【质量评价】空间和时间信息测量

在视频图像处理相关领域，质量评价一个重要的组成部分，用于评估视频或者图像的优劣，包括客观的评价指标如PSNR和SSIM，还有主观的评价指标如MOS分数。此外，还有ITU官方推荐的一些评价指标：空间感知信息（Spatial Perceptual Information, SI）和时间感知信息（Temporal Perceptual Information, TI），已经包含在了BT-1788标准当中（参考雷博：http://download.csdn.net/detail/leixiaohua1020/6423425）。同时，作为广泛使用的评价指标，其计算的原理和方式非常简单。

空间感知信息（SI）是一种表示图形空间细节数量的测量方法。它通常高于空间上更为复杂的场景，不是一种信息熵测量方法，也与通信理论中定义的信息无关。它的计算方式为：
（1）对当前帧进行sobel滤波
（2）计算滤波之后图像的标准差
（3）对当前序列的所有帧都执行这样的操作，获得一系列的标准差
（4）取最大的标准差作为当前序列的空间感知内容
该过程可以表示为
S I = m a x t i m e { s t d s p a c e [ S o b e l ( F n ) ] } SI = max_{time}\{std_{space}[Sobel(F_n)]\} SI=maxtime​{stdspace​[Sobel(Fn​)]}
其中，$F_n$表示第n帧

时间感知信息（TI）是一种通常用于表示视频片段时间变化次数的测量法。它通常用于高速运动的片段。它并不意味着是一种信息熵测量法，也与通信理论中定义的信息无关，它的计算方式为：
（1）计算前后两帧各个像素之间的差异，获得残差图像
（2）计算残差图像的标准差
（3）对当前序列所有帧都执行这样的操作，获得一系列的标准差
（4）取最大的标准差作为当前序列时间感知内容

该过程可以表示为
T I = m a x t i m e { s t d s p a c e [ F n ( i , j ) − F n − 1 ( i , j ) ] } TI=max_{time}\{std_{space}[F_n(i,j)-F_{n-1}(i,j)]\} TI=maxtime​{stdspace​[Fn​(i,j)−Fn−1​(i,j)]}
其中，$F_{n-1}$表示第n-1帧，$i,j$分别表示一帧中的第$i$行和第$j$列。

PS：这种评价方式不仅在处理视频图像前后有作用，还可以用于采集视频时的一种评价指标