画像ノイズ：私たちが知る必要があるすべて

おそらく、デジタルノイズは、特に夜に撮影された画像の上の色付きの斑点や粒子としてすでに見たことがあるでしょう。

ノイズは、ピクセルレベルで予想されるものからのあらゆる種類の逸脱です。たとえば、カメラが少し暗いまたは明るいものを記録する場合があります。これが、ノイズを指す目に見えるテクスチャになってしまうほどのかなりの規模で発生した場合。

通常、より複雑な詳細のシーンよりも、空などの画像の特徴のない平坦な領域でノイズを確認する方が簡単です。この理由は、忙しいシーンはノイズの一部を効果的に隠しているのに対し、よく見ると細部の領域がノイズで見える可能性があるためです。

画像のノイズの原因

画像が歪んでざらざらしているように見える理由はいくつかあります。何もできないものもあります。たとえば、光がセンサーに到達する方法が原因で発生するノイズもあれば、各ピクセルをデジタル情報に変換するだけで生成されるノイズもあります。画像にデジタルノイズが発生する原因について詳しく見ていきましょう。

1. ISO

ISOはノイズの主な原因です。暗い場所や夜間に使用する必要があるISOを高くすると、日光の下でクリックすると画像がゆがみます。したがって、ISOが高いほど、画像に存在するノイズが多くなります。

1. センサーサイズ

ノイズの場合、センサーのサイズが重要です。携帯電話のカメラやコンパクトカメラには、カメラに小さなセンサーが付いています。そのため、これらのデバイスをクリックしても、400 ISOのレベルに達することさえできず、画像がより歪んでしまい、色の忠実度に簡単に気付くことができます。一方、デジタル一眼レフのような大型カメラで撮影した場合、低粒子の画像がデジタル一眼レフによって生成されるため、生成される画像ははるかに鮮明で詳細になります。

1. 画素密度

これは例を挙げて説明できます。14MPのセンサーを備えたカメラが画像をクリックするとします。私たちが知っているように、それはより低いメガピクセルのカメラよりも多くのノイズを生成するでしょう。どうして？

14 MPカメラの画像をクリックすると、低MPカメラと比較して実際のピクセルが圧縮されるためです。これにより、画像が自動的に歪められます。

1. 曝露時間

露光時間が長くなると、ノイズが発生する可能性もあります。

それでは、どのような種類のノイズが発生する可能性があるかを見てみましょう。

関連項目： 写真からのノイズを減らす方法

画像処理におけるノイズの種類

1. ガウスノイズモデルまたはアンプノイズ

ガウスノイズとは、正規分布に等しいPDF（確率分布関数）を使用した統計ノイズを指します。ガウス分布とも呼ばれます。

画像処理に関して、ガウスノイズは本質的に相加的であり、平均値はゼロです。

このタイプのノイズは、画像を滑らかにする空間フィルターを使用してフィルター処理できます。ガウスぼかしとも呼ばれるガウス平滑化は、画像のガウス関数によって生成されます。このスムージングは​​、画像のノイズと詳細を低減するために、グラフィックスおよび設計ソフトウェアで使用されます。

1. ソルトアンドペッパーノイズ

ソルトアンドペッパーノイズは、ショットノイズまたはインパルスノイズとも呼ばれます。このノイズは、撮影中の外乱が原因で発生します。カメラセンサーの誤動作やタイミングエラーは、画像にこの種のノイズを引き起こす可能性があります。

基本的に、画像を見ると、画像上に白黒のピクセルとして表示されるため、ソルトアンドペッパーノイズと呼ばれます。

このタイプのノイズは、平均および中央値フィルター手法を使用するか、ガウスフィルターを使用してフィルター処理できます。

1. 量子化ノイズ

量子化ノイズは、均一ノイズとも呼ばれます。このノイズは、画像のピクセルを最大レベル数まで量子化することによって発生します。プロセス全体で分布がほぼ均一であるため、均一ノイズと呼ばれます。

一様分布であるため、さまざまなタイプのノイズ分布を生成するために使用できます。また、画像を劣化させて画像復元アルゴリズムで使用できるようにするためにも使用できます。

画像のノイズを回避するにはどうすればよいですか？

センサーはまた、より暖かい条件で、そしてそれらが使用を通して熱くなるにつれて、より多くのノイズを生成します。したがって、特に暑い状況で撮影する場合は、このことに注意する必要があります。

画像に現れるノイズを最小限に抑えるには、いくつかのことがあります。一般的なルールは、利用可能な低いISO設定を使用すると、ノイズの形成が少なくなることです。したがって、必要な場合にのみ高いものを使用してください。

カメラにISO設定がある場合は、最大感度を設定して、特定のポイントを超える感度の使用を回避できる場合があります。

高感度を使用する代わりに、広い絞りを使用してみてください。これにより、センサーを通過する光が明るくなり、高ISO設定よりもきれいな画像が作成されます。ただし、広い絞りが画像に必要な被写界深度を維持していることを確認する必要があります。高いISO設定の代わりに、長時間露光を試すこともできます。

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