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無參考影象質量評價之影象質量評價方法(一)[均方根誤差、峰值信噪比、結構相似度]

        影象質量評價在計算機視覺,人工智慧,高清視訊傳輸上面有很廣泛的應用。目前,影象質量評價主要分為三個方向,有參考影象的質量評價,半參考的影象質量評價,以及無參考的影象質量評價。但是,個人認為,無參考影象質量評價才是最具挑戰性和實用性的。所以,本文主要寫一些無參考影象質量評價方法。

        在介紹無參考影象質量評價方法之前,先介紹一些常用的有參考的影象質量評價方法。主要包括:信噪比,峰值信噪比,結構相似度。

均方根誤差

均方根誤差在影象的質量評價中相當於一箇中間的評價指標,很多後續的評價指標都是沿用均方根誤差。均方根誤差主要是評價已知影象和退化影象之間誤差大小。其實這個指標跟最小二乘的原理多少有些類似,也跟統計知識的誤差統計求標準差和方差是一樣的。

其基本公式為:

RMSE = sqrt(1/mn * E(I - F))

其中,E(I - F) 是退化影象與真實影象之間每個畫素的差值的平方和

峰值信噪比

一般峰值信噪比在影象的評價中使用的較多,公式為:
其中,MN是圖形的大小,M*N,f 是真實影象,f~是退化影象

結構相似度

結構相似度(SSIM)是來源於結構相似理論,用來測量兩幅影象的結構相似性大小,其最大值為1。尤其反映了影象的輪廓,細節等的相似度。結構相似度可以表示為:


其中,L()表示亮度變化,c()表示差異變化,s()是結構變化。


其中,表示兩幅影象,uf 和 ug 表示影象的均值,Ef和Eg 表示它們的方差,Efg表示它們的協方差。C1,C2,C3為比較小的常數,用來確保分母不等於零。