Was ist bildrauschen?

Bildrauschen

Bildrauschen ist ein unerwünschter Nebeneffekt in digitalen Bildern, der sich als zufällige Variationen in Helligkeit oder Farbe äußert. Es beeinträchtigt die visuelle Qualität und kann die nachfolgende Bildverarbeitung erschweren.

Ursachen von Bildrauschen:

• Sensorrauschen:
  • Thermisches%20Rauschen: Entsteht durch die thermische Bewegung von Elektronen im Bildsensor. Nimmt mit steigender Temperatur zu.
  • Schrotrauschen: Entsteht durch die statistische Natur des Photonenflusses. Variationen in der Anzahl der Photonen, die auf den Sensor treffen, führen zu Rauschen.
  • Ausleserauschen: Entsteht während des Auslesens der Ladung von den Sensorzellen.
• Umgebungsbedingungen:
  • Schwaches%20Licht: Bei unzureichender Beleuchtung wird das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) geringer, was zu stärkerem Rauschen führt.
  • Hohe%20ISO-Empfindlichkeit: Erhöht die Verstärkung des Signals, verstärkt aber auch das Rauschen.
• Digitale%20Verarbeitung:
  • Quantisierungsrauschen: Entsteht durch die Diskretisierung des analogen Signals in digitale Werte.
  • Komprimierungsartefakte: Verlustbehaftete Komprimierungsverfahren (z.B. JPEG) können Rauschen oder Artefakte erzeugen.

Arten von Bildrauschen:

• **Gaußsches%20Rauschen](https://de.wikiwhat.page/kavramlar/Gaußsches%20Rauschen): Zufällige Schwankungen, die einer Gaußschen Normalverteilung folgen.
• **Salz-%20und%20Pfefferrauschen](https://de.wikiwhat.page/kavramlar/Salz-%20und%20Pfefferrauschen): Einzelne Pixel werden durch extrem hohe (Salz) oder niedrige (Pfeffer) Werte ersetzt.
• **Poisson-Rauschen](https://de.wikiwhat.page/kavramlar/Poisson-Rauschen): Auch bekannt als Schrotrauschen. Die Varianz des Rauschens entspricht dem Signalpegel.
• **Speckle-Rauschen](https://de.wikiwhat.page/kavramlar/Speckle-Rauschen): Tritt häufig in Radar- oder Ultraschallbildern auf und erscheint als körnige Textur.

Rauschreduzierung:

Es gibt verschiedene Techniken, um Bildrauschen zu reduzieren:

• Mittelwertfilter: Glättet das Bild, indem es den Durchschnitt der Pixelwerte in einer Nachbarschaft berechnet.
• Medianfilter: Ersetzt den Pixelwert durch den Median der Pixelwerte in einer Nachbarschaft. Effektiver bei der Reduzierung von Salz- und Pfefferrauschen.
• **Gaußscher%20Weichzeichner](https://de.wikiwhat.page/kavramlar/Gaußscher%20Weichzeichner): Wendet einen Gaußschen Kernel auf das Bild an, um es zu glätten.
• **Bilaterale%20Filter](https://de.wikiwhat.page/kavramlar/Bilaterale%20Filter): Erhalten Kanten besser als einfache Glättungsfilter, da sie sowohl räumliche Nähe als auch Ähnlichkeit in der Helligkeit berücksichtigen.
• **Nicht-lokale%20Mittelung](https://de.wikiwhat.page/kavramlar/Nicht-lokale%20Mittelung): Berechnet den Durchschnitt ähnlicher Pixel über das gesamte Bild, nicht nur in einer lokalen Nachbarschaft.
• **Wavelet-basierte%20Entrauschung](https://de.wikiwhat.page/kavramlar/Wavelet-basierte%20Entrauschung): Zerlegt das Bild in verschiedene Frequenzbänder und entfernt Rauschen in den hochfrequenten Bändern.