[发明专利]一种自适应夜视视频降噪方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种自适应夜视视频降噪方法，更具体的说，尤其涉及一种根据当前帧与前一帧图像的相关系数来实时调整滤波系数的自适应夜视视频降噪方法。 

背景技术

在安防领域中，夜间监控一直是重要的应用领域，但受制于夜间的低光照环境，监控设备获取的图像都伴有大量的噪声，严重影响视觉质量及视频编码效率。

目前对于夜间的噪声图像处理，通常使用的方法主要有两类，一类是利用单帧图像信息进行空域滤波算法，这类算法的噪声消除能力很弱，并且很容易造成图像细节的模糊，虽然有BM3D等边缘保持滤波算法，但是其过大的计算复杂度使其无法应用于实时的视频监控领域。

另一类方法是利用多帧视频画面进行平均的帧累积时域滤波方法，这种方法对于噪声的抑制有明显的效果，但由于会在当前帧图像中保留大量的历史信息，会造成运动区域的模糊，也就是通常所说的拖尾现象。帧累积滤波算法的公式为                                               ，其中为滤波系数，为滤波结果，为上一帧的滤波结果，为当前帧图像。

现在有通过运动检测改进的帧累积算法，这些算法通常使用基于块匹配的运动检测技术对图像进行运动检测，对图像中的静止区域与运动区域进行区分，并根据检测的结果进行相应的运动补偿。由于使用的基于块的运动检测，当对不同的块采用不同滤波系数或不同滤波方法时，很容易产生块现象。这种块现象造成的视觉降质往往比视频中原有的噪声更加明显。 

发明内容

本发明为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种根据当前帧与前一帧图像的相关系数来实时调整滤波系数的自适应夜视视频降噪方法。

本发明的自适应夜视视频降噪方法，其特别之处在于，通过以下步骤来实现：a).获取灰度值图像，对于待处理的数字量视频信号，提取灰度值图像作为待处理图像；获取待处理图像的第一帧图像并对其进行处理，将处理后的图像保存到图像和中；b).获取当前帧图像，获取待处理图像中当前帧的灰度值图像，将其存储至图像中； c).求取相关系数，选取当前帧图像上的某一点，以此像素点为中心，选取边长为L的方块中所有像素点作为采样集合,同时选取前一帧图像上相同位置的所有像素点作为采样集合，然后利用公式（1）计算出两个结合的相关系数:

     （1）

、分别为两个采样集合、的方差，其通过公式（2）进行求取：

     （2）

为两采样集合的协方差，其通过公式（3）进行求取：

      （3）

其中，表示样本的均值；d).求取相关系数矩阵，对于当前帧图像上的所有像素点依次按照步骤c)所述的方法计算出其对应的相关系数，相关系数就组成与视频图像维数相同的相关系数矩阵，其中为图像宽度，为图像高度；e).求取滤波系数，相关系数矩阵中的元素用表示；选取出相关系数矩阵中数值较小的个相关系数，求取其平均值，设求取的平均值为，作为运动区域的平均相关系数；选取出相关系数矩阵中数值较大的个相关系数，求取其平均值，设求取的平均值为，作为无运动区域的平均相关系数；利用公式（4）求取出当前图像中所有像素点的帧累积滤波系数：

       （4）

其中，、为提前设定的帧累积滤波系数，＜，为以坐标点为中心所计算出的相关系数，为当前图像中坐标点为的帧累积滤波系数；f).图像滤波处理，根据步骤e)中所求出的每个像素点的帧累积滤波系数，利用公式（5）对其进行自适应帧累积滤波处理，以获取当前帧的滤波结果；

     （5）

其中，为上一帧图像的滤波结果，为当前帧图像，为当前帧滤波处理后的图像；g).依次滤波，将步骤f)中获取的当前帧的滤波结果存入至，前一帧图像的值更新为当前帧图像的值，采用步骤b)至步骤f)相同的方法对视频帧图像进行滤波；滤波过程中滤波结果即为滤波后的视频数据。

本发明的自适应夜视视频降噪方法，步骤c)中相关系数求取的过程中，采用滑动窗口的方式对图像的所有采样集合的相关系数进行计算；步骤e)中，可由帧累积滤波系数形成滤波系数矩阵，利用滤波系数矩阵对当前帧图像进行滤波处理。

本发明的自适应夜视视频降噪方法，步骤e)中，所述的帧累积滤波系数、的取值范围分别为10%～30%、50%～70%。