Evaluación y Mejora de la Calidad de Video: Métodos y Parámetros Clave
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Reducción de Distorsiones y Artefactos Visuales en Video
La visibilidad de las distorsiones en el video está directamente relacionada con el parámetro de cuantificación utilizado. Para mitigar estos efectos, se emplean diversas técnicas y modelos.
Modelo Básico de Atenuación de Distorsiones
Este modelo utiliza dos filtros en cascada, cada uno diseñado para atenuar un tipo específico de distorsión.
Reducción del Efecto Bloque
La reducción del efecto bloque se logra mediante un filtrado paso bajo, que produce un desenfoque de la imagen. Es deseable aplicar este filtro solo cuando sea estrictamente necesario. El proceso implica comparar la diferencia entre puntos adyacentes en cada cara del borde con un umbral predefinido. Si esta diferencia excede el umbral, se aplica un filtro horizontalmente en el borde vertical y viceversa. El umbral determina qué puntos de la imagen serán filtrados.
Reducción de Artefactos de Alta Frecuencia
Esta técnica se aplica exclusivamente en los puntos cuya actividad se encuentra por debajo de un cierto umbral, con el fin de evitar un suavizado excesivo de la imagen.
Modelado de la Actividad
El modelado de la actividad se calcula mediante la suma de las diferencias absolutas entre el punto en cuestión y sus vecinos.
Determinación del Umbral
El umbral puede obtenerse basándose en la actividad media de la imagen anterior, aunque esto suele generar peores resultados. Una alternativa más efectiva es trabajar con la imagen actual utilizando un umbral adaptativo por bloques.
Métodos de Evaluación Objetiva de la Calidad Visual
Estos métodos buscan cuantificar la calidad de video de manera objetiva, a menudo correlacionándose con la percepción humana. A continuación, se presentan algunos de los más relevantes:
Structural Similarity (SSIM)
Es un método muy popular para imágenes estáticas que se extendió al video. Es un método de referencia completa (Full Reference). Busca medir la similitud estructural mediante la comparación de diferentes ventanas en la imagen. El índice SSIM se aplica cuadro a cuadro a la componente de luminancia. Las puntuaciones individuales se promedian a lo largo de todos los cuadros para obtener el índice final.
Multi-scale SSIM (MS-SSIM)
Es una extensión del SSIM que, originalmente, también se diseñó para imágenes fijas. Normalmente, mejora el índice de SSIM. También se aplica cuadro a cuadro a la componente de luminancia. Las puntuaciones individuales se promedian a lo largo de todos los cuadros para obtener el índice final.
Speed SSIM
Utiliza una combinación del índice SSIM y modelos estadísticos de la percepción de la velocidad visual.
Visual Signal to Noise Ratio (VSNR)
Propuesto originalmente para imágenes estáticas. Busca umbrales de distorsión utilizando modelos de enmascaramiento visual basados en la transformada wavelet.
Video Quality Metric (VQM)
Método desarrollado por la National Telecommunications and Information Administration (NTIA) y adoptado por ANSI e ITU.
V-VIF
Utiliza el método Visual Information Fidelity (VIF) para video, empleando derivadas temporales. Representa la información ideal que sería extraída por el cerebro de las imágenes de referencia y distorsionadas. Utiliza una medida de información mutua.
Motion-based Video Integrity Evaluation (MOVIE)
Desarrollado específicamente para video. Cuenta con tres versiones: espacial, temporal y combinada.
Tipos de Medidas de Calidad de Video
Las métricas de calidad de video se clasifican según la disponibilidad de la señal original:
Con Referencia Completa (Full Reference - FR)
Se dispone tanto del video original como del degradado para realizar la comparación.
Con Referencia Reducida (Reduced Reference - RR)
Solo se tienen algunos parámetros del video original para la evaluación.
Sin Referencia (No Reference - NR)
No se dispone del video original para la comparación.
El método de Referencia Completa (FR) suele ser el más exacto. Los métodos de Sin Referencia (NR) y Referencia Reducida (RR) se utilizan comúnmente para monitorizar la calidad de servicio (QoS) en redes de comunicaciones.