[IQA] 콘트라스트 변화에 의한 품질의 변화를 고려한 알고리즘, RIQMC

적절한 콘트라스트 변화는 이미지의 지각 품질(perceptual quality)을 향상시킨다. 지각 품질이란 우리가 이미지를 보고 인지하는 품질이다. 똑같은 이미지라도 콘트라스트에 따라 우리가 느끼는 품질이 다르다. 이것에 주목하여 만든 알고리즘이 바로 RIQMC(reduced-reference image quality metric for contrast change)이다. 이 알고리즘의 original 논문은 2016년에 Ke Gu 등에 의해 IEEE Trans. on Cybernetics에 게재된 "The Analysis of Image Contrast: From Quality Assessment to Automatic Enhancement"이다. 

 

아래 이미지들은 콘트라스트만 다를 뿐 같은 내용을 담고 있다. 그러나 우리는 대부분 첫번째 또는 마지막 이미지를 선호할 것이다. 더 나은 콘트라스트를 지니고 있기 때문이다. 

출처: original paper

 

콘트라스트의 변화도 일종의 왜곡(distortion) 현상으로 볼 수도 있다. 그런데 지각 품질을 낮추는 가우시안 화이트 노이즈, 가우시안 블러, JPEG 압축 왜곡과들과 다르게 콘트라스트 변화는 오히려 지각 품질을 높일 때도 있다는 것이다. 보통 원본 이미지와 왜곡 이미지의 유사도를 가지고 이미지의 품질을 측정하는데, 콘트라스트 변화 왜곡이 있는 경우에는 유사도만을 가지고 품질을 측정하는데 한계가 있다. 따라서 저자들은 원본과 왜곡 이미지의 유사도에 추가적으로 왜곡 이미지의 콘트라스트를 추가적으로 고려함으로 최종 품질 점수를 산출해냈다. 중요한 것은 콘트라스트를 측정함에 있어서는 왜곡 이미지만 활용했다는 것이다. 원본 이미지와 비교하지 않았다! 

 

첫번째로 원본 이미지와 왜곡 이미지의 유사도는 각각의 PC(Phase congruency) 맵의 엔트로피를 계산한 것을 빼줌으로 구했다. PC 맵은 주파수 영역에서 찾아낸 일종의 엣지 맵이다. 두번째로 콘트라스트 관련해서는 왜곡 이미지 히스토그램의 세기, 분산, skewness, kurtosis를 계산했다. 총 5개의 부분점수를 모두 더함으로 최종 품질 점수를 산출했다.