ssim

Структурное подобие (SSIM) индексирует для измерения качества изображения

Синтаксис

ssimval = ssim(A,ref)

ssimval = ssim(A,ref,Name,Value)

[ssimval,ssimmap]
= ssim(___)

Описание

пример

ssimval = ssim(A,ref) вычисляет структурное подобие (SSIM) индекс для полутонового изображения или объема A использование ref как ссылочное изображение или объем.

ssimval = ssim(A,ref,Name,Value) вычисляет SSIM, с помощью пар "имя-значение", чтобы управлять аспектами расчета.

[ssimval,ssimmap] = ssim(___) также возвращает локальное значение SSIM для каждого пикселя или вокселя в A.

Примеры

свернуть все

Вычислите структурный индекс подобия (SSIM)

Скрипт Open Live Script

Считайте изображение в рабочую область. Создайте другую версию изображения, применив размывающийся фильтр.

ref = imread("pout.tif");
H = fspecial("Gaussian",[11 11],1.5);
A = imfilter(ref,H,"replicate");

Отобразите оба изображения как монтаж. Изображения отличаются больше всего вдоль резких высококонтрастных областей, таких как ребра решетки.

montage({ref,A})
title("Reference Image (Left) vs. Blurred Image (Right)")

Figure contains an axes object. The axes object with title Reference Image (Left) vs. Blurred Image (Right) contains an object of type image.

Вычислите глобальное значение SSIM для изображения и локальные значения SSIM для каждого пикселя.

[ssimval,ssimmap] = ssim(A,ref);

Отобразите локальную карту SSIM. Включайте глобальное значение SSIM в заголовок фигуры. Маленькие значения локального SSIM появляются как темные пиксели в локальной карте SSIM. Области с маленьким локальным значением SSIM соответствуют областям, где размытое изображение заметно отличается от ссылочного изображения. Большие значения локального значения SSIM появляются как яркие пиксели. Области с большим локальным SSIM соответствуют универсальным областям ссылочного изображения, где размывание оказывает меньше влияния на изображение.

imshow(ssimmap,[])
title("Local SSIM Map with Global SSIM Value: "+num2str(ssimval))

Figure contains an axes object. The axes object with title Local SSIM Map with Global SSIM Value: 0.94068 contains an object of type image.

Вычислите SSIM для `dlarray` Входной параметр

Этот пример использует:

Скрипт Open Live Script

Считайте изображение в рабочую область. Создайте другую версию изображения, применив размывающийся фильтр.

ref = imread("pout.tif");
A = imgaussfilt(ref,1.5,"FilterSize",11,"Padding","replicate");

Отобразите оба изображения как монтаж.

montage({ref A})
title("Reference Image (Left) vs. Blurred Image (Right)")

Figure contains an axes object. The axes object with title Reference Image (Left) vs. Blurred Image (Right) contains an object of type image.

Симулируйте пакеты изображений путем тиражирования ссылочного изображения и размытого изображения 16 раз по 4-му измерению.

A = repmat(A,[1 1 1 16]);
ref = repmat(ref,[1 1 1 16]);

Создайте отформатировал dlarray объекты для ссылочного пакета изображений и пакета размытого изображения. Форматом является "SSCB", для пространственного пространственного пакета канала.

A = dlarray(single(A),"SSCB"); 
ref = dlarray(single(ref),"SSCB");

Вычислите глобальное значение SSIM для изображения и локальные значения SSIM для каждого пикселя. ssimVal возвращает скалярное значение SSIM для каждого изображения в пакете. ssimMap возвращает карту значений SSIM, тот же размер как изображение, для каждого изображения в пакете.

[ssimVal,ssimMap] = ssim(A,ref);
size(ssimVal)

ans = 1×4

     1     1     1    16

size(ssimMap)

ans = 1×4

   291   240     1    16

Входные параметры

свернуть все

`A` — Отобразите для качественного измерения
числовой массив | `dlarray` объект

Отобразите для качественного измерения в виде числового массива или dlarray Объект (Deep Learning Toolbox). Если A не 2D полутоновое изображение или 3-D полутоновый объем, такой как изображение RGB или стек полутоновых изображений, задайте DataFormat аргумент значения имени. Не задавайте DataFormat аргумент значения имени, если A отформатированный dlarray объект.

Типы данных: single | double | int16 | uint8 | uint16

`ref` — Ссылочное изображение
числовой массив | `dlarray` объект

Ссылочное изображение, против которого можно измерить качество в виде числового массива или dlarray Объект (Deep Learning Toolbox), одного размера и тип данных как A. Если ref не 2D полутоновое изображение или 3-D полутоновый объем, такой как изображение RGB или стек полутоновых изображений, задайте DataFormat аргумент значения имени. Не задавайте DataFormat аргумент значения имени, если ref отформатированный dlarray объект.

Типы данных: single | double | int16 | uint8 | uint16

Аргументы name-value

Задайте дополнительные разделенные запятой пары Name,Value аргументы. Name имя аргумента и Value соответствующее значение. Name должен появиться в кавычках. Вы можете задать несколько аргументов в виде пар имен и значений в любом порядке, например: Name1, Value1, ..., NameN, ValueN.

Пример: ssim(A,ref,"DynamicRange",100)

`DataFormat` — Метки размерности
строковый скаляр | вектор символов

Метки размерности входа отображают A и refВ виде строкового скаляра или вектора символов. Каждый символ в DataFormat должна быть одна из этих меток:

S — Пространственный
C — Канал
B — Пакетные наблюдения

Формат не может включать больше чем одну метку канала или обработать метку в пакетном режиме. Не задавайте DataFormat аргумент значения имени, когда входными изображениями является отформатированный dlarray объекты.

Пример: "SSC" указывает, что массив имеет две пространственных размерности и одну размерность канала, подходящую для 2D данных изображения RGB.

Пример: "SSCB" указывает, что массив имеет две пространственных размерности, одну размерность канала и одну пакетную размерность, подходящую для последовательности 2D данных изображения RGB.

Типы данных: char | string

`DynamicRange` — Динамический диапазон входного изображения
`diff(getrangefromclass(A))` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Динамический диапазон входа отображает в виде положительной скалярной величины. Значение по умолчанию "DynamicRange" зависит от типа данных изображения A, и вычисляется как diff (getrangefromclassA. Например, динамическим диапазоном по умолчанию является 255 для изображений типа данных uint8, и значением по умолчанию является 1 для изображений типа данных double или single с пиксельными значениями в области значений [0, 1].

`Exponents` — Экспоненты для яркости, контраста и структурных терминов
[1 1 1] (значение по умолчанию) | вектор с 3 элементами из неотрицательных чисел

Экспоненты для яркости, контраста и структурных терминов в виде вектора с 3 элементами из неотрицательных количеств формы [alpha beta gamma].

`Radius` — Стандартное отклонение изотропной Гауссовой функции
1.5 (значение по умолчанию) | положительное число

Стандартное отклонение изотропной Гауссовой функции в виде положительного числа. Это значение используется для взвешивания пикселей окружения приблизительно пиксель для оценки локальной статистики. Это взвешивание используется, чтобы не блокировать артефакты в оценке локальной статистики.

`RegularizationConstants` — Константы регуляризации для яркости, контраста и структурных терминов
Вектор с 3 элементами из неотрицательных чисел

Константы регуляризации для яркости, контраста и структурных терминов в виде вектора с 3 элементами из неотрицательных количеств формы [c1 c2 c3]. ssim функционируйте использует эти константы регуляризации, чтобы избежать нестабильности для областей изображений, где локальное среднее или стандартное отклонение близко к нулю. Поэтому маленькие ненулевые значения должны использоваться для этих констант.

По умолчанию,

C1 = (0.01*L).^2, где L заданный DynamicRange значение.
C2 = (0.03*L).^2, где L заданный DynamicRange значение.
C3 = C2/2

Выходные аргументы

свернуть все

`ssimval` — Индекс SSIM
числовой скаляр | числовой массив | `dlarray` объект

Индекс SSIM, возвращенный как одно из этих значений.

Введите тип изображения	Значение SSIM
Бесформатные числовые массивы Отформатированные числовые массивы ни с одним канал (`"C"`) ни пакет (`"B"`) размерность	Числовой скаляр с одним измерением SSIM.
Бесформатный `dlarray` (Deep Learning Toolbox) объекты	Скалярный `dlarray` объект с одним измерением SSIM.
Числовые массивы с каналом или пакетной размерностью задали использование `DataFormat` аргумент значения имени	Числовой массив той же размерности как входные изображения. Пространственные размерности `ssimval` одноэлементные размерности. Существует одно измерение SSIM для каждого элемента вдоль любого канала или пакетной размерности.
Отформатированный `dlarray` объекты с каналом или пакетной размерностью Бесформатный `dlarray` объекты с каналом или пакетной размерностью задали использование `DataFormat` аргумент значения имени	`dlarray` объект той же размерности как входные изображения. Пространственные размерности `ssimval` одноэлементные размерности. Существует одно измерение SSIM для каждого элемента вдоль любого канала или пакетной размерности.

ssimval имеет тип данных double кроме тех случаев, когда A имеет тип данных single, в этом случае ssimval имеет тип данных single.

Значение ssimval обычно находится в области значений [0, 1]. Значение 1 указывает на высшее качество и происходит когда A и ref эквивалентны. Меньшие значения соответствуют более плохому качеству. Для некоторых комбинаций входных параметров и аргументов пары "имя-значение", ssimval может быть отрицательным.

`ssimmap` — Локальные значения индекса SSIM
числовой массив | `dlarray` объект

Локальные значения индекса SSIM, возвращенного как одно из этих значений.

Введите тип изображения	Значение SSIM
Бесформатные числовые массивы Отформатированные числовые массивы ни с одним канал (`"C"`) ни пакет (`"B"`) размерность	Числовой массив тот же размер как входные изображения. Существует одно измерение SSIM для каждого элемента во входном изображении.
Бесформатный `dlarray` (Deep Learning Toolbox) объекты	`dlarray` возразите тому же размеру как входные изображения. Существует одно измерение SSIM для каждого элемента во входном изображении.
Числовые массивы с каналом или пакетной размерностью задали использование `DataFormat` аргумент значения имени	Числовой массив тот же размер как входные изображения. Каждый пространственный элемент во входном изображении имеет измерение SSIM вдоль любого канала или пакетной размерности.
Отформатированный `dlarray` объекты с каналом или пакетной размерностью Бесформатный `dlarray` объекты с каналом или пакетной размерностью задали использование `DataFormat` аргумент значения имени	`dlarray` возразите тому же размеру как входные изображения. Каждый пространственный элемент во входном изображении имеет измерение SSIM вдоль любого канала или пакетной размерности.

ssimmap имеет тип данных double кроме тех случаев, когда A имеет тип данных single, в этом случае ssimmap имеет тип данных single.

Больше о

свернуть все

Структурный индекс подобия

Метрика качества изображения, которая оценивает визуальный удар трех характеристик изображения: яркость, контраст и структура.

Советы

Если A и ref задайте данные изображения RGB, используйте "DataFormat" аргумент значения имени, чтобы пометить размерность канала, "C". Можно затем применяться mean функция по измерению канала ssimval и ssimmap аппроксимировать индекс SSIM для полного изображения.

Алгоритмы

Качественный индекс оценки индекса SSIM основан на расчете трех терминов, а именно, термин яркости, контрастный термин и структурный термин. Полный индекс является мультипликативной комбинацией трех терминов.

$S S I M (x, y) = {[l (x, y)]}^{α} \cdot {[c (x, y)]}^{β} \cdot {[s (x, y)]}^{γ}$

где

$\begin{array}{l} l (x, y) = \frac{2 μ_{x} μ_{y} + C_{1}}{μ_{x}^{2} + μ_{y}^{2} + C_{1}}, \\ c (x, y) = \frac{2 σ_{x} σ_{y} + C_{2}}{σ_{x}^{2} + σ_{y}^{2} + C_{2}}, \\ s (x, y) = \frac{σ_{x y} + C_{3}}{σ_{x} σ_{y} + C_{3}} \end{array}$

где _μx, _μy, _σx, _σy, и _σxy являются локальными средними значениями, стандартными отклонениями и перекрестной ковариацией для изображений x, y. Если α = β = γ = 1 (значение по умолчанию для Exponents), и _C3 = _C2/2 (выбор по умолчанию _C3) индекс упрощает до:

$S S I M (x, y) = \frac{(2 μ_{x} μ_{y} + C_{1}) (2 σ_{x y} + C_{2})}{(μ_{x}^{2} + μ_{y}^{2} + C_{1}) (σ_{x}^{2} + σ_{y}^{2} + C_{2})}$

Когда вы задаете значение нецелого числа для "Exponents", ssim функция предотвращает комплекс, оцененный выходные параметры путем зажима промежуточной яркости, контраста и структурных терминов к области значений [0, inf].

Ссылки

[1] Чжоу, W., А. К. Бовик, Х. Р. Шейх и Э. П. Симончелли. "Оценка Качества изображения: От Ошибочной Видимости до Структурного Подобия". Транзакции IEEE на Обработке изображений. Издание 13, Выпуск 4, апрель 2004, стр 600–612.

Расширенные возможности

Массивы графического процессора
Ускорьте код путем работы графического процессора (GPU) с помощью Parallel Computing Toolbox™.

Эта функция полностью поддерживает массивы графического процессора. Для получения дополнительной информации смотрите Обработку изображений на графическом процессоре.

Темы

Сравните качество изображения на различных уровнях сжатия
Список Функций с Поддержкой dlarray (Deep Learning Toolbox)
Задайте пользовательские учебные циклы, функции потерь и сети (Deep Learning Toolbox)

Введенный в R2014a

Документация

ssim

Синтаксис

Описание

Примеры

Вычислите структурный индекс подобия (SSIM)

Вычислите SSIM для `dlarray` Входной параметр

Входные параметры

`A` — Отобразите для качественного измерения
числовой массив | `dlarray` объект

`ref` — Ссылочное изображение
числовой массив | `dlarray` объект

Аргументы name-value

`DataFormat` — Метки размерности
строковый скаляр | вектор символов

`DynamicRange` — Динамический диапазон входного изображения
`diff(getrangefromclass(A))` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Exponents` — Экспоненты для яркости, контраста и структурных терминов
[1 1 1] (значение по умолчанию) | вектор с 3 элементами из неотрицательных чисел

`Radius` — Стандартное отклонение изотропной Гауссовой функции
1.5 (значение по умолчанию) | положительное число

`RegularizationConstants` — Константы регуляризации для яркости, контраста и структурных терминов
Вектор с 3 элементами из неотрицательных чисел

Выходные аргументы

`ssimval` — Индекс SSIM
числовой скаляр | числовой массив | `dlarray` объект

`ssimmap` — Локальные значения индекса SSIM
числовой массив | `dlarray` объект

Больше о

Структурный индекс подобия

Советы

Алгоритмы

Ссылки

Расширенные возможности

Массивы графического процессора
Ускорьте код путем работы графического процессора (GPU) с помощью Parallel Computing Toolbox™.

Смотрите также

Темы

Документация Image Processing Toolbox

Поддержка

Документация

ssim

Синтаксис

Описание

Примеры

Вычислите структурный индекс подобия (SSIM)

Вычислите SSIM для dlarray Входной параметр

Входные параметры

A — Отобразите для качественного измерения числовой массив | dlarray объект

ref — Ссылочное изображение числовой массив | dlarray объект

Аргументы name-value

DataFormat — Метки размерности строковый скаляр | вектор символов

DynamicRange — Динамический диапазон входного изображения diff(getrangefromclass(A)) (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Exponents — Экспоненты для яркости, контраста и структурных терминов[1 1 1] (значение по умолчанию) | вектор с 3 элементами из неотрицательных чисел

Radius — Стандартное отклонение изотропной Гауссовой функции1.5 (значение по умолчанию) | положительное число

RegularizationConstants — Константы регуляризации для яркости, контраста и структурных терминов Вектор с 3 элементами из неотрицательных чисел

Выходные аргументы

ssimval — Индекс SSIM числовой скаляр | числовой массив | dlarray объект

ssimmap — Локальные значения индекса SSIM числовой массив | dlarray объект

Больше о

Структурный индекс подобия

Советы

Алгоритмы

Ссылки

Расширенные возможности

Массивы графического процессора Ускорьте код путем работы графического процессора (GPU) с помощью Parallel Computing Toolbox™.

Смотрите также

Темы

Документация Image Processing Toolbox

Поддержка

Вычислите SSIM для `dlarray` Входной параметр

`A` — Отобразите для качественного измерения
числовой массив | `dlarray` объект

`ref` — Ссылочное изображение
числовой массив | `dlarray` объект

`DataFormat` — Метки размерности
строковый скаляр | вектор символов

`DynamicRange` — Динамический диапазон входного изображения
`diff(getrangefromclass(A))` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Exponents` — Экспоненты для яркости, контраста и структурных терминов
[1 1 1] (значение по умолчанию) | вектор с 3 элементами из неотрицательных чисел

`Radius` — Стандартное отклонение изотропной Гауссовой функции
1.5 (значение по умолчанию) | положительное число

`RegularizationConstants` — Константы регуляризации для яркости, контраста и структурных терминов
Вектор с 3 элементами из неотрицательных чисел

`ssimval` — Индекс SSIM
числовой скаляр | числовой массив | `dlarray` объект

`ssimmap` — Локальные значения индекса SSIM
числовой массив | `dlarray` объект

Массивы графического процессора
Ускорьте код путем работы графического процессора (GPU) с помощью Parallel Computing Toolbox™.