[發(fā)明專利]基于人眼視覺特性的視頻噪聲估計(jì)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210242301.6
• 申請日: 2012-07-13
• 公開（公告）號: CN102790844A
• 公開（公告）日: 2012-11-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 尚凌輝;林國錫;王亞利;高勇
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江捷尚視覺科技有限公司
• 主分類號: H04N5/14
• 分類號: H04N5/14
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 杜軍

1.?基于人眼視覺特性的視頻噪聲估計(jì)方法，其特征在于該方法包括以下步驟：

步驟1）噪聲強(qiáng)度人工標(biāo)注：準(zhǔn)備一個(gè)視頻庫，該視頻庫包含了不同場景不同噪聲程度的視頻，每個(gè)視頻都由多個(gè)不同的人對其進(jìn)行噪聲程度主觀打分，分值在0到100之間，每個(gè)視頻的噪聲程度平均值MOS為這個(gè)視頻的噪聲程度的人眼主觀分?jǐn)?shù)；

步驟2）去噪：為了能更精確定位運(yùn)動(dòng)區(qū)域，降低噪聲對定位的干擾，首先對視頻中的每一幀圖像做一個(gè)去噪處理；

步驟3）運(yùn)動(dòng)區(qū)域定位：幀間像素變化可分為三種情況：干擾、光線變化或物體運(yùn)動(dòng)；步驟2）已經(jīng)對視頻做了去噪處理，所以這里的幀間變化只需要區(qū)分物體運(yùn)動(dòng)還是光線變化；在相機(jī)固定的情況下，當(dāng)光線發(fā)生變化時(shí)，局部區(qū)域的幀間像素變化存在如公式（1）所示的規(guī)律；假設(shè)局部光照一致性，對前后幀圖像進(jìn)行像素歸一化，如公式（2、3）所示，將歸一化后圖像???????????????????????????????????????????????和做幀差，分塊計(jì)算幀差圖像的方差，將方差大于閾值的塊記為運(yùn)動(dòng)區(qū)域；

????????????????????????????????????（1）

??????????????????????????????????????????（2）

???????????????????????????????????????（3）

其中表示視頻的第n幀圖像中坐標(biāo)（，）處的像素值，表示視頻的第n+1幀圖像中坐標(biāo)（，）處的像素值，表示視頻的第n幀圖像中坐標(biāo)（，）處的像素值，表示視頻的第n+1幀圖像中坐標(biāo)（，）處的像素值；表示第n幀圖像局部區(qū)域像素值之和，表示第n+1幀圖像局部區(qū)域像素值之和，表示光照變化率，表示局部光照一致性下估計(jì)得到的第n+1幀圖像；

步驟4）過亮、過暗區(qū)域的定位：攝像頭的動(dòng)態(tài)范圍都是比較有限的，當(dāng)拍攝場景中同時(shí)存在低照度和高照度區(qū)域超過了攝像頭的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)范圍時(shí)，圖像中的過亮、過暗區(qū)域?qū)⒊霈F(xiàn)截止現(xiàn)象，同時(shí)對噪聲也存在截止現(xiàn)象，所以過亮、過暗區(qū)域的噪聲強(qiáng)度較其它區(qū)域偏低；

為了使噪聲估計(jì)結(jié)果更加魯棒，在噪聲估計(jì)時(shí)應(yīng)該過濾過亮、過暗區(qū)域的干擾，所述的過亮區(qū)域?yàn)橄袼刂翟?25-255之間的區(qū)域，所述的過暗區(qū)域?yàn)橄袼刂翟?-30之間的區(qū)域；

步驟5）噪聲掩膜：考慮到物體運(yùn)動(dòng)和亮度對噪聲估計(jì)的影響，對非運(yùn)動(dòng)區(qū)域和非過亮、過暗區(qū)域進(jìn)行噪聲強(qiáng)度估計(jì)，將這兩種區(qū)域記為噪聲掩膜；

步驟6）恰可感知模型JND：該模型的基本思想是在某一背景亮度下，像素值在一定范圍內(nèi)變化時(shí)，人眼不能感知，經(jīng)過試驗(yàn)像素變化的感知存在一個(gè)臨界點(diǎn)被稱為恰可感知點(diǎn)，不同背景下的恰可感知點(diǎn)可由公式（4）表示，其中表示區(qū)域的背景亮度；

?????????????????????????????????????（4）

步驟7）幀間非運(yùn)動(dòng)變化：設(shè)定噪聲掩膜區(qū)域的幀差為幀間非運(yùn)動(dòng)變化；

步驟8）噪聲的可見程度：將幀間的非運(yùn)動(dòng)變化和JND圖像進(jìn)行比較，得到噪聲的可見程度記為，這里的非運(yùn)動(dòng)變化還包含了光線變化，將在下一步計(jì)算中進(jìn)行過濾；

步驟9）幀間結(jié)構(gòu)變化：對未去噪的原始視頻的前后幀進(jìn)行步驟2）操作，將噪聲方差記為噪聲的視覺效果，該視覺效果用表示，方差越大表明噪聲的視覺效果越強(qiáng)，這里可以很好的過濾掉光線變化，因?yàn)楣饩€變化引起的幀間變化方差非常小；

步驟10）噪聲強(qiáng)度特征和噪聲程度平均值MOS的擬合：步驟8）和步驟9）已經(jīng)獲取了噪聲強(qiáng)度和人眼視覺感受相關(guān)的特征值，分別是和，但是和噪聲程度平均值MOS之間并非線性關(guān)系，采用公式（5）進(jìn)行非線性擬合

????????????????????????????????????（5）

其中均表示非線性模型的參數(shù)；

步驟11)噪聲強(qiáng)度計(jì)算：對待估計(jì)視頻通過步驟2）到步驟9）計(jì)算特征值，代入公式（5）即可得到符合人眼視覺特征的噪聲強(qiáng)度值。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所示的基于人眼視覺特性的視頻噪聲估計(jì)方法，其特征在于：步驟2）中所述的去噪處理采用3×3的均值濾波器。