بخشی از مقاله
چکیده
نویز عبارت است از تغییرات تصادفی درشدت رنگ پیکسلهاي یک تصویر. نویز ماهیت تصادفی دارد و لذا از ابزار آماري براي توصیف و مطالعه آن استفاده میشود. نویز همیشه در تصاویر دیجیتال در طول تهیه تصویر، کد کردن، انتقال، و مراحل پردازش حضور دارد . حذف نویز از تصاویر دیجیتال بدون دانش قبلی از مدلهاي حذف نویز بسیار دشوار است. به همین دلیل، پیش از اعمال حذف نویز، بررسی مدلهاي نویز ضروري است.
لذا در این مقاله به بررسی انواع مدلهاي حذف نویز و همچنین عوامل به وجود آورنده آن میپردازیم. این مدلهاي نویز با توجه به آنالیز نواحی تعیین میشوند. در ادامه توابع توزیع مدلهاي نویز موردبررسی قرار میگیرند. بنابراین یک طیف گستردهاي از مدلهاي نویز و معادلات ریاضی چگونگی پراکندگی این نویزها در تصاویر دیجیتال موردبررسی قرار میگیرد. در انتها معیارهاي ارزیابی میزان حذف نویز موردبررسی قرار میگیرد.
.1 مقدمه
بسیاري از تحولات عملی قابلتوجه درزمینه◌ٔ حذف نویز تصویر، نیاز به بررسی مداوم و یکپارچه از تئوري مربوط به نویز دارد. اگرچه تمام متون بررسی نویز در سیستم تصویربرداريمعمولاً در طول اکتساب تصویر، کد کردن، انتقال و مراحل پردازش ارائه میشوند. ظهور نویز باعث اختلال اطلاعات اصلی در صدا، تصویر و سیگنالهاي ویدئویی میشود. در این معنا برخی از سؤالات در ذهن مطرح میشود. چه مقدار سیگنال اصلی تخریبشده است؟، چگونه میتوانیم سیگنال را بازسازي کنیم؟
کدام مدل نویز در تصویر وجود دارد. بااینوجود، همواره نیاز به یادگیري و تقویت ایدههاي نظري و عملی با عنوان نویز حاضر در تصاویر دیجیتال داریم. در این نوشتار، تلاش میکنیم براي تمامی این مسائل راهحلهایی را از طریق بررسی مدل نویز ارائه دهیم. این نوشتار، به بررسی لغوي3 مفاهیم آماري تئوري نویز میپردازد. ابتدا با نویز و نقش نویز در اعوجاج تصویر شروع میکنیم. همچنین، براي از بین بردن بسیاري از بخشهاي اطلاعات اصلی تصویر مؤثر است. اعوجاج در تصویر یکی از مشکلات اصلی در پردازش تصویر است.
تصویرها به علت انواع مختلفی از نویز مانند نویز گوسی، نویز پواسون، نویز نقطه، نویز نمک و فلفل و بسیاري دیگر انواع اساسی نویز داراي اعوجاج میشوند. این نویز ممکن است از منابع نویز موجود در مجاورت دستگاه تصویربرداري، موقعیت حافظه معیوب و یا ممکن است به علت نقص / عدم دقت در تصویر گرفتن دستگاه مانند دوربین، عدسی منحرف، فاصله کانونی ضعیف، پراکندگی و دیگر شرایط نامطلوب در جو رخ دهد. بنابراین، براي حذف نویز تصویر، دقت و مطالعه عمیق از مدل نویز ضروري است. این امر منجر به انتخاب مدل نویز مناسب براي سامانههاي حذف نویز تصویر می-شوند
.2 مدلهاي نویز
نویز اطلاعات ناخواسته در تصاویر دیجیتال ایجاد میکند. نویز تولید آثار نامطلوبی ازجمله لبههاي غیرواقعی، خطوط نهان، گوشه، اشیاء مبهم و اختلال صحنههاي پس زمینه ایجاد میکند. براي کاهش این اثرات نامطلوب، عملیات پیشپردازشی ضروري است. در بعضی مواقع، نقاط گسترش عملکرد - PSF - و تابع انتقال مدولاسیون - MTF - براي تجزیهوتحلیل بهموقع، کامل و کمی از مدل نویز استفادهشده است. تابع چگالی احتمال - PDF - و یا هیستوگرام نیز به طراحی و توصیف مدل نویز استفاده میشود. در اینجا به بررسی چند مدل نویز، نوع آنها و دستهبندي نویزها در تصاویر دیجیتال میپردازیم .
.1-3 مدل نویز گوسی
این مدل بهعنوان نویز الکترونیکی4 نامیده میشود، چرا این نویز در تقویتکنندهها یا آشکار کنندهها بیشتر مشاهده میشود. نویز گوسی ناشی از منابع طبیعی مانند لرزش حرارتی اتمها و طبیعت گسسته تابش اجسام گرم است .[2] نویز گوسی بهطورکلی در ارزشهاي خاکستري تصاویر دیجیتال اختلال ایجاد میکند.
شکل .1نمودار گوسی
با توجه به این خصلت تصادفی یکسان منحنی نویز گوسی نرمال، این منحنی مشابه منحنی زنگ دیسی شده است. فرمت PDF این مدل نویز نشان میدهد که 70٪ تا 90٪ مقدار پیکسل نویز از تصویر مخدوش در بین μ − σ و μ +σ است. نویز گوسی نویز جمع شونده است. از دیدگاه ماتریس تصویر، نویز گوسی یک ماتریس دیگر است که با ماتریس تصویر اصلی جمع میشود و باعث تغییر شدت رنگ پیکسلهاي تصویر اصلی میگردد.
.2 -3 نویز سفید
نویزاساساً باقدرت نویز شناخته میشود. طیف قدرت نویز در نویز سفید ثابت است. این قدرت نویز معادل تابع چگالی طیفی توان است. این سخن که “نویز گوسی اغلب نویز سفید است“ نادرست است.[3] بااینحال ویژگیهاي نویز گوسی مشابه نویز سفید نیست. قدرت نویز سفید از –∞ تا +∞ در دامنه فرکانس نویز سفید است. این بدان معناست که در حالت ایده آل قدرت نویز سفید بینهایت است.
این واقعیت بهطور کامل صادق است؛ زیرا نور ساطعشده از خورشید در تمام فرکانسها قرار دارد. در نویز سفید به علت متفاوت بودن هر مقدار از مقدار پیکسل همسایه، امکان همبستگی وجود ندارد. همچنین استفاده از نویز سفید در پزشکی و شنوایی نتایج مثبتی را در برداشته است. بررسی در سال 1990 که نتایج آن در ژورنال »آرشیوهاي بیماري در کودکی« منتشر شد، نشان داد که نوزادان تحت تأثیر نویز سفید زودتر به خواب میروند. بهعلاوه نویز سفید مدت هاست که براي کمک به کودکان و بزرگ سالان مبتلابه تینیتوس - احساس زنگ زدن، وزوز و سایر صداها در گوش هنگامیکه منبعی خارجی براي آن وجود ندارد - ، به کار میرود.
.3 -3 نویز براونی
نویز رنگی نامهاي بسیاري، مانند نویز براونی و یا نویز صورتی و نویز سوسوزدن6 یا نویز1 / F نامیده میشود. نویز چشمک زدن نور پدیدهاي است که به سوسوزدن نور لامپ اطلاق میشود و باعث میشود فرد زیر نور لامپ احساس نارضایتی کند. عامل اصلی این پدیده نوسان ولتاژ است و مصرفکنندههایی مانند کوره قوس الکتریکی، دستگاه جوشکاري، ادوات الکترونیک قدرت و... که مصرف بالایی دارند میتوانند باعث به وجود آمدن سوسو شوند.
