Використання метрики PSNR для оцінки якості зображень

Abstract

The article is devoted to the analysis of the PSNR (Peak Signal-to-Noise Ratio) metric, which is one of the main metrics for assessing image quality in the tasks of image and video compression, restoration, and transmission. The mathematical foundations of PSNR calculation are considered, as well as its application in popular image compression algorithms such as JPEG, JPEG 2000, HEVC, and in H.264 and AV1 video codecs. Particular attention is paid to the comparison of PSNR with other metrics, such as SSIM, and the limitations of its use in the context of human quality perception. The role of PSNR in scientific research and image and video processing software such as Adobe Photoshop, GIMP, OpenCV, FFmpeg, VLC Media Player, and HandBrake is discussed. Prospects for the development of the metric, including integration with other quality assessment methods and use in new compression algorithms focused on mobile devices and Internet communications, are identified.

Проаналізовано метрику PSNR (Peak Signal-to-Noise Ratio), яка є однією з основних для оцінки якості зображень у задачах стиснення, відновлення та передавання зображень і відео. Розглянуто математичні основи обчислення PSNR, а також її застосування в популярних алгоритмах стиснення зображень, таких як JPEG, JPEG 2000, HEVC, та в відеокодеках H.264 і AV1. Окрему увагу приділено порівнянню PSNR з іншими метриками, такими як SSIM, і обмеженням її використання в контексті сприйняття якості людиною. Обговорено роль PSNR у наукових дослідженнях та програмних продуктах для обробки зображень і відео, таких як Adobe Photoshop, GIMP, OpenCV, FFmpeg, VLC Media Player та HandBrake. Визначено перспективи розвитку метрики, включаючи інтеграцію з іншими методами оцінки якості та використання у нових алгоритмах стиснення, орієнтованих на мобільні пристрої та інтернет-зв`язок.