无参考船舶立体图像的质量感知特征提取.pdf
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1、第45卷第16 期2023年8 月舰船科学技术SHIP SCIENCEANDTECHNOLOGYVol.45,No.16Aug.,2023无参考船舶立体图像的质量感知特征提取方银龙(浙江交通职业技术学院海运学院,浙江杭州311112)摘要:船舶立体图像的特征提取能够获取船舶的几何特征、视觉特征、纹理特征等,对于船舶识别、目标搜索等有重要的意义。获取过程受图像、视频设备、数据传输链路等影响,立体图像可能存在局部缺失等问题。本文首先介绍3种立体图像的质量评估方法,并针对无参考质量评价方法进行研究,详细介绍基于颜色、自然度的无参考质量感知特征提取和基于局部分析的无参考船舶立体图像质量特征提取,对于改
2、善船舶立体图像的识别效果有显著的作用。关键词:立体图像;无参考质量评估;自然度;局部分析中图分类号:U665.2文章编号:16 7 2-7 6 49(2 0 2 3)16-0 145-0 4Quality perception feature extraction from stereo images of ships without reference(Marine Department,Zhejiang Institute of Communications,Hangzhou 311112,China)Abstract:Feature extraction of ship stereosc
3、opic images can obtain ship geometric features,visual features,texture fea-tures,etc.,which is of great significance for ship identification and target search.Due to the influence of image,video equip-ment and data transmission link,the stereo image may have some problems such as local missing.First
4、 of all,this paper in-troduces three kinds of stereoscopic image quality evaluation methods,and conducts in-depth research on the non-referencequality evaluation methods,and introduces in detail the non-reference quality perception feature extraction based on colorand naturalness and the non-referen
5、ce ship stereoscopic image quality feature extraction based on local analysis,which has asignificant effect on improving the recognition effect of ship stereoscopic image.Key words:stereoscopic image;no reference quality assessment;naturalness;local analysis0引言在海上船舶监测和巡航中,可以利用船舶立体图像识别技术,对海上的船舶进行实时监测
6、和识别,以确保海上领域的安全。此外,船舶立体图像识别还可以应用于海洋资源调查、港口管理等领域,实现船舶的自动化管理和监控。常用的船舶立体图像特征提取方法包括:1)视觉特征提取指从船舶图像中提取出与船舶形状、轮廓等相关的特征,常用方法包括边缘检测、角点检测、轮廓提取等。2)几何特征提取指从船舶图像中提取出与船舶的几何形状、尺寸等相关的特征,常用方法包括投影变换、尺度变换、收稿日期:2 0 2 3-0 2-2 7作者简介:方银龙(19 6 6),男,实验师,研究方向为航海技术。文献标识码:AFANG Yin-long形状描述符提取等。3)纹理特征提取指从船舶图像中提取出与船舶的纹理、颜色等相关的特
7、征,常用方法包括灰度共生矩阵、小波变换、颜色直方图等。通过对船舶立体图像的特征提取,可以得到一系列有用的特征向量,用于描述船舶的形状、尺寸、纹理等特征。这些特征可以用于船舶识别、目标跟踪、船舶姿态估计等。本文介绍立体图像质量评估体系的基本现状,重点研究基于局部分析的无参考船舶立体图像的质量感知特征提取方法。1船舶立体图像质量评价体系的研究现状立体图像质量评价体系是对立体图像的感知质量doi:10.3404/j.issn.1672-7649.2023.16.030146进行客观评价的一种方法,包括:主观评价方法。通过人眼观看立体图像并进行主观评价来得到立体图像的质量。常用方法包括双刺激比较法、单
8、刺激比较法和等级判断法等。主观评价方法是目前最常用的立体图像质量评价方法,但其受到评价者主观因素的影响比较大。客观评价方法。通过计算机算法对立体图像进行分析和评价。常用的客观评价方法包括结构相似性指标(SSIM)、峰值信噪比(PSNR)和立体图像失真度(3D-DI)等。客观评价方法相对于主观评价方法具有客观性强、重复性好等优点,但其与人眼主观评价结果的一致性仍然存在一定的差距。客观评估方法按照原始图像信息的多少可以分为全参考、半参考和无参考评估3种。图1为立体图像评估的3种方法示意图。图像评估方法分类原始图像原始图像中提取的特征信息待测图像图1立体图像评估的3种方法示意图Fig.1 Schem
9、atic diagram of three methods for stereoscopicimage evaluation1)全参考质量评估方法该方法可以通过比较原始和失真图像之间的差异来量化立体图像的质量,常使用的全参考评估方法包括均方误差评估、峰值信噪比评估等。均方误差评估均方误差评估(MeanSquaredError,M SE)是计算原始图像和失真图像之间像素值的平均差异,MSE越小,表示失真越小,立体图像质量越好,计算模型为:1MSE=1式中:N为像素总数,X;、Y为原始图像和测试图像在每个点上的灰度值。峰值信噪比评估峰值信噪比评估(PeakSignal-to-NoiseRatio,
10、PSNR)舰船科学技术是计算原始图像和失真图像之间的峰值信噪比,PSNR越大,表示失真越小,质量越好,计算模型为:PS NR=101g8MSE式中,L为图像中像素最大的灰度值。2)半参考质量评估方法半参考质量评估只需要原始图像的部分特征,使用场景相对于全参考评估方法更广泛,不需要分别提取原始和测试图像特征,然后利用统计特征进行图像的质量评价。半参考质量评估方法的质量评估通道包括降质通道和辅助通道,提取后的特征通过统计算法进行融合和输出,图2 为立体图像半参考质量评估方法的原理。原始发送一一图端:像1全参考特征提取半参考无参考N第45卷L2(2)待评价图像降质通道特征提取辅助通道图2 立体图像半
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