非接觸式圖像性能客觀測(cè)試方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及多媒體系統(tǒng)的測(cè)試方法，具體指一種對(duì)多媒體系統(tǒng)視頻的主、客觀性能進(jìn)行檢測(cè)的檢測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，多媒體產(chǎn)品已滲入到社會(huì)生活的各個(gè)層面。在安防領(lǐng)域，多媒體技術(shù)業(yè)已成為重要的技術(shù)手段。為保證多媒體信息，尤其是視頻信息的有效性，公安及質(zhì)監(jiān)部門對(duì)以攝像機(jī)為核心的多媒體系統(tǒng)的性能提出一定的要求,因此需要對(duì)多媒體系統(tǒng)的性能進(jìn)行度量。當(dāng)前采用靜態(tài)圖像測(cè)試攝像部性能的方法測(cè)試結(jié)果具有一定的主觀性，測(cè)量結(jié)果具有不穩(wěn)定不可預(yù)知性的特點(diǎn)，因此需要提出新的檢測(cè)方法解決這些問題。
[0003]影像畫質(zhì)是多媒體系統(tǒng)的重要指標(biāo)，目前畫質(zhì)檢測(cè)所采用技術(shù)指標(biāo)不能充分反映圖像質(zhì)量，需要結(jié)合人的視覺特性提出更為準(zhǔn)確的影像質(zhì)量描述方法及檢測(cè)工具。
[0004]目前圖像質(zhì)量客觀度量的儀器主要有Tektronix和Clearview公司等的產(chǎn)品，其測(cè)試設(shè)備產(chǎn)生視頻信號(hào)饋入待檢測(cè)設(shè)備并采集待檢測(cè)設(shè)備的輸出信號(hào)，再結(jié)合視覺模型對(duì)信號(hào)差異進(jìn)行分析，最終產(chǎn)生圖像質(zhì)量度量。上述儀器采用接觸式測(cè)量技術(shù)，通過特定接口輸出和采集信號(hào)，限制了儀器的適用范圍，且僅能對(duì)圖像質(zhì)量進(jìn)行度量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種非接觸式圖像性能客觀測(cè)試方法。
[0006]根據(jù)本發(fā)明提供的一種非接觸式圖像性能客觀測(cè)試方法，包括如下步驟:
[0007]步驟1:對(duì)測(cè)試儀器E進(jìn)行幾何失真及色彩失真校正；
[0008]具體為，采用測(cè)試儀器E的顯示屏的顯示圖像作為所述校正的測(cè)試圖像源，采用測(cè)試儀器E的攝像部作為所述校正的反饋信號(hào)源以獲取所述測(cè)試儀器E的輸出信號(hào)，來對(duì)測(cè)試儀器E自身的幾何失真及色彩失真進(jìn)行度量；
[0009]步驟2:利用校正后的測(cè)試儀器E對(duì)多媒體系統(tǒng)S的圖像性能進(jìn)行測(cè)試。
[0010]優(yōu)選地,所述步驟I包括如下步驟:
[0011 ] 步驟1.1:對(duì)幾何失真進(jìn)行校正；
[0012]步驟1.1.1:通過插值調(diào)整作為視頻源的所述顯示圖像的顯示面積，并配合測(cè)試儀器E的攝像部的光學(xué)鏡頭，最終使得測(cè)試儀器E的攝像部所獲得影像在水平或垂直方向鋪滿測(cè)量?jī)x器E的攝像部的圖幅；
[0013]步驟1.1.2:采用全局配準(zhǔn)方式，消除作為視頻源的所述顯示圖像與測(cè)試儀器E的攝像部所獲圖像這兩幅圖像在分辨率、旋轉(zhuǎn)偏角、水平及垂直方向的位移的差異；
[0014]優(yōu)選地，對(duì)幾何失真進(jìn)行校正采用簡(jiǎn)單黑白線條組成的網(wǎng)絡(luò)或十字圖案；
[0015]步驟1.1.3:采用平滑約束方式，求取測(cè)試儀器E的攝像部所獲圖像像素與模板圖像像素間的像素級(jí)映射關(guān)系，形成稠密的運(yùn)動(dòng)場(chǎng)向量，該運(yùn)動(dòng)場(chǎng)向量即為測(cè)試儀器的幾何失真校正向量；
[0016]步驟1.2:對(duì)色彩失真進(jìn)行校正；
[0017]步驟1.2.1:統(tǒng)計(jì)模板圖像和測(cè)試儀器E的攝像部采集圖像的色彩直方圖，再計(jì)算色彩直方圖的轉(zhuǎn)移函數(shù)，該轉(zhuǎn)移函數(shù)的逆變換即為測(cè)試儀器E的色彩校正向量。
[0018]優(yōu)選地，對(duì)色彩失真進(jìn)行校正采用由不同數(shù)值的紅綠藍(lán)單色方塊組成的模板圖像，模板圖像內(nèi)各色樣面積基本相同。
[0019]優(yōu)選地，還包括在步驟I與步驟2之間執(zhí)行的如下步驟:
[0020]采用白模板作為視頻信號(hào)源，令測(cè)試儀器E在一段時(shí)間內(nèi)連續(xù)采集多媒體系統(tǒng)的顯示部圖像，通過對(duì)比作為圖像模板的白模板與測(cè)試儀器E的攝像部所獲取圖像，以獲得系統(tǒng)噪聲特征模板。
[0021 ] 優(yōu)選地，所述步驟2包括如下步驟:
[0022]步驟2.1:將多媒體系統(tǒng)S的攝像部中軸對(duì)齊至測(cè)試儀器E的顯示屏中央，將測(cè)試儀器E的攝像部與多媒體系統(tǒng)S的顯示部對(duì)齊；
[0023]步驟2.2:根據(jù)執(zhí)行步驟I得到的測(cè)試儀器E自身的幾何失真及色彩失真進(jìn)行度量，測(cè)試儀器E所獲取的圖像信號(hào)經(jīng)過色彩失真校正、幾何失真校正，以消除測(cè)試儀器E的誤差對(duì)測(cè)試過程的影響；
[0024]步驟2.3:將通過執(zhí)行步驟2.2校正后的圖像與作為測(cè)試源圖像的多媒體系統(tǒng)S的顯示部顯示的圖像做配準(zhǔn)，配準(zhǔn)后的圖像被饋入測(cè)試儀器E的系統(tǒng)噪聲抑制模塊，該系統(tǒng)噪聲抑制模塊根據(jù)測(cè)試儀器E的攝像部采集圖像中的噪聲特征，查找對(duì)應(yīng)的噪聲模板，將該噪聲模板作為先驗(yàn)知識(shí)做適應(yīng)性濾波處理，最終抑制系統(tǒng)噪聲；
[0025]步驟2.4:測(cè)量多媒體系統(tǒng)S的分辨率時(shí)，采用模板M，測(cè)試儀器E的攝像部采集圖像經(jīng)校正處理后與模板M對(duì)比，分析中心楔不同分辨率處的頻譜或主元分布變化；觀察不同分辨率標(biāo)定處的圖像向量對(duì)，當(dāng)圖像向量對(duì)的差異大于門限時(shí)，判別該多媒體系統(tǒng)S的分辨率低于標(biāo)定值，進(jìn)而檢測(cè)更低分辨率標(biāo)定處的向量差異，直至到達(dá)差異小于門限值處，該處所對(duì)應(yīng)的標(biāo)不即為該多媒體系統(tǒng)S的分辨率。
[0026]優(yōu)選地，模板M采用TE95模板。
[0027]優(yōu)選地，所述步驟2包括如下步驟:
[0028]步驟2.5:測(cè)量多媒體系統(tǒng)S的幀率時(shí)，采用動(dòng)態(tài)視頻作為基準(zhǔn)信號(hào)；測(cè)試儀器E的顯示圖案快速變化，即2倍以上多媒體系統(tǒng)幀率；測(cè)試儀器E的攝像部以2倍以上多媒體系統(tǒng)幀率的采樣率獲取多媒體系統(tǒng)S顯示屏輸出圖案，并比對(duì)所獲相鄰幀；當(dāng)相鄰幀差大于預(yù)設(shè)閾值時(shí)，視這兩個(gè)相鄰幀為不同的圖像幀；測(cè)試儀器E統(tǒng)計(jì)I秒時(shí)隙內(nèi)圖像變化次數(shù)，即系統(tǒng)視頻幀率。
[0029]優(yōu)選地，所述步驟2包括如下步驟:
[0030]步驟2.6:進(jìn)行圖像質(zhì)量客觀度量時(shí)，采用2種有參圖像質(zhì)量評(píng)估方式:
[0031]方式I):在像素域分析圖像對(duì)的亮度、對(duì)比度、圖像結(jié)構(gòu)和色彩的變化，進(jìn)行形成對(duì)應(yīng)描述子，再由這些描述子構(gòu)建圖像質(zhì)量客觀評(píng)價(jià)量綱；
[0032]方式2):在小波域分析圖像的亮度分量的變化，結(jié)合人眼在不同頻帶的視覺響應(yīng)及自然圖像信號(hào)的統(tǒng)計(jì)特征，由源圖像與所獲取的多媒體系統(tǒng)S產(chǎn)生的降質(zhì)圖像的互信息生成圖像的客觀質(zhì)量。
[0033]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果:
[0034]本發(fā)明是一種新的有參非接觸式評(píng)估方法，測(cè)試儀器的輸入輸出信號(hào)均為光信號(hào)，與接觸式測(cè)量方法相比，非接觸測(cè)量引入特有的系統(tǒng)誤差，必須對(duì)該誤差進(jìn)行校正，本發(fā)明規(guī)范了該校正方法和校正流程，其測(cè)量范圍涵蓋:1)圖像分辨率；2)系統(tǒng)視頻幀率；3)圖像客觀質(zhì)量。本發(fā)明具有使用方便、結(jié)果客觀的特點(diǎn)，且性能與主觀評(píng)測(cè)結(jié)果相近。本發(fā)明可替代目前廣泛采用的以人為主體的檢測(cè)方法。
【附圖說明】
[0035]通過閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯:
[0036]圖1為視頻測(cè)試配置圖。
[0037]圖2為測(cè)試儀器的幾何失真及色彩失真校正過程。
[0038]圖3為測(cè)試圖像處理流程。
[0039]圖4為TE95分辨率測(cè)試卡。
【具體實(shí)施方式】
[0040]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0041]本發(fā)明針對(duì)是多媒體系統(tǒng)，特指以攝像部作為圖像輸入的信號(hào)處理系統(tǒng)的性能進(jìn)行測(cè)量。本發(fā)明適用于檢測(cè)包含攝像機(jī)的多媒體系統(tǒng)的影像性能。本發(fā)明采用非接觸方式測(cè)量，即被檢測(cè)設(shè)備無需與測(cè)試儀器電連接。本發(fā)明規(guī)范了一種測(cè)試流程、關(guān)鍵步驟和方法。
[0042]本發(fā)明涉及一種新的非接觸式的測(cè)量方法。該方法采用顯示圖像作為測(cè)試圖像源，采用攝像部作為反饋信號(hào)源獲取被測(cè)試設(shè)備輸出信號(hào)。
[0043]在測(cè)試前，需對(duì)測(cè)試儀器的幾何失真及信號(hào)失真進(jìn)行標(biāo)定。標(biāo)定時(shí)，將攝像部與作為信源的顯示部相對(duì)，顯示部光信號(hào)饋入攝像部進(jìn)而構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)。
[0044]采用剛性仿射變換描述測(cè)試儀器的幾何特征，從圖像模板及攝像機(jī)饋入的圖像間的差異求取兩幅圖像在分辨率、位移及立體旋轉(zhuǎn)上的變化，并進(jìn)行反向操作，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的幾何校正。
[0045]攝像部器件性能缺陷導(dǎo)致檢測(cè)儀器攝像部所獲取的圖像與人的視覺感知存在一定的差異。在幾何失真校正后，對(duì)所獲取的視頻信號(hào)做時(shí)空域?yàn)V波，以消除被測(cè)多媒體系統(tǒng)顯示部和測(cè)試設(shè)備中的攝像機(jī)所造成的視覺噪聲，如摩爾紋。通過圖像比對(duì)，校正測(cè)試儀器所引入的紋理、色彩差異，即消除信號(hào)失真。
[0046]在消除幾何失真和信號(hào)失真后，采用有參評(píng)估框架，將反饋信號(hào)與輸出源信號(hào)對(duì)t匕，以確定被測(cè)試儀器產(chǎn)生的失真量，即失真的客觀度量。
[0047]根據(jù)人的視覺特征，對(duì)被測(cè)試儀器的失真進(jìn)行處理，產(chǎn)生與人的主觀感受一致性較好的失真客觀度量。
[0048]具體地，本發(fā)明采用顯示屏替代目前被廣泛采用的圖像測(cè)試卡作為測(cè)試信號(hào)輸出，采用攝像部替代人眼采集信號(hào)，如圖1所示。
[0049]測(cè)試儀器中顯示部和攝像部的性能會(huì)影響圖案的色彩和幾何特征，