图像噪声:造成图像失真、质量下降的图像信号,图像上引起较强视觉效果的孤立像元点块

  • 空间域处理:借助像元与其邻近像元之间的关系来判断并去除噪声
  1. 均值滤波
  2. 中值滤波
  3. 边缘保持平滑滤波
  • 变换域处理:在图像的某个变换域内去除或者压缩噪声的变换域系数
  1. 傅里叶变换
  2. 小波变换
  3. 主成分变换

常见噪声类型

噪声具可被认为是由概率密度函数表示的随机变量,通常采用噪声分量灰度值的统计特性进行描述,根据统计特征分为周期噪声和随机噪声,根据图像噪声关系分为加性噪声和乘性噪声

  • 混入加性噪声的图像
  • 混入乘性噪声的图像

g(x,y)为含噪图像,f(x,y)为原始图像,n(x,y)为噪声

  • 高斯噪声




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  • 瑞利噪声


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  • 伽玛噪声


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  • 指数分布噪声


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  • 均匀分布噪声


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  • 脉冲噪声


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随机噪声类型识别

选取图像中一小块信噪比高的单色区域,查看直方图形状判断噪声类型


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周期噪声识别

周期噪声是一种依赖空间位置的噪声,由成像系统产生,用正余弦函数来表示


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A是振幅,u0、v0是关于x与y轴的正弦频率,Bx、By是关于原点的相移,离散傅里叶变换为


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周期噪声趋向于产生频率尖峰即高亮点,在频谱图中心原点对称的位置上存在成对冲击


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空间域去噪声

噪声像元灰度值与周边不协调,可利用局部窗口的灰度值统计特性(如均值、中值)去除噪声

  • 均值滤波:取每个像元邻域内像元平均值代替邻域中心的像元值


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  • 中值滤波:取每个像元邻域内像元中值代替邻域中心的像元值


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  • 边缘保持平滑滤波:先判断像元是否为边缘,不是则进行平滑处理,使用K近邻均中值滤波,找出K个接近邻域中心灰度值的像元,取平均值


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  • 数学形态学去噪声:开运算抑制峰值噪声,闭运算抑制低谷噪声,通常使用开闭运算的组合

傅里叶变换去噪声

把图像从空间域变换到频率域,在频率域对噪声成分进行掩膜滤波,把图像反变换到空间域


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滤波器

  • 低通滤波器:滤除高频
  • 带阻滤波器:只滤除设定范围之内的频率,而通过范围之外的频率
  • 陷波滤波器:滤除低频

低通滤波器:理想低通滤波器


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低通滤波器:巴特沃斯低通滤波器


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低通滤波器:高斯低通滤波器


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带阻滤波器


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陷波滤波器


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小波变换去噪声

利用小波变换把含噪信号分解到多尺度中,在每一尺度下抑制或去除属于噪声的小波系数,保留并增强属于信号的小波系数,最后重构出小波消噪后的信号

  • 高频系数置零:将每一层的高频系数(HH、HL、LH)都置零,然后利用小波系数重构图像


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  • 小波阈值法:设置阈值将信号能量与噪声能量在小波域区分开,分为硬软阈值方法


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通用阈值:σ为噪声的标准差,N为信号长度


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主成分变换去噪声

用于多波段数据,噪声主要集中在后面几个分量,选择前面噪声较少的分量进行反向变换


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空间域图像去椒盐噪声

傅里叶变换去周期噪声

空间域与频率与去噪声对比