1.1.4. Критерії вірності відтворення

Як зазначалося раніше, скорочення візуальної надмірності спричиняє втрату реальної кількісної візуальної інформації. Оскільки при цьому може бути також загублена і представляє інтерес інформація, то дуже бажано мати засоби кількісних оцінок характеру і величини втрат інформації. В основу такого визначення можуть бути покладені як об'єктивні, так і суб'єктивні критерії вірності (точності) відтворення.

Якщо ступінь втрати інформації може бути виражена як функція вихідного (вхідного) зображення і стиснутого, а потім відновленого (вихідного) зображення, то такий підхід називають об'єктивним критерієм вірності відтворення. Гарним прикладом тут є критерій середньоквадратичного відхилення (СКВ) різниці вихідного і вхідного зображень. Нехай означає вхідне зображення, а - його наближення, одержуване в результаті операцій стиснення і подальшого відновлення. Для будь-яких і помилка (нев'язка) для елементів зображень і визначається як

а величина повної нев'язки двох зображень дорівнює

де розміри зображення рівні . Величина середньоквадратичного відхилення еск0 різниці зображень і буде дорівнює:

Іншим близьким об'єктивним критерієм вірності відтворення є відношення сигнал-шум стисненого - відновленого зображення. Якщо за допомогою простої перестановки членів у виразі (1.1-7) розглядати зображення як суму початкового зображення і шуму , то середній квадрат відносини сигнал-шум вихідного зображення, що позначається , буде дорівнювати

Відношення сигнал-шум, позначуване , виходить витягом квадратного кореня з правої частини виразу (1.1-9).

Хоча об'єктивні критерії вірності відтворення пропонують простий і зручний механізм оцінки інформаційних втрат, все-таки більшість відновлених зображень, врешті-решт, розглядаються людиною. Отже, визначення якості зображення за допомогою суб'єктивного оцінювання часто є кращим. Це може бути досягнуто шляхом показу «типового» відновленого зображення групі спостерігачів (експертів) і усереднення їх оцінок. Оцінювання може вироблятися як з використанням абсолютної шкали оцінок, так і шляхом попарного порівняння зображень і . У Таблиці 1.3 наведений один з можливих варіантів абсолютної шкали оцінювання. Попарні порівняння з використанням такої шкали можуть бути сформовані, наприклад, у вигляді набору наступних чисел: {-3, -2, -1,0,1,2.3}, що відображає, відповідно, суб'єктивні оцінки рейтингу: {значно гірше, гірше , злегка гірше, однаково, злегка краще, краще, значно краще}. У будь-якому випадку ці оцінки засновані на суб'єктивних критеріях вірності відтворення.

Приклад 8.4. Порівняння оцінок якості зображень.

Оцінки середньоквадратичних відхилень (1.1-8) зображень на Рис. 1.4 (6) і (в) від оригіналу (а) складають 6,93 і 6,78 градацій яскравості. Аналогічні оцінки відносин сигнал-шум ( ) дорівнюють відповідно 10,25 і 10,39. Хоча ці значення досить близькі, суб'єктів незалежні оцінки візуальної якості двох вищевказаних зображення складають «погано» для зображення на Рис. 1.4 (6) і «приймемо» для зображення на Рис. 1.4 (в).

Таблиця 1.3. Шкала оцінок якості зображень. (Організація з дослідження класифікацій в телебаченні [РгепйепйаН, ВеЬгепй]).