[發明專利]一種基于三維塊匹配的彩色膠片檔案影像去噪方法

在審

• 申請號: 202310335838.5
• 申請日: 2023-03-31
• 公開（公告）號: CN116468626A
• 公開（公告）日: 2023-07-21
• 發明（設計）人: 陳國棟;陳子健;佘明磊;張旭生;林咸磊
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T5/20;G06T5/50;G06T7/90;G06T7/223;G06T7/269
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 張燈燦;蔡學俊

1.一種基于三維塊匹配的彩色膠片檔案影像去噪方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟S1、將輸入的彩色膠片檔案影像的RGB色彩空間轉換為YUV色彩空間；

步驟S2、在基礎估計中引入前后向光流來進行幀間搜索，以更好地對每個參考塊進行相似塊匹配并分別得到一個三維矩陣；

步驟S3、根據得到的三維矩陣，采用連續階導數的閾值濾波對圖像塊進行去噪；

步驟S4、分別將去噪后的圖像塊聚合到原來的位置；

步驟S5、在最終估計中引入光流來對每個參考塊進行相似塊匹配，形成兩個三維數組；

步驟S6、根據已經組織好的兩個三維數組，采用維納濾波對圖像塊進行去噪；

步驟S7、將所有的估計圖像塊聚合，通過YUV色彩空間反變換到RGB色彩空間，最終得到降噪后的膠片檔案。

2.根據權利要求1所述的一種基于三維塊匹配的彩色膠片檔案影像去噪方法，其特征在于，所述步驟S1中，將圖像的RGB色彩空間轉換為YUV色彩空間，在搜索相似塊時使用Y分量進行搜索，UV分量使用和Y分量相同的相似塊位置信息；RGB色彩空間和YUV色彩空間的轉換公式為：

其中，Y表示明亮度，U和V表示色度，R、G、B分別表示紅、綠、藍三原色的亮度。

3.根據權利要求1所述的一種基于三維塊匹配的彩色膠片檔案影像去噪方法，其特征在于，所述步驟S2中，在基本估計中的幀間搜索引入前后向光流來引導搜索，在搜索區域中搜索匹配塊，即在被搜索的幀畫面數量上，搜索窗的中心將遵循參考塊依照光流估計的運動軌跡進行搜索；前向光流估計的運動軌跡有：

其中，t為參考幀所處的時間，N_f為正在被搜索的幀畫面數量，對在t+N_f上估計的光流稱為前向光流，為t+N_f上一坐標(x,y,t)的運動軌跡；同理，對在t-N_f上估計的光流稱作后向光流，后向運動軌跡的計算只需要使用后向光流估計即可。

4.根據權利要求3所述的一種基于三維塊匹配的彩色膠片檔案影像去噪方法，其特征在于，所述幀間搜索的實現方法為：

假定p和q是位于(x,y,t)和(x′,y′,t′)的兩個塊區域，如果正則化距離大于閾值，認為p和q不能歸為相似塊；假定p為參考塊，位于(x,y,t)，此時將在t幀附近的2N_f+1幀的窗口中搜索到若干個相似塊；將搜索到的這些相似塊堆疊到一個三維塊中，并按照它們到p的距離進行排序；幀間搜索的公式如下：

其中，d(x,y)表示p和q之間的正則化距離，p和q是位于(x,y,t)和(x′,y′,t′)的兩個塊區域。

5.根據權利要求1所述的一種基于三維塊匹配的彩色膠片檔案影像去噪方法，其特征在于，所述基礎估計以及之后的最終估計均包括三個步驟：塊匹配分組、濾波和聚合。

6.根據權利要求1所述的一種基于三維塊匹配的彩色膠片檔案影像去噪方法，其特征在于，所述步驟S3中，對圖像塊進行去噪，采用連續階導數的閾值濾波，連續階導數的閾值函數的公式如下：

其中，η_k(x,T)是參數為小波系數x和閾值為T的連續階導數的閾值函數，k為閾值函數的連續階數，階數越大，處理效果越好，但處理所花費的時間也越長，x表示小波系數，T為閾值。

7.根據權利要求1所述的一種基于三維塊匹配的彩色膠片檔案影像去噪方法，其特征在于，所述步驟S4中，聚合指的是分別將去噪后的圖像塊融合到原來的位置，每個像素的灰度值通過每個對應位置的塊的值加權平均，權重取決于置0的個數和噪聲強度。

8.根據權利要求1所述的一種基于三維塊匹配的彩色膠片檔案影像去噪方法，其特征在于，所述步驟S5中，相較于基礎估計中的塊匹配分組，最終估計是找到原噪聲圖像以及基礎估計圖像里面與目前處理圖像塊相似的所有塊進行分組。