Metody porównywania jakości obrazów dzielą się na dwie główne kategorie: metody subiektywne i obiektywne. Metody subiektywne polegają na ocenie obrazów przez zbiór obserwatorów. Metody obiektywne polegają na poddaniu obrazów działaniu komputerowych algorytmów automatycznie obliczających różnice w obrazach, oraz ilość występujących w nich błędów.

 

Subiektywne metody oceny jakości obrazów

Subiektywne metody porównywania jakości obrazów mają na celu zmierzenie jakości obrazów cyfrowych. Określa się je jako subiektywne, ponieważ bazują na opiniach ludzi (obserwatorów) zbieranych w czasie przeprowadzanych eksperymentów percepcyjnych. Obserwator poprzez serię decyzji określa ranking porównywanych obrazów, często dodatkowo definiuje miarę ilościową jakości wykorzystując skalę Likerta.

Rozpatrujemy cztery metody eksperymentalnej oceny jakości obrazów. Metody oceny obrazu z referencją (ang. double stimulus) oraz bez referencji (ang. single stimulus), reprezentują ranking kategoryczny, w którym obserwator osądza jakość pojedynczego obrazu, lub pary obrazów w pięciopunktowej skali. W metodzie wymuszonej decyzji (ang. force choice), obserwator jest zmuszony dokonać wyboru pomiędzy dwoma obrazami – testowym i referencyjnym. Obraz testowy jest obrazem badanym pod kątem widoczności błędów, obraz referencyjny jest obrazem pozbawionym błędów. W metodzie oceny podobieństwa między obrazami (ang. similarity judgements) obserwator nie tylko osądza, który z dwóch obrazów ma lepszą jakość, lecz dodatkowo określa różnicę w jakości pomiędzy nimi.

 

Skala Likerta

W subiektywnych metodach porównywania jakości obrazów wykorzystywana jest skala Likerta. Skala Likerta to skala porządkowa złożona z nieparzystej ilości odpowie- dzi (najczęściej pięciostopniowej), wykorzystywana w kwestionariuszach, dzięki której można uzyskać odpowiedź dotyczącą stopnia akceptacji. Nieparzysta liczba odpowiedzi jest ustalana tak aby odpowiedź środkowa była w jak największym stopniu neutralna. Nazwa pochodzi od nazwiska Rensisa Likerta, który wynalazł ją w roku 1932. Skala ta składa się ze zbioru odpowiedzi ułożonych w porządku od stopnia całkowitej akceptacji, do całkowitego odrzucenia. Badany ma za zadanie określić w jakim stopniu zgadza się z danym stwierdzeniem.

Przykładowe warianty wykorzystywane podczas oceny jakości obrazów: bardzo dobry, dobry, przeciętny, słaby, zły. Badany wybiera tę możliwość która najbardziej odpowiada jego odczuciom.

 

Metoda oceniania obrazów bez referencji – single-stimulus
Metoda oceniania obrazów bez referencji

Metoda oceniania obrazów bez referencji

W metodzie oceniania obrazu bez referencji obserwator ma możliwość oglądania obrazu przez określony czas. Podczas wykonywania eksperymentów służących do oceny jakości obrazów wystarczy 3 sekundowa prezentacja, ponadto taki czas wyświetlania nie spowalnia znacząco przeprowadzenia eksperymentu. Następnie obserwator jest proszony o ocenę jakości obrazu przy użyciu skali Likerta, wybierając jedną z pięciu ocen: wspaniały, dobry, przeciętny, słaby, zły. Wszystkie obrazy, w tym referencyjne, wyświetlają się w losowej kolejności. Ocena jakości nie podlega żadnym limitom czasowym. Żaden obraz nie jest wyświetlany na ekranie służącym do oceny.

 

Metoda oceniania obrazów z referencją – double-stimulus
Metoda oceniania obrazów z referencją

Metoda oceniania obrazów z referencją

Metoda oceniania obrazu z referencją polega na tym, że obserwator ma możliwość oglądania pary obrazów: naj- pierw obrazu testowego, następnie obrazu referencyjnego z półtora sekundową przerwą pomiędzy nimi. Każdy z obrazów jest wyświetlany przez okres 3 sekund. Następnie wyświetlany jest ekran służący do oceny każdego obrazu z osobna, z użyciem skali Likerta. Obserwator proszony jest o ocenę jakości wybierając jedną z pięciu ocen: bardzo dobry, dobry, przeciętny, słaby, zły.

 

Metoda wymuszonej decyzji – force choice
Metoda wymuszonej decyzji

Metoda wymuszonej decyzji

W metodzie wymuszonej decyzji obserwator ma możliwość oglądania pary obrazów. Wyświetlane zostają pary obrazów w losowej kolejności przedstawiające obrazy testowe oraz referencyjne. Obserwator jest proszony o wskazanie obrazu o lepszej jakości. Obserwator jest zawsze zmuszony dokonać wyboru jednego z obrazów, nawet gdy nie zauważa różnic w jakości między nimi. Obserwator nie ma limitu czasowego na podjęcie decyzji. Wymagana jest duża liczba powtórzeń aby porównać każdą możliwą kombinację.

 

Metoda oceniania podobieństwa między obrazami – similarity judgements
Metoda oceniania podobieństwa między obrazami

Metoda oceniania podobieństwa między obrazami

W metodzie oceniania podobieństwa między obrazami obrazy są wyświetlane podobnie jak w metodzie wymuszonej decyzji. W metodzie wymuszonej decyzji wybierane są obrazy na podstawie ich jakości, bez określania jak bardzo różnią się one od siebie. W metodzie oceniania podobieństwa między obrazami obserwator nie tylko wybiera obraz o lepszej jakości, ale dodatkowo ocenia, używając ciągłej skali, jak duża różnica występuje między obrazami. Do oceny różnic między obrazami używana jest skala Likerta wyświetlona pod obrazami poddanymi ocenie. Lewa część skali odpowiada lepszej jakości obrazu wyświetlonego po lewej stronie ekranu, prawa część skali wskazuje lepszą jakość obrazu wyświetlanego po prawej stronie. Obserwator może ponadto ustawić wskaźnik na pozycji 0, jeśli nie zauważa różnic pomiędzy obrazami.