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图像噪声分类及去噪方法综述 2013552070 王跃洋 数字图像中，噪声主要来源于图像的获取或传输过程。成像传感器的性能受各种因素的影响，如图像获取过程中的环境条件和传感元器件自身的质量。例如，在使用CCD摄像机获取图像时，光照水平和传感器温度是影响结果图像中噪声数量的主要因素。图像在传输中被污染主要是由于传输信道中的干扰。例如，使用无线网络传输的图像可能会因为光照或其他大气因素而污染。 图像噪声的分类 图像噪声是图像在摄取或传输时所受的随机信号干扰，是图像中各种妨碍人们对其信息接受的因素。很多时候将图像噪声看成是多维随机过程，因而描述噪声的方法完全可以借用随机过程的描述，即用其概率分布函数和概率密度分布函数。图像噪声是多种多样的，其性质也千差万别，所以了解噪声的分类是很有必要的。 一．按产生的原因分类 1.外部噪声， 即指系统外部干扰以电磁波或经电源串进系统内部而引起的噪声。如电气设备，天体放电现象等引起的噪声。 2.内部噪声，一般有四个源头： a)由光和电的基本性质所引起的噪声。如电流的产生是由电子或空穴粒子的集合，定向运动所形成。因这些粒子运动的随机性而形成的散粒噪声；导体中自由电子的无规则热运动所形成的热噪声；根据光的粒子性，图像是由光量子所传输，而光量子密度随时间和空间变化所形成的光量子噪声等。 b)电器的机械运动产生的噪声。如各种接头因抖动引起电流变化所产生的噪声；磁头、磁带等抖动或一起的抖动等。 c)器材材料本身引起的噪声。如正片和负片的表面颗粒性和磁带磁盘表面缺陷所产生的噪声。随着材料科学的发展，这些噪声有望不断减少，但在目前来讲，还是不可避免的。 d)系统内部设备电路所引起的噪声。如电源引入的交流噪声；偏转系统和箝位电路所引起的噪声等。 这种分类方法有助于理解噪声产生的源头，有助于对噪声位置定位，对于降噪算法只能起到原理上的帮助。 二．按噪声频谱分类 频谱均匀分布的噪声称为白噪声； 频谱与频率成反比的称为 1/f噪声；而与频率平方成正比的称为三角噪声等等。 三．按噪声与信号的关系分类 1.加性噪声：加性嗓声和图像信号强度是不相关的，如运算放大器， 信道噪声电视摄像机扫描图像的噪声的，这类带有噪声的图像g可看成为理想无噪声图像f与噪声n之和； 2.乘性噪声： 乘性嗓声和图像信号是相关的，往往随图像信号的变化而变化，如飞点扫描图像中的嗓声、电视扫描光栅、胶片颗粒造成等，由于载送每一个象素信息的载体的变化而产生的噪声受信息本身调制。在某些情况下，如信号变化很小，噪声也不大。 为了分析处理方便，常常将乘性噪声近似认为是加性噪声，而且总是假定信号和噪声是互相统计独立。 四．按概率密度函数（PDF）分类 1.高斯噪声：在空间域和频域中，由于高斯噪声(也称为正态噪声)在数学上的易处理性，这种噪声模型经常被用于实践中。 高斯随机变量z 的PDF有下式给出： 其中，z表示灰度值，表示z的均值，σ表示z的标准差。标准差的平方成为z的方差。 2.瑞利噪声：瑞利密度对于近似偏移的直方图十分适用。 瑞利噪声的PDF由下式给出： 概率密度和均值和方差由 和 给出。 3.伽马(爱尔兰)噪声 爱尔兰噪声的PDF有下式给出： 其中，参数a 0, b为正整数，并且“！”表示阶乘。其概率密度的均值和方差由 和 给出。 4.指数分布噪声 指数噪声的PDF可由下式给出： 其中a0。概率密度函数的期望值和方差是： 5.均匀分布噪声 均匀噪声分布的概率密度，由下式给出： 概率密度函数的期望值和方差可由下式给出： 6.脉冲噪声(椒盐噪声)：双极脉冲噪声也称为椒盐噪声，有时也称为散粒和尖峰噪声。 (双极)脉冲噪声的PDF可由下式给出： （1.10） 如果ba，灰度值b在图像中将显示为一个亮点，相反，a的值将显示为一个暗点。若Pa或Pb为零，则脉冲噪声称为单极脉冲。如果Pa和Pb均不可能为零，尤其是它们近似相等时，脉冲噪声值将类似于随机分布在图像上的胡椒和盐粉微粒。由于这个原因，双极脉冲噪声也称为椒盐噪声。同时，它们有时也称为散粒和尖峰噪声。噪声脉冲可以是正的，也可以是负的。标定通常是图像数字化过程的一部分。因为脉冲干扰通常与图像信号的强度相比较大，因此，在一幅图像中，脉冲噪声总是数字化为最大值(纯黑或纯白)。这样，通常假设a，b是饱和值,从某种意义上看，在数字化图像中，它们等于所允许的最大值和最小值。由于这一结果，负脉冲以一个黑点(胡椒点)出现在图像中。由于相同的原因，正脉冲以白点(盐点)出现在图像中。对于一个8位图像，这意味着a=0(黑)。b=255(白)。 X射线图像系统中的噪声去除等已经成为不可缺少的技术步骤。图像去噪算法（1）空间域滤波 空域滤波是在原图像上直接进行数据运算，对像素