彩色图像灰度化和RGB各分量计算法

Posted 2022-05-02 studyer_domi

1.块效应

块效应通常是由于低比特率编码造成的，体现在图像的平坦区域和运动物体的边缘。对于基于块结构的图像，块边界出现的位置存在周期性，即每个块边界相隔个像素。利用这种周期性，计算的块效应算法如下[12]。

首先定义，利用块效应的周期性得到：                  

其中，和分别代表图像的高和宽。表示平坦区限制权值，表示块边界限制权值，表示非真实边缘限制权值，它们的计算公式如下：

    

，和分别取值4，4和50。基于向量的块效应检测公式如下：

                             

其中表示的最大值，表示元素去掉最大值后的平均值，表示元素去除最大值后的标准方差。一般来说块效应越严重越大。通过计算视频每帧图像的值，得到视频的块效应参数。

2.运动检测

运动检测的流程包括 ：

 ① 将 YUV图像数据转换成灰度图像。

 ② 通过将当前帧图像与上一帧图像做差获得一帧数据的运动情况具体公式如下 ：

其中， △Y为两个相邻帧的相同像素点的差， i，j 表示 像素点的坐标值 ， k表示帧序号。

 ③ 根据阈值判定当前帧的运动激烈程度.

但运动的剧烈程度为本像素点相对于所在帧的其他像素点的运动情况，所以需要对上述结果做归一化处理,具体公式如下:

④上述②和③针对人眼的“运动掩蔽”特性做了加权处理，但是人眼还具有“切换掩蔽”特性。通常当场景发生切换时，各个像素点的帧产发生变化。本模型通过计算当前帧的各个像素点的帧差的平均值，并根据阈值判定是否发生了场景切换。具体公式如下(其中图像中有M×N个像素点)：

⑤进行数据保存。如图4所示

 

图1运动剧烈程度检测流程

3.峰值信噪比（PSNR）

峰值信噪比（PSNR）是最常用的视频质量指标。为了计算PSNR，需要取得原图像s(x,y)和劣化过后的图像d(x,y)。其中x,y指的是图像像素的坐标。PRSN的计算公式如下

其中，MSE化为均方误差。可以看到，两幅图像越接近，其PSNR民指标就越高。反之则越低。由于视频流通常是彩色的，所以PSNR指巧不仅被用于评价亮度通道，而且被用于评价两个色度通道。这样，通过PSNR算法可以计算得出三个结果。分别是PSNRｙ，PSNRCr，PSNRCb。

4.模糊度

模糊度是反映图像细节变化的程度，模糊度越低图像效果越好。计算视频每帧图像模糊度的时空域变化，可以较好地反映视频质量变化。

令    (1)

代表第帧处亮度值，再按照式(2)计算相邻每帧的。

      (2)

最后分别计算水平方向和垂直方向的模糊度变化，得到模糊度。

           (3)

        

                       (4)

、分别代表垂直和水平方向模糊度变化，是视频的帧个数，是垂直方向像素点个数，是水平方向像素点个数。通过式(4)可以计算视频每帧图像模糊度变化，最后加权平均得到视频的模糊度。