成像质量评价
概述
成像质量评价(Image Quality Assessment, IQA)指在给定条件(如相机的被摄场景、照明环境及显示设备的输入等)下,对成像系统的成像性能(如分辨率、噪声、畸变、色彩、动态范围等)进行主客观分析与评估。成像质量直接影响图像的实用价值 —— 例如人类观察者的视觉体验(如欣赏照片或影片)或目视效果(如使用道路车辆用电子前、后视镜(CMS)提供间接视野),以及机器视觉的目标识别率(如医学影像的诊断准确性、ADAS(高级驾驶辅助系统)的安全性等)。
以相机成像质量评价为例,评价维度可通过图像属性描述:
全局属性:对观看条件变化不敏感,不受放大倍数、距离或尺寸影响,如
几何畸变(镜头 桶形 / 枕形畸变)、
动态范围(高光与暗部细节保留能力)、
亮度均匀性(图像边缘与中心照度一致性)等。
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主客观成像质量评价方法
主观评价
指以人类观察者对图像的视觉感知为基准,通过标准化流程获取质量评分。其评价内容聚焦图像给人的直观观感,包括画面整体通透度、色彩风格的舒适度(如是否偏色、饱和度是否自然)、动态范围表现(高光与暗部细节的视觉平衡)、噪点可见程度及分布对观感的影响、锐度带来的画面质感等。
常见主观评价方法有:
绝对评价:观察者参照原始图像,按 5 分制(1 = 劣,5 = 优)评分,输出平均主观分(MOS)。
相对评价:无原始图像参考,观察者比较一批图像的优劣顺序,输出差异平均主观分(DMOS)。
客观评价
通过数学模型量化图像质量,分为三类:
全参考(FR):完整比对失真图像与原始参考图像的差异,量化质量损失。比如基于 24 色标准色卡计算色差,评估成像系统的色彩还原能力。
半参考(RR):仅提取原始参考图像的关键特征,与失真图像的对应特征比对。
无参考(NR):无原始参考图像场景下,直接分析失真图像的特征。比如拍摄均匀光源标板,测试成像系统的亮度均匀性。
三类方法中,全参考客观评价因精度高成为主流且适配多领域测试需求(如camera测试用例 / adas测试用例 / cms测试用例等)。以数字相机的成像质量客观评价为例,其核心应用逻辑为:在给定照明环境(如暗室、D65 光源)中,通过多样化测试靶标(如 ISO 12233 分辨率卡 、 标准色卡)与 光源条件(如低照度)模拟真实场景,使用成像系统拍摄测试靶标得到失真图像,再通过图像质量分析软件(如 RIQA 图像质量分析软件)对图像进行计算,进而得到成像质量分析结果。
常见成像质量评价工具(以数字相机为例)
客观评价工具
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光学与采集设备:
平行光管(模拟无限远场景)、
图像采集卡(高精度采集图像数据,确保原始信号无损失);
分析软件:如
RIQA Camera 等,可基于测试样张计算 MTF(调制传递函数值)、SNR(信噪比)、ΔE(色差)等量化指标,支撑全参考、少参考、无参考等客观评价方法的模型计算。
主观评价工具
光源设备:涵盖透射式(如透射式灯箱)和反射式(如多色温标准光源灯箱),可模拟不同色温和照度条件下的真实环境;
实景道具:如毛绒玩具(用于纹理细节层次评估)、
人形模特(用于肤色还原测试)、多色蜡笔(用于色彩饱和度与色偏评估)、
标准图形交通信号灯(用于高亮区域过曝与色彩识别验证)、仿真车牌(用于字符识别与反光抑制能力测试)等。
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