圖像質(zhì)量評價(jià)概述

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1、在圖像信息技術(shù)被廣泛應(yīng)用的情況下，對圖像質(zhì)量的評估變成一個(gè)廣泛而基本的問題。由于圖像信息相對于其它信息有著無可比擬的優(yōu)點(diǎn)，因此對圖像信息進(jìn)行合理處理成為各領(lǐng)域屮不可或缺的手段。在圖像的獲取、處理、傳輸和記錄的過程中，由于成像系統(tǒng)、處理方法、傳輸介質(zhì)和記錄設(shè)備等不完善，加之物體運(yùn)動(dòng)、噪聲污染等原因，不可避免地帶來某些圖像失真和降質(zhì)，這給人們認(rèn)識客觀世界、研究解決問題帶來很大的困難。比如，在圖像識別中，所釆集到的圖像質(zhì)量直接影響識別結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性；又如，遠(yuǎn)程會(huì)議和視頻點(diǎn)播等系統(tǒng)受傳輸差錯(cuò)、網(wǎng)絡(luò)延遲等不利因素影響，都需要在線實(shí)時(shí)的圖像質(zhì)量監(jiān)控，以便于服務(wù)提供商動(dòng)態(tài)地調(diào)整信源定位策略，進(jìn)

2、而滿足服務(wù)質(zhì)量的要求；在軍事應(yīng)用方而，戰(zhàn)場監(jiān)視和打擊評估的效果也取決于無人機(jī)等航拍設(shè)備所采集到的圖像或視頻的質(zhì)量。因此，圖像質(zhì)量的合理評估具有非常重要的應(yīng)用價(jià)值。從有沒有人參與的角度區(qū)分，圖像質(zhì)量評價(jià)方法有主觀評價(jià)和客觀評價(jià)兩個(gè)分支。主觀評價(jià)以人作為觀測者，對圖像進(jìn)行主觀評價(jià)，力求能夠真實(shí)地反映人的視覺感知；客觀評價(jià)方法借助于某種數(shù)學(xué)模型，反映人眼的主觀感知，給出基于數(shù)字計(jì)算的結(jié)果。圖像質(zhì)量的主觀評價(jià)主觀評價(jià)只涉及人作出的定性評價(jià)，它以人為觀察者，對圖像的優(yōu)劣作出主觀的定性評價(jià)。對于觀察者的選擇一般考慮未受訓(xùn)練的“外行”或者訓(xùn)練有素的“內(nèi)行”。該方法是建立在統(tǒng)計(jì)意義上的，為保證圖像主觀

3、評價(jià)在統(tǒng)計(jì)上有意義，參加評價(jià)的觀察者應(yīng)該足夠多。主觀評價(jià)方法主要可分為兩種：絕對評價(jià)和相對評價(jià)。絕對評價(jià)所謂絕對評價(jià)，是由觀察者根據(jù)自己的知識和理解，按照某些特定評價(jià)性能對圖像的絕對好壞進(jìn)行評價(jià)。通常，圖像質(zhì)量的絕對評價(jià)都是觀察者參照原始圖像對待定圖像采用雙刺激連續(xù)質(zhì)量分級法(DoubleStimulusContinuousScale,DSCQS),給出一個(gè)直接的質(zhì)量評價(jià)值。具體做法是將待評價(jià)圖像和原始圖像按一定規(guī)則交替播放持續(xù)一定時(shí)間給觀察者，然后在播放后留出一定的時(shí)間間隔供觀察者打分，最后將所有給出的分?jǐn)?shù)取平均作為該序列的評價(jià)值,即該待評圖像的評價(jià)值。國際上也對評價(jià)尺度做出了規(guī)定，

4、對圖像質(zhì)暈進(jìn)行等級劃分并用數(shù)字表示，也稱為圖像評價(jià)的5分制“全優(yōu)度尺度”。(見表1.1)表1?1絕對評價(jià)尺度質(zhì)量尺度妨礙尺度5分絲毫看不岀圖像質(zhì)量變壞5非常好4分能看岀圖像質(zhì)量變化但不妨礙觀看4好3分清楚看岀圖像質(zhì)量變壞，對觀看稍有妨礙3般2分對觀看有妨礙2差1分非常嚴(yán)重的妨礙觀看1非常差相對評價(jià)相對評價(jià)屮沒有原始圖像作為參考，是由觀察者對--批待評價(jià)圖像進(jìn)行相互比較，從而判斷出每個(gè)圖像的優(yōu)劣順序，并給出相應(yīng)的評價(jià)值。通常，相對評價(jià)采用單刺激連續(xù)質(zhì)量評價(jià)方法(SingleStimulusContinuousQualityEvaluation,SSCQE)。具體做法是，將一批待評價(jià)圖像按

5、照一定的序列播放，此時(shí)觀察者在觀看圖像的同時(shí)給出待評圖像相應(yīng)的評價(jià)分值。相對于主觀絕對評價(jià)，主觀相對評價(jià)也規(guī)定了相應(yīng)的評分制度，稱為“群優(yōu)度尺度"(見表1.2)o表1?2相對評價(jià)尺度與絕對評價(jià)尺度對照分?jǐn)?shù)相對測量尺度絕對測量尺度5分一群中最好的非常好4分好于該群中平均水平的好3分該群中的平均水平—般2分差于該群中平均水平的差1分該群中最差的非常差圖像質(zhì)量客觀評價(jià)圖像質(zhì)量客觀評價(jià)的基木目標(biāo)是設(shè)計(jì)能精確和自動(dòng)感知圖像質(zhì)量的計(jì)算模型。其終極目標(biāo)是希望用汁算機(jī)來代替人類視覺系統(tǒng)去觀看和認(rèn)知圖像。在國際上，圖像質(zhì)量客觀評價(jià)通常是通過測試多個(gè)影響影像質(zhì)量的因素的表現(xiàn)，并通過計(jì)算模型獲得圖像質(zhì)量量化

6、值與人類主觀觀測值一致性的好壞來評估的。美國的Imatest和法國的DxOanalyzer就是其中比較出名的圖像質(zhì)量客觀評價(jià)系統(tǒng)。-偽像清晰度圖像顏色對焦質(zhì)量閃光燈質(zhì)感噪音防手抖白平衡色彩還原色彩不均勻瞧動(dòng)態(tài)越范圍空間噪聲i時(shí)域顏色噪聲噪聲■曝光師英邁吉影像質(zhì)■評測實(shí)驗(yàn)室暗角振鈴白平色彩還原對焦速度照度均勻曝光范圍曝光精準(zhǔn)度中心畫合?度Imatest和DxOanalyzer有異曲同工之處，都是將影像質(zhì)量評測拆分成多個(gè)測試項(xiàng)目，分別對每個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行測試、打分。兩者相比，DxOanalyzer的測試項(xiàng)目會(huì)稍微全面一些。無論是Imatest還是DxOanalyzer,兩個(gè)測試系統(tǒng)都是通過“測試

7、卡+光源環(huán)境+測試軟件二測試結(jié)果”的模式。通過各種各樣的測試卡和光源，在實(shí)驗(yàn)室屮模擬各種環(huán)境，再把成像結(jié)果輸入軟件系統(tǒng)，由系統(tǒng)自動(dòng)分析，最后得出結(jié)果。我們都知道，我們Z所以能看到東西，那是因?yàn)槲锲钒l(fā)出光或者是反射光線，所以，影像質(zhì)量評測實(shí)驗(yàn)室往往會(huì)有兩種光源：透射性和反射型。京立LLV-93OO就是最為被廣泛運(yùn)用的光源之一，它能模仿非常多的環(huán)境亮度。除了光源，測試卡也是非常重要的測試用具。針對不同的測試項(xiàng)目，測試卡也是各有不同,有的可以測試分辨