图像噪声类别

什么是图像噪声?

图像噪声是图像在获取或是传输过程中受到随机信号干扰,妨碍人们对图像理解及分析处理
的信号。
图像噪声的产生来自图像获取中的环境条件和传感元器件自身的质量,图像在传输过程中产
生图像噪声的主要因素是所用的传输信道受到了噪声的污染。

图像噪声的类型:

白噪声:

白噪音(White noise)是一种单调重复的嗡鸣声,其功率谱密度在整个频域内均匀分布

高斯噪声:

高斯噪声(Gaussian noise)是指它的概率密度函数服从高斯分布的一类噪声。

产生原因:

1)图像传感器在拍摄时不够明亮、亮度不够均匀;
2)电路各元器件自身噪声和相互影响;
3)图像传感器长期工作,温度过高

高斯噪声处理:

一个正常的高斯采样分布公式, 得到输出像素Pout.
Pixel(out) = Pixel(in) + random.gauss(mean , sigma)
其中random.gauss是通过sigma(标准偏差 )和mean(平均 )来生成符合高斯分布的随机数。
给一副数字图像加上高斯噪声的处理顺序如下:
a. 输入参数sigma 和 mean
b. 生成高斯随机数
d. 根据输入像素计算出输出像素
e. 重新将像素值放缩在[0 ~ 255]之间
f. 循环所有像素
g. 输出图像

高斯白噪声:

一个噪声,它的幅度分布服从高斯分布,而它的任意两个采样样本之间不相关,则称它为高斯白噪声。

高斯噪声和高斯白噪声的区别:

高斯噪声是指噪声的概率密度函数服从高斯分布, 白噪声是指噪声的任意两个采样样本之间不相关,两者描述的角度不同。白噪声不必服从高斯分布,高斯分布的噪声不一定是白噪声。

椒盐噪声:

• 椒盐噪声又称为脉冲噪声,它是一种随机出现的白点或者黑点。

• 椒盐噪声 = 椒噪声 (pepper noise)+ 盐噪声(salt noise)。 椒盐噪声的值为0(椒)或者255(盐)。

• 前者是低灰度噪声,后者属于高灰度噪声。一般两种噪声同时出现,呈现在图像上就是黑白杂点。

• 对于彩色图像,也有可能表现为在单个像素BGR三个通道随机出现的255或0。

• 如果通信时出错,部分像素的值在传输时丢失,就会发生这种噪声。

• 椒盐噪声的成因可能是影像讯号受到突如其来的强烈干扰而产生等。例如失效的感应器导致像素值为最小值,饱和的感应器导致像素值为最大值。

椒盐噪声处理:

1.指定信噪比 SNR(信号和噪声所占比例) ,其取值范围在[0, 1]之间
2.计算总像素数目 SP, 得到要加噪的像素数目 NP = SP * SNR
3.随机获取要加噪的每个像素位置P(i, j)
4.指定像素值为255或者0。
5.重复3, 4两个步骤完成所有NP个像素的加噪

泊松噪声:

符合泊松分布的噪声模型,泊松分布适合于描述单位时间内随机事件发生的次数的概率分布。 如某一服务设施在一定时间内受到的服务请求的次数,电话交换机接到呼叫的次数、汽车站台的候客人数、机器出现的故障数、自然灾害发生的次数、DNA序列的变异数、放射性原子核的衰变数等等。

乘性噪声:

一般由信道不理想引起,它们与信号的关系是相乘,信号在它在,信号不在他也就不在。

瑞利噪声:

相比高斯噪声而言,其形状向右歪斜,这对于拟合某些歪斜直方图噪声很有用。瑞利噪声的实现可以借由平均噪声来实现。

伽马噪声:

其分布服从了伽马曲线的分布。伽马噪声的实现,需要使用b个服从指数分布的噪声叠加而来。指数分布的噪声,可以使用均匀分布来实现。(b=1时为指数噪声,b>1时通过若干个指数噪声叠加,得到伽马噪声)
### 图像噪声类型及形态分析 图像噪声是指在图像采集、传输或存储过程中引入的干扰信号,它会降低图像的质量并影响后续处理的效果。以下是几种常见类型的图像噪声及其特征: #### 1. 斑点噪声 (Speckle Noise) 斑点噪声是一种典型的图像噪声形式,主要出现在雷达、超声波和其他相干成像系统中[^1]。其特点是图像中会出现大小不一、形状不规则的明暗斑点,这些斑点显著降低了图像质量和视觉效果。这种噪声通常是由于信号在传播过程中的随机反射和折射所引起。 为了减少斑点噪声的影响,常用的去噪方法包括中值滤波和小波变换去噪技术。这两种方法能够有效保留图像边缘细节的同时平滑掉不必要的噪声成分。 #### 2. 高斯噪声 (Gaussian Noise) 高斯噪声是最常见的加性噪声之一,在许多自然场景下都会发生。该类噪声的概率密度函数服从正态分布,即均值为中心位置,标准差决定了噪声强度的变化范围。高斯噪声的特点是对像素灰度值造成微小扰动,使得整个画面看起来模糊不清或者带有颗粒感。 针对高斯噪声的有效解决方案有多种线性和非线性的空间域滤波算法,比如平均滤波器以及双边滤波等。 #### 3. 激光图像背景噪声 激光成像技术虽然功能强大,但也容易遭受特定环境因素带来的背景噪声困扰[^2]。这类噪声可能来源于光源不稳定、光学元件污染或是外部电磁场干扰等因素。当存在较强的背景噪声时,目标物体轮廓变得难以辨认,从而削弱了系统的探测精度。 通过利用 MATLAB 平台上的专用工具箱可以实现对复杂背景下激光图像的预处理工作,进而提升最终输出图片品质。 ```matlab % 示例代码展示如何应用MATLAB内置函数去除简单高斯白噪音 clc; clear all; originalImage = imread('cameraman.tif'); % 加载测试图象 noisyImage = imnoise(originalImage,'gaussian',0,0.02); % 添加人工制造的高斯型杂讯 filteredImage = medfilt2(noisyImage,[3 3]); % 使用中位数过滤法消除部分杂质 figure, subplot(1,3,1), imshow(originalImage), title('原始影像'); subplot(1,3,2), imshow(noisyImage), title('含噪版'); subplot(1,3,3), imshow(filteredImage), title('清理后成果'); ``` 以上介绍了三种典型类别下的具体表现形式与应对策略。每一种都有各自适用场合和技术难点所在。
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