研究目的
开发一种混合无参考图像质量评估模型(deimeq),该模型结合预训练DNN特征提取、分层子图像和随机森林方法,以解决输入尺寸限制、分块导致的全局连接丢失以及需要大规模训练数据集等问题。
研究成果
deimeq模型通过采用分层子图像和预训练深度神经网络,有效解决了无参考图像质量评估中的关键问题,减少了对大型数据集的需求并避免了纯块处理方法。在跨数据集评估中,该模型表现优于或媲美现有最先进模型,其中Xception是性能最佳的深度神经网络。未来工作应扩展至更高分辨率并增加更多特征以实现更广泛的应用。
研究不足
该模型依赖于未专门针对质量评估设计的预训练深度神经网络,这可能限制了特征的针对性。在测试的7个深度神经网络中,仅有3个表现良好。数据集分辨率相对较低,且可能未涵盖所有失真类型。该方法需要在更高分辨率和更多样化的图像集上进一步验证。
1:实验设计与方法选择:
本研究采用混合方法,使用预训练深度神经网络进行特征提取,通过分层子图像创建避免纯块划分,并利用随机森林模型进行质量预测。特征选择采用ExtraTreesRegressor算法。
2:样本选择与数据来源:
使用Live-2和TID2013图像质量数据集,包含具有多种失真类型和质量标注的图像。图像质量评分统一归一化至[0,100]分制。
3:实验设备与材料清单:
软件框架包括用于深度神经网络的Keras和用于机器学习的scikit-learn。采用的预训练深度神经网络包括Xception、VGG16、VGG19、ResNet50、InceptionV3、InceptionResNetV2和MobileNet。
4:VGGResNetInceptionVInceptionResNetV2和MobileNet。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:输入图像被划分为分层子图像,缩放至深度神经网络输入尺寸后进行特征提取,对特征进行统计汇总,可选补充brisque和niqe特征,应用特征选择后,通过跨数据集评估训练并验证随机森林模型。
5:数据分析方法:
采用皮尔逊相关系数、肯德尔相关系数和斯皮尔曼相关系数以及均方根误差(RMSE)评估性能。跨数据集验证确保泛化能力。
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Keras
Keras Team
Framework for implementing and using deep neural networks in the study.
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scikit-learn
scikit-learn
Machine learning framework used for random forest models and feature selection.
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Xception
Pre-trained deep neural network used for feature extraction in image quality assessment.
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VGG16
Pre-trained deep neural network evaluated for feature extraction.
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VGG19
Pre-trained deep neural network evaluated for feature extraction.
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ResNet50
Pre-trained deep neural network evaluated for feature extraction.
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InceptionV3
Pre-trained deep neural network evaluated for feature extraction.
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InceptionResNetV2
Pre-trained deep neural network evaluated for feature extraction.
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MobileNet
Pre-trained deep neural network evaluated for feature extraction.
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