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像素噪点的定义和形成原因

  像素噪点的定义和形成原因

 

分辨率是用于度量位图图像内数据量多少的一个参数,通常用像素来表示。简单地说,摄像头的

分辨率是指摄像头的解析图象的能力,也即摄像头影像传感器的像素数。最高分辨率就是指摄像

头能最高分辨图像能力的大小,即摄像头的最高像素数。所以我们看到的图片就是由多个像素点

(小方框)组成的如图1-4。

          

                         ( 图 1)                                                                  ( 图 2)

          
                         ( 图 3)                                                                  ( 图 4)

 

当我们放大一张照片之后,我们会或多或少发现一些不该存在的外来像素,这就是我们说的噪

点。噪点的定义是什么?噪点是如何形成的呢?如何消除噪点?下面,我们先来探讨一下相机

成像的过程。


   如上图所示,镜头把光收集回来,传输到传感器(sensor)上,传感器上的感光材质将光信息

处理,传输到微处理器(DSP digital singnal processor),由DSP完成光电转换(A/D转换),

最后生成照片。但是,由于传感器上的感光材质太敏感了,就算在一个黑暗的环境下,它也能感

知到一些光线。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的光线。所

以,就算是一个我们看起来很黑的环境,那里还是有很多我们看不到的光。而传感器上的感光

材质不管人眼是否能看到,只要它能感知到都会把这些光转换成信号,导致最后成像就出现了

我们所说的噪点。

 

 噪点是如何产生的?原因有哪些?

 

    1、长时间曝光产生的图像噪点
    这种现像大部分出现在拍摄夜景中,在图像中黑暗的夜空出线了一些孤立的亮点。其原因是由于

耦合器件(CCD charge coupled device)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。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、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仍显得很自然,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。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

(Unsharp Mask)”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。


那么,如何完全消除噪点呢?

 

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。