คุณภาพของภาพอาจหมายถึงระดับความแม่นยำที่ระบบการถ่ายภาพต่างๆ ใช้ในการจับภาพ ประมวลผล จัดเก็บ บีบอัด ส่ง และแสดงสัญญาณที่ประกอบเป็นภาพ อีกนิยามหนึ่งกล่าวถึงคุณภาพของภาพว่าเป็น "การรวมกันแบบถ่วงน้ำหนักของคุณลักษณะที่สำคัญทางสายตาทั้งหมดของภาพ" ^{[ 1 ] : 598} ความแตกต่างระหว่างสองนิยามนี้คือ นิยามหนึ่งเน้นที่ลักษณะของการประมวลผลสัญญาณในระบบการถ่ายภาพต่างๆ ในขณะที่อีกนิยามหนึ่งเน้นที่การประเมินการรับรู้ที่ทำให้ภาพดูน่าพึงพอใจสำหรับผู้ชมที่เป็นมนุษย์

คุณภาพของภาพไม่ควรสับสนกับความเที่ยงตรงของภาพความเที่ยงตรงของภาพหมายถึงความสามารถของกระบวนการในการสร้างสำเนาภาพให้มีลักษณะคล้ายคลึงกับต้นฉบับ (โดยไม่มีการบิดเบือนหรือการสูญเสียข้อมูล) กล่าวคือ ผ่าน กระบวนการ แปลงจากสื่ออนาล็อกเป็นภาพดิจิทัล

กระบวนการกำหนดระดับความแม่นยำเรียกว่าการประเมินคุณภาพของภาพ (Image Quality Assessment หรือ IQA) การประเมินคุณภาพของภาพเป็นส่วนหนึ่งของ การวัด คุณภาพของประสบการณ์คุณภาพของภาพสามารถประเมินได้สองวิธี ได้แก่ วิธีอัตนัยและวิธีวัตถุประสงค์ วิธีอัตนัยนั้นขึ้นอยู่กับการประเมินการรับรู้ของผู้ดูที่เป็นมนุษย์เกี่ยวกับคุณลักษณะของภาพหรือชุดภาพ ในขณะที่วิธีวัตถุประสงค์นั้นขึ้นอยู่กับแบบจำลองทางคอมพิวเตอร์ที่สามารถทำนายคุณภาพของภาพที่รับรู้ได้^{[ 2 ] : vii} วิธีวัตถุประสงค์และอัตนัยไม่จำเป็นต้องสอดคล้องกันหรือแม่นยำระหว่างกัน ผู้ดูที่เป็นมนุษย์อาจรับรู้ถึงความแตกต่างอย่างชัดเจนในคุณภาพของชุดภาพ ในขณะที่อัลกอริทึมของคอมพิวเตอร์อาจไม่รับรู้เช่นนั้น

วิธีการแบบอัตนัยมีค่าใช้จ่ายสูง ต้องใช้คนจำนวนมาก และไม่สามารถทำให้เป็นอัตโนมัติแบบเรียลไทม์ได้ ดังนั้น เป้าหมายของการวิจัยการประเมินคุณภาพของภาพคือการออกแบบอัลกอริธึมสำหรับการประเมินแบบวัตถุประสงค์ที่สอดคล้องกับการประเมินแบบอัตนัยด้วย^{[ 3 ]}การพัฒนาอัลกอริธึมดังกล่าวมีศักยภาพในการใช้งานมากมาย สามารถใช้ในการตรวจสอบคุณภาพของภาพในระบบควบคุมคุณภาพ ใช้เป็นเกณฑ์มาตรฐานสำหรับระบบและอัลกอริธึมการประมวลผลภาพ และใช้เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของระบบการถ่ายภาพ^{[ 2 ] : 2 [ 3 ] : 430}

กระบวนการสร้างภาพได้รับผลกระทบจากความผิดเพี้ยนหลายประการระหว่างช่วงเวลาที่สัญญาณเดินทางผ่านและไปถึงพื้นผิวรับภาพ กับอุปกรณ์หรือวิธีการที่ใช้แสดงสัญญาณ แม้ว่าความคลาดเคลื่อนทางแสงอาจทำให้คุณภาพของภาพผิดเพี้ยนอย่างมาก แต่ก็ไม่ได้อยู่ในขอบเขตของการประเมินคุณภาพของภาพความคลาดเคลื่อนทางแสงที่เกิดจากเลนส์ นั้น อยู่ในขอบเขตของทัศนศาสตร์ ไม่ใช่ขอบเขต ของ การประมวลผลสัญญาณ

ในแบบจำลองในอุดมคติ จะไม่มีการสูญเสียคุณภาพระหว่างการปล่อยสัญญาณและพื้นผิวที่รับสัญญาณนั้น ตัวอย่างเช่นภาพดิจิทัลเกิดขึ้นจากรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าหรือคลื่น อื่นๆ ขณะที่พวกมันผ่านหรือสะท้อนจากวัตถุ จากนั้นข้อมูลนั้นจะถูกจับและแปลงเป็นสัญญาณ ดิจิทัล โดยเซ็นเซอร์รับภาพอย่างไรก็ตาม เซ็นเซอร์นั้นมีข้อบกพร่องที่ไม่สมบูรณ์แบบซึ่งจำกัดประสิทธิภาพของมัน

คุณภาพของภาพสามารถประเมินได้โดยใช้วิธีการเชิงวัตถุวิสัยหรือเชิงอัตวิสัย ในวิธีการเชิงวัตถุวิสัย การประเมินคุณภาพของภาพจะดำเนินการโดยใช้อัลกอริทึมต่างๆ ที่วิเคราะห์ความผิดเพี้ยนและการเสื่อมคุณภาพที่เกิดขึ้นในภาพ ส่วนการประเมินคุณภาพของภาพเชิงอัตวิสัยนั้นเป็นวิธีที่อิงตามวิธีที่มนุษย์รับรู้หรือสัมผัสคุณภาพของภาพ วิธีการประเมินคุณภาพเชิงวัตถุวิสัยและเชิงอัตวิสัยไม่จำเป็นต้องสอดคล้องกันเสมอไป อัลกอริทึมอาจให้ค่าที่คล้ายคลึงกันสำหรับภาพหนึ่งๆ และภาพที่ถูกเปลี่ยนแปลงหรือเสื่อมคุณภาพ ในขณะที่วิธีการเชิงอัตวิสัยอาจรับรู้ถึงความแตกต่างอย่างมากในคุณภาพของภาพเดียวกันและภาพเวอร์ชันต่างๆ

วิธีการประเมินคุณภาพของภาพแบบอัตนัยจัดอยู่ในขอบเขตการวิจัยด้านจิตสัมผัส (psychophysics)ซึ่งเป็นสาขาที่ศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างสิ่งเร้าทางกายภาพและการรับรู้ของมนุษย์ โดยทั่วไปแล้ว วิธีการประเมินคุณภาพของภาพแบบอัตนัยจะใช้ วิธี การหาค่าเฉลี่ยความคิดเห็นโดยให้ผู้ชมจำนวนหนึ่งให้คะแนนความคิดเห็นตามการรับรู้คุณภาพของภาพ จากนั้นจึงแปลงความคิดเห็นเหล่านั้นเป็นค่าตัวเลข

วิธีการเหล่านี้สามารถจำแนกได้ตามความพร้อมใช้งานของภาพต้นฉบับและภาพทดสอบ:

• การกระตุ้นด้วยสิ่งเดียว : ผู้ชมจะเห็นเฉพาะภาพทดสอบและไม่รับรู้ถึงภาพต้นฉบับ
• สิ่งเร้าสองด้าน : ผู้ชมจะเห็นทั้งภาพต้นฉบับและภาพทดสอบ

เนื่องจากการรับรู้ภาพอาจได้รับผลกระทบจากสภาพแวดล้อมและเงื่อนไขการรับชมสหภาพโทรคมนาคมระหว่างประเทศจึงได้จัดทำชุดคำแนะนำสำหรับวิธีการทดสอบมาตรฐานสำหรับการประเมินคุณภาพของภาพแบบอัตนัย^{[ 4 ​​]}

พบว่าเนื้อหาทางอารมณ์ในภาพสามารถส่งผลต่อการประเมินคุณภาพของภาพในเชิงอัตวิสัยได้ โดยการตอบสนองทางอารมณ์ของผู้ดูต่อภาพอาจทำให้การให้คะแนนมีอคติ ซึ่งอาจนำไปสู่คะแนนคุณภาพที่สูงขึ้นสำหรับภาพที่กระตุ้นอารมณ์ได้มากกว่า โดยไม่คำนึงถึงคุณภาพทางเทคนิค อคติทางอารมณ์นี้ชี้ให้เห็นว่าเนื้อหาทางอารมณ์อาจบิดเบือนการประเมินคุณภาพของภาพ ซึ่งเน้นย้ำถึงความจำเป็นที่วิธีการประเมินจะต้องพิจารณาอิทธิพลดังกล่าวเพื่อปรับปรุงความเป็นกลาง^{[ 5 ]}

Wang & Bovik (2006) จำแนกวิธีการเชิงวัตถุประสงค์ตามเกณฑ์ต่อไปนี้: (a) ความพร้อมใช้งานของภาพต้นฉบับ; (b) ตามขอบเขตการใช้งาน และ (c) ตามแบบจำลอง การจำลอง ระบบการมองเห็นของมนุษย์เพื่อประเมินคุณภาพ^{[ 6 ]} Keelan (2002) จำแนกวิธีการตาม (a) การวัดเชิงทดลองโดยตรง; (b) การสร้างแบบจำลองระบบ และ (c) การประเมินด้วยสายตาเทียบกับมาตรฐานที่สอบเทียบแล้ว^{[ 7 ] : 173}

• วิธีการอ้างอิงแบบเต็ม (FR) – ตัวชี้วัด FR พยายามประเมินคุณภาพของภาพทดสอบโดยการเปรียบเทียบกับภาพอ้างอิงที่ถือว่ามีคุณภาพสมบูรณ์แบบ เช่น ภาพต้นฉบับเทียบกับภาพที่บีบอัดด้วย JPEG
• วิธีการลดการอ้างอิง (Reduced-reference หรือ RR) – ตัวชี้วัด RR ประเมินคุณภาพของภาพทดสอบและภาพอ้างอิงโดยอาศัยการเปรียบเทียบคุณลักษณะที่สกัดจากภาพทั้งสอง
• วิธีการแบบไม่มีภาพอ้างอิง (NR) – ตัวชี้วัดแบบ NR พยายามประเมินคุณภาพของภาพทดสอบโดยไม่อ้างอิงถึงภาพต้นฉบับใดๆ

ตัวชี้วัดคุณภาพของภาพยังสามารถจำแนกได้ตามการวัดเฉพาะความเสื่อมประเภทใดประเภทหนึ่งโดยเฉพาะ (เช่นการเบลอการปิดกั้น หรือการเกิดวงแหวน) หรือโดยคำนึงถึงความผิดเพี้ยนของสัญญาณที่เป็นไปได้ทั้งหมด ซึ่งก็คือสิ่งแปลกปลอมหลายประเภท^{[ 8 ]}

• ความคมชัดเป็นตัวกำหนดปริมาณรายละเอียดที่ภาพสามารถถ่ายทอดได้ ความคมชัดของระบบได้รับผลกระทบจากเลนส์ (การออกแบบและคุณภาพการผลิต ระยะโฟกัส รูรับแสง และระยะห่างจากจุดศูนย์กลางภาพ) และเซ็นเซอร์ (จำนวนพิกเซลและฟิลเตอร์ป้องกันการเกิดรอยหยัก) ในภาคสนาม ความคมชัดได้รับผลกระทบจากการสั่นของกล้อง (ขาตั้งกล้องที่ดีสามารถช่วยได้) ความแม่นยำในการโฟกัส และการรบกวนในชั้นบรรยากาศ (ผลกระทบจากความร้อนและละอองลอย) ความคมชัดที่หายไปสามารถกู้คืนได้ด้วยการเพิ่มความคมชัด แต่การเพิ่มความคมชัดก็มีข้อจำกัด การเพิ่มความคมชัดมากเกินไปอาจทำให้คุณภาพของภาพลดลงโดยทำให้เกิด "แสงสะท้อน" ปรากฏขึ้นใกล้ขอบเขตที่มีความแตกต่างของแสง ภาพจากกล้องดิจิทัลขนาดกะทัดรัดหลายรุ่นบางครั้งถูกเพิ่มความคมชัดมากเกินไปเพื่อชดเชยคุณภาพของภาพที่ต่ำลง
• สัญญาณรบกวนคือความผันแปรแบบสุ่มของความหนาแน่นของภาพ ซึ่งมองเห็นได้เป็นเม็ดๆ ในฟิล์มและการเปลี่ยนแปลงระดับพิกเซลในภาพดิจิทัล เกิดจากผลกระทบของหลักฟิสิกส์พื้นฐาน ได้แก่ ธรรมชาติของโฟตอนของแสงและพลังงานความร้อนภายในเซ็นเซอร์รับภาพ ซอฟต์แวร์ลดสัญญาณรบกวน (NR) ทั่วไปจะลดความชัดเจนของสัญญาณรบกวนโดยการทำให้ภาพเรียบขึ้น โดยไม่รวมบริเวณใกล้ขอบเขตความคมชัด เทคนิคนี้ได้ผลดี แต่ก็อาจบดบังรายละเอียดเล็กๆ ที่มีความคมชัดต่ำได้
• ช่วงไดนามิก (หรือช่วงการรับแสง) คือช่วงระดับแสงที่กล้องสามารถจับภาพได้ โดยปกติจะวัดเป็นค่า f-stop, EV (ค่าการรับแสง) หรือโซน (ค่าที่หารด้วยสองลงตัว) ช่วงไดนามิกมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับสัญญาณรบกวน: สัญญาณรบกวนสูงหมายถึงช่วงไดนามิกต่ำ
• การสร้างโทนสีขึ้นใหม่คือความสัมพันธ์ระหว่างความสว่าง ของฉาก และความสว่างของภาพที่ถูกสร้างขึ้นใหม่
• คอนทราสต์หรือที่เรียกว่าแกมมาคือ ความชันของเส้นโค้งการสร้างโทนสีในพื้นที่ลอการิทึมคู่ (log-log space) คอนทราสต์สูงมักส่งผลให้ช่วงไดนามิกเรนจ์ลดลง กล่าวคือ รายละเอียดลดลง หรือเกิดการตัดทอนในส่วนสว่างหรือส่วนมืด
• ความแม่นยำของสีเป็นปัจจัยสำคัญแต่ก็คลุมเครือในด้านคุณภาพของภาพ ผู้ชมหลายคนชอบสีที่มีความอิ่มตัวสูงกว่า สีที่แม่นยำที่สุดจึงไม่ใช่สีที่น่าพึงพอใจที่สุดเสมอไป อย่างไรก็ตาม การวัดการตอบสนองของสีจากกล้องเป็นสิ่งสำคัญ เช่น การเปลี่ยนแปลงของสี ความอิ่มตัวของสี และประสิทธิภาพของอัลกอริทึมสมดุลแสงสีขาว
• ความบิดเบี้ยวคือความผิดปกติที่ทำให้เส้นตรงโค้งงอ ซึ่งอาจเป็นปัญหาสำหรับการถ่ายภาพทางสถาปัตยกรรมและการวัด (การถ่ายภาพที่เกี่ยวข้องกับการวัด) ความบิดเบี้ยวมักจะสังเกตเห็นได้ชัดเจนในกล้องราคาประหยัด รวมถึงโทรศัพท์มือถือ และเลนส์ DSLR ราคาถูก โดยปกติแล้วจะเห็นได้ง่ายมากในภาพถ่ายมุมกว้าง ปัจจุบันสามารถแก้ไขได้ด้วยซอฟต์แวร์แล้ว
• ปรากฏการณ์แสงมืด บริเวณขอบภาพ (Vignetting)หรือการลดลงของแสงบริเวณมุมภาพ ทำให้ภาพมืดลงบริเวณใกล้ขอบภาพ ซึ่งอาจเห็นได้ชัดเจนเมื่อใช้เลนส์มุมกว้าง
• ความแม่นยำในการรับแสงอาจเป็นปัญหาสำหรับกล้องอัตโนมัติเต็มรูปแบบและกล้องวิดีโอที่มีโอกาสน้อยหรือไม่มีเลยสำหรับการปรับโทนสีหลังการรับแสง บางรุ่นยังมีหน่วยความจำการรับแสง: การรับแสงอาจเปลี่ยนแปลงหลังจากวัตถุที่สว่างมากหรือมืดมากปรากฏในฉาก
• ความคลาดเคลื่อนสี ด้านข้าง (Lateral chromatic aberrationหรือ LCA) หรือที่เรียกว่า "ขอบสี" รวมถึงขอบสีม่วงเป็นความคลาดเคลื่อนของเลนส์ที่ทำให้สีต่างๆ โฟกัสที่ระยะห่างจากจุดศูนย์กลางภาพต่างกัน จะเห็นได้ชัดเจนที่สุดบริเวณมุมภาพ LCA จะรุนแรงที่สุดในเลนส์ที่ไม่สมมาตร เช่น เลนส์มุมกว้างพิเศษ เลนส์เทเลโฟโต้แท้ และเลนส์ซูม และได้รับผลกระทบอย่างมากจากกระบวนการประมวลผลภาพ (demosaicing )
• แสงแฟลร์รวมถึง "แสงสะท้อนบดบัง" คือแสงที่เล็ดลอดเข้ามาในเลนส์และระบบออปติก เกิดจากการสะท้อนระหว่างชิ้นเลนส์และภายในกระบอกเลนส์ ซึ่งอาจทำให้ภาพพร่ามัว (รายละเอียดในส่วนเงาและสีหายไป) รวมถึงภาพ "ซ้อน" ที่อาจเกิดขึ้นได้เมื่อมีแหล่งกำเนิดแสงสว่างอยู่ในหรือใกล้กับบริเวณที่มองเห็น
• มัว เร่สี (Color moiré ) คือแถบสีเทียมที่อาจปรากฏในภาพที่มีลวดลายซ้ำๆ กันด้วยความถี่เชิงพื้นที่สูง เช่น ผ้าหรือรั้วไม้ ปัจจัยที่ส่งผลต่อปรากฏการณ์นี้ ได้แก่ ความคมชัดของเลนส์ ฟิลเตอร์ป้องกันการเกิดรอยหยัก (ฟิลเตอร์โลว์พาส) (ซึ่งทำให้ภาพนุ่มนวลขึ้น) และ ซอฟต์แวร์ ประมวลผลภาพโดยมักจะเกิดมากที่สุดกับเลนส์ที่มีความคมชัดสูง
• สิ่งผิดปกติ  – ซอฟต์แวร์ (โดยเฉพาะการดำเนินการระหว่างการแปลงไฟล์ RAW) อาจทำให้เกิดสิ่งผิดปกติทางภาพอย่างมาก รวมถึงการบีบอัดข้อมูลและการสูญเสียระหว่างการส่ง (เช่น JPEG คุณภาพต่ำ ) การเพิ่มความคมชัดมากเกินไปจนเกิด "แสงสะท้อน" และการสูญเสียรายละเอียดเล็กๆ ที่มีความคมชัดต่ำ

• Sheikh, HR; Bovik AC , แนวทางเชิงทฤษฎีสารสนเทศสำหรับการประเมินคุณภาพของภาพ ใน: Bovik, AC Handbook of Image and Video Processing. Elsevier, 2005.
• Guangyi Chen, Stephane Coulombe, วิธีการประเมินคุณภาพการมองเห็นของภาพโดยใช้คุณลักษณะ SIFT 85-97 JPRR
• Hossein Ziaei Nafchi, Atena Shahkolaei, Rachid Hedjam, Mohamed Cheriet, ดัชนีความคล้ายคลึงค่าเบี่ยงเบนเฉลี่ย: เครื่องมือประเมินคุณภาพภาพอ้างอิงเต็มรูปแบบที่มีประสิทธิภาพและน่าเชื่อถือ ใน: IEEE Access. IEEE