图像噪点是怎么产生的

        图像噪点是怎么产生的?噪点又是什么?噪点可以简单理解为是信号、不可见光对图像产生的点。噪点有多种类型,例如老式电视机无频道时的雪花点、雷达上偶尔会有干扰的白点,电视机在遭遇较强信号干扰出现的小点,相机拍摄出来的图片,当经过足够倍数放大后会发现一些原本不存在于该环境中的点(或是以一种多余的像素形式存在),这就是噪点。图像噪点是怎么产生的?有没有什么办法可以消除?我们以相机的成像过程为例,先来了解下相机成像的过程,后面再来讲解噪点的形成。
 
相机成像过程
相机成像过程
 
        如上图所示,相机的传感器sensor接收通过镜头的光,然后转换为另一种信号,即传感器的感光材质将光信息接收处理后再传输到DSP,由DSP完成光电转换生成照片文件。由于相机传感器上的感光材质太过于灵敏了,就算在一个黑暗的环境下,它也能感知到一些不可见的光线。要知道,人眼能看到的光是有局限的,只能看到波长介于380到780的可见光线,超出这个范围以为的光线就看不见了,亦称为不可见光,不可见光例如红外线、紫外线。简单的一个实验例子能让你加速理解,把你的手机摄像头或者相机对准一个不停在按的遥控器,你就可以从手机屏幕上或者相机的显示屏上能看到遥控器上有红点在闪烁,而人眼再观看遥控器,却是不能够捕捉到遥控器发出的红外线光线。所以一个我们看起来很黑的环境,有很多我们看不到的光也是很正常的,不要以为这个事情很恐怖哦,毕竟人体的发热有一部分也是通过红外线的形式散发出去的,所以才有了红外线测温仪,温度越高的地方仪器上越亮,反之越蓝,这也是红外线测温仪工作的基础原理。回到相机的传感器上继续讲相机的成像过程,传感器上的感光材质不管人眼是否能看到,它是一种仪器记录它所能看到的内容转换成信号从而形成照片文件,这就会在成像的时候产生我们所说的噪点。理论上来说,噪点不可以消除,但可以尽可能的减少。
 
        噪点产生的是有多种原因的,前面说的传感器捕捉到外部的光线形成的噪点是可能避免的,而其他原因产生的噪点则不可避免,如:
 
1、因长时间的曝光而产生的图像噪点。
        这种现像大部分出现在拍摄夜景,在图像中黑暗的夜空出线了一些孤立的亮点。其主要原因是由于CCD无法处理较慢的快门速度所带来的巨大的工作量,致使一些特定的像素失去控制而造成的(这点在夜间拍摄车流时容易拍出很玄幻的美景)。为了防止产生这种图像噪音,部分数码相机中配备了被称为"降噪"的功能。如果使用降噪功能,在记录图像之前就会利用数字处理方法来消除图像噪音,因此在保存完毕以前就需要花费一点额外的时间。
 
2、因用JPEG格式,对图像压缩而产生的图像噪点
        由于JPEG格式的图像在缩小图像尺寸后图像扔能正常观看,因此就可以利用特殊的方法来减小图像数据。此时,它就会以上下左右8×8个像素为一个单位进行处理。因此尤其是在8×8个像素边缘的位置就会与下一个8×8个像素单位发生不自然的结合。由JPEG格式压缩而产生的图像噪音也被称为马赛克噪音(Block Noise),压缩率越高,图像噪音就越明显。虽然把图像缩小后这种噪音也会变得看不出来,但放大打印后,一进行色彩补偿就表现得非常明显,直接产生的效果就是出现大面积的雪花小点。这种图像噪音可以通过利用尽可能高的画质或者利用JPEG格式以外的方法来记录图像而得以解决。
 
3、模糊过滤造成的图像噪点
        模糊过滤造成的图像噪音和JPEG一样,在对图像进行处理时造成的图像噪音。有时是在数码相机内部处理过程中产生的,有时是利用图像润色软件进行处理时产生的。对于尺寸较小的图像,为了使图像显得更清晰而强调其色彩边缘时就会产生图像噪音。所谓的清晰处理就是指数码相机具有的强调图像色彩边缘的功能和图像编辑软件的模糊过滤功能。在不同款式的数码相机中也有一些相机会对整个图像进行色彩边缘的强调。而处理以后就会在原来的边缘外侧出现其他颜色的色线。
 
4、电子元件内外部产生的信号干扰导致的噪点。
        那么,到底有没有办法可以完全消除噪点呢?这几乎是不可能的。我们只能通过改善材质、算法提高成像的质量,而不能完全做到消除噪点。图像发展到今天,人们也研发了一些对图像质量进行评测的方法,噪点就是评测的项目之一。一些相机、手机厂商也意识到图像质量的重要性,花了大代价去做图像质量评测,从中获得产品改善的方向。图像噪点是怎么产生的过程就为您介绍到这里。

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