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ImageMagickのmetricについて調べてみた

imagemagick

画素数

  • AE (Absolute Error)

    • 絶対エラー数
    • 異なるピクセルの数
    • -fuzz の影響を受ける

最大誤差 (任意の 1 ピクセル)

  • PAE (Peak Absolute Error)

    • ピーク絶対誤差
    • 正規化された絶対ピーク
    • 個々の値間の最大の誤差距離
    • 対角色空間ではない

  • PSNR (Peak Signal-to-Noise Ratio)

    • ピーク信号対雑音比
    • 平均二乗差と最大平均二乗の差の比率
    • 画像内の同位置の画素同士の値の差のみを参照している
    • 画像の類似度については考慮していない
    • 高い方が画質が良い

平均誤差 (全ピクセル)

  • MAE (Mean Absolute Error)

    • 平均絶対誤差 (正規化)、平均チャネル誤差距離
    • 差の絶対値の平均
    • 外れ値の影響を低減した形での評価

  • MSE (Mean Squared Error)

    • 平均二乗誤差
    • 平均誤差の二乗、チャネル誤差の二乗の平均

  • RMSE (Root Mean Squared Error)

    • 平方根平均二乗誤差 (正規化された平均二乗誤差)
    • MAE の外れ値に対して誤差が最小化されている
    • MSE のルート(√)

主観評価

  • SSIM (Structural Similarity)

    • 構造類似性指数
    • 輝度、コントラスト、構造から算出する
    • 0 は最低画質、1 は最高画質

  • DSSIM (Structural dissimilarity)

  • PHASH (Perceptual Hash)

    • sRGB および HCLp 色空間の知覚ハッシュ
    • 離散コサイン変換(DCT)し周波数領域に変換
    • 0 は同一の画像

特殊なメトリクス

  • NCC (Normalized Cross Correlation)

    • 正規化相互相関
    • 画像をベクトルとみなして内積を計算する
    • ブロックが類似するほど値が大きくなる
    • 最小: 0
    • 最大: 1

  • MEPP (Mean Error Per Pixel)

    • ピクセルごとの平均誤差 (正規化された平均誤差、正規化されたピーク誤差)
    • 3 つの異なるメトリクス (MAE、MAE 正規化、PAE 正規化) を返す

正規化

  • FUZZ

    • 平均色距離
    • 色の距離 (色差) 設定の一種
    • 検索対象の色から指定された距離内にある色を同じ色みなす
      • ピクセルには RGB の 3 つの次元がある
      • ピクセルをグラフにプロットすると立方体になる
      • 一方の頂点の黒から反対側の頂点の白までの長さが対角線になる
      • 各ピクセルは立方体空間内の点と定義する
      • FUZZ はその点を中心とする球と定義する
    • 球の半径は立方体の対角線のパーセンテージ

補足

  • メトリクスの完全なリストを表示するには、-list metric オプションを使用する

画像構造の類似度

原画像と処理画像の間で全体的に 1 ピクセルずれているとき、主観評価は誤差が小さいが客観評価は誤差が大きくなる

  • 客観評価 - 数値で比較する
  • 主観評価 - 知覚的な誤差で評価する

主観評価について

  • 人間が感じ取る誤差は RGB の誤差と異なる
  • 知覚的な誤差を測定するために国際照明委員会 (CIE) が知覚的に均等な尺度を持つ色空として CIE Luv 色空間を定義している
  • 原画像と処理画像との誤差をCIE Luv 色空間で比較することで主観評価をおこなう