[發明專利]一種基于引導濾波器的量子圖像傳感器的列噪聲消除方法

在審

• 申請號: 201910048635.1
• 申請日: 2019-01-18
• 公開（公告）號: CN109872274A
• 公開（公告）日: 2019-06-11
• 發明（設計）人: 高靜;杜嘯星;徐江濤;聶凱明;史再峰
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G06T3/20
• 分類號: G06T3/20;G06T3/40;G06T5/00;G06T7/40
• 代理公司: 天津市三利專利商標代理有限公司 12107
• 代理人: 韓新城

本發明公開一種基于引導濾波器的量子圖像傳感器的列噪聲消除方法，包括以下步驟：在第一設定參數下利用一維引導濾波器對含列噪聲的QIS單幀圖像進行濾波，將QIS單幀圖像中的高頻分量與圖像平滑部分進行分離，得到該QIS單幀圖像的高頻分量；在第二設定參數下利用所述的一維引導濾波器對高頻分量進行引導濾波，將高頻分量中的列噪聲和預定圖像平滑部分進行分離，獲得需要的噪聲分量；對獲得的噪聲分量求列均值，得到列噪聲向量，用傳感器輸出圖像減去該列噪聲向量，得到去列噪聲圖像。本發明對QIS的非固定的列條紋噪聲有很好去除效果，且算法快速有效。

技術領域

本發明涉及圖像處理技術領域，特別是涉及一種基于引導濾波器的量子圖像傳感器的列噪聲消除方法。

背景技術

量子圖像傳感器(QIS)具有單光子計數、空間過采樣、時間過采樣三大特征。相比于經典的CMOS圖像傳感器，QIS的稱為“jot”的像素具有亞衍射極限、高轉換增益、低滿阱容量，所以QIS應具備超低的讀出噪聲、超大的動態范圍、超高的圖像分辨率以及超快的幀頻速率，因此將極大提升許多特殊環境下的圖像獲取質量，例如微弱光環境成像、高速運動物體捕獲、高對比度成像等，具有廣闊的應用前景。

實際的QIS成像系統中，QIS采用大陣列過采樣以及列讀出的電路結構，由于期間的不匹配和制造工藝的偏差，像素的讀出噪聲和讀出電路的ADC偏置電壓有所不同，于是對于單光子的量化會產生非固定的列條紋噪聲，它的存在會嚴重的降低QIS的成像質量。又因為QIS的高幀頻和高數據量，所以對非固定的列噪聲的消除應簡單快速且具備實時特性。

QIS的在圖像處理領域的列噪聲消除可以放寬對實際電路設計的要求，對于以后國內的單光子過采樣圖像傳感器的研究有著有積極的作用。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術中存在的技術缺陷，而提供一種基于引導濾波器的量子圖像傳感器的列噪聲消除方法。

為實現本發明的目的所采用的技術方案是：

一種基于引導濾波器的量子圖像傳感器的列噪聲消除方法，包括以下步驟：

在第一設定參數下利用一維引導濾波器對含列噪聲的QIS單幀圖像進行濾波，將QIS單幀圖像中的高頻分量與圖像平滑部分進行分離，得到該QIS單幀圖像的高頻分量；

在第二設定參數下利用所述的一維引導濾波器對高頻分量進行引導濾波，將高頻分量中的列噪聲和預定圖像平滑部分進行分離，獲得需要的噪聲分量；

對獲得的噪聲分量求列均值，得到列噪聲向量，用傳感器輸出圖像減去該列噪聲向量，得到去列噪聲圖像。

其中，所述一維引導濾波器的濾波輸出q_i為：

其中，k|i∈ω_k表示覆蓋像素i的多個重疊的濾波窗口ω_k，是與像素i重疊的所有濾波窗口的系數平均值，其中，每個點的濾波輸出q_i組成了圖像平滑部分，a_k,b_k是在濾波窗口ω_k中恒定的線性系數，k是濾波窗口ω的序列數,I_i引導圖像；

其中，μ_k和是濾波窗口ω_k中引導圖像I_i的均值和方差，是濾波窗口ω_k中輸入圖像P_i的平均值，|ω|是濾波窗口ω_k中的灰度值點數,ε是對參數a_k的權衡。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：