峰值信噪比

知识百科 · 2011-12-23

峰值信噪比简介
 
峰值信噪比,其英文缩写是PSNR,英文全称为“Peak Signal to Noise Ratio”。peak的中文意思是顶点。而radio的意思是比率或比列的。整个意思就是到达噪音比率的顶点信号,psnr是一般是用于最大值信号和背景噪音之间的一个工程项目。通常在经过影像压缩之后,输出的影像通常都会有某种程度与原始影像一样。为了衡量经过处理后的影像品质,我们通常会参考PSNR 值来认定某个处理程序够不够令人满意。

峰值信噪比是一个表示信号最大可能功率和影响它的表示精度的破坏性噪声功率的比值的工程术语。由于许多信号都有非常宽的动态范围,峰值信噪比常用对数分贝单位来表示。

Peak 就是指8 bits 表示法的最大值255。MSE 指 Mean Square Error(均方误差,各值相差的n次方和的平均值的n次平方根(这几个字应该没有)),I(角标n)指原始影像第n个pixel 值,P(角标n)指经处理后的影像第n个pixel 值。峰值信噪比的单位为dB。所以
峰值信噪比值越大,就代表失真越少。

峰值信噪比的计算

峰值信噪比经常用作图像压缩等领域中信号重建质量的测量方法,它常简单地通过均方差(MSE)进行定义。两个m×n单色图像I和K,如果一个为另外一个的噪声近似,那么它们的的均方差定义为:

峰值信噪比定义为:
 
其中,MAXI是表示图像点颜色的最大数值,如果每个采样点用 8 位表示,那么就是 255。更为通用的表示是,如果每个采样点用 B 位线性脉冲编码调制表示,那么 MAXI 就是

对于每点有RGB三个值的彩色图像来说峰值信噪比的定义类似,只是均方差是所有方差之和除以图像尺寸再除以 3。

图像压缩中典型的峰值信噪比值在 30 到 40dB 之间,愈高愈好。

客观测量图像质量的方法是峰值信噪比(PSNR),是基于原图像和有损图像的均方误差(MSE)和(2^n-1)^2(即图像可能的最大信号值的平方)的相对值:
PSNR(dB) = 10log10 ((2^n - 1) ^ 2 / MSE)
PSNR的局限性在于需要有”无损“的源图像作为比较,然而这并不是任何情况下都可以得到的。

一般情况下,对于一副给定的图像或者图像序列,高的PSNR意味着高的质量,低的PSNR意味着低的质量。然而,特定的PSNR值不一定等价于”绝对“的主管质量。现在有一些方法取代PSNR,但是还没有最终取代。

峰值信噪比是最普遍,最广泛使用的评鉴画质的客观量测法,不过许多实验结果都显示,峰值信噪比 的分数无法和人眼看到的视觉品质完全一致,有可能峰值信噪比较高者看起来反而比峰值信噪比较低者差。这是因为人眼的视觉对于误差的敏感度并不是绝对的,其感知结果会受到许多因素的影响而产生变化(例如:人眼对空间频率较低的对比差异敏感度较高,人眼对亮度对比差异的敏感度较色度高,人眼对一个区域的感知结果会受到其周围邻近区域的影响)。

峰值信噪比的应用之全彩色视频信号峰值信噪比的测量

一种测量全彩色视频信号峰值信噪比(PSNR)的方法,包括整体性能参数的测量和各组分对整体参数贡献的测量,提供全彩色PSNR以及各个分量的误差图。这一方法将参考和受损视频信号的各彩色分量值转换为RGB值,然后计算参考和受损视频信号各个R、G和B通道的误差能量。在各组分对全彩色视频信号误差的估算中,相应的其它组分被置为某一参考值,例如零。全彩色视频信号整体PSNR也是在RGB模式下计算得到。最后,得到彩色残留PSNR图和PSNR的计算结果。

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