? ? ? ? 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”，各種詳細細節(jié)、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，無人機以及AI智能的廣泛應用。圖像處理和圖像識別技術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、傳輸介質和記錄設備不是很完善，加之被拍攝的物體運動、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，這給相關產品的應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的廣泛普及；又如遠程會議和視頻點播等系統(tǒng)受傳輸差錯、網絡延遲等不利因素的影響， 都需要在線實時的圖像質量監(jiān)控，以便于服務提供商動態(tài)地調整信源定位策略，進而滿足服務質量的要求；在軍事應用上，戰(zhàn)場監(jiān)視和打擊評估的效果也取決于無 人機等航拍設備所采集到的圖像或視頻的質量，畢竟相對于衛(wèi)星圖片實時拍攝來說，無人機航拍成本更低，時效性更高。因此，所拍攝到的圖像質量合理評估具有非常重要的意義。圖像質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)相當于圖像評估系統(tǒng)對圖像進行主觀評價，力求能夠真實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練的“外行”或者訓練有素的“內行”。如此可以分別評價或者統(tǒng)一樣本進行評價，對于主觀評價數(shù)據(jù)更詳實有更好的幫助，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)自己的經驗和理解，按照某些特定評價性能對圖像的絕對好壞進行評價，對于第三的旁觀者來說，這樣的評價很真是，因為圖像是否符合我們設定的基礎需求的同時、還是否滿足觀看者的需求。通常圖像質量的絕對評價，都是觀察者參照原始圖像對待定圖像采用雙刺激連續(xù)質量分級法（Double Stimulus Continuous Scale,DSCQS），給出一個直接的質量評價值，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數(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，對圖像質量進行等級劃分并用數(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，并給出相應的評價分值。通常，相對評價采用單刺激連續(xù)質量評價方法（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)學模型，反映人眼的主觀感知，給出基于數(shù)字計算的結果。

? ? ? ? 圖像質量客觀評價的基本目標是設計能精確和自動感知圖像質量的計算模型，或者是某一種方法。其終極目標是希望用計算機來模擬代替人類視覺系統(tǒng)去觀看和認知圖像。畢竟我們知道，主觀的評價與選取的樣本有關，而通過計算機客觀的評價，所有圖像質量都處于同一個判定標準之下，從某種意義上來說，他們都是客觀的標準，不論最終圖像是否滿足所有人的視覺感受。在國際上， 圖像質量客觀評價通常是通過測試多個影響影像質量的因素的表現(xiàn)，并通過計算模型獲得圖像質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量。

圖像質量評價系統(tǒng)

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

? ? ? ? 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=測試結果

”

的模式。通過各種各樣的測試卡和光源，在實驗室中模擬各種環(huán)境，再把成像結果輸入軟件系統(tǒng)，由系統(tǒng)自動分析，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，所以，影像質量評測實驗室往往會有兩種光源：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成像曲線圖和鏡頭評估的主要依據(jù)。

ISO 12233分辨率測試卡

? ? ? ? 圖像質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量的基礎，我們永遠也無法猜到用戶會在什么環(huán)境下使用我們的產品，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，就是因為沒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品在各種環(huán)境下的表現(xiàn)，爭取讓產品在各種環(huán)境下都表現(xiàn)正常。如此，才算是真正做到了對圖像質量的客觀評價。

? ? ? ?圖像質量的評價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量沒有進行主觀和客觀的評價，我們這種智能技術就無法具體實施，也無法有效的提高我們的工作效率，推動社會的發(fā)展。