? ? ? ? 自從人類有圖像記錄以來，人類越來越希望圖像信息記錄的越“真實(shí)”，各種詳細(xì)細(xì)節(jié)、色彩猶如親眼看到一般。加之這十年手機(jī)攝像頭應(yīng)用的飛速發(fā)展，無人機(jī)以及AI智能的廣泛應(yīng)用。圖像處理和圖像識別技術(shù)是時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程中，由于成像系統(tǒng)、處理方法、傳輸介質(zhì)和記錄設(shè)備不是很完善，加之被拍攝的物體運(yùn)動、周圍環(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，不可避免地會存在某些圖像失真和降質(zhì)，這給相關(guān)產(chǎn)品的應(yīng)用和研究帶來很大的障礙。?

? ? ? ? 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(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，如此便嚴(yán)重影響了智能識別技術(shù)的廣泛普及；又如遠(yuǎn)程會議和視頻點(diǎn)播等系統(tǒng)受傳輸差錯、網(wǎng)絡(luò)延遲等不利因素的影響， 都需要在線實(shí)時的圖像質(zhì)量監(jiān)控，以便于服務(wù)提供商動態(tài)地調(diào)整信源定位策略，進(jìn)而滿足服務(wù)質(zhì)量的要求；在軍事應(yīng)用上，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，畢竟相對于衛(wèi)星圖片實(shí)時拍攝來說，無人機(jī)航拍成本更低，時效性更高。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)量評價有主觀評價和客觀評價兩個部分。
? ? ? ? 一、主觀評價以人作為觀測者，此時肉眼視覺系統(tǒng)相當(dāng)于圖像評估系統(tǒng)對圖像進(jìn)行主觀評價，力求能夠真實(shí)地反映人視覺所看到的感知；主觀評價只涉及人作出的定性評價，它以人為觀察者，對圖像的優(yōu)劣作出主觀的評價。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”。如此可以分別評價或者統(tǒng)一樣本進(jìn)行評價，對于主觀評價數(shù)據(jù)更詳實(shí)有更好的幫助，該方法是建立在統(tǒng)計意義上的，為保證圖像主觀評價在統(tǒng)計上有意義，參加評價的觀察者應(yīng)該足夠多。主觀評價方法主要可分為兩種：絕對評價和相對評價。

? ? ? ? 所謂的絕對評價，是由觀察者根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)和理解，按照某些特定評價性能對圖像的絕對好壞進(jìn)行評價，對于第三的旁觀者來說，這樣的評價很真是，因?yàn)閳D像是否符合我們設(shè)定的基礎(chǔ)需求的同時、還是否滿足觀看者的需求。通常圖像質(zhì)量的絕對評價，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（Double Stimulus Continuous Scale,DSCQS），給出一個直接的質(zhì)量評價值，具體做法是：將待評價圖像和原始圖像按一定規(guī)則交替播放持續(xù)一定時間給觀察者，然后在播放后留出一定 的時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值，即該待評圖像的評價值。國際上也對評價尺度做出了規(guī)定，對圖像質(zhì)量進(jìn)行等級劃分并用數(shù)字表示，也稱為圖像評價的5分制“全優(yōu)度尺度”。（見表1.1）

全優(yōu)度尺度

? ? ? ? 相對評價中沒有原始圖像作為參考，由觀察者對一批待評價圖像進(jìn)行相互比較，從而判斷出每個圖像的優(yōu)劣順序，并給出相應(yīng)的評價分值。通常，相對評價采用單刺激連續(xù)質(zhì)量評價方法（Single Stimulus Continuous Quality Evaluation,SSCQE）。具體做法是：將一批待評價圖像按照一定的序列播放，此時觀察者在觀看圖像的同時給出待評圖像相應(yīng)的評價分值。相對于主觀絕對評價，主觀相對評價也規(guī)定了相應(yīng)的評分制度，稱為“群優(yōu)度尺度”（見表1.2）。

群優(yōu)度尺度

? ? ? ? 二、客觀的評價方法借助于某種數(shù)學(xué)模型，反映人眼的主觀感知，給出基于數(shù)字計算的結(jié)果。

? ? ? ? 圖像質(zhì)量客觀評價的基本目標(biāo)是設(shè)計能精確和自動感知圖像質(zhì)量的計算模型，或者是某一種方法。其終極目標(biāo)是希望用計算機(jī)來模擬代替人類視覺系統(tǒng)去觀看和認(rèn)知圖像。畢竟我們知道，主觀的評價與選取的樣本有關(guān)，而通過計算機(jī)客觀的評價，所有圖像質(zhì)量都處于同一個判定標(biāo)準(zhǔn)之下，從某種意義上來說，他們都是客觀的標(biāo)準(zhǔn)，不論最終圖像是否滿足所有人的視覺感受。在國際上， 圖像質(zhì)量客觀評價通常是通過測試多個影響影像質(zhì)量的因素的表現(xiàn)，并通過計算模型獲得圖像質(zhì)量量化值與人類主觀觀測值一致性的好壞來評估的。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)量客觀評價系統(tǒng)，他們自帶的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)通過不同的算法來計算評價圖像的質(zhì)量。

圖像質(zhì)量評價系統(tǒng)

? ? ? ? Imatest、iQtest和DxO analyzer有異曲同工之處，都是將影像質(zhì)量評測拆分成多個測試項(xiàng)目，分別對每個項(xiàng)目進(jìn)行測試、打分。三者相比，DxO analyzer的測試項(xiàng)目會稍微全面一些，而iQtest使用起來更加簡單快捷，系統(tǒng)要求的計算機(jī)配置也比較低，在現(xiàn)如今電腦如此發(fā)達(dá)的時代，iQtest已經(jīng)幾乎所有的計算機(jī)都可以安裝運(yùn)行了，更為重要的是，iQtest實(shí)行免費(fèi)，讓用戶可以隨時隨地的對圖像質(zhì)量進(jìn)行分析評價。

? ? ? ? 無論是Imatest、iQtest還是DxO analyzer，測試系統(tǒng)都是通過“測試卡+光源環(huán)境+測試軟件=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)室中模擬各種環(huán)境，再把成像結(jié)果輸入軟件系統(tǒng)，由系統(tǒng)自動分析，最后得出結(jié)果。我們都知道，我們之所以能看到東西，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)室往往會有兩種光源：透射性和反射型。3nh的標(biāo)準(zhǔn)透射燈箱HC5100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。

? ? ? ? 標(biāo)準(zhǔn)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(xiàng)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(quán)威測定方法，也是國際MTF成像曲線圖和鏡頭評估的主要依據(jù)。

ISO 12233分辨率測試卡

? ? ? ? 圖像質(zhì)量評測需要準(zhǔn)備這么多的測試用具，準(zhǔn)備少一些測試卡、光源不行嗎？我們要知道，我們準(zhǔn)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(xiàn)。這也是我們客觀的去評價一張圖片質(zhì)量的基礎(chǔ)，我們永遠(yuǎn)也無法猜到用戶會在什么環(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)生了第一起無人駕駛車禍，就是因?yàn)闆]有考慮到用戶會在陽光燦爛的時候遇到一輛白色卡車，攝像頭在這種情況下會失靈。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(xiàn)，爭取讓產(chǎn)品在各種環(huán)境下都表現(xiàn)正常。如此，才算是真正做到了對圖像質(zhì)量的客觀評價。

? ? ? ?圖像質(zhì)量的評價意義不僅在于提高圖像拍攝的攝像機(jī)、相機(jī)的性能，還能夠提升其應(yīng)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(jiān)控區(qū)域輕松提取某一個部分的人臉信息，如果我們的攝像頭或者說我們的圖像質(zhì)量沒有進(jìn)行主觀和客觀的評價，我們這種智能技術(shù)就無法具體實(shí)施，也無法有效的提高我們的工作效率，推動社會的發(fā)展。