psnr

ピーク S/N 比 (PSNR)

構文

peaksnr = psnr(A,ref)

peaksnr = psnr(A,ref,peakval)

peaksnr = psnr(___,'DataFormat',dataFormat)

[peaksnr,snr] = psnr(___)

説明

peaksnr = psnr(A,ref) は、イメージ ref を参照イメージとして使用して、イメージ A のピーク S/N 比 (PSNR) を計算します。PSNR の値が大きくなるほど、画質がより高いことを示します。

peaksnr = psnr(A,ref,peakval) は、ピーク信号値 peakval を使用して、イメージ A の PSNR を計算します。

peaksnr = psnr(___,'DataFormat',dataFormat) は、書式化されていないイメージ データの次元ラベル dataFormat も指定します。バッチ次元の各要素の PSNR を個別に返すには、この構文を使用します。

[peaksnr,snr] = psnr(___) は、単純な S/N 比 snr も返します。

例

元のイメージを参照してノイズを含むイメージの PSNR を計算

イメージを読み取り、ノイズを追加したコピーを作成します。元のイメージは参照イメージです。

ref = imread('pout.tif');
A = imnoise(ref,'salt & pepper', 0.02);

PSNR を計算します。

[peaksnr, snr] = psnr(A, ref);
  
fprintf('\n The Peak-SNR value is %0.4f', peaksnr);

 The Peak-SNR value is 22.6437

fprintf('\n The SNR value is %0.4f \n', snr);

 The SNR value is 15.5524 

dlarray 入力の PSNR の計算

イメージをワークスペースに読み取った後、イメージ データを使用して書式化されていない dlarray オブジェクトを作成します。

ref = imread("strawberries.jpg");
ref = im2single(ref);
dlref = dlarray(ref);

イメージにごま塩ノイズを加えた後、ノイズを含むイメージ データを使用して書式化されていない dlarray オブジェクトを作成します。

noisy = imnoise(ref,'salt & pepper');
dlnoisy = dlarray(noisy);

元のデータに対するノイズを含むデータのピーク SNR および SNR を計算します。

[peaksnr,snr] = psnr(dlnoisy,dlref)

peaksnr = 
  1x1 single dlarray

   17.5941

snr = 
  1x1 single dlarray

   11.1265

イメージ シーケンスに含まれるイメージの PSNR の計算

参照イメージをワークスペースに読み取ります。

ref = imread("office_1.jpg");

参照イメージと同じサイズをもつ 6 個のイメージから成るシーケンスを格納するための 2 つの配列を事前に割り当てます。

numFrames = 6;
imsOriginal = zeros([size(ref) numFrames],class(ref));
imsNoisy = zeros([size(ref) numFrames],class(ref));

イメージを読み取り、事前に割り当てた配列にそのイメージを追加します。1 つの配列には、元のイメージ データを格納します。2 番目の配列には、ごま塩ノイズが追加されたイメージ データを格納します。

for p = 1:numFrames
    filename = strcat("office_",num2str(p),".jpg");
    im = imread(filename);
    imsOriginal(:,:,:,p) = im;
    imsNoisy(:,:,:,p) = imnoise(im,"salt & pepper");
end

イメージ シーケンスをモンタージュに表示します。最初の行には、元のイメージ データのシーケンスが表示されます。2 番目の行には、ノイズを含むイメージ データのシーケンスが表示されます。

montage(cat(4,imsOriginal,imsNoisy),"Size",[2 numFrames])

入力配列のデータ形式を "SSCB" (空間、空間、チャネル、バッチ) として指定し、ノイズを含む各イメージと対応する初期状態のイメージの PSNR を計算します。

peak_psnrs = psnr(imsNoisy,imsOriginal,"DataFormat","SSCB");
peak_psnrs = squeeze(peak_psnrs)

peak_psnrs = 6×1

   16.3560
   16.9698
   17.8079
   18.1843
   18.0656
   17.1682

入力引数

A — 解析されるイメージ

数値配列 | dlarray オブジェクト

解析されるイメージ。任意の次元の数値配列、または dlarray (Deep Learning Toolbox) オブジェクトとして指定します。

データ型: single | double | int16 | uint8 | uint16

ref — 参照イメージ

数値行列 | dlarray オブジェクト

参照イメージ。数値配列または dlarray (Deep Learning Toolbox) オブジェクトとして指定します。参照イメージのサイズとデータ型はイメージ A と同じになります。

データ型: single | double | int16 | uint8 | uint16

peakval — ピーク信号レベル

非負の数値

ピーク信号レベル。非負の数値として指定します。指定しない場合、peakval の既定値は、A および ref のクラスによって決まります。

• イメージのデータ型が double または single の場合、psnr はイメージ データが範囲 [0, 1] にあると想定します。peakval の既定値は 1 です。

• イメージが整数データ型である場合、peakval の既定値は、クラスの範囲で許容される最大値になります。uint8 データの場合、peakval の既定値は 255 です。uint16 または int16 の場合、既定値は 65535 です。

dataFormat — 次元ラベル

string スカラー | 文字ベクトル

入力イメージ A および ref の次元ラベル。string スカラーまたは文字ベクトルとして指定します。dataFormat の各文字は次のラベルのいずれかでなければなりません。

• S — 空間

• C — チャネル

• B — バッチ観測値

この書式に、1 つより多いチャネル ラベルまたはバッチ ラベルを含めることはできません。入力イメージが書式化された dlarray オブジェクトの場合は、引数 'dataFormat' を指定しないでください。

例: 'SSC' は、2 つの空間次元と 1 つのチャネル次元が配列にあることを示します。これは、2 次元 RGB イメージ データに適しています。

例: 'SSCB' は、2 つの空間次元、1 つのチャネル次元、および 1 つのバッチ次元が配列にあることを示します。これは、2 次元 RGB イメージ データのシーケンスに適しています。

出力引数

peaksnr — PSNR

数値スカラー | 数値配列 | dlarray オブジェクト

デシベル単位で表された PSNR。次のいずれかの値として返されます。

入力イメージのタイプ	PSNR の値
書式化されていない数値配列 バッチ次元 ('B') を含まない書式化された数値配列	単一の PSNR 測定値をもつ数値スカラー。
書式化されていない dlarray (Deep Learning Toolbox) オブジェクト	単一の PSNR 測定値をもつ 1 行 1 列の dlarray オブジェクト。
引数 dataFormat を使用してバッチ次元が指定された数値配列	入力イメージと同じ次元の数値配列。peaksnr の空間次元とチャネル次元は大きさが 1 の次元です。バッチ次元の各要素には 1 つの PSNR 測定値が存在します。
バッチ次元を含む書式化された dlarray オブジェクト 引数 dataFormat を使用してバッチ次元が指定された、書式化されていない dlarray オブジェクト	入力イメージと同じ次元の dlarray オブジェクト。peaksnr の空間次元とチャネル次元は大きさが 1 の次元です。バッチ次元の各要素には 1 つの PSNR 測定値が存在します。

A および ref のデータ型が single である場合、peaksnr のデータ型は single になります。そうでない場合、peaksnr のデータ型は double になります。

snr — S/N 比

数値スカラー | 数値配列 | dlarray オブジェクト

デシベル単位で表された S/N 比。次のいずれかの値として返されます。

入力イメージのタイプ	PSNR の値
書式化されていない数値配列 バッチ次元 ('B') を含まない書式化された数値配列	単一の SNR 測定値をもつ数値スカラー。
書式化されていない dlarray (Deep Learning Toolbox) オブジェクト	単一の SNR 測定値をもつ 1 行 1 列の dlarray オブジェクト。
引数 dataFormat を使用してバッチ次元が指定された数値配列	入力イメージと同じ次元の数値配列。snr の空間次元とチャネル次元は大きさが 1 の次元です。バッチ次元の各要素には 1 つの SNR 測定値が存在します。
バッチ次元を含む書式化された dlarray オブジェクト 引数 dataFormat を使用してバッチ次元が指定された、書式化されていない dlarray オブジェクト	入力イメージと同じ次元の dlarray オブジェクト。peaksnr の空間次元とチャネル次元は大きさが 1 の次元です。バッチ次元の各要素には 1 つの SNR 測定値が存在します。

A および ref のデータ型が single である場合、snr のデータ型は single になります。そうでない場合、snr のデータ型は double になります。

アルゴリズム

関数 psnr は次の等式を実装して PSNR を計算します。

$$PSNR=10{\log }_{10}\left(peakva{l}^2/MSE\right)$$

peakval は、ユーザーが指定するか、イメージのデータ型の範囲から取得されます。たとえば、データ型が uint8 であるイメージの場合、peakval は 255 となります。MSE は、A と ref の間の平均二乗誤差です。

拡張機能

C/C++ コード生成

MATLAB® Coder™ を使用して C および C++ コードを生成します。

psnr では C コードの生成がサポートされています (MATLAB^® Coder™ が必要)。詳細については、イメージ処理のコード生成を参照してください。

GPU コード生成
GPU Coder™ を使用して NVIDIA® GPU のための CUDA® コードを生成します。

GPU 配列

Parallel Computing Toolbox™ を使用してグラフィックス処理装置 (GPU) 上で実行することにより、コードを高速化します。

この関数は、GPU 配列を完全にサポートします。詳細については、GPU でのイメージ処理を参照してください。

バージョン履歴

R2014a で導入

R2021a: 深層学習配列のメトリクスの計算と計算の次元の指定

関数 psnr は、深層学習アプリケーション用の dlarray 入力を受け入れるようになりました。

また、この関数は、'S' (空間)、'C' (チャネル)、および 'B' (バッチ) の次元ラベルをもつ書式設定済みデータもサポートします。バッチ次元をもつデータの場合、この関数はバッチ次元のインデックスごとに異なる結果を返します。

R2021a: GPU による高速化のサポート

psnr は、GPU による高速化をサポートするようになりました (Parallel Computing Toolbox™ が必要)。

参考

multissim | multissim3 | ssim | immse | mean | median | var

トピック

• イメージ画質メトリクス

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