[發明專利]圖像降噪方法和設備

無效

• 申請號: 200810088080.5
• 申請日: 2008-03-31
• 公開（公告）號: CN101282417A
• 公開（公告）日: 2008-10-08
• 發明（設計）人: 法爾漢·A·巴凱;松井章;西尾研一
• 申請（專利權）人: 索尼株式會社;索尼電子有限公司
• 主分類號: H04N5/217
• 分類號: H04N5/217;H04N9/04
• 代理公司: 北京東方億思知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 董方源

技術領域

本發明涉及信號處理領域。本發明尤其涉及圖像降噪。

背景技術

多數圖像降噪算法使用的基本概念試圖同時實現兩個相反的目的：(i)保留圖像邊緣(信號的空間相關的高頻分量)以及(ii)平滑噪聲(信號的空間不相關的高頻分量)。通常利用稱作閾值化(thresholding)或取心(coring)的處理步驟來實現上述目的。該操作將信號的可變性平滑掉，所述信號可變性的幅度小于被認為是區分信號和噪聲的界線的某一閾值。在其它降噪算法例如雙邊濾波中，使用高斯函數以更軟的方式限定噪聲—信號界線，以評估像素附近信號的可變性。在這些算法中，必須指定適當的值來確定高斯函數的寬度，并且這樣的參數設定與在其它基于閾值的降噪算法中同樣重要。如果降噪系統中的閾值(或等價物)設定不當，則降噪效果可能不能令人滿意，或者可能最終得到具有過度衰減邊緣的非常模糊的圖像。

因此，適當的閾值(或等價物)設定是獲得滿意的圖像質量所必須的。此外，準確地知道進行降噪的信號路徑的節點的噪聲量也很重要。

發明內容

在此描述了一種圖像降噪系統以及實現所述圖像降噪系統的方法。所述圖像降噪系統和方法利用快速準確的多信道頻率依賴方案用于分析噪聲。在各個信道中噪聲被分解為多個頻帶，子帶噪聲被傳播。于是在準確地預測具有信號電平依賴性、頻率依賴性和信道間相關性的噪聲之后，能夠在相機流水線的任意節點進行降噪。所包括的整套方法用于基于平均圖像電平和相機噪聲參數估計傳感器輸出的各個顏色信道中的圖像噪聲。實現一種方案以對各個顏色信道檢測峰值白圖像電平，并對一組代表性顏色預測圖像電平值。基于噪聲模型和相機參數，對各個色標的各個顏色信道預測噪聲電平，這些噪聲電平被傳播到降噪節點。三維LUT將信號電平與噪聲電平相關聯。然后適應性地控制降噪閾值。

在一個方面，一種圖像降噪方法包括以下步驟：獲取圖像，其中所述圖像包含噪聲；將所述噪聲拆分為多個噪聲子帶；確定各個噪聲子帶的閾值；以及將低于所述各個噪聲子帶閾值的噪聲濾除。所述方法還包括獲取一個或多個相機參數。所述方法還包括通過合并所述一個或多個相機參數，計算輸入噪聲矩陣。所述方法還包括從所述噪聲矩陣中傳播帶式噪聲。所述方法還包括產生信號—噪聲查找表以將信號值與噪聲值相關聯。所述方法還包括使用所述信號—噪聲查找表來預測逐像素噪聲量。所述閾值為逐像素閾值。通過所述逐像素閾值將所述噪聲濾除。所述一個或多個相機參數包括放大器增益、自動白平衡增益、邊緣增強增益以及顏色校正矩陣參數中至少一個。所述一個或多個參數當在相機上實現時可在處理器處獲得。所述一個或多個參數當在計算裝置上以圖像繪制軟件實現時，經由圖像中的頭信息可獲得。傳播帶式噪聲的步驟還包括將所述輸入噪聲矩陣中的每一個帶拆分為N個子帶。獲取圖像、拆分噪聲以及確定閾值的步驟實時進行。預測逐像素噪聲量的步驟還包括以下步驟：將像素值輸入所述查找表；將輸入的所述像素值轉換為預測噪聲量；用所述查找表將輸入信號上的信號值映射到帶式噪聲矩陣；以及根據所述信號值內插和外推帶式噪聲矩陣。所述方法還包括當拍攝條件改變時更新所述查找表。

在另一方面，一種圖像降噪方法包括以下步驟：獲取一個或多個相機參數；通過合并所述一個或多個相機參數，計算輸入噪聲矩陣；從所述輸入噪聲矩陣中傳播帶式噪聲；產生信號—噪聲查找表以將信號值與噪聲值相關聯；使用所述信號—噪聲查找表預測逐像素噪聲量；控制逐像素閾值；以及使用所述逐像素閾值將所述圖像中的噪聲濾除。所述一個或多個相機參數包括放大器增益、自動白平衡增益、邊緣增強增益以及顏色校正矩陣參數中至少一個。所述一個或多個參數當在相機上實現時可在處理器處獲得。所述一個或多個參數當在計算裝置上以圖像繪制軟件實現時，經由圖像中的頭信息可獲得。傳播帶式噪聲的步驟還包括將所述輸入噪聲矩陣帶拆分為N個子帶。獲取一個或多個相機參數、計算輸入噪聲矩陣、傳播帶式噪聲以及產生信號—噪聲查找表的步驟實時進行。預測逐像素噪聲量的步驟還包括以下步驟：將像素值輸入所述查找表；將輸入的所述像素值轉換為預測噪聲量；用所述查找表將輸入信號上的信號值映射到帶式噪聲矩陣；以及根據所述信號值內插和外推帶式噪聲矩陣。所述方法還包括當拍攝條件改變時更新所述查找表。