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Restar imágenes-Restar ruido

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 JE
(@_je_)
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Bueno hace tiempo que me apareció una duda. En Javalambre discutimos sobre ella, pero no me queda claro. También he hecho alguna prueba, pero no tengo un resultado concluyente. Así que planteo la cuestión.

Veamos: tengo dos tomas, toma_1 y toma_2:
toma_1= señal_1+ruido_1
toma_2= señal_2+ruido_2

Supongamos que ambas tomas son seguidas (para asegurar condiciones parecidas). Esto haría que señal_1 y señal_2 fueran también parecidas (?), y los ruidos, en teoría, aleatorios.

Si hago
tr_1=toma_1-toma_2
lo que que quedará será casi todo ruido de la primera toma (entiendo que, si al restar queda negativo, lo pone a 0). Si ahora hago

t1=toma_1-tr_1

¿será t1 una versión mejorada de toma_1?

Saludos JE

 
Respondido : 27/08/2007 4:25 pm
nandorroloco
(@nandorroloco)
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Según mi entender...

toma1=señal+ruido1
toma2=señal+ruido2

tr_1=toma1-toma2=ruido1-ruido2

t1=toma1-tr_1

t1= señal+ruido1-ruido1+ruido2 = señal+ruido2 = toma2

Saludos.

LXD75 N-6EC, WO ZS80IIED, ETX70AT,
SPC900, Canon 350d (mod), Canon 400d, adaptador M42-EOS
Cosinon 50mm, Takumar 100mm, y Sigma 200mm todos m42 (de rosca)
Cosina 100-400 AF

 
Respondido : 27/08/2007 4:52 pm
 JE
(@_je_)
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... Nando, pero me parece que la cuenta no sería así (seguramente me equivoco).

Consideremos toma_1-toma_2:

* un píxel 0 de la toma_1 (¿no hay señal?), y el mismo píxel, con valor 0.2 en la toma_2 (¿ruido?), daría un valor negativo al restar, que se si no se rescala se tranformaría en 0 al restar, por lo que no se añadiaría el ruido de la segunda toma.
* un píxel con el mismo valor de señal en ambas quedaría daría 0, por lo que al sumarlo depués a toma_1 daría el mismo valor que en toma_1
* un píxel con ruido en ambas, el ruido se restaría (posiblemente transformándose en 0 si la segunda toma tiene el ruido mayor o con un valor inferior de ruido si es mayor en la primera)

Saludos JE

 
Respondido : 27/08/2007 5:44 pm
nandorroloco
(@nandorroloco)
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Noble Member
 

Hola JE,

1.- Que un pixel tenga valor 0 no significa que no tiene señal. Podría ser señal de +1000 y un ruido de -1000 y su resultado 0. Aunque lo más probable es que sea una señal de 0.1 y un ruido de -0.1 y resultado 0. Por lo cual tu primera premisa es muy aventurada, considerar 0 como ausencia de señal en un sistema que no está libre de ruido.
2.- Un pixel con el mismo valor en ambas tomas, tampoco significa que no tenga ruido, significa que el ruido... casualmente ha tomado el mismo valor. Así que después de la resta... tenemos el mismo valor de señal+ruido que tenemos en ambas tomas. Pero... fíjate... no nos hemos librado del ruido. Joer, que pesao!!
3.- Un pixel con ruido en ambas tomas cuyo valor es distinto, generará un pixel con un ruido resultante medio. Digamos que el valor de ruido no ha desaparecido, si no que se ha transformado de manera aleatoria. Imagínate que la magnitud del ruido va de -1 a 1, de manera aleatoria. Así que en este caso un pixel de una imagen y un pixel de otra imagen tienen un valor aleatorio en ese intervalo de valores y te darás cuenta que si restas ambas imágenes puedes tener valores entre -2 y 2, que reescalados, serán valores entre -1 y 1... joer... el ruido prevalece y parece que quiere conservar su magnitud...

Bueno, pues eso. Según mi manera de ver... no nos libramos del ruido tan fácilmente.... lo que podemos hacer es reducir su "protagonismo" dentro de una imagen.

Saludos.

LXD75 N-6EC, WO ZS80IIED, ETX70AT,
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Respondido : 27/08/2007 6:15 pm
(@rcacho)
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Lo cierto es que el ruido no lo podremos eliminar unca de una imagen. Los propios algoritmos de eliminación de ruido lo introducen. Lo que pasa es que el que introducen es mucho menor al que eliminan. Perro la mejor forma de reducir el nivel de ruido es promediar muchas imagenes y muchos darks y restarlos.

Un saludo!

 
Respondido : 27/08/2007 6:18 pm
 JE
(@_je_)
Respuestas: 183
Reputable Member
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Posiblemente, mi problema de interpretación viene del hecho de suponer que los valores están todos entre 0.0 y 1.0.
Si no es así, nada de lo que he dicho tiene sentido.
Si eso es cierto, no puede ocurrir que "Un pixel con ruido en ambas tomas cuyo valor es distinto, generará un pixel con un ruido resultante medio", por ejemplo. Después del proceso que digo quedaría para un píxel p que sólo sea ruido (¿existe?), como valor final

toma_1Final(p)=maximo(0, ruido1(p)-ruido2(p))

En el planteamiento las operaciones se hacen sin rescalado.

Seguramente, todo esto es un disparate, pero tanto tiempo nublado ....

Saludos JE

 
Respondido : 27/08/2007 6:28 pm
nandorroloco
(@nandorroloco)
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Noble Member
 

Muy bien... vamos a promediar... para conseguir una mayor señal/ruido... pero fijémosnos en este fenómeno. :shock:

Imaginemos que el ruido puede tomar valores enteros en el rango de entre -5 y 5... y estos valores son equiprobables, es decir que a una señal se le puede sumar de tanto un valor como otro, -5, -4, -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3, 4, 5... y con la misma probabilidad.
Pues si tenemos dos señales con estas características veremos que su rango de ruido sin reescalar... va a ir de -10 a 10...Pero...pero... y ahí está lo interesante... ya no serán valores equiprobables. Ojo al dato, para obtener el -10 o el 10, tenemos que sumar -5 y -5 o 5 y 5...es decir que sólo hay una combinación que nos permite alcanzar ese valor.... pero... para obtener el 0, podemos sumar -5 y 5, el -4 y el 4, el -3 y el 3, el -2 y el 2, el -1 y el 1 y el 0 y el 0... hay seis combinaciones que nos permiten alcanzar este valor. Nos damos cuenta que los valores centrales son más probable que ocurran. Vale, reescalamos... tenemos de nuevo el rango entre -5 y 5...pero... en esta nueva imagen, la probabilidad de que el ruido esté cercano al 0 es máyor... Joer... eso... eso es lo que quiero. Que la desviación estandard del ruido disminuya, osea que cada vez sea más parecido a lo que busco.

La manera, es promediando.

Saludos.

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Respondido : 27/08/2007 6:32 pm
(@rcacho)
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Imagina un dado de 6 caras. Supondremos que el dado es perfecto y no está trucado. Lo lanzamos 10 veces, y salen 4 unos, 2 doses, 1 tres, 2 cincos y 1 seis. Obviamente la tirada no sigue las leyes de la probabilidad. Ahora bien, tiramos el dado 600 veces, y salen 99 unos, 102 doses, 101 treses, 97 cuatros, 99 cincos y 103 seises. La probabilidad de que salga cada numero es 1/6. Esto lo hemos conseguido promediando.

Vamos ahora con nuestra imagen. Tenemos N imágenes, cada una de ellas con su señal y su ruido:

imagen_N = señal_N + ruido_N

Promediamos las N imágenes (es decir, las sumamos y dividimos por N)

imagen_prom = señal_prom + ruido_prom

Ahora tomamos M imágenes DARK:

dark_M = ruido_M

y las promediamos

dark_prom = ruido_prom

y hacemos la resta:

imagen_prom - dark_prom =señal_prom + ruido_prom - ruido_prom

quedando como resultado un promedio de la señal.

Este proceso no es perfecto porque debido al caracter aleatorio del ruido, el promedio del ruido obtenido en las imagenes puede diferir ligeramente del obtenido al promediar los darks.

 
Respondido : 27/08/2007 7:23 pm
nandorroloco
(@nandorroloco)
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Noble Member
 

Hola rcacho, lo del dado no entiendo a que viene... y me parece muy aventurado decir que demostrar la equiprobabilidad de un experimento se consigue promediando... creo que es un caso que no tiene nada que ver con lo que estamos exponiendo.
Y el tema de los darks.... pues el dark sólo expone parte del ruido... ruido es todo aquello que afecta a la señal, la turbulencia, errores en el seguimiento... cualquier cosa. El dark en realidad lo que hace es poner de manifiesto una "señal" que no corresponde a la señal que queremos captar. A ver si me explico... hemos quedado en que el ruido es un fenómeno aleatorio... pero, un dark está orientado a poner de manifiesto una señal que no corresponde a la imagen y que la deberemos eliminar de esa imagen... pero evidentemente no es ruido... el dark no es ruido!!!

VALE, sí es ruido, porque distorsiona la señal... pero no el ruido aleatorio que reduciremos promediando. Es una señal parásita totalmente predecible.

Saludos.

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Respondido : 27/08/2007 10:11 pm
(@rcacho)
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Tu has dado la clave a lo del dado. El dark es casi totalmente predecible en promedio, igual que un dado. No lo es en una sola imagen. Cuando tomas una imagen dark, no eres capaz de predecir si un pixel tendra un valor 1 o 0, pero si puedes estimar el valor que tendra el pixel si promedias varias tomas.

Y el dark si es ruido. Es ruido electrónico, ruido de lectura y todo ruido inherente al proceso de captacion de fotones y lectura de la imagen. Y la mayoria de ese ruido, por no decir todo, es aleatorio.

 
Respondido : 27/08/2007 10:30 pm
nandorroloco
(@nandorroloco)
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Veamos.... promediamos tomas dark, para que el resultado de este promedio tenga una relación señal ruido alta, es decir.... realmente queremos detectar la señal de corriente oscura. El patrón, no aleatorio que corresponde a esta señal. Es el único sentido que concibo... es más, si a una imagen le restas un dark... eso que hace la máquina de manera automática... lo único que haces es incrementar el ruido de la imagen captada.

Y si como dices, el dark correspondiera en su casi totalidad a ruido aleatorio, el sumarlo o restarlo de las tomas originales... lo único que haría sería "incrementar" el ruido final de la imagen.

Joer, y lo del dado... no le encuentro relación con lo que estamos exponiendo. Soy muy tocho... pero es que no tiene nada que ver, según mi entender.

Saludos.

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Respondido : 27/08/2007 10:58 pm
(@rcacho)
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Una toma dark es aleatoria, pero varias promediadas son predecibles. Igual que el ruido de ua imagen. Si tomas una imagen sin promediar y restas el dark promediado, probablemente estes añadiendo ruido a la imagen. Ahora, si promedias varias imagenes, estas promediando la señal y el ruido que tienen esas imagenes.

El ruido promedio de esas imagenes sera similar al ruido promedio que has conseguido promediando las tomas dark, con lo que al restarlo eliminaras gran parte de el.

 
Respondido : 27/08/2007 11:02 pm
nandorroloco
(@nandorroloco)
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Noble Member
 

¿como?...¿esto es una adivinanza?.... Joer... si es que no me entero!!!

A ver... según mi parecer...

1.- el ruido de una toma dark es aleatorio.
2.- el promedio de tomas dark es una señal no aleatoria que ha reducido su ruido respecto a una toma individual y corresponde a la "corriente oscura" del sensor a esa temperatura.
3.- Si tomas una imagen sin promediar y le restas un dark promediado... estás eliminando la señal correspondiente a la "corriente oscura" con el mínimizando el ruido añadido.
4.- Si promedias varias imágenes, está incrementando la señal con respecto al ruido de la imagen.
5.- La imagen promediada y su ruido, cuando se le resta el dark y su ruido, incrementa su ruido irremediblemente!!! y no lo restas!!! ni se elimina!!!

¿he dicho alguna tontería? :lol:

LXD75 N-6EC, WO ZS80IIED, ETX70AT,
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Respondido : 28/08/2007 12:01 am
ManoloL
(@manolol)
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Noble Member
 

Hola:
Venga, todo el mundo a leer la "Biblia"
http://astrosurf.com/afernandez/equipme ... 00_web.htm
Saludos.

SW-ED80, MiniBorg 50-250mm para guiado, ETX70, EQ3 motorizada y con puerto de guiado artesanal, ToucamII (SC1), Canon EOS300D (de serie) y EOS 400D (sin filtro IR), Canon EFS18-55mm , EF 50mm f:1,4 y EF 20mm f:2,8; Sigma 70-300 mm APO; Filtro IDAS LPS y Losmandy G11 con Gemini.

 
Respondido : 28/08/2007 12:17 am
Xavi
 Xavi
(@xavi)
Respuestas: 2656
Famed Member
 

¿he dicho alguna tontería?

No

WEB XAVI http://xaviastrocat.110mb.com/
FORUM ASTROCAT http://www.takeforum.com/forum/astrocat.html

 
Respondido : 28/08/2007 1:04 am
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