Измерение цветовых искажений видеоизображений с использованием характеристик зрительной системы

Со И.А.

Аннотация:
В работе предложен метод измерения цветовых искажений цифровых видеоизображений в порогах цветоразличения. Метод использует предложенный ранее метод FHL измерения цветовых различий длиной кратчайшего пути в порогах цветоразличения между точками цветов, а также новые трёхмерные аппроксимации пространственно-временных характеристик зрительной системы для учёта пространственно-временных аспектов восприятия.

Abstract:
Proposed is a method for measuring color distortions of digital video in units of color thresholds. The method uses another proposed method (FHL) for measuring color differences by length of the shortest path in units of color thresholds between two points of the color space. Also new approximations of the three-dimensional spatiotemporal characteristics of the human visual system are proposed and included in the method to account spatiotemporal aspects of visual perception.

Ключевые слова :
измерение цветовых различий, цветовые искажения, порог цветоразличения, пространственно-временные характеристики зрительной системы, пространственно-временная фильтрация.

Key words:
measurement of color differences, color distortion, color threshold, spatiotemporal characteristics of the human visual system, spatiotemporal filtering.

Литература:

  1. Digital video quality metric based on human vision / Andrew B. Watson, James Hu, John F McGowan III //Journal of Electronic Imaging. – 2001. – Vol. 10, N 1. – P. 20-29.
  2. US 6,907,143. Tektronix, Inc., Adaptive spatio-temporal filter for human vision system models / Kevin M. Ferguson. – 2005.
  3. US 6,975,776. Tektronix, Inc., Predicting human vision perception and perceptual difference / Kevin M. Ferguson. – 2005.
  4. EP2200333. Tektronix, Inc., Predicting human vision perception and perceptual difference / Kevin M. Ferguson. – 2008.
  5. Sarnoff Corp., Sarnoff JND Vision Model. Contribution to IEEE standards subcommittee / G-2.1.6 Compression and Processing Subcommittee,1997.
  6. Seshadrinathan, K. Motion tuned spatio-temporal quality assessment of natural videos / Kalpana Seshadrinathan, Alan C. Bovik //IEEE Transaction on Image Processing. – 2010. – Vol. 19, N 2. – P. 335-350.
  7. Со, И.А. Новый метод измерения цветовых различий / И.А. Со, Г.Ф. Малыхина // Научно-технические ведомости СПбГПУ. Сер. Информатика. Телекоммуникации. Управление. Юбилейный выпуск факультета технической кибернетики. – 2011. (в печати)
  8. MacAdam, D.L. Visual Sensitivies to Color Differences in Daylight / David L. MacAdam // J. Opt. Soc. Am. – 1942. – Vol. 32, N 5. – P. 247-274.
  9. Мешков, В.В. Основы светотехники. Ч. 2. Физи­ологическая оптика и колориметрия / В.В. Мешков, А.Б. Матвеев. – М.: Энергоатомиздат, 1989. – 431 c.
  10. Фершильд, М.Д. Модели цветового восприятия / М.Д. Фершильд; пер. с англ. – 2004. – 437 с. (M.D. Fa­irchild. Color Appearance Models / Munsell Color Science Laboratory, 2004).
  11. The CIEDE2000 Color-Difference Formula: Implementation Notes, Supplementary Test Data and Mathematical Observations / Gaurav Sharma, Wencheng Wu, Edul N.Dalal // Color Research and Application. – 2004, Feb 09.
  12. Джадд, Д. Цвет в науке и технике / Д. Джадд, Г. Вышецки; пер. с англ. – М.: Мир, 1978. – 592 с. (Judd, D.B. Color in business, science and industry / D.B. Judd, G. Wyszecki. – John Wiley & Sons, 1975).
  13. Ложкин, Л.Д. Анализ и разработка систем объективной колориметрии в цветном телевидении: Автореф. канд. дис. / Л.Д. Ложкин. – Самара, 2009.
  14. Scalar curvature of color space as a source of information of new uniformity aspects concerning color representation systems / J.R. Jimenez, E. Hita, J. Romero, L. Jimenez Del Barco // J. Optics (Paris). – 1993. – V. 24, N 6. – P. 243-249.
  15. Малыхина, Г.Ф Разработка новых моделей цветовосприятия зрительной системой человека / Г.Ф. Малыхина, И.А. Со // Научно-технические ведомости СПбГПУ. Сер. Информатика. Телекоммуникации. Управление. – 2007. – № 5. – C. 145-151.
  16. Ллойд, Д. Системы тепловидения / Д. Ллойд; пер. с англ. – М.: Мир, 1978. – 414 с. (J.M. Lloyd. Thermal Imaging Systems / Plenum Press, New York and London, 1975).
  17. Ярмошевич, Е.И. Анализ функциональной спектральной пространственно-временной модели зрительной системы при наблюдении мелькающих изображений / Е.И. Ярмошевич, Е.Е. Михайлова // Вестник ВГУ. Сер. Системный анализ и информационные технологии. – 2009. – № 1. – С. 13-19.
  18. Van der Horst, G.J.C. Fourier Analysis and Color Discrimination / Gerald J.C. van der Horst // J. Opt. Soc. Am. – 1969. – Vol. 59, N 12. – P. 1670-1676.
  19. Шелепин, Ю.Е. Визоконтрастометрия и нейрофизиологические механизмы пространственного зрения: дис. д-ра мед. наук / Ю.Е. Шелепин. – Л., 1987. – 371 с.
  20. Шелепин, Ю.Е. Визоконтрастометрия: Измерение пространственных передаточных функций зрительной системы / Ю.Е. Шелепин, Л.Н. Колесникова, Ю.И. Лев­кович. – Л.: Наука, 1985. – 103 с.
  21. Цуккерман, И.И. Анизотропия пространственно частотной характеристики зрения / И.И. Цуккерман, Н.Н. Шостацкий // Физиология человека. – 1978. – Т. 4, № 1. – C. 17-20.
  22. Schade, O.H. Optical and Photoelectric Analog of the Eye / Otto H. Schade // J. Opt. Soc. Am. – 1956. – Vol. 46, N 9. – P. 721-739.
  23. Barten, P.G.J. Contrast sensitivity of the human eye and its effects on image quality / P.G.J. Barten. – Knegsel: HV Press, 1999. – 212 p.
  24. Wandell, B.A. Foundations of vision / B.A. Wandell. – Sinauer, Sunderland, MA, 1995. – 476 p.
  25. Полосин, Л.Л. О стандартизации параметров вещательной телевизионной системы высокой четкости / Л.Л. Полосин // Вопросы радиоэлектроники. Сер. Техника телевидения. – 2006. – Вып. 2.
  26. Полосин, Л.Л. О требованиях к четкости воспроизведения изображений / Л.Л. Полосин, И.А. Со // Журнал «Телерадиовещание». ОАО Всероссийский научно-исследовательский институт телевидения и радиовещания. – 2008. – № 1. – C. 35-39.
  27. Robson, J.G. Spatial and Temporal Contrast Sensitivity Functions of the Visual System / J.G. Robson // J. Opt. Soc. Am. – 1966. – Vol. 56. – P. 1141-1142.
  28. Van der Horst, G.J.C. Spatiotemporal Chromaticity Discrimination / Gerald J.C. van der Horst, Marten A. Bo­uman // J. Opt. Soc. Am. – 1969. – Vol. 59, N 11. – P. 1482-1488.
  29. Kelly, D.H. No oblique effect in chromatic pathways / D.H. Kelly // J. Opt. Soc. Am. – 1975. – Vol. 65, N 12. – P. 1512-1514.
  30. Seshadrinathan, K. Study of Subjective and Objective Quality Assessment of Video / Kalpana Seshadrinathan, Rajiv Soundararajan, Alan C. Bovik and Lawrence K. Cormack // IEEE Transactions on Image Processing. – 2010. – Vol. 19, N 6. – P. 1427-1441.
  31. Seshadrinathan, K. A Subjective Study to Evaluate Video Quality Assessment Algorithms / Kalpana Seshadrinathan, Rajiv Soundararajan, Alan C. Bovik and Lawrence K. Cormack // SPIE Proceedings Human Vision and Electronic Imaging. – 2010.

References:

  1. Digital video quality metric based on human vision / Andrew B. Watson, James Hu, John F McGowan III //Journal of Electronic Imaging. – 2001. – Vol. 10, N 1. – P. 20-29.
  2. US 6,907,143. Tektronix, Inc., Adaptive spatio-temporal filter for human vision system models / Kevin M. Ferguson. – 2005.
  3. US 6,975,776. Tektronix, Inc., Predicting human vision perception and perceptual difference / Kevin M. Ferguson. – 2005.
  4. EP2200333. Tektronix, Inc., Predicting human vision perception and perceptual difference / Kevin M. Ferguson. – 2008.
  5. Sarnoff Corp., Sarnoff JND Vision Model. Contribution to IEEE standards subcommittee / G-2.1.6 Compression and Processing Subcommittee. – 1997.
  6. Seshadrinathan, K. Motion tuned spatio-temporal quality assessment of natural videos / Kalpana Seshadrinathan, Alan C. Bovik //IEEE Transaction on Image Processing. – 2010. – Vol. 19, N 2. – P. 335-350.
  7. So, I.A. A new method for measuring color differences / I.A. So, G.F. Malykhina // Scientific and Technical Journal of Saint-Petersburg State Polytechnic University. Section of Informatics, Telecommunications and Control. The Jubilee issue of the Engineering Cybernetics Department. – 2011. – (in Russian). (in print)
  8. MacAdam, D.L. Visual Sensitivies to Color Differences in Daylight / David L. MacAdam // J. Opt. Soc. Am. – 1942. – Vol. 32, N 5. – P. 247-274.
  9. Meshkov, V.V. Principles of lighting technology. Part 2. Physiological optics and colorimetry /V.V. Meshkov, A.B. Matveev – Moscow: “Energoatomizdat” Publisher, 1989. – 431 p. – (in Russian).
  10. Fairchild, M.D. Color Appearance Models / M.D. Fairchild. – Munsell Color Science Laboratory, 2004.
  11. The CIEDE2000 Color-Difference Formula: Implementation Notes, Supplementary Test Data and Mathematical Observations / Gaurav Sharma, Wencheng Wu, Edul N.Dalal // Color Research and Application. – 2004, Feb 09.
  12. Judd, D.B. Color in business, science and industry / D.B. Judd. – John Wiley & Sons, 1975.
  13. Lozhkin, L.D. Analysis and design of objective colorimetry systems of color television: Abstract of a candidate of science dissertation / L.D. Lozhkin – Samara, 2009. – (in Russian).
  14. Scalar curvature of color space as a source of information of new uniformity aspects concerning color representation systems / J.R. Jimenez, E. Hita, J. Romero, L. Jimenez Del Barco // J. Optics (Paris). – 1993. – V. 24, N 6. – P. 243-249.
  15. Malykhina, G.F. Creating new color perceptual models of human visual system and their collation / G.F. Malykhina, I.A. So // Scientific and Technical Journal of Saint-Peters­burg State Polytechnic University. Section of Informatics, Telecommunications and Control. – 2007. – Issue 5. – P. 145-151. – (in Russian).
  16. Lloyd, J.M. Thermal Imaging Systems / J.M. Lloyd. –New York, London: Plenum Press, 1975.
  17. Yarmoshevich, E.I. Analysis of the functional spectral spatiotemporal model of the human visual system in observation of blinking images / E.I. Yarmoshevich, E.E. Mihailova // Herald of Voronezh State University. Section of system analysis and information technology. – 2009. – Issue 1. – P. 13-19. – (in Russian).
  18. Van der Horst, G.J.C. Fourier Analysis and Color Discrimination / Gerald J.C. van der Horst // J. Opt. Soc. Am. – 1969. – Vol. 59, N 12. – P. 1670-1676.
  19. Shelepin, Y.E. Visual Contrast Metrology and neurophysiological machinery of spatial vision: Doctor of Medicine Dissertation / Y.E. Shelepin – Leningrad, 1987. — 371 p. – (in Russian).
  20. Shelepin, Y.E. Visual Contrast Metrology: Measuring spatial transfer functions of the human visual system / Y.E. Shelepin, L.N. Kolesnikova, Y.I. Levkovich – Leningrad: “Nauka” Publisher, 1985. – 103 p. – (in Russian).
  21. Cukkerman, I.I. Anisotropy of spatial frequency characteristics of vision / I.I. Cukkerman, N.N. Shostacky // Human physiology. – 1978. – V. 4, N 1. – P. 17-20. – (in Russian).
  22. Schade, O.H. Optical and Photoelectric Analog of the Eye / Otto H. Schade // J. Opt. Soc. Am. – 1956. – Vol. 46, N 9. – P. 721-739.
  23. Barten, P.G.J. Contrast sensitivity of the human eye and its effects on image quality / P.G.J. Barten – Knegsel: HV Press, 1999. – 212 p.
  24. Wandell, B.A. Foundations of vision / B.A. Wandell. – Sinauer, Sunderland, MA, 1995. – 476 p.
  25. Polosin, L.L. About standardization of broadcast television system parameters / L.L. Polosin // Journal of Issues of radio electronics. Section of Television Engineering. – 2006. –V. 2. – (in Russian).
  26. Polosin, L.L. About rendered images sharpness requirements / L.L. Polosin, I.A. So // Journal of Broadcasting. Russian Research Institute of television and radio – Moscow, 2008. – Issue 1, P. 35-39. – (in Russian).
  27. Robson, J.G. Spatial and Temporal Contrast Sensitivity Functions of the Visual System / J.G. Robson // J. Opt. Soc. Am. – 1966. – Vol. 56. – P. 1141-1142.
  28. Van der Horst, G.J.C. Spatiotemporal Chromaticity Discrimination / Gerald J.C. van der Horst, Marten A. Bouman // J. Opt. Soc. Am. – 1969. – Vol. 59, N 11. – P. 1482-1488.
  29. Kelly, D.H. No oblique effect in chromatic pathways / D.H. Kelly // J. Opt. Soc. Am. – 1975. – Vol. 65, N 12. – P. 1512-1514.
  30. Seshadrinathan, K. Study of Subjective and Objective Quality Assessment of Video / Kalpana Seshadrinathan, Rajiv Soundararajan, Alan C. Bovik and Lawrence K. Cormack // IEEE Transactions on Image Processing. – 2010. – Vol. 19, N 6. – P. 1427-1441.
  31. Seshadrinathan, K. A Subjective Study to Evaluate Video Quality Assessment Algorithms / Kalpana Seshadrinathan, Rajiv Soundararajan, Alan C. Bovik and Lawrence K. Cormack // SPIE Proceedings Human Vision and Electronic Imaging. – 2010.
© 2009, ИСОИ РАН
Россия, 443001, Самара, ул. Молодогвардейская, 151; электронная почта: ko@smr.ru ; тел: +7 (846) 332-56-22, факс: +7 (846) 332-56-20