Internati o nal  Journal of Ele c trical   and Computer  Engineering  (IJE CE)  Vol.  4, No. 6, Decem ber  2014, pp. 939~ 943  I S SN : 208 8-8 7 0 8           9 39     Jo urn a l  h o me pa ge : h ttp ://iaesjo u r na l.com/ o n lin e/ind e x.ph p / IJECE  Perform a nce An alysi s  of No Re feren ce Im age Qual ity B a s e d on  Human Perception      Subrahm a n y am.  Ch ,  **  D.  Venk at a R a o ,   ***  N .  Usha  Rani  *, ***  School of  Electronics, Vign an’s Foundation   for Sc ien c e,  Technolog y  and  Res earch  University  Vadlamudi, Guntur Dist, India  **  Narasar a opet a  Institut e  of  Eng i neeing  &  Te chn o log y , Nar a sara opeta , Guntur  Di st, Indi a       Article Info    A B STRAC T Article histo r y:  Received Oct 1, 2014  Rev i sed  O c t 31 , 20 14  Accepted Nov 17, 2014      In this work,  No-Referenc e  o b jec tive  im age  qualit assessment bas e d o n   NRDP F-IQA metric  and  cla ssif i cation based  metric ar e tested  using LIVE  datab a se, which  consisting of G a ussian  white noise, Gaussian b l u r , Ray l eigh   fast fading  ch an nel, JPEG compre ssed images, J P EG2000  images. We plot  the S p e a rm an’s  Rank Order Cor r ela tion Co effic i ent [S ROCC]  between  eac h   of these features  and human  DMOS from the LI VE-IQA datab a se using ou r   proposed method to ascer tain h o w well  the f e atures correlate  with human   judge me nt qua lity .  The  a n aly s is of the  te sting a n d tra i ning  is done  by  SVM  model. Th e prop osed method sh ows bette r  results compared with  the earlier  methods. Finally, th e r e sults  are g e nerated  b y  usin g MATLAB.   Keyword:  DM OS   JPEG20 00  No-Refe r ence   SROCC  SVM   Copyright ©  201 4 Institut e  o f   Ad vanced  Engin eer ing and S c i e nce.  All rights re se rve d Co rresp ond i ng  Autho r Su bra h m a ny am . C h ,   Research Sc holar,  Scho o l   of  Electr on ics,  V i gn an s  Fo und atio n fo r   Scien ce, Tech no log y  an Resear ch Un iver sity  Vadl am udi , G unt ur   Di st , I ndi a.  E-m a il :   sub r a h m a ny am ch20 02 @ g m a il .com       1.   INTRODUCTION   In terest in  t h measu r em en t o f   v i su al qu ality can   b e  d a ted   b ack to  tim e s  wh en in terest in  qu ality  assessm ent  was p r i m aril y  based  on  di s p l a y  appl i cat i o ns. B u t  as t i m e  pro g r e ssed a n d s o  di d t h p r eval a n ce o f   i m ag in g  in  m u ltifario u s  app licatio n s ‘Qu a lity’ g o t  d e fi n e d  in  d i fferen t   ways d e p e nd ing  on  app licatio n   for  whi c h i t  was  defi ned  [ 2 4,  15] Im age acqui st i o n e ngi neers  deal i n wi t h  a ppl i cat i ons  l i k e l a ser  ran g e   scann i ng  fo cu sed   o n  im ag in g syste m  asp ects wh en  th ey gau g e d  qu ality;   prin ter  eng i n e ers fo cu sed  on  to n e co lor assessmen t and  fu nd amen tal p r in ting  attrib u t es,  s u ch as a r ea a nd l i n qual i t y .  In c ont ra st ,   m e di cal  i m ag in g   research ers related it with  t h e clarit y with   wh ic h t h ey  co ul d  det e ct   m a l f unct i o n s  o r   di seases i n   bo dy   from  captured  im ages, for exa m ple tu m ours  and ca ncers  fr om  X-Ray  im ages [ 5 8] . H o weve r,  fo r the  sco p e   o f   ou r curren t   work,  we are i n terested m a in ly o n   d i g ital mu lti m e d i a ap p l i catio n s  targ eted   for en tertainmen t   ap p lication s Ad v a n cem en t in   m u lti med i a tech no log i es  hav e  br o u g h t  a h o s t  of  devi ces t o  capt u re , com p ress sen d  an d di spl a y  di ffere nt  ki nds  of a udi ovi sual  st im ul a t i ons. G r eat  eff o r t s have bee n  d e vot e d  by  de v e l ope rs  work i n g  in   2D im ag e an d v i d e o  tran smissio n  i n du stry  to  gu aran tee end  u s er a satisfacto r y quality o f   expe ri ence , be i ng m o st  sal i e nt  fo r desi gn a nd  depl oy m e nt of any  m u l t i m e di a servi ce [2 , 7, 1 4 ] .  Per cept u al   opt i m i zati on  o f  m u l t i m e di a servi ces  l o oks  pr om i s i ng i n  cu rre nt  era  o f  b a n d wi dt h  f a m i ne cou p l e d  wi t h   in creased  m u lt i m ed ia traffic so  as to   p r o v i d e  si m ilar q u a lity  o f  serv ice to  co n s u m er. In   o t h e word s,  o b jectiv fun c tion  wh ile fin d i n g   o p t i m u m  co n f iguratio n   o f  m u lti m e d i a fra m e work  can  in co rpo r ate Qu ality o f   Exp e rien ce as  an  ad d ition a l t e rm . A serv ice n e twork  cod e s th p r od u c ed aud i ov isu a l co n t en t to  t r ansmit i t   ove r c o m m uni cat i on c h a nnel s  t o  t h e c o nsu m er [ 15] Va ri ous   di st ort i o ns  d u e t o  c o m p ressi on , c h a nne l  noi s e ,   packet loss et c are introduc ed in  th signal fro m  th is ch ain   o f   op erat io n s   fro m  co nten t d e velop m en t til l   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                        I S SN 2 088 -87 08  IJECE Vol. 4, No. 6, D ecem ber 2014   939 – 943  94 0 t r ansm i ssi on. These di st ort i o ns i n  vi s u al  st im uli ,   when  pe rceptible, m a the viewing experie n ce and henc e   redu ction  in  perceiv e d  v i su al q u a lity. Th e red u c ed  qu ality o f  d i storted  st i m u li can  b e  j u dg ed  b y  con d u c ting  large-scale human  subjective  stu d i es wh ere  h u m an  o b serv ers are ask e d  to   q u a n tify qu ality o f  sti m u l u s  sh own   on a fi xe d sc al e [14 ,  15] Ho we ver ,  t h i s  ki nd  of h u m a n assessm ent  i s  tim e, effor t  and cost  ex pen s i v e;   enge n d eri n g  t h e nee d  t o   desi g n  al go ri t h m s  capabl e  o f   d upl i cat i ng a n hen ce el im i n at i ng  hum an i n v o l v e m ent   alto g e th er. These d e si g n e d   o b j ectiv qu ality in d i ces can  th en   b e   u tilized  fo r m u lti fariou s app licatio ns  in clu d i n g  bu n o t  lim i t ed  to op ti m u m  p r e-filterin g  and   bit assig n m en t alg o rith m  d e sig n  at en cod e r sid e optim al reconstruction, e r ror  concealm e nt and post-filtering at  decode r si de a n d be nc hmarking  of im age a n vi de o pr ocessi ng   sy st em s.      2.   R E SEARC H M ETHOD    Th e app r o a ch fo r th e NR DPF- IQA (No  Refere n ce Disto r tion  Patch  Featu r Im ag e Qu ality   Anal y s i s )  t h at   we  have   devel ope d c a n  be  s u m m a ri zed as  fol l o ws.  Gi ven  a ( p ossi bl y   di st ort e d )  i m age, fi rs t   com put e l o cal l y  norm a l i zed lum i nance vi a l o cal   m ean subt ract i on a nd  di v i si ve no rm al i z at i on. T h e fol l owi ng  are th e equ a tion s  t o  to app lied to  a  g i v e n  i n ten s ity i m ag e [15 ]   : I i, j I i, j 1 I i , j  (1 )     : I i, j I i1 , j I i , j  (2 )      :  I i, j I i 1 , j 1 I i , j  (3 )      :  I i, j I i1 , j1 I i , j  (4 )      : I i, j I i 1 , j I i1 , j I i , j 1  I i , j1  (5 )      :   I i, j I i, j I i 1 , j 1 I i , j 1 I i 1 , j  (6 )      :   I i, j I i 1 , j 1 I i 1 , j 1 I i 1 , j 1 I i 1 , j 1  (7 )     , l o g   ,   (8 )     : J i, j J i, j 1 J i , j  (9 )     : J i, j J i 1 , j J i , j  (1 0)     :  J i, j J i 1 , j 1 J i , j  (1 1)     :  J i, j J i 1 , j 1 J i , j  (1 2)     : J i 1 , j J i1 , j J i , j 1  J i , j 1  (1 3)     :   J i, j J i, j J i1 , j1 J i , j 1 J i1 , j       (14)     :   J i, j J i1 , j1 J i 1 , j 1 J i 1 , j 1 J i1 , j 1  (1 5)     The eq uat i o ns  fr om  (1) t o  ( 1 5 )  re pre s ent  t h e feat u r es  of  t h e di st ort i on  pat c hes.  It  al so o b se rve d  t h at  t h e   no rm al i zed l u m i nance val u e s  st ro ngl y  t e n d  t o war d s a  unit norm a Gaus sian c h aracteristic for i m ages.  Co m p u t e th MATLAB  prog ram  for th e equ a tio ns fro m  (1 ) to   (15).    , Ii, j μ i, j σ i, j C   (1 6)     μ i, j  ,     ,  ,   (1 7)   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J ECE   I S SN 208 8-8 7 0 8       Perfo r man ce An a l ysis  o f  N o  Referen ce  Ima g e  qu a lity ba sed   o n  Human   Percep tio n   ( S ub rah m an yam .  Ch )   94 1   ,   ,     , , μ i, j   (1 8)     ; ,   | |   (1 9)      /  /   (2 0)     Γ         0   (2 1)     ,  , ,   (2 2)     ,  ,  ,   (2 3)       1 ,  ,  ,   (2 4)         2 ,  ,  ,    fo r i  Є  {1 ,2 ,…, M } an d j  Є  {1, 2 ,… ,N}   (2 5)      Th NRDPF-IQA algo rith m  is d e si g n e d   fo r t h is im ag e qual i t y  assessm ent   pu r pose .  T h M A TLAB  co d e  i s   devel ope f o ent i r e e quat i o n s  fr om  (1 6)  t o   ( 2 5 ) .       3.   R E SU LTS AN D ANA LY SIS    Wh ile  we are u s ing  a pro b ab ilistic fram e work fo r d i st o r tion  classifi catio n   wh ere  we  u s e the  p r ob ab ility o f   an  im ag e b e ing   d i sto r ted   with  a  p a rticu l ar d i sto r tion ,   bu t   ju st  as  a proo f of h o w g o o d   the  feat ues  used i n  t h e fram e wor k  act  as di st ort i on i d e n t i f i e rs  and al s o  w h i c h di st o r t i o ns are m i scl a ssi fi ed wi t h   w h ich  on es,  we ar e r e por tin g th e co nfu s ion  m a tr ix  f o r   f i rs t  st age cl assi fi cat i on.  We w o ul d l i k e t o   poi nt  o u t   that each entry in the confusion m a trix is  the  m ean of confusions  across 1000 trials.  W e  can see  from   database t h at fast fadi ng a nd JPEG2000 a r e confused  wit h  each ot her.  Also, JP E G 2000 a n d JPEG  are also  confused s o m e tim e s. W N  a nd Blur ar e co m p arativ ely  m o re robu st in  d e tectio n  and  no t con f u s ed  u s u a lly with  ot he r di st ort i o n s       (a)     (b )     (c)     (d )     (e)     ( f)    (g )       (h )     (i)     (j)     (k )     (l)     (m )     (n )     Figu re  1.  Im ages f r om  (a) t o  ( g )  an (h ) t o  ( n ) are  co nsi d er  f o r  the testin b y  SVM       As  we c o m put ed  have c o rrel a t i ons  fo r eac h  al go ri t h m  ove r 1 0 0 0  t r ai nt est  t r i a l s , we  fi n d  m ean SR OC C  val u and the sta n da rd e r ror ass o ci ated w ith thes e correlation values.  We  plot  the sam e  across the  dataset  along  with e r ror ba rs  one  standard  deviation  wi de for each of the   evaluate d algorith m s     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                        I S SN 2 088 -87 08  IJECE Vol. 4, No. 6, D ecem ber 2014   939 – 943  94 2 Tabl 1. M e di a n  s p earm a n ra n k   or dere d c o rre l a t i on co ef fi cient (s rocc) ac ross 1000 trai n-test co m b in atio n s   o n   the  live  i q a database for different  wi ndow  sizes bo ld ind i cate pr opo sed algo r ith m   K, L JPE G 2000   JPE G   W N   Blur   FF  AL 4 0. 9820   0. 9803   0. 9798   0. 9605   0. 9401   0. 9489   5 0. 9663   0. 9715   0. 9762   0. 9597   0. 9315   0. 9461   6 0. 9641   0. 9642   0. 9686   0. 9497   0. 9248   0. 9419   7 0. 9548   0. 9618   0. 9618   0. 9427   0. 9231   0. 9345   8 0. 9531   0. 9512   0. 9514   0. 9329   0. 9126   0. 9258   9 0. 9418   0. 9465   0. 9501   0. 9301   0. 9103   0. 9186         Fi gu re  2.  Q Q   p l ot  o f  sam p l e  d a t a  vers us  St an dar d   N o rm al  IQA       4.   CO NCL USI O N   We p r op o s ed a  No  referen ce  i m ag b a sed q u a lity  assessmen t  m o d e l NRDPF-IQA wh ich   p e rfo r m s   q u a lity assessmen t  o f  an  i m ag e with  out an y in form at io n  fro m  d i sto r tio n  im ag e. No   d i stortio n   sp ecific  feat ure s  s u ch  a s  ri n g i n bl ur  or  bl ocki ng  ha s bee n  m odel e d i n  t h e  al g o ri t h m  i n  speci fi c.  The  al g o ri t h m  o n l y   qua nt i f i e s t h e bl i nd i n  t h e i m age d u e t o  pre s ence o f  di st o r t i ons. T h e desi gne d f r am ework i s  spat i a l  do m a i n hum an perce p t i on ba sed ,  sim p l e r an d fast er  whi c h m a kes i t  superi o r  t o   ot he r n o  refe re nce al go ri t h m s . The   i nde x i s   bee n   sho w n t o  p e r f o rm  wel l  acro s s di f f ere n t   di sto r tion s   v e rifyin g its d i stortion  ag no stic  n a tu re.  An  ex h a u s tiv e an alysis o f  p e r f orman ce is d o n e  u s ing  LI VE IQ A   d a tab a se on  f i v e  k i n d s of d i sto r ti o n s  t h ro ugh  sp ear m a n  r a n k  o r d e r e d  co rr el atio n  co eff i cent. Th e fr am w o r k  is  fo und to  p e r f o r m  st atistical ly b e tt er  th an  ot he r pr op ose d   n o  refe rence   a l go ri t h m s .       REFERE NC ES   [1]   A. Mittal ,  R. Soundararaja n and  A. C. Bovik, “ Making a Complet e ly B lind Image Quality Ana l yzer ”, IEEE Signal  processing Letters, pp. 209-212,  vol. 22 , no . 3 ,  M a rch 2013 [2]   A. K. Moorth y   and A. C. Bovik ,  “ Blind Image  Quality Assessment: From S cen e  Statisti cs to Pe rceptual Quali t y ”,   IEEE Tr ansactio ns  Image Proces sing, pp. 3350-3 364, vol. 20 , no 12, 2011 [3]   A. K. Moorth y   and A. C .  Bov i k, “ A Two-step   Framework for  Constr ucting Blind Image Quality Ind i ce ,  IEEE   Signal Processing Letters , pp . 58 7-599, vol. 17 , n o . 5 ,  May   2010.  [4]   M. A. Saad, A.  C. Bovik and C.  Charrier , “ Mode l-Based Bl ind I m age Quality As sessment: A natural scene statis tic s   approach  in the DCT  domain ”, I EEE Trans action s  Image Processi ng, pp . 3339-33 52, vol. 21 , no . 8 ,  2012 [5]   M. A. Saad , A. C. Bovik  and  C. Charrier, “ A DCT Statistics- Based Blind Im age Quality Ind e x ”,  IEE E  Si gnal  Processing Letters, pp. 583-586,  vol. 17 , no . 6 ,  Ju ne 2010.  [6]   H. R. Sheikh, A. C. Bovik, and  L.  K. Corm ack,  N o-Reference  Qualit y As s e s s m ent Us ing Natur a l S cene S t atis t i c s :   JPEG2000”,  IEEE Transactions  on Image  Proces sing , vol . 14 , no . 12, Decem ber  2 005.  [7]   A. Mittal ,  G. S. Muralidhar ,  J. G hosh and A. C.  Bovik, “ B lind i m a ge qua lit y as sessm ent without hum an Trainin g   using latent quality  f actors”,  IEEE Signa l Proces sing Letters" , pp  75- 78, Vol 19, n o  2, February 20 12.    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J ECE   I S SN 208 8-8 7 0 8       Perfo r man ce An a l ysis  o f  N o  Referen ce  Ima g e  qu a lity ba sed   o n  Human   Percep tio n   ( S ub rah m an yam .  Ch )   94 3 [8]   Ehsan Ollah Shey b a ni ,  “ A Algorithm  for Real- T im e Blin d Im ag e Quality  Comparison and Assessment”,  International Jo urnal of  Electrical  and Computer Engin eering  ( I JECE) ,  pp. 120-1 29, vol. 2 ,  no . 1 ,   Februar y  2012 [9]   M.J. Chen and  A.C. Bovik, “Fast stru ctural similarity  index  alg o rithm”,  Journa l of Real-Time I m age Processing Vol: 6  No: 4 ,   Pa ge( s ) :  281-287,  December , 2011 [10]   Chaofeng li , Alan Bovik and Xiaojun W u . “ B lind Im age Qu ality Assessm e nt Using a  General Regression Neur a l   Network”,  IEEE Transactions on  Neural N e tworks , 22(5), 2011. 7 93-799.  [11]   Wang Yu Ling, Yang Hu, “Machine Learning to  De s i gn F u ll-refer e nce Im age  Qualit y s s e s s m en t   Algorithm”,  TELKOMNIKA ,  pp. 3414-3421, vol. 11,  no. 6, June  2013.  [12]   R. Soundararajan and A. C.  Bovik, “RRED Indices: Redu ced R e feren ce  En tropic Differencing  for Image Quality   Asse ss me nt,   I E EE Transactions  on Image Processing , vol. 21, n o . 2 ,  pp . 517-52 6, Feb .  2012 [13]   A. K. Moorth y  and A. C. Bovik,  B lind Im age Qualit Assessm e nt: From  Scene Statistics to Percept u al   Qualit y” ,   IEEE  Transactions Image Processing pp. 3350-3364 vol. 20 , no . 12 Decem ber 2011 [14]   Lidong Wang, “The  Effect of  Force on  Fingerpri nt Image Quality and Fing erprint  Distortion”,  International Journ a l   of Electrical and  Comput er  Eng i neer ing ( I JEC E ) ,  pp . 294-300 , v o l. 3 ,  no . 3 ,  June 2013.  [15]   A. Mittal ,  A. K. Moorth y  and A.  C. Bovik, “ N o-referen ce im ag e qualit y assessm ent in the spatial dom ain” IEE E   Transactions on  Image Processing , Vol: 21 No: 1 2 , Page(s ): 4695 -4708, December 2012.      BIOGRAP HI ES OF  AUTH ORS         S ubrahm a n y am Ch receiv e d B.T ech degre e  in El ectron i cs  and Com m unication En ginee i ng from  Jawaharlal Nehr u Technol ogical University , H yderabad ,  Ind i a,  and M.Tech  degree  in Digital  Electronics  and  Communication Engine eing fr om JNTU, H y derab d , India.  He joined as a research schol ar  (part time), ECE department  in Januar y  2010 . His research  inter e sts includ e signal  and im age processing,  Computer visi o n . He published  more than 20  res earch  pap e rs  i n  journa ls  and  c onferenc e s .         Dr.Venkata Rao  published more th an 40 technical papers in Inte rnation a l and National Journals  and confer enc e s  of interna tion a l repu te.  His  res earch  int e res t s  include s i gn al and  im age  processing, wireless networks. He  carried out AICTE projects wo rth Rs. 23 lakhs as Principal  Investigator and  Project coordinator. Dr.D .V enkata Rao is r ecognized guid e  under JNTU  Kakinada. Curr ently  h e  is  guidin g  6 res earch  sch o lars in  diff eren t univ e rsiti es for  the i r Ph.D  in  the  areas of sign al pro cessing. I m age processing,  wireless networks. He gu ided m o re th an 50  UG  and PG projects.  He is Fellow Mem b er of Institu t i on of Engine ers (India) and m e m b er of Board  of Studies, Dep a rtment of  Electronics and  Inst rumentation  En gineer ing, B a patla Eng i neering  coll ege (Auto n o m ous ).            Dr. N. Usha Ran i  published more than 25 technica l pap e rs in Inter n ation a l and National Journal s   and conferen ces of internation a l repute. Her  research in ter e sts include signal and im age   processing, VLSI. He carr i ed out AICTE projec ts like MODROB S and Project co ordinator .  She  is recogn ized  gu ide und er Vignan University . Cu rre ntly  sh e is gu iding 5 res earch   scholars in  the  university   for  th eir Ph.D  in  the areas of  signal pr ocessing.              Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.