[发明专利]用于视频降噪的率失真优化

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求在2007年6月25日提交的、题目为“RATE DISTORTIONOPTIMIZATION FOR VIDEO DENOISING”的美国临时申请序列号No.60/945,995的优先权。

技术领域

本主题公开涉及视频降噪，且更具体地涉及用于对视频降噪的基于最大后验(MAP)的优化。

背景技术

视频降噪用于从视频信号去除噪声。视频降噪方法一般被划分为空间和时间视频降噪。空间降噪方法分析一个帧以抑制噪声，并且类似于图像噪声降低技术。时间视频降噪方法使用在图像的序列中嵌入的时间信息，并且还可以被细分为运动自适应方法和运动补偿方法。例如，运动自适应方法使用像素运动检测的分析，并试图与其中未检测到运动的在前像素相平均，并且例如，运动补偿方法使用运动估计来预测和考虑来自一个或多个在前帧中的特定位置的像素值。如其名称所暗示，空间时间视频降噪方法使用空间和时间降噪的组合。

视频噪声可以包括模拟噪声和/或数字噪声。对于可以导致被损坏的视频信号的一些不同类型的模拟噪声的仅仅几个示例，这样的噪声源可以包括无线电频道人工产物(artifact)(高频干扰，例如点、短水平色线等；亮度和色彩频道干扰，例如天线、视频重迭-伪轮廓出现的问题)、VHS带人工产物(色彩特定降级、亮度和色彩频道干扰、在帧尾部的线的混乱移位(例如行重新同步信号失准)、宽水平噪声条、膜人工产物(灰尘、尘垢、喷射、在介质上的划痕、卷曲、指纹)和大量其他模拟噪声类型。对于可以导致视频信号的一些不同类型的数字噪声的几个示例，噪声源包括来自低比特率的阻挡、振铃(ringing)、在数字传输频道中的丢失或者盘损伤(例如在物理盘上的划痕)的情况下的块误差或者损害、和大量其他的数字噪声类型。

传统的视频降噪方法已经被设计来用于具体类型的噪声，例如具有特定特性的噪声，并且已经提出了不同的抑制方法来从视频去除噪声。

例如，一种传统的降噪系统提出利用近似的3D维纳(Wiener)滤波器来使用运动补偿(MC)。另一种传统的降噪系统提出使用时空卡尔曼(Kalman)滤波器。但是，这样的传统方法需要大量的计算和存储。虽然已经提出一些系统来减少计算和存储，但它们的适用性较窄。而且，标准的H.264编码器固定了对于要被应用降噪的、诸如高斯噪声的噪声的相关特性固有地未优化的某些变量。

因此，期望提供一种用于视频降噪的更好的技术方案。当前的用于视频降噪的设计的上述缺陷仅仅意欲提供今天的设计的一些问题的概述，并且并非意欲是穷尽性的。例如，在下面查看了各个非限定性实施例的下述描述后，现有技术状态的其他问题可以变得更明显。

发明内容

在此提供了简化的概要以帮助使得能够基本地或者一般地理解随后在更详细的说明书和附图中的示例性的、非限定性的实施例的各个方面。但是，这个概要不意欲作为广泛的或者穷尽性的概述。本概要的唯一目的是以简化的形式来呈现与所述各个示例性的、非限定性的实施例相关的一些思想，作为对于随后的更详细的描述的序言。

根据对于有噪声的视频序列的在前帧的最大后验估计，提供了用于有噪声的视频的帧的视频降噪技术。所述噪声被假定为性质上为高斯噪声，并且先验的条件密度模型被测量为比特率的函数。因此可以将降噪的当前帧的MAP估计表达为率失真优化问题。可以使用基于率失真优化问题的约束最小化问题来最佳地设置可变的拉格朗日参数，以优化降噪处理。所述拉格朗日参数可以被确定为噪声的失真和与有噪声的视频的编码相关联的量化级别(quantization level)的函数。

附图说明

将参照附图进一步描述用于视频降噪的基于MAP的优化技术，其中：

图1图解了由于通过通信地耦接的装置的存储、处理或者传送而导致的向视频信号引入噪声的高级框图；

图2和图3分别图解了在应用这里所述的降噪后的噪声的相加和去除的框图；

图4是适用于降噪处理的示例性高级流程图；

图5是图解了用于确定原始视频信号的优化重构的基于MAP的技术的示例性流程图；

图6、图7、图8和图9分别图解了与第一原始图像相关的原始捕获、故意有噪声的版本、在H/264解压缩后的原始捕获的重构和在应用降噪后所述有噪声的版本的重构；

图10、图11、图12和图13分别图解了与第二原始图像相关的原始捕获、故意有噪声的版本、在H/264解压缩后的原始捕获的重构和在应用降噪后所述有噪声的版本的重构；

图14是图解了可以被应用于确定原始视频信号的优化重构的示例性基于MAP的技术的附加流程图；