1 Исследовательский раздел

1. Анализ программ-аналогов

Вследствие того, что основным содержанием дипломного проекта является разработка программы удаления точечных шумов на изображении, проведём анализ известных программ-аналогов.

Программа Neat Image – это цифровой фильтр созданный для уменьшения шумов на фотографических изображениях. Neat Image определяет наличие шума, анализирует и удаляет его.

Качество фильтрации выше чем в конкурирующих продуктах, т.к. Neat Image учитывает специфические особенности устройства ввода, использовавшегося для получения цифровых изображений. Это делает фильтрацию более точной. Пользователь может самостоятельно настроить программу, полностью адаптировав ее к своему устройству ввода. Поэтому, программа Neat Image может быть использована для обработки изображений полученных любым сканером, цифровой камерой и т.п. Доступ к большому набору параметров фильтра позволяют добиться практически полного отсутствия шума в цифровых фото.

В дополнение к фильтрации шума, Neat Image также может сделать изображения более резкими. Увеличение резкости происходит без ухудшения качества изображения (которое обычно неизбежно на шумных изображениях). Это достигается за счет тесного взаимодействия двух фильтров – фильтра шумов и фильтра повышения резкости.

Программа DCE AutoEnhancer, выпущенная компанией Mediachance, представляет собой самостоятельное приложение для пакетной обработки изображений. Работает в двух режимах. В простом (Basic) все процедуры выполняются методом последовательных приближений с минимумом ручных настроек. В расширенном (Advanced) используются данные из EXIF-заголовков и множество плавных регулировок фильтров. Для удаления «горячих» пикселей имеется две функции: Hot Pixels Removal (программный поиск) и Hot Pixels Substraction («вычитание черного экрана»).

Чтобы реализовать второй метод, после первого (основного) снимка необходимо сделать второй (дополнительный) с такой же выдержкой, но с закрытым объективом. Применять этот фильтр следует с большой осторожностью. В некоторых камерах (Canon G1, Canon G2 или Sony F707) используются собственные алгоритмы шумоподавления, и в этом случае есть определенный риск испортить снимок.

В программе DCE за подавление шумов отвечает закладка Denoiser с возможностью выбора одного из двух фильтров: Noise Removal (удаление шумов) и Portrait De-Focus. Для настройки Noise Removal используются данные EXIF, мощности импульса вспышки и расстояние до объекта. Portrait De-Focus устраняет мелкие дефекты кожи на портрете и «улучшает» телесные цвета. Последний фильтр можно использовать в виде отдельной программы CleanSkinFX, распространяемой бесплатно.

Программа Quantum Mechanic Pro. Это одна из лучших утилит для подавления цветного шума. Управление программой простое, но очень эффективное. Фильтрация происходит по двум каналам – красному и синему, как наиболее шумным, плюс имеется отдельный канал для яркостной составляющей. Прежде всего, обращает на себя внимание исключительно деликатное отношение фильтра к обрабатываемой картинке. Объясняется это тем, что алгоритмы шумоподавления, заложенные в программу, действуют не в направлении «размытия» шумов, а в направлении их «обесцвечивания». Поэтому легкие изменения (радиусом в 2-3 пикселя) практически не затрагивают деталей, но при этом избавляют от большей части паразитных цветных вкраплений.

В программе имеется удобное окошко предварительного просмотра, в котором можно визуально оценить степень зашумленности каждого канала. Фильтр работает в двух режимах: быстром (Quick Filtering) и точном (Retain Color Detail). Большой разницы в них замечено не было. В обоих случаях программа работает исключительно эффективно, начисто убирая с изображения так раздражающие цветные точки. Для более тонкой работы имеются дополнительные возможности, включая усиление контурной резкости.

Если с цветовой составляющей (Chrominance) программа отрабатывает отлично, то с яркостной (Luminance) все обстоит несколько хуже. Программа просто не имеет для этого развитых возможностей. Для удаления яркостного шума предлагается задействовать всего один флаг «Despeckle Luminance». Если бы разработчики предусмотрели хотя бы минимальные возможности для изменения этого параметра, мог бы получиться не только качественный, но и действительно универсальный фильтр.

Программа Grain Surgery. В данную программу заложены фирменные патентованные алгоритмы дегрануляции шума. Правда ничего другого она делать не умеет, но зато для достижения главной цели в ней имеются мощные и отчасти уникальные возможности. Эта утилита снабжена удобным масштабируемым окошком предварительного просмотра с возможностью вывода изображения по отдельности в каждом из трех каналов RGB. Как и любой солидный фильтр, Grain Surgery располагает средствами для изменения степени шумоподавления (Noise Reduction) и подчеркивания мелких деталей (Unsharp Mask).

На первом этапе программа сама пытается найти на изображении наиболее однородные участки. Если по каким-либо причинам она не определяет их автоматически, можно указать их вручную. Для этого существуют специальные рамки. Нужно только задать их размер и количество, а затем просто перемещать по изображению. На втором этапе происходит анализ выбранных участков, строится математическая модель и создается некий «рисунок» шумов, который затем вычитается из исходного изображения.

Программа SilverFast. Программа SilverFast первоначально была разработана компанией LaserSoft Imaging в качестве альтернативы стандартным TWAIN-драйверам, поставляемым в комплекте со сканерами. Поэтому программному пакету SilverFast DC, предназначенному для работы с цифровыми снимками, достался тот же интерфейс, а в графический редактор Photoshop он встраивается как TWAIN-драйвер (в закладке file>import).

Надстройка VLT (Virtual Light Table) позволяет достаточно удобно разбивать фотоархив на альбомы и просматривать снимки. Поставляется она и с 48-битной профессиональной версией SilverFast HDR.

Работать с большим просмотровым окном очень удобно, а вот управление настройками показалось слишком сложным. Видимо, именно поэтому кнопка ScanPilot позволяет настраивать рекомендованные фильтры в пошаговом режиме. А фильтров и настроек очень много. Для подавления шума используется технология с патентованным названием GANE (Grain and Noise Reduction). Однако в «выпадающем» списке можно найти всего три градации: Low, Medium и High GANE. Фильтр Descreen предназначен для удаления растра на изображениях, отсканированных с типографских отпечатков (еще одно свидетельство, указывающее на специализацию компании-разработчика).

Программа Intellihance Pro. На первый взгляд, довольно простенький редактор. Содержит в себе «джентльменский набор» основных инструментов для первичной обработки изображения вроде изменения яркости и насыщенности. Данная программа содержит в себе фильтр Despeckle.

Большинство фильтров Despeckle не имеет каких-либо настроек, и по этой причине они мало применимы для подавления шума. Intellihance Pro - приятное исключение. Двумя ползунками: «Threshold» и «Amount» можно регулировать силу воздействия, а вот третий: «Limit» наиболее важный.

Дело в том, что кроме гистограммы, которая сама по себе является замечательным инструментом, в программе имеется закладка с информацией о цветовой и яркостной составляющей каждого пикселя в пространстве RGB. Для того чтобы получить точное значение цвета в каждой точке изображения, нужно просто подвести к нему курсор мыши. Это нужно для того, чтобы можно было воспользоваться третьим параметром «Limit», ограничивающим диапазон яркостей, на который будет распространяться действие фильтра. Если на снимке присутствует большой участок изображения с незначительным интервалом яркостей, но с явно выраженными шумами, тогда этот фильтр то, что нужно. К сожалению, не многие снимки имеют однородные участки, поэтому область применения данного фильтра существенно ограничена.