Ученые МИФИ оценили шум цифровой камеры по одному снимку
Ученые МИФИ научились определять разные виды шума цифровой камеры всего по одному снимку. Новый метод повысил точность анализа в несколько и даже десятки раз.
МОСКВА, 28 июля /Новости науки/. Физики НИЯУ МИФИ разработали метод оценки шумов цифровой камеры по одному снимку. Об этом сообщили в пресс-службе университета.
Новый подход в несколько и даже десятки раз точнее существующих однокадровых методов. Он позволяет за считанные минуты определить общий уровень шума и отдельно оценить четыре его основных компонента. Результаты исследования опубликованы в журнале IEEE Access.
«Для повышения скорости регистрации информации, ее качества и количества все важнее становится точность сведений о шумах сенсоров», — отметили авторы работы.
Исследователи разделяют изображение на участки с разной яркостью и однородностью, а затем с помощью многоступенчатой аппроксимации оценивают шум отдельных пикселей. Последующее взвешенное усреднение помогает отсеять случайные колебания сигнала и повысить точность результата.
Метод учитывает световые и темновые, а также временные и пространственные шумы. Световые шумы зависят от количества попавшего на матрицу света, темновые возникают даже без освещения. Пространственные искажения связаны с неодинаковой чувствительностью пикселей, а временные меняются от кадра к кадру.
Технология впервые позволила корректно определить по одному снимку параметр PRNU — степень различия чувствительности пикселей матрицы. Ранее для этого приходилось получать продолжительную серию однородных изображений. Эффективность разработки ученые проверили на камерах разных типов, включая беззеркальную Canon EOS M100.
Метод можно применять при настройке камер для научных экспериментов, а также при разработке систем видеонаблюдения и алгоритмов обработки фотографий на смартфонах. Точные сведения о структуре шума помогут нейросетям лучше отличать искажения от мелких деталей изображения.
Исследование выполнено при поддержке гранта Российского научного фонда № 24-19-00898 под руководством доктора физико-математических наук Владислава Родина.
Новый подход в несколько и даже десятки раз точнее существующих однокадровых методов. Он позволяет за считанные минуты определить общий уровень шума и отдельно оценить четыре его основных компонента. Результаты исследования опубликованы в журнале IEEE Access.
«Для повышения скорости регистрации информации, ее качества и количества все важнее становится точность сведений о шумах сенсоров», — отметили авторы работы.
Исследователи разделяют изображение на участки с разной яркостью и однородностью, а затем с помощью многоступенчатой аппроксимации оценивают шум отдельных пикселей. Последующее взвешенное усреднение помогает отсеять случайные колебания сигнала и повысить точность результата.
Метод учитывает световые и темновые, а также временные и пространственные шумы. Световые шумы зависят от количества попавшего на матрицу света, темновые возникают даже без освещения. Пространственные искажения связаны с неодинаковой чувствительностью пикселей, а временные меняются от кадра к кадру.
Технология впервые позволила корректно определить по одному снимку параметр PRNU — степень различия чувствительности пикселей матрицы. Ранее для этого приходилось получать продолжительную серию однородных изображений. Эффективность разработки ученые проверили на камерах разных типов, включая беззеркальную Canon EOS M100.
Метод можно применять при настройке камер для научных экспериментов, а также при разработке систем видеонаблюдения и алгоритмов обработки фотографий на смартфонах. Точные сведения о структуре шума помогут нейросетям лучше отличать искажения от мелких деталей изображения.
Исследование выполнено при поддержке гранта Российского научного фонда № 24-19-00898 под руководством доктора физико-математических наук Владислава Родина.
