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在圖像處理的過程中,一般情況下都進行圖像增強,圖像增強主要包括“空域增強”和“頻域增強”, 空域增強包括平滑濾波和銳化濾波。
平滑濾波,就是將圖像模糊處理,減少噪聲。那么在濾波之前,首先需要了解一下噪聲的種類,行成原因以及各種的特點。
噪聲可能來自于開始的圖像采集,量化或者后續的圖像編碼壓縮傳送過程,根據具體的離散性和隨機性主要講噪聲分成三類:'gaussian'、'poisson'、'salt&pepper'。下面我將具體分析三者的差異
一、高斯白噪聲(gaussian)
高斯白噪聲,在百度的定義為幅度分布服從高斯分布,概率譜分布服從均勻分布。白光是所有顏色光的集合,而白噪聲也可以理解成在頻譜上分布豐富,且在功率譜上趨近于常值。頻域有限,時域無限,那么也就是說,它在任何時刻出現的噪聲幅值都是隨機的。高斯分布也稱正態分布,有均值和方差兩個參數,均值反應了對稱軸的方位,方差表示了正態分布曲線的胖瘦。高斯分布是最普通的噪聲分布。
在MATLAB中 有用于創建噪聲的函數,調用格式為J=imnoise(I,type),例子如下:
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>> i=imread('god.jpeg');
>> j=imnoise(i,'gaussian');
>> j1=imnoise(i,'gaussian',0,0.05);
>> j2=imnoise(i,'gaussian',0,0.2);
>> figure
>> subplot(2,2,1),imshow(i);
>> xlabel('原圖像');
>> subplot(2,2,2),imshow(j1);
>> xlabel('高斯白噪聲,方差=0.05');
>> subplot(2,2,3),imshow(j);
>> xlabel('高斯白噪聲,默認方差');
>> subplot(2,2,4),imshow(j2);
>> xlabel('高斯白噪聲,方差=0.2');
上段代碼即對圖像進行了 不同方差參數的 高斯加噪,
從圖像中可以看出,方差參數越大,圖像越模糊。
二、泊松噪聲
何為泊松噪聲,就是符合泊松分布的噪聲模型,泊松分布適合于描述單位時間內隨機事件發生的次數的概率分布。如某一服務設施在一定時間內受到的服務請求的次數,電話交換機接到呼叫的次數、汽車站臺的候客人數、機器出現的故障數、自然災害發生的次數、DNA序列的變異數、放射性原子核的衰變數等等
了解了泊松分布數學模型,那什么是泊松噪聲、以及為什么會圖像會出現泊松噪聲呢?由于光具有量子特效,到達光電檢測器表面的量子數目存在統計漲落,因此,圖像監測具有顆粒性,這種顆粒性造成了圖像對比度的變小以及對圖像細節信息的遮蓋,我們對這種因為光量子而造成的測量不確定性成為圖像的泊松噪聲。
泊松噪聲一般在亮度很小或者高倍電子放大線路中出現。具體調用格式如下:
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>> i=imread('god.jpeg');
>> j=imnoise(i,'poisson');
>> figure
>> subplot(1,2,1),imshow(i);
>> xlabel('原圖');
>> subplot(1,2,2),imshow(j);
>> xlabel('poisson加噪');
三、椒鹽噪聲
何為椒鹽噪聲,椒鹽噪聲又稱脈沖噪聲,它隨機改變一些像素值,是由圖像傳感器,傳輸信道,解碼處理等產生的黑白相間的亮暗點噪聲。椒鹽噪聲往往由圖像切割引起。具體調用格式如下:
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>> i=imread('god.jpeg');
>> i=imread('god.jpeg');
>> j=imnoise(i,'salt & pepper',0.05);
>> j1=imnoise(i,'salt & pepper',0.2);
>> j2=imnoise(i,'salt & pepper',0.5);
>> figure
>> subplot(2,2,1),imshow(i);
>> xlabel('原圖');
>> subplot(2,2,2),imshow(j);
>> xlabel('d=0.05');
>> subplot(2,2,3),imshow(j1);
>> xlabel('d=0.2');
>> subplot(2,2,4),imshow(j2);
>> xlabel('d=0.5');
從上圖可以看出,噪聲密度d越大,對圖像的影響也就越大,一般l大約影響d*numel(I)個像素。
四、總結
下面對一副圖像分別添加gaussian、poisson、salt&pepper噪聲。
>> clear all
>> i=imread('god.jpeg');
>> j=imnoise(i,'gaussian',0,0.025);
>> j1=imnoise(i,'salt & pepper',0.025);
>> j2=imnoise(i,'poisson');
>> figure
>> subplot(2,2,1),imshow(i);
>> xlabel('原圖');
>> subplot(2,2,2),imshow(j);
>> xlabel('gaussian');
>> subplot(2,2,3),imshow(j1);
>> xlabel('salt & pepper');
>> subplot(2,2,4),imshow(j2);
>> xlabel('poisson');
由此可見,椒鹽噪聲的強度最大,但是噪聲分布最稀松。