Image Noise in digital image

Noise

คุณภาพของภาพที่ได้จากการสร้างภาพด้วยเครื่องมือทางการแพทย์ต่างๆ เช่น  CT, MRI ,US บางครั้งอาจเกิดสัญญาณรบกวนด้วยปัจจัยต่างๆ ทำให้ภาพที่ได้มีคุณภาพด้อยลงไป (S/N ต่ำ) และจำนวนของ Sampling ในการเก็บข้อมูลก็ส่งผลให้มี สัญญาณรบกวนน้อยหรือมากได้ เช่นกันดังนี้

Statistical error (noise) เป็นสัญญาณรบกวนที่เกิดจากข้อผิดพลาดทางสถิติในการจัดเก็บสัญญาณ หรืออ่านค่าในแต่ละ pixel ซึ่งขึ้นกับจำนวนค่านับวัดสัญญาณในแต่ละ Matrix คือถ้าอ่านค่าใน Matrix ที่สร้างภาพมีขนาด x แล้ว สัญญาณรบกวนแบบนี้จะมีขนาดเท่ากับ (√x/x) (Standard error)  เช่น ถ้าอ่านค่าใน Matrix เป็นจำนวน  100 pixel แล้ว สัญญาณรบกวนจะเกิดขึ้นได้ประมาณ 10% และจะมี Statistical error เท่ากับ 0.1  ถ้าเก็บข้อมูลจำนวน 10000 pixel ค่าสัญญาณรบกวนมีค่า 100 และ Standard error เป็น 0.01 เป็นต้น จะเห็นได้ว่าเมื่อเก็บข้อมูลนับวัดสัญญาณมากขึ้นค่าความผิดพลาด (Noise) จะน้อยกว่าการเก็บข้อมูลจำนวนน้อย

        หัวนับวัด มีผลต่อการเกิดสัญญาณรบกวนที่เรียกว่า Quantum noise ซึ่งในการสร้างภาพจำนวนPhoton flux ที่เกิดขึ้นจะมี noise ปนเข้ามายัง Detector ด้วยโดยเฉพาะอย่างยิ่งจะเห็นได้ชัดเจนจากการใช้ Image intensifier ,Imaging plate, low count density scintigraphs เป็นต้น

Digitization accuracy  เป็นความผิดพลาดที่เกิดขึ้นในการเปลี่ยนสัญญาณจากอนาลอกเป็นดิจิตอลขึ้นอยู่กับจำนวน bit ที่ใช้ในการแปลงรหัสสัญญาณไฟฟ้าเป็นค่าความสว่าง (Gray scale)  แสดงด้วยปริมาณของ Quantitization error (% q_ev)

 ตาราง เปอร์เซนต์การเกิด Quantization error (% q_ev)  ตามการแปลงรหัสข้อมูล

Bits	Range	qev(%)
4 8 10 12	16 256 1024 2048	3.1255 0.2 0.05 0.012

จะเห็นว่าการแปลงรหัสข้อมูลที่ใช้จำนวน bit สูงจะเกิด quantization error ต่ำกว่าภาพที่สร้างจากการแปลงรหัสข้อมูลน้อยกว่า

            Magnification การใช้ Field of view ที่น้อยกว่าจะลดจำนวนความเข้มของ Photon แต่จำนวน Noise จะมากขึ้น

            Image subtraction ภาพ Digital Subtraction จะทำให้เกิด Noise มากขึ้นจากผลรวมของภาพ Mask และ Contrast image