MSE: Mean Square Error,均方误差
假设现在有两个图像,名字分别是X和Y,其中的元素分别记为xi,yi,元素总数为N,那么MSE的计算公式为:

也就是最简单的逐元素比较,MSE越小说明两个图像越相近,重建质量越好。
PSNR: Peak Signal to Noise Ratio,峰值信噪比
PSNE是基于MSE得到的,其计算公式为:

其中MAXI是一个常数,表示图像最大动态范围,如果是float型,是1,如果是int8型,是255。
因为MSE放在了分母上,所以PSNR越大越好,在我阅读的文献中,一般30以上算是比较好的结果了。
MSE与PSNR的问题是,在计算每个位置上的像素差异时,其结果仅与当前位置的两个像素值有关,与其它任何位置上的像素无关。这也就是说,这种计算差异的方式仅仅将图像看成了一个个孤立的像素点,而忽略了图像内容所包含的一些视觉特征,特别是图像的局部语义信息。而图像质量的好坏极大程度上是一个主观感受,其中语义信息对人主观感受的影响非常之大。
在介绍SSIM的计算公式前,有几个基本指标要介绍:
均值:

标准差:

假设我们有另外一个图像块,像素数目也为N,其中的元素记为yi, 那么两个图像块减去均值后的余弦相似度公式为:

其中σxy表示协方差

SSIM的公式为:

其中


实际计算时,K1一般取0.01,k2一般取0.03
特别注意:按照上述方法,我们计算得到了一个图像块的SSIM值,在实际计算时,一个图像块通常取成正方形,然后将该SSIM值赋给图像块的中心位置。然后滑动这个正方形块,可以得到其他所有位置的SSIM值,于是我们就得到了一个SSIM图。然而在实际中,我们对两张图像进行计算得到的通常是一个SSIM值,这个值在文章中称为mean SSIM(MSSIM),计算方法是对SSIM图取平均:
