当前位置: 首页 > news >正文

C++基于opencv的视频质量检测--图像清晰度检测

文章目录

    • 0.引言
    • 1. 原始算法实现
    • 2. 优化思路
    • 3. 优化后的代码
    • 4. 代码详细解读

0.引言

视频质量图像清晰度检测已在C++基于opencv4的视频质量检测中有所介绍,本文将详细介绍其优化版本。

1. 原始算法实现

原始代码:

double sharpnessDetect(const cv::Mat& srcImg) {const int kGaussianSize = 3;  // 高斯模糊的核大小cv::Mat grayImg;if (srcImg.channels() != 1) {cv::cvtColor(srcImg, grayImg, cv::COLOR_BGR2GRAY);} else {grayImg = srcImg;}cv::Mat blurredImg;cv::GaussianBlur(grayImg, blurredImg, cv::Size(kGaussianSize, kGaussianSize), 0);uint64_t sumFver = 0;uint64_t sumFhor = 0;uint64_t sumVver = 0;uint64_t sumVhor = 0;double blurFactor = 0.0;for (int r = 0; r < grayImg.rows; ++r) {for (int c = 0; c < grayImg.cols; ++c) {uint64_t diffFver = 0;uint64_t diffFhor = 0;uint64_t diffBver = 0;uint64_t diffBhor = 0;if (r != 0) {diffFver = static_cast<uint64_t>(std::abs(grayImg.at<uchar>(r, c) - grayImg.at<uchar>(r - 1, c)));}if (c != 0) {diffFhor = static_cast<uint64_t>(std::abs(grayImg.at<uchar>(r, c) - grayImg.at<uchar>(r, c - 1)));}if (r != 0) {diffBver = static_cast<uint64_t>(std::abs(blurredImg.at<uchar>(r, c) - blurredImg.at<uchar>(r - 1, c)));}if (c != 0) {diffBhor = static_cast<uint64_t>(std::abs(blurredImg.at<uchar>(r, c) - blurredImg.at<uchar>(r, c - 1)));}uint64_t verDiff = (diffFver > diffBver) ? (diffFver - diffBver) : 0;uint64_t horDiff = (diffFhor > diffBhor) ? (diffFhor - diffBhor) : 0;sumFver += diffFver;sumFhor += diffFhor;sumVver += verDiff;sumVhor += horDiff;}}double bFver = (static_cast<double>(sumFver - sumVver)) / (static_cast<double>(sumFver) + 1.0);double bFhor = (static_cast<double>(sumFhor - sumVhor)) / (static_cast<double>(sumFhor) + 1.0);blurFactor = (bFver > bFhor) ? bFver : bFhor;return 1.0 - blurFactor;
}

以下是原始代码的主要步骤:

  1. 图像预处理:将输入图像转换为灰度图。
  2. 高斯模糊:对灰度图像进行高斯模糊处理,得到模糊图像。
  3. 梯度计算:通过遍历每个像素,计算原始图像和模糊图像在垂直和水平方向上的梯度差异。
  4. 模糊因子计算:根据梯度差异,计算模糊因子,进而评估图像的清晰度。

存在的问题:

  • 效率低下:使用嵌套的for循环遍历每个像素,手动计算梯度,处理大尺寸图像时效率较低。

2. 优化思路

为了解决上述问题,我们对原始算法进行了以下优化:

  1. 向量化操作,避免显式循环:利用OpenCV的矩阵运算和函数,对整个图像进行批量处理,提高计算效率。
  2. 使用Sobel算子计算梯度:Sobel算子是常用的梯度计算方法,能够有效地提取图像的边缘信息。

3. 优化后的代码

以下是优化后的sharpnessDetect函数:

double sharpnessDetect(const cv::Mat& srcImg) {const int kGaussianSize = 3;  // 高斯模糊的核大小cv::Mat grayImg;if (srcImg.channels() != 1) {cv::cvtColor(srcImg, grayImg, cv::COLOR_BGR2GRAY);} else {grayImg = srcImg;}// 对灰度图像进行高斯模糊cv::Mat blurredImg;cv::GaussianBlur(grayImg, blurredImg, cv::Size(kGaussianSize, kGaussianSize), 0);// 计算原始图像和模糊图像的梯度cv::Mat gradXOrig, gradYOrig;cv::Mat gradXBlur, gradYBlur;cv::Sobel(grayImg, gradXOrig, CV_64F, 1, 0, 3);cv::Sobel(grayImg, gradYOrig, CV_64F, 0, 1, 3);cv::Sobel(blurredImg, gradXBlur, CV_64F, 1, 0, 3);cv::Sobel(blurredImg, gradYBlur, CV_64F, 0, 1, 3);// 计算梯度的绝对值cv::Mat absGradXOrig = cv::abs(gradXOrig);cv::Mat absGradYOrig = cv::abs(gradYOrig);cv::Mat absGradXBlur = cv::abs(gradXBlur);cv::Mat absGradYBlur = cv::abs(gradYBlur);// 计算梯度差的正值部分cv::Mat diffX = absGradXOrig - absGradXBlur;cv::Mat diffY = absGradYOrig - absGradYBlur;diffX = cv::max(diffX, 0);diffY = cv::max(diffY, 0);// 计算梯度的总和double sumFhor = cv::sum(absGradXOrig)[0];double sumFver = cv::sum(absGradYOrig)[0];// 计算梯度差的总和double sumVhor = cv::sum(diffX)[0];double sumVver = cv::sum(diffY)[0];// 计算模糊因子double bFver = (sumFver - sumVver) / (sumFver + 1e-6);double bFhor = (sumFhor - sumVhor) / (sumFhor + 1e-6);double blurFactor = std::max(bFver, bFhor);// 返回清晰度得分return 1.0 - blurFactor;
}

4. 代码详细解读

开始
图像是否为灰度图?
转换为灰度图
跳过转换
对灰度图像进行高斯模糊
计算原始图像和模糊图像的梯度
计算梯度的绝对值
计算梯度差的正值部分
计算梯度的总和
计算模糊因子
返回清晰度得分

流程说明:

  • 开始:函数sharpnessDetect开始执行。
  • 检查图像通道数:判断输入图像是否为灰度图。
    • 如果不是,转换为灰度图。
    • 如果是,跳过转换。
  • 高斯模糊:对灰度图像进行高斯模糊处理,得到模糊图像。
  • 计算梯度:使用Sobel算子计算原始图像和模糊图像在x和y方向的梯度。
  • 计算梯度的绝对值:对梯度矩阵取绝对值。
  • 计算梯度差的正值部分:计算原始梯度和模糊梯度之间的差异,保留正值部分。
  • 计算梯度的总和:分别计算原始梯度和差异梯度的总和。
  • 计算模糊因子:根据梯度总和计算模糊因子。
  • 返回结果:根据模糊因子计算清晰度得分,返回结果。

优化细节解读

  • 使用Sobel算子计算梯度cv::Sobel函数可以高效地计算图像在x和y方向的梯度,避免了手动计算相邻像素差异的繁琐过程。

  • 向量化操作:通过cv::abscv::sum等函数,对整个矩阵进行操作,充分利用了底层的优化和并行计算能力。

  • 梯度差的正值部分:使用cv::max函数,将梯度差中的负值置零,保留正值部分,与原始代码的逻辑一致。

  • 防止除零错误:在计算模糊因子时,分母加上了一个很小的值1e-6,防止除以零的情况。

  • 数据类型选择:使用CV_64F(双精度浮点型)确保计算的精度,避免数据溢出和精度损失。

http://www.lryc.cn/news/474280.html

相关文章:

  • 力扣11.1
  • 打印室预约系统|基于java和小程序的打印室预约系统设计与实现(源码+数据库+文档)
  • 操作系统-多线程案例
  • 什么是FUSE用户态文件系统
  • [每日一练]销售分析(通过数据的0/1转换进行是否存在的查询)
  • .NET Core WebApi第7讲:项目的发布与部署
  • 【python 将数据写入csv文件】正确方式
  • OpenCV4.8 开发实战系列专栏之 10 - 像素值统计
  • pandas计算相关性并画热力图
  • 初始Docker
  • Redis-概念、安装、基本配置
  • qt QPlainTextEdit详解
  • 【机器学习】23. 聚类-GMM: Gaussian Mixture Model
  • 深度探索C++对象模型
  • 电脑怎么设置开机密码:保障个人信息安全的第一步
  • MybatisPlus入门(六)MybatisPlus-null值处理
  • 红帽认证有必要考吗?这四大人群推荐考取!
  • 基于SSM+微信小程序的社团登录管理系统(社团1)
  • html中cookie如何存储
  • C++基础三(构造函数,形参默认值,函数重载,单例模式,析构函数,内联函数,拷贝构造函数)
  • Flutter Color 大调整,需适配迁移,颜色不再是 0-255,而是 0-1.0,支持更大色域
  • 如何使用VBA识别Excel中的“单元格中的图片”(2/2)
  • 2024系统架构师---下午题目常考概念
  • 【Linux】从零开始认识五种IO模型 --- 理解五种IO模型,开始使用非阻塞IO
  • Spring Boot 集成阿里云直播点播
  • 舍伍德业务安全架构(Sherwood Applied Business Security Architecture, SABSA)
  • 论可以对抗ai编程的软件开发平台(直接把软件需求描述变成软件的抗ai开发平台)的设计
  • 饿了么数据库表设计
  • Flink处理乱序的数据的最佳实践
  • Android OpenGL ES详解——模板Stencil