[发明专利]一种恢复噪声的视频编解码方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及视频编码技术领域，尤其涉及一种恢复噪声的视频编解码方法和系统。

背景技术

目前，视频技术广泛应用于视频电话、视频会议、视频聊天、可视电子商务、数字电视和数字电影等领域。在这些领域中，数字视频序列的主观质量往往会直接影响到用户/观众的感观体验，而噪声是影响主观视频质量的一个重要因素。

具体地讲，数字视频序列在获取、录制、处理和传输的过程中通常会受到噪声的污染，这些噪声往往会导致视频编码中运动估计的准确度和编码效率的降低。因此，通常会考虑采用去噪技术来去除视频序列中的噪声分量。但是，在大多数情况下，去噪操作也会去除视频序列中的细小细节，从而造成失真，影响主观视频质量。因此，在某些对主观视频质量要求非常高的情况下，往往需要在解码端恢复或添加一些类型的有用噪声来帮助改善主观视频质量。

目前，需要在解码端恢复或添加的有用噪声主要包括：(1)胶片颗粒噪声，这种噪声是由分散在感光乳剂中的卤化银晶体的曝光和显影而引起的，对于HD DVD和数字化影院这样对视频质量要求非常高的应用，很可能希望保留胶片颗粒噪声来增强数字胶片的真实性，去掉了这些噪声，反倒会使观众感受到不自然；(2)用于掩饰伪像的随机噪声，比如，抖动信号，通过添加这些随机噪声可使由于使用基于块的压缩方法而导致的方块效应和其它结构化的噪声图案变得不那么明显。

对于胶片颗粒噪声的恢复，比较常见的方法通常包括编码端的预处理步骤和解码端的后处理步骤，其中，预处理步骤通常涉及噪声去除、提取、建模或编码等，后处理步骤通常涉及噪声模拟和合成等。

比如，在C.Gomila和A.Kobilansky的“SEI message for filmgrain noise”(JVT 8^th meeting，Doc.JVT-H022，Geneva，2003)中，提出了一种通过建立胶片颗粒的参数化模型来模拟胶片颗粒噪声的方法。具体地讲，在编码端，首先从输入的视频数据中去除胶片颗粒，并将去除了胶片颗粒的视频序列发送给编码器按照标准视频编码技术进行编码，同时在已知所使用的胶片类型的情况下将标识胶片类型的标识符作为参数发送给编码器，或者在不知道所使用的胶片类型或者由于拷贝、处理、颜色空间转换等原因而导致颗粒图案失真的情况下基于预定的胶片颗粒统计模型提取表示胶片颗粒信息的参数，并将这些参数发送给编码器。编码器利用SEI(SupplementalEnhancement Information，附加增强信息)将标识符参数或者模型参数发送给解码器。解码器按照相应的标准视频解码技术对编码的视频数据进行解码，并根据接收的参数模拟胶片颗粒噪声，最后将模拟的胶片颗粒噪声与解码的视频数据合成，从而得到胶片噪声恢复的视频序列。其中，在建模步骤中，建立了自动回归模型和相应的卷积模型来表达胶片噪声的空域相关性、颜色相关性和时域相关性。

在B.T.Oh等人的“Film grain noise modeling in advancedvideo coding”(Proceedings of SPIE，Visual Communications andImage Processing，2007)中，提出了另外一种提出通过建模模拟胶片颗粒噪声的方法。该方法也是首先在编码端从输入的视频数据中去除胶片颗粒，并将去除了胶片颗粒的视频序列发送给编码器按照标准视频编码技术进行编码，同时基于预定的模型提取表示胶片颗粒噪声的参数，然后在解码端根据通过SEI消息传送过来的参数生成噪声，并将生成的噪声与解码的视频数据合成。其中，在噪声提取和去除步骤中，利用多层方法检测边缘区域，并通过仅对非边缘的均匀区域进行选择性滤波来提取和去除噪声；在噪声建模步骤中，根据空间功率谱密度、噪声概率密度和颜色相关性等方面建立了3D AR模型来表达胶片颗粒的空间相关性和功率谱相关性；在噪声合成步骤中，考虑到胶片颗粒噪声依赖于解码信号，通过对白噪声进行缩放来合成噪声。