The Analysis of Color Image Quality Metric Based on lαβ and Lab Color Space

本篇論文是利用lαβ與Lab這兩種貼近人類視覺習慣的色彩空間來研究彩色影像的品質。我們先將彩色影像在不同的色彩頻道上進行各種量化失真處理，然後設計一系列實驗，讓受測者對經過失真處理的影像評分。我們以無母數統計方式對結果進行分析，首先討論單一頻道失真處理的實驗結果分佈趨勢；再混合各頻道的失真影像互相比較；最後比較文獻中與我們提出的彩色影像品質評量公式對多頻道失真處理影像的計算結果。我們也會比較lαβ與Lab色彩空間兩者的使用結果。This thesis presents an improved Color Image Quality Metric to evaluate the quality of color images. The Metric uses two color spaces that resemble the human visual system: lαβ and Lab. The color images are quantized in different channels and then ranked by all subjects through a series of experiments. We analyzed the results by using nonparametric statistics: the trends of single-channel distorted images were discussed and followed by the comparison of the mixed single-channel distorted images. Finally, we compared the calculating results between the metric in the literature and what we proposed based on mixed dual-channel distorted images. The comparisons of lαβ and Lab color space was carried out as well.誌謝 I 摘要 II Abstract III 目錄 IV 圖目錄 VII 表目錄 VIII 第一章 緒論 1 1.1 研究動機 1 1.2 現行影像品質分析之方法與缺點 2 1.3 論文組織 2 第二章 色彩學概論與影像品質評量系統簡介 4 2.1 色彩學概論 4 2.2 均勻的色彩空間（Uniform Color Space） 6 2.2.1 CIE 1976 (L*u*v*) 空間及色差公式 7 2.2.2 CIE 1976 (L*a*b*) 空間及色差公式 8 2.2.3 LCH色彩空間 10 2.3 三頻道互不關聯的色彩空間（Uncorrelated Color Space） 10 2.4 灰階影像品質評斷方法 12 2.4.1 RMSE & PSNR 13 2.4.2 新式影像品質指數Q 13 2.5 彩色影像品質評量方法 15 第三章 實驗方法 17 3.1 產生實驗樣本 17 3.2 在lαβ 色彩空間進行處理 18 3.2.1 lαβ 色彩空間之處理程序 18 3.2.2 生成之影像 19 3.3 在Lab 色彩空間進行處理 23 3.3.1 Lab 色彩空間之處理程序 23 3.3.2 生成之影像 23 3.4 實驗設計 27 3.4.1 實驗用顯示器 27 3.4.2 實驗環境 27 3.4.3 實驗內容 27 3.4.4 實驗操作介面 28 3.5 受測者 29 第四章 實驗結果與討論 30 4.1 引言 30 4.2 實驗結果統計 31 4.2.1 統計公式及結果 31 4.3 實驗結果分佈趨勢與討論 33 4.3.1 實驗一分佈趨勢 33 4.3.2 實驗二分佈趨勢 37 4.4 彩色影像品質係數（Color Image Quality Factor） 39 4.4.1 統計公式 39 4.4.2 原始的影像品質計算公式 40 4.4.3 改良的影像品質計算公式 40 4.4.4 lαβ與Lab 兩個色彩空間之比較 43 第五章 結論與展望 44 附錄壹 Matlab程式碼 45 附錄貳 受測者實驗記錄 50 參考文獻 6