基于清晰度和亮度的航拍图像质量评价方法.pdf

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1、２０１５年第２０期（总第１７３期）江西建材勘察与测绘基于清晰度和亮度的航拍图像质量评价方法■隋传宾，穆海坤，段宁■山东明嘉勘察测绘有限公司，山东淄博２５５０００摘要：针对图像质量评价在航拍图像中的重要性，提出了一种新的适用于航拍度非常接近；对平均灰度较高的图像，直方图修正可降低图像亮度；而图像的无参考质量评价方法。算法综合考虑了图像的清晰度和亮度，用平均灰度低的图像，通过直方图修正，可提高图像亮度。因此，Ｈ１与平均边缘宽度衡量图像的模糊度，用指数直方图修正的方法衡量图像亮Ｈ２两者有以下的三种关系：度，并将二者的综合值作为航拍图像质量评价指标ＡＩＱＡＩ（ＡｅｒｉａｌＩｍａｇｅ①当Ｈ１＜Ｈ２

2、时，图像亮度不够；ＱｕａｌｉｔｙＡｓｓｅｓｓｍｅｎｔＩｎｄｅｘ）。通过与ＧＳＭ和ＳＳＩＭ等算法比较得出，本文②当Ｈ１＞Ｈ２时，图像亮度过强；提出的航拍图像质量评价方法的评价结果更符合人眼视觉特性，对航拍③当Ｈ１＝Ｈ２时，图像亮度为标准亮度图像的质量评价准确性达到９６１２％。而在实际应用中，不可能得到完全相等的Ｈ１和Ｈ２，只能认为具有关键词：图像质量评价航拍图像边缘宽度直方图修正最接近的Ｈ１和Ｈ２值的图像，即具有最小｜Ｈ１－Ｈ２｜值的图像其亮度是最合适的。由此得到亮度评价指标ｌｕｍ，如式（２）所示。在各种与航拍图像相关系统中，往往需要通过对图像的质量状况ｌｕｍ＝｜Ｈ１－Ｈ２｜（２）进行评

3、价，以调整系统的相关参数，从而达到更好的航拍图像处理效基于指数直方图修正的图像亮度评价算法的具体步骤如下所示。果。所以，航拍图像的质量评价方法成为衡量各种航拍图像处理过程Ｓ１：根据ＲＧＢ到ＨＩＳ彩色空间的转换方法，提取亮度分量，得到图的重要指标。像灰度图Ｉ１；图像质量评价方法主要分为主观评价方法和客观评价方法。主观Ｓ２：计算图像Ｉ１的平均灰度为Ｈ１；评价方法考虑了观察者对图像的理解效果。客观质量评价方法分为全Ｓ３：对灰度图Ｉ１做指数分布的直方图修正，得到灰度图Ｉ２；参考方法、部分参考方法及无参考方法三大类。Ｓ４：计算图像Ｉ２的平均灰度为Ｈ２；近年来，对无参考图像质量评价方法引起了广泛的关

4、注。谢小甫［１－４］Ｓ５：计算亮度评价指标ｌｕｍ。等分别利用人类视觉系统特性、刚可见模糊（ＪＮＢ）及相位等结合在步骤Ｓ３中，为了使直方图修正后的输出图像满足人眼的主观亮结构相似度（ＳＳＩＭ）对图像评价。该类方法对模糊图像的估计偏差较度感觉，使用指数分布作为输出图像灰度概率密度模型，如式（３）所示。大，使评价结果和主观评价之间存在差异。因此，本文提出一种基于清晰度和亮度的航拍图像质量评价方法。Ｐｇ（ｇ）＝ａｅｘｐ｛－ａ（ｇ－ｇｍｉｎ）｝ｇ≥ｇｍｉｎ（３）式中为率参数，该方法首先通过计算平均边缘宽度度量图像的清晰度；其次，对待测图根据概率密度模型，得到指数直方图修正转换函数，如式（４）所示。

5、像进行指数直方图修正，通过计算修正前后的图像亮度差衡量图像亮１度，最后将清晰度和亮度的综合结果作为航拍图像质量评价的标准。ｇ＝ｇｍｉｎ－ｌｎ［１－ｐｆ（ｆ）］（４）ａ该评价方法解决现有图像质量评价方法不适用于航拍图像的问题，提从式（４）可以看出，由概率模型得到的指数直方图修正转换函数使高了对航拍图像评价的准确性，使评价结果符合人眼视觉感知。主观亮度感觉与客观亮度的对数呈线性相关，有利于保证亮度评价的１基于清晰度和亮度的评价方法准确性。解决了常规直方图均衡方法没有考虑人眼视觉与亮度的关目前大多数算法仅对图像清晰度进行评价，没有考虑图像亮度的系，对亮度衡量不准确的现象。影响。本文针对航拍图像

6、的特点综合考虑图像清晰度和图像亮度。１．３综合评价指标１．１清晰度评价将清晰度评价值和亮度衡量值加权得到航拍图像的质量评价指标航拍图像在航行中进行拍摄，往往因飞机自身的晃动或相对运动ＡＩＱＡＩ（ＡｅｒｉａｌＩｍａｇｅＱｕａｌｉｔｙＡｓｓｅｓｓｍｅｎｔＩｎｄｅｘ），如式（５）所示。等因素造成图像模糊。模糊图像的显著特点是图像边缘模糊，边缘宽ＡＩＱＡＩ＝ｂｌｕｒ＋λ·ｌｕｍ（５）度明显变宽。因此，本文用边缘平均宽度评价图像的清晰度。清晰度ＡＩＱＡＩ综合了影响航拍图像质量最重要的两个因素，即图像清晰评价步骤如下：度和图像亮度。采用该评价指标克服了传统方法对航拍图像片面性的Ｓ１：用Ｓｏｂｅｌ算子

7、对评价图像进行初步边缘检测；评价。当ｂｌｕｒ的值及ｌｕｍ越小时，图像质量评价指标ＡＩＱＡＩ的值越小，Ｓ２：根据边缘像素点的特点，对第一步中的结果进行处理，去除伪航拍图像质量越好。边缘点；２ＡＩＱＡＩ有效性分析Ｓ３：对确认的边缘像素点进行模糊度估计并计算边缘点的模糊距为了更好的评价本文提出的图像质量评价指标ＡＩＱＡＩ的正确性，离ｗｉｄｔｈ；将该评价方法运用到实际航拍图像解析定位系统中，这里随机抽取如Ｓ４：重复以上步骤，分别对待测图像进