
【計】 averaging of multiple image
excessive; many; more; much; multi-
【計】 multi
【醫】 multi-; pleio-; pleo-; pluri-; poly-
image
【計】 image; PICT; picture
【計】 method of average
【經】 average method; method of of averages
多圖象平均法(Multi-image Averaging Technique)是一種通過疊加多幀圖像來抑制隨機噪聲、提升圖像信噪比的數字圖像處理技術。其核心原理是利用噪聲的隨機性與信號的一緻性,通過數學平均運算削弱噪聲影響。以下是具體解析:
噪聲抑制機制
隨機噪聲在單幅圖像中呈離散分布,但通過多幀圖像的平均運算,噪聲因非相幹性被弱化。設輸入圖像序列為 ( I_1, I_2, ldots, In ),輸出圖像 ( I{text{avg}} ) 的像素值計算為:
$$ I{text{avg}}(x,y) = frac{1}{n} sum{k=1}^{n} I_k(x,y) $$
其中 ( n ) 為圖像幀數,噪聲幅度理論上降低至原值的 ( 1/sqrt{n} )。
信號增強特性
真實場景信息在各幀中保持穩定,平均後目标信號得以保留并強化,尤其適用于低光照成像(如天文攝影、顯微成像)。
中文術語 | 英文術語 |
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多圖象平均法 | Multi-image Averaging |
圖像配準 | Image Registration |
信噪比 | Signal-to-Noise Ratio (SNR) |
參考文獻
多圖像平均法是一種圖像去噪技術,其核心原理是通過對同一場景的多幅含噪圖像進行像素級平均,降低隨機噪聲的影響。以下是詳細解釋:
基本原理
假設噪聲是加性且互不相關的(如高斯白噪聲),數學公式可表示為:
$$
g(x,y) = f(x,y) + eta(x,y)
$$
其中,( g(x,y) )為觀測圖像,( f(x,y) )為真實圖像,( eta(x,y) )為噪聲。通過對( N )幅圖像平均,噪聲方差降低為原來的( 1/N ),信噪比提升( sqrt{N} )倍。
實現方法
對同一場景連續拍攝多張圖片(需保證場景靜止),将每個像素點的灰度值取平均。例如,若某像素在3幅圖中的值為100、110、90,則平均後為100,有效抑制噪聲。
適用場景
技術難點
該方法在Python等工具中可通過矩陣運算快速實現,例如對多張噪聲圖像執行np.mean(images, axis=0)
。實際應用中常與運動估計、加權平均等算法結合以提升效果。
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