Recently, the structural similarity (SSIM) index metric is proposed. In the present paper, a new framework, which is called visual SSIM (VSSIM), is proposed by incorporating crucial human factors into the SSIM. The human factors are foveation, luminance, frequency and motion information. The performance of VSSIM is evaluated by subjective quality test compliant with the Video Quality Expert Group (VQEG) multimedia group test plan. It shows that the visual SSIM is more correlated with the subjective quality result than the conventional SSIM.
Until now, a lot of image quality assessment techniques or tools for optimal human visual system(HVS)-awareness have been researched and SSIM(Structural SIMilarity) and its improved techniques are representative examples. However, they often cannot cope with various images and different distortion types robustly, and thus this can cause a large gap between their index values and HVS-awareness. In this paper, we conduct image quality assessment on SSIM and its variants intensively and analyze the causes of each component function's observed anomalies. Then, we propose a novel image quality assessment technique to compensate and improve such anomalies. Additionally, through extensive image assessment simulations, we show that the proposed technique can indicate HVS-awareness more robustly and consistently than SSIM and its variants for various images and different distortion types.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.10
no.1
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pp.257-271
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2016
The Structural SIMilarity (SSIM) index is one of the most widely-used methods for perceptual image quality assessment (IQA). It is based on the principle that the human visual system (HVS) is sensitive to the overall structure of an image. However, it has been reported that indices predicted by SSIM tend to be biased depending on the type of distortion, which increases the deviation from the main regression curve. Consequently, SSIM can result in serious performance degradation. In this study, we investigate the aforementioned phenomenon from a new perspective and review a constant that plays a big role within the SSIM metric but has been overlooked thus far. Through an experimental study on the influence of this constant in evaluating images with SSIM, we are able to propose a new solution that resolves this issue. In the proposed IQA method, we first design a system to classify different types of distortion, and then match an optimal constant to each type. In addition, we supplement the proposed method by adding color perception-based structural information. For a comprehensive assessment, we compare the proposed method with 15 existing IQA methods. The experimental results show that the proposed method is more consistent with the HVS than the other methods.
A lot of image quality assessment metrics that can precisely reflect the human visual system (HVS) have previously been researched. The Structural SIMilarity (SSIM) index is a remarkable HVS-aware metric that utilizes structural information, since the HVS is sensitive to the overall structure of an image. However, SSIM fails to deal with color difference in terms of the HVS. In order to solve this problem, the Structural and Hue SIMilarity (SHSIM) index has been selected with the Hue, Saturation, Intensity (HSI) model as a color space, but it cannot reflect the HVS-aware color difference between two color images. In this paper, we propose a new image quality assessment method for a color image by using a CIE Lab color space. In addition, by using a support vector machine (SVM) classifier, we also propose an optimization system for applying optimal metric according to the types of distortion. To evaluate the proposed index, a LIVE database, which is the most well-known in the area of image quality assessment, is employed and four criteria are used. Experimental results show that the proposed index is more consistent with the other methods.
The modern radiotherapy technique which delivers a large amount of dose to patients asks to confirm the positions of patients or tumors more accurately by using X-ray projection images of high-definition. However, a rapid increase in patient's exposure and image information for CT image acquisition may be additional burden on the patient. In this study, by introducing structural similarity (SSIM) index that can effectively extract the structural information of the image, we analyze the differences between daily acquired x-ray images of a patient to verify the accuracy of patient positioning. First, for simulating a moving target, the spherical computational phantoms changing the sizes and positions were created to acquire projected images. Differences between the images were automatically detected and analyzed by extracting their SSIM values. In addition, as a clinical test, differences between daily acquired x-ray images of a patient for 12 days were detected in the same way. As a result, we confirmed that the SSIM index was changed in the range of 0.85~1 (0.006~1 when a region of interest (ROI) was applied) as the sizes or positions of the phantom changed. The SSIM was more sensitive to the change of the phantom when the ROI was limited to the phantom itself. In the clinical test, the daily change of patient positions was 0.799~0.853 in SSIM values, those well described differences among images. Therefore, we expect that SSIM index can provide an objective and quantitative technique to verify the patient position using simple x-ray images, instead of time and cost intensive three-dimensional x-ray images.
Image stitching is a technique for solving the problem of narrow field of view of a camera by composing multiple images. Recently, as the use of content such as Panorama, Super Resolution, and 360 VR increases, the need for faster and more accurate image stitching technology is increasing. So far, many algorithms have been proposed to satisfy the required performance, but the objective evaluation method for measuring the accuracy has not been standardized. In this paper, we present the problems of PSNR and SSIM(Structural similarity index method) measurement methods and propose a Local Differential Pixel Mean method. The LDPM evaluation method that includes geometric similarity and brightness measurement information is proved through a test, and the advantages of the evaluation method are revealed through comparison with SSIM.
Current global textiles and fashion industries have gradually shifted focus to high value-added, high sensibility, and multi-functional products based on new human-friendliness and sustainable growth technologies. Textile design CAD systems have been developed in conjunction with computer hardware and software sector advances. This study compares the patterns or images of actual woven fabrics and virtual fabrics prepared with a textile design CAD system. In this study, several weave structures (such as fancy yarn weave and patterns) were prepared with a shuttle loom. The woven textile images were taken using a CCD camera. The same weave structure data and yarn data were fed into a textile design CAD system in order to simulate fabric images as similarly as possible. Similarity Index analysis methods allowed for an analysis of the index between the actual fabric specimen and the simulated image of the corresponding fabric. The results showed that repeated small pattern weaves provide superior similarity index values than those of a fancy yarn weave that indicate some irregularities due to fancy yarn attributes. A Complex Wavelet Structural Similarity(CW-SSIM) index resulted in a better index than other methods such as Multi-Scale(MS) SSIM, and Feature Similarity(FS) SSIM, across fabric specimen images. A correlation analysis of the similarity index based on an image analysis and a similarity evaluation by panel members was also implemented.
Journal of the Korea Institute of Military Science and Technology
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v.25
no.5
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pp.476-486
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2022
Synthetic dynamic infrared image generation from the given virtual environment is being the primary goal to simulate the output of the infra-red(IR) camera installed on a vehicle to evaluate the control algorithm for various search & reconnaissance missions. Due to the difficulty to obtain actual IR data in complex environments, Artificial intelligence(AI) has been used recently in the field of image data generation. In this paper, CycleGAN technique is applied to obtain a more realistic synthetic IR image. We added the Structural Similarity Index Measure(SSIM) loss function to the L1 loss function to generate a more realistic synthetic IR image when the CycleGAN image is generated. From the simulation, it is applicable to the guided-missile flight simulation tests by using the synthetic infrared image generated by the proposed technique.
Electrical stimulation is delivered to auditory nerve (AN) through the electrodes in cochlear implant system. Neurogram is a spectrogram that includes information of neural response to electrical stimulation. We hypothesized that the similarity between a neurogram and an input-sound spectrogram could show how well a cochlear implant system works. In this study, we evaluated electrical stimulus configuration of CIS strategy using the computational model. The computational model includes stochastic property and anatomical features of cat auditory nerve fiber. To evaluate similarity between a neurogram and an input-sound spectrogram, we calculated Structural Similarity Index (SSIM). The results show that the dynamic range and the stimulation rate per channel influenced SSIM. Finally, we suggested the optimal configuration within the given stimulus CIS. We expect that the results and the evaluating procedure could be employed to improve the performance of a cochlear implant system.
Proceedings of the Korean Society of Broadcast Engineers Conference
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2019.06a
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pp.298-301
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2019
이미지 스티칭은 다수의 이미지를 합성하여 카메라의 좁은 시야각(Field of View) 문제를 해결하는 기술이다. 최근 동영상 기반 Panorama, Super Resolution, 360 VR (Virtual Reality) 등의 컨텐츠 사용이 증가함에 따라, 보다 빠르고 정확한 이미지 스티칭 기술의 필요성이 커지고 있다. 지금까지 필요 성능을 만족시키기 위해 많은 알고리즘이 제안되고 있지만, 정확성을 측정하는 객관적 평가 방법은 표준화되지 않고 있다. 최근에서야 PSNR (Peak Signal-to-Noise Ratio) 과 SSIM (Structural Similarity index method) 측정값을 제시하는 방법이 주를 이루고 있지만, 본 논문에서는 PSNR 과 SSIM 측정 방식의 문제점을 밝히고 지역 차분 픽셀 평가 방법을 제안한다. 기하적 유사성과 광도 측정 정보를 포괄하는 LDPM(Local Differential Pixel Mean) 평가 방식을 테스트 이미지를 통해 증명하고 SSIM 과 비교를 통해 해당 평가 방법의 이점을 밝힌다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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