[發明專利]視頻數據的濾波降噪系統及濾波降噪方法

有效

• 申請號: 201210070066.9
• 申請日: 2012-03-16
• 公開（公告）號: CN102595026A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 戴林;高飛
• 申請（專利權）人: 天津天地偉業數碼科技有限公司
• 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

1.一種視頻數據的濾波降噪系統，其特征在于：包括2D降噪子系統和3D降噪子系統，2D降噪子系統與3D降噪子系統順序相連接，2D降噪子系統的數據輸出端對應連接3D降噪子系統的數據輸入端；上述2D降噪子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至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存入FIFO1至FIFO4四路先入先出存儲器；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Coefficient?RAM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分別連接，乘法器將濾波因數分別與Pixel_In引入的當前幀視頻圖像數據和FIFO1～FIFO4內存儲的前4幀視頻圖像數據做乘法，所得五個乘積再通過加法器求和，然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，然后通過除法器除以常量因數取均值作為數據輸出Pixel_Out；上述3D降噪子系統包括幀間數據處理模塊、幀數據緩存模塊和幀數據輸出控制模塊，上述三個模塊依次連接構成數據通路，并且在幀間數據處理模塊和幀數據緩存模塊之間同樣設置一個幀數據輸出控制模塊wr_ctrl；由2D降噪子系統輸出的數據幀Pixel_Out輸入到幀間數據處理模塊作為數據輸入pxd_i，幀數據輸出控制模塊輸出的幀數據pxd_o反饋至幀間數據處理模塊，幀間數據處理模塊中還包括減法器、乘法器和加法器，在幀間數據處理模塊中進行相鄰幀數據之間的運算，在前一幀數據和當前幀之間進行減法運算，運算所得結果通過乘法器乘以濾波系數再加上當前幀得到濾波后的當前幀數據；幀數據緩存模塊由DDR2存儲器構成，具有兩個緩存區FIFO5和FIFO6，每個緩存區分別緩存一幀視頻圖像數據；幀數據輸出控制模塊控制濾波處理后的幀數據輸出。

2.一種基于權利要求1所述的視頻數據的濾波降噪系統的濾波降噪方法，包括以下步驟：

A、由2D降噪子系統的數據幀輸入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FIFO4；當數據幀輸入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FIFO4時，原來存儲在FIFO4中的第一幀視頻圖像數據轉存至FIFO3；繼續引入視頻圖像數據，當第四幀視頻圖像數據引入時，上述四幀視頻圖像數據依次儲存于FIFO1至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FIFO1至FIFO4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與模板參數存儲器Coefficient?RAM中儲存的濾波因數做乘法，并將所得五個乘積再通過加法器求和，其結果作為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；

D、繼續引入視頻圖像數據，在新的四幀數據幀引入時重復四次分別依次執行上述A、B、C三步驟，得到5×5鄰域模板中后四列數據的和值，根據存儲器先入先出的原則，第一列數據的和值最終被存入Reg1，五列數據的和值分別存為Reg1、Reg2、Reg3、Reg4和Reg5；

E、將上述五列數據的和值通過加法器求和，即得到5×5鄰域模板中25個數據的和，存入存儲器REG；

F、將REG中數據通過除法器除以常量因數，得出濾波后的均值并存入存儲器reg，將存儲器reg中數據作為數據幀輸出Pixel_Out；

G、將2D降噪子系統的Pixel_Out作為3D降噪子系統的數據輸入pxd_i，當pxd_i得到其第1幀視頻圖像數據輸入時，此時不對第1幀視頻圖像數據進行處理，而直接將該幀數據輸入至DDR2存儲器的第一個緩存區FIFO5內，對此第1幀視頻圖像數據進行緩存；

H、當pxd_i得到第2幀視頻圖像數據輸入時，幀數據輸出控制模塊wr_ctrl向外輸出第一個緩存區FIFO5內的第1幀視頻圖像數據，作為第一幀pxd_o，同時使用第一個緩存區內的第1幀數據和當前的第2幀的數據進行減法運算；

I、將兩幀相鄰視頻圖像數據經過減法運算后得出的結果乘以濾波系數K，K∈[0,1]；

J、乘以濾波系數K之后的結果再加上當前的第2幀視頻圖像數據，從而得到濾波處理后的第2幀數據，將該幀數據存儲在幀數據緩存模塊的DDR2存儲器的第二個緩存區FIFO6內；

K、當pxd_i得到第3幀視頻圖像數據輸入時，幀數據輸出控制模塊wr_ctrl模塊向外輸出第二個緩存區FIFO6內的第2幀數據作為第二幀pxd_o，同時使用第二個緩存區FIFO6的第2幀數據和當前的第3幀數據進行減法運算，所得結果乘以濾波系數K再與第3幀數據之和得出濾波后的第3幀數據，將該數據存入DDR2存儲器的第一個緩存區FIFO5；

L、當有新的數據再次輸入時循環執行上述步驟A至K。