在图像采集或图像传输过程中如何在图像中添加噪声?

信息处理 图像处理 噪音
2022-02-22 13:50:06

最近我读到有关图像噪声的信息。我阅读了有关噪声特性的信息,但我无法理解以下两点:

数字图像中的噪声源出现在图像采集(数字化)和传输过程中。

  • 成像传感器可能会受到环境条件的影响

  • 在传输过程中可以将干扰添加到图像中

2个回答

成像传感器只是接收光子(光)并将其转化为电子(电信号)的电子设备。因此,它们会受到环境条件(例如温度)的影响。例如,随着传感器温度的增加,电子搅动会产生一些噪声(由于电子自由移动而产生的假电流,没有入射光)。

您在传感器中也确实存在导致其他噪声模式的非线性响应。在提供可靠的测量之前,像素需要接收足够的光。在该阈值之前,它将受到泊松噪声(一种分布取决于像素值的噪声)的影响。在每像素能量的另一侧,它可能会变得饱和(光线过多),并且它的能量会“扩散”到相邻像素上,从而修改它们的值。

最后,因为你有一个数字设备,所以你有一个模数转换步骤,可能会引入进一步的量化噪声,即记录的值将不是“真实”值,而是接近测量精度的值.

在您的成像设备之外,大气中有光传输(湍流很可能是这里的干扰原因,但它通常不被视为噪声),以及在数据包丢失(因此像素丢失!)的通信通道上的图像传输发生。

如果您假设“理想”图像是您用眼睛看到的(好吧,这有点牵强,我们的眼睛都不是完美的),那么您可以根据引入差异的位置或方式对噪声进行分类

由传感器引起的噪音(这方面的一些例子可能是:)

  • 如果您将相机对准太阳,您的图像上只会有一个非常亮点和“闪光”(您的眼睛看不到)
  • 您在尝试拍摄星空照片时已经看到了这一点:您的眼睛可以完美地看到星星,但大多数相机只会产生没有开始的暗/黑色图像
  • 一些现代传感器具有内置亮度标准化功能(例如我的笔记本电脑摄像头):如果拍摄背景中有明亮物体的照片/视频(例如,视频聊天时坐在灯光或窗户前)有时可以使前景物体(例如人)过暗
  • 相机镜头的内在参数与我们预期的相比会引入失真
  • 任何与环境和相机特性相关的东西(更多好的例子在 wiki 上

“数字化”引入的噪声(我想说传输只是一个例子):

  • 如果图像在网络上的两台计算机之间传输,则可能会发生丢失/错误。特别是在处理没有错误检测/纠正的传输时,一些位可能会发生变化。如果您将发送的图像视为基本事实,则更改的位将是接收图像中的噪声
  • 另一个例子可能是有损图像压缩。一个简单的例子是,如果您决定用 4 位而不是 8 位灰度来表示像素。突然之间,你只有 16 个灰度级而不是 255 个,并且引入了噪声。
  • 任何引入图像的噪声(数字)使其与传感器最初获取的图像不同,都属于这一类。