【摘要】：sCMOS相機(jī)是一款集低輸出噪聲、高靈敏度、高分辨率和高幀頻等眾多優(yōu)點(diǎn)為一體的科學(xué)級相機(jī),在醫(yī)學(xué)圖像診斷、顯微成像、天文觀測和高清智能監(jiān)控等領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。顯然,sCMOS相機(jī)的高性能不僅取決于其硬件設(shè)計(jì)上的技術(shù)優(yōu)勢,也依賴于軟件控制中的算法優(yōu)化。由于sCMOS相機(jī)對圖像質(zhì)量有著較高要求,與普通相機(jī)相比,它對噪聲也是異常敏感的。圖像噪聲作為影響圖像質(zhì)量的首要因素,在科學(xué)界一直備受關(guān)注,雖然目前有一些濾波方法能夠在一定程度上抑制噪聲的干擾,但這些方法往往會破壞圖像的細(xì)節(jié)信息,難以滿足sCMOS相機(jī)對圖像質(zhì)量的要求。因此,為了讓sCMOS相機(jī)更好地發(fā)揮其在科研領(lǐng)域的作用,開發(fā)一種準(zhǔn)確率高、圖像破壞度低、自適應(yīng)能力強(qiáng)的噪聲檢測與校正方法具有重要的學(xué)術(shù)意義和應(yīng)用價值。本論文的主要研究工作和研究結(jié)果如下:1、研究了 sCMOS相機(jī)的固定模式噪聲自適應(yīng)檢測與校正方法。根據(jù)固定模式噪聲的成因和特點(diǎn),提出了多幅圖像互相參照的檢測思想,分別設(shè)計(jì)了暗場和明場環(huán)境下的固定模式噪聲自適應(yīng)檢測方法。基于固定模式噪聲的相對穩(wěn)定性,將檢測與校正過程分離,檢測完成后存儲噪聲坐標(biāo),后續(xù)僅對坐標(biāo)點(diǎn)處的像素進(jìn)行校正。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,本方法固定模式噪聲的檢測準(zhǔn)確率高達(dá)99.13%,與現(xiàn)有方法相比,校正后的圖像峰值信噪比提高了約7%,校正時間縮短了約50%,降至0.5秒以下,有效提高了圖像質(zhì)量和校正速度。2、研究了 sCMOS相機(jī)在靜態(tài)場景下的隨機(jī)噪聲檢測與校正方法。根據(jù)隨機(jī)噪聲的特點(diǎn)以及靜態(tài)場景下高幀率相機(jī)連續(xù)拍攝圖像的相對穩(wěn)定性,提出了基于多幅連拍圖像互相參照的隨機(jī)噪聲檢測方法。對于目標(biāo)圖像的每一個噪聲點(diǎn),設(shè)計(jì)了基于統(tǒng)計(jì)學(xué)的隨機(jī)噪聲校正算法,通過對多幅連拍圖像中相應(yīng)坐標(biāo)點(diǎn)的數(shù)值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,確定準(zhǔn)確數(shù)值并用于替代目標(biāo)圖像的噪聲。與目前常用的濾波算法相比,本方法取得了最優(yōu)的原圖還原效果,在隨機(jī)噪聲的校正準(zhǔn)確性方面性能突出,更適用于sCMOS相機(jī)在靜態(tài)場景下的圖像去噪。3、設(shè)計(jì)了 HK_A5100_MINI軟件的二次開發(fā)算法。該軟件能夠與sCMOS相機(jī)設(shè)備兼容,具備圖像信息的數(shù)據(jù)導(dǎo)入功能,實(shí)現(xiàn)了兩種可選的噪聲校正模式。采用這款軟件可以極大地方便用戶對圖像信息的獲取與分析,軟件的處理時間可低至0.4秒,對sCMOS相機(jī)的功能是一個重要的補(bǔ)充和擴(kuò)展。
【學(xué)位授予單位】：天津工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TP391.41;TB852.1
【圖文】：

圖２－５單個像素的數(shù)學(xué)模型示意圖逡逑圖像噪聲的概念與分類逡逑聲在圖像上常表現(xiàn)為引起較強(qiáng)視覺效果的孤立像素點(diǎn)或像素塊。一般聲信號與要研宄的對象不相關(guān)，它以無用的信息形式出現(xiàn)，擾亂圖像信息。噪聲來源有兩個方面：一是在圖像獲取過程中，當(dāng)圖像傳感器時，由于受傳感器材料屬性、工作環(huán)境、電子元器件和電路結(jié)構(gòu)等引入各種噪聲，如電阻引起的熱噪聲、場效應(yīng)管的溝道熱噪聲、光子電流噪聲、光響應(yīng)非均勻性噪聲等；二是在圖像信號傳輸過程中，由質(zhì)和記錄設(shè)備等的不完善，數(shù)字圖像在其傳輸記錄過程中往往會受到的污染。圖像噪聲的種類是多樣的，其性質(zhì)也是千差萬別的，所以了分類是很重要的。逡逑ＭＶＡ１２８８標(biāo)準(zhǔn)［４６４８］將相機(jī)中的噪聲分為兩類，分別是時域噪聲和空域１２逡逑

逑ｍｗｈｍｂｂｍ逡逑圖３－２暗場圖像逡逑為了檢驗(yàn)后續(xù)提出的固定模式噪聲檢測方法的有效性，我們通過對ｓＣＭＯＳ逡逑相機(jī)采集的真實(shí)暗場圖像進(jìn)行像素值變化的分析，設(shè)計(jì)了一種模擬暗場圖像固逡逑定模式噪聲的模型。逡逑■■逡逑（ｃ）邐（ｄ）逡逑圖３－３暗場固定模式噪聲模擬圖像逡逑１９逡逑

圖３－２暗場圖像逡逑

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本文編號：2771961