圖像處理 噪聲、濾波簡介

一、噪聲

    圖像常見噪聲基本上有以下四種,高斯噪聲,泊松噪聲,乘性噪聲,椒鹽噪聲。下面五幅圖分別代表了,原圖,以及添加了高斯噪聲,泊松噪聲,乘性噪聲,椒鹽噪聲的圖像。
1、原圖。

2、高斯噪聲。
    高斯噪聲是指它的概率密度函數服從高斯分佈(即正態分佈)的一類噪聲。如果一個噪聲,它的幅度分佈服從高斯分佈,而它的功率譜密度又是均勻分佈的,則稱它爲高斯白噪聲。高斯白噪聲的二階矩不相關,一階矩爲常數,是指先後信號在時間上的相關性。產生原因:
    1)、圖像傳感器在拍攝時市場不夠明亮、亮度不夠均勻;
    2)、電路各元器件自身噪聲和相互影響;
    3)、圖像傳感器長期工作,溫度過高。

3、泊松噪聲。
    泊松噪聲,就是符合泊松分佈的噪聲模型,泊松分佈適合於描述單位時間內隨機事件發生的次數的概率分佈。如某一服務設施在一定時間內受到的服務請求的次數,電話交換機接到呼叫的次數、汽車站臺的候客人數、機器出現的故障數、自然災害發生的次數、DNA序列的變異數、放射性原子核的衰變數等等

4、乘性噪聲。
    乘性噪聲一般由信道不理想引起,它們與信號的關係是相乘,信號在它在,信號不在他也就不在。

5、椒鹽噪聲。
    椒鹽噪聲,椒鹽噪聲又稱脈衝噪聲,它隨機改變一些像素值,是由圖像傳感器,傳輸信道,解碼處理等產生的黑白相間的亮暗點噪聲。椒鹽噪聲往往由圖像切割引起。
 

二、濾波

1、介紹。

        消除圖像中的噪聲成分叫作圖像的平滑化或濾波操作。無論聽廣播還是看電視,頻道就是頻率的通道,不同的頻道就是將不同的頻率作爲一個通道來進行信息傳輸。sin(3x)+sin(5x)的曲線把sin(5x)拿出去,看看剩下的是什麼。這基本是不可能做到的。但是在頻域呢,就是幾條豎線而已。

        所以很多在時域看似不可能做到的數學操作,在頻域相反很容易。這就是需要傅里葉變換的地方。尤其是從某條曲線中去除一些特定的頻率成分,這在工程上稱爲濾波,是信號處理最重要的概念之一,只有在頻域才能輕鬆的做到。

2、均值濾波和和中值濾波。

        均值濾波和和中值濾波都可以起到平滑圖像,慮去噪聲的功能。

        均值濾波採用線性的方法,平均整個窗口範圍內的像素值,均值濾波本身存在着固有的缺陷,即它不能很好地保護圖像細節,在圖像去噪的同時也破壞了圖像的細節部分,從而使圖像變得模糊,不能很好地去除噪聲點。均值濾波對高斯噪聲表現較好,對椒鹽噪聲表現較差。可以參考圖像處理 均值濾波

        帶有權值的均值濾波也叫做高斯濾波,對高斯噪聲的過濾處理效果比普通的均值濾波來的號。可以參考圖像處理 高斯濾波

        中值濾波採用非線性的方法,它在平滑脈衝噪聲方面非常有效,同時它可以保護圖像尖銳的邊緣,選擇適當的點來替代污染點的值,所以處理效果好,對椒鹽噪聲表現較好,對高斯噪聲表現較差。可以參考圖像處理 中值濾波

 3、 傅里葉濾波。

       對圖像經過傅里葉轉換之後的濾波。高通濾波,低通濾波是按頻率劃分的。對於正弦曲線,振幅變化快就是高頻,變化慢就是低頻。那麼對於圖像,像素值變化快就是高頻(噪聲啦,邊緣啦、邊緣及噪聲在局部像素值變化較大),像素值變化慢就是低頻。所以一幅圖像低頻較多,高頻較少。高通濾波器(邊緣提取,高頻),通錄波器(圖像平滑,低頻),中通濾波就是一個圓環。

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