图像传感器中的噪声类型及其成因详解及去噪方法

在数字图像处理和传感器技术领域，噪声是不可避免的。CCD（电荷耦合器件）和CMOS（互补金属氧化物半导体）在采集图像的过程中，会受到多种噪声的影响。以下是常见噪声类型的成因及经典去噪方法的详细解释。

1. 热噪声（Thermal Noise）

成因： 热噪声是由传感器内部电子的热运动引起的。这种噪声存在于所有的电阻和电子元件中，并且与温度成正比。当传感器的温度升高时，电子的热运动加剧，导致噪声增加。

去噪方法：

• 低通滤波：由于热噪声是白噪声，可以通过低通滤波器来滤除高频成分，从而减少噪声。
• 多帧平均：对多帧图像进行平均处理，有效降低随机噪声。

2. 沟道热噪声（Flicker Noise）

成因： 沟道热噪声主要发生在场效应管（FET）中，尤其是在CMOS传感器中使用的MOSFET中。它是由于电子在沟道中移动时受到杂质和界面态的散射引起的，频谱密度与频率成反比。

去噪方法：

• 高通滤波：由于沟道热噪声在低频区域最为明显，可以使用高通滤波器去除低频噪声。
• 自适应滤波：针对图像的局部特性进行自适应滤波，可以有效减少沟道热噪声的影响。

3. 光子噪声（Photon Shot Noise）

成因