Zgomotul imaginii camerei medicale
Zgomotul imaginii camerei medicale
Zgomotul de imagine este o variație aleatorie a informațiilor despre luminozitate sau culoare din imagini și este de obicei un aspect al zgomotului electronic. Poate fi produs de senzorul de imagine și circuitele unui scaner sau ale camerei digitale. Zgomotul de imagine poate avea, de asemenea, originea din granulația filmului și din zgomotul inevitabil de fotografiere al unui detector de fotoni ideal. Zgomotul de imagine este un produs secundar nedorit al capturii imaginii care ascunde informațiile dorite.
Sensul original al "zgomot" a fost "semnal nedorit"; fluctuațiile electrice nedorite ale semnalelor primite de radiourile AM au cauzat zgomot acustic audibil ("static"). Prin analogie, sunt numite și fluctuații electrice nedorite"zgomot".
Zgomotul imaginii poate varia de la pete aproape imperceptibile pe o fotografie digitală realizată în lumină bună, până la imagini optice și radioastronomice care sunt aproape în întregime zgomot, din care o cantitate mică de informații poate fi derivată printr-o procesare sofisticată. Un astfel de nivel de zgomot ar fi inacceptabil într-o fotografie, deoarece ar fi imposibil chiar și de a determina subiectul.
Zgomot Tipuri
1.Zgomot gaussian
Sursele principale de zgomot gaussian în imaginile digitale apar în timpul achiziției. Senzorul are zgomot inerent din cauza nivelului de iluminare și a propriei temperaturi, iar circuitele electronice conectate la senzor își injectează propria parte din zgomotul circuitului electronic.
Un model tipic de zgomot de imagine este gaussian, aditiv, independent la fiecare pixel și independent de intensitatea semnalului, cauzat în primul rând de zgomotul Johnson-Nyquist (zgomotul termic), inclusiv cel care provine de la zgomotul de resetare al condensatorilor ("zgomot kTC"). Zgomotul amplificatorului este o parte majoră a"citi zgomot"a unui senzor de imagine, adică a nivelului constant de zgomot în zonele întunecate ale imaginii.[5] În camerele color în care se folosește mai multă amplificare în canalul de culoare albastră decât în canalul verde sau roșu, poate exista mai mult zgomot în canalul albastru.[6] La expuneri mai mari, totuși, zgomotul senzorului de imagine este dominat de zgomotul de fotografiere, care nu este gaussian și nu este independent de intensitatea semnalului. De asemenea, există mulți algoritmi gaussieni de dezgomot.
2.Zgomot de sare și piper
Imagine cu zgomot de sare și piper
Fat-tail distribuit sau "impulsiv"zgomotul se numește uneori zgomot de sare și piper sau zgomot de vârf. O imagine care conține zgomot de sare și piper va avea pixeli întunecați în regiunile luminoase și pixeli luminoși în regiunile întunecate.[9] Acest tip de zgomot poate fi cauzat de erori ale convertorului analog-digital, erori de biți în transmisie etc.[10][11] Poate fi eliminată în mare parte prin utilizarea scăderii cadrelor întunecate, filtrarea mediană, filtrarea mediană și medie combinată și interpolarea în jurul pixelilor întunecați/luminoși.
Pixelii morți dintr-un monitor LCD produc un afișaj similar, dar nealeatoriu.
3.Zgomot de lovituri
Zgomotul dominant în părțile mai luminoase ale unei imagini de la un senzor de imagine este de obicei cel cauzat de fluctuațiile cuantice statistice, adică variația numărului de fotoni detectați la un anumit nivel de expunere. Acest zgomot este cunoscut sub numele de zgomot de împușcare fotonică.[6] Zgomotul de fotografiere are o valoare pătrată medie proporțională cu rădăcina pătrată a intensității imaginii, iar zgomotele de la diferiți pixeli sunt independente unul de celălalt. Zgomotul de împușcare urmează o distribuție Poisson, care, cu excepția nivelurilor de intensitate foarte ridicată, aproximează o distribuție gaussiană.
În plus față de zgomotul de fotografiere cu fotoni, poate exista un zgomot suplimentar de fotografiere de la curentul de scurgere întunecat din senzorul de imagine; acest zgomot este uneori cunoscut ca"zgomot de împușcături întunecate"[6] sau "zgomot de împușcare de curent întunecat". Curentul întunecat este cel mai mare la"pixeli fierbinți"în cadrul senzorului de imagine. Încărcarea întunecată variabilă a pixelilor normali și fierbinți poate fi scăzută (folosind"scăderea cadrului întunecat"), lăsând doar zgomotul de împușcare sau componenta aleatorie a scurgerii. Dacă scăderea cadrelor întunecate nu este efectuată sau dacă timpul de expunere este suficient de lung pentru ca încărcarea pixelului fierbinte să depășească capacitatea de încărcare liniară, zgomotul va fi mai mult decât zgomot de fotografiere, iar pixelii fierbinți apar ca zgomot de sare și piper.
4. Zgomot de cuantizare (zgomot uniform)
Zgomotul cauzat de cuantificarea pixelilor unei imagini detectate la un număr de niveluri discrete este cunoscut sub numele de zgomot de cuantizare. Are o distribuție aproximativ uniformă. Deși poate fi dependent de semnal, va fi independent de semnal dacă alte surse de zgomot sunt suficient de mari pentru a provoca dithering sau dacă dithering-ul este aplicat în mod explicit.
5.Granul filmului
Granulația filmului fotografic este un zgomot dependent de semnal, cu distribuție statistică similară cu zgomotul filmat. Dacă granulele de peliculă sunt distribuite uniform (număr egal pe zonă) și dacă fiecare grăunte are o probabilitate egală și independentă de a se dezvolta într-un bob de argint închis după absorbția fotonilor, atunci numărul de astfel de granule întunecate dintr-o zonă va fi aleatoriu cu un binom. distributie. În zonele în care probabilitatea este scăzută, această distribuție va fi apropiată de distribuția clasică Poisson a zgomotului de împușcare. O distribuție Gaussiană simplă este adesea folosită ca model adecvat.
Granulele de film sunt de obicei privite ca o sursă de zgomot aproape izotropă (neorientată). Efectul său este înrăutățit de distribuția granulelor de halogenură de argint în film fiind, de asemenea, aleatorie.
6.Zgomot anizotrop
Unele surse de zgomot apar cu o orientare semnificativă în imagini. De exemplu, senzorii de imagine sunt uneori supuși zgomotului de rând sau de coloană.
7.Zgomot periodic
O sursă comună de zgomot periodic într-o imagine este cauzată de interferența electrică sau electromecanică în timpul procesului de captare a imaginii.[8] O imagine afectată de zgomot periodic va arăta ca și cum a fost adăugat un model care se repetă deasupra imaginii originale. În domeniul frecvenței, acest tip de zgomot poate fi văzut ca vârfuri discrete. Reducerea semnificativă a acestui zgomot poate fi obținută prin aplicarea de filtre notch în domeniul frecvenței.[8] Următoarele imagini ilustrează o imagine afectată de zgomot periodic și rezultatul reducerii zgomotului utilizând filtrarea în domeniul frecvenței. Rețineți că imaginea filtrată are încă ceva zgomot pe margini. O filtrare suplimentară ar putea reduce acest zgomot de margine, dar poate reduce și unele dintre detaliile fine din imagine. Compartimentul dintre reducerea zgomotului și păstrarea detaliilor fine este specific aplicației. De exemplu, dacă detaliile fine ale castelului nu sunt considerate importante, filtrarea trece-jos ar putea fi o opțiune adecvată. Dacă detaliile fine ale castelului sunt considerate importante, o soluție viabilă poate fi tăierea graniței
