在 Python 中实现 ΔE - ITP:图像处理的精确色差度量

主要观点:图像差异分析在计算机视觉、图形处理和媒体质量评估中很重要,有多种度量可量化图像差异,本文讨论了流行的图像差异度量及其优缺点,推荐ΔE - ITP这一现代感知优化的色差度量,还介绍了其实现方法及如何有效解释色差,包括不同颜色空间的转换和ΔE - 2000与ΔE - ITP的比较等。
关键信息

  • 流行的图像差异度量:MSE简单易算但忽略人眼感知,PSNR常用但与感知质量相关性弱,SSIM更符合人眼感知但对颜色差异效果不佳,ΔE - 2000在SDR中常用但在HDR或WCG中不准确,ΔE - ITP专为HDR和WCG设计且更准确。
  • 颜色空间:CIE颜色模型是感知色差的基础,LMS颜色空间包含长、中、短波长,ICTCP颜色空间用于HDR和WCG,能更好地表示颜色。
  • ΔE - ITP的实现步骤:读取图像并转换为显示线性RGB,再转换为LMS,接着转换为带PQ非线性的L'M'S',然后转换为ITP,最后计算ΔE - ITP距离并缩放输出分数。
  • 图像差异分级阈值:将原始差异分数转化为对人眼感知有意义的见解。
    重要细节
  • MSE计算对应像素平方差的平均值,PSNR基于MSE衡量信号强度与噪声的比,SSIM通过比较亮度、对比度和结构来评估。
  • ΔE - 2000在处理极端亮度和色度时表现不佳,ΔE - ITP在低或高亮度及不同颜色空间下表现更优。
  • 不同颜色空间转换的代码实现,如Rec 709到Rec 2020 Display Nits、PQ到Rec 2020 Display Nits、HLG到Rec 2020 Display Nits等。
  • 图像差异分级阈值的具体范围及对应的视觉解释。
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