Wie wird der SNR-Wert berechnet?

[pixelpress]

Hallo zusammen

Ich zerbreche mir schon seit Stunden den Kopf darüber, wie man das Signal-Rausch-Verhältnis eines Bildes berechnen kann.

Soviel ich weiss geht es folgendermassen: Nutzsignalleistung/ Rauschleistung. Doch was bedeutet denn das nun beim Bild?

Bei einer anderen Quelle bin ich auf folgendes vorgehen gestossen: Es wird die Standardabweichung um jedes Pixel berechnet und anschlissend durch die Differenz zwischen den hellsten und dunkelsten Bereichen des Bildes geteilt.

Ich gehe davon aus, dass die zweite Methode keine Einheit hat, sondern nur ein relatives Resultat bei gleichen Einstellungen und Motiven angibt. Doch wie kann man dieses Vorgehen genauer Beschreiben? Wird da jeweils die Standardabweichung von 9 Pixel (inkl. dem mittleren Ausgangspixel) berechnet? Ich gehe davon aus, dass hier auch die Helligkeit der entscheidende Faktor ist. Nur verstehe ich nicht, was es für einen Sinn macht, diese Standardabweichung dann durch die Differenz von der hellsten und dunkelsten Partie zu teilen. Würde der Mittelwert aller Standardabweichungen nicht auch schon genug viel über das Rauschen eines Bildes Preis geben?

Wäre schön, wenn mich jemand weiter aufklären könnte.

Gruss tauro

 

[UnclePat]

AW: Wie wird der SNR Wert berechnet?

Bei einer anderen Quelle bin ich auf folgendes vorgehen gestossen: Es wird die Standardabweichung um jedes Pixel berechnet und anschlissend durch die Differenz zwischen den hellsten und dunkelsten Bereichen des Bildes geteilt.

Andersherum macht es mehr Sinn:

Du nimmst die maximale Helligkeitsdifferenz und teilst sie durch die Standardabweichung (root mean square) einer homogenen Flaeche.

edit:
Fuer digitale Bilder macht es aber wenig Sinn, das SNR am fertigen Bild zu berechnen. Da steckt einfach zu viel digitale Datenverarbeitung dahinter. Allein die Entwicklung mit unterschiedlichen Tonwertkurven, nichtlineare Helligkeiten, ...
Z.B. erhaelt man unterschiedliche Rauschniveaus, wenn man das Rauschen an Flaechen unterschiedlicher Helligkeit misst. Gleichzeitig variiert die maximale Helligkeitsdifferenz, wenn ich unterschiedliche Tonwertkurven anwende. Da kann in meinen Augen das SNR schon mal um mehr als eine Groessenordnung variieren, obwohl die Rohdaten gleich sind.

 

[pixelpress]

AW: Wie wird der SNR Wert berechnet?

Andersherum macht es mehr Sinn:

Du nimmst die maximale Helligkeitsdifferenz und teilst sie durch die Standardabweichung (root mean square) einer homogenen Flaeche.

Das scheint wirklich mehr Sinn zu machen. Stimmt ja dann auch mit der allgemeinen SNR Formel überein. Aber was meinst du mit homogener Fläche? Für eine Standardabweichung müssen die Pixel der kleinen Pixelfläche ja verschiedene Helligkeiten haben.

 

[UnclePat]

AW: Wie wird der SNR Wert berechnet?

Aber was meinst du mit homogener Fläche? Für eine Standardabweichung müssen die Pixel der kleinen Pixelfläche ja verschiedene Helligkeiten haben.

Die unterschiedliche Helligkeit ergibt sich durchs Rauschen, das du ja quantifizieren willst.
Anders herum gesagt: Die Flaeche, aus der du die Standardabweichung bildest, darf keinerlei Nutzsignal enthalten!

 

[pixelpress]

AW: Wie wird der SNR Wert berechnet?

Die unterschiedliche Helligkeit ergibt sich durchs Rauschen, das du ja quantifizieren willst.
Anders herum gesagt: Die Flaeche, aus der du die Standardabweichung bildest, darf keinerlei Nutzsignal enthalten!

Ich verstehs nicht. Die kleinste Einheit ist ja ein Pixel. Und Nutzsignal hat ja sozusagen jeder Pixel, da das Bild ansonsten ja lückenhaft wäre.

 

[UnclePat]

AW: Wie wird der SNR Wert berechnet?

Sorry, habe mich etwas missverstaendlich ausgedrueckt. Die Pixel, die du zur Rauschbestimmung heranziehst, duerfen keine Unterschiede im Nutzsignal haben, d.h. es duerfen keine Nutzsignale zur Standardabweichung beitragen (deshalb homogene Flaeche).

 

[Graukater]

AW: Wie wird der SNR Wert berechnet?

Ich verstehs nicht. Die kleinste Einheit ist ja ein Pixel. Und Nutzsignal hat ja sozusagen jeder Pixel, da das Bild ansonsten ja lückenhaft wäre.

Ja, aber jeder Pixel kann ja nun 'Nutzsignal' in bestimmten, diskreten Werten annehmen - von "Dunkel" (Schwarz) bis Sättigung / maximale Helligkeit (Weiß).

Hättest Du eine ideale, rauschfreie Kamera, so müsste diese einen Darkframe (z.B. Aufnahme mit aufgesetztem Objektivdeckel und abgedecktem Okular) vollständig und 'perfekt' schwarz wiedergeben (Helligkeit 0). Das ist in der Realität aufgrund des Rauschens (= Störsignal) nicht möglich, die Pixel werden (zumindest zu einem Teil) abweichende, statistisch verteilte Helligkeitswerte aufweisen. Auch dem Nutzsignal sind Grenzen gesetzt, da bei einsetzender Sättigung zusätzliche Helligkeit/Lichtmenge nicht mehr in verwertbare Information umgesetzt werden kann.

Zu einem nur anhand der Bilddaten durchführbaren Experiment und anschließender Analyse habe ich bislang die m.E. brauchbarste Quelle (in Englisch) hier gefunden: http://www.clarkvision.com/articles/evaluation-1d2/.

Gruß, Graukater

 

[pixelpress]

AW: Wie wird der SNR Wert berechnet?

Danke, habs nun verstanden.

 

[Spacemarine2009]

AW: Wie wird der SNR Wert berechnet?

Hier noch ein paar sehr gute Infos zu dem Thema:
http://theory.uchicago.edu/~ejm/pix/20d/tests/noise/index.html