詳解Python如何求不同分辨率圖像的峰值信噪比
可以使用 Python 的 NumPy 和 OpenCV 庫來實現這個任務。提前準備一張圖片作為素材。

什么是峰值信噪比
峰值信噪比(Peak Signal to Noise Ratio,PSNR)是衡量圖像質量的常用指標,它表示圖像中信號和噪聲的比值。通常,較高的 PSNR 值表示圖像質量較高。
PSNR 的公式如下:
PSNR = 10 * log10(MAX^2 / MSE)
其中,MAX 是圖像的最大亮度(一般為 255),MSE 是圖像的均方誤差,表示原圖像和處理后的圖像的差異。
如果需要在 Python 代碼中計算 PSNR,可以使用 NumPy 庫,并使用它提供的平方誤差函數 (numpy.mean((A-B)**2)),然后計算 PSNR 值。還可以使用 OpenCV 庫中的 PSNR 函數,它可以直接計算 PSNR 值:
import cv2
import numpy as np
img1 = cv2.imread("demo1.jpg")
img2 = cv2.imread("demo2.jpg")
psnr = cv2.PSNR(img1, img2)
print("PSNR:", psnr)
在計算 PSNR 之前,圖像必須具有相同的分辨率,并且必須使用相同的顏色空間(例如,都是灰度圖或彩色的圖)。
PSNR 峰值信噪比補充說明
PSNR 是一個非常常見的圖像質量評估指標,廣泛應用于圖像壓縮、圖像處理、圖像識別等領域。
需要注意,PSNR 僅考慮圖像的像素均方誤差,并不考慮其他的圖像質量因素,例如:圖像的細節(jié)和紋理等。
因此,在評估圖像質量時,可以使用其他圖像質量評估指標,例如:結構相似度(SSIM),以獲得更全面的評估結果。
使用 OpenCV 庫來實現這個任務
開始前需要先讀入圖像的灰度圖。
import cv2
import numpy as np
img = cv2.imread("demo.jpg")
gray = cv2.cvtColor(img, cv2.COLOR_BGR2GRAY)
使用 NumPy 的 mean 和 std 函數計算圖像的均值和標準差:
mean, std = np.mean(gray), np.std(gray)
最后,計算峰值信噪比:
PSNR = 20 * np.log10(255 / np.sqrt(mean))
運行代碼得到如下結果:

峰值信噪比的計算基于圖像的灰度圖,因此可以直接對灰度圖進行計算。
PSNR 的計算值受圖像的亮度影響
如果需要比較不同分辨率的圖像,可以先將圖像調整到相同的亮度,以便更準確地評估圖像質量。
以下是如何使用 Python 和 OpenCV 將圖像調整到相同亮度的代碼示例:
import cv2
import numpy as np
img1 = cv2.imread("demo.jpg")
img2 = cv2.imread("demo1.jpg")
img1 = cv2.cvtColor(img1, cv2.COLOR_BGR2GRAY)
img2 = cv2.cvtColor(img2, cv2.COLOR_BGR2GRAY)
img1 = cv2.normalize(img1, None, 0, 255, cv2.NORM_MINMAX)
img2 = cv2.normalize(img2, None, 0, 255, cv2.NORM_MINMAX)
psnr = cv2.PSNR(img1, img2)
print("PSNR:", psnr)
上面的代碼將兩張圖像轉換為灰度圖,并使用 OpenCV 的 normalize 函數將其調整到相同的亮度。隨后可以計算 PSNR。
計算不同分辨率圖像的 PSNR
使用下面的代碼計算不同分辨率圖像的 PSNR:
import cv2
import numpy as np
img1 = cv2.imread("demo1.jpg")
img2 = cv2.imread("demo2.jpg")
img1 = cv2.cvtColor(img1, cv2.COLOR_BGR2GRAY)
img2 = cv2.cvtColor(img2, cv2.COLOR_BGR2GRAY)
img1 = cv2.resize(img1, (100, 100))
img2 = cv2.resize(img2, (100, 100))
img1 = cv2.normalize(img1, None, 0, 255, cv2.NORM_MINMAX)
img2 = cv2.normalize(img2, None, 0, 255, cv2.NORM_MINMAX)
psnr = cv2.PSNR(img1, img2)
print("PSNR:", psnr)
上面的代碼先將兩張圖像轉換為灰度圖,然后使用 OpenCV 的 resize() 函數將圖像的分辨率調整到相同。
接下來,使用上面提到的代碼將圖像調整到相同的亮度,最后計算 PSNR。
python 求不同分辨率圖像的峰值信噪比 | 其他知識點補充
PSNR 的應用:PSNR 常常被用來評估圖像壓縮、圖像處理、圖像修復等技術的質量。
PSNR 的限制:盡管 PSNR 是一個有用的指標,但它并不能完全反映圖像質量,因為它不能評估圖像細節(jié)的損失。
其他評估指標:除了 PSNR 之外,還有其他評估圖像質量的指標,例如:SSIM(結構相似性指數)、MSE(均方誤差)等。
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