[发明专利]一种全景视频降噪与增强方法

权利要求书

1.一种全景视频降噪与增强方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)利用参考图像，估计当前图像的相对于参考图像的全局运动失量；

(2)利用全局运动失量和参考图像，把当前图像分为运动区域和非运动区域；

(3)对视频中非运动区域进行递归加权降噪，对视频中的运动区域采用中值滤波进行降噪，并保存降噪后的图像作为下一帧图像的参考图像。

(4)对降噪后的图像利用自适应曝光补偿的图像增强方法进行增强。

2.根据权利要求1所述一种全景视频降噪与增强方法，其特征在于：所述步骤1中可以利用当前图像和参考图像的Y通道计算全局SAD，求取当前图像的运动失量：

mv＝argmin(∑|Y(x+u，y+v)-Y′(x，y)|) (1)

其中mv为二维运动失量，Y(x，y)为当前图像的Y通道图像，Y’(x，y)为参考图像Y通道图像。

3.根据权利要求1所述一种全景视频降噪与增强方法，其特征在于：所述步骤2中估计当前图像的运动区域与非运动区域的方法：

(1)如果

|mv.u|+|mv.v|≤Th_mv (2)

其中Th_mv为全局运动失量阈值，如果图像尺寸小于1280×640时，Th_mv的取值范围为15～25，如果尺寸更大，为1920×960时，Th_mv可以取20～40。对于当前图像和参考图像交叠区域内的区域，按照尺寸为S，在窗口(i，j)，计算Y通道当前图像与参考图像的差值的绝对值：

如果Diff_ij＞Th，则该窗口中所有的像素为运动区域，运动区域标记MFlag(i，j)＝1，如果Diff_ij≤Th，则该区域为非运动区域，运动区域标记MFlag(i，j)＝0。其中窗口的尺寸S取值要根据图像的大小而定，例如图像尺寸小于等于1280×640，S取值为3～9，如果图像尺寸大于等于1920×960时，S取值为5～15。阈值Th的取值范围为9～15。

(2)对于位于当前图像与参考图像交叠区域以外的区域的所有窗口(i，j)，则标记为运动区域，运动区域标记MFlag(i，j)＝1。

(3)去除不合理的运动区域。计算每个运动区域联通域包含窗口数目，如果某个运动区域的所包含窗口数目小于Ths，认为该运动区域的属性认定不可靠，则把位于该联通域内所有的窗口标记为MFlag(i，j)＝0，Ths一般取值为3。

(4)如果

|mv.u|+|mv.v|＞Th_mv (4)

表明当前图像相对于参考图像运动幅度过大，此时当前图像所有窗口运动区域标记MFlag(i，j)＝1。

4.根据权利要求1所述一种全景视频降噪与增强方法，其特征在于：所述步骤3中，对于窗口标记MFlag(i，j)＝0的窗口中的图像进行递归加权降噪，其方法为：

Y_Denoise(x，y)＝γY(x+mv.u，y+mv.v)+(1-γ)Y(x，y) (5)

在方法中，γ取值区间为0.1～0.3。窗口(i，j)中图像的UV通道也按照上式同样的方法进行滤波

对于窗口标记MFlag(i，j)＝1的窗口中的图像进行中值滤波，其方法为：

其中窗口S′的大小为3或者5。窗口(i，j)中图像的UV通道也按照上式进行降噪处理。

保存降噪后的图像作为下一帧图像的参考图像。

5.根据权利要求1所述一种全景视频降噪与增强方法，其特征在于：所述步骤4中，对降噪后的视频图像利用自适应曝光补偿的图像增强方法进行增强，其步骤如下：

(1)计算降噪后Y_Denoise通道图像的整体平均值μ；

(2)计算降噪后Y_Denoise通道图像的局部平均值μ(x，y)，计算公式如下：

计算局部平均值的窗口尺寸S₁为4～16，视图像尺寸大小而定，例如图像尺寸小于1280×640，可以采用4～8的窗口尺寸计算局部平均值，如果窗口尺寸大于1280×640，可以采用6～12的窗口尺寸，如果窗口大于等于1920×960，可以采用8～16的窗口尺寸。

(3)利用局部均值和整体均值对输入图像进行曝光补偿，提升图像的整体亮度与对比度，补偿方法为：

A(x，y)＝α(μ)(ln(F(μ(x，y)))-ln(μ(x，y))) (8)

其中α()与图像的整体亮度有关，其函数为：

其中w取值范围为0.2～0.7，建议取值为0.3；Th_high为高亮度图像阈值，在方法中取值为180。

函数F_i(k)由如下公式计算：

在这里F_min取值为130～160之间，建议值为150。

(4)求取Y通道在对数域增强图像：

ln(Y_out(x，y))＝ln(Y_Denoise(x，y))+A(x，y) (11)

那么Y通道的输出图像为：

(5)为每个像素点计算UV通道的增强比例：

对于输出图像每个像素点的UV通道，按照如下公式计算：

U_out(x，y)＝max(0，min(255，(U_Denoise(x，y)-128)Ratio_uv+128) (14)

V_out(x，y)＝max(0，min(255，(V_Denoise(x，y)-128)Ratio_uv+128) (15)。