基于非局部均值的視頻去噪方法和裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基于非局部均值的視頻去噪方法，通過圖像直方圖規(guī)范化濾波處理以去除視頻中的光照變化。本發(fā)明還提供了一種基于非局部均值的視頻去噪裝置，包括濾波模塊，用于通過圖像直方圖規(guī)范化濾波處理以去除視頻中的光照變化。本發(fā)明能夠?qū)庹諚l件的改變做出自適應(yīng)的調(diào)整。
【專利說明】基于非局部均值的視頻去噪方法和裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及視頻處理領(lǐng)域，具體而言，涉及一種基于非局部均值的視頻去噪方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]圖像序列間的時域相關(guān)性提供了重要的先驗信息。在數(shù)字視頻的去噪研究中，為了能夠合理利用圖像序列間的時域信息，Buades等人提出一種基于非局部均值濾波的方法。非局部均值的思想是:具有相似結(jié)構(gòu)的圖像塊在圖像空間上相距可能較遠，因此可以在整個圖像空間內(nèi)尋找與當(dāng)前圖像塊具有相似結(jié)構(gòu)的塊來進行加權(quán)平均，從而去除當(dāng)前塊中心點的像素噪聲?；诜蔷植烤档乃枷?，隨后提出了諸多改進的工作，包括提高計算效率方面，以及考慮圖像塊的旋轉(zhuǎn)不變性方面。
[0003]然而發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，這些基于非局部均值的方法直接利用圖像像素作為局部圖像結(jié)構(gòu)特征，這種做法無法對光照條件的改變做出自適應(yīng)的調(diào)整，從而可能忽略掉一大部分具有相似結(jié)構(gòu)的匹配圖像塊。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明旨在提供一種基于非局部均值的視頻去噪方法和裝置，以解決上述的問題。
[0005]在本發(fā)明的實施例中，提供了一種基于非局部均值的視頻去噪方法，通過圖像直方圖規(guī)范化濾波處理以去除視頻中的光照變化。
[0006]在本發(fā)明的實施例中，提供了一種基于非局部均值的視頻去噪裝置，包括濾波模塊，用于通過圖像直方圖規(guī)范化濾波處理以去除視頻中的光照變化。
[0007]本發(fā)明上述實施例的基于非局部均值的視頻去噪方法和裝置，因為通過圖像直方圖規(guī)范化濾波處理以去除視頻中的光照變化，所以能夠?qū)庹諚l件的改變做出自適應(yīng)的調(diào)
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【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0009]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的局部圖像塊，搜索窗口和搜索空間的構(gòu)成示意圖；
[0010]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的對三維搜索空間進行直方圖規(guī)范化濾波處理的示意圖；
[0011]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的視頻去噪處理的流程圖；
[0012]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的在濾波處理后的三維搜索空間內(nèi)進行圖像塊匹配和相似度權(quán)重計算的示意圖；[0013]圖5示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的濾波模塊的示意圖。
【具體實施方式】
[0014]下面將參考附圖并結(jié)合實施例，來詳細說明本發(fā)明。
[0015]在本發(fā)明的實施例中，提供了一種基于非局部均值的視頻去噪方法，通過圖像直方圖規(guī)范化濾波處理以去除視頻中的光照變化。
[0016]相關(guān)技術(shù)中基于非局部均值的方法都隱式地假設(shè)在圖像序列中，具有相似局部結(jié)構(gòu)的圖像序列間保持光照條件的一致性。也就是說，這些傳統(tǒng)的方法忽略了圖像序列在拍攝過程中可能受到的光照條件改變的影響，例如閃光燈的效果。原本相似的圖像局部結(jié)構(gòu)在不同的光照條件下可能無法匹配得很好。因此，在相關(guān)技術(shù)的方法中，直接利用圖像像素作為局部圖像結(jié)構(gòu)特征的做法無法對光照條件的改變做出自適應(yīng)的調(diào)整，從而可能忽略掉一大部分具有相似結(jié)構(gòu)的匹配圖像塊。
[0017]本實施例針對視頻圖像序列中存在的光照條件發(fā)生改變的情況，利用圖像直方圖規(guī)范化的濾波處理，提高了在幀間尋找相似圖像塊以及計算相似權(quán)重時對光照條件發(fā)生改變的魯棒性，從而實現(xiàn)了一種光照不變的非局部均值的視頻去噪技術(shù)。本發(fā)明上述實施例填補了在視頻去噪方法中針對光照條件變化進行處理技術(shù)的空白，能夠更好地去除視頻序列中的噪聲，尤其在視頻拍攝過程中發(fā)生光照條件改變?nèi)玳W光燈效應(yīng)的情況下，較好地提升現(xiàn)有視頻去噪方法的魯棒性和去噪圖像的視覺質(zhì)量。
[0018]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的視頻去噪處理的流程圖，優(yōu)選地，通過圖像直方圖規(guī)范化濾波處理以去除視頻中的光照變化包括:
[0019]步驟S10，在當(dāng)前幀中以待處理像素為中心構(gòu)造局部圖像塊，在當(dāng)前幀中以待處理像素為中心劃定搜索區(qū)域作為搜索窗`口，對三維搜索空間內(nèi)的其他各幀的對應(yīng)區(qū)域建立對應(yīng)的搜索窗口，各個搜索窗口構(gòu)成三維搜索空間；
[0020]步驟S20，以當(dāng)前幀的搜索窗口為參考依據(jù)，對三維搜索空間內(nèi)的其他各幀對應(yīng)的搜索窗口進行直方圖規(guī)范化濾波處理，以得到具有光照不變性的三維搜索空間。
[0021]本優(yōu)選實施例在構(gòu)造三維搜索窗口時，考慮了幀序列間受到光照條件改變對圖像整體和局部亮度的影響，通過使用圖像直方圖規(guī)范化方法消除結(jié)構(gòu)十分相似的圖像塊在匹配時由于光照條件改變所帶來的匹配誤差，有效地提高了圖像塊相似匹配和相似權(quán)重計算的精度和魯棒性，從而能夠進一步提升整體視頻去噪的性能。
[0022]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的局部圖像塊，搜索窗口和搜索空間的構(gòu)成示意圖，圖2示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的對三維搜索空間進行直方圖規(guī)范化濾波處理的示意圖，包括:
[0023]以幀fn的像素i為中心，構(gòu)造局部圖像塊；
[0024]以像素i為中心，構(gòu)造比局部圖像塊范圍更大的搜索窗口 Wn，同時在前后各k幀上的對應(yīng)位置處，都對應(yīng)構(gòu)造一個搜索窗口，得到一組搜索窗口的集合，{wn_k，…，Wn^1, Wn,Wn+1，…，wn+k}，這些搜索窗口構(gòu)成三維搜索空間Q。
[0025]優(yōu)選地，步驟S20包括:
[0026]設(shè)置voutj = G-1 (T (Vinj));其中，Vinj為三維搜索空間內(nèi)的其他各幀對應(yīng)的搜索窗口中各個像素j的圖像值，VOUtj為j濾波處理后的圖像值；[0027]
【權(quán)利要求】
1.一種基于非局部均值的視頻去噪方法，其特征在于，通過圖像直方圖規(guī)范化濾波處理以去除視頻中的光照變化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，通過圖像直方圖規(guī)范化濾波處理以去除視頻中的光照變化包括: 在當(dāng)前幀中以所述待處理像素為中心構(gòu)造局部圖像塊，在當(dāng)前幀中以待處理像素為中心劃定搜索區(qū)域作為搜索窗口，對所述三維搜索空間內(nèi)的其他各幀的對應(yīng)區(qū)域建立對應(yīng)的搜索窗口，所述各個搜索窗口構(gòu)成三維搜索空間； 以所述當(dāng)前幀的搜索窗口為參考依據(jù)，對所述三維搜索空間內(nèi)的其他各幀對應(yīng)的搜索窗口進行直方圖規(guī)范化濾波處理，以得到具有光照不變性的三維搜索空間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，在當(dāng)前幀中以所述待處理像素為中心構(gòu)造局部圖像塊，在當(dāng)前幀中以待處理像素為中心劃定搜索區(qū)域作為搜索窗口，對所述三維搜索空間內(nèi)的其他各幀的對應(yīng)區(qū)域建立對應(yīng)的搜索窗口，所述各個搜索窗口構(gòu)成三維搜索空間包括: 以幀fn的像素i為中心，構(gòu)造所述局部圖像塊； 以像素i為中心，構(gòu)造比所述局部圖像塊范圍更大的所述搜索窗口 wn，同時在前后各k幀上的對應(yīng)位置處，都對應(yīng)構(gòu)造一個搜索窗口，得到一組搜索窗口的集合，{wn_k，-,Wn^ljWn,Wn+1,…，wn+k},這些搜索窗口構(gòu)成所述三維搜索空間Q。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，以所述當(dāng)前幀的搜索窗口為參考依據(jù)，對所述三維搜索空間內(nèi)的其他各幀對應(yīng)的搜索窗口進行直方圖規(guī)范化濾波處理，以得到具有光照不變性的三維搜索空間包括:
設(shè)置 voutj = G-1 (T (Vinj))； 其中，Vinj為所述三維搜索空間內(nèi)的其他各幀對應(yīng)的搜索窗口中各個像素j的圖像值，VOUtj為j濾波處理后的圖像值；
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，在得到具有光照不變性的三維搜索空間之后還包括: 通過計算4的局部圖像塊與Q內(nèi)所有局部圖像塊之間的結(jié)構(gòu)差異，確定像素i與j之間的相似權(quán)重； 根據(jù)所述相似權(quán)重，基于非局部均值的去噪方法對像素i去噪處理。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，通過計算4的局部圖像塊與Q內(nèi)所有局部圖像塊之間的結(jié)構(gòu)差異，確定像素i與j之間的相似權(quán)重包括:.、I f 1、’⑷—叫 I;
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，根據(jù)所述相似權(quán)重，基于非局部均值的去噪方法對像素i去噪處理包括:

8.一種基于非局部均值的視頻去噪裝置，其特征在于，包括濾波模塊，用于通過圖像直方圖規(guī)范化濾波處理以去除視頻中的光照變化。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述濾波模塊包括: 空間模塊，用于在當(dāng)前幀中以所述待處理像素為中心構(gòu)造局部圖像塊，在當(dāng)前幀中以待處理像素為中心劃定搜索區(qū)域作為搜索窗口，對所述三維搜索空間內(nèi)的其他各幀的對應(yīng)區(qū)域建立對應(yīng)的搜索窗口，所述各個搜索窗口構(gòu)成三維搜索空間； 直方圖模塊，用于以所述當(dāng)前幀的搜索窗口為參考依據(jù)，對所述三維搜索空間內(nèi)的其他各幀對應(yīng)的搜索窗口進行直方圖規(guī)范化濾波處理，以得到具有光照不變性的三維搜索空間。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述空間模塊用于以幀fn的像素i為中心，構(gòu)造所述局部圖像塊，以像素i為中心，構(gòu)造比所述局部圖像塊范圍更大的所述搜索窗口 wn,同時在前后各k幀上的對應(yīng)位置處,都對應(yīng)構(gòu)造一個搜索窗口，得到一組搜索窗口的集合，{wn_k,…，wn_1; wn, wn+1,…，wn+k},這些搜索窗口構(gòu)成所述三維搜索空間Q ;所述直方圖模塊用于設(shè)置Voutj = G-1CT(Vinj)),其中，Vinj為所述三維搜索空間內(nèi)的其他各幀對應(yīng)的搜索窗口中各個像素j的圖像值，VOUtj為j濾波處理后的圖像值，
【文檔編號】H04N19/56GK103686194SQ201210326076
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年9月5日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月5日
【發(fā)明者】任杰, 劉家瑛, 郭宗明, 卓越 申請人:北京大學(xué), 北大方正集團有限公司, 北京北大方正電子有限公司