数字图像处理图像的噪声抑制
浅议数字图像去噪技术及其应用
浅议数字图像去噪技术及其应用数字图像去噪技术一直以来都是数字图像处理研究领域的一个热点问题，该技术在当代已经越来越重要，并广泛应用到人们生活的方方面面。
笔者在数字图像去噪技术方面也做了一点粗浅的研究，本文就结合笔者的认识和体会谈一谈几种数字图像去噪方法和数字图像去噪技术在现实中的应用。
标签：数字图像；图像噪声；去噪技术；中值滤波；小波滤波在数字化发展的今天，信息在人们生活和工作中的作用越来越突出，并逐渐改变着人们的生活和工作方式，其中最主要、最直观的信息就是图像信息。
然而，在实际应用中数字图像经常会由于元器件、电阻、电磁干扰等设备因素，温度、光照等外界环节因素以及人为因素的影响产生图像噪声，从而使得图像质量不理想，偏离了原始图片。
因此，数字图像去噪就成为一个亟待解决的问题，具有很强的现实意义。
下面笔者就谈一谈几种数字图像去噪方法和数字图像去噪技术在现实中的应用。
1 数字图像去噪方法当前，数字图像去噪的方法有很多，从本质上讲这些方法都是低通滤波的方法。
低通滤波既有有利的地方，也有不利的地方，它既能消除图像噪声，又能消除图像中一些有用的高频信息。
因而，我们所研究的各种数字图像去噪方法从根本上来说就是权衡去噪和保留高频信息。
在数字图像去噪方法中，我们比较常见的有以下几种方法：1.1 中值滤波算法中值滤波算法最早是由Turky于1971年提出来的，是一种典型的非线性空间域去噪算法。
其算法利用了像素点和噪声点之间的灰度值差别很大这一特性。
中值滤波算法的主要原理是：以一个像素为中心取其邻域，然后对邻域中各像素的灰度值进行排序，取中值作为中心像素的灰度值，换句话说就是中心像素点的灰度值被邻域像素点灰度值的中值所替代。
这种方法能很好的消灭噪声，但同时也损坏了图像的边缘，造成了部分细节的丢失。
因此，部分科学家和学者在此基础上又提出了中心加权中值滤波算法、开关中值滤波算法、极值中值滤波算法等等，这些方法都是针对中值滤波算法的缺陷提出来的，具有很强的实用价值。
高斯去噪原理
高斯去噪原理
高斯去噪原理
高斯去噪是一种常用的数字图像处理方法，通过应用高斯滤波器来减少图像中的噪声。
高斯去噪的原理是基于高斯分布的性质，即噪声在图像中的分布通常服从高斯分布。
因此，通过在图像中应用高斯滤波器，可以将高斯滤波器与噪声混合，从而消除噪声。
高斯滤波器是一种线性平滑滤波器，通过在图像上滑动一个卷积核来实现。
卷积核是一个小的矩阵，用于对图像进行卷积运算。
高斯滤波器与其他平滑滤波器不同的是，它使用高斯函数来计算相邻像素的权重，从而使得像素值的变化更加平滑。
在高斯滤波器中，卷积核越大，平滑效果越好，但是也会导致图像细节丢失。
因此，需要根据图像的特点和噪声的强度来选择合适的卷积核大小。
总的来说，高斯去噪是一种简单而有效的图像处理方法，可以帮助改善图像质量并提高图像分析的精度。
数字图像处理 -习题2增强-噪声-几何变换-频域变换
第三章图像增强一.填空题1. 我们将照相机拍摄到的某个瞬间场景中的亮度变化范围，即一幅图像中所描述的从最暗到最亮的变化范围称为____动态范围__。
2.所谓动态范围调整，就是利用动态范围对人类视觉的影响的特性，将动态范围进行__压缩____，将所关心部分的灰度级的变化范围扩大，由此达到改善画面效果的目的。
3. 动态范围调整分为线性动态范围调整和__非线性调整___两种。
4. 直方图均衡化把原始图的直方图变换为分布均匀的形式，这样就增加了象素灰度值的动态范围从而可达到增强图像整体对比度的效果。
基本思想是：对图像中像素个数多的灰度值进行__展宽_____，而对像素个数少的灰度值进行归并，从而达到清晰图像的目的。
5. 数字图像处理包含很多方面的研究内容。
其中，__图像增强_的目的是将一幅图像中有用的信息进行增强，同时将无用的信息进行抑制，提高图像的可观察性。
6. 灰级窗，是只将灰度值落在一定范围内的目标进行__对比度增强___，就好像开窗观察只落在视野内的目标内容一样。
二.选择题1. 下面说法正确的是：（B ）A、基于像素的图像增强方法是一种线性灰度变换；B、基于像素的图像增强方法是基于空间域的图像增强方法的一种；C、基于频域的图像增强方法由于常用到傅里叶变换和傅里叶反变换，所以总比基于图像域的方法计算复杂较高；D、基于频域的图像增强方法比基于空域的图像增强方法的增强效果好。
2. 指出下面正确的说法：（D ）A、基于像素的图像增强方法是一种非线性灰度变换。
B、基于像素的图像增强方法是基于频域的图像增强方法的一种。
C、基于频域的图像增强方法由于常用到傅里叶变换和傅里叶反变换，所以总比基于图像域的方法计算复杂较高。
D、基于频域的图像增强方法可以获得和基于空域的图像增强方法同样的图像增强效果。
3.指出下面正确的说法：（D ）①基于像素的图像增强方法是一种非线性灰度变换。
②基于像素的图像增强方法是基于空域的图像增强方法的一种。
数字信号处理中的噪声抑制方法详解
数字信号处理中的噪声抑制方法详解在数字信号处理（Digital Signal Processing，DSP）中，噪声是一个广泛存在的问题。
不同类型的噪声可以降低信号的质量，导致数据的丢失和误解。
因此，寻找有效的噪声抑制方法对于提高信号质量以及信号处理算法的性能具有重要意义。
本文将详细介绍数字信号处理中常见的噪声抑制方法，包括滤波器设计、降噪算法和自适应滤波技术。
一、滤波器设计滤波器是数字信号处理中最常用的噪声抑制方法之一。
它通过改变信号频谱中不同频率的幅度和相位来实现噪声的抑制。
常见的滤波器设计方法包括低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器。
1.1 低通滤波器低通滤波器（Low-pass Filter，LPF）能够通过滤除高频噪声来保留信号的低频成分。
其中一个常见的低通滤波器是FIR （Finite Impulse Response）滤波器，它通过将有限数量的输入样本与滤波器系数进行卷积得到输出。
另一个常见的低通滤波器是IIR（Infinite Impulse Response）滤波器，它与FIR滤波器不同之处在于其输出取决于前一时刻的输入和输出。
1.2 高通滤波器高通滤波器（High-pass Filter，HPF）能够滤除低频噪声并保留信号的高频成分。
与低通滤波器类似，高通滤波器也有FIR滤波器和IIR滤波器两种类型。
高通滤波器通常用于语音处理、音频处理和图像处理等应用中。
1.3 带通滤波器带通滤波器（Band-pass Filter，BPF）能够选择一定范围的频率，滤除不在该范围内的频率成分。
常见的带通滤波器有FIR滤波器和IIR滤波器。
带通滤波器常用于音频等信号的频率选择和比较。
1.4 带阻滤波器带阻滤波器（Band-stop Filter，BSF）也被称为陷波器，能够阻止某一特定频率范围内的信号通过。
常见的带阻滤波器有FIR滤波器和IIR滤波器。
带阻滤波器在去除特定频率的干扰信号方面有着广泛的应用。
图像处理中的图像增强和去噪算法
图像处理中的图像增强和去噪算法图像处理是一种将数字图像进行编程处理的技术，它可以将图像的质量提高到一个新的高度。
在图像处理中，增强和去噪是两个基本的算法。
图像增强算法通过数学方法来增强图像的对比度、亮度和清晰度，以便更好地显示图像的细节。
其中最常见的算法是直方图均衡化。
直方图均衡化使用直方图分析来增强图像对比度。
它通过对图像像素值进行重新分配，使得像素值之间的差异更加明显，以此来展现图像细节。
在图像增强中，还有一类算法是基于滤波的。
滤波通过加权平均数的方式来过滤掉一些噪音和信号干扰，从而使图像看起来更加清晰。
在滤波中，最常用的方法是中值滤波。
中值滤波是一种中心化滤波器，它是通过计算滤波器窗口内像素的中值来实现的。
中值滤波不会改变像素的整体亮度，而且不会影响边缘信息，能够有效地去除噪声。
在图像处理中，去噪是一项很重要的任务。
因为在现实世界中，实际采集的图像往往带有大量的噪声和干扰。
图像去噪算法可以将这些噪声和干扰过滤掉，从而增强图像的质量和清晰度。
在去噪算法中，最常见的算法是基于小波变换的算法。
小波变换算法可以将图像分成不同的频率，并分别处理每个频率。
这样可以更好地去除噪声。
小波变换算法通过使用低通滤波器和高通滤波器来实现。
这些滤波器可以将图像分为不同的频段，每个频段都有自己的特定类型的噪声。
另一种去噪算法是基于自适应滤波器的。
自适应滤波器是一种能够根据噪声类型和图像特征来调整滤波器参数的滤波器。
自适应滤波器采用不同的滤波器参数来过滤不同类型的噪声，因此可以更好地去除噪声。
总之，图像处理中的图像增强和去噪算法是非常重要的。
它们可以帮助我们将模糊和噪声图像转换成清晰的和明亮的图像。
这将有助于我们更好地看到图像的细节，从而在实际应用中更加方便。
图像编码中的条纹噪声抑制优化
图像编码中的条纹噪声抑制优化随着科技的不断进步和图像技术的广泛应用，图像编码已经成为了我们日常生活中的一部分。
然而，在图像编码过程中，条纹噪声问题一直是制约图像质量的重要难题。
本文将探讨图像编码中的条纹噪声抑制优化方法，帮助读者更好地理解和应用这一技术。
一、条纹噪声的来源和影响条纹噪声是指在图像编码过程中由于图像传感器或者其他外部因素引起的一种周期性的噪声。
这种噪声通常呈现为水平或垂直方向上的条纹状模式，影响图像的可视质量和识别能力。
其主要来源于光源的闪烁、图像传感器的不均匀响应和电源干扰等。
条纹噪声对于图像的质量有着显著的影响。
首先，条纹噪声会引起图像的细节失真和锐度降低，使得图像边缘轮廓模糊不清。
其次，条纹噪声还会导致图像的色彩失真和亮度不均匀，使得图像整体视觉效果下降。
因此，在图像编码过程中，对条纹噪声进行抑制优化是至关重要的。
二、条纹噪声抑制优化方法1. 频域滤波方法频域滤波方法是一种常用的条纹噪声抑制优化方法。
通过对图像进行傅里叶变换，将图像从空间域转换到频域，然后对频域图像进行滤波处理，最后再将图像转换回空间域。
这种方法能够减弱或去除条纹噪声，并且保留图像的细节信息。
2. 统计建模方法统计建模方法是一种通过对条纹噪声进行统计分析和建模来实现抑制优化的方法。
通过在图像中选择一些典型的局部区域，统计这些区域内的条纹噪声特征，并将其用于去除整个图像中的条纹噪声。
这种方法需要对图像进行一定的预处理和特征提取，因此能够更好地抑制条纹噪声。
3. 深度学习方法深度学习方法是一种近年来快速发展起来的条纹噪声抑制优化方法。
通过构建深度神经网络模型，将图像输入到网络中进行训练和学习，最终实现对条纹噪声的抑制。
相比于传统方法，深度学习方法能够自动提取图像中的特征，具有更好的抑制效果和鲁棒性。
三、优化方法的评估和应用在选择合适的抑制优化方法时，我们需要对各种方法进行综合评估和比较。
可以通过计算图像的峰值信噪比（PSNR）和结构相似性指标（SSIM）等来评估图像质量的提升程度。
数字图像噪声的研究
摘要图像，是人类获取信息和交换信息的主要来源。
人类凭借眼睛这个心灵的窗户来感知世界，图像也就成为一个重要的感知途径。
在当今信息时代，数字图像处理也成为了一门重要的技术研究。
也正因为如此，数字图像处理技术也变的尤为重要。
数字图像通过不同的处理，可以应用于不同的领域，而且这种针对性是相当的强。
但是数字图像在获取或者在传播过程中往往会受到一些噪声干扰，这些噪声都是无用的信息，他们的出现，对后续进行的一些图像处理操作，例如图像的分割、图像的复原、图像的特称提取和图像的识别等造成不同层次的影响。
对我们的工作和生活带来诸多不便。
因此，必须采用必要的方法去抑制或者消除这些噪声，减少数字图像信息的干扰。
数字图像的去噪也就成为了非常重要的一个预处理步骤。
在此基础上，本文围绕数字图像噪声进行简单系统的分析。
首先分析了图像噪声的产生，进而基于图像噪声的产生和特点，分析了几种去除噪声的滤波器，并进行MATLAB简单的仿真处理分析，最后进行一些对比分析。
关键词：数字图像，噪声，去噪，滤波注：本论文题目来源于自选AbstractImage, is the main source that people gain information and exchange of information. Relying on the windows to the soul of human eyes to perceive the world, the image has become an important pathway. In today's information age, digital image processing has become an important technology research. Also because of this, the digital image processing technology has become more and more important. Digital image by different processing, can be applied to different fields, and it is quite strong in. But digital image acquisition or in the dissemination process often will be affected by some noise, the noise is useless information, they appear, on the follow-up to some image processing operations, such as image segmentation, image restoration, image feature extraction and image recognition that caused by different levels of influence, to bring a lot of inconvenience to our life and work. Therefore, must be to suppress or eliminate the noise with the necessary methods, reduce the interference of digital image information. Digital image denoising has become a very important preprocessing step. On this basis, this paper analysis a simple system around the noise in digital images. Based on the analysis of image noise, and then the formation and characteristics of image noise based on the analysis, several noise elimination filter, and simulation analysis of MATLAB simple, finally make some comparative analysis.Key words: digital image, noise, denoising, filtering目录1 绪论 (1)1.1 数字图像噪声的研究意义 (1)1.2 数字图像噪声在国内外的研究状况 (1)1.3 论文构成及研究内容 (2)2 数字图像噪声及去噪基础理论 (3)2.1 数字图像 (3)2.2 图像噪声 (5)2.2.1 图像噪声特点 (5)2.2.2 几种常见的图像噪声 (6)2.2.3 噪声模型 (7)3 几种相关去噪方法 (9)3.1 均值滤波 (9)3.2 中值滤波 (11)3.3 频域低通滤波法 (11)3.3.1 理想低通滤波器 (12)3.3.2 巴特沃思低通滤波器 (13)3.3.3 指数低通滤波器 (13)3.3.4 梯形低通滤波 (14)4 MATLAB上的噪声生成和去除 (14)4.1 MATLAB中模拟噪声生成 (14)4.2 均值滤波法在MATLAB的实现 (16)4.3中值滤波法在MATLAB的实现 (19)4.4 理想低通滤波器在MATLAB的实现 (21)4.5 巴特沃斯低通滤波器在MATLAB的实现 (24)4.6 指数低通滤波器在MATLAB的实现 (26)4.7 梯形低通滤波器在MATLAB的实现 (28)结论 (31)参考文献 (32)致谢 (33)1 绪论1.1 数字图像噪声的研究意义众所周知，人类和很多种动物，都是通过听觉、嗅觉、触觉和视觉等一系列感觉器官来获取信息，进而可以认知事物的。
图像处理中的图像去噪方法与效果评估
图像处理中的图像去噪方法与效果评估图像去噪是数字图像处理中的一项关键任务，它旨在从图像中去除噪声，使其更清晰、更易于分析和理解。
在图像处理的众多应用中，图像去噪是一个必备的步骤，它可以用于医学图像、卫星图像、摄影图像等领域。
目前，有许多图像去噪方法可供选择，这些方法可以根据去噪原理、去噪效果和计算效率等方面进行分类。
下面将介绍几种常用的图像去噪方法，并对它们的效果进行评估。
1. 统计滤波方法统计滤波是一种基于统计原理的去噪方法，它通过对图像的像素值进行统计分析来判断噪声像素和信号像素，并通过滤波操作来抑制噪声。
常用的统计滤波方法包括中值滤波、高斯滤波和均值滤波。
中值滤波是一种简单有效的统计滤波方法，它通过对图像中的每个像素周围的邻域进行排序，然后取中间值作为该像素的新值。
中值滤波对于椒盐噪声和斑点噪声有较好的去除效果，但对于高斯噪声和高频噪声效果较差。
高斯滤波是一种基于高斯函数的滤波方法，它将像素的值与其周围像素的值进行加权平均，权值由高斯函数确定。
高斯滤波可以有效地平滑图像，并且保持边缘信息，但对于噪声的去除效果较差。
均值滤波是一种简单的滤波方法，它将像素的值与其邻域像素的平均值进行替换，可以有效地降低噪声的影响，但会导致图像模糊。
2. 小波变换方法小波变换是一种多尺度分析方法，可以将图像分解为不同频率的子带，然后根据子带的特征对噪声进行去除。
小波变换方法具有良好的去噪效果和较高的计算效率，在图像压缩、细节增强等应用中得到了广泛的应用。
小波去噪方法通常包括两个步骤：小波分解和阈值处理。
在小波分解阶段，图像被分解为不同频率的子带；在阈值处理阶段，对每个子带的系数进行阈值处理，然后通过逆小波变换将图像重建。
常用的小波去噪方法包括基于软阈值和硬阈值的去噪方法。
软阈值方法将小于某个阈值的系数置零，大于阈值的系数乘以一个缩放因子；硬阈值方法将小于阈值的系数置零，大于等于阈值的系数保持不变。
这两种方法在去除噪声的同时也会对图像细节造成一定的损失。
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均值滤波器 中值滤波器 边界保持类滤波器
均值滤波器
—— 原理
在图像上，对待处理的像素给定一个模板， 该模板包括了其周围的邻近像素。将模板中 的全体像素的均值来替代原来的像素值的方 法。
均值滤波器
—— 处理方法
1 1 1
以模块运算系数表示即：
K近邻(KNN)平滑滤波器
—— 原理分析
边界保持滤波器的核心是确定边界点与非边界 点。
如图所示，点1是黄色区域的非边界点，点2是 蓝色区域的边界点。
点1模板中的像素全部
1
是同一区域的；
点2模板中的像素则包
2
括了两个区域。
K近邻(KNN)平滑滤波器
—— 原理分析
在模板中，分别选出5个与点1或点2灰度值最 相近的点进行计算，则不会出现两个区域信息 的混叠平均。
中值滤波器
—— 问题的提出
虽然均值滤波器对噪声有抑制作用，但同时会 使图像变得模糊。即使是加权均值滤波，改善 的效果也是有限的。
为了有效地改善这一状况，必须改换滤波器的 设计思路，中值滤波就是一种有效的方法。
中值滤波器
—— 设计思想
因为噪声（如椒盐噪声）的出现，使该点像素比 周围的像素亮（暗）许多。
除椒盐以及高斯噪声时，对图像景物的清晰度保 持方面的效果非常明显。 当然，所付出的代价是：算法的复杂度增加了。
K近邻(KNN)平滑滤波器
—— 效果分析
首先来看一下KNN平滑滤波的效果。 KNN滤波器因为有了边界保持的作用，所以在去
除椒盐以及高斯噪声时，对图像景物的清晰度保 持方面的效果非常明显。 当然，所付出的代价是：算法的复杂度增加了。
中值滤波器与均值滤波器的比较
原因： 椒盐噪声是幅值近似相等但随机分布在不
同位置上，图像中有干净点也有污染点。 中值滤波是选择适当的点来替代污染点的
值，所以处理效果好。 因为噪声的均值不为0，所以均值滤波不能
很好地去除噪声点。
中值滤波器与均值滤波器的比较
对于高斯噪声，均值滤波效果比均值滤 波效果好。
2
6
中值滤波器 —— 处理示例
例：模板是一个1*5大小的一维模板。 原图像为： 2 2 6 2 1 2 4 4 4 2 4
处理后为： 2 2 2 2 2 2 4 4 4 4 4
(1,2,2,2,6) (1,2,2,2,6) (1,2,2,4,6)
(2,4,4)
中值滤波器
—— 滤波处理方法
与均值滤波类似，做3*3的模板，对9个数排 序，取第5个数替代原来的像素值。
H0
1 9
1
1
1
1 1 1
12143 12234 57689 57688 56789
C=6.6316
12143 1 23 24 34 4 5 74 65 86 9 5 76 67 88 8 56789
C=5.5263
边框保留不变的效果示例
待处理像素
示例
均值滤波器的改进
—— 加权均值滤波
均值滤波器的缺点是，会使图像变的模糊，原因 是它对所有的点都是同等对待，在将噪声点分摊 的同时，将景物的边界点也分摊了。
第五章 图像的噪声抑制
图像噪声的概念
所谓的图像噪声，是图像在摄取时或是 传输时所受到的随机干扰信号。
常见的有椒盐噪声和高斯噪声。
图像噪声的概念
椒盐噪声的特征:
出现位置是随机的，但噪声的幅值是基本相同 的。
高斯噪声的特征：
出现在位置是一定的（每一点上），但噪声的 幅值是随机的。
图像噪声的抑制方法
这样，就达到了边界保持
1
的目的。
2
K近邻(KNN)平滑滤波器
—— 实现算法
1) 以待处理像素为中心，作一个m*m的作用 模板。
2）在模板中，选择K个与待处理像素的灰度差 为最小的像素。
3）将这K个像素的灰度均值替换掉原来的像素 值。
K近邻(KNN)平滑滤波器
—— 例题
例：下图，给定3*3模板，k=5。
如果在某个模板中，对像素进行由小到大排列的 重新排列，那么最亮的或者是最暗的点一定被排 在两侧。
取模板中排在中间位置上的像素的灰度值替代待 处理像素的值，就可以达到滤除噪声的目的。
中值滤波器
—— 原理示例
m-2
m-1
6
10
m
m+1
62
5
数值排序
m
m+1
m-2
2
5
6
m+2 8
m+2 8
m-1 10
中值滤波器
—— 例题
1 21 4 3 1 22 3 4 5 76 8 9 5 76 8 8 5 67 8 9
C=6.6316
12143 1 22 23 34 4 5 75 66 86 9 5 76 67 88 8 56789
C=5.5263
示例
中值滤波器与均值滤波器的比较
对于椒盐噪声，中值滤波效果比均值滤 波效果好。
中值滤波器与均值滤波器的比较
原因： 高斯噪声是幅值近似正态分布，但分布在每点像
素上。 因为图像中的每点都是污染点，所以中值滤波选
不到合适的干净点。 因为正态分布的均值为0，所以均值滤波可以消除
噪声。（注意：实际上只能减弱，不能消除。思 考为什么？）
边界保持类平滑滤波器
—— 问题的提出
经过平滑滤波处理之后，图像就会变得模糊。 分析原因，在图像上的景物之所以可以辨认清楚
12143 12234 57689 57688 56789
12143 12234 5 76 76 8 9 57688 56789
(12567+12368+23678+2478+234789)/5=12367.8624=82367
K近邻(KNN)平滑滤波器
—— 效果分析
首先来看一下KNN平滑滤波的效果。 KNN滤波器因为有了边界保持的作用，所以在去
为了改善效果，就可采用加权平均的方式来构造 滤波器。
均值滤波器的改进
—— 加权均值滤波
如下，是几个典型的加权平均滤波器。
1 1 1
H1
1 10
1
2
1
1 1 1 示例
1 2 1
H2
1 16
2
4
2
1 2 1
示例
1 1 1
H3
1 8
1
1
0 1
1 1
示例
0
1 4
0
H4
1 2
1 4
1
1 4
0
1 4
0
示例
是因为目标物之间存在边界。 而边界点与噪声点有一个共同的特点是，都具有
灰度的跃变特性。所以平滑处理会同时将边界也 处理解决图像模糊问题，一个自然的想 法就是，在进行平滑处理时，首先判别
当前像素是否为边界上的点，如果是，
则不进行平滑处理；如果不是，则进行 平滑处理。