3、清洁脏图片：图像失真与平滑处理解析

清洁脏图片：图像失真与平滑处理解析

在处理图像时，我们常常会遇到图像失真和噪声干扰的问题，这严重影响了图像的质量和可用性。接下来，我们将深入探讨图像失真的来源、后验分布的计算，以及常见的图像平滑处理技术。

1. 图像失真

图像在物理成像系统中会受到多种因素的影响而产生失真，主要包括几何失真和噪声干扰。我们先来了解一下物理数字成像系统的基本构成和工作原理。

1.1 物理数字成像系统

物理数字成像系统主要由光学系统、光电探测器和相关的电子滤波器组成。其工作流程如下：
1. 光学系统 ：由透镜、镜子和棱镜等组成，对输入的光分布进行确定性变换。但输出强度并非输入的精确几何投影，可能会出现几何失真、散焦、散射或因物体运动导致的模糊等问题。例如，在曝光时间内物体的移动会使图像产生模糊。最简单的模型假设某点的所有强度贡献相加，输出可以通过积分公式计算。
2. 光电探测器 ：将入射光子转换为电子，或者将光强度转换为探测器电流。常见的如CCD探测器，在现代天文学和家用摄像机中广泛应用。它比传统的胶片或照相底片更具光敏性，但存在系统固有的离散化问题，会导致莫尔和混叠效应。
3. 电子滤波器 ：探测器输出的电流经过电子滤波器，通常测量的电流不是光强度的线性函数，而是一个幂函数。常见的噪声是热噪声，由电阻元件中不规则的电子波动引起，通常可以用高斯分布来建模。此外，由于光子的离散性质，还存在测量不确定性，表现为散粒噪声，在某些情况下可能会主导后续的热噪声。
4. 数字化 ：最后，图像通过数字化