? ? ? ? 自從人類(lèi)有圖像記錄以來(lái)，人類(lèi)越來(lái)越希望圖像信息記錄的越“真實(shí)”，各種詳細細節、色彩猶如親眼看到一般。加之這十年手機攝像頭應用的飛速發(fā)展，無(wú)人機以及AI智能的廣泛應用。圖像處理和圖像識別技術(shù)是時(shí)候需要被重新定義了。我們知道在圖像的拍攝獲取、信號處理、信號傳輸和記錄的過(guò)程中，由于成像系統、處理方法、傳輸介質(zhì)和記錄設備不是很完善，加之被拍攝的物體運動(dòng)、周?chē)h(huán)境、拍攝距離、空氣及電子噪聲污染等因素，在攝像頭拍攝圖像時(shí)，不可避免地會(huì )存在某些圖像失真和降質(zhì)，這給相關(guān)產(chǎn)品的應用和研究帶來(lái)很大的障礙。?

? ? ? ? 例如在圖像人臉識別中，所采集到的圖像質(zhì)量直接影響識別結果的準確性和可靠性，如此便嚴重影響了智能識別技術(shù)的廣泛普及；又如遠程會(huì )議和視頻點(diǎn)播等系統受傳輸差錯、網(wǎng)絡(luò )延遲等不利因素的影響， 都需要在線(xiàn)實(shí)時(shí)的圖像質(zhì)量監控，以便于服務(wù)提供商動(dòng)態(tài)地調整信源定位策略，進(jìn)而滿(mǎn)足服務(wù)質(zhì)量的要求；在軍事應用上，戰場(chǎng)監視和打擊評估的效果也取決于無(wú) 人機等航拍設備所采集到的圖像或視頻的質(zhì)量，畢竟相對于衛星圖片實(shí)時(shí)拍攝來(lái)說(shuō)，無(wú)人機航拍成本更低，時(shí)效性更高。因此，所拍攝到的圖像質(zhì)量合理評估具有非常重要的意義。圖像質(zhì)量評價(jià)有主觀(guān)評價(jià)和客觀(guān)評價(jià)兩個(gè)部分。
? ? ? ? 一、主觀(guān)評價(jià)以人作為觀(guān)測者，此時(shí)肉眼視覺(jué)系統相當于圖像評估系統對圖像進(jìn)行主觀(guān)評價(jià)，力求能夠真實(shí)地反映人視覺(jué)所看到的感知；主觀(guān)評價(jià)只涉及人作出的定性評價(jià)，它以人為觀(guān)察者，對圖像的優(yōu)劣作出主觀(guān)的評價(jià)。對于觀(guān)察者的選擇一般考慮未受訓練的“外行”或者訓練有素的“內行”。如此可以分別評價(jià)或者統一樣本進(jìn)行評價(jià)，對于主觀(guān)評價(jià)數據更詳實(shí)有更好的幫助，該方法是建立在統計意義上的，為保證圖像主觀(guān)評價(jià)在統計上有意義，參加評價(jià)的觀(guān)察者應該足夠多。主觀(guān)評價(jià)方法主要可分為兩種：絕對評價(jià)和相對評價(jià)。

? ? ? ? 所謂的絕對評價(jià)，是由觀(guān)察者根據自己的經(jīng)驗和理解，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)，對于第三的旁觀(guān)者來(lái)說(shuō)，這樣的評價(jià)很真是，因為圖像是否符合我們設定的基礎需求的同時(shí)、還是否滿(mǎn)足觀(guān)看者的需求。通常圖像質(zhì)量的絕對評價(jià)，都是觀(guān)察者參照原始圖像對待定圖像采用雙刺激連續質(zhì)量分級法（Double Stimulus Continuous Scale,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則交替播放持續一定時(shí)間給觀(guān)察者，然后在播放后留出一定 的時(shí)間間隔供觀(guān)察者打分，最后將所有給出的分數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)尺度做出了規定，對圖像質(zhì)量進(jìn)行等級劃分并用數字表示，也稱(chēng)為圖像評價(jià)的5分制“全優(yōu)度尺度”。（見(jiàn)表1.1）

全優(yōu)度尺度

? ? ? ? 相對評價(jià)中沒(méi)有原始圖像作為參考，由觀(guān)察者對一批待評價(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，并給出相應的評價(jià)分值。通常，相對評價(jià)采用單刺激連續質(zhì)量評價(jià)方法（Single Stimulus Continuous Quality Evaluation,SSCQE）。具體做法是：將一批待評價(jià)圖像按照一定的序列播放，此時(shí)觀(guān)察者在觀(guān)看圖像的同時(shí)給出待評圖像相應的評價(jià)分值。相對于主觀(guān)絕對評價(jià)，主觀(guān)相對評價(jià)也規定了相應的評分制度，稱(chēng)為“群優(yōu)度尺度”（見(jiàn)表1.2）。

群優(yōu)度尺度

? ? ? ? 二、客觀(guān)的評價(jià)方法借助于某種數學(xué)模型，反映人眼的主觀(guān)感知，給出基于數字計算的結果。

? ? ? ? 圖像質(zhì)量客觀(guān)評價(jià)的基本目標是設計能精確和自動(dòng)感知圖像質(zhì)量的計算模型，或者是某一種方法。其終極目標是希望用計算機來(lái)模擬代替人類(lèi)視覺(jué)系統去觀(guān)看和認知圖像。畢竟我們知道，主觀(guān)的評價(jià)與選取的樣本有關(guān)，而通過(guò)計算機客觀(guān)的評價(jià)，所有圖像質(zhì)量都處于同一個(gè)判定標準之下，從某種意義上來(lái)說(shuō)，他們都是客觀(guān)的標準，不論最終圖像是否滿(mǎn)足所有人的視覺(jué)感受。在國際上， 圖像質(zhì)量客觀(guān)評價(jià)通常是通過(guò)測試多個(gè)影響影像質(zhì)量的因素的表現，并通過(guò)計算模型獲得圖像質(zhì)量量化值與人類(lèi)主觀(guān)觀(guān)測值一致性的好壞來(lái)評估的。美國的Imatest、法國的DxO analyzer以及賽麥吉的iQtest就是其中比較出名的圖像質(zhì)量客觀(guān)評價(jià)系統，他們自帶的數據庫系統通過(guò)不同的算法來(lái)計算評價(jià)圖像的質(zhì)量。

圖像質(zhì)量評價(jià)系統

? ? ? ? Imatest、iQtest和DxO analyzer有異曲同工之處，都是將影像質(zhì)量評測拆分成多個(gè)測試項目，分別對每個(gè)項目進(jìn)行測試、打分。三者相比，DxO analyzer的測試項目會(huì )稍微全面一些，而iQtest使用起來(lái)更加簡(jiǎn)單快捷，系統要求的計算機配置也比較低，在現如今電腦如此發(fā)達的時(shí)代，iQtest已經(jīng)幾乎所有的計算機都可以安裝運行了，更為重要的是，iQtest實(shí)行免費，讓用戶(hù)可以隨時(shí)隨地的對圖像質(zhì)量進(jìn)行分析評價(jià)。

? ? ? ? 無(wú)論是Imatest、iQtest還是DxO analyzer，測試系統都是通過(guò)“測試卡+光源環(huán)境+測試軟件=測試結果

”

的模式。通過(guò)各種各樣的測試卡和光源，在實(shí)驗室中模擬各種環(huán)境，再把成像結果輸入軟件系統，由系統自動(dòng)分析，最后得出結果。我們都知道，我們之所以能看到東西，那是因為物品發(fā)出光或者是反射光線(xiàn)，所以，影像質(zhì)量評測實(shí)驗室往往會(huì )有兩種光源：透射性和反射型。3nh的標準透射燈箱HC5100就是最為被廣泛運用的光源之一，它能模仿非常多的環(huán)境亮度。

? ? ? ? 標準透射燈箱HC5100：除了光源，測試卡也是非常重要的測試用具。針對不同的測試項目，測試卡也是各有不同，有的可以測試分辨率，有的可以測試MTF，有的可以測試色差……ISO 12233測試卡是測試鏡頭分辨率最權威測定方法，也是國際MTF成像曲線(xiàn)圖和鏡頭評估的主要依據。

ISO 12233分辨率測試卡

? ? ? ? 圖像質(zhì)量評測需要準備這么多的測試用具，準備少一些測試卡、光源不行嗎？我們要知道，我們準備各種測試卡和光源是為了模擬各種光照環(huán)境，以及測試產(chǎn)品在這些光照環(huán)境下的表現。這也是我們客觀(guān)的去評價(jià)一張圖片質(zhì)量的基礎，我們永遠也無(wú)法猜到用戶(hù)會(huì )在什么環(huán)境下使用我們的產(chǎn)品，或者第三人如何看待這張圖像。例如之前特斯拉發(fā)生了第一起無(wú)人駕駛車(chē)禍，就是因為沒(méi)有考慮到用戶(hù)會(huì )在陽(yáng)光燦爛的時(shí)候遇到一輛白色卡車(chē)，攝像頭在這種情況下會(huì )失靈。所以，我們能做到的是盡可能測試產(chǎn)品在各種環(huán)境下的表現，爭取讓產(chǎn)品在各種環(huán)境下都表現正常。如此，才算是真正做到了對圖像質(zhì)量的客觀(guān)評價(jià)。

? ? ? ?圖像質(zhì)量的評價(jià)意義不僅在于提高圖像拍攝的攝像機、相機的性能，還能夠提升其應用行業(yè)的發(fā)展。試想，我們的AI智能已經(jīng)能夠在人員密集度很高的監控區域輕松提取某一個(gè)部分的人臉信息，如果我們的攝像頭或者說(shuō)我們的圖像質(zhì)量沒(méi)有進(jìn)行主觀(guān)和客觀(guān)的評價(jià)，我們這種智能技術(shù)就無(wú)法具體實(shí)施，也無(wú)法有效的提高我們的工作效率，推動(dòng)社會(huì )的發(fā)展。