[發明專利]一種自適應夜視視頻降噪方法

有效

• 申請號: 201410319459.8
• 申請日: 2014-07-07
• 公開（公告）號: CN104125474B
• 公開（公告）日: 2017-03-08
• 發明（設計）人: 賀超;馬敬銳;姜河;孫建軍;趙瑩;陳乃澍
• 申請（專利權）人: 山東神戎電子股份有限公司
• 主分類號: H04N19/80
• 分類號: H04N19/80;H04N19/117
• 代理公司: 濟南泉城專利商標事務所37218
• 代理人: 褚慶森

技術領域

本發明涉及一種自適應夜視視頻降噪方法，更具體的說，尤其涉及一種根據當前幀與前一幀圖像的相關系數來實時調整濾波系數的自適應夜視視頻降噪方法。?

背景技術

在安防領域中，夜間監控一直是重要的應用領域，但受制于夜間的低光照環境，監控設備獲取的圖像都伴有大量的噪聲，嚴重影響視覺質量及視頻編碼效率。

目前對于夜間的噪聲圖像處理，通常使用的方法主要有兩類，一類是利用單幀圖像信息進行空域濾波算法，這類算法的噪聲消除能力很弱，并且很容易造成圖像細節的模糊，雖然有BM3D等邊緣保持濾波算法，但是其過大的計算復雜度使其無法應用于實時的視頻監控領域。

另一類方法是利用多幀視頻畫面進行平均的幀累積時域濾波方法，這種方法對于噪聲的抑制有明顯的效果，但由于會在當前幀圖像中保留大量的歷史信息，會造成運動區域的模糊，也就是通常所說的拖尾現象。幀累積濾波算法的公式為???????????????????????????????????????????????，其中為濾波系數，為濾波結果，為上一幀的濾波結果，為當前幀圖像。

現在有通過運動檢測改進的幀累積算法，這些算法通常使用基于塊匹配的運動檢測技術對圖像進行運動檢測，對圖像中的靜止區域與運動區域進行區分，并根據檢測的結果進行相應的運動補償。由于使用的基于塊的運動檢測，當對不同的塊采用不同濾波系數或不同濾波方法時，很容易產生塊現象。這種塊現象造成的視覺降質往往比視頻中原有的噪聲更加明顯。?

發明內容

本發明為了克服上述技術問題的缺點，提供了一種根據當前幀與前一幀圖像的相關系數來實時調整濾波系數的自適應夜視視頻降噪方法。

本發明的自適應夜視視頻降噪方法，其特別之處在于，通過以下步驟來實現：a).獲取灰度值圖像，對于待處理的數字量視頻信號，提取灰度值圖像作為待處理圖像；獲取待處理圖像的第一幀圖像并對其進行處理，將處理后的圖像保存到圖像和中；b).獲取當前幀圖像，獲取待處理圖像中當前幀的灰度值圖像，將其存儲至圖像中；?c).求取相關系數，選取當前幀圖像上的某一點，以此像素點為中心，選取邊長為L的方塊中所有像素點作為采樣集合,同時選取前一幀圖像上相同位置的所有像素點作為采樣集合，然后利用公式（1）計算出兩個結合的相關系數:

?????（1）

、分別為兩個采樣集合、的方差，其通過公式（2）進行求取：

?????（2）

為兩采樣集合的協方差，其通過公式（3）進行求取：

??????（3）

其中，表示樣本的均值；d).求取相關系數矩陣，對于當前幀圖像上的所有像素點依次按照步驟c)所述的方法計算出其對應的相關系數，相關系數就組成與視頻圖像維數相同的相關系數矩陣，其中為圖像寬度，為圖像高度；e).求取濾波系數，相關系數矩陣中的元素用表示；選取出相關系數矩陣中數值較小的個相關系數，求取其平均值，設求取的平均值為，作為運動區域的平均相關系數；選取出相關系數矩陣中數值較大的個相關系數，求取其平均值，設求取的平均值為，作為無運動區域的平均相關系數；利用公式（4）求取出當前圖像中所有像素點的幀累積濾波系數：

???????（4）

其中，、為提前設定的幀累積濾波系數，＜，為以坐標點為中心所計算出的相關系數，為當前圖像中坐標點為的幀累積濾波系數；f).圖像濾波處理，根據步驟e)中所求出的每個像素點的幀累積濾波系數，利用公式（5）對其進行自適應幀累積濾波處理，以獲取當前幀的濾波結果；

?????（5）

其中，為上一幀圖像的濾波結果，為當前幀圖像，為當前幀濾波處理后的圖像；g).依次濾波，將步驟f)中獲取的當前幀的濾波結果存入至，前一幀圖像的值更新為當前幀圖像的值，采用步驟b)至步驟f)相同的方法對視頻幀圖像進行濾波；濾波過程中濾波結果即為濾波后的視頻數據。

本發明的自適應夜視視頻降噪方法，步驟c)中相關系數求取的過程中，采用滑動窗口的方式對圖像的所有采樣集合的相關系數進行計算；步驟e)中，可由幀累積濾波系數形成濾波系數矩陣，利用濾波系數矩陣對當前幀圖像進行濾波處理。

本發明的自適應夜視視頻降噪方法，步驟e)中，所述的幀累積濾波系數、的取值范圍分別為10%～30%、50%～70%。