Rodolfo Calanca

L'entropia: un criterio oggettivo di valutazione della qualità delle immagini digitali

In base a quale criterio si può giudicare la qualità delle immagini? In altre parole come facciamo a scegliere, tra diverse immagini, la “migliore”? 

Il mezzo c’è ed è sostanzialmente obiettivo, si tratta di determinarne il contenuto di entropia:  non facciamoci spaventare dal suono di questa parola che può riportare alla mente spiacevoli ricordi scolastici su nebulosi e mal digeriti concetti di termodinamica!

In questo caso, per entropia intendiamo la “quantità” di informazione contenuta in un’immagine.

Possiamo creare una scala arbitraria di valutazione della qualità delle immagini basata sul concetto di entropia, divisa in dieci classi di valori, che applichiamo all’analisi delle  immagini di un qualsiasi oggetto planetario. Ad esempio, con entropia 10 indichiamo una immagine di Marte poverissima di informazioni (è stata ottenuta con un seeing stimato 5/10 e una risoluzione peggiore di 0,6”). Con entropia 8, la risoluzione è compresa tra 0,5” e 0,6”; con entropia 3, invece, la risoluzione è migliore di 0,2” e, infine, per rappresentare l’entropia 1 mostriamo un’immagine dello Hubble Space Telescope ottenuta il 3 novembre 2005, la cui risoluzione è assai prossima al potere risolutivo del telescopio (le immagini caratterizzate da entropia 3, 8, 10 sono state ottenute nel 2005 da Cristian Fattinanzi con il suo riflettore di 25cm e webcam).

Minore è l’entropia e maggiore è la qualità dell’immagine. Naturalmente è possibile attribuire un valore numerico all’entropia, tramite un algoritmo di calcolo piuttosto complesso che qui non riporterò per non appesantire ulteriormente il testo (ne parlerò diffusamente in un articolo su Coelum). Grazie ai fondamentali concetti di entropia e di ridondanza di informazione, si sono studiati gli algoritmi di compressione delle immagini con la minima perdita di informazione, tra i quali il notissimo formato JPG.