Ruído de imagem de câmera médica
Ruído de imagem de câmera médica
O ruído da imagem é a variação aleatória de informações de brilho ou cor nas imagens e, geralmente, é um aspecto do ruído eletrônico. Ele pode ser produzido pelo sensor de imagem e pelos circuitos de um scanner ou câmera digital. O ruído da imagem também pode se originar no grão do filme e no inevitável ruído de disparo de um detector de fótons ideal. O ruído da imagem é um subproduto indesejável da captura de imagem que obscurece as informações desejadas.
O significado original de "barulho" era "sinal indesejado"; flutuações elétricas indesejadas em sinais recebidos por rádios AM causaram ruído acústico audível ("estático") Por analogia, flutuações elétricas indesejadas também são chamadas"barulho".
O ruído da imagem pode variar de manchas quase imperceptíveis em uma fotografia digital tirada com boa luz, a imagens ópticas e radioastronômicas que são quase inteiramente ruído, das quais uma pequena quantidade de informação pode ser derivada por processamento sofisticado. Esse nível de ruído seria inaceitável em uma fotografia, pois seria impossível até mesmo determinar o assunto.
Barulho Tipos
1Ruído gaussiano
As principais fontes de ruído gaussiano em imagens digitais surgem durante a aquisição. O sensor possui ruído inerente devido ao nível de iluminação e à sua própria temperatura, e os circuitos eletrônicos conectados ao sensor injetam sua própria parcela de ruído do circuito eletrônico.
Um modelo típico de ruído de imagem é gaussiano, aditivo, independente em cada pixel e independente da intensidade do sinal, causado principalmente pelo ruído Johnson-Nyquist (ruído térmico), incluindo aquele que vem do ruído de reinicialização dos capacitores ("ruído kTC") O ruído do amplificador é uma parte importante do"ler ruído"de um sensor de imagem, ou seja, do nível de ruído constante em áreas escuras da imagem. [5] Em câmeras coloridas onde mais amplificação é usada no canal azul do que no canal verde ou vermelho, pode haver mais ruído no canal azul. [6] Em exposições mais altas, no entanto, o ruído do sensor de imagem é dominado pelo ruído da foto, que não é gaussiano e não é independente da intensidade do sinal. Além disso, existem muitos algoritmos de denoising gaussiano.
2Barulho de sal e pimenta
Imagem com ruído de sal e pimenta
Cauda gorda distribuída ou "impulsivo"o ruído às vezes é chamado de ruído salgado ou ruído de pico. Uma imagem contendo ruído de sal e pimenta terá pixels escuros em regiões claras e pixels claros em regiões escuras. [9] Este tipo de ruído pode ser causado por erros do conversor analógico-digital, erros de bit na transmissão, etc. [10] [11] Ele pode ser eliminado principalmente usando subtração de quadro escuro, filtragem de mediana, mediana combinada e filtragem de média e interpolação em torno de pixels escuros / claros.
Pixels mortos em um monitor LCD produzem uma exibição semelhante, mas não aleatória.
3Ruído de tiro
O ruído dominante nas partes mais brilhantes de uma imagem de um sensor de imagem é normalmente aquele causado por flutuações quânticas estatísticas, ou seja, variação no número de fótons detectados em um determinado nível de exposição. Esse ruído é conhecido como ruído de disparo de fóton. [6] O ruído da foto tem um valor de raiz quadrada média proporcional à raiz quadrada da intensidade da imagem, e os ruídos em pixels diferentes são independentes uns dos outros. O ruído de disparo segue uma distribuição de Poisson, que exceto em níveis de intensidade muito altos se aproxima de uma distribuição Gaussiana.
Além do ruído de disparo de fóton, pode haver ruído de disparo adicional da corrente de fuga escura no sensor de imagem; este ruído às vezes é conhecido como"ruído de tiro escuro"[6] ou "ruído de tiro de corrente escura". A corrente escura é maior em"pixels quentes"dentro do sensor de imagem. A carga escura variável de pixels normais e quentes pode ser subtraída (usando"subtração de quadro escuro"), deixando apenas o ruído de disparo, ou componente aleatório, do vazamento. Se a subtração de quadro escuro não for feita, ou se o tempo de exposição for longo o suficiente para que a carga do pixel quente exceda a capacidade de carga linear, o ruído será mais do que apenas ruído de disparo, e os pixels quentes aparecerão como ruído sal e pimenta.
4. Ruído de quantização (ruído uniforme)
O ruído causado pela quantização dos pixels de uma imagem detectada em vários níveis discretos é conhecido como ruído de quantização. Possui distribuição aproximadamente uniforme. Embora possa ser dependente do sinal, será independente do sinal se outras fontes de ruído forem grandes o suficiente para causar pontilhamento ou se o pontilhamento for explicitamente aplicado.
5.Filme grão
A granulação do filme fotográfico é um ruído dependente do sinal, com distribuição estatística semelhante ao ruído do tiro. Se os grãos do filme forem uniformemente distribuídos (igual número por área), e se cada grão tiver uma probabilidade igual e independente de se desenvolver para um grão de prata escuro após a absorção de fótons, então o número de tais grãos escuros em uma área será aleatório com um binômio distribuição. Em áreas onde a probabilidade é baixa, esta distribuição será próxima da distribuição de Poisson clássica de ruído de disparo. Uma distribuição Gaussiana simples é freqüentemente usada como um modelo adequadamente preciso.
O grão do filme é geralmente considerado uma fonte de ruído quase isotrópica (não orientada). Seu efeito é agravado pela distribuição dos grãos de haleto de prata no filme também sendo aleatória.
6. Ruído anisotrópico
Algumas fontes de ruído aparecem com uma orientação significativa nas imagens. Por exemplo, os sensores de imagem às vezes estão sujeitos a ruído de linha ou ruído de coluna.
7. Ruído periódico
Uma fonte comum de ruído periódico em uma imagem é a interferência elétrica ou eletromecânica durante o processo de captura da imagem. [8] Uma imagem afetada por ruído periódico parecerá que um padrão repetido foi adicionado ao topo da imagem original. No domínio da frequência, esse tipo de ruído pode ser visto como picos discretos. Uma redução significativa desse ruído pode ser alcançada pela aplicação de filtros notch no domínio da frequência. [8] As imagens a seguir ilustram uma imagem afetada por ruído periódico e o resultado da redução do ruído usando a filtragem de domínio de frequência. Observe que a imagem filtrada ainda tem algum ruído nas bordas. Uma filtragem adicional pode reduzir esse ruído de borda, no entanto, também pode reduzir alguns dos pequenos detalhes na imagem. A compensação entre redução de ruído e preservação de detalhes finos é específica da aplicação. Por exemplo, se os pequenos detalhes no castelo não são considerados importantes, a filtragem passa-baixa pode ser uma opção apropriada. Se os detalhes do castelo são considerados importantes, uma solução viável pode ser cortar fora da fronteira do
