计算两个YUV420P像素数据的PSNR---高等算法

Posted 2020-09-05 Alex.hegang

PSNR是最基本的视频质量评价方法。本程序中的函数可以对比两张YUV图片中亮度分量Y的PSNR。函数的代码如下所示。

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1. /** 
2.  * Calculate PSNR between 2 YUV420P file 
3.  * @param url1     Location of first Input YUV file. 
4.  * @param url2     Location of another Input YUV file. 
5.  * @param w        Width of Input YUV file. 
6.  * @param h        Height of Input YUV file. 
7.  * @param num      Number of frames to process. 
8.  */  
9. int simplest_yuv420_psnr(char *url1,char *url2,int w,int h,int num){  
10.     FILE *fp1=fopen(url1,"rb+");  
11.     FILE *fp2=fopen(url2,"rb+");  
12.     unsigned char *pic1=(unsigned char *)malloc(w*h);  
13.     unsigned char *pic2=(unsigned char *)malloc(w*h);  
14.   
15.     for(int i=0;i<num;i++){  
16.         fread(pic1,1,w*h,fp1);  
17.         fread(pic2,1,w*h,fp2);  
18.   
19.         double mse_sum=0,mse=0,psnr=0;  
20.         for(int j=0;j<w*h;j++){  
21.             mse_sum+=pow((double)(pic1[j]-pic2[j]),2);  
22.         }  
23.         mse=mse_sum/(w*h);  
24.         psnr=10*log10(255.0*255.0/mse);  
25.         printf("%5.3f\n",psnr);  
26.   
27.         fseek(fp1,w*h/2,SEEK_CUR);  
28.         fseek(fp2,w*h/2,SEEK_CUR);  
29.   
30.     }  
31.   
32.     free(pic1);  
33.     free(pic2);  
34.     fclose(fp1);  
35.     fclose(fp2);  
36.     return 0;  
37. }  

调用上面函数的方法如下所示。

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1. simplest_yuv420_psnr("lena_256x256_yuv420p.yuv","lena_distort_256x256_yuv420p.yuv",256,256,1);  

对于8bit量化的像素数据来说，PSNR的计算公式如下所示。

上述公式中mse的计算公式如下所示。

其中M，N分别为图像的宽高，xij和yij分别为两张图像的每一个像素值。PSNR通常用于质量评价，就是计算受损图像与原始图像之间的差别，以此来评价受损图像的质量。本程序输入的两张图像的对比图如下图所示。其中左边的图像为原始图像，右边的图像为受损图像。

经过程序计算后得到的PSNR取值为26.693。PSNR取值通常情况下都在20-50的范围内，取值越高，代表两张图像越接近，反映出受损图像质量越好。