構(gòu)建過程示 意圖
【具體實施方式】
[0015] 一種用于顯著性檢測和質(zhì)量評價的霧天圖像數(shù)據(jù)庫，構(gòu)建過程包含以下三個步 驟:圖像采集、摳圖、主觀評價。
[0016] (1)圖像采集
[0017]采用實際拍攝(佳能E0S 6D)和網(wǎng)絡(luò)搜索（百度圖片，關(guān)鍵詞為輕霧、中霧和濃霧） 的方式采集了500張原始霧天圖像，場景涵蓋了輕霧、中霧和濃霧環(huán)境，霧中的顯著目標(biāo)涵 蓋了人、建筑物、汽車和植物等，文件格式為bmp。
[0018] (2)摳圖
[0019]使用Photoshop2015對500幅圖像上進行了人工摳圖，提取了圖像中顯著目標(biāo)的輪 廓，并以黑白二值圖的形式進行存儲，文件格式為bmp。
[0020] (3)主觀評價
[0021] 挑選了 15名志愿者(一年到三年級的本科生各5名）對500幅圖像進行了主觀評測， 得到了 15組M0S值，最后對每組M0S值計算均值誤差分?jǐn)?shù)得到每幅圖像的DM0S值，具體過程 如下。
[0022] 測試電腦型號為Dell XPS 8900,顯示器分辨率為1600X900,顯卡型號為NVIDIA GeForce GTX 960,志愿者視線與顯示器角度成垂直狀態(tài)。
[0023]在測試前，志愿者經(jīng)過嚴(yán)格的生理檢查，所有人員的眼部沒有任何疾?。ㄈ缟?、 色弱）。并且所有志愿者都不是圖像或視頻處理領(lǐng)域的專業(yè)人員，或者日常工作生活中不關(guān) 注圖像或視頻質(zhì)量的人，且沒有參與類似的主觀評價的經(jīng)歷。之前也對這些志愿者進行了 相關(guān)訓(xùn)練，使他們明白整個測試過程的所有環(huán)節(jié)。
[0024]為了保證科學(xué)性和客觀性，實驗采用了單激勵連續(xù)質(zhì)量標(biāo)度法(Single Stimulus Continuous Quality Evaluation，DSCQE)，通過在顯示器上播放待評測的圖像來獲得主觀 質(zhì)量得分。
[0025] 在對圖像進行主觀評價時，主觀評分是通過分?jǐn)?shù)標(biāo)尺來表達的。在實際實驗過程 中發(fā)現(xiàn)，讓觀測者能夠比較容易地通過自己的經(jīng)驗判斷圖像的好壞，而涉及到給圖像打分 時則較為困難，且由于觀測者對圖像的認(rèn)知差異等會造成評價結(jié)果的誤差，因此為了獲得 更為準(zhǔn)確的主觀質(zhì)量分?jǐn)?shù)，采用了以下測試過程:觀測者將帶評測圖片進行兩兩對比排序 后，根據(jù)排列的順序在[0 100]內(nèi)進行打分(100分代表質(zhì)量最好，〇分代表質(zhì)量最差）。
[0026] 為了確保主觀實驗結(jié)果的正確性，對主觀評價實驗進行了約束:實驗限定每名觀 測者觀察圖像時間不超過10秒鐘，觀測者距離電腦屏幕距離為70厘米，視線與圖像中心點 夾角不超過30度。
[0027] 得到觀測者的主觀分?jǐn)?shù)后，最后對實驗數(shù)據(jù)進行分析和處理。首先計算每一幅待 測圖像的誤差分?jǐn)?shù)(Difference Opinion Score，D0S)，計算過程如下式：
[0028] dij = qiref-qij (1)
[0029]其中，為第i個觀測者對第j幅圖像的觀測值;qirrf表示第i個觀測者對參考圖像 的觀測分?jǐn)?shù)，du則表示第i個觀測者對第j個圖像觀測值的誤差分?jǐn)?shù)。而平均誤差分?jǐn)?shù) (Difference Mean Opinion Score，DM0S)就是對每一幅圖像的多個觀測者的觀測值的平 均：
[0031]其中則為測試圖像的DM0S值。表給出了部分圖像的主觀測試結(jié)果。
【主權(quán)項】
1. 一種用于顯著性檢測和質(zhì)量評價的霧天圖像數(shù)據(jù)庫，其特征在于:所述圖像庫包含 了500幅霧天圖像及其DMOS值、500幅霧中目標(biāo)的Ground Truth。場景涵蓋了輕霧、中霧和濃 霧環(huán)境;所述霧中的顯著目標(biāo)涵蓋了人、建筑物、汽車、植物;所述圖像數(shù)據(jù)庫為霧天圖像中 目標(biāo)顯著性檢測算法和霧天圖像質(zhì)量評價算法的實驗驗證提供樣本數(shù)據(jù)，也為霧天圖像的 場景分析、目標(biāo)檢測與識別提供數(shù)據(jù)庫支撐。
【文檔編號】G06F17/30GK106055553SQ201610266010
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年4月27日
【發(fā)明人】陸文駿, 朱奇品, 李樹晨, 馮德暉, 李從利, 童利標(biāo), 薛松, 魏沛杰
【申請人】中國人民解放軍陸軍軍官學(xué)院