雷娜圖

雷娜圖，是圖像處理領域最受歡迎的測試圖，圖片中的美麗女性為《花花公子》的玩伴女郎雷娜（Lena Soderberg）。

基本信息

• 中文名：雷娜圖

• 簡介：圖像處理領域最受歡迎的測試圖
• 技術分析：測試各種不同的圖像處理算法
• 玩伴女郎：雷娜

來源

雷娜圖

1973年的夏天，美國南加州大學信號與圖像處理研究所里，年輕的助理教授亞歷山大（Alexander Sawchuk）和研究員威廉（William Pratt）正為一篇學術論文忙碌，試圖從一疊常用的測試圖片中找出一張適合測試壓縮算法的圖片：最好是人臉，表面光滑，內容多層次。不過這些單調陳舊，如同早期電視畫面的圖片很快就讓他們失望了。歷史在這裡開了個小小的玩笑，正巧有人拿著一本《花花公子》雜誌（1972年11月刊）到實驗室來“串門”，當期的玩伴女郎雷娜（Lena Soderberg）立刻吸引了眾人的目光。亞歷山大發現這張有著光滑面龐和繁雜飾物的圖片正好符合要求，於是，他們撕下這張彩圖，將上半部掃描成一張512×512像素大小的圖片，“雷娜圖”就此誕生。亞歷山大並未覺得有任何不妥的地方，他用這張圖片測試了自己的壓縮算法，滿意地完成了論文。而對於這一切，遠在芝加哥的雷娜一無所知，在結束自己的模特生涯後，她回到瑞典的故鄉，結婚生子，無從知曉自己將成為一個學術圈裡的傳奇人物。在亞歷山大的論文發表後，不斷有同行向他索要原始的掃描件，以便能同他們自己的圖像壓縮算法進行效果比較。久而久之，這張圖片成為了圖像處理領域的一個標準測試圖，只要支付一小筆費用，你就能從南加州大學得到原始的掃描件拷貝，而大多數研究者奮鬥的目標只有一個：如何在保證圖片質量的同時讓它的壓縮率高一點，再高一點。
隨著這張標準圖在學術圈的流行，不少人開始對這位迷人的女郎產生了興趣。1988年，一家瑞典的電腦出版社聯繫並採訪到了雷娜，這是她十五年來首次得知自己的照片被套用在計算機行業里，興奮和驚訝之情溢於言表。1997年，在《花花公子》雜誌社的幫助下，圖像科學和技術會議(IS&T)的籌辦方正式邀請雷娜參加於當年五月份在波士頓召開的五十周年大會。這離當初雷娜圖的誕生，已經過去了約四分之一個世紀，當初的年輕教授已成為業內的知名學者，而紅顏少女的鬢邊終於也見到了白髮。“他們肯定早已厭煩我了，這么多年都看著同一張照片。”雷娜在會議上受到了熱情的歡迎，她看到了許多基於雷娜圖的研究工作，並忙於在一張又一張自己的照片上籤名。

著作權之爭

1991年，學術期刊《光學工程》（Optical Engineering）使用雷娜圖作為其7月刊的封面。至此，《花花公子》才得知這張圖片已然在學術界被“盜用”了18年之久（由此我們亦可得知學術界和娛樂界是多么的不通往來）。當初的無心之舉使得照片的著作權問題終於浮出水面。《花花公子》正式致函《光學工程》的出版者國際光學工程學會（SPIE），要求在其之後出版物中任何使用雷娜圖的地方都要事先得到授權。作為業內最流行的標準測試圖，完全依循此要求無疑將會給遍布全球的研究者們帶來極大的不便。不得已，SPIE在回覆中解釋了雷娜圖在學術界的使用現狀，並且指出自己是一個非盈利科學協會，出版物只供教育和研究使用。面對既成事實，《花花公子》亦樂得慷慨，表示不會追究雷娜圖在學術領域造成的侵權問題。
在這起小小的糾紛之後，學術界對於論文圖片的著作權問題更加注意。（值得一提的是，雷娜圖並不是首次用於圖像處理領域的《花花公子》圖片，早在1961年，麻省理工大學的一位學生就在自己的碩士論文中使用了一張事先得到授權的《花花公子》圖片。）而對於廣大使用雷娜圖的研究者來說，他們從此可以免費從南加州的大學得到雷娜圖了。大度的雜誌社也沒有吃虧，刊有雷娜的那一期《花花公子》，是它歷史上賣的最好的一期，總共售出了超過700萬份（Geek們的購買力是很驚人的！）。

技術分析

首先，這張圖片含有細節部分、平坦區域、陰影和紋理，有利於測試各種不同的圖像處理算法。
其次，這是一個非常迷人的女性照片，圖像處理領域（多數人為男性）願意使用一張他們認為很有吸引力的圖片也並不令人驚奇。”這張圖片含有豐富的頻段，包括處於低頻的光滑皮膚和處於高頻的羽毛，很適合做為測試圖片。而人眼對於人臉的細節差別感受也遠比一般的景物更為明顯。不過，這也並不意味著雷娜圖是完美無缺的。
掃描雷娜圖使用的是如今看來很落後的掃瞄器和計算機。由於軟體錯誤，亞歷山大隻得到了511行（預計是512行）數據，圖片最上面一行的數據是複製而來的，這造成了邊緣的些微瑕疵。由於掃瞄器上數模轉換器的計時器問題，掃描件相比原件有略微的拉長變形——亞歷山大如果知道這會是一張標準圖，一定會更小心些的。最重要的是，作為一張標準圖，雷娜圖缺少了很多關鍵信息，例如所用膠片、光線環境、印刷環境、掃瞄器型號等等。上世紀70年代以來，圖像技術已經有了很大的改進，完全能夠製作出一幅比雷娜圖更“標準”的標準圖來。不過，雷娜圖的冬粉們理直氣壯：“研究者們對雷娜圖非常熟悉，能夠輕易地判斷出壓縮算法的好壞。”也有不少人贊成用今天的技術重新掃描原始圖片，得到新的標準雷娜圖。

學術爭議

掃描雷娜圖時所用的掃瞄器在每英寸長度上可以產生100條掃描線，所以共512行的雷娜圖只顯示原圖上方5.12英寸的範圍，正好展示出雷娜漂亮的肩部。這掩蓋不了一個事實：原圖是一張裸照。正所謂成也蕭何，敗也蕭何，隨著越來越多的女性研究者進入圖像處理領域，性別歧視無疑是雷娜圖面臨的最大問題。
1997年，《電子工程專輯》（Electronic Engineering Times）的編輯桑尼（Sunny Bains）在同出版社商量之後，決定在自己的工作範圍內封殺雷娜圖。她解釋說：“一個女性在一個由男性主導的領域裡工作是很容易感到被孤立的，在學術雜誌上看到這種有爭議的圖片將會加重這種不被接受的感覺。”據說，她收到了不少來自女性的感謝信，也沒人抱怨這影響了工作。無獨有偶，紐約州立大學石溪分校的教授特奧（Theo Pavlidis）在編寫計算機圖形學教材時，也因為編輯的堅持，將雷娜圖換成了其他圖片。作為引用雷娜圖最多的期刊編輯，大衛也接到了不少的投訴：“很多人希望我封殺雷娜圖，人們並不是反對圖片本身，而是認為它來源於一本‘利用’女性的雜誌。”他提供的辦法則更為折中：不用封殺雷娜圖，而是鼓勵作者多用其他的圖片。
雷娜圖仍是圖像處理領域最受歡迎的測試圖。不過，其壓倒性的優勢已經有所鬆動。關於著作權、技術和歧視的多重爭議讓雷娜圖不堪重負，不斷湧現的新測試圖也為研究者們提供了更多的選擇。然而無論如何，雷娜這個不經意間闖入學術圈的“玩伴女郎”，以及“她”所見證的幾十年來圖像壓縮技術的發展，將會永遠留在我們的記憶里。