Как я могу измерить шум по фотографии?

Question

Чем выше ISO, тем выше шум. Есть ли способ измерить уровень шума на фотографии? Может быть, некоторые программы могут рассчитать это?

Answer 1

Шум - это разница между измерениями датчика и измерениями . Если вы сделаете снимок с надетой крышкой объектива (или каким-либо другим способом, полностью блокирующим проникновение света в объектив), вы ожидаете получить рамку, в которой каждый пиксель будет полностью черным. В действительности, вы получите изображение, в котором пиксели слегка изменяются от одного к другому из-за шума в датчике. Попробуйте сделать это с другими настройками ISO, и вы увидите, что более высокие настройки ISO дают больше различий между пикселями в темной рамке.

Учитывая это, вы можете рассчитать среднюю яркость пикселей в темной рамке и использовать ее в качестве простой меры шума. Сравнение этих средних значений для разных значений ISO даст вам представление об относительном уровне шума при разных настройках. Однако он далек от совершенства - шум может предположительно быть положительным или отрицательным, и, привязав ожидаемое значение к нулю, мы в основном игнорируем половину воздействия шума.

Важной идеей здесь является то, что вы знаете, какое значение для данного пикселя должно быть . Использование темной рамки - не единственный способ узнать это. Другой способ - сделать снимок с преднамеренно расфокусированным объективом, например, сделайте снимок отдаленного объекта с объективом, сфокусированным в ближайшем положении, или наоборот. Это должно дать вам изображение, где изменения от одного цвета к другому должны быть очень постепенными - различия между соседними пикселями должны быть очень небольшими, и любые большие различия между одним пикселем и его соседями, вероятно, связаны с шумом. Возможно, вы захотите немного усложнить свой анализ здесь, возможно, используя стандартное отклонение вместо простого среднего.

Даже без расфокусировки вы можете измерять шум на изображении, ища области на изображении, где у вас есть плавные переходы между цветами, например на небе. Шум, как правило, более или менее одинаково влияет на весь датчик, поэтому разумно измерить шум только на части изображения и предположить, что уровень шума будет одинаковым для всего изображения.

Существует еще много информации об измерении шума на изображениях. Если вы действительно хотите сделать это правильно, вам следует прочитать об отношении сигнал / шум (SNR) и о том, как рассчитать уровни шума в децибелах (дБ). Поиск с помощью таких терминов, как программное обеспечение для измерения шума изображения , поможет вам найти существующие инструменты , которые могут вам помочь.

Answer 2

Если вы заинтересованы в измерении шума камеры, у доктора Роджера Кларка есть ряд статей на эту тему, включая , как его измерить .

Измерять шум на неуправляемом изображении немного сложнее. Вы можете попробовать оценить уровень шума от гладких областей. Чтобы сделать это, вы можете попробовать что-то вроде этого:

• Сначала преобразуйте изображение в формат, который может обрабатывать отрицательные числа (с плавающей запятой или целое число со знаком).
• Сильно сглаживает изображение (например, фильтр Гаусса или медиана).
• Вычтите сглаженное изображение из оригинала, чтобы получить разностное изображение. В однородных областях это должен быть просто шум: некоторые значения колеблются + - около нуля.
• Для каждой из этих областей вычислите стандартное отклонение значений для оценки уровня шума.
• Разделите среднее значение сглаженного изображения в выбранной области на стандартное отклонение для оценки отношения сигнал / шум.

Имейте в виду, эти числа будут описывать шум на пиксель. Камера с более высоким разрешением того же формата и «того же» качества сенсора по своей природе будет более шумной при сравнении, как это. Пиксельный шум не говорит о том, насколько шумно выглядит объект на изображении, а о том, насколько шумным будет небольшая его часть при увеличении, чтобы вы могли видеть пиксели.