Eliminarea Zgomotelor din Imagini cu Ajutorul Filtrelor

1. Scopul lucrarii

In general, imaginile contin zgomote, care pot fi de mai multe feluri : zgomot de tip „sare si piper”, zgomot gaussian, zgomot poisson, zgomot peckle.

Aceste zgomote pot fi procesate / eliminate folosind diferte tipuri de filtre : neliniare (median , maxim, minim), liniare (filtru trece – jos, filtru trece - banda).

In cele ce urmeaza, vom face o scurta introducere definind conceptul de imagine, de prelucrare a imaginii, ce reprezinta zgomotul, precum si posibile cauze de aparitie a acestuia. Deasemenea vom prezenta cateva din tipurile de zgomote intalnite in imagini, precum si metode de eliminare a acestora, prin intermediul diferitelor filtre.

2. Introducere

Într-un sens cât mai general, o imagine este o descriere a variaţiei unui parametru pe o suprafaţă.

De exemplu, imaginile (în sensul clasic) sunt rezultatul variaţiei intensităţii luminii într-un plan bidimensional. Dar acest parametru nu este singurul folosit; de exemplu o imagine poate fi generată de temperatura unui circuit integrat, emisiile de radiaţii (cu diverse lungimi de undă) ale unor galaxii etc. Însă aceste tipuri de imagine sunt,de obicei, convertite în imagini clasice (prin pseudocolorare de exemplu) pentru ca operatorul uman să poate face o evaluare vizuală a variaţiei unor parametri.

Prelucrarea de imagine şi în general preducrarea digitală a semnalelor presupune un consum relativ mare de resurse de calcul şi memorie. Implementarea algoritmilor specifici se poate face pe sisteme clasice (PC-uri), dar pentru sistemele dedicate, de timp real, se folosesc procesoare dedicate numite procesoare digitale de semnal (DSP = Digital Signal Processing).

Zgomotul este o informatie nedorita care deterioreaza calitatatea unei imagini.El se defineste ca orice proces (n) care afecteaza imaginea achizitionata in memorie(f) si nu face parte din scena (semnalul initial – s). In conformitate cu modelul de zgomot aditiv, acest process se poate scrie:

f(i,j)=s(i,j)+n(i,j)

Zgomotul din imaginile digitale poate proveni dintr-o multime de surse:

- natura discreta a radiatiei;

- sensibilitatea detectorului(CCD/CMOS);

- zgomot electric;

- erori de transmisie a datelor;

- turbulente atmosferice;

- rezolutia senzorului;

- digitizarea semnalului video;

3. Tipuri de zgomot

3.1. Zgomot ”Sare si Piper”- in modelul de zgomot de tip salt-and-peper pixelii eronaţi pot avea doar doua valori, 0 şi 1. Din aceasta cauza se mai numeşte şi zgomot de tip impuls (speckle). Pentru o imagine de 8 biţi, valoare de intensitate tipică pentru zgomotul peper este 0 şi pentru zgomotul salt este 255.

Cauze :

- functionarea proasta a celulelor din senzorii camerelor

- greseli ale locatiilor de memorie

- erori de sincronizare in procesul de digitizare

- erori (pierderi de biti) pe canalul de comunicatie in cazul transmisiilor imaginilor (transmisii prin satelit in conditii atmosferice proaste).

Model :

3.2. Zgomot Gaussian.

unde:

g = nivel de gri;

m = media;

= deviatia standard;

Aproximativ 70% din valori sunt incadrate intre medie ± s (deviatia standard) si 95% dintre valori sunt cuprinse intre medie ± 2s. Din punct de vedere teoretic aceasta ecuatie defineste valori cuprinse intre -¥ si +¥, dar deoarece nivelele actuale de gri sunt definite intr-un domeniu finit, numarul de pixeli de la valorile minime si maxime va fi mai mare decat precizeaza aceasta ecuatie. Aceasta datorita faptului ca toate valorile mai mici decat minimul vor fi egalate cu minimul si toate valorile mai mari decat maximul vor fi egalate cu maximul.