我目前正在参与一个涉及对成像传感器进行编程的项目。我们的传感器给我们带来噪音,因此我们要对其进行纠正。该项目的其他人提出了拍摄“黑色”图像的想法,即戴上镜头盖并拍摄一个全黑的图像。 (很明显,这不是由于噪声引起的)在这一点上,他在随后的捕获中从黑色图像中获取像素值,然后从常规捕获的图像中减去像素值。

图像确实看起来更好,并且可以消除大部分噪点,但是由于以下原因,我不认为这是消除噪点的最佳方法:

固定图像的范围是[-172 194](366个值),而标准范围是[0 255]。重新绘制时,它的范围回到[0 255],看起来确实更好,但是我认为这是不正确的。

我应该提到新图像是在弱光下拍摄的。

这种方法对消除噪音是否正确?为什么或为什么不呢?

评论

这种特殊的方法(“黑色”图像)是传感器校准的一种形式,它不是纯DSP(例如,它也与物理有关-您需要对物理缺陷进行建模)。例如,这种特殊方法试图补偿热像素缺陷。

同意@PaulR

您可以在以下链接中查看解决方案:ardueye.com/pmwiki.php?n=Main.StonymanLens

如果我们处理Sattelite Images,计算方法会一样吗?我的意思是如何计算黑白图像以获得纯正的“偏移”和“增益”值? Matlab中是否有FPN计算的代码描述?谢谢您的提示!

#1 楼

黑色图像是固定模式和暗噪声的总和(极有可能遵循正态分布,因为它通常是由电流波动引起的)。您要减去固定模式,而不是暗噪声-从信号中减去随机噪声只会增加整体噪声,从而降低信号质量。

要对固定模式获得良好的估算,您应该捕获相当数量的帧(例如25,尽管100帧当然只会使您只有一半的噪点),然后取它们的平均值。由于(应该)暗噪声在时间上是不相关的,因此它会平均化,因此您会得到一个低噪声的固定模式,可以从未来的图像中减去该模式,而不会增加图像中的噪声。

请注意,固定图案通常取决于曝光时间(例如CCD相机,在移位操作过程中可能会积聚电子),因此您必须对每个曝光时间进行校准。如果您经常更改曝光时间,并且在可行的情况下,则可以将实验设置为在每次实验后捕获一系列暗框,这意味着您可以对每个实验进行校准。

如果减去低噪声(即平均)的暗框,您将得到一些负值(因为在图像采集期间发生的暗噪声可能具有负值),但是图像的范围不应显着增加。如果是这样,则表明您没有平均足够的暗框,或者由于您使用了不同的曝光时间,因此固定图案已更改。

评论


$ \ begingroup $
我完全是@Jonas。如果现在您想在去除恒定图案的同时降低暗噪声,则唯一的解决方案是冷却传感器。
$ \ endgroup $
–让·伊夫
2012年1月9日7:35



$ \ begingroup $
这假定固定模式噪声只是“偏移”。许多具有FPN的传感器在每个像素上也都有增益变化,因此,当暴露于“纯白色”场景时,即使去除了在黑暗中测得的偏移量之后,仍然会有FPN ...
$ \ endgroup $
–马丁·汤普森(Martin Thompson)
2012年1月9日在16:24

$ \ begingroup $
@MartinThompson:这是一个很好的观点,尽管在实践中要确保“纯白色”场景可能非常具有挑战性。这就是为什么如果我能帮助的话我从不使用任何收益:)。
$ \ endgroup $
–乔纳斯(Jonas)
2012年1月9日19:50

$ \ begingroup $
@MartinThompson Martin,校正增益参数的最佳实践是什么。我想不出一种简单的方法在给定的曝光时间下将所有东西变白。
$ \ endgroup $
– Ktuncer
2012年10月12日13:59

$ \ begingroup $
@Ktuncer:我认为您不必将其制成纯白色-可以将其制作得越亮越好,但可以进行校正的越好。只要整个场景的亮度均匀,您就可以使用平均像素值作为“目标”来校正
$ \ endgroup $
–马丁·汤普森(Martin Thompson)
2012年10月15日在8:59

#2 楼

这种方法是有效的,并且实际上已在某些高端相机中使用:传感器首先在快门关闭的情况下拍摄照片,然后将其减去为“真实”照片。这有两个优点:


校正固定的图案噪声
使图像线性化

此方法对于不同的曝光时间可能会得出不同的结果。

光子噪声保持不变。

#3 楼

我认为这取决于您使用的传感器。

您可以在戴上镜头盖的情况下拍摄一系列(例如10000张)图像,并比较每个像素的平均值/标准差。如果可能的话,您可以对均匀的“明亮”图像执行相同操作(没有过度曝光,只有均匀的亮度)。

如果“深色均值”之间存在显着差异,请减去每个均值的深色均值像素是个好主意。如果每个像素之间(亮均值-暗均值)之间存在显着差异,则将其除以“均白图像”也可能会有所改善。

但是您真的必须进行这些统计,以找出有意义的内容。

#4 楼

通常,当减去暗框时,负值应被截断为零。

让我惊讶的是,暗框减法为-172。这意味着:


您的噪声水平很高-某处至少有172个
您的噪声因帧而异。在这种情况下,暗框减法效果不是很好。

您可以发布正常框,暗框然后是减法版本的图像吗?

评论


$ \ begingroup $
相机可能会通过增加拍摄时间来尝试校正弱光条件。结果,热像素将积累更多的噪声。另外,传感器读数可能是非线性的,在这种情况下,您根本无法减去它们。
$ \ endgroup $
– MSalters
2012年1月6日15:05

$ \ begingroup $
减去暗框时,负值应被截断为零。您不应该这样做,因为它会阻止您在消除图像的暗区方面做得很好。最好在真正尝试消除噪声之前将其保持为“自然”噪声。
$ \ endgroup $
–西蒙·贝格(Simon Bergot)
2012年1月6日15:08

$ \ begingroup $
这是我的方法问题,如果不将值截断为零,则剩下的范围比图像应产生的范围大,因此,当您重新缩放它时,看起来好像掩盖了数据,而不是截断值这似乎也阻止您进行正确的更正
$ \ endgroup $
–戈登·辛普森(Gordon Simpson)
2012年1月6日15:35