روش های جلوگیری و از بین بردن نویز تصویر
1545

روش های جلوگیری و از بین بردن نویز تصویر

نویز تصویر

از عمده ترین نقایص تصویر دیجیتال نویز در تصویر است که به تغییرات تصادفی در میزان نور و یا اطلاعات رنگی آن گفته می شود که می تواند در فرآیندهای مختلف، از دریافت نور تا نمایش آن ایجاد شود. در تصاویر دیجیتال، هر نقطه ممکن است شدت نور یا رنگ متفاوتی با واقعیت داشته باشد. نقاط سفید در بخش های تیره و یا نقاط تیره در بخش های روشن، جابجایی رنگی برخی نقاط به سمت قرمز و یا سبز، یک دست نبودن رنگ بخش تک رنگ، تیز نبودن لبه ها و... از نمونه های نویز در تصویر دیجیتال است. یکی از چالش های بزرگ در فرآیند پردازش تصویر، تشخیص و کم کردن نویز از داده های بدست آمده است.

این اغتشاشات به دو صورت عمده در عکس نمایان می شوند. یکی نویز نوری است که به صورت نقاط تیره و روشن، در سطح تصویر دیده می شوند و دیگری نویز رنگی است که باعث ایجاد نقاط رنگی غیر طبیعی در تصویر می شود.

نویز تصویر

عوامل ایجاد نویز

نویز به طور معمول در تصویر وجود دارد به این معنی که هرگز تصویر ثبت شده مانند واقعیت نیست، اما میزان آن می تواند آنقدر کم باشد که بتوان گفت وجود ندارد و یا آنقدر زیاد باشد که نتوان سوژۀ تصویر را تشخیص داد. نویز به دلایل مختلفی ایجاد می شود و می تواند ناشی از یک قسمت و یا مجموع چندین قسمت باشد.

  • نوردهی بالا: در بخش ثبت تصویر در دوربین های دیجیتال، باز ماندن طولانی شاتر منجر به ایجاد نقاط سفید در بخش سیاه و برعکس می شود که ناشی از کاهش جریان دیودهای نوری است.
  • تقویت سیگنال: در حساسیت (IOS) های بالاتر، سیگنال های بدست آمده تقویت می شوند تا نتیجه ای همانند حساسیت های پایین بدست آید و همین تقویت سیگنال ها باعث افزایش نویز می شود. اندازۀ حسگر هم نقشی به سزا در میزان نویز دارد، حسگرهای بزرگتر بخش بیشتری از نوری که از لنز عبور می کند را استفاده می کنند و حساسیت و سرعت شاتر کمتری لازم خواهند داشت.
  •   نوری که به هر نقطه (پیکسل) از حسگر می رسد، با حاصل تقسیم مساحت حسگر بر تعداد نقاط آن رابطۀ مستقیم دارد، در نتیجه در دو حسگر با اندازۀ یکسان و با تعداد نقطه های متفاوت، حسگری که نقاط کمتری دارد (مگاپیکسل کمتر)، نور بیشتری برای هر یک از نقطه ها فراهم کرده و نویز کمتری دارد، پس مگاپیکسل بالاتر بر خلاف دید عموم علاوه بر اینکه موجب بهبود کیفیت نمی شود، نور کمتری برای هر نقطه فراهم کرده و می تواند منجر به ایجاد نویز بیشتری شود. به همین دلیل دوربین های سریع که برای رخدادهای ورزشی استفاده می شوند تعداد نقاط کمتری در حسگرهای خود نسبت به دوربین هایی که در آتلیه ها استفاده می شوند دارند، تا بتوانند در سرعت های بالاتر نویز کمتری ایجاد کنند.
  • در عملیات فشرده سازی ممکن است نویزهای تصویری تولید یا تشدید شوند.
  • دما: دما نیز می تواند بر میزان نویز حسگر تأثیر بگذارد، افزایش دما منجر به افزایش نویز می شود. در نتیجه دوربین ها در تابستان بیشتر از زمستان نویز ثبت می کنند.
  • خطا در تبدیل اطلاعات آنالوگ به دیجیتال، سرعت پایین پردازش اطلاعات، روشهای تبدیل و ذخیره سازی، پایداری ولتاژ باتری ها و ... نیز می توانند منجر به ایجاد نویز شوند.
  • پرتوهای کیهانی، سیگنال های مخابراتی، تابش های رادیواکتیو و بسیاری دیگر نیز توانایی ایجاد نویز در دوربین های دیجیتال و آنالوگ را دارند اما بسیار ناچیز هستند.

روشهای جلوگیری از ایجاد نویز

نویز در وهلۀ اول، حاصل از اجزای الکترونیکی تجهیزات دیجیتال است و سازندگان همواره، با روشهای مختلف سعی داشته اند که اثرات مخرب و ناخوشایند این پدیده را بی اثر و یا کاهش دهنده و یکی از تفاوت هایی که در تجهیزات حرفه ای گران قیمت نسبت به تجهیزات معمول دیده می شود، کاهش محسوس این مشکلات است. علی رغم تلاش های به عمل آمده هنوز این اثرات در بسیاری از تصاویر، به خصوص در شرایط تصویر برداری خاص قابل رؤیت هستند. به طور مثال در نوردهی های طولانی، حساسیت های بالا و عکاسی در نور کم، این اثرات بیشتر دیده می شوند.

بهترین روش، خرید دوربینی است که نویز کمتری داشته باشد اما به طور معمول، دوربین با نویز کمتر، قیمت بیشتری نیز دارد، البته عدم تحقیق قبل از خرید دوربین و یا رفتن به سراغ دوربین های خیلی کوچک و امکانات پردازشی زیاد می تواند علاوه بر قیمت بالا نویز زیادی را هم تحمیل کند. قبل از خرید دوربین باید به اندازۀ حسگر (بزرگتر باشد) و نسبت اندازۀ حسگر به تعداد نقاط آن (بیشتر باشد) و سرعت پردازش آن (بالاتر باشد) توجه داشت.

برای کاهش نویز باید دیافراگم را در بازترین مقدار ممکن قرار داد و از لنزهای درخشان تر استفاده کرد و اگر نتوان این کار را انجام داد و یا لنز بزرگنمایی اجازۀ بازشدن بیشتر آن را نداد، باید از فاصلۀ کانونی کمتری استفاده نمود و به جای بزرگنمایی به سوژه نزدیکتر شد زیرا بزرگنمایی بیشتر نور کمتری را به حسگر می رساند و حساسیت بالا و شاتر طولانی تری لازم دارد.

باید از قراردادن دوربین در نور مستقیم آفتاب بدون روپوش خودداری نمود، زیرا گرم شدن دوربین علاوه بر افزایش نویز حسگر، تغییر در مقاومت و کاهش سرعت پردازش، باعث نوسان ولتاژ نیز می شود.

روش های از بین بردن نویز

بهترین روش از بین بردن نویزها، روشی است که با از بین بردن کمترین اطلاعات تصویر، بیشترین نویز را از بین ببرد. بسیاری از دوربین ها زمانی که با حساسیت های بالا عکس می گیرند، به شکل خودکار قبل از ذخیره سازی آن سعی می کنند تا قسمتی از نویزها را با الگوریتم های مخصوص خود از بین ببرند.

یکی از بهترین روش ها با توجه به تصادفی بودن نویزها، گرفتن چند تصویر و میانگین گیری از آن هاست و با توجه به این نکته که نویز در هر یک از تصاویر به شکل متفاوتی ایجاد می شود و سوژه در همۀ آن ها یکسان است، میانگین گیری از تصاویر منجر به کمتر شدن اثر نویز و نیرو گرفتن سوژه ثابت می شود. شاید این روش دردسر بیشتری داشته باشد ولی یکی از بهترین روش ها برای از بین بردن نویزها بدون دست زدن به جزئیات تصویر است که در بعضی از دوربین ها به شکل خودکار انجام می شود. اما بهتر است به جای صرف زمان و هزینه جهت حذف نویز، سعی شود با طراحی و نصب مناسب، نویز کمتری در تصویر منعکس شود.

روش دیگر کم کردن تعداد نقاط تصویر است. برای مثال از هر چهار نقطه کنار هم یک نقطه به دست آید که رنگ و نور آن میانگین آن چهار نقطه باشد و به این ترتیب اثر نویزی که برای مثال در یکی یا چند تا از این نقاط ایجاد شده کمتر می شود ولی کم کردن تعداد نقاط منجر به حذف جزئیات، کم رنگ شدن لبه ها و کوچک تر شدن تصویر می شود. در همۀ این روش ها پاک کردن نویز ها منجر به کم شدن داده های تصویر و کم شدن جزئیات می شود زیرا نقطه ای که نویز ثبت کرده هیچ دادۀ دیگری ندارد و الگوریتم های حذف، تصمیم می گیرند که چه داده ای را به جای آن قرار دهند و البته بدون خطا نیستند. پس برای کاستن نویز تصویر، تا آنجا که ممکن است از حساسیت های پایین استفاده شود و همچنین نوردهی کافی در حذف نویز می تواند تأثیر گذار باشد.

تهیه شده توسط: گروه فنی پاد الکترونیک

  • پاد الکترونیک
  • ۱۳۹۵/۱۱/۲۳
  • ۰

نظرات

بازدید کننده گرامی چنانچه تمایل دارید، نقد یا نظر شما به نام خودتان در سایت ثبت شود، لطفاً وارد سایت شوید.

ارسال فوری

تحویل حداکثر طی 1 روز کاری
 

فروش ویژه

هر سه روز کالای ویژه برای همکاران ویژه
 

09130753912

پشتیبانی محصولات و سیستم های امنیتی