Есть ли способ определить, если изображение размыто?

я реализовал Саймона предложение и это в Mathematica, и попробовал его на нескольких тестовых изображениях:

первый тест размывает тестовые изображения с помощью гауссовского фильтра с переменным размером ядра, затем вычисляет БПФ размытого изображения и принимает среднее значение 90% самых высоких частот:

testFft[img_] := Table[
  (
   blurred = GaussianFilter[img, r];
   fft = Fourier[ImageData[blurred]];
   {w, h} = Dimensions[fft];
   windowSize = Round[w/2.1];
   Mean[Flatten[(Abs[
       fft[[w/2 - windowSize ;; w/2 + windowSize, 
         h/2 - windowSize ;; h/2 + windowSize]]])]]
   ), {r, 0, 10, 0.5}]

результат в логарифмическом участке:

5 строк представляют 5 тестовых изображений, ось X представляет радиус гауссовского фильтра. Графики уменьшаются, поэтому БПФ является хорошей мерой для резкости.

это код для оценки размытости "самого высокого журнала": он просто применяет фильтр журнала и возвращает самый яркий пиксель в результате фильтра:

testLaplacian[img_] := Table[
  (
   blurred = GaussianFilter[img, r];
   Max[Flatten[ImageData[LaplacianGaussianFilter[blurred, 1]]]];
   ), {r, 0, 10, 0.5}]

результат в логарифмическом участке:

разброс для нечетких изображений здесь немного лучше (2,5 против 3,3), главным образом потому, что этот метод использует только самый сильный контраст в изображении, в то время как БПФ-это, по сути, среднее значение по всему изображению. Функции также уменьшаются быстрее, поэтому может быть проще установить "размытый" порог.

во время некоторой работы с автофокусным объективом я наткнулся на этот очень полезный набор алгоритмов для обнаружение фокусировки изображения. Он реализован в MATLAB, но большинство функций довольно легко переносить в OpenCV с помощью filter2D.

это в основном реализация опроса многих алгоритмов измерения фокуса. Если вы хотите читать оригинальные статьи, ссылки на авторов алгоритмов в коде. В 2012 году документ Пертуз, et Эл. анализ операторов измерения фокуса для формы из фокуса (СФФ) дает большой обзор всех этих мер, а также их эффективность (как с точки зрения скорости и точности применительно к SFF).

EDIT: добавлен код MATLAB на случай, если ссылка умрет.

function FM = fmeasure(Image, Measure, ROI)
%This function measures the relative degree of focus of 
%an image. It may be invoked as:
%
%   FM = fmeasure(Image, Method, ROI)
%
%Where 
%   Image,  is a grayscale image and FM is the computed
%           focus value.
%   Method, is the focus measure algorithm as a string.
%           see 'operators.txt' for a list of focus 
%           measure methods. 
%   ROI,    Image ROI as a rectangle [xo yo width heigth].
%           if an empty argument is passed, the whole
%           image is processed.
%
%  Said Pertuz
%  Abr/2010


if ~isempty(ROI)
    Image = imcrop(Image, ROI);
end

WSize = 15; % Size of local window (only some operators)

switch upper(Measure)
    case 'ACMO' % Absolute Central Moment (Shirvaikar2004)
        if ~isinteger(Image), Image = im2uint8(Image);
        end
        FM = AcMomentum(Image);

    case 'BREN' % Brenner's (Santos97)
        [M N] = size(Image);
        DH = Image;
        DV = Image;
        DH(1:M-2,:) = diff(Image,2,1);
        DV(:,1:N-2) = diff(Image,2,2);
        FM = max(DH, DV);        
        FM = FM.^2;
        FM = mean2(FM);

    case 'CONT' % Image contrast (Nanda2001)
        ImContrast = inline('sum(abs(x(:)-x(5)))');
        FM = nlfilter(Image, [3 3], ImContrast);
        FM = mean2(FM);

    case 'CURV' % Image Curvature (Helmli2001)
        if ~isinteger(Image), Image = im2uint8(Image);
        end
        M1 = [-1 0 1;-1 0 1;-1 0 1];
        M2 = [1 0 1;1 0 1;1 0 1];
        P0 = imfilter(Image, M1, 'replicate', 'conv')/6;
        P1 = imfilter(Image, M1', 'replicate', 'conv')/6;
        P2 = 3*imfilter(Image, M2, 'replicate', 'conv')/10 ...
            -imfilter(Image, M2', 'replicate', 'conv')/5;
        P3 = -imfilter(Image, M2, 'replicate', 'conv')/5 ...
            +3*imfilter(Image, M2, 'replicate', 'conv')/10;
        FM = abs(P0) + abs(P1) + abs(P2) + abs(P3);
        FM = mean2(FM);

    case 'DCTE' % DCT energy ratio (Shen2006)
        FM = nlfilter(Image, [8 8], @DctRatio);
        FM = mean2(FM);

    case 'DCTR' % DCT reduced energy ratio (Lee2009)
        FM = nlfilter(Image, [8 8], @ReRatio);
        FM = mean2(FM);

    case 'GDER' % Gaussian derivative (Geusebroek2000)        
        N = floor(WSize/2);
        sig = N/2.5;
        [x,y] = meshgrid(-N:N, -N:N);
        G = exp(-(x.^2+y.^2)/(2*sig^2))/(2*pi*sig);
        Gx = -x.*G/(sig^2);Gx = Gx/sum(Gx(:));
        Gy = -y.*G/(sig^2);Gy = Gy/sum(Gy(:));
        Rx = imfilter(double(Image), Gx, 'conv', 'replicate');
        Ry = imfilter(double(Image), Gy, 'conv', 'replicate');
        FM = Rx.^2+Ry.^2;
        FM = mean2(FM);

    case 'GLVA' % Graylevel variance (Krotkov86)
        FM = std2(Image);

    case 'GLLV' %Graylevel local variance (Pech2000)        
        LVar = stdfilt(Image, ones(WSize,WSize)).^2;
        FM = std2(LVar)^2;

    case 'GLVN' % Normalized GLV (Santos97)
        FM = std2(Image)^2/mean2(Image);

    case 'GRAE' % Energy of gradient (Subbarao92a)
        Ix = Image;
        Iy = Image;
        Iy(1:end-1,:) = diff(Image, 1, 1);
        Ix(:,1:end-1) = diff(Image, 1, 2);
        FM = Ix.^2 + Iy.^2;
        FM = mean2(FM);

    case 'GRAT' % Thresholded gradient (Snatos97)
        Th = 0; %Threshold
        Ix = Image;
        Iy = Image;
        Iy(1:end-1,:) = diff(Image, 1, 1);
        Ix(:,1:end-1) = diff(Image, 1, 2);
        FM = max(abs(Ix), abs(Iy));
        FM(FM<Th)=0;
        FM = sum(FM(:))/sum(sum(FM~=0));

    case 'GRAS' % Squared gradient (Eskicioglu95)
        Ix = diff(Image, 1, 2);
        FM = Ix.^2;
        FM = mean2(FM);

    case 'HELM' %Helmli's mean method (Helmli2001)        
        MEANF = fspecial('average',[WSize WSize]);
        U = imfilter(Image, MEANF, 'replicate');
        R1 = U./Image;
        R1(Image==0)=1;
        index = (U>Image);
        FM = 1./R1;
        FM(index) = R1(index);
        FM = mean2(FM);

    case 'HISE' % Histogram entropy (Krotkov86)
        FM = entropy(Image);

    case 'HISR' % Histogram range (Firestone91)
        FM = max(Image(:))-min(Image(:));


    case 'LAPE' % Energy of laplacian (Subbarao92a)
        LAP = fspecial('laplacian');
        FM = imfilter(Image, LAP, 'replicate', 'conv');
        FM = mean2(FM.^2);

    case 'LAPM' % Modified Laplacian (Nayar89)
        M = [-1 2 -1];        
        Lx = imfilter(Image, M, 'replicate', 'conv');
        Ly = imfilter(Image, M', 'replicate', 'conv');
        FM = abs(Lx) + abs(Ly);
        FM = mean2(FM);

    case 'LAPV' % Variance of laplacian (Pech2000)
        LAP = fspecial('laplacian');
        ILAP = imfilter(Image, LAP, 'replicate', 'conv');
        FM = std2(ILAP)^2;

    case 'LAPD' % Diagonal laplacian (Thelen2009)
        M1 = [-1 2 -1];
        M2 = [0 0 -1;0 2 0;-1 0 0]/sqrt(2);
        M3 = [-1 0 0;0 2 0;0 0 -1]/sqrt(2);
        F1 = imfilter(Image, M1, 'replicate', 'conv');
        F2 = imfilter(Image, M2, 'replicate', 'conv');
        F3 = imfilter(Image, M3, 'replicate', 'conv');
        F4 = imfilter(Image, M1', 'replicate', 'conv');
        FM = abs(F1) + abs(F2) + abs(F3) + abs(F4);
        FM = mean2(FM);

    case 'SFIL' %Steerable filters (Minhas2009)
        % Angles = [0 45 90 135 180 225 270 315];
        N = floor(WSize/2);
        sig = N/2.5;
        [x,y] = meshgrid(-N:N, -N:N);
        G = exp(-(x.^2+y.^2)/(2*sig^2))/(2*pi*sig);
        Gx = -x.*G/(sig^2);Gx = Gx/sum(Gx(:));
        Gy = -y.*G/(sig^2);Gy = Gy/sum(Gy(:));
        R(:,:,1) = imfilter(double(Image), Gx, 'conv', 'replicate');
        R(:,:,2) = imfilter(double(Image), Gy, 'conv', 'replicate');
        R(:,:,3) = cosd(45)*R(:,:,1)+sind(45)*R(:,:,2);
        R(:,:,4) = cosd(135)*R(:,:,1)+sind(135)*R(:,:,2);
        R(:,:,5) = cosd(180)*R(:,:,1)+sind(180)*R(:,:,2);
        R(:,:,6) = cosd(225)*R(:,:,1)+sind(225)*R(:,:,2);
        R(:,:,7) = cosd(270)*R(:,:,1)+sind(270)*R(:,:,2);
        R(:,:,7) = cosd(315)*R(:,:,1)+sind(315)*R(:,:,2);
        FM = max(R,[],3);
        FM = mean2(FM);

    case 'SFRQ' % Spatial frequency (Eskicioglu95)
        Ix = Image;
        Iy = Image;
        Ix(:,1:end-1) = diff(Image, 1, 2);
        Iy(1:end-1,:) = diff(Image, 1, 1);
        FM = mean2(sqrt(double(Iy.^2+Ix.^2)));

    case 'TENG'% Tenengrad (Krotkov86)
        Sx = fspecial('sobel');
        Gx = imfilter(double(Image), Sx, 'replicate', 'conv');
        Gy = imfilter(double(Image), Sx', 'replicate', 'conv');
        FM = Gx.^2 + Gy.^2;
        FM = mean2(FM);

    case 'TENV' % Tenengrad variance (Pech2000)
        Sx = fspecial('sobel');
        Gx = imfilter(double(Image), Sx, 'replicate', 'conv');
        Gy = imfilter(double(Image), Sx', 'replicate', 'conv');
        G = Gx.^2 + Gy.^2;
        FM = std2(G)^2;

    case 'VOLA' % Vollath's correlation (Santos97)
        Image = double(Image);
        I1 = Image; I1(1:end-1,:) = Image(2:end,:);
        I2 = Image; I2(1:end-2,:) = Image(3:end,:);
        Image = Image.*(I1-I2);
        FM = mean2(Image);

    case 'WAVS' %Sum of Wavelet coeffs (Yang2003)
        [C,S] = wavedec2(Image, 1, 'db6');
        H = wrcoef2('h', C, S, 'db6', 1);   
        V = wrcoef2('v', C, S, 'db6', 1);   
        D = wrcoef2('d', C, S, 'db6', 1);   
        FM = abs(H) + abs(V) + abs(D);
        FM = mean2(FM);

    case 'WAVV' %Variance of  Wav...(Yang2003)
        [C,S] = wavedec2(Image, 1, 'db6');
        H = abs(wrcoef2('h', C, S, 'db6', 1));
        V = abs(wrcoef2('v', C, S, 'db6', 1));
        D = abs(wrcoef2('d', C, S, 'db6', 1));
        FM = std2(H)^2+std2(V)+std2(D);

    case 'WAVR'
        [C,S] = wavedec2(Image, 3, 'db6');
        H = abs(wrcoef2('h', C, S, 'db6', 1));   
        V = abs(wrcoef2('v', C, S, 'db6', 1));   
        D = abs(wrcoef2('d', C, S, 'db6', 1)); 
        A1 = abs(wrcoef2('a', C, S, 'db6', 1));
        A2 = abs(wrcoef2('a', C, S, 'db6', 2));
        A3 = abs(wrcoef2('a', C, S, 'db6', 3));
        A = A1 + A2 + A3;
        WH = H.^2 + V.^2 + D.^2;
        WH = mean2(WH);
        WL = mean2(A);
        FM = WH/WL;
    otherwise
        error('Unknown measure %s',upper(Measure))
end
 end
%************************************************************************
function fm = AcMomentum(Image)
[M N] = size(Image);
Hist = imhist(Image)/(M*N);
Hist = abs((0:255)-255*mean2(Image))'.*Hist;
fm = sum(Hist);
end

%******************************************************************
function fm = DctRatio(M)
MT = dct2(M).^2;
fm = (sum(MT(:))-MT(1,1))/MT(1,1);
end

%************************************************************************
function fm = ReRatio(M)
M = dct2(M);
fm = (M(1,2)^2+M(1,3)^2+M(2,1)^2+M(2,2)^2+M(3,1)^2)/(M(1,1)^2);
end
%******************************************************************

несколько примеров версий OpenCV:

// OpenCV port of 'LAPM' algorithm (Nayar89)
double modifiedLaplacian(const cv::Mat& src)
{
    cv::Mat M = (Mat_<double>(3, 1) << -1, 2, -1);
    cv::Mat G = cv::getGaussianKernel(3, -1, CV_64F);

    cv::Mat Lx;
    cv::sepFilter2D(src, Lx, CV_64F, M, G);

    cv::Mat Ly;
    cv::sepFilter2D(src, Ly, CV_64F, G, M);

    cv::Mat FM = cv::abs(Lx) + cv::abs(Ly);

    double focusMeasure = cv::mean(FM).val[0];
    return focusMeasure;
}

// OpenCV port of 'LAPV' algorithm (Pech2000)
double varianceOfLaplacian(const cv::Mat& src)
{
    cv::Mat lap;
    cv::Laplacian(src, lap, CV_64F);

    cv::Scalar mu, sigma;
    cv::meanStdDev(lap, mu, sigma);

    double focusMeasure = sigma.val[0]*sigma.val[0];
    return focusMeasure;
}

// OpenCV port of 'TENG' algorithm (Krotkov86)
double tenengrad(const cv::Mat& src, int ksize)
{
    cv::Mat Gx, Gy;
    cv::Sobel(src, Gx, CV_64F, 1, 0, ksize);
    cv::Sobel(src, Gy, CV_64F, 0, 1, ksize);

    cv::Mat FM = Gx.mul(Gx) + Gy.mul(Gy);

    double focusMeasure = cv::mean(FM).val[0];
    return focusMeasure;
}

// OpenCV port of 'GLVN' algorithm (Santos97)
double normalizedGraylevelVariance(const cv::Mat& src)
{
    cv::Scalar mu, sigma;
    cv::meanStdDev(src, mu, sigma);

    double focusMeasure = (sigma.val[0]*sigma.val[0]) / mu.val[0];
    return focusMeasure;
}

нет гарантий о том, являются ли эти меры лучшим выбором для вашей проблемы, но если вы отследите документы, связанные с этими мерами, они могут дать вам больше информации. Надеюсь, вы найдете код, полезный! Я это знаю.

построение ответа Nike. Его просто реализовать метод Лапласа на основе opencv:

short GetSharpness(char* data, unsigned int width, unsigned int height)
{
    // assumes that your image is already in planner yuv or 8 bit greyscale
    IplImage* in = cvCreateImage(cvSize(width,height),IPL_DEPTH_8U,1);
    IplImage* out = cvCreateImage(cvSize(width,height),IPL_DEPTH_16S,1);
    memcpy(in->imageData,data,width*height);

    // aperture size of 1 corresponds to the correct matrix
    cvLaplace(in, out, 1);

    short maxLap = -32767;
    short* imgData = (short*)out->imageData;
    for(int i =0;i<(out->imageSize/2);i++)
    {
        if(imgData[i] > maxLap) maxLap = imgData[i];
    }

    cvReleaseImage(&in);
    cvReleaseImage(&out);
    return maxLap;
}

вернет короткое указание на максимальную обнаруженную резкость, которая на основе моих тестов на реальных образцах является довольно хорошим показателем того, находится ли камера в фокусе или нет. Неудивительно, что нормальные значения зависят от сцены, но много меньше, чем метод БПФ, который должен иметь высокую ложноположительную скорость, чтобы быть полезным в моем приложение.

Я придумал совершенно другое решение. Мне нужно было проанализировать кадры видео, чтобы найти самый резкий в каждом (X) кадре. Таким образом, я бы обнаружил размытие движения и/или не в фокусе изображения.

Я в конечном итоге использовал Canny Edge detection, и я получил очень хорошие результаты почти со всеми видами видео (с методом nikie у меня были проблемы с цифровыми видео VHS и тяжелыми чересстрочными видео).

я оптимизировал производительность, установив область интереса (ROI) на исходном изображении.

С Помощью EmguCV:

//Convert image using Canny
using (Image<Gray, byte> imgCanny = imgOrig.Canny(225, 175))
{
    //Count the number of pixel representing an edge
    int nCountCanny = imgCanny.CountNonzero()[0];

    //Compute a sharpness grade:
    //< 1.5 = blurred, in movement
    //de 1.5 à 6 = acceptable
    //> 6 =stable, sharp
    double dSharpness = (nCountCanny * 1000.0 / (imgCanny.Cols * imgCanny.Rows));
}

спасибо Ники за это великое предложение Лапласа. OpenCV docs указал мне в том же направлении: использование python, cv2 (opencv 2.4.10) и numpy...

gray = cv2.cvtColor(img, cv2.COLOR_BGR2GRAY) numpy.max(cv2.convertScaleAbs(cv2.Laplacian(gray_image,3)))

результат от 0-255. Я нашел что-то более 200ish очень в фокусе, и на 100, это заметно размыто. Макс никогда не получает под 20, даже если он полностью размыт.

один из способов, который я в настоящее время использую, измеряет распространение ребер на изображении. Посмотрите на эту статью:

@ARTICLE{Marziliano04perceptualblur,
    author = {Pina Marziliano and Frederic Dufaux and Stefan Winkler and Touradj Ebrahimi},
    title = {Perceptual blur and ringing metrics: Application to JPEG2000,” Signal Process},
    journal = {Image Commun},
    year = {2004},
    pages = {163--172} }

это обычно за платной стеной, но я видел несколько бесплатных копий вокруг. В основном, они находят вертикальные края в изображении, а затем измеряют ширину этих краев. Усреднение ширины дает окончательный результат оценки размытости для изображения. Более широкие края соответствуют размытым изображениям, и наоборот.

эта проблема относится к области оценка качества изображения без ссылки. Если вы посмотрите его на Google Scholar, вы получите много полезных ссылок.

EDIT

вот график оценок размытия, полученных для 5 изображений в сообщении Никки. Более высокие значения соответствуют большему размытию. Я использовал гауссовский фильтр фиксированного размера 11x11 и варьировал стандартное отклонение (используя imagemagick's convert команда для получения размытого изображения изображения.)

Если вы сравниваете изображения разных размеров, не забудьте нормализовать ширину изображения, так как большие изображения будут иметь более широкие края.

ответы выше прояснили многие вещи, но я думаю, что полезно сделать концептуальное различие.

Что делать, если вы берете совершенно на фокус изображение размытого изображения?

проблема обнаружения размытия хорошо поставлена только тогда, когда у вас есть ссылка. Если вам нужно спроектировать, например, систему автофокусировки, вы сравниваете последовательность изображений, сделанных с разной степенью размытия или сглаживания, и пытаетесь найти точку минимума размытие в этом наборе. Другими словами, вам нужно перекрестно ссылаться на различные изображения, используя один из методов, показанных выше (в основном-с различными возможными уровнями уточнения в подходе-поиск одного изображения с самым высоким высокочастотным контентом).

Я пробовал решение на основе фильтра Лапласа от этой пост. Это мне не помогло. Итак, я попробовал решение от этой пост и это было хорошо для моего случая (но медленно):

import cv2

image = cv2.imread("test.jpeg")
height, width = image.shape[:2]
gray = cv2.cvtColor(image, cv2.COLOR_BGR2GRAY)

def px(x, y):
    return int(gray[y, x])

sum = 0
for x in range(width-1):
    for y in range(height):
        sum += abs(px(x, y) - px(x+1, y))

менее размытое изображение имеет максимальное sum ценность!

вы также можете настроить скорость и точность, изменяя шаг, например,

эта часть

for x in range(width - 1):

вы можете заменить этим

for x in range(0, width - 1, 10):

MATLAB код двух методов, которые были опубликованы в высоко оцененных журналах (IEEE Transactions on Image Processing) доступны здесь:https://ivulab.asu.edu/software

проверьте алгоритмы CPBDM и JNBM. Если вы проверите код, его не очень сложно портировать, и, кстати, он основан на методе Marzialiano в качестве базовой функции.

я реализовал его использование БПФ в matlab и проверить гистограмму БПФ вычислить среднее и std, но и fit функция может быть сделано

fa =  abs(fftshift(fft(sharp_img)));
fb = abs(fftshift(fft(blured_img)));

f1=20*log10(0.001+fa);
f2=20*log10(0.001+fb);

figure,imagesc(f1);title('org')
figure,imagesc(f2);title('blur')

figure,hist(f1(:),100);title('org')
figure,hist(f2(:),100);title('blur')

mf1=mean(f1(:));
mf2=mean(f2(:));

mfd1=median(f1(:));
mfd2=median(f2(:));

sf1=std(f1(:));
sf2=std(f2(:));

вот что я делаю в Opencv для определения качества фокусировки в регионе:

Mat grad;
int scale = 1;
int delta = 0;
int ddepth = CV_8U;
Mat grad_x, grad_y;
Mat abs_grad_x, abs_grad_y;
/// Gradient X
Sobel(matFromSensor, grad_x, ddepth, 1, 0, 3, scale, delta, BORDER_DEFAULT);
/// Gradient Y
Sobel(matFromSensor, grad_y, ddepth, 0, 1, 3, scale, delta, BORDER_DEFAULT);
convertScaleAbs(grad_x, abs_grad_x);
convertScaleAbs(grad_y, abs_grad_y);
addWeighted(abs_grad_x, 0.5, abs_grad_y, 0.5, 0, grad);
cv::Scalar mu, sigma;
cv::meanStdDev(grad, /* mean */ mu, /*stdev*/ sigma);
focusMeasure = mu.val[0] * mu.val[0];