JP2022519469A - 画像品質評価方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
本発明は、画像品質評価方法及び装置を開示する。前記方法は、まずサンプル画像を取得し、次いで形状パラメータ及び異なる歪みレベルに従ってサンプル画像の輝度成分を調整して第1学習画像セットを取得し、所定の画像プロセッサによって第1学習画像を処理して第2学習画像セットを取得し、所定の歪みタイプ及び異なる歪みレベルでサンプル画像に対して画像処理することによって合成歪み学習画像セットを取得し、学習画像セット、学習画像セット内の各画像の歪みレベル及びサンプル画像の標準品質評価スコアを入力として画像品質評価モデルを構築し、評価対象画像を取得し、評価対象画像を画像品質評価モデルに入力して、評価対象画像の予測品質評価スコアを生成する。本発明を実施することにより、単一の歪み要因によって歪んだ画像に対しても複数の歪み要因の融合によって歪んだ画像に対しても、品質スコアの評価を行うことができる。【選択図】図1
Description
本発明は、画像処理の技術分野に関し、特に画像品質評価方法及び装置に関する。
ソーシャルメディアでの対話の大部分は、共有写真を含む。しかしながら、画像は、取得、後処理、伝送及び記憶において、多少なりとも歪みが生じる。このため、画像の品質評価は、重要な研究課題となっている。現実のアプリケーションでは、参照画像は、必ずしも取得可能ではない。例えば、ソーシャルプラットフォーム上で、ユーザは、写真を共有し、彼らの友人は、参照なしに写真を閲覧する。これは、非参照画像の品質評価が、機械認識分野の研究において、最も広く、最も深く入る分野となることを促進する。画像は、通常、2つの異なるタイプの歪みが生じる。1つは、高速フェージング、ホワイトノイズ、ピントーンガウス雑音、JPEG、JPEG2000、ガウシアンファジー、グローバルコントラストの低下など、単一の要因による特定の歪みタイプを有する合成歪みである。もう1つは、カメラが捕捉、処理及び記憶中に生じる真の歪みである。撮影中の過度な露出、露出不足、動きによるボケ、低光量ノイズ、圧縮誤差などの複数の歪み要因の融合による真の歪みは、特定の歪みタイプを持たない。
従来技術の画像品質評価は、特定の歪みタイプを持つ画像、即ち、上述した合成歪みタイプの画像についての評価に限られている。例えば、出願番号「CN201910364614.0」の「画像歪みタイプに基づく画像品質評価方法」では、離散コサイン変換(DCT)を用いて高次元画像の情報量を低次元画像に表現し、歪みの特徴値を抽出する。次に、サポートベクターマシン(SVM)を用いて、1,2,3,4,…,nというラベルを持つSVM分類器モデルを作成し、歪みタイプをn種類に分類し、画像の歪みの特徴値を入力し、選択された画像を決定関数により歪みタイプを分類する。最後に、歪みタイプに応じて、それぞれの回帰評価モデルにおいて画像品質予測スコアを計算する。この方法は、歪みタイプ分類が必要であるが、明確な歪みタイプの定義がなく、複数の歪み要因の融合による真の歪みには適用せず、複数の歪み要因の融合による真の歪みの画像を画像評価することができない。
本発明の実施例は、単一の歪み要因に起因する歪みタイプが明確な歪み画像の品質スコア評価だけではなく、複数の歪み要因の融合に起因する歪みタイプが明確でない歪み画像の品質スコア評価も可能な画像品質評価方法及び装置を提供する。
本発明の1つの実施例は、画像品質評価方法を提供し、サンプル画像を取得し、次いで、所定の形状パラメータ及び異なる歪みレベルに従って前記サンプル画像の輝度成分を調整し、異なる歪みレベルの画像を含む第1学習画像セットを取得することと、動きフィルタ、ガウシアンローパスフィルタ、色差変換処理器及びグローバルコントラスト低下画像処理器のいずれか1つ以上の組み合わせを含む所定の画像プロセッサによって、前記第1学習画像セット内の各画像を処理して第2学習画像セットを取得することと、ガウシアンファジー、JPEG圧縮歪み、JPEG2000圧縮歪み、高速フェージング歪み又はガウシアンホワイトノイズを含む所定の歪みタイプ、及び異なる歪みレベルで前記サンプル画像に対して画像処理することによって、異なる歪みレベルの合成歪み画像を含む合成歪み学習画像セットを取得することと、第2学習画像セット又は合成歪み学習画像セットを含む学習画像セット、前記学習画像セット内の各画像の歪みレベル及び前記サンプル画像の標準品質評価スコアを入力とし、ニューラルネットワークによって画像品質評価モデルを構築することと、評価対象画像を取得し、前記評価対象画像を前記画像品質評価モデルに入力して、前記評価対象画像の予測品質評価スコアを取得することと、を含む。
更に、所定の画像プロセッサによって、前記第1学習画像セット内の各画像を処理して第2学習画像セットを取得した後に、前記第2学習画像セット内の各画像を所定の確率で圧縮処理を行うことを更に含む。
更に、前記の所定の形状パラメータ及び異なる歪みレベルに従って前記サンプル画像の輝度成分を調整し、第1学習画像セットを取得することは、具体的に、過度露出処理関数:
(ここで、前記λ1、δ1、γ1、v1は、形状パラメータであり、kは、歪みレベルであり、Lは、輝度成分であり、iは、輝度成分に対応する横座標であり、jは、輝度成分に対応する縦座標である。)によって前記サンプル画像の輝度成分を調整することを含む。
(ここで、前記λ1、δ1、γ1、v1は、形状パラメータであり、kは、歪みレベルであり、Lは、輝度成分であり、iは、輝度成分に対応する横座標であり、jは、輝度成分に対応する縦座標である。)によって前記サンプル画像の輝度成分を調整することを含む。
更に、前記の所定の形状パラメータ及び異なる歪みレベルに従って前記サンプル画像の輝度成分を調整し、第1学習画像セットを取得することは、具体的に、露出不足処理関数:
(ここで、前記λ2、δ2、γ2、v2は、形状パラメータであり、kは、歪みレベルであり、Lは、輝度成分であり、iは、輝度成分に対応する横座標であり、jは、輝度成分に対応する縦座標である。)によって前記サンプル画像の輝度成分を調整することを含む。
(ここで、前記λ2、δ2、γ2、v2は、形状パラメータであり、kは、歪みレベルであり、Lは、輝度成分であり、iは、輝度成分に対応する横座標であり、jは、輝度成分に対応する縦座標である。)によって前記サンプル画像の輝度成分を調整することを含む。
更に、前記の学習画像セット、前記学習画像セット内の各画像の歪みレベル及び前記サンプル画像の標準品質評価スコアを入力とし、ニューラルネットワークによって画像品質評価モデルを構築することは、具体的に、
前記ニューラルネットワークの総損失関数:
(ここで、
は、適応的ランキング損失関数であり、
、
は、上限制御損失関数であり、
、
は、下限制御損失関数であり、
)が収束するまで、
(
は、前記サンプル画像であり、y0は、前記サンプル画像の標準品質評価スコアであり、θは、ネットワークパラメータであり、kは、歪みレベルであり、y0/(k+1)は、動的変化補償オペレータであり、φθ(・)は、ネットワーク出力値を示し、τwは、所定の品質スコア上限であり、τbは、所定の品質スコア下限であり、n及びmは、降順画像列のインデックスであり、λrは、前記適応的ランキング損失関数の重み値であり、λbは、前記上限制御損失関数の重み値であり、λwは、前記下限制御損失関数の重み値である)として示される学習画像セット、学習画像セット内の各画像の歪みレベル及び前記サンプル画像の標準品質評価スコアを入力とし、ニューラルネットワークに入力して予備学習を行うことと、
複数の前記サンプル画像を含むサンプル画像セットを前記画像品質評価モデルに入力し、微調整学習時に対応する損失関数:
(Nは、前記サンプル画像セット内の画像の数であり、πは、第2ネットワークパラメータであり、Iiは、前記サンプル画像セット内のサンプル画像を示し、yiは、前記サンプル画像におけるサンプル画像の標準品質評価スコアを示す)が収束するまで微調整学習を行い、前記画像品質評価モデルを取得することと、を含む。
前記ニューラルネットワークの総損失関数:
(ここで、
は、適応的ランキング損失関数であり、
、
は、上限制御損失関数であり、
、
は、下限制御損失関数であり、
)が収束するまで、
(
は、前記サンプル画像であり、y0は、前記サンプル画像の標準品質評価スコアであり、θは、ネットワークパラメータであり、kは、歪みレベルであり、y0/(k+1)は、動的変化補償オペレータであり、φθ(・)は、ネットワーク出力値を示し、τwは、所定の品質スコア上限であり、τbは、所定の品質スコア下限であり、n及びmは、降順画像列のインデックスであり、λrは、前記適応的ランキング損失関数の重み値であり、λbは、前記上限制御損失関数の重み値であり、λwは、前記下限制御損失関数の重み値である)として示される学習画像セット、学習画像セット内の各画像の歪みレベル及び前記サンプル画像の標準品質評価スコアを入力とし、ニューラルネットワークに入力して予備学習を行うことと、
複数の前記サンプル画像を含むサンプル画像セットを前記画像品質評価モデルに入力し、微調整学習時に対応する損失関数:
(Nは、前記サンプル画像セット内の画像の数であり、πは、第2ネットワークパラメータであり、Iiは、前記サンプル画像セット内のサンプル画像を示し、yiは、前記サンプル画像におけるサンプル画像の標準品質評価スコアを示す)が収束するまで微調整学習を行い、前記画像品質評価モデルを取得することと、を含む。
上記の方法の実施例に対応して、本発明は、装置の実施例を提供する。
本発明の1つの実施例は、画像品質評価装置を提供し、サンプル画像を取得し、次いで、所定の形状パラメータ及び異なる歪みレベルに従って前記サンプル画像の輝度成分を調整し、異なる歪みレベルの画像を含む第1学習画像セットを取得する第1画像処理モジュールと、動きフィルタ、ガウシアンローパスフィルタ、色差変換処理器及びグローバルコントラスト低下画像処理器のいずれか1つ以上の組み合わせを含む所定の画像プロセッサによって、前記第1学習画像セット内の各画像を処理して第2学習画像セットを取得する第2画像処理モジュールと、ガウシアンファジー、JPEG圧縮歪み、JPEG2000圧縮歪み、高速フェージング歪み又はガウシアンホワイトノイズを含む所定の歪みタイプ、及び異なる歪みレベルで前記サンプル画像に対して画像処理することによって、異なる歪みレベルの合成歪み画像を含む合成歪み学習画像セットを取得する第3画像処理モジュールと、第2学習画像セット又は合成歪み学習画像セットを含む学習画像セット、前記学習画像セット内の各画像の歪みレベル及び前記サンプル画像の標準品質評価スコアを入力とし、ニューラルネットワークによって画像品質評価モデルを構築する画像品質評価モデル構築モジュールと、評価対象画像を取得し、前記評価対象画像を前記画像品質評価モデルに入力して、前記評価対象画像の予測品質評価スコアを取得する画像評価モジュールとを含む。
更に、前記第2学習画像セット内の各画像を所定の確率で圧縮処理を行う第4画像処理モジュールを更に含む。
本発明の実施例を実施することにより、以下の効果が得られる。
本発明の実施例は、画像品質評価方法及び装置を提供する。前記方法は、まず、サンプル画像の輝度成分を調整して画像の過度露出/露出不足の歪みをシミュレーションして第1学習画像セットを取得し、第1学習画像セット内の画像を所定の画像プロセッサによって処理し、過度露出/露出不足の歪み要因を、所定の画像プロセッサに対応する歪み要因と融合し、複数の歪み要因の融合に起因する真の歪み画像セット、即ち上記第2学習画像セットを生成する。また、サンプル画像に対して、所定の歪みタイプと歪みレベルで画像処理を行うことにより、特定の歪み要因による歪みを有する合成歪み画像セット、即ち上記合成歪み学習画像セットを生成する。それに次いで上記第2学習画像セット又は合成歪み学習画像セットに基づいて、ニューラルネットワークにより画像品質評価モデルを構築する。最終的に評価対象画像を画像品質評価モデルに入力して、対応する予測品質評価スコアを取得する。本発明の実施例に係る画像品質評価方法は、従来技術に比べて、単一の歪み要因による特定の歪みタイプを有する画像(即ち、合成歪み画像)の品質評価を実現でき、複数の歪み要因の融合に起因する特定の歪みタイプを持たない画像(即ち、真の歪み画像)の品質評価を実現することもできる。
本発明の実施例は、画像品質評価方法及び装置を提供する。前記方法は、まず、サンプル画像の輝度成分を調整して画像の過度露出/露出不足の歪みをシミュレーションして第1学習画像セットを取得し、第1学習画像セット内の画像を所定の画像プロセッサによって処理し、過度露出/露出不足の歪み要因を、所定の画像プロセッサに対応する歪み要因と融合し、複数の歪み要因の融合に起因する真の歪み画像セット、即ち上記第2学習画像セットを生成する。また、サンプル画像に対して、所定の歪みタイプと歪みレベルで画像処理を行うことにより、特定の歪み要因による歪みを有する合成歪み画像セット、即ち上記合成歪み学習画像セットを生成する。それに次いで上記第2学習画像セット又は合成歪み学習画像セットに基づいて、ニューラルネットワークにより画像品質評価モデルを構築する。最終的に評価対象画像を画像品質評価モデルに入力して、対応する予測品質評価スコアを取得する。本発明の実施例に係る画像品質評価方法は、従来技術に比べて、単一の歪み要因による特定の歪みタイプを有する画像(即ち、合成歪み画像)の品質評価を実現でき、複数の歪み要因の融合に起因する特定の歪みタイプを持たない画像(即ち、真の歪み画像)の品質評価を実現することもできる。
以下、本発明の実施例の図面を参照しながら、本発明の実施例の技術手段を明確且つ完全的に記載する。明らかに、記載する実施例は、本発明の実施例の一部であり、全てではない。本発明の実施例に基づき、当業者が創造性のある作業をしなくても為しえる全ての他の実施例は、本発明の保護範囲に属するものである。
図1に示すように、本発明の1つの実施例に係る画像品質評価方法は、サンプル画像を取得し、次いで、所定の形状パラメータ及び異なる歪みレベルに従って前記サンプル画像の輝度成分を調整し、異なる歪みレベルの画像を含む第1学習画像セットを取得するステップS101と、動きフィルタ、ガウシアンローパスフィルタ、色差変換処理器及びグローバルコントラスト低下画像処理器のいずれか1つ以上の組み合わせを含む所定の画像プロセッサによって、前記第1学習画像セット内の各画像を処理して第2学習画像セットを取得するステップS102と、ガウシアンファジー、JPEG圧縮歪み、JPEG2000圧縮歪み、高速フェージング歪み又はガウシアンホワイトノイズを含む所定の歪みタイプ、及び異なる歪みレベルで前記サンプル画像に対して画像処理することによって、異なる歪みレベルの合成歪み画像を含む合成歪み学習画像セットを取得するステップS103と、第2学習画像セット又は合成歪み学習画像セットを含む学習画像セット、前記学習画像セット内の各画像の歪みレベル及び前記サンプル画像の標準品質評価スコアを入力とし、ニューラルネットワークによって画像品質評価モデルを構築するステップS104と、評価対象画像を取得し、前記評価対象画像を前記画像品質評価モデルに入力して、前記評価対象画像の予測品質評価スコアを取得するステップS105とを含む。
ステップS101について、まず、1枚のサンプル画像を取得し、該サンプル画像がRGB画像であればHSV画像に変換し、HSV画像の輝度成分を抽出して調整し、過度な露出/露出不足の歪みによる画像の歪みをシミュレートする。具体的に、以下の2種類の調整方式を含む。
好ましい実施例において、前記の所定の形状パラメータ及び異なる歪みレベルに従って前記サンプル画像の輝度成分を調整し、第1学習画像セットを取得することは、具体的に、過度露出処理関数:
(ここで、前記λ1、δ1、γ1、v1は、形状パラメータであり、kは、歪みレベルであり、Lは、輝度成分であり、iは、輝度成分に対応する横座標であり、jは、輝度成分に対応する縦座標である)によって前記サンプル画像の輝度成分を調整することを含む。1つの実施例は、過度な露出歪みをシミュレートするために使用される。
(ここで、前記λ1、δ1、γ1、v1は、形状パラメータであり、kは、歪みレベルであり、Lは、輝度成分であり、iは、輝度成分に対応する横座標であり、jは、輝度成分に対応する縦座標である)によって前記サンプル画像の輝度成分を調整することを含む。1つの実施例は、過度な露出歪みをシミュレートするために使用される。
好ましい実施例において、前記の所定の形状パラメータ及び異なる歪みレベルに従って前記サンプル画像の輝度成分を調整し、第1学習画像セットを取得することは、具体的に、露出不足処理関数:
(ここで、前記λ2、δ2、γ2、v2は、形状パラメータであり、kは、歪みレベルであり、Lは、輝度成分である)によって前記サンプル画像の輝度成分を調整することを含む。この実施例は、露出不足歪みをシミュレートするために使用される。
(ここで、前記λ2、δ2、γ2、v2は、形状パラメータであり、kは、歪みレベルであり、Lは、輝度成分である)によって前記サンプル画像の輝度成分を調整することを含む。この実施例は、露出不足歪みをシミュレートするために使用される。
上記2種類の輝度成分調整方式は、実際の必要に応じて選択し、サンプル画像の過度な露出/露出不足歪みをシミュレートするシミュレーションを実現する。最後に、輝度成分が変更されたHSV画像をRGB3チャンネルの画像に戻し、第1学習画像セットを生成する。第1学習画像セットは、異なる歪みレベルの画像を含む。なお、歪みレベルが0である場合、オリジナルのサンプル画像を示す。
ステップS102について、まず、所定の画像プロセッサを説明する。サンプル画像のぶれ、焦点ずれ、ハレーション、コントラスト歪み等の単一又は複数の要因の組み合わせによる画像歪みをシミュレートするために、本発明は、異なる画像プロセッサを用いて組み合わせて上記所定の画像プロセッサを得て、そして、第1学習画像セットの画像に画像処理を行う。所定の画像プロセッサ、動きフィルタ、ガウシアンローパスフィルタ、色差変換処理器及びグローバルコントラスト低下画像処理器のいずれか1つ以上の組み合わせを含むことが好ましい。即ち、上記所定の画像プロセッサは、1つの画像プロセッサであってもよいし、複数の画像プロセッサの組み合わせであってもよい。この実施例について、更に記載する。
まず、1つの画像プロセッサを用いて、
を処理する。It1は、上記第1学習画像セット内の画像を示す。l=1,2,3,4は、それぞれ、動きフィルタ、ガウシアンローパスフィルタ、色差変換、グローバルコントラスト低下画像処理器のインデックス番号を示し、lの全ての組み合わせを1つのセットΩ={{1},{2},{3},{4},{1,2},,{1,3},...,{1,2,3,4}}に定義する。そして、融合ポリシーを実行して融合画像
を取得する。最終的に上記第2学習画像セットを生成する。1種類の画像プロセッサ、例えば、動きフィルタのみを用いて処理を行う場合には、過度な露出/露出不足の歪み要因及び画像ぶれの要因を受け、2種類の歪み要因の融合によるサンプル画像の歪みをシミュレートする。例えば、動きフィルタとグローバルコントラスト低下処理器のような2種類の画像プロセッサの組み合わせで処理を行う場合、過度な露出/露出不足の歪み要因、画像ぶれの要因及びコントラスト歪みを受け、3種類の歪み要因の融合によるサンプル画像の歪みをシミュレートする。この実施例によれば、複数の歪み要因(少なくとも2つ)の融合によるサンプル画像の真の歪みをシミュレートすることができる。
を処理する。It1は、上記第1学習画像セット内の画像を示す。l=1,2,3,4は、それぞれ、動きフィルタ、ガウシアンローパスフィルタ、色差変換、グローバルコントラスト低下画像処理器のインデックス番号を示し、lの全ての組み合わせを1つのセットΩ={{1},{2},{3},{4},{1,2},,{1,3},...,{1,2,3,4}}に定義する。そして、融合ポリシーを実行して融合画像
を取得する。最終的に上記第2学習画像セットを生成する。1種類の画像プロセッサ、例えば、動きフィルタのみを用いて処理を行う場合には、過度な露出/露出不足の歪み要因及び画像ぶれの要因を受け、2種類の歪み要因の融合によるサンプル画像の歪みをシミュレートする。例えば、動きフィルタとグローバルコントラスト低下処理器のような2種類の画像プロセッサの組み合わせで処理を行う場合、過度な露出/露出不足の歪み要因、画像ぶれの要因及びコントラスト歪みを受け、3種類の歪み要因の融合によるサンプル画像の歪みをシミュレートする。この実施例によれば、複数の歪み要因(少なくとも2つ)の融合によるサンプル画像の真の歪みをシミュレートすることができる。
好ましい実施例において、前記第2学習画像セット内の各画像を所定の確率で圧縮処理を行うことを更に含む。この実施例において、第2学習画像セットに対して、1/2の確率でJPEG圧縮処理を行うことが好ましい。圧縮歪みの場合をシミュレートする。
なお、ステップS103について、まず、ステップS103と表記したが、ステップS101とステップS102の後に行うことを意味するものではなく、ステップS101の前に行うことも可能である。ステップの命名は、単に記述の便宜のためであり、コンピュータ実行順序を限定しない。ステップS101とステップS102によって、サンプル画像に対する真の歪み(複数の歪み要因が融合することによる歪みであって、明確な歪みタイプを持たない)のシミュレーションが行われ、ステップS103は、サンプル画像に対する合成歪み(単一の歪み要因による歪みであって、明確な歪みタイプを有する)のシミュレーションが行われる。このステップは、主に、所定の歪みタイプと歪みレベルとで画像処理を行えばよい。前記歪みタイプは、ガウシアンファジー、JPEG圧縮歪み、JPEG2000圧縮歪み、高速フェージング歪み、又はガウシアンホワイトノイズのいずれかを含み、それらに限定されない。最終的に合成歪み学習画像セットを生成する。
ステップS104について、学習画像セット、前記学習画像セット内の各画像の歪みレベル及び前記サンプル画像の標準品質評価スコアを入力とし、学習画像セットの各画像の予測品質評価スコアを出力とし、ニューラルネットワークによって品質評価モデルを構築する。具体的な構築方式は、以下のとおりである。
学習画像セット、学習画像セット内の各画像の歪みレベル及び前記サンプル画像の標準品質評価スコアを入力としてニューラルネットワークに入力し、前記ニューラルネットワークの総損失関数が収束するまで予備学習を行う。ここで、予備学習時に前記ニューラルネットワークの総損失関数は、
である。
ここで、
は、適応的ランキング損失関数であり、
、
は、上限制御損失関数であり、
、
は、下限制御損失関数であり、
。
学習画像セットは、
として示される。
は、前記サンプル画像であり、y0は、前記サンプル画像の標準品質評価スコアであり、θは、ネットワークパラメータであり、kは、歪みレベルであり、y0/(k+1)は、動的変化補償オペレータであり、φθ(・)は、ネットワーク出力値を示し、τwは、所定の品質スコア上限であり、τbは、所定の品質スコア下限であり、n及びmは、降順画像列のインデックスであり、λrは、前記適応的ランキング損失関数の重み値であり、λbは、前記上限制御損失関数の重み値であり、λwは、前記下限制御損失関数の重み値である。
複数の前記サンプル画像を含むサンプル画像セットを前記初期画像品質評価モデルに入力し、微調整学習時に対応する損失関数:
(Nは、前記サンプル画像セット内の画像の数であり、πは、第2ネットワークパラメータであり、Iiは、前記サンプル画像セット内のサンプル画像を示し、yiは、前記サンプル画像セット内のサンプル画像の標準品質評価スコアを示す)が収束するまで微調整学習を行い、前記画像品質評価モデルを取得する。従来のランキング学習関数は、ランキングピッチが定数で上下限にも制限がないため、ランキングの出力結果が暴走しやすい。本発明のこの実施例は、予備学習時に適応的ランキング損失関数と上下限制御損失関数を設定して、予備学習のランキング結果が画像の標準品質評価スコアによりよく適応できるようにする。本明細書で言及される標準品質評価スコアは、参照のために予め設定された標準スコアを指す。選択された学習画像セットが上記第2学習画像セットである場合、構築された画質評価モデルを用いて真の歪み画像を評価することができ、選択された学習画像セットが上述合成歪み学習画像セットである場合、構築された画像品質評価モデルを用いて合成歪み画像を評価することができる。
学習画像セット、学習画像セット内の各画像の歪みレベル及び前記サンプル画像の標準品質評価スコアを入力としてニューラルネットワークに入力し、前記ニューラルネットワークの総損失関数が収束するまで予備学習を行う。ここで、予備学習時に前記ニューラルネットワークの総損失関数は、
である。
ここで、
は、適応的ランキング損失関数であり、
、
は、上限制御損失関数であり、
は、下限制御損失関数であり、
。
学習画像セットは、
として示される。
は、前記サンプル画像であり、y0は、前記サンプル画像の標準品質評価スコアであり、θは、ネットワークパラメータであり、kは、歪みレベルであり、y0/(k+1)は、動的変化補償オペレータであり、φθ(・)は、ネットワーク出力値を示し、τwは、所定の品質スコア上限であり、τbは、所定の品質スコア下限であり、n及びmは、降順画像列のインデックスであり、λrは、前記適応的ランキング損失関数の重み値であり、λbは、前記上限制御損失関数の重み値であり、λwは、前記下限制御損失関数の重み値である。
複数の前記サンプル画像を含むサンプル画像セットを前記初期画像品質評価モデルに入力し、微調整学習時に対応する損失関数:
(Nは、前記サンプル画像セット内の画像の数であり、πは、第2ネットワークパラメータであり、Iiは、前記サンプル画像セット内のサンプル画像を示し、yiは、前記サンプル画像セット内のサンプル画像の標準品質評価スコアを示す)が収束するまで微調整学習を行い、前記画像品質評価モデルを取得する。従来のランキング学習関数は、ランキングピッチが定数で上下限にも制限がないため、ランキングの出力結果が暴走しやすい。本発明のこの実施例は、予備学習時に適応的ランキング損失関数と上下限制御損失関数を設定して、予備学習のランキング結果が画像の標準品質評価スコアによりよく適応できるようにする。本明細書で言及される標準品質評価スコアは、参照のために予め設定された標準スコアを指す。選択された学習画像セットが上記第2学習画像セットである場合、構築された画質評価モデルを用いて真の歪み画像を評価することができ、選択された学習画像セットが上述合成歪み学習画像セットである場合、構築された画像品質評価モデルを用いて合成歪み画像を評価することができる。
ステップS105について、評価対象画像を取得し、前記評価対象画像を前記画像品質評価モデルに入力して、前記評価対象画像の予測品質評価スコアを取得する。ユーザは、得られた予測品質評価スコアに基づいて、評価対象画像を評価する。
上記の方法の実施例に対応して、本発明は、装置の実施例を提供する。
図2に示すように、本発明の別の実施例に係る画像品質評価装置は、サンプル画像を取得し、次いで、所定の形状パラメータ及び異なる歪みレベルに従って前記サンプル画像の輝度成分を調整し、異なる歪みレベルの画像を含む第1学習画像セットを取得する第1画像処理モジュールと、動きフィルタ、ガウシアンローパスフィルタ、色差変換処理器及びグローバルコントラスト低下画像処理器のいずれか1つ以上の組み合わせを含む所定の画像プロセッサによって、前記第1学習画像セット内の各画像を処理して第2学習画像セットを取得する第2画像処理モジュールと、ガウシアンファジー、JPEG圧縮歪み、JPEG2000圧縮歪み、高速フェージング歪み又はガウシアンホワイトノイズを含む所定の歪みタイプ、及び異なる歪みレベルで前記サンプル画像に対して画像処理することによって、異なる歪みレベルの合成歪み画像を含む合成歪み学習画像セットを取得する第3画像処理モジュールと、第2学習画像セット又は合成歪み学習画像セットを含む学習画像セット、前記学習画像セット内の各画像の歪みレベル及び前記サンプル画像の標準品質評価スコアを入力とし、ニューラルネットワークによって画像品質評価モデルを構築する画像品質評価モデル構築モジュールと、評価対象画像を取得し、前記評価対象画像を前記画像品質評価モデルに入力して、前記評価対象画像の予測品質評価スコアを取得する画像評価モジュールとを含む。
1つの好適な実施例において、前記第2学習画像セット内の各画像を所定の確率で圧縮処理を行う第4画像処理モジュールを更に含む。
なお、上記の装置実施例は、本発明の方法実施例に対応するものであり、本発明の上記いずれか1つの方法実施例に係る画像品質評価方法を実現することができる。
なお、上述した装置の実施例は、単に模式的なものであって、分離手段として説明したモジュールは、物理的に分離されていてもよいし、物理的に分離されていなくてもよい。モジュールとして示される構成要素は、物理的モジュールであってもなくてもよく、即ち、1つの場所に配置されてもよく、又は、複数のネットワークユニットに分散されてもよい。本実施例の目的は、実際の必要に応じてモジュールの一部又は全部を選択して達成することができる。また、本発明が提供する装置の実施例の図面において、モジュール間の接続関係は、それらの間に通信接続があることを示し、具体的には1つ以上の通信バス又は信号線として実現することができる。当業者であれば、創造的な労力を払うことなく、理解し、実施することができる。なお、模式図は、画像品質評価装置の一例であって、画像品質評価装置を限定するものではなく、図示したものよりも多くの部材を含んでいてもよいし、一部の部材を組み合わせていてもよいし、異なる部材を含んでいてもよい。
本発明の実施例に係る画像品質評価方法は、従来技術に比べ、単一の歪み要因に起因する特定の歪みタイプを有する画像の品質評価だけではなく、複数の歪み要因の融合に起因する特定の歪みタイプを有さない画像の品質評価も実現することができる。
以上記載されたのは、本発明の好適な実施形態である。当業者は、本発明の原理を逸脱せずに様々な改良や修飾をすることもできる。これらの改良や修飾も、本発明の保護範囲として見なされる。
(付記)
(付記1)
画像品質評価方法であって、
サンプル画像を取得し、次いで、所定の形状パラメータ及び異なる歪みレベルに従って前記サンプル画像の輝度成分を調整し、異なる歪みレベルの画像を含む第1学習画像セットを取得することと、
動きフィルタ、ガウシアンローパスフィルタ、色差変換処理器及びグローバルコントラスト低下画像処理器のいずれか1つ以上の組み合わせを含む所定の画像プロセッサによって、前記第1学習画像セット内の各画像を処理して第2学習画像セットを取得することと、
ガウシアンファジー、JPEG圧縮歪み、JPEG2000圧縮歪み、高速フェージング歪み又はガウシアンホワイトノイズを含む所定の歪みタイプ、及び異なる歪みレベルで前記サンプル画像に対して画像処理することによって、異なる歪みレベルの合成歪み画像を含む合成歪み学習画像セットを取得することと、
第2学習画像セット又は合成歪み学習画像セットを含む学習画像セット、前記学習画像セット内の各画像の歪みレベル及び前記サンプル画像の標準品質評価スコアを入力とし、ニューラルネットワークによって画像品質評価モデルを構築することと、
評価対象画像を取得し、前記評価対象画像を前記画像品質評価モデルに入力して、前記評価対象画像の予測品質評価スコアを取得することと、を含むことを特徴とする、
画像品質評価方法。
(付記1)
画像品質評価方法であって、
サンプル画像を取得し、次いで、所定の形状パラメータ及び異なる歪みレベルに従って前記サンプル画像の輝度成分を調整し、異なる歪みレベルの画像を含む第1学習画像セットを取得することと、
動きフィルタ、ガウシアンローパスフィルタ、色差変換処理器及びグローバルコントラスト低下画像処理器のいずれか1つ以上の組み合わせを含む所定の画像プロセッサによって、前記第1学習画像セット内の各画像を処理して第2学習画像セットを取得することと、
ガウシアンファジー、JPEG圧縮歪み、JPEG2000圧縮歪み、高速フェージング歪み又はガウシアンホワイトノイズを含む所定の歪みタイプ、及び異なる歪みレベルで前記サンプル画像に対して画像処理することによって、異なる歪みレベルの合成歪み画像を含む合成歪み学習画像セットを取得することと、
第2学習画像セット又は合成歪み学習画像セットを含む学習画像セット、前記学習画像セット内の各画像の歪みレベル及び前記サンプル画像の標準品質評価スコアを入力とし、ニューラルネットワークによって画像品質評価モデルを構築することと、
評価対象画像を取得し、前記評価対象画像を前記画像品質評価モデルに入力して、前記評価対象画像の予測品質評価スコアを取得することと、を含むことを特徴とする、
画像品質評価方法。
(付記2)
所定の画像プロセッサによって、前記第1学習画像セット内の各画像を処理して第2学習画像セットを取得した後に、
前記第2学習画像セット内の各画像を所定の確率で圧縮処理を行うことを更に含むことを特徴とする、
付記1に記載の画像品質評価方法。
所定の画像プロセッサによって、前記第1学習画像セット内の各画像を処理して第2学習画像セットを取得した後に、
前記第2学習画像セット内の各画像を所定の確率で圧縮処理を行うことを更に含むことを特徴とする、
付記1に記載の画像品質評価方法。
(付記3)
前記の所定の形状パラメータ及び異なる歪みレベルに従って前記サンプル画像の輝度成分を調整し、第1学習画像セットを取得することは、具体的に、
過度露出処理関数:
(ここで、前記λ1、δ1、γ1、v1は、形状パラメータであり、kは、歪みレベルであり、Lは、輝度成分であり、iは、輝度成分に対応する横座標であり、jは、輝度成分に対応する縦座標である)によって前記サンプル画像の輝度成分を調整することを含むことを特徴とする、
付記1に記載の画像品質評価方法。
前記の所定の形状パラメータ及び異なる歪みレベルに従って前記サンプル画像の輝度成分を調整し、第1学習画像セットを取得することは、具体的に、
過度露出処理関数:
(ここで、前記λ1、δ1、γ1、v1は、形状パラメータであり、kは、歪みレベルであり、Lは、輝度成分であり、iは、輝度成分に対応する横座標であり、jは、輝度成分に対応する縦座標である)によって前記サンプル画像の輝度成分を調整することを含むことを特徴とする、
付記1に記載の画像品質評価方法。
(付記4)
前記の所定の形状パラメータ及び異なる歪みレベルに従って前記サンプル画像の輝度成分を調整し、第1学習画像セットを取得することは、具体的に、
露出不足処理関数:
(ここで、前記λ2、δ2、γ2、v2は、形状パラメータであり、kは、歪みレベルであり、Lは、輝度成分であり、iは、輝度成分に対応する横座標であり、jは、輝度成分に対応する縦座標である)によって前記サンプル画像の輝度成分を調整することを含むことを特徴とする、
付記1に記載の画像品質評価方法。
前記の所定の形状パラメータ及び異なる歪みレベルに従って前記サンプル画像の輝度成分を調整し、第1学習画像セットを取得することは、具体的に、
露出不足処理関数:
(ここで、前記λ2、δ2、γ2、v2は、形状パラメータであり、kは、歪みレベルであり、Lは、輝度成分であり、iは、輝度成分に対応する横座標であり、jは、輝度成分に対応する縦座標である)によって前記サンプル画像の輝度成分を調整することを含むことを特徴とする、
付記1に記載の画像品質評価方法。
(付記5)
前記の学習画像セット、前記学習画像セット内の各画像の歪みレベル及び前記サンプル画像の標準品質評価スコアを入力とし、ニューラルネットワークによって画像品質評価モデルを構築することは、具体的に、
前記ニューラルネットワークの総損失関数:
(ここで、
は、適応的ランキング損失関数であり、
、
は、上限制御損失関数であり、
、
は、下限制御損失関数であり、
)が収束するまで、
(
は、前記サンプル画像であり、y0は、前記サンプル画像の標準品質評価スコアであり、θは、ネットワークパラメータであり、kは、歪みレベルであり、y0/(k+1)は、動的変化補償オペレータであり、φθ(・)は、ネットワーク出力値を示し、τwは、所定の品質スコア上限であり、τbは、所定の品質スコア下限であり、n及びmは、降順画像列のインデックスであり、λrは、前記適応的ランキング損失関数の重み値であり、λbは、前記上限制御損失関数の重み値であり、λwは、前記下限制御損失関数の重み値である。)として示される学習画像セット、学習画像セット内の各画像の歪みレベル及び前記サンプル画像の標準品質評価スコアを入力とし、ニューラルネットワークに入力して予備学習を行うことと、
複数の前記サンプル画像を含むサンプル画像セットを前記画像品質評価モデルに入力し、微調整学習時に対応する損失関数:
(Nは、前記サンプル画像セット内の画像の数であり、πは、第2ネットワークパラメータであり、Iiは、前記サンプル画像セット内のサンプル画像を示し、yiは、前記サンプル画像セット内のサンプル画像の標準品質評価スコアを示す)が収束するまで微調整学習を行い、前記画像品質評価モデルを取得することと、を含むことを特徴とする、
付記1に記載の画像品質評価方法。
前記の学習画像セット、前記学習画像セット内の各画像の歪みレベル及び前記サンプル画像の標準品質評価スコアを入力とし、ニューラルネットワークによって画像品質評価モデルを構築することは、具体的に、
前記ニューラルネットワークの総損失関数:
(ここで、
は、適応的ランキング損失関数であり、
、
は、上限制御損失関数であり、
、
は、下限制御損失関数であり、
)が収束するまで、
(
は、前記サンプル画像であり、y0は、前記サンプル画像の標準品質評価スコアであり、θは、ネットワークパラメータであり、kは、歪みレベルであり、y0/(k+1)は、動的変化補償オペレータであり、φθ(・)は、ネットワーク出力値を示し、τwは、所定の品質スコア上限であり、τbは、所定の品質スコア下限であり、n及びmは、降順画像列のインデックスであり、λrは、前記適応的ランキング損失関数の重み値であり、λbは、前記上限制御損失関数の重み値であり、λwは、前記下限制御損失関数の重み値である。)として示される学習画像セット、学習画像セット内の各画像の歪みレベル及び前記サンプル画像の標準品質評価スコアを入力とし、ニューラルネットワークに入力して予備学習を行うことと、
複数の前記サンプル画像を含むサンプル画像セットを前記画像品質評価モデルに入力し、微調整学習時に対応する損失関数:
(Nは、前記サンプル画像セット内の画像の数であり、πは、第2ネットワークパラメータであり、Iiは、前記サンプル画像セット内のサンプル画像を示し、yiは、前記サンプル画像セット内のサンプル画像の標準品質評価スコアを示す)が収束するまで微調整学習を行い、前記画像品質評価モデルを取得することと、を含むことを特徴とする、
付記1に記載の画像品質評価方法。
(付記6)
画像品質評価装置であって、
サンプル画像を取得し、次いで、所定の形状パラメータ及び異なる歪みレベルに従って前記サンプル画像の輝度成分を調整し、異なる歪みレベルの画像を含む第1学習画像セットを取得する第1画像処理モジュールと、
動きフィルタ、ガウシアンローパスフィルタ、色差変換処理器及びグローバルコントラスト低下画像処理器のいずれか1つ以上の組み合わせを含む所定の画像プロセッサによって、前記第1学習画像セット内の各画像を処理して第2学習画像セットを取得する第2画像処理モジュールと、
ガウシアンファジー、JPEG圧縮歪み、JPEG2000圧縮歪み、高速フェージング歪み又はガウシアンホワイトノイズを含む所定の歪みタイプ、及び異なる歪みレベルで前記サンプル画像に対して画像処理することによって、異なる歪みレベルの合成歪み画像を含む合成歪み学習画像セットを取得する第3画像処理モジュールと、
第2学習画像セット又は合成歪み学習画像セットを含む学習画像セット、前記学習画像セット内の各画像の歪みレベル及び前記サンプル画像の標準品質評価スコアを入力とし、ニューラルネットワークによって画像品質評価モデルを構築する画像品質評価モデル構築モジュールと、
評価対象画像を取得し、前記評価対象画像を前記画像品質評価モデルに入力して、前記評価対象画像の予測品質評価スコアを取得する画像評価モジュールと、を含むことを特徴とする、
画像品質評価装置。
画像品質評価装置であって、
サンプル画像を取得し、次いで、所定の形状パラメータ及び異なる歪みレベルに従って前記サンプル画像の輝度成分を調整し、異なる歪みレベルの画像を含む第1学習画像セットを取得する第1画像処理モジュールと、
動きフィルタ、ガウシアンローパスフィルタ、色差変換処理器及びグローバルコントラスト低下画像処理器のいずれか1つ以上の組み合わせを含む所定の画像プロセッサによって、前記第1学習画像セット内の各画像を処理して第2学習画像セットを取得する第2画像処理モジュールと、
ガウシアンファジー、JPEG圧縮歪み、JPEG2000圧縮歪み、高速フェージング歪み又はガウシアンホワイトノイズを含む所定の歪みタイプ、及び異なる歪みレベルで前記サンプル画像に対して画像処理することによって、異なる歪みレベルの合成歪み画像を含む合成歪み学習画像セットを取得する第3画像処理モジュールと、
第2学習画像セット又は合成歪み学習画像セットを含む学習画像セット、前記学習画像セット内の各画像の歪みレベル及び前記サンプル画像の標準品質評価スコアを入力とし、ニューラルネットワークによって画像品質評価モデルを構築する画像品質評価モデル構築モジュールと、
評価対象画像を取得し、前記評価対象画像を前記画像品質評価モデルに入力して、前記評価対象画像の予測品質評価スコアを取得する画像評価モジュールと、を含むことを特徴とする、
画像品質評価装置。
(付記7)
前記第2学習画像セット内の各画像を所定の確率で圧縮処理を行う第4画像処理モジュールを更に含むことを特徴とする、
付記6に記載の画像品質評価装置。
前記第2学習画像セット内の各画像を所定の確率で圧縮処理を行う第4画像処理モジュールを更に含むことを特徴とする、
付記6に記載の画像品質評価装置。
Claims (7)
- 画像品質評価方法であって、
サンプル画像を取得し、次いで、所定の形状パラメータ及び異なる歪みレベルに従って前記サンプル画像の輝度成分を調整し、異なる歪みレベルの画像を含む第1学習画像セットを取得することと、
動きフィルタ、ガウシアンローパスフィルタ、色差変換処理器及びグローバルコントラスト低下画像処理器のいずれか1つ以上の組み合わせを含む所定の画像プロセッサによって、前記第1学習画像セット内の各画像を処理して第2学習画像セットを取得することと、
ガウシアンファジー、JPEG圧縮歪み、JPEG2000圧縮歪み、高速フェージング歪み又はガウシアンホワイトノイズを含む所定の歪みタイプ、及び異なる歪みレベルで前記サンプル画像に対して画像処理することによって、異なる歪みレベルの合成歪み画像を含む合成歪み学習画像セットを取得することと、
第2学習画像セット又は合成歪み学習画像セットを含む学習画像セット、前記学習画像セット内の各画像の歪みレベル及び前記サンプル画像の標準品質評価スコアを入力とし、ニューラルネットワークによって画像品質評価モデルを構築することと、
評価対象画像を取得し、前記評価対象画像を前記画像品質評価モデルに入力して、前記評価対象画像の予測品質評価スコアを取得することと、を含むことを特徴とする、
画像品質評価方法。 - 所定の画像プロセッサによって、前記第1学習画像セット内の各画像を処理して第2学習画像セットを取得した後に、
前記第2学習画像セット内の各画像を所定の確率で圧縮処理を行うことを更に含むことを特徴とする、
請求項1に記載の画像品質評価方法。 - 前記の学習画像セット、前記学習画像セット内の各画像の歪みレベル及び前記サンプル画像の標準品質評価スコアを入力とし、ニューラルネットワークによって画像品質評価モデルを構築することは、具体的に、
前記ニューラルネットワークの総損失関数:
(ここで、
は、適応的ランキング損失関数であり、
、
は、上限制御損失関数であり、
、
は、下限制御損失関数であり、
)が収束するまで、
(
は、前記サンプル画像であり、y0は、前記サンプル画像の標準品質評価スコアであり、θは、ネットワークパラメータであり、kは、歪みレベルであり、y0/(k+1)は、動的変化補償オペレータであり、φθ(・)は、ネットワーク出力値を示し、τwは、所定の品質スコア上限であり、τbは、所定の品質スコア下限であり、n及びmは、降順画像列のインデックスであり、λrは、前記適応的ランキング損失関数の重み値であり、λbは、前記上限制御損失関数の重み値であり、λwは、前記下限制御損失関数の重み値である。)として示される学習画像セット、学習画像セット内の各画像の歪みレベル及び前記サンプル画像の標準品質評価スコアを入力とし、ニューラルネットワークに入力して予備学習を行うことと、
複数の前記サンプル画像を含むサンプル画像セットを前記画像品質評価モデルに入力し、微調整学習時に対応する損失関数:
(Nは、前記サンプル画像セット内の画像の数であり、πは、第2ネットワークパラメータであり、Iiは、前記サンプル画像セット内のサンプル画像を示し、yiは、前記サンプル画像セット内のサンプル画像の標準品質評価スコアを示す)が収束するまで微調整学習を行い、前記画像品質評価モデルを取得することと、を含むことを特徴とする、
請求項1に記載の画像品質評価方法。 - 画像品質評価装置であって、
サンプル画像を取得し、次いで、所定の形状パラメータ及び異なる歪みレベルに従って前記サンプル画像の輝度成分を調整し、異なる歪みレベルの画像を含む第1学習画像セットを取得する第1画像処理モジュールと、
動きフィルタ、ガウシアンローパスフィルタ、色差変換処理器及びグローバルコントラスト低下画像処理器のいずれか1つ以上の組み合わせを含む所定の画像プロセッサによって、前記第1学習画像セット内の各画像を処理して第2学習画像セットを取得する第2画像処理モジュールと、
ガウシアンファジー、JPEG圧縮歪み、JPEG2000圧縮歪み、高速フェージング歪み又はガウシアンホワイトノイズを含む所定の歪みタイプ、及び異なる歪みレベルで前記サンプル画像に対して画像処理することによって、異なる歪みレベルの合成歪み画像を含む合成歪み学習画像セットを取得する第3画像処理モジュールと、
第2学習画像セット又は合成歪み学習画像セットを含む学習画像セット、前記学習画像セット内の各画像の歪みレベル及び前記サンプル画像の標準品質評価スコアを入力とし、ニューラルネットワークによって画像品質評価モデルを構築する画像品質評価モデル構築モジュールと、
評価対象画像を取得し、前記評価対象画像を前記画像品質評価モデルに入力して、前記評価対象画像の予測品質評価スコアを取得する画像評価モジュールと、を含むことを特徴とする、
画像品質評価装置。 - 前記第2学習画像セット内の各画像を所定の確率で圧縮処理を行う第4画像処理モジュールを更に含むことを特徴とする、
請求項6に記載の画像品質評価装置。
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