[發明專利]視頻數據的濾波降噪系統及濾波降噪方法

無效

• 申請號: 201110402034.X
• 申請日: 2011-12-07
• 公開（公告）號: CN102523373A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 戴林;張立嵩
• 申請（專利權）人: 天津天地偉業物聯網技術有限公司
• 主分類號: H04N5/21
• 分類號: H04N5/21
• 代理公司: 天津市宗欣專利商標代理有限公司 12103
• 代理人: 王山

技術領域

本發明涉及視頻監控的技術領域，具體說是一種應用于實時視頻降噪，通過鄰域模板的數據均值替代原有幀數據，從而降低圖像中高斯噪聲的視頻數據的濾波降噪系統及濾波降噪方法。

背景技術

在圖像傳感器采集圖像信號過程中混入的噪聲主要是高斯噪聲，而視頻圖像降噪的主要目標是濾除其中的噪聲,同時盡可能保持好細節信息,并要求在降噪后的視頻圖像中減少由于濾波引入的視覺降質。

視頻圖像降噪技術不但能夠濾除視頻圖像中的噪聲、提高視頻圖像主觀視覺質量,而且對于壓縮編碼、目標識別與跟蹤、幀頻提升等后續處理任務有重要意義。現行的視頻圖像降噪算法可以分為兩類:早期的像素域降噪算法和近年來的轉換域降噪算法。

根據濾波器的濾波范圍,像素域降噪算法可以劃分為時域濾波算法和空時濾波算法。時域濾波算法利用視頻圖像時域上的相關性以抑制噪聲,通常基于運動估計/運動補償方法獲取時域預測;而空時濾波算法則是利用視頻圖像三維空間中的空時相關性濾除噪聲。像素域降噪算法的主要缺點就是在降噪后的視頻圖像中容易引入時域降質、過平滑等空域降質,到目前為止還沒有一種適合多種噪聲級別的降噪算法。另外,像素域降噪算法中多采用運動估計獲取時域上的相關信息,但噪聲的存在容易影響運動估計的準確度,從而降低降噪性能。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種應用于實時視頻降噪，通過鄰域模板的數據均值替代原有幀數據，從而降低圖像中高斯噪聲的視頻數據的濾波降噪系統及濾波降噪方法。

本發明為解決公知技術中存在的技術問題所采取的技術方案是:

本發明的視頻數據的濾波降噪系統，包括鄰域模板生成模塊、模板疊加模塊和均值計算模塊，上述三個模塊依次相連接；鄰域模板生成模塊包含四路先入先出存儲器FIFO1～FIFO4和一路數據幀輸入Pixel_In，由數據幀輸入Pixel_In引入的連續四幀視頻圖像數據由FIFO1至FIFO4依次存入四路先入先出存儲器；模板疊加模塊中包括模板參數存儲器Coefficient?RAM、乘法器和加法器，模板參數存儲器記錄模板的濾波因數，而模板參數存儲器通過乘法器與Pixel_In和FIFO1～FIFO4的輸出端分別連接，乘法器將濾波因數與Pixel_In引入的當前幀視頻圖像數據和FIFO1～FIFO4內存儲的前4幀視頻圖像數據之間做乘法，所得五個乘積再通過加法器求和后將所得數據的和值引入均值計算模塊；均值計算模塊，與模板疊加模塊相連接，存儲五次求和的不同和值，并將五次和值通過加法器再次求和，然后通過常量因數取均值。

本發明的視頻數據的濾波降噪方法，包括以下步驟：

A、由數據幀輸入Pixel_In引入第一幀視頻圖像數據，并將此幀視頻圖像數據存入FIFO1，由數據幀輸入Pixel_In引入第二幀視頻圖像數據，并將此幀視頻圖像數據存入FIFO2，由數據幀輸入Pixel_In引入第三幀視頻圖像數據，并將此幀視頻圖像數據存入FIFO3，由數據幀輸入Pixel_In引入第四幀視頻圖像數據，并將此幀視頻圖像數據存入FIFO4；

B、由數據幀輸入Pixel_In引入第五幀視頻圖像數據，此幀視頻圖像數據與四路先入先出存儲器中所存儲的前四幀視頻圖像數據一同構成5×5鄰域模板中的第一列數據；

C、將濾波因數與Pixel_In引入的第五幀視頻圖像數據和FIFO1～FIFO4內存儲的前4幀視頻圖像數據分別通過乘法器做乘法，并將五個乘積再通過加法器求和，作為5×5鄰域模板中的第一列數據的和值，將此和值存入均值計算模塊中，記為Reg1；

D、重復四次依次執行上述A、B、C三步驟，得到5×5鄰域模板中后四列數據的和值，分別記為Reg2、Reg3、Reg4和Reg5；

E、將上述五列數據的和值再次通過加法器求和，即得到5×5鄰域模板中25個數據的和，記為REG；

F、將REG除以常量因數，即可得出濾波后的均值reg，將reg作為數據幀輸出Pixel_Out。

本發明具有的優點和積極效果是:

本發明的視頻數據的濾波降噪系統及濾波降噪方法中，采用均值濾波的方式，通過鄰域模板生成模塊生成5×5鄰域模板，并將5×5鄰域模板中的五列視頻圖像數據的和值求和后再除以常量因數得到幀輸出，利用空間中相鄰的25幀數據的均值替代原有的一幀數據，從而有效濾除實時視頻中的高斯噪聲，提高了視頻圖像數據的質量。

附圖說明

圖1是本發明的視頻數據的濾波降噪系統中鄰域模板生成模塊及模板疊加模塊部分的示意圖；