Standard deviation of pixel values from 2D NPS – sum or mean of NPS?

I’m trying to estimate the SD of pixel values in the spatial domain from the 2D NPS in Python.

I would expect to need the sum of the NPS values divided by the total number of pixels. However I only reach to correct estimate by taking the mean divided by the total number of pixels.

Can anyone point me in the direction as to why that is?

Please see code examples below.

“SUM:”

import numpy as np
from scipy.fftpack import fft2, fftshift

# Generate a random 128x128 image
image = np.random.rand(128, 128)*100

# Subtract the mean of the image
image = image - np.mean(image)

# Compute the 2D Fourier transform of the image
F = fft2(image)

# Shift the zero frequency component to the center
F_shifted = fftshift(F)

# Calculate the Noise Power Spectrum (NPS)
NPS = np.abs(F_shifted)**2

# Calculate the total power in the NPS
total_power = np.sum(NPS)

# The total power in the NPS corresponds to the sum of the squared deviations
# from the mean in the spatial domain. For an image of size NxN:
N = image.shape[0]
variance_from_nps = total_power / (N * N)

# Compute the standard deviation from the variance
sigma_from_nps = np.sqrt(variance_from_nps)

# Compute the standard deviation directly from the image
sd_direct = np.std(image)

print(f"Standard Deviation from NPS: {sigma_from_nps}")
print(f"Standard Deviation directly from the image: {sd_direct}")

Standard Deviation from NPS: 3692.2142651255785
Standard Deviation directly from the image: 28.84542394629358

“Mean:”


import numpy as np
from scipy.fftpack import fft2, fftshift

# Generate a random 128x128 image
image = np.random.rand(128, 128)*100

# Subtract the mean of the image
image = image - np.mean(image)

# Compute the 2D Fourier transform of the image
F = fft2(image)

# Shift the zero frequency component to the center
F_shifted = fftshift(F)

# Calculate the Noise Power Spectrum (NPS)
NPS = np.abs(F_shifted)**2

# Calculate the total power in the NPS
total_power = np.mean(NPS)

# The total power in the NPS corresponds to the sum of the squared deviations
# from the mean in the spatial domain. For an image of size NxN:
N = image.shape[0]
variance_from_nps = total_power / (N * N)

# Compute the standard deviation from the variance
sigma_from_nps = np.sqrt(variance_from_nps)

# Compute the standard deviation directly from the image
sd_direct = np.std(image)

print(f"Standard Deviation from NPS: {sigma_from_nps}")
print(f"Standard Deviation directly from the image: {sd_direct}")

Standard Deviation from NPS: 28.894608971414826
Standard Deviation directly from the image: 28.894608971414826

Trang chủ Giới thiệu Sinh nhật bé trai Sinh nhật bé gái Tổ chức sự kiện Biểu diễn giải trí Dịch vụ khác Trang trí tiệc cưới Tổ chức khai trương Tư vấn dịch vụ Thư viện ảnh Tin tức - sự kiện Liên hệ Chú hề sinh nhật Trang trí YEAR END PARTY công ty Trang trí tất niên cuối năm Trang trí tất niên xu hướng mới nhất Trang trí sinh nhật bé trai Hải Đăng Trang trí sinh nhật bé Khánh Vân Trang trí sinh nhật Bích Ngân Trang trí sinh nhật bé Thanh Trang Thuê ông già Noel phát quà Biểu diễn xiếc khỉ Xiếc quay đĩa Dịch vụ tổ chức sự kiện 5 sao Thông tin về chúng tôi Dịch vụ sinh nhật bé trai Dịch vụ sinh nhật bé gái Sự kiện trọn gói Các tiết mục giải trí Dịch vụ bổ trợ Tiệc cưới sang trọng Dịch vụ khai trương Tư vấn tổ chức sự kiện Hình ảnh sự kiện Cập nhật tin tức Liên hệ ngay Thuê chú hề chuyên nghiệp Tiệc tất niên cho công ty Trang trí tiệc cuối năm Tiệc tất niên độc đáo Sinh nhật bé Hải Đăng Sinh nhật đáng yêu bé Khánh Vân Sinh nhật sang trọng Bích Ngân Tiệc sinh nhật bé Thanh Trang Dịch vụ ông già Noel Xiếc thú vui nhộn Biểu diễn xiếc quay đĩa Dịch vụ tổ chức tiệc uy tín Khám phá dịch vụ của chúng tôi Tiệc sinh nhật cho bé trai Trang trí tiệc cho bé gái Gói sự kiện chuyên nghiệp Chương trình giải trí hấp dẫn Dịch vụ hỗ trợ sự kiện Trang trí tiệc cưới đẹp Khởi đầu thành công với khai trương Chuyên gia tư vấn sự kiện Xem ảnh các sự kiện đẹp Tin mới về sự kiện Kết nối với đội ngũ chuyên gia Chú hề vui nhộn cho tiệc sinh nhật Ý tưởng tiệc cuối năm Tất niên độc đáo Trang trí tiệc hiện đại Tổ chức sinh nhật cho Hải Đăng Sinh nhật độc quyền Khánh Vân Phong cách tiệc Bích Ngân Trang trí tiệc bé Thanh Trang Thuê dịch vụ ông già Noel chuyên nghiệp Xem xiếc khỉ đặc sắc Xiếc quay đĩa thú vị
Trang chủ Giới thiệu Sinh nhật bé trai Sinh nhật bé gái Tổ chức sự kiện Biểu diễn giải trí Dịch vụ khác Trang trí tiệc cưới Tổ chức khai trương Tư vấn dịch vụ Thư viện ảnh Tin tức - sự kiện Liên hệ Chú hề sinh nhật Trang trí YEAR END PARTY công ty Trang trí tất niên cuối năm Trang trí tất niên xu hướng mới nhất Trang trí sinh nhật bé trai Hải Đăng Trang trí sinh nhật bé Khánh Vân Trang trí sinh nhật Bích Ngân Trang trí sinh nhật bé Thanh Trang Thuê ông già Noel phát quà Biểu diễn xiếc khỉ Xiếc quay đĩa
Thiết kế website Thiết kế website Thiết kế website Cách kháng tài khoản quảng cáo Mua bán Fanpage Facebook Dịch vụ SEO Tổ chức sinh nhật