使用 ImageMagick 对图像进行平等测试

Question

ImageMagick 库中是否有任何相等谓词函数？我想比较两张图片，看看它们是否完全相同（像素的所有颜色都相同）或有什么不同。

我看了一圈，好像没有这个功能。我应该自己使用像素迭代器编写函数吗？

Answer 1

ImageMagick 提供compare 函数来正确比较图像。

检查两个图像的md5 校验和不是正确的方法，因为某些图像格式（例如带有 EXIF 的 PNG 和 JPEG）包含创建文件的日期和时间（参见示例 1），并且一些文件可以在外观上相同，但在内部表示完全不同（参见示例 2），或者具有不同的位深度（参见示例 3）。

示例 1

# Create two identical images (100x100 pixels, bright red) but with different file contents
convert -size 100x100 xc:red r1.png
convert -size 100x100 xc:red r2.png

# MD5 checksum them
md5 r?.png
MD5 (r1.png) = 9f6d612615efd88c3fd8521d717e9811
MD5 (r2.png) = 996911bec0e0da75af46a1e78c052998      # Mmmm different

# Ask IM to tell us absolute error between the two (number of differing pixels)
compare -metric AE r1.png r2.png null:
0                                                    # No difference - that's better

为什么这两个在 MD5 中不同？因为日期在里面……

identify -verbose r[12].png | grep -i date
date:create: 2015-03-03T14:57:26+00:00
date:modify: 2015-03-03T14:57:26+00:00
date:create: 2015-03-03T14:57:43+00:00
date:modify: 2015-03-03T14:57:43+00:00

示例 2

# Create PNG and identical GIF
convert -size 100x100 xc:red r.png
convert -size 100x100 xc:red r.gif

# Compare with MD5 sums
md5 r.png r.gif
MD5 (r.png) = 692ef06b62a15b799d5dc549b0dd3737
MD5 (r.gif) = 549feea78dc438924fbb3e0ef97dc0b3         # Ooops

# Compare properly
compare -metric AE r.gif r.png null:
0                                                      # Identical

示例 3

# Create 8-bit PNG and 16-bit PNG
convert -size 100x100 xc:red PNG8:8.png
convert -size 100x100 xc:red PNG48:48.png

# MD5 sum them
md5 8.png 48.png
MD5 (8.png) = eb3fc9a06e1632c3b41ebb986b81a816
MD5 (48.png) = 32fdf1c30793a4fed941c91d27084e0a   # Ooops

# Let ImageMagick compare them
compare -metric AE 8.png 48.png  null:
0

图像的模糊比较

正如 Kurt 所暗示的，这也导致了对图像进行模糊比较的可能性。我们可以这样探索：

# Create a grey image, 100x100 and put some noise in it
convert -size 100x100 xc:gray +noise gaussian noise.png

现在将所有像素乘以 1.01，使它们的亮度提高 1%，让人难以察觉：

# Make pixels 1% brighter
convert noise.png -evaluate multiply 1.01 brighternoise.png

# ... and compare the statistics of the two images
identify -verbose *noise* | grep -E "^Image|mean"

Image: brighternoise.png
  mean: 127.235 (0.498959)       <--- The brighter image is, well, brighter
Image: noise.png
  mean: 126.175 (0.494805)

现在用几种不同的方式比较它们：

# Pixels may differ by up to 2% before being considered different
compare -fuzz 2% -metric AE noise.png brighternoise.png null:
0        # All pixel values within 2% between the 2 images

# Pixels may only differ by 0.5% before being considered different
compare -fuzz 0.5% -metric AE noise.png brighternoise.png null:
594      # 594 of the 10,000 pixels differ by more than 0.5%

# Calculate Root Mean Square Error (RMSE) to see how much pixels tend to differ
compare -metric RMSE noise.png brighternoise.png null:
278.96 (0.00425666)    # On average, the pixels differ by 0.4% - i.e. hardly at all

Answer 2

马克的回答很准确。但是，他忘了提到compare 也可以返回一个“增量图像”，它将任何有差异的像素绘制为红色，而相同的像素将绘制为白色。

# Create a PNG and a JPEG from the builtin 'wizard:' image:
convert wizard: wizard.png
convert wizard: wizard.jpg

现在比较两者：

compare wizard.png wizard.jpg delta.png

这是“delta.png”：

PNG 和 JPEG 之间有很多不同之处！好的，这是因为 JPEG 是一种 有损 图像格式...

如您所见，“delta.png”的背景是苍白的。如果您不想要这个背景，而只想要红色/白色像素，请修改compare 命令：

compare wizard.png wizard.jpg -compose src delta.png

此外，您可能希望忽略低于某个阈值的此类差异。这里-fuzz N%参数就派上用场了。

您想要蓝色像素而不是红色像素？黄色的而不是白色的？给你：

compare                  \
  -highlight-color blue  \
  -lowlight-color yellow \
  -fuzz 3%               \
   wizard.png            \
   wizard.jpg            \
   delta2.png

您想要对坐标不同的所有像素进行文字描述吗？这里特殊的输出格式*.txt 可能不错。

试试这个：

compare                  \
  -fuzz 6%               \
   wizard.png            \
   wizard.jpg            \
  -compose src           \
   delta3.txt

“delta3.txt”文件将非常大，因为它包含这种格式的每个像素一行：

# ImageMagick pixel enumeration: 480,640,255,srgba
0,0: (255,255,255,0.8)  #FFFFFFCC  srgba(255,255,255,0.8)
1,0: (255,255,255,0.8)  #FFFFFFCC  srgba(255,255,255,0.8)
2,0: (255,255,255,0.8)  #FFFFFFCC  srgba(255,255,255,0.8)
[....]
77,80: (241,0,30,0.8)  #F1001ECC  srgba(241,0,30,0.8)
[....]

第一列给出了相应像素的(row,column) 对（计数从零开始，最上面、最左边的像素的地址为(0,0)。

接下来的三列以 3 种不同的常用符号格式返回各自的像素颜色。

顺便说一句，ImageMagick 可以毫无问题地将delta3.txt 文件转换回真实图像：

convert delta3.txt delta3.png

因此，要将所有不同（红色）的像素放入文本文件中，您可以这样做：

compare                  \
  -fuzz 6%               \
   wizard.png            \
   wizard.jpg            \
  -compose src           \
   txt:-                 \
| grep -v '#FFFFFFCC' 

要计算不同像素的数量：

compare                  \
  -fuzz 6%               \
   wizard.png            \
   wizard.jpg            \
  -compose src           \
   txt:-                 \
| grep -v '#FFFFFFCC'    \
| wc -l

-fuzz 6% 我有2269 不同的像素。使用-fuzz 0% 我得到122474 不同的像素。 （这些图像中的像素总数为307200。）