Zgomotul se poate suprapune informaţiei utile în două moduri: g(x, y) = f(x, y) n(x, y) (6.2)

Σχετικά έγγραφα
prin egalizarea histogramei

prin operaţii punctuale

Functii definitie, proprietati, grafic, functii elementare A. Definitii, proprietatile functiilor

Curs 10 Funcţii reale de mai multe variabile reale. Limite şi continuitate.

Functii definitie, proprietati, grafic, functii elementare A. Definitii, proprietatile functiilor X) functia f 1

Metode iterative pentru probleme neliniare - contractii

Procesarea Imaginilor

Curs 4 Serii de numere reale

a n (ζ z 0 ) n. n=1 se numeste partea principala iar seria a n (z z 0 ) n se numeste partea

Integrala nedefinită (primitive)

5.5. REZOLVAREA CIRCUITELOR CU TRANZISTOARE BIPOLARE

(a) se numeşte derivata parţială a funcţiei f în raport cu variabila x i în punctul a.

Aplicaţii ale principiului I al termodinamicii la gazul ideal

Laborator 11. Mulţimi Julia. Temă

DISTANŢA DINTRE DOUĂ DREPTE NECOPLANARE

MARCAREA REZISTOARELOR

Sisteme diferenţiale liniare de ordinul 1

5. FUNCŢII IMPLICITE. EXTREME CONDIŢIONATE.

Subiecte Clasa a VII-a

Curs 1 Şiruri de numere reale

III. Serii absolut convergente. Serii semiconvergente. ii) semiconvergentă dacă este convergentă iar seria modulelor divergentă.

Analiza în curent continuu a schemelor electronice Eugenie Posdărăscu - DCE SEM 1 electronica.geniu.ro

V.7. Condiţii necesare de optimalitate cazul funcţiilor diferenţiabile

a. 11 % b. 12 % c. 13 % d. 14 %

Metode de interpolare bazate pe diferenţe divizate

Curs 14 Funcţii implicite. Facultatea de Hidrotehnică Universitatea Tehnică "Gh. Asachi"

SEMINAR 14. Funcţii de mai multe variabile (continuare) ( = 1 z(x,y) x = 0. x = f. x + f. y = f. = x. = 1 y. y = x ( y = = 0


riptografie şi Securitate

Conice. Lect. dr. Constantin-Cosmin Todea. U.T. Cluj-Napoca

Subiecte Clasa a VIII-a

SERII NUMERICE. Definiţia 3.1. Fie (a n ) n n0 (n 0 IN) un şir de numere reale şi (s n ) n n0

Seminariile Capitolul X. Integrale Curbilinii: Serii Laurent şi Teorema Reziduurilor

R R, f ( x) = x 7x+ 6. Determinați distanța dintre punctele de. B=, unde x și y sunt numere reale.

Planul determinat de normală şi un punct Ecuaţia generală Plane paralele Unghi diedru Planul determinat de 3 puncte necoliniare


8 Intervale de încredere

Capitolul 4. Integrale improprii Integrale cu limite de integrare infinite

Problema a II - a (10 puncte) Diferite circuite electrice

RĂSPUNS Modulul de rezistenţă este o caracteristică geometrică a secţiunii transversale, scrisă faţă de una dintre axele de inerţie principale:,

Segmentarea imaginilor

Definiţia generală Cazul 1. Elipsa şi hiperbola Cercul Cazul 2. Parabola Reprezentari parametrice ale conicelor Tangente la conice

Seminar 5 Analiza stabilității sistemelor liniare

Componente şi Circuite Electronice Pasive. Laborator 3. Divizorul de tensiune. Divizorul de curent

Asupra unei inegalităţi date la barajul OBMJ 2006

7 Distribuţia normală

Fig Impedanţa condensatoarelor electrolitice SMD cu Al cu electrolit semiuscat în funcţie de frecvenţă [36].

9 Testarea ipotezelor statistice

Ecuaţia generală Probleme de tangenţă Sfera prin 4 puncte necoplanare. Elipsoidul Hiperboloizi Paraboloizi Conul Cilindrul. 1 Sfera.

LUCRAREA NR. 1 STUDIUL SURSELOR DE CURENT

TEMA 9: FUNCȚII DE MAI MULTE VARIABILE. Obiective:

2.1 Sfera. (EGS) ecuaţie care poartă denumirea de ecuaţia generală asferei. (EGS) reprezintă osferă cu centrul în punctul. 2 + p 2

Ecuatii trigonometrice

Captura imaginilor. este necesară o sursă de lumină (λ: lungimea de undă a sursei)

5.4. MULTIPLEXOARE A 0 A 1 A 2

Functii Breviar teoretic 8 ianuarie ianuarie 2011

CONCURSUL DE MATEMATICĂ APLICATĂ ADOLF HAIMOVICI, 2017 ETAPA LOCALĂ, HUNEDOARA Clasa a IX-a profil științe ale naturii, tehnologic, servicii

Curs 2 DIODE. CIRCUITE DR

COLEGIUL NATIONAL CONSTANTIN CARABELLA TARGOVISTE. CONCURSUL JUDETEAN DE MATEMATICA CEZAR IVANESCU Editia a VI-a 26 februarie 2005.

Valori limită privind SO2, NOx şi emisiile de praf rezultate din operarea LPC în funcţie de diferite tipuri de combustibili

Esalonul Redus pe Linii (ERL). Subspatii.

Componente şi Circuite Electronice Pasive. Laborator 4. Măsurarea parametrilor mărimilor electrice

T R A I A N ( ) Trigonometrie. \ kπ; k. este periodică (perioada principală T * =π ), impară, nemărginită.

Tehnici de imbunatatire si restaurare a imaginilor

Cursul Măsuri reale. D.Rusu, Teoria măsurii şi integrala Lebesgue 15

Ecuatii exponentiale. Ecuatia ce contine variabila necunoscuta la exponentul puterii se numeste ecuatie exponentiala. a x = b, (1)

SEMNALE ÎN CEM. Scopul lucrării Studiul caracteristicilor semnalelor din punctul de vedere al compatibilităţii electromagnetice.

Criptosisteme cu cheie publică III

OPERATII DE PRELUCRARE A IMAGINILOR C. VERTAN

Curs 2 Şiruri de numere reale

Titlul: Modulaţia în amplitudine

Profesor Blaga Mirela-Gabriela DREAPTA

Statisticǎ - curs 3. 1 Seria de distribuţie a statisticilor de eşantioane 2. 2 Teorema limitǎ centralǎ 5. 3 O aplicaţie a teoremei limitǎ centralǎ 7

Laborator 6. Integrarea ecuaţiilor diferenţiale

VARIABILE ŞI PROCESE ALEATOARE: Principii. Constantin VERTAN, Inge GAVĂT, Rodica STOIAN

Lectia VI Structura de spatiu an E 3. Dreapta si planul ca subspatii ane

LIMITARILE FILTRARII LINIARE A IMAGINILOR

Metode Runge-Kutta. 18 ianuarie Probleme scalare, pas constant. Dorim să aproximăm soluţia problemei Cauchy

z a + c 0 + c 1 (z a)

2 Transformări liniare între spaţii finit dimensionale

Asupra unei metode pentru calculul unor integrale definite din functii trigonometrice

Orice izometrie f : (X, d 1 ) (Y, d 2 ) este un homeomorfism. (Y = f(x)).

Câteva limite fundamentale in telecomunicaţii. Curs festiv, an 5, promoţia iunie 2004

2. Circuite logice 2.4. Decodoare. Multiplexoare. Copyright Paul GASNER

Procesarea imaginilor folosind logica fuzzy

* K. toate K. circuitului. portile. Considerând această sumă pentru toate rezistoarele 2. = sl I K I K. toate rez. Pentru o bobină: U * toate I K K 1

Ovidiu Gabriel Avădănei, Florin Mihai Tufescu,

Determinarea tensiunii de ieşire. Amplificarea în tensiune

FLUXURI MAXIME ÎN REŢELE DE TRANSPORT. x 4

III. Reprezentarea informaţiei în sistemele de calcul

Exemple de probleme rezolvate pentru cursurile DEEA Tranzistoare bipolare cu joncţiuni

Conice - Câteva proprietǎţi elementare

Integrale cu parametru

ESTIMAREA PARAMETRILOR STATISTICI. Călinici Tudor

Subiecte Clasa a VIII-a

Capitolul 4 PROPRIETĂŢI TOPOLOGICE ŞI DE NUMĂRARE ALE LUI R. 4.1 Proprietăţi topologice ale lui R Puncte de acumulare

Capitolul 2 - HIDROCARBURI 2.4.ALCADIENE

SEMINARUL 3. Cap. II Serii de numere reale. asociat seriei. (3n 5)(3n 2) + 1. (3n 2)(3n+1) (3n 2) (3n + 1) = a

Capitolul 2 - HIDROCARBURI 2.3.ALCHINE

ANALIZA DATELOR EXPERIMENTALE

Transcript:

Lucrarea 6 Zgomotul în imagini BREVIAR TEORETIC Zgomotul este un semnal aleator, care afectează informaţia utilă conţinută într-o imagine. El poate apare de-alungul unui lanţ de transmisiune, sau prin codarea şi decodarea imaginii, şi reprezintă un element perturbator nedorit. De obicei se încearcă eliminarea lui prin diverse metode de filtrare. Zgomotul se poate suprapune informaţiei utile în două moduri: aditiv. În acest caz, zgomotul se numeşte zgomot aditiv şi matematic se poate scrie: g(x, y) = f(x, y) + n(x, y) (6.1) unde f(x, y) este imaginea iniţială, neafectată de zgomot, n(x, y) este zgomotul, iar g(x, y) este imaginea afectată de zgomot. multiplicativ. În acest caz zgomotul se numeşte zgomot multiplicativ, iar fenomenul de suprapunere al acestuia peste informaţia utilă se scrie matematic astfel: g(x, y) = f(x, y) n(x, y) (6.2) unde f(x, y), n(x, y) şi g(x, y) au aceleaşi semnificaţii ca mai sus. În continuare vom trata zgomotul ca fiind aditiv. Modelul de degradare a imaginii este reprezentat în figura 6.1. Zgomotul multiplicativ poate fi tratat la fel de simplu ca zgomotul aditiv, dacă logaritmăm relaţia (6.2): log(g(x, y)) = log(f(x, y) n(x, y)) = log(f(x, y)) + log(n(x, y)) (6.3) Cantitativ, se poate aprecia măsura în care zgomotul a afectat informaţia utilă, calculând raportul semnal-zgomot 1 : 1 SNR = (engl.) Signal Noise Ratio. 37

38 LUCRAREA 6. ZGOMOTUL ÎN IMAGINI n(x,y) f(x,y) g(x,y) Figura 6.1: Modelul aditiv de degradare. SNR = 10log M 1 i=0 N 1 j=0 M 1 N 1 i=0 j=0 f 2 (i, j) [db] (6.4) n 2 (i, j) SNR = 10log M 1 i=0 M 1 i=0 N 1 j=0 N 1 j=0 f 2 (i, j) [f(i, j) g(i, j)] 2 [db] (6.5) Raportul semnal-zgomot reprezintă raportul dintre energia imaginii originale şi energia zgomotului suprapus acesteia. În continuare vom asocia valorilor pe care le ia zgomotul o variabilă aleatoare ξ, care, în funcţie de tipul zgomotului, va fi caracterizată de diferite funcţii de densitate de probabilitate. 6.1 Zgomotul cu distribuţie uniformă Zgomotul cu distribuţie uniformă (vezi Figura 6.2) este caracterizat de o funcţie de densitate de probabilitate de forma: w ξ (x) = { A, pentru x [ k 2 ; k 2], 0, ˆιn rest. (6.6) În Figura 6.3 puteţi observa efectele zgomotului cu distribuţie uniformă asupra imaginii Lena, pentru un raport semnal/zgomot de 5 db.

6.2. ZGOMOTUL CU DISTRIBUŢIE GAUSSIANĂ 39 w(x) A k/2 0 k/2 x Figura 6.2: Funcţia de densitate de probabilitate pentru o distribuţie uniformă. (a) (b) Figura 6.3: Zgomotul uniform: (a) imaginea originală; (b) imaginea afectată de zgomot uniform, SNR=5 db. 6.2 Zgomotul cu distribuţie gaussiană Zgomotul gaussian este caracterizat de o funcţie de densitate de probabilitate de forma (vezi Figura 6.4): w ξ (x) = 1 (x µ)2 e 2σ 2 (6.7) 2πσ 2

40 LUCRAREA 6. ZGOMOTUL ÎN IMAGINI -6.0-4.8-3.6-2.4-1.2 1.2 2.4 3.6 4.8 6.0 w(x) -6.0-4.8-3.6-2.4-1.2 1.2 2.4 3.6 4.8 6.0 x Figura 6.4: Funcţia de densitate de probabilitate pentru o distribuţie gaussiană. Valoarea medie a unei variabilei aleatoare ξ, cu o distribuţie dată de funcţia w ξ (x) ca în relaţia (6.7), este µ, iar varianţa ei este σ 2. O distribuţie gaussiană se mai numeşte şi normală. O distribuţie normală de medie µ şi varianţă σ 2 se notează cu N(µ, σ 2 ). În Figura 6.5 puteţi observa efectele zgomotului cu distribuţie gaussiană asupra imaginii Lena, pentru un raport semnal/zgomot de 5 db. (a) (b) Figura 6.5: Zgomotul Gaussian: (a) imaginea originală; (b) imaginea afectată de zgomot gaussian, SNR=5 db.

6.3. ZGOMOTUL DE TIP SARE ŞI PIPER 41 6.3 Zgomotul de tip sare şi piper După cum îi spune numele, acest tip de zgomot va afecta valorile pixelilor în două moduri: sare - adică noua valoare a pixelului va fi 255 (pixelul va fi alb), sau piper - adică noua valoare a pixelului va fi 0 (pixelul va fi negru). Zgomotul de tip sare şi piper (vezi Figura 6.6) este perfect decorelat, deoarece între valorile 0 şi 255, şi între coordonatele pixelilor afectaţi de zgomot nu există corelaţie. (a) (b) Figura 6.6: Zgomotul sare şi piper : (a) imaginea originală; (b) imaginea cu 10% pixeli afectaţi de zgomot. 6.4 Alte tipuri de zgomot Zgomotele diferă între ele în funcţie de distribuţia care le caracterizează. Alte funcţii de distribuţie utilizate sunt: distribuţia Rayleigh: distribuţia Maxwell: distribuţia Beta: w ξ (x) = xe x2 2 w ξ (x) = x 2 e x2 2 w ξ (x) = x b (1 x) c distribuţia Gamma (Erlang): w ξ (x) = x n e x distribuţia Laplace: w ξ (x) = e x distribuţia Cauchy: w ξ (x) = 1 1+x 2 Aceste funcţii sunt reprezentate în Figura 6.7.

42 LUCRAREA 6. ZGOMOTUL ÎN IMAGINI Rayleigh Maxwell 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 Beta Gamma 0.5 1.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 1 0.5 1.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 1 Laplace Cauchy -6.0-4.8-3.6-2.4-1.2 1.2 2.4 3.6 4.8 6.0 1.1 1.1-1 -8.0-6.0-4.0-2.0 2.0 4.0 6.0 8.0 1 1.1 1.1 1.0 1.0 1.0 1.0-6.0-4.8-3.6-2.4-1.2 1.2 2.4 3.6 4.8 6.0-1 -8.0-6.0-4.0-2.0 2.0 4.0 6.0 8.0 1 Figura 6.7: Diverse funcţii de distribuţie. DESFĂŞURAREA LUCRĂRII Problema 1. Suprapuneţi zgomot cu distribuţie uniformă peste o imagine în tonuri de gri (în meniul Algoritmi, funcţia zgomot uniform).

6.4. ALTE TIPURI DE ZGOMOT 43 void ImageViewer :: zgomot_uniform( void ) { int i, j; int w = image.width(); int h = image.height(); long int e_zgomot = 0; //energia zgomotului long int e_imagine = 0; //energia imaginii double SNR; //raportul semnal-zgomot //imaginea afectata de zgomot QImage image_aff( w, h, 32, 0, QImage::IgnoreEndian ); int med = 0; //media zgomotului int dis = 200; //dispersia zgomotului for( i = 0; i < w; i++ ) for( j = 0; j < h; j++ ) { QRgb pixel = image.pixel( i, j ); int nivel_gri = qred( pixel ); e_imagine += nivel_gri * nivel_gri; //srand( rand() ); int zgomot = ( int )( med + sqrt( 3 )* (2. * ( rand()/( RAND_MAX + 1. )))*sqrt(dis) ); e_zgomot += zgomot * zgomot; int val = nivel_gri + zgomot; if( val > 255 ) val = 255; if( val < 0 ) val = 0; } image_aff.setpixel( i, j, qrgb( val, val, val )); SNR = 10 * log( 1. * e_imagine / e_zgomot ); image = image_aff; pm = image;

44 LUCRAREA 6. ZGOMOTUL ÎN IMAGINI update(); } QString mesaj; mesaj.sprintf( "SNR = %6.3lf db", SNR ); QMessageBox::about( this, "SNR", mesaj ); Problema 2. Modificaţi media şi dispersia zgomotului cu distribuţie uniformă (în fişierul algoritmi.cpp, funcţia generează zgomot uniform). Observaţi efectele. Problema 3. Suprapuneţi zgomot cu distribuţie gaussiană peste o imagine în tonuri de gri (în meniul Algoritmi, funcţia zgomot gaussian). Diferenţa între această funcţie şi cea care generează constă în modul în care este calculată valoarea zgomotului, şi anume: int zgomot = ( int )( med + sqrt( 2 ) * sqrt( -1.* log( rand()/( RAND_MAX + 1. ))) * cos( 2 * 3.1415926 * ( rand()/( RAND_MAX+1 ))) * sqrt( dis ) ); Problema 4. Modificaţi media şi dispersia zgomotului cu distribuţie gaussiană (fişierul algoritmi.cpp, funcţia generează zgomot gaussian). Observaţi efectele. Problema 5. Suprapuneţi zgomot de tip sare şi piper peste o imagine în tonuri de gri (în meniul Algoritmi, funcţia zgomot salt and pepper). Codul acesteia este prezentat în continuare: void ImageViewer :: salt_and_pepper( void ) { int i, j, k; int w = image.width(); int h = image.height(); double nr = ; //procentul de pixeli afectati de zgomot srand( rand() ); k = 0; while( k < ( int )( w * h * nr ) ) { i = ( int )( 1. * w * rand() / ( RAND_MAX + 1. ) ); j = ( int )( 1. * h * rand() / ( RAND_MAX + 1. ) ); QRgb sare_piper;

6.4. ALTE TIPURI DE ZGOMOT 45 if( ( 100. * rand() / ( RAND_MAX + 1. ) ) >= 50 ) sare_piper = qrgb( 255, 255, 255 ); else sare_piper = qrgb( 0, 0, 0 ); if( (i >= 0) && (i < w) && (j >= 0) && (j < h) ) image.setpixel( i, j, sare_piper ); } k++; } pm = image; update(); Problema 6. Modificaţi procentul de pixeli afectaţi de zgomot de tip sare şi piper (fişierul algoritmi.cpp, funcţia zgomot salt and pepper). Observaţi efectele.

46 LUCRAREA 6. ZGOMOTUL ÎN IMAGINI