圖像噪聲的概念與分類

1. 1. 圖像噪聲的概念與分類

圖像噪聲是圖像在攝取或傳輸時所受的随機信号幹擾，是圖像中各種妨礙人們對其資訊接受的因素。很多時候将圖像噪聲看成是多元随機過程，因而描述噪聲的方法完全可以借用随機過程的描述，即用其機率分布函數和機率密度分布函數。

圖像噪聲是多種多樣的，其性質也千差萬别，是以了解噪聲的分類是很有必要的。

• 按産生的原因分類

1.外部噪聲，即指系統外部幹擾以電磁波或經電源串進系統内部而引起的噪聲。如電氣裝置，天體放電現象等引起的噪聲。

2.内部噪聲，一般有四個源頭：a)由光和電的基本性質所引起的噪聲。如電流的産生是由電子或空穴粒子的集合，定向運動所形成。因這些粒子運動的随機性而形成的散粒噪聲；導體中自由電子的無規則熱運動所形成的熱噪聲；根據光的粒子性，圖像是由光量子所傳輸，而光量子密度随時間和空間變化所形成的光量子噪聲等。b)電器的機械運動産生的噪聲。如各種接頭因抖動引起電流變化所産生的噪聲；磁頭、錄音帶等抖動或一起的抖動等。 c)器材材料本身引起的噪聲。如正片和負片的表面顆粒性和錄音帶磁盤表面缺陷所産生的噪聲。随着材料科學的發展，這些噪聲有望不斷減少，但在目前來講，還是不可避免的。 d)系統内部裝置電路所引起的噪聲。如電源引入的交流噪聲；偏轉系統和箝位電路所引起的噪聲等。

這種分類方法有助于了解噪聲産生的源頭，有助于對噪聲位置定位，對于降噪算法隻能起到原理上的幫助。

• 按噪聲頻譜分類

頻譜均勻分布的噪聲稱為白噪聲；頻譜與頻率成反比的稱為 1/f噪聲；而與頻率平方成正比的稱為三角噪聲等等。

• 按噪聲與信号的關系分類

1.加性噪聲：加性嗓聲和圖像信号強度是不相關的，如運算放大器，又如圖像在傳輸過程中引進的“信道噪聲”電視錄影機掃描圖像的噪聲的，這類帶有噪聲的圖像g可看成為理想無噪聲圖像f與噪聲n之和；

     2.乘性噪聲：乘性嗓聲和圖像信号是相關的，往往随圖像信号的變化而變化，如飛點掃描圖像中的嗓聲、電視掃描光栅、膠片顆粒造成等，由于載送每一個象素資訊的載體的變化而産生的噪聲受資訊本身調制。在某些情況下，如信号變化很小，噪聲也不大。

為了分析處理友善，常常将乘性噪聲近似認為是加性噪聲，而且總是假定信号和噪聲是互相統計獨立。

• 按機率密度函數（PDF）分類

1.高斯噪聲：在空間域和頻域中，由于高斯噪聲(也稱為正态噪聲)在數學上的易處理性，這種噪聲模型經常被用于實踐中。

2.瑞利噪聲：瑞利密度對于近似偏移的直方圖十分适用。

3.伽馬(愛爾蘭)噪聲

      4.指數分布噪聲

5.均勻分布噪聲

6.脈沖噪聲(椒鹽噪聲)：雙極脈沖噪聲也稱為椒鹽噪聲，有時也稱為散粒和尖峰噪聲。

這種分類方法由于引入數學模型，就有助于運用數學手段去除噪聲。