本发明公开了一种适于硬件实现的有效去除摄像头斑点噪声的方法,以一定的步长获取图像中的3×3窗口数据,并分水平、垂直、对角线向下和对角线向上四个方向对窗口数据做滤波操作;通过具体地分析中心像素点的像素值与8个相邻像素点的像素值之间的细微差别,分别针对较暗的像素点和较亮的像素点进行滤波,即使处理细节丰富的图像,仍能有效地保护图像的边缘与细节信息;同时滤波操作只包含比较和加减法运算,计算简单,非常适合硬件实现。本发明提供的方法能快速有效地降低摄像头产生的斑点噪声,处理后的图像噪声基本被抑制,同时未产生细节上的模糊,视觉效果良好。
噪声,又叫杂点,英文叫做noise。听觉上的噪声让人心烦意乱;**上的噪声也是这样,它能将整幅**的意境破坏殆尽。数码**产生噪声的原因很多,比如镜头上灰尘造成的黑斑,扫描时产生的污迹,拍摄**时逆光造成的镜头光晕等。
数码相机越来越普及,喜欢数码摄影的人越来越多,于是数码**越来越风行,数码**上的缺陷也就越来越令人关注。在数码**的各种缺陷中,噪声是最普遍的问题,它使本来不错的**变得混乱不堪。这回笔者就和大家讨论一下如果使用photoshop去除数码**上的噪声这个问题。
需要说明的是,笔者使用的版本是cs,版本7以上即可,版本6对于一二三使用。
噪声,又叫杂点,英文叫做noise。我们耳朵里听到的噪声干扰了我们正常的听觉,让人心烦意乱;**上的噪声也是这样,它们就像**上的无数麻子,将整幅**的意境破坏殆尽。另外,**上的其它干扰因素,比如由于镜头上的灰尘造成的黑斑,扫描**时由于扫描仪或者**本身不干净造成的污迹,拍摄**时逆光拍摄造成的镜头光晕等,都可以认为是噪声。
对于这些影响了数码**质量的干扰因素,必须将其清除掉。
一、总体噪声。
由于数码相机自身的成像特点,使得通过它得到的数码**比传统相机拍摄出来的胶卷**更容易产生造成噪声。当我们在光线较暗的地方拍摄,提高数码相机的iso(感光度)以期获得较高的快门速度时,噪声就产生了。iso越高,噪声就越多,当然结果还跟各个厂家的降噪技术有关。
但是噪声的存在是绝对的,多与少只是相对而已。那么我们该如何清除由此产生的噪声点呢?答案是用despeckle(降噪)滤镜。
运行photoshop,打开我们想要降噪的**。这张**由于在室内拍摄,光线较暗,提高iso之后造成噪点的大量产生,影响了**的质量。我们选择菜单命令"filter(滤镜)→noise(噪声)→despeckle",photoshop便会根据**的情况自动进行降噪处理。
如果使用后效果仍不太满意,就再使用一次,不过这个滤镜多使用几次就会使**的图像质量大大降低的,所以要慎重。如果觉得过了,就赶紧按下ctrl+z键回复到上一步。降噪前后的效果对比如图所示。
二、面部缺陷。
有时候,好好的一张**上,**都不错,偏偏人物的脸上有了杂点--或者是一个痦子什么的,总之我们想清除掉它,那就使用healing brush tool(修复笔刷工具)和patch tool(补丁工具)吧。
打开需要处理的**。可爱的小女孩脸蛋上有个小杂点,这可是白璧微瑕了,一定要将杂点去掉。将图像放大显示到适当比例,并使杂点位于视图的**部分。
选择修复笔刷工具,在选项栏上设置笔刷为适当尺寸(比杂点稍大)的柔角画笔,然后按住alt键在杂点附近颜色相近的**上单击进行取样,再在杂点上单击就可以将杂点去掉了。如果还留有痕迹,就再单击一下。这下**就完美无缺了。
修复笔刷工具与photoshop的老牌工具clone stamp tool(克隆图章)很相似,但它比后者更加灵活,可以根据修复点处的情况与取样过来的部分图像进行融合,使得到的结果更自然。
如果杂点面积较大,可以使用补丁工具,它与修复笔刷工具位于同一组中。在选项栏上选择patch类型为source(源),然后在杂点周围选择一块区域(选择方法与套索工具相同),然后拖动该区域到其他部分没有杂点的**上松开,这部分**就会像补丁一样贴到杂点上面将其覆盖。当然,效果不会像补丁那样显眼,而是与周围环境的自然融合。
如果选择patch类型为destination,操作过程则相反,是选择其他部分再拖动到杂点上。两种方式的原理是一样的,不同的只是使用习惯。
三、灰尘污迹。
对于仅存在于面部的几个杂点,可以用修复笔刷工具和补丁工具细细修饰,但是如果由于拍摄或是扫描**时不小心,使得到的数码**上的灰尘、发丝等污迹数量较多、分布较广时,那样做的效率就未免太低了些。于是我们可以使用dust & scratches(蒙尘与划痕)滤镜进行快速清除。
打开一幅污迹较多的**。这张**上的污迹是由于扫描时粗心,没有清洁**和扫描仪造成的,下面我们进行一下弥补。选择菜单命令"filter→noise→dust & scratches",在对话框中的radius(半径)输入框内填入1(单位是像素),threshold(阈值)保持0即可。
半径值不要填得过大,应该勾选preview(预览)选项后观察图像窗口中的变化,能将多数污迹清除掉即可。如果非要将最大块的也一并除去,就会"误伤"许多图像中有用的部分。感觉可以了,就按下ok按钮确定,**变得干净了许多。
然后再使用修复笔刷工具清除那些比较顽固的污迹。这样可以在保证质量的前提下,大大提高我们的工作速度。
四、清洁**。
如果**中的杂点都集中在人物的**上(特别是面部**),或者是觉得其**不够光洁,想要改善一下,使用二中的方法太麻烦,使用三中的方法又掌握不好尺度,那就试试smart blur(智能模糊)滤镜。
打开想要修改的**。这张**中人物的**不尽人意,我们将其变得漂亮些。首先选择lasso tool(套索工具),选择人物的面部**。
需要将不需修改的部分排除在选区之外,比如眼睛和眉毛。可以结合alt键对选区进行减法操作。选择好之后,在select(选择)菜单下选择feather(羽化)命令,在对话框中填入1像素,然后确定。
再选择菜单命令"filter→blur→smart blur",在对话框中将radius设为2,threshold设为25,选择quality(质量)为high(高质量),mode(模式)为normal(正常)。设置好之后确定,然后按下ctrl+d键取消选择,可以看到人物的**变得平滑多了。
以上是笔者总结的几种在数码**上常见的噪声的处理方法,可能所列的并不全面,但相信在大家处理数码**时相信会有所帮助的。
现在听收音机的人比20年前少多了,不知大家注意没有,收音机在没有信号的时候,也有沙沙的噪声,这种噪声**有两个,一种随频率的变化而变化,这是周围杂乱电磁波的干扰,而主要的一种是收音机零部件产生的内部噪声,它是无法消除与改变的。
内部噪声起源于电子杂乱无章的热运动,常温下电子热运动相当剧烈,温度降低后电子热运动减弱,当温度降到接近绝对零度(零下273摄氏度)时,这种状况才会有显著的改变。除了环境温度外,电流在导体中也会产生热量。在ccd系统中,由于热激发而产生少数载流子,即使没有光照或其他方式对器件注入电荷的情况下,也会存在电流,就是所谓的暗电流,表现在**上就是噪声。
目前,北京有专家正在研究半导体致冷ccd降噪课题,原理是采用特殊电路把电子元器件的热能转化为电子的势能,最大可以使ccd的温度比环境温度降低40摄氏度。不过,电子仪器的内部噪声不可消除只可减弱,而且半导体制冷技术应用于民用相机还是非常遥远的事情。
对数码相机来说,长时间**,ccd、处理器等元器件长时间工作,温度会升高,热噪声就会加强,同时数据量过大,会有一些像素值随机失控。为了防止这类噪声,有的相机采用了降噪功能,它是通过一些数学模式判断出噪声并将其消除,但是会相应减慢图像处理速度。iso感光度越高,画面噪声越严重,这是因为数码相机和传统胶片的感光度提高有不同的机理。
传统胶片提高感光度主要是优化化学配方和晶格排列,而数码相机主要是提高电信号放大倍率。我们假定内部噪声原始值为10,真正的图像原始信号值为1000,最终图像信号值为10万,放大器要放大100倍,内部噪声也放大100倍,噪声值为1000。再假定内部噪声原始值还是10。
原始图像信号值为100,为了得到最终图像信号值10万,就要放大1000倍,噪声值也就变成了10000。我只是用简单的数字说明这个道理,实际上各种电子仪器的放大倍率经常达到几百万倍甚至几千万倍。
在我们设备条件不变的情况下,有两个途径可以降低噪声。一是延长**时间,提高原始信号的强度,减少处理器的放大倍数,这样可以降低噪声的强度,但同时由于工作时间延长,ccd及处理器发热量增加,又会提高噪声强度。二是减少ccd及处理器的热量,那么就要缩短机器工作时间,也就是要选用较高的iso感光值,提高信号放大倍率,它的问题是原始热噪声也被随之放大。
针对不同的相机,不同的工作环境,两种方法中噪声强度增长曲线是不一样的,要通过实验了解什么情况下哪种方法更有效。在多数情况下,使用三脚架、降低iso感光度、延长**时间的降噪效果更好一些。
了解了噪声产生的机理,我们就可以知道,袖珍数码相机噪声为什么大于单反相机。袖珍相机ccd面积只有单反相机ccd的几分之一乃至几十分之一,所以信号和噪声也比单反相机多放大了几倍乃至几十倍。另一个原因是,袖珍相机的ccd和处理器一直在工作,使我们在液晶显示器上能够看到实时图像,所以它发热量就大,而单反相机只是在实际捕获图像时才进入激活状态,所以它发热量小。
这就是为什么我们选购数码相机时,不但要关注它有多少万像素,还应该看看它的ccd有多大。
在**上,往往暗光区域噪声更明显,这是因为噪声和原始信号的比值太低,有的相机针对这种情况采用了一种wide—range技术,可以有效解决这个问题。wide-range技术原理是,当图像中不同区域亮度差别极大时,无法找到两者兼顾的**值,于是就在极短的时间内,以亮部为基准拍一张**,再以暗部为基准拍一张**,然后在处理器中把两张**中**正常的部分合成为一张**。
为降低噪声,除了相机设计与制造中的措施,在使用中也可以采取一些措施,比如,要求非常高时要注意开机后尽快拍照,随时关机,降低相机的温度;光线太暗时使用闪光灯补光;夏天相机不要在阳光下暴晒;拍照时尽量使用三脚架,或者在树干、栏杆上找一个依托。以便使用较低的iso感光值。
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