结构相似性指数(SSIM)是一种全参考图像质量评估方法,用于比较两幅图像的相似性。
SSIM的计算涉及到亮度(Luminance)、对比度(Contrast)和结构(Structure)三个方面的相似性。以下是SSIM的具体实现步骤:
- 计算图像亮度(L):
- 使用高斯滤波器对原始图像和失真图像进行平滑处理。
- 通过下式计算亮度:
- 计算图像对比度(C):
- 使用高斯滤波器对原始图像、失真图像、以及它们的乘积进行平滑处理。
- 通过下式计算对比度:
- 计算图像结构(S):
- 通过下式计算结构:
- 计算 SSIM:
- 最终的 SSIM 值通过将亮度、对比度和结构的相似性进行综合计算得到。
- 其中,α, β, γ 是常数,一般取为 1。
在实际实现中,可以使用图像处理库(如OpenCV)提供的函数来执行图像的平滑处理、亮度、对比度和结构的计算。下面是一个简化的 Python 代码示例:
import cv2
import numpy as np
def ssim(img1, img2):
k1 = 0.01
k2 = 0.03
c1 = (k1 * 255) ** 2
c2 = (k2 * 255) ** 2
mu_x = cv2.GaussianBlur(img1, (11, 11), 1.5)
mu_y = cv2.GaussianBlur(img2, (11, 11), 1.5)
sigma_x = np.sqrt(cv2.GaussianBlur(img1 ** 2, (11, 11), 1.5) - mu_x ** 2)
sigma_y = np.sqrt(cv2.GaussianBlur(img2 ** 2, (11, 11), 1.5) - mu_y ** 2)
sigma_xy = cv2.GaussianBlur(img1 * img2, (11, 11), 1.5) - mu_x * mu_y
l = (2 * mu_x * mu_y + c1) / (mu_x ** 2 + mu_y ** 2 + c1)
c = (2 * sigma_x * sigma_y + c2) / (sigma_x ** 2 + sigma_y ** 2 + c2)
s = (sigma_xy + c2/2) / (sigma_x * sigma_y + c2/2)
ssim_value = l * c * s
return ssim_value
这个示例代码使用了 OpenCV 中的高斯滤波函数和基本的数组操作来实现 SSIM 计算。注意,具体实现可能会有一些调整和优化,取决于具体的应用场景。