计算机视觉：图像质量评价指标之 PSNR 和 SSIM

龙雪Zzz2023-07-27 15:18

1. PSNR (Peak Signal-to-Noise Ratio) 峰值信噪比

由上可见，PSNR相对MSE多了一个峰值，MSE是绝对误差，再加上峰值是一个相对误差指标

一般地，针对 uint8 数据，最大像素值为 255,；针对浮点型数据，最大像素值为 1。

上面是针对灰度图像的计算方法，如果是彩色图像，通常有三种方法来计算。

分别计算 RGB 三个通道的 PSNR，然后取平均值。
计算 RGB 三通道的 MSE ，然后再除以 3 。
将图片转化为 YCbCr 格式，然后只计算 Y 分量也就是亮度分量的 PSNR。

其中，第二和第三种方法比较常见。

python 复制代码

# im1 和 im2 都为灰度图像，uint8 类型

# method 1
diff = im1 - im2
mse = np.mean(np.square(diff))
psnr = 10 * np.log10(255 * 255 / mse)

# method 2
psnr = skimage.measure.compare_psnr(im1, im2, 255)

compare_psnr(im_true, im_test, data_range=None) 函数原型可见此处

针对超光谱图像，我们需要针对不同波段分别计算 PSNR，然后取平均值，这个指标称为 MPSNR。

在有损图像和视频压缩中，PSNR的典型值在30到50 dB之间，前提是位深度为8位，位深度越高越好。当12位时，PSNR值为60 dB或更高时，认为图像的处理质量较高。对于16位数据，典型的PSNR值在60 ~ 80db之间。无线传输质量损失的可接受值被认为是大约20 dB到25 dB。（供参考）

2. SSIM (Structural SIMilarity) 结构相似性

python 复制代码

# im1 和 im2 都为灰度图像，uint8 类型
ssim = skimage.measure.compare_ssim(im1, im2, data_range=255)

compare_ssim(X, Y, win_size=None, gradient=False, data_range=None, multichannel=False, gaussian_weights=False, full=False, **kwargs) 函数原型可见此处

针对超光谱图像，我们需要针对不同波段分别计算 SSIM，然后取平均值，这个指标称为 MSSIM。