Efficient and effective objective image quality assessment metrics

Résumé

L’acquisition, la transmission et le stockage d’images et de vidéos ont largement augmenté ces dernières années. En même temps, il y a eu une demande croissante pour produire des images et des vidéos de haute qualité afin d’offrir une expérience de qualité satisfaisante aux téléspectateurs. Dans ce contexte, l’imagerie à plage grande gamme dynamique (GGD) avec une profondeur supérieure à 8 bits constitue une approche intéressante permettant de capturer des images et des vidéos plus réalistes. L’évaluation objective de la qualité des images et des vidéos joue un rôle important dans la surveillance et l’amélioration de la qualité de l’image et de la vidéo dans plusieurs applications telles que l’acquisition et la compression d’images, la diffusion multimédia et la restauration d’image. Les principales contributions de ce travail sont la proposition des fonctionnalités efficaces et des cartes de similarité qui peuvent être utilisées pour concevoir des outils d’évaluation de la qualité perceptuelle de l’image. Dans cette thèse, des métriques d’évaluation de la qualité de l’image de référence complète basées sur la perception cohérente sont proposées pour évaluer la qualité des images naturelles, synthétiques, photo-retouchées et mappées. De plus, des métriques efficaces pour l’évaluation de la qualité d’image sans référence sont proposées et testées sur des images compressées JPEG et des images déformées par contraste. Enfin, nous proposons une méthode de conversion couleur / gris cohérente sur le plan perceptuel, effectuons une évaluation subjective et évaluons les mesures d’évaluation de conversion la couleur en gris. Les métriques existantes peuvent présenter les limitations suivantes. Premièrement, leurs performances ne sont pas cohérentes en présence de différentes distorsions et testées sur un ensemble de données. Deuxièmement, les métriques les plus performantes ont généralement une grande complexité. Nous proposons dans cette thèse un évaluateur de qualité d’image de référence complet efficace et fiable basé sur de nouvelles similitudes de gradient et de couleur. Nous dérivons une formulation de regroupement d’écarts généraux et l’utilisons pour calculer un score de qualité final à partir des cartes de similarité. Des résultats expérimentaux approfondis vérifient la haute précision et la performance constante de la métrique proposée sur des jeux de données naturels, synthétiques et retouchés ainsi que sa faible complexité. Afin de visualiser les images GGD sur des affichages FGD (faible gamme dynamique) standard, les opérateurs de conversion de tons sont utilisés pour convertir GGD en FGD. Étant donnés les différents bits de profondeur de GGD et FGD, les métriques traditionnelles ne sont pas en mesure d’évaluer la qualité des images mappées. La métrique de référence complete existante pour les images mappées par tons appelées TMQI convertit à la fois GGD et FGD en un espace colorimétrique intermédiaire et mesure leur similarité dans le domaine spatial. Nous proposons dans cette thèse une métrique de référence complète de similarité de caractéristiques dans laquelle la phase locale de GGD est comparée à la phase locale de FGD. La phase est une information importante des images et des études antérieures ont montré que le système visual humain répond fortement aux points dans une image où l’information de phase est ordonnée. Les résultats expérimentaux sur deux ensembles de données disponibles montrent les performances très prometteuses de la métrique proposée. Les métriques d’évaluation de la qualité d’image sans référence présentent un grand intérêt car, dans les applications pratiques les plus courantes et les plus émergentes, les signaux de référence ne sont pas disponibles. Dans cette thèse, nous proposons deux métriques spécifiques à la distorsion et la perceptivement cohérentes, pour les images compressées JPEG et les images déformées par contraste. Sur la base des statistiques extraites à partir des images compressées JPEG, une métrique efficace pour l’artefact de blocage robuste à la taille et au désalignement des blocs est proposée. Ensuite, nous considérons l’évaluation de la qualité des images déformées par contraste qui est une distorsion commune. Des ordres plus élevés de distance et de transformation de puissance de Minkowski sont utilisés pour former un modèle de faible complexité capable d’évaluer la distorsion de contraste avec une grande précision. Pour la première fois, le modèle proposé est utilisé pour classer le type de distorsions de contraste qui est une information supplémentaire très utile pour l’amélioration du contraste de l’image. Contrairement à son utilisation traditionnelle dans l’évaluation des distorsions, l’IQA objectif peut être utilisé dans d’autres applications. Les exemples sont l’évaluation de la qualité de la fusion d’image, la conversion d’image en couleur, la peinture d’intérieur, la soustraction d’arrière-plan, etc. Dans la dernière partie de cette thèse, une méthode de conversion d’image en niveaux de gris est proposée. La méthode corrélative proposée et les méthodes de pointe sont comparées par une évaluation subjective et objective. Ensuite, une conclusion est faite sur le choix de la métrique objective d’évaluation de la qualité pour la conversion de l’image couleur en niveaux de gris. Les évaluations subjectives effectuées peuvent être utilisées dans le processus de développement des métriques d’évaluation de la qualité pour la conversion de l’image couleur en niveaux de gris et pour tester leur performance.

Date	23 janv. 2018
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Mohamed Cheriet (Directeur(-trice))