一种基于视觉感知的图像色度测定方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种图像色度测定方法，特别是设及一种基于视觉感知的图像色度测 定方法，属于图像显示技术领域。
【背景技术】
[0002] 显示技术不仅可实现准确、直观、清晰、快捷的信息输出，同时也为信息时代提供 了一种友好的人与机器交流信息的界面。随着信息时代的到来，人们对显示质量的要求与 日俱增。新的技术、新的应用场合都可能改变观察者对显示图像质量的评价。为此， Engel化um引入了 "图像质量环"模型，将消费者关注的图像显示质量与显示系统技术参数 通过一些中间步骤联系起来。消费者对图像质量的主观感受是观察到的图像质量各属性的 加权和。运些图像质量属性包括清晰度，色彩丰富度，亮度，图像均一性等被观察者无意识 评价的特性。然后建立主观图像质量属性与图像物理特性的联系。运些图像物理特性包括 可W由测量仪器测得的光学和电学特性，如输出亮度、色域大小、显示白场、伽马值、噪声水 平等。最终，通过深入了解显示物理原理，运些图像物理特性可W与显示系统的技术参数间 建立联系。
[0003] 现有技术中，一篇中国发明专利（申请号为201210052401.2,授权日为2014-03-26)披露了一种图像色度JND值测定方法，首先将线性转换后的原始图像转换到LCH空间;然 后在LCH空间中，保持其它分量不变，仅将分量C按照一组不同的改变量减小，得到一组具有 不同色度分量的测试图像;利用阶梯法结合二项迫选法进行视觉感知实验，找出至少一幅 测试图像作为JND临界图像;最后计算原始图像和JND临界图像中平均色度值的差值，该差 值的平均值即为该被试对该原始图像色度的JND值。然而，该方法并未解决如何度量大于1 个JND的图像色度变化问题。
【发明内容】
[0004] 本发明的主要目的在于，克服现有技术中的不足，提供一种基于视觉感知的图像 色度测定方法，所要解决的技术问题是如何度量大于1个JND的图像色度变化，可W定量评 价改进显示器参数、尤其是针对色度的参数设计时人眼所能察觉的对图像色度的影响，从 而对显示技术的设计、研究提供依据。
[0005] 为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
[0006] -种基于视觉感知的图像色度测定方法，包括W下步骤：
[0007] 步骤A、按照W下方法测定图像色度的JND值；
[000引步骤AU按照W下方法对原始图像进行处理，得到测试图像；
[0009] 步骤AlOl、通过伽马校正将原始图像转换至线性空间；
[0010] 步骤Al 02、然后将线性转换后的原始图像由RGB空间经XYZ空间和Lab空间转换到 LCH空间；
[0011] 步骤A103、在LCH空间中，保持其它分量不变，仅将分量C按照一组不同的改变量减 小;对分量C的改变量在0.2-1.5范围内等间隔分布；
[001^ 步骤A104、将C分量减小后的图像化ab空间转换回RGB空间，得到一组具有不同色 度分量的测试图像；
[0013] 步骤A2、利用阶梯法结合二项迫选法进行视觉感知实验，找出至少一幅测试图作 为JND临界图像；
[0014] 步骤A3、计算原始图像和JND临界图像中平均色度值的差值，该差值的平均值即为 该被试对该原始图像色度的JND值；
[0015] 步骤A4、更换不同的原始图像及被试，重复步骤Al-步骤A3;将所有被试对不同原 始图像的色度JND值进行均值计算及方差分析确定图像色度的JND值；
[0016] 步骤B、按照W下方法测定图像色度在0到2倍的色度JND值区间范围内的主观中 值；
[0017] 步骤Bl、按照步骤Al的方法，其中对分量C的改变量介于0到2倍的色度JND值之间 不均匀分布；
[0018] 步骤B2、利用二分法进行视觉感知实验，被试需找出一幅测试图，被试认为运幅图 的色度变化介于原图和变化量最大测试图的中间位置，W该图对应的色度变化量与JND变 化量的倍数作为主观中值；
[0019] 步骤B3、更换不同的图像内容及被试，重复步骤Bl-步骤B2,将所有被试对不同原 始图像的主观中值进行均值计算及方差分析，确定当前区间色度的主观中值；
[0020] 步骤C、按照步骤B的方法，其中对分量C的改变量介于0到3倍的色度JND值间不均 匀分布，重复步骤B，确定当前区间色度的主观中值；
[0021 ]步骤D、按照步骤B的方法，其中对分量C的改变量介于1到4倍的色度JND值间不均 匀分布，重复步骤B，确定当前区间色度的主观中值；
[0022] 步骤E、根据步骤A、步骤B、步骤C和步骤D获得的主观实验结果建立阔上屯、理量表。
[0023] 本发明进一步设置为:所述步骤A103中对分量C的改变量在0.2-1.5范围内等间隔 分布，其中间隔的取值为0.1。
[0024] 本发明进一步设置为:所述步骤A2中利用阶梯法结合二项迫选法进行视觉感知实 验具体为，每次在显示器上同时显示两幅图像，一幅为原始图像，另一幅为测试图，由被试 在两幅图中选出其认为哪幅图色彩较鲜艳;如果被试选择正确，则更换色度差别较小的测 试图；被试一旦选择错误，则更换色度差别较大的测试图；重复上述过程;其中，实验起始变 化步长是8,经过2个拐点后步长减半为4,再经过4个拐点，步长变为2,再经过6个拐点后，变 化步长减为1;当步长为1时的拐点总数达到即寸停止;最后6个拐点所对应的测试图即为JND 临界图像。
[0025] 本发明进一步设置为:所述步骤Bl中对分量C的改变量介于0到2倍的色度JND值间 不均匀分布，其中不均匀的取值共分为7个不同等级，假设图像色度的JND值为R，则不均匀 的取值分别为0. 〇、〇. 5R、0.8R、1. OR、1.2R、1.5R、2. OR。
[0026] 本发明进一步设置为:所述步骤B2中利用二分法进行视觉感知实验具体为，屏幕 上同时显示四幅图像，四幅图像W两行两列的布局进行显示，其中上方两幅图像分别为参 考图和变化最大的测试图，被试需要将屏幕下方显示的两幅测试图与上方两幅图进行对 比；如果屏幕左下的图像更接近于上边两幅图的中间位置，则按左键，更换一组变化较小的 测试图，反之按右键;重复此过程;直到被试在左键和右键间交替切换，此时请被试选出一 幅图，认为它最接近于参考图与变化最大的测试图的中间位置，记录下当前位置的值，作为 该区间范围的主观中值。
[0027] 本发明进一步设置为:所述步骤C中对分量C的改变量介于0到3倍的色度JND值间 不均匀分布，其中不均匀的取值共分为9个不同等级，假设图像色度的JND值为R，则不均匀 的取值分别为0. 〇、〇. 5R、1. OR、1.3R、1.5R、1.7R、2.0R、2.5R、3. OR。
[0028] 本发明进一步设置为:所述步骤D中对分量C的改变量介于I到4倍的色度JND值间 不均匀分布，其中不均匀的取值共分为9个不同等级，假设图像色度的JND值为R，则不均匀 的取值分别为 1.0R、1.5R、2.0R、2.3R、2.5R、2.7R、3.0R、3.5R、4.0R。
[0029] 本发明进一步设置为:所述被试的人数为20。
[0030] 本发明进一步设置为:所述步骤E中建立阔上屯、理量表具体为，统计主观中值的均 值及95%置信区间，假设图像色度的JND值为R，确定色度变化在1个JND范围内主观感受与 物理变化量之间存在线性，进而W主观中值为基础，分别求出图像色度1~4 JND对应的变化 量是1个JND变化量的倍数，从而建立图像色度变化在所取区间范围内主观感受与物理变化 量之间存在的线性关系。
[0031 ]与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：
[0032] 准确高效地度量大于1个JND的图像色度变化，可W定量评价改进显示器参数时人 眼所能察觉的图像色度的变化量，从而提高显示终端中图像色度的技术参数调节能力。