1 长春理工大学光电工程学院,吉林 长春 130022
2 长春理工大学空间光电技术研究院,吉林 长春 130022
针对不同背景条件下,红外弱小目标检测信杂比低、虚警率高的特点,重点利用小目标能量接近高斯分布特性,提出一种利用改进的图像局部熵加权多尺度的基于图像块对比度的红外小目标检测方法。首先,计算红外图像中心块和邻域块的均值;然后,计算出中心块和邻域块的均值差异达到凸显小目标、抑制背景噪声的效果,同时计算各个像素点的改进局部图像熵以凸显小目标、抑制形状与小目标大小近似的伪目标以及大面积的干扰物体的角点;之后,利用改进的图像熵加权中心块和邻域块的均值差异值,得到高信杂比、低虚警率的显著度图像;最后,利用自适应阈值分割算法获取目标的位置。实验结果表明,与同类基于human visual system(HVS)检测方法相比,所提方法适用场景更广,特别是在复杂背景下,能达到更低的虚警率、更高的信杂比。
遥感 红外弱小目标 目标检测 人类视觉系统 图像局部熵 对比度测量 多场景 激光与光电子学进展
2023, 60(16): 1628006
1 上海理工大学 信息化办公室, 上海 200093
2 上海理工大学 光电信息与计算机工程学院, 上海 200093
3 上海理工大学 医疗器械与食品学院, 上海 200093
针对眼镜镜片成像性能评价,根据信息论的概念,对物面与像面图像进行小波变换分解得到多个不同子频带图像,计算分解之后的各个子频带的区域互信息值(RMI)。依据人眼视觉系统对不同频率光学信号敏感度不同的特点,采用小波滤波器和人眼模型的MTF的空间频段积分比反映人眼对不同频率信号的敏感程度,以该积分比作为各频带RMI的权重系数,加权计算得到MRMI值。选取了目前市场上六款不同阿贝数和折射率的镜片进行测量实验,得到每款镜片的成像MRMI值,其定量反映了镜片的成像性能,与人眼视觉主观感知相符。
区域互信息 眼镜镜片 调制传递函数 小波变换 人类视觉系统 regional mutual information optical lens MTF wavelet human visual system
1 长春理工大学电子信息工程学院,吉林 长春 130022
2 长春理工大学空间光电技术研究所,吉林 长春 130022
针对局部对比度方法对红外目标进行检测时难以提升目标的显著性及抑制背景困难的问题,提出一种基于特殊预处理的增强局部对比度方法来检测目标。通过快速中值滤波去除高频噪声,通过改进的形态学梯度来抑制背景,通过增强的局部对比度来提高目标的显著性,最后通过自适应阈值来获取需要检测的真实目标。结果表明,同经典人类视觉系统的检测方法相比,所提方法在检测红外弱小目标时具有优越性,在高亮度背景情况下效果更为显著。
红外弱小目标 目标检测 人类视觉系统 局部对比度 快速中值滤波 形态学梯度 激光与光电子学进展
2023, 60(4): 0410001
1 南京工程学院 计算机工程学院江苏南京267
2 西安交通大学 信息与通信工程学院陕西西安710049
通过分析和研究视频内容特征、编解码失真特征和传输时延特征对视频质量评价的影响,结合人眼视觉特性及其数学模型,提出了一种综合考虑传输和编解码失真的基于内容感知的无参考视频质量评价方法,并构建其数学模型。在该方法中,首先采用视频帧图像纹理复杂性特征、图像的局部对比度、时域信息及其视觉感知来描述视频内容,构建其内容感知模型,并以此探讨视频内容及其视觉感知对视频质量的影响;然后,探讨比特率与视频质量之间的关系,构建其模型,研究视频比特率对其质量的影响;接着,结合视频传输时延特征,构建了由于传输时延失真而产生的视频质量下降的质量评价模型;最后,采用凸优化方法综合3个方面的模型,提出了一种综合考虑视频内容、编解码失真、传输时延失真和视觉特性的无参考视频质量评价模型。并采用多个建立的视频数据库和开源数据库中的数据和视频进行了测试验证,并与17种现有视频质量评价模型进行了性能对比;结果表明,所提模型的精度Pearson相关系数和Spearman秩序相关系数值最小分别能够达到0.877 3和0.833 6,最大可以实现0.938 3和0.943 8,表现出了较好的泛化性能,且复杂度比较低。综合模型精度、泛化性能、复杂性3个方面的性能参数表明,所提模型是一个性能比较优异的视频质量评价模型。
视频质量评价 人类视觉特性 视频内容 亮度和色度 传输时延 Video Quality Assessment(VQA) human visual system characteristics video contents luminance and chrominance transmission delay 光学 精密工程
2022, 30(22): 2923
陕西科技大学 电子信息与人工智能学院, 陕西 西安 710021
图像质量评价(Image Quality Assessment, IQA)是计算机视觉领域研究的基本问题之一。目前, 绝大多数图像质量模型都是基于灰度图像构建的, 而彩色图像质量评价至今依然是IQA领域的开放性问题。彩色图像质量评价研究的关键在于建立与人类色彩认知能力相一致的色彩信息的量化描述。本文基于颜色名称(Colornames, CN)构建彩色图像质量评价模型, 将图像的每个像素值映射为CN概率向量, 利用Wasserstein距离计算两幅图像的感知色差, 以亮度和梯度特征作为补充, 在池化阶段采用显著性加权得到客观图像质量评分。在公开测试数据集上的实验结果表明, 提出的模型在TID2008、TID2013和最新的KADID-10k数据集上表现最佳, 其SROCC值分别为0.900 9, 0.890 1,0.863 7。总体评价效果与目前最好的传统方法(非深度学习方法)相当; 而对于颜色失真, 则具有明显的优势。
彩色图像质量评价 颜色名称 Wasserstein距离 人类视觉系统 color image quality assessment colornames Wasserstein distance human visual system
深圳大学 电子与信息工程学院, 广东 深圳518052
环境光对显示和感知的不利影响是提高显示设备画质的重要障碍之一。本研究提出了一种色调映射算法, 可以根据环境光的亮度和颜色自适应调整图像的亮度和颜色, 实现不同亮度范围内图像的可靠亮度映射和颜色校正。首先, 分析环境光对显示设备的影响, 建立显示设备模型。接着, 利用对比度感知模型作为桥梁, 求解最小化对比度感知差异的亮度映射曲线。然后, 利用色貌模型CAM16, 将原始图像映射到显示设备所处的环境中, 并且保持颜色和亮度的感知不变。最后, 将亮度映射和颜色修正结合起来, 并设计了软截断函数修正过曝问题。实验和仿真结果表明: 在不同的环境下, 该算法可以修复由于亮度压缩导致的颜色偏离, 将颜色的误差降低到传统方法的60%以下, 降低对比度感知误差, 获得稳定的画面表现。本算法可以满足复杂环境下显示设备的使用需求。
显示技术 色调映射算子 人类视觉系统 高动态范围图像 display technology tone mapping operator human visual system high dynamic range imaging
红外与激光工程
2021, 50(8): 20200418
1 上海理工大学 光电信息与计算机工程学院, 上海 200093
2 上海理工大学 医疗器械与食品学院, 上海 200093
提出一种基于多频段区域互信息(MRMI)的光学成像系统性能评价方法。由信息论出发,结合人类视觉系统(HVS)分频感知原理,利用小波变换将物面与像面图像分解为多个频段,分别计算各频段区域互信息(RMI),再由小波滤波器和MTF的空间频段积分比计算各频段RMI的权重系数,加权综合得到多频段区域互信息(MRMI)。实验分析了具有不同像散度的光学系统点光源成像,最终得到的评价参数MRMI随着光学系统像散度的不断增大而趋于减小,曲线拟合结果表明MRMI值与像散度呈幂函数关系,确定系数达0.981以上。与MTF等传统光学系统性能评价方法相比,MRMI值量化反映了光学系统的成像性能,且与人眼视觉感知相一致。
信息光学 光学成像系统性能评价 区域互信息 小波分解 人类视觉系统 information optics performance evaluation of optical imaging system regional mutual information wavelet decomposition human visual system