Image quality assessment of High Dynamic Range and Wide Color Gamut images

Estimation de la qualité d’image High Dynamic Range et Wide Color Gamut

Maxime Rousselot (1, 2)

1 IRISA - Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires
2 PERCEPT - Computational Visual Perception and Applications

To improve their ability to display astonishing images, screen technologies have been greatly evolving. For example, the contrast of high dynamic range rendering systems far exceed the capacity of a conventional display. Moreover, a Wide Color gamut display can cover a bigger color space than ever. Assessing the quality of these new content has become an active field of research as classical SDR quality metrics are not adapted. However, state-of-the-art studies often neglect one important image characteristics: chrominances. Indeed, previous databases contain HDR images with a standard gamut thus neglecting the increase of color space due to WCG. Due to their gamut, these databases are less prone to contain chromatic artifacts than WCG content. Moreover, most existing HDR objective quality metrics only consider luminance and are not considering chromatic artifacts. To overcome this problematic, in this thesis, we have created two HDR / WCG databases with annotated subjective scores. We focus on the creation of a realistic chromatic artifacts that can arise during compression. In addition, using these databases, we explore three solutions to create HDR / WCG metrics. First, we propose a method to adapt SDR metrics to HDR / WCG content. Then, we proposed an extension of a well-known HDR metric called HDR-VDP-2. Finally, we create a new metric based on the merger of various quality metric and color features. This last metric presents very good performance to predict quality while being sensitive to chromatic distortion.

Ces dernières années, les technologies d’écran se sont considérablement améliorées. Par exemple, le contraste des écrans à plage dynamique élevée (HDR) dépasse de loin la capacité d’un écran conventionnel. De plus, un écran à gamut de couleur étendu (WCG) peut couvrir un espace colorimétrique plus grand que jamais. L'évaluation de la qualité de ces nouveaux contenus est devenue un domaine de recherche actif, les métriques de qualité SDR classiques n'étant pas adaptées. Cependant, les études les plus récentes négligent souvent une caractéristique importante: les chrominances. En effet, les bases de données existantes contiennent des images HDR avec un gamut de couleur standard, négligeant ainsi l’augmentation de l’espace colorimétrique due au WCG et les artefacts chromatiques. La plupart des mesures de qualité HDR objectives non plus ne prennent pas en compte ces artefacts. Pour surmonter cette problématique, dans cette thèse, nous proposons deux nouvelles bases de données HDR/WCG annotés avec des scores subjectifs présentant des artefacts chromatique réaliste. En utilisant ces bases de données, nous explorons trois solutions pour créer des métriques HDR/WCG: l'adaptation des métrics de qualité SDR, l’extension colorimétrique d’une métrique HDR connue appelée HDR-VDP-2 et, enfin, la fusion de diverses métriques de qualité et de features colorimétriques. Cette dernière métrique présente de très bonnes performances pour prédire la qualité tout en étant sensible aux distorsions chromatiques.

Mots clés: Wide Color Gamut; High Dynamic Range; Image Quality Assessment; Compression; Image processing

Mots clés: Wide Color Gamut; High Dynamic Range; Évaluation de la qualité d'images; Compression; Traitement de l'image

Domaines: Traitement des images [eess.IV]

Maxime Rousselot. Image quality assessment of High Dynamic Range and Wide Color Gamut images. Image Processing [eess.IV]. Université de Rennes, 2019. English. ⟨NNT : 2019REN1S034⟩. ⟨tel-02378332⟩