Обработка и фильтрация изображений. Особенности изображений как информационных процессов. Типы помех и искажений, их свойства и модельные представления, страница 6

            Статистические характеристики , в частности, ПРВ этой случайной величины могут отличаться от гауссовой. Например, это имеет место для когерентных систем формирования изображений, в том числе и радиолокаторов с синтезированной апертурой (РСА). В этих случаях для мультипликативных помех часто используют термин "спекл".  Значения  достаточно велики и могут достигать единицы. Нередко приходится сталкиваться и с пространственной коррелированностью мультипликативных помех, что заметно затрудняет их обработку. Кроме того, при большем среднем уровне  однородного участка флуктуации, обусловленные мультипликативной помехой, более интенсивны. Однако визуально различить между собой случаи воздействия аддитивного и мультипликативного шума достаточно сложно.

            В отличие от аддитивных или мультипликативных помех, импульсные помехи искажают значения не всех отсчетов изображения, а только в некоторых из них с некоторой вероятностью , то есть

,                                                 (14.5)

где  значение пиксела, искаженного импульсной помехой. Второй признак импульсной помехи - то, что  существенно отличается от . Причинами возникновения на изображениях импульсного шума могут быть сбои аппаратуры, ошибки кодирования или декодирования при передаче изображений по линиям связи и т.п. ПРВ импульсного шума (значений ) тоже может быть различной. Например, это может быть равномерное распределение в пределах диапазона представления изображения (от 0 до 255 при 8-битном представлении). Тогда, строго говоря, не для всех пикселов в модели (14.5) отличие  от  будет существенным. Другим характерным типом импульсных помех является помеха типа "соль и перец", при котором  принимает либо минимальное, либо максимальное значение из диапазона представления данных.

            Наконец, специфическим импульсным шумом, который получил название "компактный импульсный шум", являются помехи, искажающие несколько последовательно следующих друг за другом отсчетов в строках изображения. Пример реального спутникового изображения, искаженного такими помехами (а также аддитивным шумом), показан на рис. 14.7,а. Причиной их появления может быть воздействие кратковременных интенсивных помех при передаче изображения по слабо защищенному каналу связи.           

            Если на изображении одновременно присутствуют два или большее число различных типов помех, то говорят о воздействии смешанного (mixed) шума. Тогда, например, для случая воздействия аддитивных и импульсных помех выражение (14.5) приобретает вид     

,                                           (14.6)

где выполняется условие. При этом, если , то говорят, что импульсный шум положительный, и наоборот. Пример тестового изображения "Лена", искаженного смешанным шумом (, , импульсные помехи типа "соль и перец") показан на рис. 14.7,б.

а)                                                                                    б)

Рис. 14.7. Оптические изображения, искаженные смесью аддитивного шума и компактного импульсного шума (а) и импульсного шума типа "соль и перец" (б).

            Адекватные модельные представления искажений и помех необходимы для того, чтобы аналитически или эвристически разрабатывать оптимальные или, по крайней мере, достаточно эффективные и приемлемые для практических приложений методы и алгоритмы устранения помех. Для получения количественных оценок и сравнения эффективности методов обработки изображений нужны не только модели помех и искажений, но и модельные или тестовые изображения. Для уже полученных (сформированных) реальных изображений невозможно "разделить" помехи и истинное изображение. А для получения количественных оценок (см. подраздел 14.4) обычно необходимо иметь , i=1,…,I, j=1,…,J.