[發明專利]一種固定場景下低信噪比視頻的自適應3D降噪方法

有效

• 申請號: 201310099769.9
• 申請日: 2013-03-26
• 公開（公告）號: CN103179325A
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發明（設計）人: 徐超;任君;金偉其;宋博;秦姍
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: H04N5/21
• 分類號: H04N5/21
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 付雷杰;李愛英

1.一種固定場景下低信噪比視頻的自適應3D降噪方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1、采集用于初始背景估計的N幀視頻圖像序列F₁～F_N，將第k幀F_k與后一幀F_k+1的灰度值進行差分，得到N-1個差分圖像，令D_k表示第k個幀間差分圖像，其中k=1,2,…,N-1，N取30～150；

步驟2、根據視頻序列噪聲標準差估計二值化閾值T_k：針對每個幀間差分圖像，將其劃分成大小為M×M的方形區域，其中M為正整數，計算每個方形區域的平均灰度值和標準差，取所有標準差中最小值作為該幀間差分圖像噪聲標準差的估計，則第k個幀間差分圖像D_k對應的二值化閾值為T_k=alpha₁×δ_k；其中δ_k表示第k個幀間差分圖像D_k對應的噪聲標準差的估計，alpha₁取3～4；

步驟3、將幀間差分圖像D_k以T_k為閾值進行二值化，得到二值圖像O_k；針對視頻圖像中的某一個位置的像素點，找到二值圖中該位置的像素點值為0的所有二值圖，將找到的二值圖對應的視頻圖像中該像素點的灰度值累加求和值，再將該和值除以累加次數，得到該像素點的背景估計值；按照上述方法遍歷視頻圖像的所有像素點，求出所有像素點的背景估計值組成初始背景圖像back_orig；

步驟4、實時采集視頻序列，將當前幀f_n與當前背景圖像back的灰度值進行差分，得到當前背景差分圖像DB_n；其中，當n=1時，back為步驟3得到的初始背景圖像back_orig；

步驟5、按照步驟2的方法估計二值化閾值T_n，即：以當前背景差分圖像DB_n為對象，將其劃分成大小為M×M的多個方形區域，計算每個方形區域的平均灰度值和標準差，取所有標準差中最小值作為當前背景差分圖像噪聲標準差的估計δ_n，則二值化閾值T_n=alpha₂×δ_n，其中alpha₂取4～5；

步驟6、將所述當前背景差分圖像DB_n以T_n為閾值進行二值化處理，并去除連通域小于10的散點噪聲，得到二值化的背景差分圖像bwDB_n；

步驟7、分塊判決法判定運動像素塊：

將二值化的背景差分圖像bwDB_n劃分成M′×M′大小的方形區域，其中M′為正整數；然后判別每個區域的狀態：

若M′×M′的區域中所有像素點的值均為0，則當前灰度圖像f_n中的該區域判定為背景像素塊FB_back；否則當前灰度圖像f_n中的該區域判定為運動像素塊FB_mov；

步驟8、對步驟7中判定的運動像素塊FB_mov進行空域濾波，填充到當前背景圖像back中運動像素塊各自所在的位置，得到當前幀的3D降噪圖像；

步驟9、實時更新當前背景圖像，用于下一次的處理：

首先，將當前幀f_n與其前一幀f_n-1、后一幀f_n+1進行累加平均，得到平均值圖像即；

然后，對平均值圖像和當前背景圖像back對應的像素點加權求和，得到更新后的當前背景圖像back，具體為：

判斷當前灰度圖像f_n中每一個像素點屬于某個背景像素塊FB_back中的像素點還是屬于某個運動像素塊FB_mov中的像素點：

如果屬于背景像素塊FB_back中的像素點，則平均值圖像中該點的權值取為α，當前背景圖像中的該點權值取為1-α，α取0.3～0.4；

如果屬于運動像素塊FB_mov中的像素點，則當前背景圖像中該點的權值取為1，平均值圖像中的該點權值取為0；

步驟10、對于輸入的每一幀視頻圖像，分別進行步驟4至步驟9的處理，得到視頻的3D降噪結果。