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如何用C++计算视频的PSNR
2023-07-05 06:11:56 深夜i     --     --
C++ 计算 视频 PSNR 算法

对于视频处理的相关工作,计算图像质量指标是很重要的一环。PSNR(peak signal-to-noise ratio)是一种常用的图像质量评价指标,用于衡量原始图像和经过压缩等处理后图像之间的相似程度。本文将介绍如何用C++计算视频的PSNR。

首先,我们需要了解PSNR的计算公式。对于每个像素点,公式如下:

PSNR = 10 * log10(MAX^2 / MSE)

其中,MSE(mean square error)是预测像素和原始像素的均方误差,MAX是像素值的最大可能值。对于图像而言,MSE的公式为:

MSE = 1/N * ∑(i=1 to N) (f(i) – g(i))^2

其中,N为像素数,f(i)为第i个像素的预测值,g(i)为第i个像素的原始值。

对于视频,其PSNR值是所有帧的MSE平均值的倒数的10倍对数。因此,我们需要逐帧计算MSE,再求平均值即可。

下面是一个计算视频PSNR的C++程序示例:


#include <iostream>

#include <opencv2/opencv.hpp>

using namespace cv;

using namespace std;

int main()

{

  VideoCapture cap("input.mp4");

  if (!cap.isOpened())

    cout << "Error opening video file" << endl;

    return -1;

  

  double fps = cap.get(CAP_PROP_FPS);

  int frameCount = cap.get(CAP_PROP_FRAME_COUNT);

  int width = cap.get(CAP_PROP_FRAME_WIDTH);

  int height = cap.get(CAP_PROP_FRAME_HEIGHT);

  int maxValue = pow(2, 8 * sizeof(uchar)) - 1;

  double MSE_sum = 0;

  Mat frame, lastFrame;

  cap.read(lastFrame);

  cvtColor(lastFrame, lastFrame, COLOR_BGR2GRAY);

  for (int i = 1; i < frameCount; i++) {

    cap.read(frame);

    if (frame.empty())

      cout << "End of video" << endl;

      break;

    

    cvtColor(frame, frame, COLOR_BGR2GRAY);

    Mat diffImg;

    absdiff(frame, lastFrame, diffImg);

    MSE_sum += mean(diffImg.mul(diffImg))[0];

    lastFrame = frame;

  }

  double MSE_average = MSE_sum / (frameCount - 1);

  double PSNR = 10 * log10(maxValue * maxValue / MSE_average);

  cout << "PSNR: " << PSNR << "dB" << endl;

  return 0;

}

首先,通过VideoCapture类打开视频文件并获取相关属性,如帧率、帧数、宽度和高度等。另外,我们需要计算8位无符号整型的最大值,以便进行像素值的归一化。然后,逐帧读取视频,转换为灰度图像并计算MSE值。最后,求平均值并计算PSNR值。注意,我们需要用逐帧计算MSE,因此在第二次循环时需要从第二帧开始。

在运行程序时,将需要计算PSNR的视频文件名替换为“input.mp4”。运行结果将输出PSNR值(单位为dB)。

总之,计算视频的PSNR值可以帮助我们评估图像压缩、编码和其他处理技术的质量。借助C++编程,实现视频PSNR的计算是相对简单的。以上是一个简单的C++程序示例,我们可以根据需要进行更改和扩展。

  
  

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