[發明專利]一種自適應對運動的電子倍增CCD視頻圖像去噪的方法

有效

• 申請號: 201510727482.5
• 申請日: 2015-10-30
• 公開（公告）號: CN105338220B
• 公開（公告）日: 2018-11-13
• 發明（設計）人: 張聞文;李伯軒;陳錢;顧國華;何偉基;路東明;于雪蓮;任侃
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: H04N5/213
• 分類號: H04N5/213;H04N5/217
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 唐代盛

1.一種自適應對運動的電子倍增CCD視頻圖像去噪的方法，其特征在于采用行列投影方式，對微光視頻序列的參考幀和當前幀進行雙向配準，通過計算前后兩幀圖像投影的差方和，得到的差方和函數是與位移相關的函數，然后遍歷差方和矩陣，找出前后兩幀圖像的最大位移；由計算得到前后兩幀圖像位移坐標，得到兩幀的重疊區域，在得到重疊區域后，重疊區域的圖像信息沒有變化，而噪聲隨機變化，且符合高斯噪聲模型，判斷圖像的位移方向，對圖像雙向配準，然后進行權值濾波去除噪聲，具體步驟如下：

步驟1，對每一幀圖像大小為M×Ν的視頻，從視頻序列第一幀開始，選取前一幀為參考圖像，后一幀為當前圖像，參考圖像預先存入SDRAM中；

步驟2，分別計算兩幀圖像像素序列的行投影值和列投影值并計算每一行和每一列像素的平均值；

步驟3，用每一行的投影值減去每一行像素的平均值，每一列的投影值減去每一列像素的平均值，以消除圖像高頻信息的影響，然后將得到的結果進行濾波計算，修正投影結果，將計算結果存入FIFO緩存中；相關性計算

步驟4，用步驟3中得到的修正后的行投影值和列投影值計算出這兩幀圖像在估計位移范圍內的所有行投影差方和還有所有列投影的差方和，該差方和是與行位移或者列位移相關的函數，通過比較差方和矩陣，然后遍歷兩幀圖像的行位移量和列位移量，找到最大位移量(dx,dy)，即圖像的最大的相對位移；

步驟5，利用得到的相對位移量，并判斷圖像的位移方向，使自適應對向任何方向運動的圖像進行去噪；

步驟6，根據步驟5中判斷出的圖像位移方向，對圖像進行雙向配準，然后對圖像采用權值濾波方法進行濾波，最終將去噪后的圖像保存并同時存入SDRAM作為新的參考圖像，不斷的重復步驟1到步驟6，直到視頻最后一幀；

在步驟3中，對投影矩陣進行濾波修正，得到行濾波投影值和列濾波投影值，即

式中的Δ₁和Δ₂分別為垂直方向和水平方向的預設位移，和為修正后的投影值。

2.根據權利要求1所述的自適應對運動的電子倍增CCD視頻圖像去噪的方法，其特征在于在步驟4中，對前面計算得到的修正后的兩幀圖像行和列的投影進行差方和運算，計算公式如下：

C^y(z)和C^x(w)分別為行數組的差方和、列數組的差方和，z和w表示垂直位移量和水平的位移量，z和w的值域分別為，z∈[1,2Δ₁]，w∈[1,2Δ₂]，然后遍歷[C^y(1),C^y(2),...C^y(2Δ₁)]和[C^x(1),C^x(2),...C^x(2Δ₂)]，找到其中的最大值和其中dx_max和dy_max為從行和列投影信息中得出的最大位移值，用最大位移值減去預設的位移值Δ₁和Δ₂，得到實際的位移值dx和dy公式如下：

3.根據權利要求1所述的自適應對運動的電子倍增CCD視頻圖像去噪的方法，其特征在于在步驟5中，根據步驟4中得到的最大相對位移，以前一幀圖像為參考圖像判斷圖像的位移情況，其判斷方式如下：

如果dx<0并且dy<0，說明圖像向右下運動；

如果dx<0并且dy>0，說明圖像向左下運動；

如果dx>0并且dy<0，說明圖像向右上運動；

如果dx>0并且dy>0，說明圖像向左上運動；

如果dx≠0，dy＝0，則圖像為水平運動；

如果dx＝0，dy≠0，則圖像為垂直運動。

4.根據權利要求1所述的自適應對運動的電子倍增CCD視頻圖像去噪的方法，其特征在于在步驟6中，在步驟6中，利用步驟5中的判斷出的位移方向，運用雙向配準的方法找出重疊區域和變化區域，在重疊區域和變化區域的像素值進行權值濾波，以消除疊加在圖像上的噪聲，給變化區域圖像信息加權系數0.125，給重疊區域圖像信息加權系數0.875，增強重疊區域的信息，削弱圖像變化區域噪聲的影響，從而消除噪聲。