ABSTRACT – CAN. J. ELECT. COMPUT. ENG., VOL. 30, NO. 2, PP. 81–88

A new quality metric based on just-noticeable difference, perceptual regions, edge extraction and human vision

Une nouvelle métrique de qualité basée sur la différence à peine perceptible, les régions de perception, l’extraction des bords et la vision humaine

Shan Suthaharan, Seong-Whan Kim, and K.R. Rao

Several human visual system (HVS)–based quality metrics have been developed in recent years to measure the quality distortions caused by digital image coding techniques. Because of the complicated nature of the HVS characteristics, these metrics do not provide acceptable correlation with perceptual evaluations of the distortion. Recent studies by the Visual Quality Experts Group (VQEG) also show that the current HVS-based techniques do not provide a clear advantage over a mathematically defined technique such as mean square error (MSE). Therefore, this paper proposes a new quality metric based on just-noticeable-difference threshold characteristics in the perceptual regions (dark, De Vries–Rose, Weber and saturation regions), extraction of visually important edge details and human vision (low-level and high-level vision). Families of perceptual weights that are suitable for digitally compressed images with different distortions are generated, using compressed versions of a gradient image as stimuli and human observers in a subjective test. The simulations show that the proposed metric successfully measures the quality distortion and provides high correlation with both mathematical and HVS-based measures.

Plusieurs métriques de qualité basées sur le système visuel humain (SVH) ont été développées dans les dernières années afin de mesurer la qualité des distorsions causées par les techniques de codage d’images numériques. À cause de la nature compliquée des caractéristiques du SVH, ces métriques ne fournissent pas une corrélation acceptable avec les évaluations de perception de la distorsion. Des études récentes du Groupe d’Experts sur la Qualité Visuelle (GEQV) montrent aussi que les techniques actuelles basées sur le SVH n’offrent pas un avantage clair sur une technique mathématique comme l’erreur carrée moyenne (ECM). Nous proposons donc une nouvelle métrique de qualité basée sur les caractéristiques du seuil de la différence à peine perceptible dans les régions de perception (foncé, De Vries–Rose, Weber et régions de saturation), l’extraction de détails de bords visuellement importants et la vision humaine (la vision bas et haut niveau). L’on génère des familles de poids perceptuels, qui sont appropriés pour des images compressées numériquement avec des distorsions différentes, en utilisant des versions compressées d’une image-gradient comme stimuli et des observateurs humains dans un test subjectif. Les simulations montrent que la métrique proposée mesure avec succès la qualité de la distorsion et fournit une corrélation élevée avec des mesures mathématiques et basées sur le SVH.

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