一种改进的基于结构相似度的图像质量评价方法

基于结构相似度（SSIM）的图像质量评价方法简单高效,准确性较高,评价性能优于峰值信噪比（PNSR）和均方误差（ MSE）,但SSIM模型不能较好地评价严重失真和交叉失真类型的图像。文中提出了一种改进的基于结构相似度的图像质量评价方法（ HSSIM）,该方法将直方图信息作为图像的主要结构信息,根据人眼视觉特性,利用直方图集中度来表示图像模糊度,最终计算得到图像的结构相似度值。实验结果表明,HSSIM比SSIM模型更符合人眼视觉系统特性,能更好地评价失真图像的质量。     

非下采样剪切波变换的医学图像融合

目的 由于单模态医学图像所提供的信息有限,不能反映相关组织所有细节信息,可能会造成临床医学误诊。针对这一问题,提出一种基于非下采样剪切波变换（NSST）的医学图像融合算法,对多模态医学图像进行融合,丰富融合图像信息,提高图像质量,为临床诊断提供依据。方法 首先,将源图像进行NSST变换得到低频子带和若干高频方向子带;其次,根据低频子带图像的特点,提出低频系数与脉冲耦合神经网络PCNN （pulse coupled neural network）相结合的方法;根据高频子带间结构相似度SSIM （structure similarity）不同,分为低相似和高相似子带图像;对低相似子带系数采用视觉敏感度系数VSC （visual sensitivity coefficient）与改进梯度能量相结合的策略;高相似子带系数采用VSC与区域能量相结合的方法;进而,选取结构相似度与边缘信息评价因子Q^ABF（edge based similarity measure）之和作为目标函数,自适应地优化可调参数;最后,经逆NSST变换重构图像。结果 对灰度图像和彩色图像进行实验仿真,并与其他4种融合方法进行比较,在主观视觉效果和客观评价标准,本文方法取得良好的融合效果,其中边缘评价因子和标准差都是最好的,其他指标相对较好;与靳珍怡提出的基于非下采样轮廓波变换的多模态医学图像融合相比,5组实验空间频率分别提高了11.8%、24.7%、83.4%、11.9%、30.3%;边缘评价因子分别提高了6.7%、15%、40%、50%、12%;结构相似度分别提高了0.7%、7.3%、2.4%、-3.6%、2.1%;交叉熵分别降低了16.9%、1.6%、-27.4%、6.1%、0.4%。结论 本文算法有效提高多模态医学图像融合质量,增加不同模态间的互补信息;与现有医学图像融合算法相比,本文算法更加优越。融合图像细节信息更为突出,整体信息更丰富,更符合人眼视觉特性。     

考虑双目竞争视觉现象的非对称失真立体图像质量评价方法

目的 现有方法存在特征提取时间过长、非对称失真图像预测准确性不高的问题,同时少有工作对非对称失真与对称失真立体图像的分类进行研究,为此提出了基于双目竞争的非对称失真立体图像质量评价方法。方法 依据双目竞争的视觉现象,利用非对称失真立体图像两个视点的图像质量衰减程度的不同,生成单目图像特征的融合系数,融合从左右视点图像中提取的灰度空间特征与HSV （hue-saturation-value）彩色空间特征。同时,量化两个视点图像在结构、信息量和质量衰减程度等多方面的差异,获得双目差异特征。并且将双目融合特征与双目差异特征级联为一个描述能力更强的立体图像质量感知特征向量,训练基于支持向量回归的特征—质量映射模型。此外,还利用双目差异特征训练基于支持向量分类模型的对称失真与非对称失真立体图像分类模型。结果 本文提出的质量预测模型在4个数据库上的SROCC （Spearman rank order correlation coefficient）和PLCC （Pearson linear correlation coefficient）均达到0.95以上,在3个非对称失真数据库上的均方根误差（root of mean square error,RMSE）取值均优于对比算法。在LIVE-II（LIVE 3D image quality database phase II）、IVC-I（Waterloo-IVC 3D image qualityassessment database phase I）和IVC-II （Waterloo-IVC 3D image quality assessment database phase II）这3个非对称失真立体图像测试数据库上的失真类型分类测试中,对称失真立体图像的分类准确率分别为89.91%、94.76%和98.97%,非对称失真立体图像的分类准确率分别为95.46%,92.64%和96.22%。结论 本文方法依据双目竞争的视觉现象融合左右视点图像的质量感知特征用于立体图像质量预测,能够提升非对称失真立体图像的评价准确性和鲁棒性。所提取双目差异性特征还能够用于将对称失真与非对称失真立体图像进行有效分类,分类准确性高。     

基于局部不变特征的图像质量评价

针对结构相似度算法在感知图像质量时采取平均加权策略的不足,利用人眼对图像中不同区域的关注程度不同的特性,提出了基于局部不变特征的图像质量评价算法。该算法在失真图像结构相似度质量分布图的基础上,提取图像的局部不变特征点,将这些特征点周围一定区域赋予较大的视觉权重,最后运用综合加权策略来衡量失真图像的质量。在标准图像测试库上的实验结果表明,该算法计算复杂度相对较低,较大地提高了结构相似度算法的评价效果,与人眼主观感知图像质量取得了更好的一致性。     

局部特征及视觉一致性的柱面全景拼接算法

目的 传统的基于平面拼接算法生成的全景图像存在严重的失真问题,很难保证良好的视觉一致性;而普通柱面拼接算法无法较好地满足实时性要求。为此,提出一种基于改进SIFT（scale-invariant feature transform）特征描述子的柱面全景图像拼接算法。方法 首先将待拼接的图像序列进行柱面投影,利用改进的SIFT特征检测器获取图像中的特征点,生成64维SIFT特征描述子;然后根据特征描述子之间的欧氏距离提取初始特征点对,利用RANSAC（random sample consensus）方法进一步剔除伪匹配特征点对并建立待拼接图像之间的空间变换矩阵;最后根据图像之间的空间变换矩阵进行图像配准,采用加权平均融合的方法完成图像的无缝拼接。结果 本文全景图拼接算法,可以有效地克服平面拼接算法存在的失真问题,保证了全景图像的视觉一致性。同时,相比普通柱面拼接算法,本文算法的拼接速度提高了近一倍。结论 通过对不同尺寸和数量的图像序列构建全景图,相对于平面拼接算法和普通柱面拼接算法,本文算法可以有效实现图像之间的拼接,生成宽视野、高分辨率的全景图像,且能够应用于对实时性要求比较高的图像拼接场合。     

结合梯度信息的特征相似性图像质量评估

目的 图像的边缘信息对于图像质量的评估非常重要.基于底层特征的图像质量评估算法(FSIM),虽然考虑了图像的底层特征,但该算法对边缘信息的识别能力不理想.针对以上问题,将FSIM算法与对边缘信息更敏感的梯度结构相似度(GSSIM)算法相结合得到一种既符合人眼视觉系统特点又能有效识别图像边缘的新的图像质量评估算法(FGSIM).方法 该算法将FSIM算法的相位一致性部分与GSSIM算法的提取图像信息的部分相结合从而得到一种新的图像质量评估算法FGSIM.其中,采用相位一致性表示图像的特征,用于保持评估算法接近人类视觉系统的特点,提取图像信息的部分通过图像的梯度来实现,用于更有效的识别图像边缘.结果 分别使用FSIM、GSSIM以及FGSIM算法对不同运动模糊程度、不同高斯模糊程度以及不同高斯噪声的图像进行质量评估,将得到的数据用曲线图表示,从图中可以看出:在运动模糊实验中,随图像模糊程度的增大,FGSIM算法的数值由0.8943下降到0.3443,变化更加明显,对运动模糊表现出更好的敏感性;在高斯模糊和高斯噪声实验中,FGSIM算法数值变化的程度虽然不如GSSIM算法好,但相较FSIM算法有一定的提高.FGSIM算法在公共测试图像库中与FSIM、GSSIM算法进行实验比较,FGSIM算法的散点图较FSIM算法稍差些,但与GSSIM算法相比具有非常大的改进,其散点图比GSSIM更为集中.采用较为常用的衡量评估方法性能的指标:皮尔逊相关系数、斯皮尔曼秩相关系数、KROCC 和均方根误差对评估算法的性能进行衡量,数据显示,FGSIM算法的性能比GSSIM算法好.结论 实验结果表明,FGSIM算法是一种既符合人眼视觉系统特点又能有效识别图像边缘的新的图像质量评估算法,该算法对边缘信息的识别能力更强,对图像质量的变化更加敏感.     

结合双向相似性变换的重定向图像质量评价

目的 显示设备的多样化使得图像重定向的作用日益凸显。不同的重定向方法产生不同视觉感受的重定向图像,而如何评价重定向图像的质量,优化重定向算法是当前研究的热点与难点,为此,提出一种结合双向相似性变换的重定向图像质量评价方法。方法 首先对原始图像和重定向图像进行像素点双向匹配,利用网格顶点坐标对计算前向变换矩阵和后向变换矩阵。然后由相似性变换矩阵与标准变换矩阵间的距离得到重定向图像的几何失真。由网格面积缺失得到重定向图像的信息损失。最后结合网格的显著性,融合前向匹配与后向匹配的几何失真和信息损失得到重定向图像的质量。结果 该方法在RetargetMe和CUHK数据库上的KRCC（Kendall rank correlation coefficient）和SROCC（Spearman rank-order correlation coefficient）性能分别达到了0.46和0.71,较现有方法有较大提升。在前向匹配与后向匹配测试中,双向匹配的测试结果优于单向匹配。结论 本文方法将图像的重定向处理看做相似性变换过程。实验结果表明,从相似性变换矩阵中提取的相关特征能够较精确度量重定向图像的几何失真,而由此引发的网格面积缺失也能准确反映出重定向图像的信息损失。另外,采用双向匹配机制一定程度上减少了像素匹配误差对实验结果的影响,有效提升了重定向图像质量预测的准确性。该方法对重定向图像的质量评价效果好,适用于重定向图像的质量预测及算法优化。     

多层感知分解的全参考图像质量评估

目的 图像质量评估是计算机视觉、图像处理等领域的基础研究课题之一,传统评估方法常基于图像低层视觉特征而忽略了高层语义信息,这也在一定程度上影响了客观指标和主观视觉质量的一致性。近年来,感知损失被广泛应用于图像风格化、图像复原等研究中,通过使用预训练的深度网络对图像进行多层语义分解,在相关问题上取得了较好的效果。受感知损失启发,提出一种多层感知分解的全参考图像质量评估方法。方法 首先使用预训练的深度网络对图像进行多层语义分解,获取多层特征图,再计算失真图像与参考图像之间的相似度,以及它们的不同层级特征图之间的相似度,最终得出兼顾了高层语义信息的图像质量分数。结果 针对传统方法PSNR（peak signal-to-noise ratio）、SSIM（structure similarity）、MS-SSIM（multi-scale structure similarity）及FSIM（feature similarity）进行实验,结果表明,本文方法能够有效提升传统图像质量评估方法的性能,在SRCC（Spearman rank order correlation coefficient）、KRCC（Kendall rank order correlation coefficient）、PLCC（Pearson linear correlation coefficient）和RMSE（root mean squared error）客观指标上均有相应提升。通过使用本文框架,PSNR、SSIM、MS-SSIM、FSIM方法在TID2013数据库上SRCC指标分别获得0.02、0.07、0.06和0.04的提升。结论 本文提出的一种多层感知分解的全参考图像质量评估方法,结合传统方法与深度学习方法,兼顾了图像低层视觉特征和高层语义信息,从而有效地提升了传统方法的评估性能,使客观评估结果更加符合主观视觉感受,同时,本文提出的评估框架能够适用于多种传统方法的性能提升。     

基于相位的结构相似度图像质量评价模型

基于结构相似度的图像质量评价算法忽视了图像自身的相位特征信息,不能较好地评测某些失真类型的图像质量。针对这一问题,提出一种基于相位的结构相似度图像质量评价模型(PSSIM)。该模型在结构相似度的基础上,进一步考虑了图像的相位一致性特征,设计了一种图像质量评价函数的计算方法。实验仿真结果表明,PSSIM是一种有效的图像质量评价方法,同时该方法和人类主观评价感受具有良好的一致性。     

自适应权重注入机制遥感图像融合

目的 遥感图像融合是将一幅高空间分辨率的全色图像和对应场景的低空间分辨率的多光谱图像,融合成一幅在光谱和空间两方面都具有高分辨率的多光谱图像。为了使融合结果在保持较高空间分辨率的同时减轻光谱失真现象,提出了自适应的权重注入机制,并针对上采样图像降质使先验信息变得不精确的问题,提出了通道梯度约束和光谱关系校正约束。方法 使用变分法处理遥感图像融合问题。考虑传感器的物理特性,使用自适应的权重注入机制向多光谱图像各波段注入不同的空间信息,以处理多光谱图像波段间的差异,避免向多光谱图像中注入过多的空间信息导致光谱失真。考虑到上采样的图像是降质的,采用局部光谱一致性约束和通道梯度约束作为先验信息的约束,基于图像退化模型,使用光谱关系校正约束更精确地保持融合结果的波段间关系。结果 在Geoeye和Pleiades卫星数据上同6种表现优异的算法进行对比实验,本文提出的模型在2个卫星数据上除了相关系数CC（correlation coefficient）和光谱角映射SAM（spectral angle mapper）评价指标表现不够稳定,偶尔为次优值外,在相对全局误差ERGAS（erreur relative globale adimensionnelle de synthèse）、峰值信噪比PSNR（peak signal-to-noise ratio）、相对平均光谱误差RASE（relative average spectral error）、均方根误差RMSE（root mean squared error）、光谱信息散度SID（spectral information divergence）等评价指标上均为最优值。结论 本文模型与对比算法相比,在空间分辨率提升和光谱保持方面都取得了良好效果。     

String similarity search and join: a survey

String similarity search and join are two important operations in data cleaning and integration, which extend traditional exact search and exact join operations in databases by tolerating the errors and inconsistencies in the data. They have many real-world applications, such as spell checking, duplicate detection, entity resolution, and webpage clustering. Although these two problems have been extensively studied in the recent decade, there is no thorough survey. In this paper, we present a comprehensive survey on string similarity search and join. We first give the problem definitions and introduce widely-used similarity functions to quantify the similarity. We then present an extensive set of algorithms for string similarity search and join. We also discuss their variants, including approximate entity extraction, type-ahead search, and approximate substring matching. Finally, we provide some open datasets and summarize some research challenges and open problems.     

制造资源本体的概念语义相似度研究

为了实现制造资源本体之间的语义互操作,对本体中的概念进行语义相似性计算为进行此操作的关键技术之一。本文提出了一种计算概念语义相似度的新方法,将概念语义相似度分为两部分：主体相似度和附加相似度。主体相似度综合考虑了概念自身的相似度,该概念的父概念和子概念间的相似度,以及概念间的二元关系,同时,加入了概念属性相似度,属性携带了概念的大部分语义信息,计算属性相似度可以有效提高概念语义相似度的准确性。附加相似性是指通过本体中概念的层次结构对主体相似度进行语义补充,利用概念的深度对得到的概念语义相似度进行语义调整,有效的弥补了仅仅利用主体相似度计算概念语义相似度的不足。最后,通过实例证明了该方法的有效性。     

一种基于知网的句子相似度计算方法

句子相似度是衡量文档相似度的基础,在自然语言处理领域中有着非常重要的作用。目前的句子相似度计算方法忽略了句子的结构对相似度的影响。本文在分析已有研究工作的基础上,提出了一种改进的句子相似度计算方法。依据知网对"实体概念"的描述,构造出义原的语义层次树,由各个义原在树中的相对位置,计算出义原之间的相似度。对三种义原加权求和得到词语之间的语义相似度。综合句子的表层相似度和句子的词语语义以及词语的相对位置关系,得到句子的整体相似度。实验表明,在同等的测试条件下,本文所提出的句子相似度计算方法在相似度比较上更符合人的直观感觉。     

改进的主客观结合的词语语义相似度算法

鉴于词语表达形式与词语语义的多样性,词语语义相似度计算是自然语言处理、智能检索、文档聚类等领域的一个研究热点。文中根据词语表达方式的特点,在基于词语语义词典和基于大规模语料库这两种计算词语语义相似度方法的基础之上,提出一种改进的主观和客观相结合的词语相似度计算方法。从方法论的角度,本算法既融合了主观经验主义思想也融合了客观的理性主义思想,使得词语语义相似度的计算结果能够更加准确。实验结果表明采用文方法是有效的,能够显著提高词语语义相似度计算结果的准确性。     

基于相似理论的新型板式空气预热器设计

为了节约板式空气预热器实验的成本,提出了一种根据相似理论建立预热器相似模型的策略。首先,基于相似理论的概念机相似原理,给出了样机模型与板式空气预热器相似的基本条件,并揭示了论证两模型相似的机理。基于此,提出了在相似理论基础上构建板式空气预热器相似模型的可行性。其次,为了确定样机模型与板式空气预热器的相似度,根据相似第三定理和权重系数比对选择的方法进行了进一步的论证。论证结果表明样机模型与板式空气预热器的相似度为0.876,相似度非常高。利用样机进行试验所得的实验数据及结果可以作为板式空气预热器换热性能的重要依据。     

一种基于文档拓扑的相似性搜索算法

从海量文档中快速有效地搜索到相似文档是一个重要且耗时的问题。现有的文档相似性搜索算法是先找出候选文档集,再对候选文档进行相关性排序,找出最相关的文档。提出了一种基于文档拓扑的相似性搜索算法——Hub-N,将文档相似性搜索问题转化为图搜索问题,应用相应的剪枝技术,缩小了扫描文档的范围,提高了搜索效率。通过实验验证了算法的有效性和可行性。     

相似学原理在MTTR分组验证中的应用

针对目前传统验证方法不适用于直接对复杂装备的MTTR验证,提出根据MTTR曲线的相似程度将装备各分系统分组、对组进行验证的方案。根据相似性原理确定各分系统MTTR曲线相似度,再用分层重点分组方法对曲线进行分组,运用传统的验证方法对各组进行验证,为复杂装备MTTR的验证提出新的思路。     

本体中概念相似度的计算

本体是概念、属性和关系的集合。本体异构是本体间互操作的主要障碍,解决本体异构最好的方法是本体映射。本体映射的关键是概念相似度的计算,但计算时一般不考虑关系和属性对相似度的影响,计算结果存在误差。论文从两个方面对概念的相似度进行计算。首先计算概念的语义相似度,然后计算概念描述相似度。实验表明该计算方式可以提高计算结果的精确度。     

高维数据相似性度量方法研究

将低维空间中的距离度量方法(如Lk-范数)应用于高维空间时,随着维数的增加,对象之间距离的对比性将不复存在。研究高维数据有效的距离或相似(相异)度度量方法是一个重要且具有挑战性的课题。通过对传统的距离度量或相似性(相异性)度量方法在高维空间中表现出的不适应性的分析,并对现有的应用于高维数据的相似性度量方法进行总结,提出了高维数据相似性度量函数Hsim(X,Y)的改进方法HDsim(X,Y)。函数HDsim(X,Y)整合了各类型数据的相似性度量方法,在处理数值型、二值型以及分类属性数据上充分体现了原Hsim(X,Y)处理数值型数据、Jaccard系数处理二值数据以及匹配率处理分类属性数据的优越性。通过有效性及实例分析,充分论证了HDsim(X,Y)在高维空间中的有效性。     

基于项目综合相似度的协同过滤算法

提出了一种基于项目综合相似度的协同过滤算法。综合相似度是项目相似度和类别相似度进行加权, 加权方式是从热能学中协同计算燃烧传热量的高温辐射换热综合发射率ε公式比拟得出, 两者均是计算综合系数, 在计算综合系数中可以通用。实验结果表明, 在推荐不同的前N个项目的实验中, 用新方法得到的准确率高于传统方法; 在固定推荐数目改变最近邻的实验中, 用新方法得到的准确率高于传统方法, 因此可以得出结论：基于项目综合相似度的协同过滤算法可以提高计算准确性, 提高推荐质量。