基于Ciede2000的饱和测试图像设计方法

摘要

为了在图像的饱和度、亮度、色度等方面生成符合人类感知的色彩测试图像，提出了一种基于CIEDE2000色差公式的饱和度测试图像设计方法。该方法利用了主观饱和度参数C'Ciede2000获得了一系列不同饱和但相同的亮度和色调的测试图像。实验发现视觉感知具有与饱和度参数的线性关系C'。这种饱和测试图像具有各种应用，例如在视觉实验中检查颜色掩蔽效果以及图像相似性分量的视觉效果的测试。

1.介绍

随着电视技术，通信技术和计算机技术的快速发展，图像质量评估领域吸引了越来越多的研究人员[1-5.]。提出巨大的效果来寻求客观质量评估指标，这些指标只能简单地计算，而且还可以准确反映人类感知的主观质量[1-3.]。关键重点是减少主观和客观质量评估结果之间的偏差。图像测试数据库对于比较主观和客观质量评估结果之间的偏差至关重要[6.-8.]。目前，一些研究机构提供了一些图像测试数据库，例如德克萨斯大学奥斯汀的图像和视频工程实验室提供的实时数据库等。但在某些情况下，我们需要一些特殊设计的测试图像来研究个体参数的确切视觉效果，如饱和度，亮度和色调。

为了在视觉实验中研究彩色图像的掩蔽效果，我们需要一系列特殊设计的测试图像，其中颜色特征(色相、明度和饱和度)的一个变化，其他两个不变。例如，将一系列色度和亮度相同但饱和度不同的图像命名为饱和度测试图像，我们可以在所有这些饱和度测试图像上添加相同的噪声信号，测试观察不同的饱和度测试图像对噪声信号的影响。此外，这种饱和度测试图像具有相同的结构，可以用来测试图像相似分量的视觉效果[9.]。

CIEDE2000色差公式由HVS模型的非线性感知主观实验建立，其中明度、色相、饱和度参数与主观视觉感知一致[10.-12.]。为了进一步检查Ciede2000中的饱和度，色调或亮度主观感觉，可以基于Ciede2000色差公式直接找到测试图像设计方法是有价值的。

本文提出了一种基于主观饱和度参数的饱和度测试图像设计方法Ciede2000色差配方。这种饱和度测试图像具有不同饱和但相同的亮度和色调（）。我们的实验表明，饱和测试图像与主观视觉感知之间存在良好的一致性。当饱和度参数时，视觉感知变化线性测试图像的值逐步增加。这种饱和度测试信号有各种各样的应用，如在视觉实验中对颜色掩蔽效果的检验和图像相似分量的视觉效果的测试。该方法所涉及的思想也可用于其他测试图像的设计，如色调或亮度测试图像。

2.基于Ciede2000的饱和测试图像的设计条件

基于Ciede2000色差公式的所提出的饱和测试图像设计方法使我们能够获得具有差异饱和但相似的亮度和色调的测试图像，与参考图像相比。因此，来自Cied​​e2000色差公式，我们可以得到和,在那里和分别表示亮度和色调差异。这是设计饱和测试图像的设计条件。

在Ciede2000色差公式中，作为那分别是参考图像和测试图像的亮度。条件暗示．

在Ciede2000中，有， 因此，我们可以得到．这里 在哪里那  那  and  ．从这些计算中，我们可以获得结果从．

在Ciede2000色差公式中，色调差异参数,在那里那分别为参考图像和测试图像的饱和度。色相角度的差异是．因此,暗示．根据Ciede2000，有．因此，我们可以得到

把它化简，就能得到这个方程

因此，从和，我们可以获得饱和测试图像的设计条件

3.饱和度测试程序图像设计方法

Ciede2000色差公式的计算很复杂，因为它涉及四个CIE（Ciede2000，Cielab，Cie Xyz和Cie RGB）的转换。它涉及在使用时解决的超越方程参数和(5.)作为设计测试图像的条件。在这里,我们使用作为设计饱和测试图像的初始条件，以简化计算处理，在其中那分别为参考图像和测试图像的饱和度。详细的饱和测试图像设计步骤如下。（1） 那， 和是参考图像的给定参数，我们将计算那， 和对于饱和测试图像。（2）我们选择参数那， 和标准光源在[13.]。（3）这那， 和参考图像由 矩阵一种选择是[13.]。（4）根据CIEDE2000那， 和是由 在哪里．（5）根据CIEDE2000，那是由， 和．(6）根据Ciede2000，有， 和．我们使用为设计测试图像饱和度的初始条件，其中是根据设计测试图像所需饱和的实数。然后我们可以得到．与(4.）， 我们可以得到 为了保持图像颜色的一致性，我们需要和有相同的标志符号。（7）根据 （5.）， 我们有所以我们可以得到从 （8）根据CIEDE2000，是由和．把进入 我们可以得到那,在那里．（9）这那， 和饱和测试图像由 矩阵一种和in step一样吗．

4.实验系统与评估结果

根据观察室的基本条件设定实验环境。我们的实验显示器是FN980-WT的创始人，其分辨率32位真正的颜色。为了获得可重复的实验结果，我们使用了光源标定色温为6500 K，亮度为80，对比度为70，可观测色阶为61。

数字1显示一系列等差饱和度测试阶梯图像。这那， 和左侧最左侧图像为120,150和120作为参考图像。主观饱和系数从1到7中递增1显示详细的实验计算参数。

此外，我们设计了一组基于实时数据库的饱和测试图像[6.]作为参考图像。LIVE数据库包含29个不同的高分辨率参考图像。在表2，我们列出了从实时数据库随机选择的两个参考图像及其具有饱和系数的相应饱和测试图像1.5,2.0和2.5。对于每组参考和饱和测试图像，我们可以通过我们的主观感知来发现，这些图像具有相同亮度和色调的这些图像的饱和度与主观饱和系数线性增加作为．实验证明，该方法能够生成一系列符合主观感知的饱和度测试图像。

5.结论

综上所述，我们提出了一种利用饱和度参数设计饱和度测试图像的方法在CIEDE2000色差公式。利用这种方法，我们可以生成一系列饱和度不同但亮度和色度相同的所谓饱和度测试图像。实验发现，主观视觉感知与饱和度测试图像具有良好的一致性。视觉感知与饱和度参数呈线性关系测试图像。可以找到各种应用对于这种饱和测试图像，例如，在视觉实验中检查颜色屏蔽效果以及图像相似性分量的视觉效果的测试。也可以利用类似的设计理念来设计其他测试图像，例如色调或亮度测试图像。

致谢

基金资助:中央高校基本科研业务费资助项目(no。国家科技重大专项(no. WK2100230002);基金资助:国家自然科学基金资助项目(2010ZX03004-003);基金资助:国家自然科学基金资助项目(60872162);KJQN1012)。

参考

1. A. C. Bovik，“感知视频处理:预见未来”，IEEE的诉讼程序，卷。98，没有。11，PP。1799-1803，2010。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
2. A. K. Moorthy和A. C. Bovik，“视觉质量评估算法：未来持有什么？”多媒体工具及应用，卷。51，不。2，pp。675-696，2011。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
3. A. C. Bovik，“你所看到的是你的学到什么，”IEEE信号处理杂志，卷。27，不。5，pp。117-123，2010。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
4. C. yim和A. C. Bovik，“脱块图像的质量评估”IEEE图像处理汇刊，卷。20，没有。1，pp。88-98,2011。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
5. 张磊，张磊，牟旭东，“基于FSIM的图像质量特征相似度评价方法”，IEEE图像处理汇刊，卷。20，没有。8，pp。2378-2386，2011。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
6. H. R. Sheikh，Z. Wang，L. Cormack和A. C. Bovik，“实时图像质量评估数据库第2版”，http://live.ece.utexas.edu/research/quality.．查看在：谷歌学术搜索
7. VQEG:视频质量专家组关于视频质量评估客观模型验证的最终报告http://www.its.bldroc.gov/vqeg/．查看在：谷歌学术搜索
8. Tampere Image Database 2008 TID2008，版本1.0，http://www.ponomarenko.info/tid2008.htm．
9. Ming J.， Liu H. C.， Yang Y.， " A spatial extension method of Weber-Fechner Law， " in chinese, 2007第二届信息科学与工程国际会议论文集(ICISE’10)，第4316-4319页，2010年12月。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
10. M. R. Luo，G. Cui和B. Rigg，“CIE 2000色差公式的发展：Ciede2000，”色彩研究与应用，卷。26，不。5，pp。340-350,2001。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
11. R. G. Kuehni，“CIEDE2000，里程碑还是最终答案?”色彩研究与应用，卷。27，不。2，pp。126-127，2002。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
12. M. R. Luo，G. Cui和B. Rigg，“关于Ciede2000的进一步评论，”色彩研究与应用，卷。27，不。2，pp。127-128,2002。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
13. S. Yu和F. Guo，电视原理，中国国防工业出版社，1994。

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