3. OCJENA KVALITETE KOMPRIMIRANE SLIKE

Objektivno ocjenjivanje kvalitete slike

Ocjena kvalitete slike daje podatak o tome kako i u kojoj mjeri postupci kompresije s gubicima djeluju na kvalitetu slike. Sliku možemo promatrati kao matricu, pri čemu su elementi matrice elementi slike. Postupak ocjenjivanja se svodi na određivanje razlike između pojedinih elemenata izlazne i ulazne matrice. Time je omogućena usporedba učinkovitosti različitih kompresijskih postupaka, kao i učinkovitosti istog kompresijskog postupka, ali uz različite stupnjeve kompresije. Utjecaj kompresije s gubicima možemo razmotriti prema slici 3.1. Na ulazu u sustav kompresije imamo matricu A s elemntima aij, pri čemu je , a . M je jednak broju elemenata slike u okomitom smjeru, a N je jednak broju elemenata slike u vodoravnom smjeru. je ukupan broj elemenata slike u slici. Na izlazu iz sustava za kompresiju nastaje matrica A' s elementima a'ij. Razlika matrica A i A' predstavlja gubitak kvalitete odnosno pogrešku. Pogreška je veća što je veći stupanj kompresije. Stupanj kompresije korisnik može podešavati prema želji i time izravno djelovati na količinu podataka potrebnih za prikaz komprimirane slike, te kvalitetu rekonstruirane slike.

Slika 3.1. Utjecaj kompresije na sliku prikazanu matricom

matricom

Razliku matrica A i A' moguće je prikazati pomoću srednje kvadratne pogreške (MSE - Mean Square Error):

,

(3.1)

Amplituda elemenata slike ima raspon , pri čemu je n broj bitova potrebnih za prikaz amplitude elemenata originalne slike. MSE ne uzima u obzir amplitudu elemenata slike stoga se uvodi vršni omjer signal/šum (PSNR - Peak Signal to Noise Ratio):

,

(3.2)

Ako pretpostavimo da je n=8 bita/elementu slike tada je:

,

PSNR daje objektivnu mjeru kvalitete komprimirane slike. Ako se zanemari matematička nepreciznost pri računanju, PSNR je apsolutno točan u objektivnom ocjenjivanju slike. Međutim mjerodavna mjera za ocjenu slike je ljudski vizualni sustav, dakle subjektivna ocjena slike. Naime, PSNR se ovisno o raspodjeli pogreške u rekonstruiranoj slici, može veoma razlikovati od subjektivne ocjene slike. Ukoliko se radi o neprimjetnom prostornom pomaku sadržaja slike PSNR daje lošu objektivnu ocjenu, a subjektivni dojam je dobar. Ukoliko je pak velika pogreška sabrana u malo područje slike subjektivni dojam je loš, a PSNR daje dobru objektivnu ocjenu. Stoga je PSNR pogodno rabiti pri usporedbi različitih kompresijskih postupaka na istoj ispitnoj slici.

Za objektivno ocjenjivanje razvijena je programska podrška odnosno simulatori ljudskog vizualnog sustava. Takvi programi uzimaju u obzir sva obilježja ljudske vizualne percepcije. Psihovizualnim istraživanjima je pokazano da postoje različite vrste izobličenja u slici i da ljudski vizualni sustav različito reagira na njih. Svakoj vrsti izobličenja se pridjeljuje težinska vrijednost. Kao rezultat se dobije kvantitativna vrijednost koja daje ocjenu od 1 do 5.

Subjektivno ocjenjivanje kvalitete slike

Preporuka ITU-R BT.500 predviđa nekolikom mjera za subjektivno ocjenjivanje komprimirane slike. Na ovim stranicama su opisane dvije metode [3]. Prva metoda se zove «Dvopodražajni postupak s ocjenom izobličenja slike». Promatrač promatra dvije sadržajno iste slike, referentnu i ispitnu. Referentna slika je nekomprimirana slika, dok ispitna slika može biti komprimirana, ali i nekomprimirana. Na taj se način provjerava koncetracija promatrača. Promatrači gledaju referentnu sliku, a nakon tri sekunde gledaju ispitnu sliku. Za svaku ispitnu sliku daju ocjenu prema tablici 3.1.

Druga metoda je alternativna i zove se «Dvopodražajni postupak s ocjenom kvalitete slike» . Promatrači ocjenjuju referentnu i ispitnu sliku neznajući koja je referentna, a koja ispitna. Ocjena kvalitete referentne i ispitne slike se vrši opisnim ocjenama (pridjevima) u odnosu na apsolutnu kvalitetu slike: izvrsno, dobro, gledljivo, jedva gledljivo, negledljivo. Često se umjesto opisnih ocjena koristi skala s kontinuiranim vrijednostima od 0 do 100 koje označavaju raspon od negledljive do izvrsne ocjene. Zatim se računa razlika ocjena refernetne i ispitne slike koja također može biti u rasponu od 0 do100 i predstavlja razinu gubitka kvalitete. Postoji mogućnost negativnih vrijednosti u slučaju da promatrač smatra kvalitetu ispitne slike boljom od referentne slike.

Rezultati subjektivnog ocjenjivanja ovise o nizu uvjeta. Potrebno je osigurati jednake uvjete za sve promatrače u nekom ispitnom laboratoriju. Idealno bi bilo kada bi svi ispitni laboratoriji za ovakva mjerenja imali iste uvjete. To su slijedeći uvjeti: isti monitor za sve promatrače, jednaka udaljenost promatrača od monitora, jednaka razina osvjetljenja, jednak vizualni izgled labaratorija, jednaka vlaga, temperatura i tlak zraka. Zbog različitih uvjeta, za istu ispitnu sliku, mogu nastati velike razlike u njenoj ocjeni. Naravno, ocjene ovise i o uputstvima koje promatrači dobiju od instruktora. Ponekad se promatrači upute da obrate pažnju na detalje u slici, a ponekad na sliku kao cijelinu. Veliki utjecaj može imati i interpretacija opisnih ocjena jer se one različito prevode na različitim jezicima. Da bi se razlike u ocjenjivanju smanjile, potrebno je povećati broj promatrača.

Tablica 3.1. Tablica ocjena

OCJENA	GUBITAK KVALITETE
5	Nezamjetan
4	Zamjetan
3	Pomalo smetajuć
2	Smetajuć
1	Veoma smetajuć

MENTOR:

Prof.dr.sc.Sonja Grgić

Û prethodno poglavlje Û

Ü slijedeće poglavlje Ü

Autor:

Mihael Jančić