Tỉ số tín hiệu cực đại trên nhiễu

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia
Bước tới: menu, tìm kiếm

Cụm từ tỉ số tín hiệu cực đại trên nhiễu (peak signal-to-noise ratio), thường được viết tắt là PSNR, là một thuật ngữ dùng để tính tỉ lệ giữa giá trị năng lượng tối đa của một tín hiệu và năng lượng nhiễu ảnh hướng đến độ chính xác của thông tin. Bởi vì có rất nhiều tín hiệu có phạm vi biến đổi rộng, nên PSNR thường được biểu diễn bởi đơn vị logarithm decibel.

PSNR được sử dụng để đo chất lượng tín hiệu khôi phục của các thuật toán nén có mất mát dữ liêu (lossy compression) (ví dụ: dùng trong nén ảnh). Tín hiệu trong trường hợp này là dữ liệu gốc, và nhiễu là các lỗi xuất hiện khi nén. Khi so sánh các thuật toán nén thường dựa vào sự cảm nhận gần chính xác của con người đối với dữ liệu được khôi phục, chính vì thế trong một số trường hợp dữ liệu được khôi phục của thuật toán này dường như có chất lượng tốt hơn những cái khác, mặc dù nó có giá trị PSNR thấp hơn (thông thường PSNR càng cao thì chất lượng dữ liệu được khôi phục càng tốt). Vì vậy khi so sánh kết quả của 2 thuật toán cần phải dựa trên codecs giống nhau và nội dung của dữ liệu cũng phải giống nhau.[1][2]

Cách đơn giản nhất là định nghĩa thông qua mean squared error (MSE) được dùng cho ảnh 2 chiều có kích thước m×n trong đó IK là ảnh gốc và ảnh được khôi phục tương ứng: \mathit{MSE} = \frac{1}{m\,n}\sum_{i=0}^{m-1}\sum_{j=0}^{n-1} [I(i,j) - K(i,j)]^2

PSNR được định nghĩa bởi:

\begin{align}\mathit{PSNR} &= 10 \cdot \log_{10} \left(\frac{\mathit{MAX}_I^2}{\mathit{MSE}} \right)\\ 
&= 20 \cdot \log_{10} \left(\frac{\mathit{MAX}_I}{\sqrt{\mathit{MSE}}} \right)\end{align}

Ở đây, MAXI là giá trị tối đa của pixel trên ảnh. Khi các pixcels được biểu diễn bởi 8 bits, thì giá trị của nó là 255. Trường hợp tổng quát, khi tín hiệu được biểu diễn bởi B bits trên một đơn vị lấy mẫu, MAXI là 2B−1. Với ảnh màu với 3 giá trị RGB trên 1 pixel, các tính toán cho PSNR tương tự ngoại trừ việc tính MSE là tổng của 3 giá trị (tính trên 3 kênh màu) chia cho kích thước của ảnh và chia cho 3.

Giá trị thông thường của PSNR trong lossy ảnh và nén video nằm từ 30 đến 50 dB, giá trị càng cao thì càng tốt.[3][4] Giá trị có thể chấp nhận được khi truyền tín hiệu không dây có tổn thất khoảng từ 20 dB đến 25 dB.[5][6]

When the two images are identical, the MSE will be zero. For this value the PSNR is undefined (see Logarithm for an explanation).

Q=90, PSNR 45.53dB
Q=30, PSNR 36.81dB
Q=10, PSNR 31.45dB
Original uncompressed image.
Example luma PSNR values for a cjpeg compressed image at various quality levels.

Xem thêm[sửa | sửa mã nguồn]

Chú thích[sửa | sửa mã nguồn]

  1. ^ Huynh-Thu, Q.; Ghanbari, M. (2008). “Scope of validity of PSNR in image/video quality assessment”. Electronics Letters 44 (13): 800–801. doi:10.1049/el:20080522.  sửa
  2. ^ MIT.edu
  3. ^ Welstead, Stephen T. (1999). Fractal and wavelet image compression techniques. SPIE Publication. tr. 155–156. ISBN 978-0819435033. 
  4. ^ Barni, Mauro biên tập (2006). “Fractal Image Compression”. Document and image compression (CRC Press) 968: 168–169. ISSN 9780849335563. Truy cập ngày 5 tháng 4 năm 2011. 
  5. ^ Thomos, N., Boulgouris, N. V., & Strintzis, M. G. (2006, January). Optimized Transmission of JPEG2000 Streams Over Wireless Channels. IEEE Transactions on Image Processing, 15 (1).
  6. ^ Xiangjun, L., & Jianfei, C. Robust transmission of JPEG2000 encoded images over packet loss channels. ICME 2007 (pp. 947-950). School of Computer Engineering, Nanyang Technological University.

Bản mẫu:Noise