[发明专利]视频时域去噪装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及视频处理技术，特别是涉及一种视频时域去噪装置及方法。

背景技术

视频在采集、传输和接收过程中，通常会夹杂各种噪声，从而降低了视频的视觉质量，因此，需要采用视频去噪技术对噪声进行去除。

现有的视频去噪技术主要有两类：空域去噪和时域去噪。空域去噪利用图像空间上的相关性以及噪声的高频特性，通常采用低通滤波的方法独立地对每帧图像进行去噪。由于图像中的纹理也具有高频特性，因此，空域去噪的缺点是无法准确区分噪声和纹理，容易造成噪声去除不干净和纹理模糊。另外，由于空域去噪独立地对每帧图像进行去噪，还会造成每帧图像去噪程度的差异，在视频中表现为帧间闪烁。

时域去噪利用图像在时间上的相关性以及噪声在时间上的无关性进行去噪。现有的时域去噪方法主要有两类：运动检测的时域去噪和其于运动补偿的时域去噪。运动检测的时域去噪，利用前一滤波帧，对当前像素进行静止或运动的判断，若判断为静止，则使用前一滤波帧对应位置的像素与当前像素加权平均，达到去噪的目的；若判断为运动，则不对当前像素去噪。运动检测的时域去噪方法，其缺点是无法准确区分噪声与运动，容易造成运动物体边缘处噪声去除不干净，即噪声拖尾或相邻两帧运动内容的叠加，即运动模糊。运动补偿的时域去噪方法，估计出当前像素的运动矢量，沿着运动轨迹找到当前像素在前一滤波帧中的位置，利用该位置处的像素与当前像素进行加权平均，达到去噪的目的。运动补偿的时域去噪方法，其性能主要受到运动估计准确性的影响。当运动估计不准确时，会出现图像内容模糊或图像内容错位，类似“水波纹”的现象。

另外，当视频中存在场景切换时，如果采用相邻帧的信息进行时域滤波，图像会出现紊乱和模糊，当存在摄像机变焦造成的缩放运动时，时域的噪声估计结果不准确，需要进行噪声水平的调整。

发明内容

本发明提供的视频时域去噪装置及方法，可以有效地消除视频中的噪声。

根据本发明的一方面，提供一种视频时域去噪装置，包括：

运动检测单元，用于计算前一滤波帧与当前帧的帧间差异，并且根据所述帧间差异对所述当前帧的每个像素的运动水平进行检测得到运动检测结果；运动检测权重获取单元，用于根据所述运动检测结果和预设的权重值获取所述前一滤波帧的权重值；运动检测时域滤波单元，用于根据所述前一滤波帧、所述当前帧和所述前一滤波帧的权重值对所述当前帧进行时域滤波得到运动检测时域滤波帧；运动估计单元，用于对所述前一滤波帧和当前帧进行运动估计得到所述当前帧中的各个像素的运动矢量；运动补偿权重获取单元，用于根据所述运动矢量获取所述运动矢量在所述前一滤波帧中对应的像素，并根据所述对应的像素获取所述对应的像素的权重值；运动补偿时域滤波单元，用于将所述对应的像素和当前的像素通过所述对应的像素的权重值进行加权得到运动补偿时域滤波帧；融合单元，用于将所述运动检测时域滤波帧和所述运动补偿时域滤波帧进行加权得到融合时域滤波帧。

根据本发明的一方面，提供一种视频时域去噪方法，包括：

计算前一滤波帧与当前帧的帧间差异，并且根据所述帧间差异对所述当前帧的每个像素的运动水平进行检测得到运动检测结果；根据所述运动检测结果和预设的权重值获取所述前一滤波帧的权重值；根据所述前一滤波帧、所述当前帧和所述前一滤波帧的权重值对所述当前帧进行时域滤波得到运动检测时域滤波帧；对所述前一滤波帧和当前帧进行运动估计得到所述当前帧中的各个像素的运动矢量；根据所述运动矢量获取所述运动矢量在所述前一滤波帧中对应的像素，并根据所述对应的像素获取所述对应的像素的权重值；将所述对应的像素和当前的像素通过所述对应的像素的权重值进行加权得到运动补偿时域滤波帧；将所述运动检测时域滤波帧和所述运动补偿时域滤波帧进行加权得到融合时域滤波帧。

本发明实施例提供的视频时域去噪装置及方法，通过将运动检测时域滤波帧和运动补偿时域滤波帧进行加权得到融合时域滤波帧，可以有效地消除视频中的噪声。

附图说明

图1为本发明实施例提供的视频时域去噪装置示意图；

图2为本发明实施例提供的运动水平与帧间差异关系示意图；

图3为本发明实施例提供的根据运动矢量获取前一滤波帧中对应的像素的示意图；

图4为本发明实施例提供的运动检测和运动补偿关系示意图；

图5为本发明实施例提供的摄像头变焦检测原理示意图；

图6为本发明实施例提供的视频时域去噪方法流程图。

具体实施方式