1.图像质量概念:清晰度(sharpness)、锐化(sharpening)、噪声-原始转换

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清晰度(sharpness)在边缘等特征上最为明显。它可以通过边缘(阶跃)响应来测量。

图像评价指标SSIM python代码 图像处理评价指标_频域_02

成像系统的每个组件都会影响整个系统的响应(通常会降低清晰度)

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注:图像分析可以分为空间域与频域。通过在频域中描述成像系统的性能,可以更容易地描述和可视化成像系统的性能。复合信号(音频或图像)可以通过组合由正弦波组成的信号(以周期或频率为特征)来创建。高频对应于精细的细节。系统在高频(短周期)下的响应越好,系统可以传达的细节就越多。

SFR (Spatial Frequency Response) 空间频率响应和MTF (Modulation Transfer Function) 调制传递函数是测量清晰度(sharpness)的关键。

清晰度(sharpness)总结:

•清晰度在边缘等特征上最为明显,它是重要的。但在细纹理(树叶,皮肤等)不太明显

•清晰度可从以下几种图案中测量,对于线性系统,所有的结果都是相似的。

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•许多成像系统都是高度非线性的(处理随图像内容而变化;边缘的行为与纹理不同),因此通常需要多张图表来表征一个系统。

•具有1/f频谱(*)的图表具有标度不变性,这使得测量非常方便:如果图表频谱和比例已知,则MTF计算非常简单。

锐化(hsarpening)影响MTF测量–提高图像清晰度;大多数数码相机的图像看起来柔和而不锐化。所有的数字图像都能从锐化中受益,但过多的锐化会降低图像的质量;Raw格式图像没有锐化,但锐化应用于几乎所有的数字图像-在相机,Raw转换,或图像编辑器。锐化的操作就是从每个像素中减去一小部分相邻像素,使产生的信号更加清晰,提高高空间频率下的对比度(也提高MTF50),数量取决于锐化分数和半径。锐化传递函数:

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由于锐化对MTF有很强的影响,因此需要一个基于锐化的度量(过锐化、过冲等)来充分表征MTF响应。反锐化掩模(USM)是一种替代算法:从原始边缘的高斯模糊副本中减去一小部分。过度锐化会增加可见噪声,当MTF和信噪比(SNR)的频率被强烈增强时,会降低外观。

噪声(noise):•信号电平的随机扰动。•薄膜严重退化。•以RMS(均方根)电压测量,与标准偏差σ相同。•噪声具有频谱。•噪声在平滑区域(如天空)最为明显,通常采用降噪(NR=低通滤波,即高频衰减;与锐化正好相反)。•低通滤波模糊边缘。•为了在保持边缘质量的同时降低噪声,经常采用非线性、非均匀的双边滤波器。图像处理在不同的位置是不同的!锐化(高频增强)是最强的边缘附近,而噪音降低(高频切割)是最强的远离边缘。

2.图像质量因子

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  • 锐度
  • 横向色差
  • 噪声
  • 颜色精度
  • 色调响应与对比
  • 动态范围
  • 曝光精度
  • 光衰减
  • 透镜畸变
  • 感光度