Bruit d'image de caméra médicale
Bruit d'image de caméra médicale
Le bruit d'image est une variation aléatoire de la luminosité ou des informations de couleur dans les images, et est généralement un aspect du bruit électronique. Il peut être produit par le capteur d'image et les circuits d'un scanner ou d'un appareil photo numérique. Le bruit d'image peut également provenir du grain du film et du bruit de tir inévitable d'un détecteur de photons idéal. Le bruit d'image est un sous-produit indésirable de la capture d'image qui obscurcit les informations souhaitées.
Le sens originel de "bruit" était "signal indésirable"; les fluctuations électriques indésirables des signaux reçus par les radios AM provoquaient un bruit acoustique audible ("statique"). Par analogie, les fluctuations électriques indésirables sont également appelées"bruit".
Le bruit d'image peut aller de taches presque imperceptibles sur une photographie numérique prise sous un bon éclairage à des images optiques et radioastronomiques qui sont presque entièrement du bruit, à partir desquelles une petite quantité d'informations peut être dérivée par un traitement sophistiqué. Un tel niveau de bruit serait inacceptable dans une photographie puisqu'il serait même impossible de déterminer le sujet.
Bruit Les types
1.bruit gaussien
Les principales sources de bruit gaussien dans les images numériques surviennent lors de l'acquisition. Le capteur a un bruit inhérent dû au niveau d'éclairage et à sa propre température, et les circuits électroniques connectés au capteur injectent leur propre part de bruit de circuit électronique.
Un modèle typique de bruit d'image est gaussien, additif, indépendant à chaque pixel et indépendant de l'intensité du signal, causé principalement par le bruit Johnson-Nyquist (bruit thermique), y compris celui qui provient du bruit de réinitialisation des condensateurs ("kTC bruit"). Le bruit de l'amplificateur est une partie importante du"lire le bruit"d'un capteur d'image, c'est-à-dire du niveau de bruit constant dans les zones sombres de l'image.[5] Dans les caméras couleur où plus d'amplification est utilisée dans le canal de couleur bleu que dans le canal vert ou rouge, il peut y avoir plus de bruit dans le canal bleu.[6] À des expositions plus élevées, cependant, le bruit du capteur d'image est dominé par le bruit de tir, qui n'est pas gaussien et n'est pas indépendant de l'intensité du signal. De plus, il existe de nombreux algorithmes de débruitage gaussien.
2.Bruit poivre et sel
Image avec bruit de sel et de poivre
Fat-tail distribué ou "impulsif"le bruit est parfois appelé bruit poivre et sel ou bruit de pointe. Une image contenant du bruit poivre et sel aura des pixels sombres dans les régions claires et des pixels brillants dans les régions sombres.[9] Ce type de bruit peut être causé par des erreurs de convertisseur analogique-numérique, des erreurs de bits dans la transmission, etc.[10][11] Il peut être principalement éliminé en utilisant la soustraction d'images sombres, le filtrage médian, le filtrage combiné médian et moyen et l'interpolation autour des pixels sombres/lumineux.
Les pixels morts d'un moniteur LCD produisent un affichage similaire, mais non aléatoire.
3.Bruit de tir
Le bruit dominant dans les parties les plus lumineuses d'une image provenant d'un capteur d'image est généralement celui causé par des fluctuations quantiques statistiques, c'est-à-dire une variation du nombre de photons détectés à un niveau d'exposition donné. Ce bruit est connu sous le nom de bruit de photon.[6] Le bruit de grenaille a une valeur quadratique moyenne proportionnelle à la racine carrée de l'intensité de l'image, et les bruits à différents pixels sont indépendants les uns des autres. Le bruit de grenaille suit une distribution de Poisson qui, sauf à des niveaux d'intensité très élevés, se rapproche d'une distribution gaussienne.
En plus du bruit de grenaille de photons, il peut y avoir un bruit de grenaille supplémentaire provenant du courant de fuite sombre dans le capteur d'image ; ce bruit est parfois appelé"bruit de tir sombre"[6] ou "bruit de tir de courant d'obscurité". Le courant d'obscurité est maximal à"pixels chauds"dans le capteur d'image. La charge sombre variable des pixels normaux et chauds peut être soustraite (en utilisant"soustraction de trame sombre"), ne laissant que le bruit de grenaille, ou composante aléatoire, de la fuite. Si la soustraction d'image sombre n'est pas effectuée, ou si le temps d'exposition est suffisamment long pour que la charge des pixels chauds dépasse la capacité de charge linéaire, le bruit sera plus qu'un simple bruit de tir, et les pixels chauds apparaîtront comme un bruit poivre et sel.
4. Bruit de quantification (bruit uniforme)
Le bruit causé par la quantification des pixels d'une image détectée à un certain nombre de niveaux discrets est appelé bruit de quantification. Il a une distribution à peu près uniforme. Bien qu'il puisse dépendre du signal, il sera indépendant du signal si d'autres sources de bruit sont suffisamment importantes pour provoquer un dithering, ou si le dithering est explicitement appliqué.
5.Film grain
Le grain du film photographique est un bruit dépendant du signal, avec une distribution statistique similaire au bruit de grenaille. Si les grains de film sont uniformément répartis (nombre égal par zone), et si chaque grain a une probabilité égale et indépendante de se développer en un grain d'argent sombre après avoir absorbé des photons, alors le nombre de ces grains sombres dans une zone sera aléatoire avec un binôme Distribution. Dans les zones où la probabilité est faible, cette distribution sera proche de la distribution de Poisson classique du bruit de grenaille. Une simple distribution gaussienne est souvent utilisée comme modèle suffisamment précis.
Le grain du film est généralement considéré comme une source de bruit presque isotrope (non orientée). Son effet est aggravé par la répartition aléatoire des grains d'halogénure d'argent dans le film.
6. Bruit anisotrope
Certaines sources de bruit apparaissent avec une orientation significative dans les images. Par exemple, les capteurs d'images sont parfois soumis à un bruit de ligne ou à un bruit de colonne.
7. Bruit périodique
Une source courante de bruit périodique dans une image provient d'interférences électriques ou électromécaniques pendant le processus de capture d'image.[8] Une image affectée par un bruit périodique ressemblera à un motif répétitif ajouté au-dessus de l'image d'origine. Dans le domaine fréquentiel, ce type de bruit peut être considéré comme des pointes discrètes. Une réduction significative de ce bruit peut être obtenue en appliquant des filtres coupe-bande dans le domaine fréquentiel.[8] Les images suivantes illustrent une image affectée par un bruit périodique et le résultat de la réduction du bruit à l'aide d'un filtrage dans le domaine fréquentiel. Notez que l'image filtrée a encore du bruit sur les bords. Un filtrage supplémentaire pourrait réduire ce bruit de bordure, mais il peut également réduire certains des détails fins de l'image. Le compromis entre la réduction du bruit et la préservation des détails fins est spécifique à l'application. Par exemple, si les détails fins sur le château ne sont pas considérés comme importants, le filtrage passe-bas pourrait être une option appropriée. Si les petits détails du château sont considérés comme importants, une solution viable peut être de rogner la frontière du
