【我要印】訊：一、引言

　　印刷品是圖文復制的結果，原稿、材料、設備、成像和轉印工藝等因素的綜合作用結果形成印刷圖像。圖形和文字的矢量屬性對頁面描述、排版和RIP解釋至關重要，尤其在輸出時必須區別對待圖形、文字和圖像這兩類不同性質的對象，才能得到最合理的結果。但是，圖形和文字的矢量屬性對印刷結果而言卻已經變得沒有實質性的意義了，因為這些對象一旦轉印到紙張表面后就失去了它們的矢量特征。因此，評價印刷質量時無需區分對象的點陣描述和矢量描述特征，認為印刷質量評價等價于印刷圖像質量評價（以下簡稱圖像質量評價）也完全說得過去。

　　人類對圖像質量評價技術的研究和應用從來沒有停止過，由于成像技術領域圖像質量改善活動的不斷開展而取得了不少進步。比如傳統印刷、鹵化銀攝影、彩色電視和靜電照相數字印刷等領域的圖像質量評價技術，其中不少評價方法表現出與物理特性和主觀評價結果有較好的相關性，也開發出了適用于不同領域的圖像質量評價系統。但僅僅用主觀評價一個尺度很難被普遍接受。
 

　　彩色膠印是現代圖文印刷的主要手段，長期以來印刷圖像質量優劣的評價都是由客戶的視覺及主觀印象來判定，這是一項穩定性極差并且十分困難的工作。所以，如何客觀評價和充分應用技術工藝手段實現彩色印刷圖像質量的控制非常重要。印刷圖像質量評定是指用數據來表示產品同原稿之間的相關關系。用一定的數據與指標，控制產品質量誤差的允許范圍和質量衰退，保證圖像復制的可重復性和質量穩定性。

　　印刷圖像的質量有三個關鍵因素：①圖像的清晰度，即圖像邊緣密度變化是否與人的視覺敏感程度相一致，主要依賴于加網曬版和印刷中的網點擴大。②圖像的層次，即圖像中視覺可分辨的密度級次，主要取決于印前與印刷中的反差擴大與縮小。③圖像的色彩，即圖像的各種顏色的復制精度及中性灰平衡，主要取決于分色機制，感光材料，紙張、油墨等的質量。

　　二、傳統印刷圖像質量評價的主要方法

　　印刷圖像質量評價方法不論采取何種方式最終必定歸結到圖像的清晰度、層次和色彩三個方面。評價方法主要分為主觀評價和客觀評價及一種基于視覺評價的綜合方法。

　　1.主觀評價法

　　印刷圖像的主觀評價是一種根據經驗評價圖像質量優劣的方法。主觀評價法常用的有目視評價法和定性指標評價法。目視評價法是指在相同的評價環境條件下（如光源、照度一致）由多個有經驗的管理人員，技術人員和用戶來觀察原稿和印刷品，再以各人的經驗，情緒及愛好為依據，對各個印刷品按優，良，中，差分等級，并統計各分級的頻度，獲得一致好評者為優、良，反之為差。定性指標評價法是指按一定的定性指標，并列出每個指標對質量影響的重要因素，由多個有經驗的評定人評分，總分高者質量為優，低者為差。

　　①多維標度法：

　　多維標度是以數理統計學為基礎的標度技術。在成對比較樣本間的差異或決定對樣本的滿意程度時，可以利用多維標度方法對人們評定時使用的主要參數進行分析和鑒別。用這種方法評判印刷樣本時，可以確定印刷質量主要參數的相對重要程度；評判得出的數值可以使主觀評價與客觀評價或與紙張性質之間產生內在的關聯；還可以得到每張印刷品質量評價的可靠性、每個評價人員 （如印刷、造紙專家、讀者、廣告人員等）與該評價小組評價的一致性等信息。

　　    多維標度技術是托各森提出的，其內容是：若兩個元素間存在著感覺得出的差別，那么這個差量可以用一個幾何距離表達。若把這個差量記在一直線標尺上，那么刻度尺上的刻度值就顯示了這個距離，然后可用該距離建立多于一維的、反映樣本間關系的幾何模型。

　　多維標度技術的一個重要特點是可以為評判者的主觀心理因素加權情況進行多維標度，每個參數在一個評價中的作用可以用一個期望向量表示。

　　②成對比較法：

　　人對印刷品質量進行判斷時具有主觀的特點，不同的人會做出完全不相同的結論，這種客觀存在的不一致性不能視為偏差或隨機性而加以忽略。即使評價時存在可以用作比較基準的參照物，評價結果也會有不一致性，主觀評價中存在的不一致性同樣不可視為偏差和隨機性而加以忽略。

　　在很多場合根本不存在可以用作比較基準的參照物。這時，只能在被評判對象之間進行內部對比，常用方法有兩種：一是將被評判的樣本按某種順序進行排列；二是把一組被評判樣本中的每一張樣本跟其它被評判的樣本逐一進行比較，在比較的基礎上打分，根據積分進行評判，這就是成對比較法。它屬于一種主觀評價方法。

　　實施成對比較方法時要注意：保證在評判人員同時對兩張樣本進行比較時，不要有不相關的因素干擾這種比較。應當把被比較的印刷品處于完全相同的標準照明狀態下，背景應當是中性的，用作比較的房間應能保證評判人員集中精力，不能中斷評判工作或干擾評判人員。被比較的樣本應按隨機順序提供給評判人員，這樣可使比較過程不帶任何偏見。必須簡單清楚地向評判人員說明根據什么進行評判、不許有模棱兩可的話。

　　這樣的主觀對比實驗只是樣本內部之間的比較，比較結果只跟被比較的各樣本有關。成對比較的結果是否可靠，可通過考察評判人員“評判的可靠性”后得知，即通過計算可靠性系數加以衡量。

　　2.客觀評價法

　　①階調（層次）再現的評價：

　　透射原稿的反差范圍差別很大，而彩色印刷品卻要再現為密度范圍基本一致的畫面，這個密度范圍又大都低于彩色原稿的密度范圍，在分色制版時，必然要做壓縮調整。對各階調層次采取什么樣的再分配調整，一方面取決于原稿的階調層次分布狀態，同時又和人的視覺感受相關。其中，既有視覺響應的孟塞爾明度值因素，還有人們視覺心理要求的主觀因素。對原稿階調層次復制調整需要將人們的視覺心理需求綜合歸納起來，加入視覺響應的物理量值，再結合原稿層次分布狀態進行考慮，才能得出印刷畫面的密度階調層次再現曲線，然后納入復制與再現過程中的演變數據，設計出具體原稿的階調層次復制曲線。

　　對印刷圖像階調再現的評價，若單從印刷品質量檢驗的角度而言，那就是：測量各色油墨層的印刷實地密度；測量并計算各色墨層的疊印率；測量印刷網點階調增大或測量計算印刷K值；檢查油墨網點的轉印質量；測量并描繪印刷品對原稿的密度層次再現曲線。通過這些客觀技術數據測量，再與本部門制定的質量規范標準進行比較，即可確定具體彩色印刷產品的質量等級。

　　②色彩再現的評價：

　　色彩的復制再現，有三種不同的概念。一是物理意義上的色彩再現，要求再現色彩同原稿色彩在每一色點上的光譜分布都完全相同。而印刷品是供視覺觀賞的，要求達到物理意義上的同譜色彩再現是難以實現的，也無多大必要。二是色度學意義上的再現，使印刷再現圖像同原稿色彩點在色度上一致或接近，即異譜同色效果，這是現實客觀評價色彩再現的量度標準。三是心理意義上的色彩再現，即印刷再現的色彩在色度上同原稿色彩可能有些差距，但在色彩效果上卻可能達到視覺心理的滿足，這里加入了主觀評價因素。

　　由于印刷材料（紙張、油墨等）色度表現特性的欠缺，分色復制手段與器材性能的不完善，以及印刷再現方式本身表現彩色的不足，現實的印刷技術尚不能做到忠實還原原稿或是原景物的所有色彩，即使其可再現的部分也達不到忠實還原的程度，只能是相對接近。這就給印刷品色彩再現質量的客觀評價帶來一定困難。

 

　　只能從印刷品對原稿或原景物色彩接近程度上，通過色度測量的結果加以比較。在相似與不相似之間，摻入人們對色彩視覺心理要求即心理上的再現程度，才能對印刷品色彩再現作出綜合而全面的評價。

　　如果就印刷色彩對原稿色彩的再現的接近程度來設定客觀技術衡量尺度標準，應當包括：印刷油墨色彩再現范圍的測量檢驗，印刷灰色平衡再現的測量檢驗，印刷色彩對原稿色彩絕對再現精度的量度檢驗，以及相對再現程度的測量計算。

　　③清晰度再現的評價：

　　彩色印刷品的清晰度是圖像復制再現的一個重要質量指標。除去為表現影像的特殊意境外，每個畫面總應該有一部分層次（主體或背景）是清晰的。對印刷畫面清晰度的評價也有三個方面的相關內容：圖像層次輪廓的實度；圖像兩相鄰層次明暗對比變化的明晰度即細微反差；原稿或印刷畫面層次的分辨力，也就是其細微層次的微細程度是表現客觀景物組成物質本質面貌的，即所謂質感。

　　3.基于視覺的評價方法

　　經過對人的視覺系統（HVS）多年研究，人們從神經生理學、心理物理學等方面對視覺系統功能的理解有了顯著的進展。與圖像質量相關的重要特性主要有：Weber-Fechner定律，即刺激信號的可察覺閾值與背景強度成正比；調制傳遞函數（MTF）為帶通特性，最大響應在2-5c/d之間；區域掩蓋效應，即出現在過閾值背景上的信號可視度降低；視覺信號的面積、頻率和方向的多通道的分解性。

　　通常導出一個與視覺相關的客觀失真測度方法是，使用HVS的早期信息處理階段，即從視網膜通過光學神經、視交叉和側膝狀核到大腦皮層，將誤差圖像轉換到“感知域”中，使得此時相同幅度的誤差有相同的視覺感知度，最后用合適的距離測度將誤差總和為一個失真尺度。HVS和質量損傷種類的復雜性，給問題的研究帶來了許多困難。過去一些學者曾利用從相對簡單的心理視覺實驗所得到的視覺特性，諸如頻率選擇與掩蓋特性，建立視覺模型來進行質量預測。隨著編碼技術與應用的不斷發展及要求，對基于視覺的質量測度研究也不斷深入，并有了顯著進展。

　　S.Karunasekera& N.Kinsbery提出了針對損傷的失真測度。這種損傷常見于矢量量化和DCT編碼方式中， 由垂直和水平的邊緣失真組成。先對人工合成測試圖像進行主觀實驗，通過調整4個參數：邊緣幅度、邊緣長度、背景亮度和背景活動性，測出邊緣損傷的視覺敏感度，并由此建立一個視覺模型。值得一提的是，視覺敏感度是以對刺激反應時間來度量，而不是通常的視覺閾值方法，模型參數則由對定敏感點（ConstantSensitivityPoint）的匹配確定。預測垂直邊緣誤差的模型為（水平方向類似），邊緣信息首先由有合適帶寬的低通濾波器從誤差圖像中提取，然后考慮活動性與區域掩蓋效應，其中活動性掩蓋由邊緣周圍的N×N方塊加窗付立葉變換系數的加權能量和決定；接著進行非線性變換以適應HVS的非線性特性，最后計算總的誤差（取絕對平均）。在對實際自然圖像的檢驗中，作者設計了一些有相同的MSE但方塊結構分布不同的圖像，模型預測與主觀測試吻合得很好，同時也表明MSE不是一個好的失真測度。

　　①基于視覺感知的圖像質量評價方法：

　　圖像降質對人眼視覺的影響是由人眼視覺系統的靈敏度決定的，而視覺靈敏度是由人眼的視覺細胞決定的。此外，人眼視覺系統的靈敏度還受到圖像局部空間頻率的影響，大量實驗結果證明影響像素誤差可視度的因素是誤差周圍的局部區域環境，而不是整個圖像的背景環境。

　　根據上述視覺特性，人們建立了各種HVS模型，用以評價圖像的質量.最典型的HVS模型如圖一，它模擬了視覺感知的3個顯著特性，即：視覺非線性特性（Weber定律）、視覺敏感度帶通和視覺多通道及掩蓋效應。

　　②基于視覺興趣的圖像質量評價方法：

　　基于圖像內容的編碼技術啟示了人們對基于視覺興趣的圖像質量評價方法的研究。從視覺心理學角度，視覺是一種積極的感受行為，不僅與生理因素有關，還在相當大的程度上取決于心理因素。人們在觀察和理解圖像時往往會不自覺地對其中某些區域產生興趣，這些區域被稱為“感興趣區（ROI，  Region of Interest）”。整幅圖像的視覺質量往往取決于ROI的質量，而不感興趣區的降質有時不易覺察。現實生活中人們由于文化背景、周圍環境以及情緒的影響，對同一幅圖像的評價會產生較大偏差，但是對于圖像中關注的區域卻具有共性，它們集中傳遞了整幅圖像所要表達的大部分客觀信息。

　　    基于視覺興趣的測量方法為圖像質量評價開辟了一條新路，但目前該類方法還只是處于初期研究階段，仍有許多問題有待深入研究，例如，圖像中感興趣區如何確定；如果測試圖像中包含多個感興趣區，則如何確定這些區域的興趣權值等。

　　三、結束語

　　圖像質量的正確評價對于整體圖像信息工程的發展具有十分重要的意義，可以相信，隨著多媒體信息技術的高速發展，對圖像質量評價的研究將越來越受到人們的重視。

　　在傳統的融合圖像質量評價方法中，存在諸如主觀評價方法過于繁瑣和不可重復，客觀評價結果與實際圖像質量不相吻合甚至相互矛盾等缺陷，且已有的評價方法多適用于相關性較強的圖像融合評價，并不適用于娛樂照相領域的融合圖像評價。因此，在融合圖像計測方法中引入HVS特性，將傳統的客觀評價方法和主觀評價方法有機地結合起來，是解決這一難題的有效途徑，也是融合圖像質量評價的發展方向。


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