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融合场景信息的图像美学属性评价

中国图象图形学报 2022年第11期27卷 3199-3209页

作者：李雷达段佳忱杨宇哲李亚乾西安电子科技大学人工智能学院西安710071 OPPO研究院上海200032

目的图像美学属性评价可以提供丰富的美学要素,极大地增强图像美学的可解释性。然而现有的图像美学属性评价方法并没有考虑到图像场景类别的多样性,导致评价任务的性能不够理想。为此,本文提出一种深度多任务卷积神经网络(multi task c... 详细信息

目的图像美学属性评价可以提供丰富的美学要素,极大地增强图像美学的可解释性。然而现有的图像美学属性评价方法并没有考虑到图像场景类别的多样性,导致评价任务的性能不够理想。为此,本文提出一种深度多任务卷积神经网络(multi task convolutional neural network, MTCNN)模型,利用场景信息辅助图像的美学属性预测。方法本文模型由双流深度残差网络组成,其中一支网络基于场景预测任务进行训练,以提取图像的场景特征;另一支网络提取图像的美学特征。然后融合这两种特征,通过多任务学习的方式进行训练,以预测图像的美学属性和整体美学分数。结果为了验证模型的有效性,在图像美学属性数据集(aesthetics and attributes database, AADB)上进行实验验证。结果显示,在斯皮尔曼相关系数(Spearman rank-order correlation coefficient, SRCC)指标上,本文方法各美学属性预测的结果较其他方法的最优值平均提升了6.1%,本文方法整体美学分数预测的结果较其他方法的最优值提升了6.2%。结论提出的图像美学属性预测方法,挖掘了图像中的场景语义与美学属性的耦合关系,有效地提高了图像美学属性及美学分数预测的准确率。

关键词：图像美学评价美学属性深度卷积网络多任务学习场景分类

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个性化图像美学评价的研究进展与趋势

中国图象图形学报 2022年第10期27卷 2937-2951页

作者：祝汉城周勇李雷达赵佳琦杜文亮中国矿业大学计算机科学与技术学院徐州221116 矿山数字化教育部工程研究中心徐州221116 西安电子科技大学人工智能学院西安71007

图像美学评价方法是当前研究的热点问题。图像美学评价分为大众化和个性化两种。大众化图像美学评价主要研究大多数人对图像共同的审美感知评估,而个性化图像美学评价可以针对用户的个性化审美感知进行评估。现有的研究工作主要集中在... 详细信息

图像美学评价方法是当前研究的热点问题。图像美学评价分为大众化和个性化两种。大众化图像美学评价主要研究大多数人对图像共同的审美感知评估,而个性化图像美学评价可以针对用户的个性化审美感知进行评估。现有的研究工作主要集中在大众化图像美学评价上,但是由于人们对图像的审美体验具有高度主观性,研究针对特定用户的个性化图像美学评价方法更加符合现实意义。目前研究人员针对个性化图像美学评价展开了相关研究,并取得了一定的研究进展。但是现有的文献中缺少对个性化图像美学评价方法的综述,本文针对个性化图像美学评价的研究进展与趋势进行概述。首先分析图像美学评价的研究现状与发展趋势;然后针对现阶段的个性化图像美学评价模型进行概述,将现有的个性化图像美学评价模型总结为基于协同过滤的模型、基于用户交互的模型和基于审美差异的模型,并分析这3类模型主要的设计思路以及优缺点;最后介绍个性化图像美学评价在精准营销、个性化推荐系统、个性化视觉增强和个性化艺术设计上的应用前景,并指出未来研究工作在主观特性分析和知识驱动建模等方面的发展方向。

关键词：个性化图像美学评价方法审美体验主观特性知识驱动

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掩膜融合下的人脸图像质量评价方法

中国图象图形学报 2022年第12期27卷 3476-3490页

作者：李雷达殷杨涛吴金建董伟生石光明西安电子科技大学人工智能学院西安710071

目的人脸识别技术已经在众多领域中得到广泛应用,然而现有识别方法对于人脸图像的质量要求普遍较高,低质量图像会严重影响系统的识别性能,产生误判。人脸图像质量评价方法可用于高质量图像的筛选,对改善人脸识别系统的性能有重要作用。... 详细信息

目的人脸识别技术已经在众多领域中得到广泛应用,然而现有识别方法对于人脸图像的质量要求普遍较高,低质量图像会严重影响系统的识别性能,产生误判。人脸图像质量评价方法可用于高质量图像的筛选,对改善人脸识别系统的性能有重要作用。不同于传统的图像质量评价,人脸图像质量评价是一种可用性评价,目前对其研究较少。人们在进行人脸识别时往往主要通过眼睛、鼻子、嘴等关键区域;基于此,本文提出了一种基于掩膜的人脸图像质量无参考评价方法,通过挖掘脸部关键区域对人脸识别算法的影响计算人脸图像质量。方法人脸识别方法通常需要比较输入人脸图像和高质量基准图像之间的特征相似度;本文从另一个角度出发,在输入人脸图像的基础上构造低可用性图像作为伪参考,并通过计算输入人脸图像和伪参考图像间的相似性获得输入人脸图像的质量评价分数。具体地,对一幅输入的人脸图像,首先对其关键区域添加掩膜获得低可用性质量的掩膜人脸图像,然后将输入图像和掩膜图像输入特征提取网络以获得人脸特征,最后计算特征间的距离获得输入人脸图像的质量分数。结果用AOC(错误拒绝曲线围成的区域面积)作为评估指标,在5个数据集上将本文方法与其他主流的人脸质量评价方法进行了充分比较,在LFW(labeled faces in the wild)数据集中比性能第2的模型提升了14.8%,在CelebA(celebFaces attribute)数据集中提升了0.1%,在DDFace(diversified distortion face)数据集中提升了2.9%,在VGGFace2(Visual Geometry Group Face2)数据集中提升了3.7%,在CASIA-WebFace(Institute of Automation,Chinese Academy of Science-Website Face)数据集中提升了4.9%。结论本文提出的基于掩膜的人脸图像质量评价方法,充分利用了人脸识别的关键性区域,将人脸识别的特点融入到人脸图像质量评价算法的设计中,能够在不需要参考图像的条件下准确预测出不同失真程度下的人脸图像质量分数,并且性能优于目前的主流方法。

关键词：人脸识别图像质量评价人脸图像可用性质量无参考掩膜伪参考

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虚拟现实图像客观质量评价研究进展

中国图象图形学报 2022年第8期27卷 2313-2328页

作者：周玉汪一李雷达高陈强卢兆林中国矿业大学信息与控制工程学院徐州22116 徐州市第一人民医院徐州221116 江苏师范大学科文学院徐州221132 西安电子科技大学人工智能学院西安710071 重庆邮电大学通信与信息工程学院重庆400065

随着科学技术的发展,虚拟现实(virtual reality, VR)技术逐渐渗透到医疗、教育、军事和娱乐等众多领域,并凭借在各个领域广阔的应用前景而受到广泛关注。鉴于视觉质量是决定VR技术能否成功应用的关键,且图像是VR应用最基础和最重要的视... 详细信息

随着科学技术的发展,虚拟现实(virtual reality, VR)技术逐渐渗透到医疗、教育、军事和娱乐等众多领域,并凭借在各个领域广阔的应用前景而受到广泛关注。鉴于视觉质量是决定VR技术能否成功应用的关键,且图像是VR应用最基础和最重要的视觉信息载体,VR图像质量评价已经成为质量评价领域的重要前沿性研究方向。与传统图像质量评价类似,VR图像质量评价可以分为主观质量评价和客观质量评价。由于客观质量评价相比主观质量评价具有成本低、稳定性高和应用范围广等优点,对VR图像客观质量评价的研究受到了国内外学者的高度重视。目前,关于VR图像客观质量评价的研究已经取得了一定进展,但是文献中缺少对该方向相关研究方法的综述。基于此,本文针对VR图像客观质量评价的研究进行概述。首先,对VR图像质量评价的研究现状进行分析。然后,重点对现有的VR图像客观质量评价模型进行综述。具体地,根据模型是否需要使用原始无失真图像信息作为参考,将现有的VR图像客观质量评价模型划分为全参考型和无参考型两大类。其中,全参考型方法进一步划分为基于峰值信噪比/结构相似度的方法和基于传统机器学习的方法。根据特征表达空间的不同,无参考型VR图像质量评价模型划分为3类:基于等矩形投影表达空间的方法、基于其他投影表达空间的方法和基于实际观看空间的方法。介绍完各类模型后,分别对其相应的优缺点进行分析。此外,本文对VR图像客观质量评价模型的性能评价指标和现有VR图像质量评价数据库进行了归纳。最后对VR图像客观质量评价模型的应用进行了介绍,并指出了未来的研究可能的发展方向。

关键词：图像质量评价客观评价虚拟现实(VR) 球面图像等矩形投影(ERP)

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信号的语义刻画与度量

电子学报 2022年第9期50卷 2068-2078页

作者：石光明高大化杨旻曦谢雪梅董明皓李雷达于凯西安电子科技大学人工智能学院鹏城实验室西安电子科技大学生命科学技术学院

相比于基于比特数据的信息处理及通信技术，人类通过语义处理和传递信息的方式，在面对智能体间传递处理海量信息这一问题时显得更为高效和自然.然而由于目前缺乏关于语义度量和刻画的数学描述，涉及语义的应用无法兼顾可解释性和泛化... 详细信息

相比于基于比特数据的信息处理及通信技术，人类通过语义处理和传递信息的方式，在面对智能体间传递处理海量信息这一问题时显得更为高效和自然.然而由于目前缺乏关于语义度量和刻画的数学描述，涉及语义的应用无法兼顾可解释性和泛化性，无法发挥语义的高效自然的优势.本文围绕语义的度量和刻画，首先依据信息科学和神经科学相关结论，讨论了语义的内涵，并指出语义具有模块化、多模态、层级化的特点；接着提出了一种多模态信号的语义刻画和度量的数学描述；然后为了验证所提信号语义的刻画和度量的可行性和有效性，在MNIST(Mixed National Institute of Standards and Technology database)手写数字识别和水声目标识别两个应用中进行了实验，获得比传统深度学习更好的性能；最后将语义用于视频编码，实现了远超传统方法的压缩比，展现了语义在通信领域的实用价值.这为未来建立以语义为基础的新型信息处理与通信技术奠定了理论和实践基础.

关键词：语义语义刻画语义度量语义基元语义计算语义识别

一种新的基于非下采样Contourlet变换的图像去噪方法

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光电子．激光 2009年第5期20卷 657-661页

作者：武晓玥郭宝龙李雷达西安电子科技大学智能控制与图像工程研究所陕西西安710071

提出了一种新的结合非下采样Contourlet变换(NSCT)和高斯比例混合模型的图像去噪方法。采取的主要方法为:1)通过NSCT对图像进行分解;2)根据高斯比例混合模型建立图像模型;3)利用贝叶斯估计进行图像去噪。实验结果表明,相对于已有算法,... 详细信息

提出了一种新的结合非下采样Contourlet变换(NSCT)和高斯比例混合模型的图像去噪方法。采取的主要方法为:1)通过NSCT对图像进行分解;2)根据高斯比例混合模型建立图像模型;3)利用贝叶斯估计进行图像去噪。实验结果表明,相对于已有算法,本文方法降噪效果好,在去噪性能指标和边缘保持的主观视觉上都表现出优异的性能。

关键词：非下采样Contourlet变换(NSCT) 图像去噪贝叶斯估计高斯比例混合模型

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一种新的多重水印算法(英文)

光电工程 2007年第2期34卷 74-78,92页

作者：李雷达郭宝龙西安电子科技大学机电工程学院ICIE研究所陕西西安710071

水印对多种攻击的鲁棒性仍然没有得到很好的解决。针对单一水印在受到多种攻击时无法保证足够鲁棒性的问题,提出了一种DCT域的多重鲁棒水印算法。首先对原始图像进行采样,并把图像分成两组,采用两种不同的调制方式,即抖动调制和基于选... 详细信息

水印对多种攻击的鲁棒性仍然没有得到很好的解决。针对单一水印在受到多种攻击时无法保证足够鲁棒性的问题,提出了一种DCT域的多重鲁棒水印算法。首先对原始图像进行采样,并把图像分成两组,采用两种不同的调制方式,即抖动调制和基于选择块的DCT系数调制嵌入有意义的二值图像水印。与已有算法相比,加水印图像可以获得更好的质量。在DCT的不同频率分量中嵌入水印,保证了水印图像在受到常见的各种攻击之后至少有一个清晰可见。实验结果表明了算法能有效地抵抗常见的信号处理攻击,并且当存在多种攻击的时候,至少有一个水印图像清晰可见,从而为版权保护提供证据。

关键词：信息隐藏多重水印 DCT变换抖动调制

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一种高容量盲检测图像指纹算法

光电子．激光 2011年第3期22卷 446-450页

作者：李新伟郭宝龙李雷达西安电子科技大学智能控制与图像工程研究所陕西西安710071 中国矿业大学信息与电气工程学院江苏徐州221116

针对共谋攻击,提出了一种高容量的空域盲检测图像指纹算法。用抗共谋攻击码(ACC)调制正交基向量生成二值指纹,根据指纹状态对图像灰度值量化嵌入指纹。追踪共谋者时,首先根据待检图像像素灰度所属区间提取指纹,然后计算其与正交基向量... 详细信息

针对共谋攻击,提出了一种高容量的空域盲检测图像指纹算法。用抗共谋攻击码(ACC)调制正交基向量生成二值指纹,根据指纹状态对图像灰度值量化嵌入指纹。追踪共谋者时,首先根据待检图像像素灰度所属区间提取指纹,然后计算其与正交基向量的内积得到一新向量,对其用软阈值方式进行处理,最后追踪共谋者。指纹嵌入提取采用量化方式,是一种盲检测算法。实验结果表明,该算法不但提高了指纹容量,而且比现有的盲检测方法更有效。

关键词：数字指纹高容量共谋攻击盲检测

基于伪Zernike矩的图像自适应RST不变水印

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西安电子科技大学学报 2007年第1期34卷 38-42页

作者：李雷达郭宝龙西安电子科技大学机电工程学院陕西西安710071

针对旋转、缩放和平移等几何攻击能够破坏水印检测的同步性,容易使常规水印算法检测失败的问题,利用图像伪Zernike矩的幅度具有旋转不变的性质,结合奇偶量化,提出了一种图像自适应旋转、缩放和平移不变水印算法.首先计算图像的伪Zernike... 详细信息

针对旋转、缩放和平移等几何攻击能够破坏水印检测的同步性,容易使常规水印算法检测失败的问题,利用图像伪Zernike矩的幅度具有旋转不变的性质,结合奇偶量化,提出了一种图像自适应旋转、缩放和平移不变水印算法.首先计算图像的伪Zernike矩,选取适宜于生成水印的矩,再对所选的矩幅度进行奇偶量化生成自适应水印序列.检测时,利用归一化汉明函数判断水印的相似度.实验结果表明不变水印算法可以抵抗任意角度旋转攻击和缩放攻击.对JPEG压缩,噪声,滤波等常规攻击,提取水印的相似度均在0.95以上.

关键词：信息隐藏自适应水印伪Zernike矩奇偶量化