รูปภาพเฉลี่ยหรือการลดความละเอียดลดสัญญาณรบกวนอย่างไร


9

คำตอบนี้แสดงเทคนิค 3 ประการเพื่อลดเสียงรบกวน:

  • รักษาเซ็นเซอร์ของกล้องให้เย็น
  • ถ่ายภาพต่อจากนั้นถ่ายภาพโดยเฉลี่ย
  • ลดความละเอียดลง

ใครบางคนสามารถเปิดเผยเพิ่มเติมเกี่ยวกับสองเทคนิคสุดท้ายได้หรือไม่

การถ่ายภาพจำนวนมากโดยเฉลี่ยแล้วจะลดเสียงรบกวนได้อย่างไร หนึ่งเฉลี่ยพวกเขาอย่างไร และทำไมถึงใช้งานได้?

การลดความละเอียดลดเสียงรบกวนได้อย่างไร

คำตอบ:


10

สองอันสุดท้ายเป็นสิ่งเดียวกันและทำงานได้เนื่องจากความจริงที่ว่าเสียงส่วนใหญ่มีแนวโน้มที่จะผลักดันค่าของพิกเซลขึ้นตามที่จะดึงค่าลง

สมมติว่าค่า 'จริง' ของพิกเซลที่กำหนดคือ 100 (จาก 255) ถ่ายภาพ 10 ภาพในฉากเดียวกันในสภาวะที่มีเสียงรบกวนและคุณอาจบันทึกค่าต่อไปนี้:

104, 99, 98, 100, 101, 105, 99, 102, 94, 105

ค่าเฉลี่ยของค่าเหล่านี้ (โดยการเพิ่มและหารด้วย 10) ให้ค่าพิกเซลต่อไปนี้: 100.7 ซึ่งจะเท่ากับ 101 ซึ่งใกล้เคียงกับมูลค่าที่แท้จริงมากเกินกว่าที่คุณคาดว่าจะเป็นหากคุณต้องเลือกหนึ่งใน สุ่ม 10 ภาพ

สำหรับวิธีการมีแพคเกจซอฟต์แวร์เฉพาะสำหรับเรื่องนี้ (ค้นหาการซ้อนภาพฉันคิดว่า Deep Sky Stacker เป็นตัวเลือกยอดนิยม) หรือคุณสามารถแก้ไขภาพส่วนใหญ่ได้โดยการโหลดหลายเลเยอร์และผสานเลเยอร์คู่ (โฟโต้ช็อปเวอร์ชันใหม่กว่ามีฟังก์ชั่นสแต็คพิเศษซึ่งดีกว่าเล็กน้อย)

หลักการเดียวกันอยู่ด้านหลังการลดความละเอียด เทคนิคหนึ่งในการทำเช่นนี้เรียกว่า 'binning' โดยคุณรวมสี่พิกเซลที่อยู่ติดกันเป็นหนึ่งเดียว ลองจินตนาการถึงสี่พิกเซลที่สอดคล้องกับพื้นที่สีแบนภายในภาพซึ่งควรมีค่าสม่ำเสมอ 100:

102, 103
93,  101 

เฉลี่ยพวกเขาให้พิกเซลเดียวที่มีค่า 99.75 ซึ่งรอบถึง 100

การถ่ายภาพหลายภาพและค่าเฉลี่ยนั้นเทียบเท่ากับการเปิดรับแสงนานกว่ายกเว้น:

  • คุณสามารถปล่อยให้กล้องเย็นลงระหว่างการถ่ายภาพช่วยในการแก้ไขปัญหา # 1
  • การเปิดรับแสงนานจะทำงานได้ก็ต่อเมื่อคุณจับแสงได้มากขึ้นซึ่งหมายถึงการรักษาค่ารูรับแสงให้คงที่และลดค่า ISO (ซึ่งไม่สามารถทำได้เสมอไปเช่นหากคุณกดค่า ISO ต่ำสุด)
  • การเปิดรับแสงนานขึ้นอาจทำให้กล้องสั่นซึ่งสามารถหลีกเลี่ยงได้โดยใช้การเปิดรับแสงที่สั้นกว่าหลายครั้ง (แม้ว่าภาพจะต้องจัดตำแหน่ง)

-

ในที่สุดเมื่อมันมาถึงการลดเสียงรบกวนกฎทองคือการได้รับแสงมากที่สุด การถ่ายภาพโดยเฉลี่ยนั้นทำได้หลายวิธี (นี่คือแสงรวมที่จับได้ซึ่งสำคัญ) การสุ่มตัวอย่างเป็นเสียงซื้อขายเพื่อแก้ไข


การสุ่มตัวอย่างเพียงอย่างเดียวไม่จำเป็นต้องลดเสียงรบกวน จะทำได้ก็ต่อเมื่อมันถูกรวมเข้ากับการปรับให้เรียบ มาถึงคำถามของฉัน: คุณรู้หรือไม่ว่าซอฟต์แวร์ตัวใดที่ลดขนาดลงเพื่อลดเสียงรบกวนโดยเฉพาะซอฟต์แวร์ฟรีตัวใด ฉันคิดว่าโปรแกรมอย่าง Lightroom ทำสิ่งนี้เมื่อส่งออก แต่ฉันสนใจที่จะลดขนาดตัวอย่างโดยเฉพาะในเวลานี้ไม่ใช่การแก้ไขขั้นสูงอย่างที่ Lightroom ทำและฉันไม่เชื่อว่าการใช้เครื่องมือบางอย่างเช่น ImageMagick เพื่อลดขนาดของรูปภาพจะ ยังลดเสียงรบกวนให้มากที่สุดเท่าที่จะทำได้
Szabolcs

@Sababcs อัลกอริธึมการสุ่มตัวอย่างใหม่ที่เหมาะสมซึ่งจะนำค่าพิกเซลที่อยู่ติดกันหลาย ๆ ค่ามาพิจารณาจะช่วยลดสัญญาณรบกวน ดังนั้นหากคุณไม่ได้ทำการ resampling "เพื่อนบ้านที่ใกล้ที่สุด" ฉันจะไม่กังวลเกี่ยวกับวิธีการที่ใช้ การสุ่มตัวอย่าง Bicubic เป็นเรื่องปกติมากและฉันแน่ใจว่ามีแอปฟรีจำนวนมากที่ใช้วิธีนี้ Lanczos3 ที่มีให้ใน GIMP น่าจะดีกว่าเล็กน้อย
Matt Grum

@ Matt Bicubic, bilinear ฯลฯ เป็นเพียงวิธีการแก้ไขแม้ว่า พวกเขาใช้ค่าพิกเซลที่อยู่ใกล้เคียง (หรือใกล้เคียงกัน) สำหรับการแก้ไข แต่จะไม่เฉลี่ยเหนือพวกเขา ฉันคิดว่าเราเข้าหัวข้อ DSP มากเกินไปดังนั้นฉันคิดว่าฉันจะโพสต์คำถามใน DSP.SE เกี่ยวกับรายละเอียดทางคณิตศาสตร์ :-)
Szabolcs

5

อุณหภูมิ

ในซิลิคอนมีผลที่เรียกว่าเสียงความร้อน (เสียงของจอห์นสัน) นี่คืออิเล็กตรอนที่ถูกปล่อยออกมาจากสารตั้งต้นและขาดอิเลกตรอนที่ถูกโฟตอน อิเล็กตรอนเหล่านี้จะถือว่าเป็นส่วนหนึ่งของ "สัญญาณ" จากเซ็นเซอร์สร้างเสียง เสียงแบบนี้กระจายกันแบบเกาส์และมีค่าเฉลี่ยเป็นศูนย์

เสียงความร้อนเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมินั่นคือสาเหตุที่เซ็นเซอร์ความเย็นทำงานได้ดีขึ้น

ค่าเฉลี่ย

ใช้งานได้เฉพาะกับสัญญาณรบกวนแบบสุ่มที่มีค่าเฉลี่ยเป็นศูนย์ ถ้าเสียงนั้นสุ่ม (พอ) มันก็ไม่เหมือนเดิมในขณะที่ฉากที่คุณกำลังถ่ายภาพควรจะเป็น เนื่องจากข้อมูลเกี่ยวกับฉากถูกบันทึกหลาย ๆ ครั้งแต่ละครั้งที่มีสัญญาณรบกวนแตกต่างกันเล็กน้อยจึงเป็นไปได้ที่จะเฉลี่ยพิกเซลและรับอัตราส่วนสัญญาณต่อเสียงที่สูงกว่าจากการถ่ายครั้งเดียว ซึ่งหมายความว่าฉากจะต้องมีการคงที่

เครื่องตรวจจับภาพขนาดแตกต่างกัน

ขึ้นอยู่กับความสำเร็จของเซ็นเซอร์ขนาดใหญ่ที่คุณอาจได้รับเสียงรบกวนน้อยลง เทคนิคหนึ่งคือการรักษาขนาดเซ็นเซอร์ทางกายภาพให้คงที่และรวมพิกเซลทางกายภาพหลาย ๆ อันไว้ในตรรกะเดียว หรือขนาดทางกายภาพของเซ็นเซอร์อาจแตกต่างกัน

ด้วยการรวมพิกเซลแบบฟิสิคัลหลายตัวไว้ในตรรกะเดียวคุณจะสามารถลดสัญญาณรบกวนแบบเดียวกันได้โดยการรวมการจับภาพหลาย ๆ ภาพ

โดยการเพิ่มขนาดทางกายภาพของพิกเซลเป็นไปได้ที่จะลดเสียงรบกวนจากการอ่านและการขยาย ด้วยพิกเซลที่ใหญ่กว่ามันจะมีจำนวนอิเล็กตรอนในสัญญาณมากขึ้น เนื่องจากเสียงการอ่านและการขยายเสียงใกล้เคียงกับเทคโนโลยีการผลิตใด ๆ (ขนาดทรานซิสเตอร์) จึงเป็นไปได้ที่จะได้อัตราส่วนสัญญาณต่อเสียงที่ใหญ่ขึ้น


สิ่งที่เกี่ยวกับลดความละเอียด
K ''

ฉันจะมาด้วยเมื่อฉันมีเวลามากขึ้นในคืนนี้
Håkon K. Olafsen

2

นี่คือบทความที่อธิบายแนวคิดที่อยู่เบื้องหลังการหาค่าเฉลี่ยและวิธีการใช้ Photoshop ด้วยมือ เทคนิคเดียวกันนี้สามารถใช้กับซอฟต์แวร์แก้ไขภาพที่รองรับความทึบของเลเยอร์และเลเยอร์

โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.