本發(fā)明涉及圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于eeg信號(hào)的圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)方法。

背景技術(shù)：

隨著顯示技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，現(xiàn)代社會(huì)的消費(fèi)者對(duì)于顯示技術(shù)的要求越來(lái)越高。以前只要能讓圖像動(dòng)起來(lái)且有合適的顏色，那么即使是很小的模糊的crt屏也會(huì)看的津津有味。而現(xiàn)在不僅要求屏幕大、圖像清晰、色彩豐富這些基本的東西，更多的消費(fèi)者開(kāi)始關(guān)心更深層次的東西。特別是隨著健康舒適生活的理念越來(lái)越大眾化，人們開(kāi)始關(guān)注看圖像的時(shí)候是否舒適、是否是自己最希望達(dá)到的圖像質(zhì)量。因此圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)方面的研究也隨之成為了顯示技術(shù)研究的一個(gè)熱點(diǎn)。

最早的圖像質(zhì)量研究重點(diǎn)是圖像的色調(diào)間題，而后隨著圖像顯示技術(shù)的發(fā)展，圖像質(zhì)量研究的重點(diǎn)逐步轉(zhuǎn)移到圖像細(xì)節(jié)或者空間結(jié)構(gòu)。圖像質(zhì)量評(píng)判既包含了圖像的逼真度，又包含了圖像的可懂度。對(duì)自然圖像而言，人們更關(guān)注逼真度，在潛意識(shí)中喜歡拿圖像跟記憶中的情景作對(duì)比。圖像的可懂度則表現(xiàn)為圖像與觀看者的某種特定目標(biāo)的符合程度，比如美觀、清晰、層次豐富和目標(biāo)突出等方面。如果圖像的逼真度高或可懂度高，都稱為圖像質(zhì)量高。

圖像質(zhì)量的評(píng)價(jià)方法一般可分為主觀和客觀兩種。主觀質(zhì)量評(píng)價(jià)的方法主要是基本被試者觀看圖像時(shí)候的主觀感受的研究方法，以打分的形式為主?？陀^質(zhì)量評(píng)價(jià)的方法則主要是基本所呈現(xiàn)圖像的物理上可量化的參數(shù)，通過(guò)設(shè)計(jì)的算法等技術(shù)方法來(lái)評(píng)估圖像的顯示質(zhì)量。主觀圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)的優(yōu)點(diǎn)在于可以緊密且有效的結(jié)合被試的直接感受,從人出發(fā)的研究方向更為貼近真實(shí)的結(jié)論；而缺點(diǎn)是耗費(fèi)大量的時(shí)間精力，且巨大的個(gè)體差異也導(dǎo)致很難得到一個(gè)普適的結(jié)論?？陀^圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)的優(yōu)點(diǎn)在于快速高效且節(jié)約成本，從某個(gè)角度講測(cè)量的數(shù)據(jù)相較打分也更準(zhǔn)確；其缺點(diǎn)就是剝離了人類的主觀感受，有可能出現(xiàn)客觀圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果與實(shí)際體驗(yàn)大相徑庭的情況。

針對(duì)上述圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)方法的優(yōu)缺點(diǎn)，業(yè)界提出了一種基于eeg信號(hào)的圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)方法，以提高圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)。其原理為：當(dāng)人的大腦處于不同的工作狀態(tài)時(shí)，腦細(xì)胞產(chǎn)生的生物電流也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的改變?，F(xiàn)在很多研究表明可以通過(guò)這種改變來(lái)研究被試者的情緒、疲勞狀態(tài)、健康狀況等。由于其比較敏感且良好的客觀性，腦電波正被日漸廣泛的應(yīng)用于科學(xué)研究的各個(gè)領(lǐng)域。現(xiàn)有的基于eeg信號(hào)的圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)方法正是研究圖像質(zhì)量改變對(duì)腦電信號(hào)的影響，其反映的結(jié)果不僅是客觀采集的而且是和主觀感受緊密相關(guān)的,具有很高的研究?jī)r(jià)值。此該方法既能克服主觀評(píng)價(jià)方法受實(shí)驗(yàn)參與者主觀意愿影響過(guò)大的弊端,又能避免客觀評(píng)價(jià)方法中容易出現(xiàn)的與主觀感受差別巨大的情況。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的人對(duì)圖像質(zhì)量的主觀評(píng)價(jià)和客觀評(píng)價(jià)相分離的問(wèn)題，本發(fā)明實(shí)施例要解決的技術(shù)問(wèn)題是提出一種能夠克服主觀意愿影響過(guò)大的、又考慮主觀感受的基于eeg信號(hào)的圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)方法。

為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明實(shí)施例提出了一種基于eeg信號(hào)的圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)方法，包括：

步驟a、分別針對(duì)參考圖在色飽和度、白場(chǎng)亮度、清晰度變化，各自生成一個(gè)刺激圖；

步驟b、向被測(cè)試者依次連續(xù)顯示參考圖和刺激圖，并根據(jù)被測(cè)試者是否能區(qū)分出參考圖與刺激圖的區(qū)別，同時(shí)采集被測(cè)試者的腦電信號(hào)；其中刺激圖為根據(jù)參考圖對(duì)色飽和度、白場(chǎng)亮度、清晰度這三個(gè)參數(shù)進(jìn)行改變以形成的；

步驟c、對(duì)采集到的被測(cè)試者的腦電信號(hào)過(guò)濾噪音，然后將參考圖出現(xiàn)前預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)的腦電信號(hào)作為基線，然后將被測(cè)試者看到刺激圖后的腦電信號(hào)與基線進(jìn)行對(duì)比以得到新的電位值；然后將其中幅值較高的偽跡剔除，按照零點(diǎn)一致將腦電信號(hào)進(jìn)行幅值的直接疊加平均；最后剔除不必要的噪聲進(jìn)行數(shù)字濾波；

步驟d、提取上述得到的p300波的峰值和潛伏期數(shù)據(jù)，其中潛伏期被定義為從刺激出現(xiàn)到峰值出現(xiàn)的時(shí)間長(zhǎng)度,單位一般為毫秒(ms)；

步驟e、分別針對(duì)參考圖在色飽和度、白場(chǎng)亮度、清晰度變化生成的刺激圖，獲取在參數(shù)變化時(shí)的潛伏期和峰值的數(shù)據(jù)，獲取每張刺激圖對(duì)應(yīng)的潛伏期的中位數(shù)以及峰值的中位數(shù)；然后以潛伏期和峰值的中位數(shù)為因變量，以為自變量分別擬合出關(guān)系方程式，得到每一刺激圖的潛伏期和峰值的預(yù)測(cè)模型。

其中，步驟a具體包括：

步驟a1、改變圖像的色飽和度cs，具體包括：將圖像中的每個(gè)像素由xyz空間轉(zhuǎn)換到lab空間，在轉(zhuǎn)換到lch空間；然后將每個(gè)像素的c分量進(jìn)行如下處理：co＝αcsci，其中co和ci分別是每個(gè)像素c的輸出與輸入值，αcs是相應(yīng)的壓縮因子，取不同的αcs值以達(dá)到色飽和度改變的目的；

步驟a2、改變圖像的白場(chǎng)亮度wl，具體包括：將圖像中的每個(gè)像素由xyz空間轉(zhuǎn)換到xyy空間，在xyy空間對(duì)像素的y分量進(jìn)行處理以調(diào)節(jié)圖像的白場(chǎng)亮度wl，具體包括：對(duì)圖像中每個(gè)像素的亮度分量y進(jìn)行如下處理：yo＝αwlyi，其中yo和yi分別是每個(gè)像素y分量的輸出與輸入值，αwl是相應(yīng)的壓縮因子，取不同的的αwl值以達(dá)到白場(chǎng)亮度改變的目的；

步驟a3、利用高斯核函數(shù)對(duì)圖像進(jìn)行卷積改變圖像的清晰度值，卷積使用的二維高斯核函數(shù)定義如下：其中c為常數(shù)，其值是該式乘積項(xiàng)積分和的倒數(shù)；為控制卷積函數(shù)對(duì)圖像清晰度的影響值，通過(guò)取不同的σ值以達(dá)到改變圖像清晰度的目的。

其中，向被測(cè)試者依次連續(xù)顯示參考圖和刺激圖，并根據(jù)被測(cè)試者是否能區(qū)分出參考圖與刺激圖的區(qū)別，同時(shí)采集被測(cè)試者的腦電信號(hào)，具體包括：

在測(cè)試開(kāi)始時(shí)先顯示1000ms的黑底白十字圖片以提醒被測(cè)試者開(kāi)始測(cè)試并將被測(cè)試者的視線吸引到屏幕中央；然后依次連續(xù)顯示參考圖和刺激圖，分別持續(xù)500ms且兩張圖連續(xù)顯示，并要求被測(cè)試者判斷兩者是否有區(qū)別；測(cè)試完成后馬上進(jìn)入下一圖集，即馬上顯示黑底白十字圖片，然后顯示另一參考圖與刺激圖。

其中，步驟c具體包括：

將采集到的腦電信號(hào)中明顯的受電極移動(dòng)和肌電影響的數(shù)據(jù)段剔除；通過(guò)現(xiàn)有的算法去除眼電干擾；然后將被測(cè)試者看到刺激圖后的腦電信號(hào)與基線進(jìn)行對(duì)比以得到新的電位值；然后將其中幅值較高的偽跡剔除；按照零點(diǎn)一致將腦電信號(hào)進(jìn)行幅值的直接疊加平均；最后為了使波形光滑，剔除不必要的噪聲，進(jìn)行數(shù)字濾波。

其中，步驟d具體包括：

步驟d1、對(duì)于峰值特征提取的方法為面積測(cè)量法，即對(duì)一段時(shí)間窗口內(nèi)的波幅進(jìn)行時(shí)域積分得到包含的面積，再除以時(shí)間窗口的長(zhǎng)度，得到所需的平均波幅；

步驟d2、對(duì)于潛伏期特征提取的方法為面積兩分潛伏期測(cè)量法，即以能夠?qū)⒛硞€(gè)成分的波幅面積進(jìn)行等分的時(shí)間點(diǎn)作為該成分的潛伏期。

本發(fā)明的上述技術(shù)方案的有益效果如下：上述技術(shù)方案提出了一種基于eeg信號(hào)的圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)方法?，F(xiàn)有技術(shù)中客觀評(píng)價(jià)和主觀評(píng)價(jià)是相互割裂開(kāi)的，導(dǎo)致各自的優(yōu)缺點(diǎn)都非常明顯。本發(fā)明實(shí)施例中獎(jiǎng)主觀評(píng)價(jià)與客觀評(píng)價(jià)有機(jī)的集合在一起，可以取長(zhǎng)補(bǔ)短，相比較現(xiàn)有的評(píng)價(jià)方法可以獲取更好的評(píng)價(jià)結(jié)果。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提出的基于eeg信號(hào)的圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)方法的流程示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。

本發(fā)明實(shí)施例提出了一種基于eeg信號(hào)的圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)方法，其流程如圖1所示的，包括：

如圖1所示，基于eeg信號(hào)的圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)方法，包括以下步驟：

步驟1、在被測(cè)試者頭部枕葉oz位置安放腦電圖儀電極(即eeg電極)，一側(cè)耳廓位置安放參考電極，另一側(cè)耳廓位置安放接地電極；通過(guò)三個(gè)電極采集到信號(hào)通過(guò)差分放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器后得到被測(cè)試者的腦電信號(hào)，然后將腦電信號(hào)傳輸?shù)娇刂圃O(shè)備進(jìn)行存儲(chǔ)；

步驟2、向被測(cè)試者依次連續(xù)顯示參考圖和刺激圖，并根據(jù)被測(cè)試者是否能區(qū)分出參考圖與刺激圖的區(qū)別；其中刺激圖為根據(jù)參考圖對(duì)色飽和度、白場(chǎng)亮度、清晰度這三個(gè)參數(shù)進(jìn)行改變以形成的；分別針對(duì)參考圖在色飽和度、白場(chǎng)亮度、清晰度變化，各自生成一個(gè)刺激圖；并針對(duì)每一刺激圖都執(zhí)行步驟3-步驟5的操作：

具體的，可以在測(cè)試開(kāi)始時(shí)先顯示1000ms的黑底白十字圖片以提醒被測(cè)試者開(kāi)始測(cè)試并將被測(cè)試者的視線吸引到屏幕中央；然后依次連續(xù)顯示參考圖和刺激圖，分別持續(xù)500ms且兩張圖連續(xù)顯示，并要求被測(cè)試者判斷兩者是否有區(qū)別。測(cè)試完成后馬上進(jìn)入下一圖集，即馬上顯示黑底白十字圖片，然后顯示另一參考圖與刺激圖。其中采用的刺激圖就是分別為色飽和度、白場(chǎng)亮度、細(xì)節(jié)層次感的參數(shù)值改變形成的圖片。圖像的色飽和度，白場(chǎng)亮度和細(xì)節(jié)層次感的圖像屬性參數(shù)值的改變過(guò)程具體包括：

步驟21、改變圖像的色飽和度cs，具體包括：將圖像中的每個(gè)像素由xyz空間轉(zhuǎn)換到lab空間，在轉(zhuǎn)換到lch空間；然后將每個(gè)像素的c分量進(jìn)行如下處理：co＝αcsci，其中co和ci分別是每個(gè)像素c的輸出與輸入值，αcs是相應(yīng)的壓縮因子，取不同的αcs值以達(dá)到色飽和度改變的目的；

步驟22、改變圖像的白場(chǎng)亮度wl，具體包括：將圖像中的每個(gè)像素由xyz空間轉(zhuǎn)換到xyy空間，在xyy空間對(duì)像素的y分量進(jìn)行處理以調(diào)節(jié)圖像的白場(chǎng)亮度wl，具體包括：對(duì)圖像中每個(gè)像素的亮度分量y進(jìn)行如下處理：yo＝αwlyi，其中yo和yi分別是每個(gè)像素y分量的輸出與輸入值，αwl是相應(yīng)的壓縮因子，取不同的的αwl值以達(dá)到白場(chǎng)亮度改變的目的；

步驟23、利用高斯核函數(shù)對(duì)圖像進(jìn)行卷積改變圖像的清晰度值，卷積使用的二維高斯核函數(shù)定義如下：其中c為常數(shù)，其值是該式乘積項(xiàng)積分和的倒數(shù)；為控制卷積函數(shù)對(duì)圖像清晰度的影響值，通過(guò)取不同的σ值以達(dá)到改變圖像清晰度的目的；

步驟3、對(duì)采集到的被測(cè)試者的腦電信號(hào)過(guò)濾噪音，然后將參考圖出現(xiàn)前預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)的腦電信號(hào)作為基線，

具體的，對(duì)采集到的被測(cè)試者的腦電信號(hào)過(guò)濾噪音可以包括：將采集到的腦電信號(hào)中明顯的受電極移動(dòng)和肌電影響的數(shù)據(jù)段剔除；通過(guò)現(xiàn)有的算法去除眼電干擾。然后，舉例來(lái)說(shuō)，把腦電信號(hào)中基于刺激圖出現(xiàn)的時(shí)間為0點(diǎn)，然后把刺激出現(xiàn)前600ms到出現(xiàn)后700ms的區(qū)域?qū)⒄麄€(gè)數(shù)據(jù)劃分成500個(gè)數(shù)據(jù)段。將[-600，-500]這一時(shí)間段作為基線；由于刺激圖出現(xiàn)前的500ms出現(xiàn)的是參考圖，而[-600，-500]這一段就是參考圖出現(xiàn)前的100ms，此時(shí)現(xiàn)實(shí)的就是黑底白十字圖片。然后將被測(cè)試者看到刺激圖后的腦電信號(hào)與基線進(jìn)行對(duì)比以得到新的電位值；然后將其中幅值較高的偽跡剔除(主要包括肌電偽跡等高頻干擾以及高波幅的慢電位偽跡)；按照零點(diǎn)一致將腦電信號(hào)進(jìn)行幅值的直接疊加平均；最后為了使波形光滑，剔除不必要的噪聲，進(jìn)行數(shù)字濾波。

步驟4、提取上述得到的p300波的峰值和潛伏期數(shù)據(jù)，其中潛伏期被定義為從刺激出現(xiàn)到峰值出現(xiàn)的時(shí)間長(zhǎng)度,單位一般為毫秒(ms)；

其中，對(duì)于峰值特征提取的方法為面積測(cè)量法，即對(duì)一段時(shí)間窗口內(nèi)的波幅進(jìn)行時(shí)域積分得到包含的面積，再除以時(shí)間窗口的長(zhǎng)度，得到所需的平均波幅；對(duì)于潛伏期特征提取的方法為面積兩分潛伏期測(cè)量法，即以能夠?qū)⒛硞€(gè)成分的波幅面積進(jìn)行等分的時(shí)間點(diǎn)作為該成分的潛伏期。

步驟5、分別針對(duì)參考圖在色飽和度、白場(chǎng)亮度、清晰度變化生成的刺激圖，獲取在參數(shù)變化時(shí)的潛伏期和峰值的數(shù)據(jù)，獲取每張刺激圖對(duì)應(yīng)的潛伏期的中位數(shù)以及峰值的中位數(shù)；然后以潛伏期和峰值的中位數(shù)為因變量，以為自變量分別擬合出關(guān)系方程式，得到每一刺激圖的潛伏期和峰值的預(yù)測(cè)模型。

現(xiàn)有技術(shù)中客觀評(píng)價(jià)和主觀評(píng)價(jià)是相互割裂開(kāi)的，導(dǎo)致各自的優(yōu)缺點(diǎn)都非常明顯。本發(fā)明實(shí)施例中獎(jiǎng)主觀評(píng)價(jià)與客觀評(píng)價(jià)有機(jī)的集合在一起，可以取長(zhǎng)補(bǔ)短，相比較現(xiàn)有的評(píng)價(jià)方法可以獲取更好的評(píng)價(jià)結(jié)果。

以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明所述原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。