Filtragem de ruído Poisson utilizando o algoritmo BM3D com distâncias estocásticas e transformações de estabilização de variância

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Abegão, Rodrigo Garcia
Data de Publicação: 2024
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFSCAR
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.14289/22232
Resumo: Noise in images is a phenomenon present in several fields of academic research, dueto the fact that its presence in them can impair the analysis and interpretation of datacontained in them. Thus, generating significant implications in areas such as: medicine,biological sciences, astronomy and geology, among others.In the medical field, images generated by tomographs are degraded by a noise calledPoisson. This is a statistical and signal-dependent noise caused by the absorption andscattering phenomena caused during the interaction between the X-ray beam and matter.This type of noise is caused by several sources, including variations in light intensity,measurement errors, electromagnetic interference and electronic noise.There are several filters to mitigate the presence of Poisson noise in images. And, themost used techniques in this environment are non-local, such as BM3D. The purpose ofwhich is the similarity between small equivalent fragments in the image, called patchessuch that the state of the art generally adopts the Euclidean distance in cases of AWGN.This research proposes the use of stochastic distances in the BM3D algorithm toachieve results superior to the current state of the art. The incorporation of stochasticdistances enables the exploration of innovative approaches that take into account differentcharacteristics of data distributions. This approach significantly expands the possibilitiesfor analyzing and comparing random variables, providing a more comprehensive and detailedunderstanding of the relationships and patterns present in the data. To achievethese objectives, the variance-stabilizing technique known as VST was used to transformPoisson noise into AWGN. Several studies demonstrate the effectiveness of using differentdistances, although performance depends on the specific type of noise present in the data.
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This is a statistical and signal-dependent noise caused by the absorption andscattering phenomena caused during the interaction between the X-ray beam and matter.This type of noise is caused by several sources, including variations in light intensity,measurement errors, electromagnetic interference and electronic noise.There are several filters to mitigate the presence of Poisson noise in images. And, themost used techniques in this environment are non-local, such as BM3D. The purpose ofwhich is the similarity between small equivalent fragments in the image, called patchessuch that the state of the art generally adopts the Euclidean distance in cases of AWGN.This research proposes the use of stochastic distances in the BM3D algorithm toachieve results superior to the current state of the art. The incorporation of stochasticdistances enables the exploration of innovative approaches that take into account differentcharacteristics of data distributions. This approach significantly expands the possibilitiesfor analyzing and comparing random variables, providing a more comprehensive and detailedunderstanding of the relationships and patterns present in the data. To achievethese objectives, the variance-stabilizing technique known as VST was used to transformPoisson noise into AWGN. Several studies demonstrate the effectiveness of using differentdistances, although performance depends on the specific type of noise present in the data.Ruído em imagens é um fenômeno presente em diversos campos da pesquisa acadêmica, devido ao fato de que sua presença nas mesmas pode prejudicar a análise e ainterpretação de dados contidos nelas gerando, assim, implicações significativas em áreascomo: medicina, ciências biológicas, astronomia e geologia, entre outras.No campo da medicina, imagens geradas por tomógrafos são degradadas por um ruídodenominado Poisson. Sendo este, um ruído estatístico e dependente de sinal, provocadopelos fenômenos de absorção e espalhamento ocasionados durante à interação entre o feixede raios X e a matéria. Tal tipo de ruído é causado por diversas fontes, incluindo variaçõesna intensidade da luz, erros de medição, interferências eletromagnéticas e ruído eletrônico.Há diversos filtros para atenuar a presença do ruído Poisson em imagens. E, as técnicasmais utilizadas neste meio são as não-locais, como o Block Matching 3D (BM3D). As quaistêm como finalidade a similaridade entre pequenos fragmentos equivalentes na imagem,denominados patches tais quais o estado da arte, geralmente, adota a distância Euclidianaem casos de Additive White Gaussian Noise (AWGN).A proposta do presente trabalho de pesquisa é utilizar distâncias estocásticas dentrodo algoritmo BM3D e obter melhores resultados em relação ao estado da arte. A adoçãode distâncias estocásticas permite que os estudos explorem abordagens inovadoras econsiderem diferentes características das distribuições de dados. Essa abordagem ampliasignificativamente as opções disponíveis para análise e comparação de variáveis aleatórias,proporcionando uma visão mais completa e detalhada das relações e padrões presentes nosdados. Para isto, foi necessário aplicar a técnica de estabilização de variância, conhecidaVariance-stabilizing Transformation (VST), cuja função é transformar o ruído de Poissonem AWGN. São vários os artigos que mostram a eficácia do uso de diferentes distâncias.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)porUniversidade Federal de São CarlosCâmpus São CarlosPrograma de Pós-Graduação em Ciência da Computação - PPGCCUFSCarAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessPoisson noiseStochastic distancesCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO::METODOLOGIA E TECNICAS DA COMPUTACAOBM3DVSTRuído poissonDistâncias estocásticasFiltragem de ruído Poisson utilizando o algoritmo BM3D com distâncias estocásticas e transformações de estabilização de variânciaPoisson noise filtering using the BM3D algorithm with distances stochastic and transformations of variance stabilizationinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisreponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARTEXTDissertação_Mestrado_Rodrigo_Abegao.pdf.txtDissertação_Mestrado_Rodrigo_Abegao.pdf.txtExtracted texttext/plain97891https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/e4c859ca-b48d-4afe-a064-c3d0baff38e4/download2b9b9180758c449bb5b928f09c2fffa2MD55falseAnonymousREADTHUMBNAILDissertação_Mestrado_Rodrigo_Abegao.pdf.jpgDissertação_Mestrado_Rodrigo_Abegao.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg4197https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/9c9e9444-7163-410e-a057-5b31697d889b/download675bd0722f7694eca90dffc225bb9757MD56falseAnonymousREADORIGINALDissertação_Mestrado_Rodrigo_Abegao.pdfDissertação_Mestrado_Rodrigo_Abegao.pdfapplication/pdf2656192https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/23597815-af9c-4bf2-8366-1877bd906d09/downloadd24f8e4e93060a65197ad4323146a7dcMD53trueAnonymousREADCC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8905https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/877dcef7-e99f-4229-a0fd-bae9d429e31a/download57e258e544f104f04afb1d5e5b4e53c0MD54falseAnonymousREAD20.500.14289/222322025-06-24 00:03:01.274http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilopen.accessoai:repositorio.ufscar.br:20.500.14289/22232https://repositorio.ufscar.brRepositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestrepositorio.sibi@ufscar.bropendoar:43222025-06-24T03:03:01Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false
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