Поиск максимального уровня незаметного шума на изображении

Предположим, что мы хотим найти «самый большой уровень» случайного шума, который можно безопасно добавить к изображению так, чтобы результирующее зашумленное изображение нельзя было отличить от исходного изображения без шума. С этой целью мы разрабатываем следующий субъективный эксперимент:

Пусть я буду эталонным (без шумов) изображением. Сначала мы добавляем высокий уровень шума к I, чтобы получить зашумленное изображение J. Затем мы отображаем I и J рядом и просим пользователя постепенно снижать уровень шума в J с помощью ползунка, пока он/она не сможет различить между эталонным изображением и зашумленным изображением. Результирующий уровень затем рассматривается как наибольший уровень незаметного шума для I.

Но считаете ли вы, что этот эксперимент технически правилен? Кроме того, можем ли мы использовать адаптивную процедуру, такую ​​как QUEST, чтобы найти желаемый порог/уровень шума? Что вы думаете?

Ответы (1)

Вы описываете две классические психофизические техники. Первый называется сопоставлением: вы пытаетесь перцептивно сопоставить стимул J со стимулом I. Проблема, которую я здесь вижу, заключается в том, что при таком уровне шума, при котором два изображения неразличимы (называемом абсолютным порогом), любое значение будет соответствовать , так что это неоднозначная задача. Существует еще один метод, когда вы просите вашего наблюдателя нажать кнопку, когда он впервые заметит разницу между двумя изображениями, в то время как шум медленно увеличивается. Вы чередуете испытания, в которых наблюдатель сообщает, когда он не может заметить разницу между двумя изображениями, в то время как шум медленно уменьшается (эти значения будут разными из-за гистерезиса восприятия). Затем вы берете среднее значение этих значений.

Второй метод называется 2-альтернативной задачей вынужденного выбора. Это техника, используемая сегодня в большинстве психофизических исследований. Есть разные способы реализовать это, но проще всего спросить у наблюдателя, какое из двух изображений, отображаемых одновременно (или последовательно), содержит шум. Тогда вы действительно можете использовать адаптивный метод, такой как ПОИСК, лестницу с фиксированным шагом или любую из сотен существующих лестниц, чтобы найти порог, при котором ваш наблюдатель прав на N% (N — это произвольное значение, которое вы фиксируете заранее).

Последняя техника может быть полезной. Если вы хотите найти не только порог, при котором ваш наблюдатель может воспринимать шум, но и всю функцию, которая связывает уровень шума с воспринимаемой «шумностью», вы можете использовать масштабирование разницы максимального правдоподобия. См. статью ниже.

Источники

Подойдет любой учебник по психофизике, вот этот очень хороший: Kingdom, FA, & Prins, N. (2010). Психофизика: практическое введение.

Техника MLDS: https://jov.arvojournals.org/article.aspx?articleid=2192635

Большое спасибо за ваш очень полезный ответ. На данный момент я прошу своего наблюдателя нажать кнопку, когда он не может уловить разницу между двумя изображениями, а шум медленно уменьшается. Итак, основываясь на вашем ответе, это правильный подход, однако из-за гистерезиса восприятия мне также нужно сделать альтернативу, т. Е. Мне нужно попросить моего наблюдателя нажать кнопку, когда он впервые заметит разницу между двумя изображений, в то время как шум медленно увеличивается, а затем вычислить среднее значение двух полученных значений. Вы подтверждаете это?
Да, это была бы правильная техника.
Я хотел бы увидеть ссылку на ваше число 90%. Исследования разборчивости речи редко используют 2AFC. То же самое с локализацией звука и оценками качества музыки. Клинические проверки слуха почти всегда используют метод свободной реакции (или что-то в этом роде). Несмотря на свою мощность, 2AFC подходит не для всех задач.
Справедливости ради, 90% было фигурой речи. Однако разборчивость речи или оценку качества музыки вряд ли можно отнести к психофизике. Клинический слух — это просто не наука, так зачем вообще упоминать об этом? Вопрос о том, заслуживают ли задачи 2AFC столь широкого распространения, не имеет значения. Это, безусловно, наиболее используемая техника.