图像处理之图像质量评价指标SSIM(结构相似性)

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了图像处理之图像质量评价指标SSIM(结构相似性)。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方,请大家不吝赐教,您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

一、SSIM基本定义

SSIM全称为“Structural Similarity Index”,中文意思即为结构相似性,是衡量图像质量的指标之一。给定两张图像x和y,其结构相似性可以定义为:

图像处理之图像质量评价指标SSIM(结构相似性)

matlab中对SSIM的文档说明:

SSIM的范围为[0,1],其值越大,表示图像的质量越好。当两张图像一模一样时,此时SSIM=1。计算SSIM有两种方法:

方法一:使用开源结构相似性函数

方法二:直接使用matlab的内置函数ssim()

matlab中对ssim()函数的文档说明:
图像处理之图像质量评价指标SSIM(结构相似性)
图像处理之图像质量评价指标SSIM(结构相似性)
图像处理之图像质量评价指标SSIM(结构相似性)

二、matlab实现SSIM

1、方法二:SSIM.m

function [mssim, ssim_map] = SSIM(img1, img2, K, window, L)

% ========================================================================
% SSIM Index with automatic downsampling, Version 1.0
% Copyright(c) 2009 Zhou Wang
% All Rights Reserved.
%
% ----------------------------------------------------------------------
% Permission to use, copy, or modify this software and its documentation
% for educational and research purposes only and without fee is hereby
% granted, provided that this copyright notice and the original authors'
% names appear on all copies and supporting documentation. This program
% shall not be used, rewritten, or adapted as the basis of a commercial
% software or hardware product without first obtaining permission of the
% authors. The authors make no representations about the suitability of
% this software for any purpose. It is provided "as is" without express
% or implied warranty.
%----------------------------------------------------------------------
%
% This is an implementation of the algorithm for calculating the
% Structural SIMilarity (SSIM) index between two images
%
% Please refer to the following paper and the website with suggested usage
%
% Z. Wang, A. C. Bovik, H. R. Sheikh, and E. P. Simoncelli, "Image
% quality assessment: From error visibility to structural similarity,"
% IEEE Transactios on Image Processing, vol. 13, no. 4, pp. 600-612,
% Apr. 2004.
%
% http://www.ece.uwaterloo.ca/~z70wang/research/ssim/
%
% Note: This program is different from ssim_index.m, where no automatic
% downsampling is performed. (downsampling was done in the above paper
% and was described as suggested usage in the above website.)
%
% Kindly report any suggestions or corrections to zhouwang@ieee.org
%
%----------------------------------------------------------------------
%
%Input : (1) img1: the first image being compared
%        (2) img2: the second image being compared
%        (3) K: constants in the SSIM index formula (see the above
%            reference). defualt value: K = [0.01 0.03]
%        (4) window: local window for statistics (see the above
%            reference). default widnow is Gaussian given by
%            window = fspecial('gaussian', 11, 1.5);
%        (5) L: dynamic range of the images. default: L = 255
%
%Output: (1) mssim: the mean SSIM index value between 2 images.
%            If one of the images being compared is regarded as
%            perfect quality, then mssim can be considered as the
%            quality measure of the other image.
%            If img1 = img2, then mssim = 1.
%        (2) ssim_map: the SSIM index map of the test image. The map
%            has a smaller size than the input images. The actual size
%            depends on the window size and the downsampling factor.
%
%Basic Usage:
%   Given 2 test images img1 and img2, whose dynamic range is 0-255
%
%   [mssim, ssim_map] = ssim(img1, img2);
%
%Advanced Usage:
%   User defined parameters. For example
%
%   K = [0.05 0.05];
%   window = ones(8);
%   L = 100;
%   [mssim, ssim_map] = ssim(img1, img2, K, window, L);
%
%Visualize the results:
%
%   mssim                        %Gives the mssim value
%   imshow(max(0, ssim_map).^4)  %Shows the SSIM index map
%========================================================================


if (nargin < 2 || nargin > 5)
    mssim = -Inf;
    ssim_map = -Inf;
    return;
end

if (size(img1) ~= size(img2))
    mssim = -Inf;
    ssim_map = -Inf;
    return;
end

[M N] = size(img1);

if (nargin == 2)
    if ((M < 11) || (N < 11))
        mssim = -Inf;
        ssim_map = -Inf;
        return
    end
    window = fspecial('gaussian', 11, 1.5);	%
    K(1) = 0.01;					% default settings
    K(2) = 0.03;					%
    L = 255;                                     %
end

if (nargin == 3)
    if ((M < 11) || (N < 11))
        mssim = -Inf;
        ssim_map = -Inf;
        return
    end
    window = fspecial('gaussian', 11, 1.5);
    L = 255;
    if (length(K) == 2)
        if (K(1) < 0 || K(2) < 0)
            mssim = -Inf;
            ssim_map = -Inf;
            return;
        end
    else
        mssim = -Inf;
        ssim_map = -Inf;
        return;
    end
end

if (nargin == 4)
    [H W] = size(window);
    if ((H*W) < 4 || (H > M) || (W > N))
        mssim = -Inf;
        ssim_map = -Inf;
        return
    end
    L = 255;
    if (length(K) == 2)
        if (K(1) < 0 || K(2) < 0)
            mssim = -Inf;
            ssim_map = -Inf;
            return;
        end
    else
        mssim = -Inf;
        ssim_map = -Inf;
        return;
    end
end

if (nargin == 5)
    [H W] = size(window);
    if ((H*W) < 4 || (H > M) || (W > N))
        mssim = -Inf;
        ssim_map = -Inf;
        return
    end
    if (length(K) == 2)
        if (K(1) < 0 || K(2) < 0)
            mssim = -Inf;
            ssim_map = -Inf;
            return;
        end
    else
        mssim = -Inf;
        ssim_map = -Inf;
        return;
    end
end


img1 = double(img1);
img2 = double(img2);

% automatic downsampling
f = max(1,round(min(M,N)/256));
%downsampling by f
%use a simple low-pass filter
if(f>1)
    lpf = ones(f,f);
    lpf = lpf/sum(lpf(:));
    img1 = imfilter(img1,lpf,'symmetric','same');
    img2 = imfilter(img2,lpf,'symmetric','same');
    
    img1 = img1(1:f:end,1:f:end);
    img2 = img2(1:f:end,1:f:end);
end

C1 = (K(1)*L)^2;
C2 = (K(2)*L)^2;
window = window/sum(sum(window));

mu1   = filter2(window, img1, 'valid');
mu2   = filter2(window, img2, 'valid');
mu1_sq = mu1.*mu1;
mu2_sq = mu2.*mu2;
mu1_mu2 = mu1.*mu2;
sigma1_sq = filter2(window, img1.*img1, 'valid') - mu1_sq;
sigma2_sq = filter2(window, img2.*img2, 'valid') - mu2_sq;
sigma12 = filter2(window, img1.*img2, 'valid') - mu1_mu2;

if (C1 > 0 && C2 > 0)
    ssim_map = ((2*mu1_mu2 + C1).*(2*sigma12 + C2))./((mu1_sq + mu2_sq + C1).*(sigma1_sq + sigma2_sq + C2));
else
    numerator1 = 2*mu1_mu2 + C1;
    numerator2 = 2*sigma12 + C2;
    denominator1 = mu1_sq + mu2_sq + C1;
    denominator2 = sigma1_sq + sigma2_sq + C2;
    ssim_map = ones(size(mu1));
    index = (denominator1.*denominator2 > 0);
    ssim_map(index) = (numerator1(index).*numerator2(index))./(denominator1(index).*denominator2(index));
    index = (denominator1 ~= 0) & (denominator2 == 0);
    ssim_map(index) = numerator1(index)./denominator1(index);
end
mssim = mean2(ssim_map);
return

2、主函数main.m

clc;clear;close all;
rgbimage=imread('boy.jpg');
attack_rgbimage=imnoise(rgbimage,'salt & pepper',0.1);
figure(1),
subplot(121),imshow(rgbimage);
title('原始图像');
subplot(122),imshow(attack_rgbimage);
title('噪声攻击图像');

ssimval1=SSIM(rgbimage,attack_rgbimage);% 方法一
disp('SSIM函数的结构相似性:');
disp(ssimval1);

ssimval2=ssim(rgbimage,attack_rgbimage);% 方法二
disp('matlab内置函数的结构相似性:');
disp(ssimval2);

三、实现结果分析

1、输出结果
图像处理之图像质量评价指标SSIM(结构相似性)
图像处理之图像质量评价指标SSIM(结构相似性)
2、结果分析

1、注意每次运行主函数main.m文件,输出的SSIM值都会有细微差别,可以对比上下两张图。
图像处理之图像质量评价指标SSIM(结构相似性)
2、可以发现开源函数计算的SSIM值总比matlab内置函数计算的SSIM值大,具体原因不可知。

3、仅以椒盐噪声的参数为讨论,我们将主函数main.m文件椒盐噪声的方差改为0.01,可以与上方得到方差为0.05的SSIM结果进行对比,可以看出得到的SSIM要大很多。
图像处理之图像质量评价指标SSIM(结构相似性)

参考博客:图像质量评估指标:MSE,PSNR,SSIM文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-466263.html

到了这里,关于图像处理之图像质量评价指标SSIM(结构相似性)的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容,请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章,希望大家以后多多支持TOY模板网!

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处: 如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请点击违法举报进行投诉反馈,一经查实,立即删除!

领支付宝红包 赞助服务器费用

相关文章

  • 图像质量的评价指标【PSNR/SSIM/LPIPS/IE/NIE/Prepetual loss】

    前言 做插帧这么久了,这几个指标还没系统的研究过,这次开一个博客写下这几个指标的区别 这里贴一个比较全的评价指标的库https://github.com/csbhr/OpenUtility/tree/c9cf713c99523c0a2e0be6c2afa988af751ad161 以以下两张图为例 预测图片 真实图片 MSE(mean squared error)均方误差 公式如下: 即两

    2024年02月13日
    浏览(21)
  • 图像增强的两个评价指标:峰值信噪比PSNR和结构相似度SSIM

    图像增强的评价指标在像素层面上通常包含平均绝对误差(MAE)、均方误差法(MSE)、峰值信噪比(PSNR)以及结构相似度(SSIM)。目前在图像增强领域比较权威的客观评价标准为峰值信噪比(PSNR)和结构相似度(SSIM)。 注:这两个指标都需要由标准图做参考(不是原图)

    2024年02月05日
    浏览(23)
  • 『CV学习笔记』图像超分辨率等图像处理任务中的评价指标PSNR(峰值信噪比)

    图像超分辨率等图像处理任务中的评价指标PSNR(峰值信噪比) 峰值信噪比(Peak Signal-to-Noise Ratio, PSNR)是图像超分辨率等图像处理任务中常用的一个指标,用来评估图像质量。PSNR的值越高,表示失真越小,图像质量越好。 PSNR是通过对比原图像和处理后图像的每个像素的差异来

    2024年02月06日
    浏览(24)
  • 图像质量指标:PSNR、SSIM、MSE

           方法描述:有两幅图像patch(当然也可是整幅图像),分别计算两幅图像的直方图,并将直方图进行归一化,然后按照某种距离度量的标准进行相似度的测量。 方法的思想:基于简单的向量相似度来对图像相似度进行度量。 优点:直方图能够很好的归一化,比如256个b

    2024年02月04日
    浏览(28)
  • 【最新最近】详细介绍图像修复评价指标MaPSNR、DISTS、FQeIQA、L0SSIM、LPIPSvgg、FID

    目录 MaPSNR DISTS FQeIQA L0SSIM LPIPSvgg FID MaPSNR(Multi-scale Peak Signal-to-Noise Ratio)是一种多尺度峰值信噪比指标。它是PSNR (Peak Signal-to-Noise Ratio) 的一种变体。MaPSNR是Mean-adjusted Peak Signal-to-Noise Ratio的缩写,即平均调整峰值信噪比。 在传统的PSNR指标中,只考虑了图像的全局信息,而没

    2024年02月11日
    浏览(35)
  • 图像质量评估算法SSIM(结构相似性)

    由于最近在阅读图像超分辨率方面的RCAN论文,里面涉及到了两幅图像之间的相似性,所以就引入了这个指标,并最终使用pyhton进行实现。结构相似性,是一种衡量两幅图像相似度的指标。该指标首先由德州大学奥斯丁分校的图像和视频工程实验室(Laboratory for Image and Video Eng

    2024年01月18日
    浏览(56)
  • 深入理解SSIM(两图像结构相似度指标)(附matlab代码)

    作者:老李 日期:2022-1-18 SSIM用于评价两张图像的相似程度。 对于SSIM这个指标的设计思路,如下图所示。 图像的均值表示图像的亮度。 图像的方差表示图像的对比度。 注意:要先将图像归一化(把像素的阈值调整为[0,1]),才可以通过计算,得出数值进行比较。 当α=β=γ

    2024年02月05日
    浏览(19)
  • GAN评价指标代码(FID、LPIPS、MS-SSIM)

    科研需要,对GAN生成的图片要做定量评价,因此总结一些自己要用到的一些评价指标。 官方链接:https://github.com/mseitzer/pytorch-fid 描述:FID越小,表示生成图片越多样、质量越好。 步骤: (1)先下载pytorch-fid (2)执行命令 参数: path/dataset1/test/images 是真实图像路径 path/da

    2023年04月08日
    浏览(61)
  • 图像处理之高质量缩放(抗锯齿)

     1.介绍     在做图像处理过程中,我们有时会将图像缩小之后再进行处理,常用的开源图像算法包“Opencv”已经带有resize函数,用起来也是很容易上手的。     对于Opencv中函数原型:cv2.resize(src, dsize[, dst[, fx[, fy[, interpolation]]]])     参数:     interpolation - 插值方法,共有

    2024年02月04日
    浏览(22)
  • 图像处理中常用的相似度评估指标

    导读 有时候我们想要计算两张图片是否相似,而用来衡量两张图片相似度的算法也有很多,例如: RMSE 、 PSNR 、 SSIM 、 UQI 、 SIFT 以及 深度学习 等。这篇文章主要介绍, RMSE 、 PSNR 、 SSIM 、 UQI 这些指标的计算和应用,关于 SIFT 算法来计算图像的相似度在后面的文章中再进行

    2024年02月06日
    浏览(39)

觉得文章有用就打赏一下文章作者

支付宝扫一扫打赏

博客赞助

微信扫一扫打赏

请作者喝杯咖啡吧~博客赞助

支付宝扫一扫领取红包,优惠每天领

二维码1

领取红包

二维码2

领红包