ضوضاء صور الكاميرا الطبية
ضوضاء صور الكاميرا الطبية
تشويش الصورة هو تباين عشوائي للسطوع أو معلومات الألوان في الصور ، وعادة ما يكون أحد جوانب الضوضاء الإلكترونية. يمكن إنتاجه بواسطة مستشعر الصورة ودائرة الماسح الضوئي أو الكاميرا الرقمية. يمكن أن تنشأ ضوضاء الصورة أيضًا في حبيبات الفيلم وفي ضوضاء اللقطة التي لا يمكن تجنبها لكاشف الفوتون المثالي. تشويش الصورة هو منتج ثانوي غير مرغوب فيه لالتقاط الصورة الذي يحجب المعلومات المطلوبة.
المعنى الأصلي لـ "الضوضاء" كنت "إشارة غير مرغوب فيها"؛ تسببت التقلبات الكهربائية غير المرغوب فيها في الإشارات التي تستقبلها أجهزة الراديو AM في حدوث ضوضاء صوتية مسموعة ("ثابتة"). عن طريق القياس ، تسمى التقلبات الكهربائية غير المرغوب فيها أيضًا"الضوضاء".
يمكن أن يتراوح تشويش الصورة من نقاط غير محسوسة تقريبًا على صورة رقمية تم التقاطها في ضوء جيد ، إلى الصور الضوئية والفلكية الإشعاعية التي تكاد تكون ضوضاء ، والتي يمكن من خلالها اشتقاق كمية صغيرة من المعلومات من خلال معالجة متطورة. سيكون مستوى الضوضاء هذا غير مقبول في الصورة لأنه سيكون من المستحيل حتى تحديد الموضوع.
ضوضاء أنواع
1.ضجيج غاوسي
تنشأ المصادر الرئيسية للضوضاء الغوسية في الصور الرقمية أثناء الاستحواذ. يحتوي المستشعر على ضوضاء متأصلة بسبب مستوى الإضاءة ودرجة الحرارة الخاصة به ، وتقوم الدوائر الإلكترونية المتصلة بالمستشعر بحقن نصيبها من ضوضاء الدائرة الإلكترونية.
النموذج النموذجي لضوضاء الصورة هو Gaussian ، مضاف ، مستقل عن كل بكسل ، ومستقل عن شدة الإشارة ، الناتجة بشكل أساسي عن ضوضاء Johnson-Nyquist (الضوضاء الحرارية) ، بما في ذلك تلك التي تأتي من ضجيج إعادة ضبط المكثفات ("ضوضاء KTC"). تعد ضوضاء مكبر الصوت جزءًا رئيسيًا من"قراءة الضوضاء"مستشعر الصورة ، أي مستوى الضوضاء الثابت في المناطق المظلمة من الصورة. [5] في الكاميرات الملونة حيث يتم استخدام التضخيم في قناة اللون الأزرق أكثر من القناة الخضراء أو الحمراء ، يمكن أن يكون هناك تشويش أكثر في القناة الزرقاء. [6] ومع ذلك ، عند التعريضات العالية ، تهيمن ضوضاء مستشعر الصورة على ضوضاء اللقطة ، وهي ليست غاوسية وليست مستقلة عن شدة الإشارة. أيضًا ، هناك العديد من خوارزميات تقليل الضوضاء الغاوسية.
2.ضوضاء الملح والفلفل
صورة مع ضوضاء الملح والفلفل
دهن الذيل موزعة أو "مندفع"تسمى الضوضاء أحيانًا ضوضاء الملح والفلفل أو ضوضاء الارتفاع. الصورة التي تحتوي على ضوضاء الملح والفلفل ستحتوي على وحدات بكسل داكنة في المناطق الساطعة وبكسلات ساطعة في المناطق المظلمة. [9] يمكن أن يحدث هذا النوع من الضوضاء بسبب أخطاء المحول التناظري إلى الرقمي ، وأخطاء البت في الإرسال ، وما إلى ذلك. [10] [11] يمكن التخلص منه في الغالب باستخدام طرح الإطار الداكن ، والتصفية المتوسطة ، والوسيط المدمج والتصفية المتوسطة والاستيفاء حول وحدات البكسل الداكنة / الساطعة.
تنتج وحدات البكسل الميتة في شاشة LCD عرضًا مشابهًا ، ولكن غير عشوائي.
3.الضوضاء النار
عادةً ما يكون الضجيج السائد في الأجزاء الأكثر سطوعًا من الصورة من مستشعر الصورة ناتجًا عن التقلبات الكمية الإحصائية ، أي التباين في عدد الفوتونات المحسوسة عند مستوى تعريض معين. تُعرف هذه الضوضاء باسم ضوضاء لقطة الفوتون. تشويش اللقطة لها قيمة جذر متوسط مربع تتناسب مع الجذر التربيعي لكثافة الصورة ، والضوضاء في وحدات البكسل المختلفة مستقلة عن بعضها البعض. تتبع ضوضاء اللقطة توزيع بواسون ، والذي يقارب التوزيع الغاوسي باستثناء مستويات الشدة العالية جدًا.
بالإضافة إلى ضوضاء لقطة الفوتون ، يمكن أن يكون هناك ضوضاء لقطة إضافية من تيار التسرب المظلم في مستشعر الصورة ؛ يُعرف هذا الضجيج أحيانًا باسم"ضوضاء طلقة مظلمة"[6] أو "ضوضاء تسديدة داكنة الحالية". تيار الظلام هو أعظم في"وحدات البكسل الساخنة"داخل مستشعر الصورة. يمكن طرح الشحن الداكن المتغير لوحدات البكسل العادية والساخنة (باستخدام"طرح الإطار المظلم") ، مع ترك ضوضاء الطلقة ، أو المكون العشوائي للتسرب. إذا لم يتم إجراء طرح الإطار الداكن ، أو إذا كان وقت التعرض طويلاً بما يكفي لتجاوز شحنة البكسل الساخنة سعة الشحن الخطي ، فستكون الضوضاء أكثر من مجرد ضوضاء لقطة ، وستظهر وحدات البكسل الساخنة كضوضاء ملح وفلفل.
4.ضوضاء الكم (ضوضاء موحدة)
تُعرف الضوضاء الناتجة عن قياس وحدات البكسل في الصورة المحسوسة إلى عدد من المستويات المنفصلة باسم ضوضاء التكميم. لديها توزيع موحد تقريبا. على الرغم من أنه يمكن أن يعتمد على الإشارة ، إلا أنه سيكون إشارة مستقلة إذا كانت مصادر الضوضاء الأخرى كبيرة بما يكفي للتسبب في التردد ، أو إذا تم تطبيق التردد بشكل صريح.
5. فيلم الحبوب
حبة فيلم التصوير الفوتوغرافي عبارة عن ضوضاء تعتمد على الإشارة ، مع توزيع إحصائي مماثل لضوضاء التصوير. إذا تم توزيع حبيبات الفيلم بشكل موحد (عدد متساوٍ لكل منطقة) ، وإذا كان لكل حبة احتمالية متساوية ومستقلة للتطور إلى حبة فضية داكنة بعد امتصاص الفوتونات ، فسيكون عدد هذه الحبيبات الداكنة في منطقة ما عشوائيًا مع ذات الحدين توزيع. في المناطق التي يكون فيها الاحتمال منخفضًا ، سيكون هذا التوزيع قريبًا من توزيع Poisson الكلاسيكي لضوضاء اللقطة. غالبًا ما يستخدم التوزيع الغاوسي البسيط كنموذج دقيق بشكل كافٍ.
عادةً ما يُنظر إلى حبيبات الفيلم على أنها مصدر ضوضاء متناحي الخواص تقريبًا (غير موجه). ويزداد تأثيره سوءًا بسبب التوزيع العشوائي لحبوب هاليد الفضة في الفيلم.
6. ضوضاء متباينة الخواص
تظهر بعض مصادر التشويش في اتجاه واضح في الصور. على سبيل المثال ، تخضع مستشعرات الصورة أحيانًا لضوضاء الصفوف أو ضوضاء العمود.
7- ضوضاء دورية
المصدر الشائع للضوضاء الدورية في الصورة هو من التداخل الكهربائي أو الكهروميكانيكي أثناء عملية التقاط الصورة. [8] ستبدو الصورة المتأثرة بالتشويش الدوري وكأن نمطًا متكررًا تمت إضافته أعلى الصورة الأصلية. في مجال التردد ، يمكن اعتبار هذا النوع من الضوضاء بمثابة طفرات منفصلة. يمكن تحقيق خفض كبير في هذه الضوضاء عن طريق تطبيق مرشحات درجة في مجال التردد. [8] توضح الصور التالية صورة متأثرة بالضوضاء الدورية ، ونتيجة تقليل الضوضاء باستخدام ترشيح مجال التردد. لاحظ أن الصورة التي تمت تصفيتها لا تزال تحتوي على بعض التشويش على الحدود. قد يؤدي التصفية الإضافية إلى تقليل ضوضاء الحدود هذه ، ولكنها قد تقلل أيضًا من بعض التفاصيل الدقيقة في الصورة. إن المفاضلة بين تقليل الضوضاء والحفاظ على التفاصيل الدقيقة خاصة بالتطبيق. على سبيل المثال ، إذا كانت التفاصيل الدقيقة في القلعة لا تعتبر مهمة ، فقد يكون ترشيح التمريرات المنخفضة خيارًا مناسبًا. إذا كانت التفاصيل الدقيقة للقلعة تعتبر مهمة ، فقد يكون الحل القابل للتطبيق هو قطع حدود
