專(zhuān)利名稱(chēng)：級(jí)聯(lián)濾波器及其標(biāo)定去噪強(qiáng)度的動(dòng)態(tài)設(shè)定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及視頻處理領(lǐng)域，特別涉及級(jí)聯(lián)濾波器標(biāo)定去噪強(qiáng)度的動(dòng)態(tài)設(shè)定技術(shù)。
背景技術(shù)：
在視頻監(jiān)控等具體的應(yīng)用場(chǎng)景中，實(shí)際采集到的圖像中往往含有大量的噪聲，為了能方便圖像的應(yīng)用或后期的處理，通常采用濾波器對(duì)圖像進(jìn)行濾波以降低噪聲。濾波器有很多種類(lèi)，如時(shí)域?yàn)V波器、空域?yàn)V波器、時(shí)空域?yàn)V波器等等。不過(guò)無(wú)論是哪一個(gè)種類(lèi)，單個(gè)濾波器的濾波效果往往是有限的，因此有人使用級(jí)聯(lián)濾波器對(duì)圖像進(jìn)行濾波。級(jí)聯(lián)濾波器是指將多個(gè)濾波器級(jí)聯(lián)起來(lái)的一種系統(tǒng)。圖像在級(jí)聯(lián)濾波器中會(huì)先后在多個(gè)濾波器中進(jìn)行濾波，通常可以達(dá)到比單個(gè)濾波器更好的濾波效果。級(jí)聯(lián)濾波器中每一個(gè)濾波器的濾波強(qiáng)度是由一個(gè)參數(shù)控制的，該參數(shù)被稱(chēng)為“標(biāo)定去噪強(qiáng)度”。理論上標(biāo)定去噪強(qiáng)度最好與所輸入的圖像的實(shí)際噪聲水平相匹配，對(duì)實(shí)際噪聲水平較高的圖像最好使用較大的標(biāo)定去噪強(qiáng)度，對(duì)實(shí)際噪聲水平較低的圖像最好使用較小的標(biāo)定去噪強(qiáng)度。但是，在實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景中，圖像的實(shí)際噪聲水平往往無(wú)法得知，或者是在變化中的，而且噪聲的類(lèi)型也會(huì)在變化中，或者圖像不同區(qū)域具有不同的噪聲水平，所以現(xiàn)有技術(shù)通常為級(jí)聯(lián)濾波器中的每一個(gè)濾波器設(shè)定一個(gè)固定的標(biāo)定去噪強(qiáng)度，這樣的話多級(jí)濾波器采用同一個(gè)噪聲水平，使得去噪結(jié)果有些區(qū)域會(huì)過(guò)于平滑，有些區(qū)域去噪不足，整體去噪效果不佳。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種級(jí)聯(lián)濾波器及其標(biāo)定去噪強(qiáng)度的動(dòng)態(tài)設(shè)定方法，能夠均衡各級(jí)濾波器的去噪強(qiáng)度以獲得更好的整體去噪效果。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的實(shí)施方式提供了一種級(jí)聯(lián)濾波器標(biāo)定去噪強(qiáng)度的動(dòng)態(tài)設(shè)定方法，該級(jí)聯(lián)濾波器至少包括前后級(jí)聯(lián)的第一濾波器和第二濾波器，方法包括以下步驟根據(jù)第一濾波器的去噪結(jié)果對(duì)第一濾波器去噪能力進(jìn)行估計(jì)；根據(jù)第一濾波器的標(biāo)定去噪強(qiáng)度和估計(jì)得到的第一濾波器去噪能力，設(shè)定第二濾波器的標(biāo)定去噪強(qiáng)度。本發(fā)明的實(shí)施方式還提供了一種級(jí)聯(lián)濾波器，至少包括前后級(jí)聯(lián)的第一濾波器和第二濾波器，還包括估計(jì)單元，用于根據(jù)第一濾波器的去噪結(jié)果對(duì)第一濾波器去噪能力進(jìn)行估計(jì)；標(biāo)定單元，用于根據(jù)第一濾波器的標(biāo)定去噪強(qiáng)度和估計(jì)得到的第一濾波器去噪能力，設(shè)定第二濾波器的標(biāo)定去噪強(qiáng)度。。本發(fā)明實(shí)施方式與現(xiàn)有技術(shù)相比，主要區(qū)別及其效果在于
對(duì)前一級(jí)濾波器去噪能力進(jìn)行估計(jì)，用前一級(jí)濾波器的標(biāo)定去噪強(qiáng)度減去估計(jì)結(jié)果得到差值，再根據(jù)該差值設(shè)定后一級(jí)濾波器的標(biāo)定去噪強(qiáng)度，可以針對(duì)不同的輸入圖像象實(shí)現(xiàn)后一級(jí)濾波器去噪強(qiáng)度的自適應(yīng)調(diào)整，從而均衡級(jí)聯(lián)的各級(jí)濾波器的去噪強(qiáng)度以獲得更好的整體去噪效果。如果針對(duì)某個(gè)圖像，前一級(jí)濾波器去噪強(qiáng)度較高，后一級(jí)濾波器的去噪強(qiáng)度就會(huì)自動(dòng)減弱一些；如果針對(duì)另一個(gè)圖像，前一級(jí)濾波去噪強(qiáng)度較低，后一級(jí)濾波器就自動(dòng)加大去噪強(qiáng)度，從而使級(jí)聯(lián)濾波器的整體去噪效果更為接近預(yù)先設(shè)定的標(biāo)定值。進(jìn)一步地，將前一級(jí)濾波器的標(biāo)定去噪強(qiáng)度與其去噪能力估計(jì)值的差值，結(jié)合視頻運(yùn)動(dòng)信息、歷史視頻信息、圖像局部紋理信息中的一項(xiàng)或多項(xiàng)，共同計(jì)算得到后一級(jí)濾波器的標(biāo)定去噪強(qiáng)度，可以進(jìn)一步提高級(jí)聯(lián)濾波器的整體去噪效果。進(jìn)一步地，在動(dòng)態(tài)調(diào)整標(biāo)定去噪強(qiáng)度的基礎(chǔ)上，將級(jí)聯(lián)濾波器設(shè)置成時(shí)域?yàn)V波器和空域?yàn)V波器的混合配置，可以進(jìn)一步提高去噪的整體效果。有一些噪聲比較適合在時(shí)域過(guò)濾，有一些噪聲比較適合在空域過(guò)濾，搭配使用時(shí)域?yàn)V波器和空域?yàn)V波器，可以有更好的去噪效果。在此基礎(chǔ)上，在級(jí)聯(lián)的不同類(lèi)型的濾波器之間使用動(dòng)態(tài)的方法設(shè)定標(biāo)定去噪強(qiáng)度是本專(zhuān)利的一個(gè)創(chuàng)新。例如，對(duì)于前一級(jí)是時(shí)域?yàn)V波器，后一級(jí)是空域?yàn)V波器的情況，如果前一級(jí)估計(jì)下來(lái)去噪能力不高，說(shuō)明在時(shí)域去噪效果不佳，則使用本專(zhuān)利的技術(shù)方案可以自動(dòng)為后一級(jí)的空域?yàn)V波器設(shè)定較高的標(biāo)定去噪強(qiáng)度，在空域加大去噪強(qiáng)度，往往可以達(dá)到較好的效果。如果前一級(jí)估計(jì)下來(lái)去噪能力較高，則根據(jù)本專(zhuān)利的技術(shù)方案對(duì)后一級(jí)自動(dòng)設(shè)定較低的標(biāo)定去噪強(qiáng)度，以免濾波過(guò)度。進(jìn)一步地，時(shí)空域?yàn)V波器成本較高或需要占用較多的資源，使用一個(gè) 時(shí)空域?yàn)V波器搭配時(shí)間或空域?yàn)V波器，在較低成本或較少資源的前提下，也能達(dá)到較好的整體效果。


圖1是本發(fā)明第一實(shí)施方式中一種級(jí)聯(lián)濾波器標(biāo)定去噪強(qiáng)度的動(dòng)態(tài)設(shè)定方法的流程示意圖；圖2是本發(fā)明第一實(shí)施方式中一種FIR算子的示意圖；圖3是本發(fā)明第二實(shí)施方式中一種級(jí)聯(lián)濾波器標(biāo)定去噪強(qiáng)度的動(dòng)態(tài)設(shè)定方法的流程示意圖；圖4是本發(fā)明第三實(shí)施方式中一種級(jí)聯(lián)濾波器標(biāo)定去噪強(qiáng)度的動(dòng)態(tài)設(shè)定方法的流程示意圖；圖5是本發(fā)明第四實(shí)施方式中一種級(jí)聯(lián)濾波器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式在以下的敘述中，為了使讀者更好地理解本申請(qǐng)而提出了許多技術(shù)細(xì)節(jié)。但是，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解，即使沒(méi)有這些技術(shù)細(xì)節(jié)和基于以下各實(shí)施方式的種種變化和修改，也可以實(shí)現(xiàn)本申請(qǐng)各權(quán)利要求所要求保護(hù)的技術(shù)方案。為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。本發(fā)明第一實(shí)施方式涉及一種級(jí)聯(lián)濾波器標(biāo)定去噪強(qiáng)度的動(dòng)態(tài)設(shè)定方法。該級(jí)聯(lián)濾波器標(biāo)定去噪強(qiáng)度的動(dòng)態(tài)設(shè)定方法該級(jí)聯(lián)濾波器至少包括前后級(jí)聯(lián)的第一濾波器和第二濾波器。為了更容易理解本發(fā)明的技術(shù)方案，本發(fā)明的各實(shí)施方式大都以?xún)蓚€(gè)濾波器進(jìn)行說(shuō)明，但實(shí)際上可以方便地?cái)U(kuò)展到更多個(gè)相互級(jí)聯(lián)的濾波器，只要在每?jī)蓚€(gè)相鄰濾波器之間都采用本發(fā)明的技術(shù)方案即可，兩個(gè)濾波器可以是相鄰的，也可以?xún)烧咧g存在間隔。如果級(jí)聯(lián)濾波器中只有兩個(gè)濾波器，則在前的是第一濾波器，在后的是第二濾波器。當(dāng)然，級(jí)聯(lián)濾波器中也可以包括更多的濾波器，如三個(gè)、四個(gè)、五個(gè)等等，此時(shí)本實(shí)施方式中只是描述其中任意兩個(gè)相鄰濾波器之間的標(biāo)定去噪強(qiáng)度的動(dòng)態(tài)設(shè)定方法。知道了兩個(gè)相鄰濾波器之間的動(dòng)態(tài)設(shè)定方法，就可以方便地類(lèi)推到各個(gè)濾波器。例如，濾波器A、B、C、 D組成一個(gè)級(jí)聯(lián)濾波器，則A和B之間，B和C之間，C和D之間分別采用本發(fā)明實(shí)施方式所公開(kāi)的動(dòng)態(tài)設(shè)定方法。在A和B之間，A是第一濾波器，B是第二濾波器。在B和C之間，B 是第一濾波器，C是第二濾波器。在C和D之間，C是第一濾波器，D是第二濾波器?？梢允敲?jī)蓚€(gè)濾波器之間都采用本發(fā)明實(shí)施方式中的動(dòng)態(tài)設(shè)定方法，也可以只是級(jí)聯(lián)濾波器中的部分濾波器之間采用本發(fā)明實(shí)施方式中的動(dòng)態(tài)設(shè)定方法。圖1是該級(jí)聯(lián)濾波器標(biāo)定去噪強(qiáng)度的動(dòng)態(tài)設(shè)定方法的流程示意圖。在步驟101中，根據(jù)第一濾波器的去噪結(jié)果對(duì)第一濾波器去噪能力進(jìn)行估計(jì)?？梢愿鶕?jù)輸入第一濾波器的噪聲圖像和第一濾波器輸出的去噪圖像估計(jì)第一濾波器的去噪能力。噪聲圖像是真正意義上的一整幅圖像，或者整幅圖像中的局部數(shù)據(jù)塊。當(dāng)然，在特定場(chǎng)景下，也可以采用特殊的算法僅根據(jù)第一濾波器的輸出圖像來(lái)估計(jì)第一濾波器的去噪能力。下面例舉兩種前一級(jí)濾波器(即第一濾波器)去噪能力的估計(jì)方法，方法一稱(chēng)為作差求SAD法，方法二稱(chēng)為HR算子提取法。HR是指有限沖激響應(yīng)濾波器(Finite Impulse Response) 0并以圖像的局部數(shù)據(jù)塊為例說(shuō)明前一級(jí)濾波器去噪能力估計(jì)模塊的操作。假設(shè)前一級(jí)濾波器去噪的圖像局部塊數(shù)據(jù)為II，去噪后的輸出圖像局部塊數(shù)據(jù)為12，若采用 SAD法，前一級(jí)濾波器去噪能力表示為L(zhǎng)= I 111-12 I 11/N，N為Il和12局部數(shù)據(jù)塊像素的個(gè)數(shù)；若采用HR算子提取法，前一級(jí)濾波器去噪能力表示為L(zhǎng) = IF * (11-12) I，F(xiàn)為HR 算子，*表示卷積，圖2給出了一種HR算子的例子。HR算子提取法中采用的算子具有和噪聲特性類(lèi)似的頻域響應(yīng)即可，并不限于本發(fā)明實(shí)施方式提供的HR算子。并且前一級(jí)濾波器去噪能力估計(jì)方法也不限于此，任何能夠估計(jì)出濾波器去噪能力的方法都可以被采用。此后進(jìn)入步驟102，使用第一濾波器的標(biāo)定去噪強(qiáng)度減去估計(jì)得到的第一濾波器去噪能力，得到差值。本發(fā)明各實(shí)施方式中所稱(chēng)的“標(biāo)定去噪強(qiáng)度”可以是一個(gè)表示對(duì)整幅圖像整體去噪的強(qiáng)度的標(biāo)量，也可以是一個(gè)表示圖像局部去噪強(qiáng)度的矩陣。本實(shí)施方式中，采用第一濾波器的標(biāo)定去噪強(qiáng)度以及估計(jì)得到的第一濾波器去噪能力的差值作為第二濾波器的標(biāo)定去噪強(qiáng)度的估計(jì)值。并且第二濾波器的標(biāo)定去噪強(qiáng)度的估計(jì)方法也不限于此，任何能夠估計(jì)出第二濾波器的標(biāo)定去噪強(qiáng)度的方法都可以被采用。此后進(jìn)入步驟103，根據(jù)差值設(shè)定第二濾波器的標(biāo)定去噪強(qiáng)度。可以是直接將差值作為第二濾波器的標(biāo)定去噪強(qiáng)度，也可以根據(jù)該差值進(jìn)行特定的運(yùn)算，將運(yùn)算結(jié)果作為第二濾波器的標(biāo)定去噪強(qiáng)度。所述步驟102和103是根據(jù)第一濾波器的標(biāo)定去噪強(qiáng)度和步驟101中估計(jì)得到的第一濾波器去噪能力，設(shè)定第二濾波器的標(biāo)定去噪強(qiáng)度的一種具體方式。除了這種實(shí)現(xiàn)方式之外，還可以有多種等同效果的實(shí)現(xiàn)方式，例如，計(jì)算K=估計(jì)得到的第一濾波器去噪能力/第一濾波器的標(biāo)定去噪強(qiáng)度，第二濾波器的標(biāo)定去噪強(qiáng)度=(I-K) *第一濾波器去噪能
-H絕絕刀，等等。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)例中，根據(jù)差值和參考因素共同決定第二濾波器的標(biāo)定去噪強(qiáng)度，其中參考因素是以下各項(xiàng)因素中的任意一項(xiàng)或任意組合視頻運(yùn)動(dòng)信息、歷史視頻信息、圖像局部紋理信息。當(dāng)然，也可以不用參考因素，只憑該前一級(jí)濾波器的標(biāo)定去噪強(qiáng)度與其去噪能力估計(jì)值的差值設(shè)定后一級(jí)濾波器(第二濾波器)的標(biāo)定去噪強(qiáng)度。對(duì)前一級(jí)濾波器去噪能力進(jìn)行估計(jì)，用前一級(jí)濾波器的標(biāo)定去噪強(qiáng)度減去估計(jì)結(jié)果得到差值，再根據(jù)該差值設(shè)定后一級(jí)濾波器的標(biāo)定去噪強(qiáng)度，可以針對(duì)不同的輸入圖像實(shí)現(xiàn)后一級(jí)濾波器去噪強(qiáng)度的自適應(yīng)調(diào)整，從而均衡級(jí)聯(lián)的各級(jí)濾波器的去噪強(qiáng)度以獲得更好的整體去噪效果。如果針對(duì)某個(gè)圖像，前一級(jí)濾波器去噪強(qiáng)度較高，后一級(jí)濾波器的去噪強(qiáng)度就會(huì)自動(dòng)減弱一些。如果針對(duì)另一個(gè)圖像，前一級(jí)濾波去噪強(qiáng)度較低，后一級(jí)濾波器就會(huì)自動(dòng)加大去噪強(qiáng)度，從而使級(jí)聯(lián)濾波器的整體去噪效果更為接近預(yù)先設(shè)定的標(biāo)定值。將前一級(jí)濾波器的標(biāo)定去噪強(qiáng)度與其去噪能力估計(jì)值的差值，結(jié)合視頻運(yùn)動(dòng)信息、歷史視頻信息、圖像局部紋理信息中的一項(xiàng)或多項(xiàng)，共同計(jì)算得到后一級(jí)濾波器的標(biāo)定去噪強(qiáng)度，可以進(jìn)一步提高級(jí)聯(lián)濾波器的整體去噪效果。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選例子中，級(jí)聯(lián)濾波器中至少包括一個(gè)時(shí)域?yàn)V波器和一個(gè)空域?yàn)V波器。在動(dòng)態(tài)調(diào)整標(biāo)定去噪強(qiáng)度的基礎(chǔ)上，將級(jí)聯(lián)濾波器設(shè)置成時(shí)域?yàn)V波器和空域?yàn)V波器的混合配置，可以進(jìn)一步提高去噪的整體效果。有一些噪聲比較適合在時(shí)域過(guò)濾，有一些噪聲比較適合在空域過(guò)濾，搭配使用時(shí)域?yàn)V波器和空域?yàn)V波器，可以有更好的去噪效果。在此基礎(chǔ)上，在級(jí)聯(lián)的不同類(lèi)型的濾波器之間使用動(dòng)態(tài)的方法設(shè)定標(biāo)定去噪強(qiáng)度是本專(zhuān)利的一個(gè)創(chuàng)新。例如，對(duì)于前一級(jí)是時(shí)域?yàn)V波器，后一級(jí)是空域?yàn)V波器的情況，如果前一級(jí)估計(jì)下來(lái)去噪能力不高，說(shuō)明在時(shí)域去噪效果不佳，則使用本專(zhuān)利的技術(shù)方案可以自動(dòng)為后一級(jí)的空域?yàn)V波器設(shè)定較高的標(biāo)定去噪強(qiáng)度，在空域加大去噪強(qiáng)度，往往可以達(dá)到較好的效果。如果前一級(jí)估計(jì)下來(lái)去噪能力較高，則根據(jù)本專(zhuān)利的技術(shù)方案對(duì)后一級(jí)自動(dòng)設(shè)定較低的標(biāo)定去噪強(qiáng)度，以免濾波過(guò)度。對(duì)于前一級(jí)是空域?yàn)V波器，后一級(jí)是時(shí)域?yàn)V波器的情況分析也是類(lèi)似。本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選例子中，級(jí)聯(lián)濾波器中包括一個(gè)時(shí)空域?yàn)V波器，其它為時(shí)域?yàn)V波器或空域?yàn)V波器。時(shí)空域?yàn)V波器成本較高或需要占用較多的資源，使用一個(gè)時(shí)空域?yàn)V波器搭配時(shí)間或空域?yàn)V波器，在較低成本或較少資源的前提下，也能達(dá)到較好的整體效果。此外，可以理解，級(jí)聯(lián)濾波器中也可以包括多個(gè)時(shí)空域?yàn)V波器，甚至都由時(shí)空域?yàn)V波器組成。當(dāng)然，如果級(jí)聯(lián)濾波器中都是同一種類(lèi)型的濾波器，例如都是時(shí)域?yàn)V波器、都是空域?yàn)V波器、或者都是時(shí)空域?yàn)V波器，也可以使用本發(fā)明的技術(shù)方案。本發(fā)明第二實(shí)施方式涉及一種級(jí)聯(lián)濾波器標(biāo)定去噪強(qiáng)度的動(dòng)態(tài)設(shè)定方法。圖3是該級(jí)聯(lián)濾波器標(biāo)定去噪強(qiáng)度的動(dòng)態(tài)設(shè)定方法的流程示意圖。第二實(shí)施方式在第一實(shí)施方式的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，主要改進(jìn)之處在于在計(jì)算第二濾波器的標(biāo)定去噪強(qiáng)度時(shí)，考慮了視頻運(yùn)動(dòng)信息。在步驟301中，計(jì)算圖像局部塊的運(yùn)動(dòng)信息m。此后進(jìn)入步驟302，由圖像局部塊的運(yùn)動(dòng)信息m從運(yùn)動(dòng)標(biāo)定表T中查取運(yùn)動(dòng)標(biāo)定系數(shù)k。運(yùn)動(dòng)標(biāo)定表T是一張表，用于標(biāo)定運(yùn)動(dòng)大小與去噪強(qiáng)度的關(guān)系。此后進(jìn)入步驟303，根據(jù)第一濾波器的去噪結(jié)果對(duì)第一濾波器去噪能力L進(jìn)行估計(jì)。此后進(jìn)入步驟304，使用第一濾波器的標(biāo)定去噪強(qiáng)度sigmal減去估計(jì)得到的第一濾波器去噪能力L，得到差值(sigmal-L)。此后進(jìn)入步驟305，根據(jù)差值設(shè)定第二濾波器的標(biāo)定去噪強(qiáng)度。具體地說(shuō)，將運(yùn)動(dòng)標(biāo)定系數(shù)k與差值(sigmal-L)的乘積作為第二濾波器的標(biāo)定去噪強(qiáng)度sigma2。因?yàn)槭轻槍?duì)圖像局部塊進(jìn)行標(biāo)定去噪強(qiáng)度的動(dòng)態(tài)設(shè)定，如果圖像不同區(qū)域具有不同的噪聲水平，利用本技術(shù)方案可以自適應(yīng)地對(duì)局部加強(qiáng)或減弱標(biāo)定去噪強(qiáng)度，防止有些區(qū)域去噪不足，而有些區(qū)域又過(guò)于平滑的問(wèn)題，提高整體去噪效果。本發(fā)明第三實(shí)施方式涉及一種級(jí)聯(lián)濾波器標(biāo)定去噪強(qiáng)度的動(dòng)態(tài)設(shè)定方法。圖4是該級(jí)聯(lián)濾波器標(biāo)定去噪強(qiáng)度的動(dòng)態(tài)設(shè)定方法的流程示意圖。第三實(shí)施方式也考慮了視頻運(yùn)動(dòng)信息，并在第二實(shí)施方式基礎(chǔ)上采用統(tǒng)計(jì)的方法以得到更為準(zhǔn)確的標(biāo)定去噪強(qiáng)度。在步驟401中，計(jì)算圖像局部塊的運(yùn)動(dòng)信息。此后進(jìn)入步驟402，由圖像局部塊的運(yùn)動(dòng)信息從運(yùn)動(dòng)標(biāo)定表中查取運(yùn)動(dòng)標(biāo)定系數(shù)， 該運(yùn)動(dòng)標(biāo)定表用于標(biāo)定運(yùn)動(dòng)大小與去噪強(qiáng)度的關(guān)系。此后進(jìn)入步驟403，根據(jù)第一濾波器的去噪結(jié)果對(duì)第一濾波器去噪能力進(jìn)行估計(jì)。此后進(jìn)入步驟404，使用第一濾波器的標(biāo)定去噪強(qiáng)度減去估計(jì)得到的第一濾波器去噪能力，得到差值。此后進(jìn)入步驟405，將運(yùn)動(dòng)標(biāo)定系數(shù)與差值的乘積作為第二濾波器標(biāo)定的圖像局部塊的去噪強(qiáng)度。此后進(jìn)入步驟406，統(tǒng)計(jì)第二濾波器所有標(biāo)定的圖像局部塊的去噪強(qiáng)度，采用其均值作為第二濾波器的標(biāo)定去噪強(qiáng)度。當(dāng)然，也可以不采用均值，而是其它的算法(如取中值)來(lái)計(jì)算第二濾波器的標(biāo)定去噪強(qiáng)度。上述步驟405和406相當(dāng)于步驟103根據(jù)差值設(shè)定第二濾波器的標(biāo)定去噪強(qiáng)度的子步驟。本發(fā)明的各方法實(shí)施方式均可以以軟件、硬件、固件等方式實(shí)現(xiàn)。不管本發(fā)明是以軟件、硬件、還是固件方式實(shí)現(xiàn)，指令代碼都可以存儲(chǔ)在任何類(lèi)型的計(jì)算機(jī)可訪問(wèn)的存儲(chǔ)器中(例如永久的或者可修改的，易失性的或者非易失性的，固態(tài)的或者非固態(tài)的，固定的或者可更換的介質(zhì)等等)。同樣，存儲(chǔ)器可以例如是可編程陣列邏輯(Programmable Array Logic，簡(jiǎn)稱(chēng)“PAL”)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(Random Access Memory，簡(jiǎn)稱(chēng)“RAM”)、可編程只讀存儲(chǔ)器(Programmable Read Only Memory，簡(jiǎn)稱(chēng) “PROM”)、只讀存儲(chǔ)器(Read-Only Memory, 簡(jiǎn)稱(chēng)“ROM”)、電可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器(Electrically Erasable Programmable ROM，簡(jiǎn)稱(chēng)“EEPR0M”)、磁盤(pán)、光盤(pán)、數(shù)字通用光盤(pán)(Digital Versatile Disc，簡(jiǎn)稱(chēng)“DVD”)等等。本發(fā)明第四實(shí)施方式涉及一種級(jí)聯(lián)濾波器。圖5是該級(jí)聯(lián)濾波器的結(jié)構(gòu)示意圖。 該級(jí)聯(lián)濾波器至少包括前后級(jí)聯(lián)的第一濾波器和第二濾波器，在第一和第二濾波器之間還包括估計(jì)單元，用于根據(jù)第一濾波器的去噪結(jié)果對(duì)第一濾波器去噪能力進(jìn)行估計(jì)。標(biāo)定單元，用于根據(jù)第一濾波器的標(biāo)定去噪強(qiáng)度和所述估計(jì)得到的第一濾波器去噪能力，設(shè)定第二濾波器的標(biāo)定去噪強(qiáng)度。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)例中，該標(biāo)定單元可以進(jìn)一步包括差值計(jì)算子單元用于使用第一濾波器的標(biāo)定去噪強(qiáng)度減去估計(jì)單元輸出的第一濾波器去噪能力，得到差值，標(biāo)定強(qiáng)度計(jì)算和設(shè)置子單元，用于根據(jù)差值計(jì)算子單元計(jì)算得到的差值設(shè)定第二濾波器的標(biāo)定去噪強(qiáng)度。當(dāng)然，標(biāo)定單元還可以有其它的實(shí)現(xiàn)方式，例如，計(jì)算K=估計(jì)得到的第一濾波器去噪能力/第一濾波器的標(biāo)定去噪強(qiáng)度，第二濾波器的標(biāo)定去噪強(qiáng)度=(I-K) *第一濾波器去噪能力，等等。級(jí)聯(lián)濾波器中可以是一個(gè)時(shí)域?yàn)V波器和一個(gè)空域?yàn)V波器，也可以是一個(gè)時(shí)空域?yàn)V波器，其它為時(shí)域?yàn)V波器或空域?yàn)V波器。本技術(shù)方案包括兩個(gè)基本單元，其一為前一級(jí)濾波器(第一濾波器)去噪能力的估計(jì)單元(估計(jì)單元)，其二為下一級(jí)濾波器(第二濾波器)去噪強(qiáng)度的標(biāo)定單元(標(biāo)定單元)。標(biāo)定的去噪強(qiáng)度可以是一個(gè)表示對(duì)整幅圖像整體去噪的強(qiáng)度的標(biāo)量，也可以是一個(gè)表示圖像局部去噪強(qiáng)度的矩陣。該技術(shù)方案不依賴(lài)于前一級(jí)濾波器和下一級(jí)濾波器的具體實(shí)現(xiàn)方式(無(wú)論是時(shí)域?yàn)V波器、空域?yàn)V波器還是時(shí)空域?yàn)V波器皆可)，并且各級(jí)濾波器的輸入和輸出可以是任意視頻格式，例如RGB、YUV、Bayer等。這種技術(shù)方案可以用在視頻去噪中，實(shí)時(shí)地估計(jì)出級(jí)聯(lián)濾波器組中的濾波器圖像的整體噪聲強(qiáng)度或者局部噪聲強(qiáng)度，且有利于級(jí)聯(lián)濾波器組的濾波器的靈活設(shè)計(jì)，有利于濾波器根據(jù)圖像局部噪聲強(qiáng)度調(diào)節(jié)去噪強(qiáng)弱，從而均衡各級(jí)濾波器的去噪并獲得更好的整體去噪效果。估計(jì)單元至少利用包含前一級(jí)濾波器的含噪聲輸入圖像和前一級(jí)濾波器去噪后輸出圖像的信息。該單元的目的是合理有效地估計(jì)出前一級(jí)濾波器的實(shí)際去噪能力，并為下一級(jí)濾波器去噪強(qiáng)度的標(biāo)定提供依據(jù)和參考；根據(jù)前后濾波器噪聲傳遞的方式不同，此單元的輸出是一個(gè)表示對(duì)整幅圖像整體去噪的能力的標(biāo)量，或者是一個(gè)表示圖像局部去噪能力的矩陣。標(biāo)定單元利用估計(jì)單元估計(jì)的前一級(jí)濾波器的實(shí)際去噪能力以及前一級(jí)濾波器的標(biāo)定去噪強(qiáng)度，并配合輔助的可選的視頻運(yùn)動(dòng)信息、歷史視頻信息以及圖像局部紋理信息等中的一項(xiàng)或幾項(xiàng)信息，標(biāo)定出下一級(jí)濾波器需要的去噪強(qiáng)度，以此做為下一級(jí)濾波器的去噪強(qiáng)度。同理，該單元輸出的標(biāo)定去噪強(qiáng)度也可以是一個(gè)表示對(duì)整幅圖像整體去噪的強(qiáng)度的標(biāo)量，或者是一個(gè)表示圖像局部去噪強(qiáng)度的矩陣。如圖4所示，第一濾波器和第二濾波器級(jí)聯(lián)去噪，其間采用由估計(jì)單元和標(biāo)定單元組成的噪聲傳遞模塊提高各濾波器的去噪能力。在本實(shí)施例中，輸入第一濾波器的噪聲圖像和第一濾波器的去噪后輸出的去噪圖像共同作為估計(jì)單元的輸入，以此計(jì)算第一濾波器去噪的能力，需要特別說(shuō)明的是噪聲圖像和去噪圖像可以是真正意義上的一整幅圖像， 也可以是圖像中的局部數(shù)據(jù)塊。并且圖像可以是任意數(shù)據(jù)格式，例如RGB、YUV、Bayer、單通道灰度圖像等等。 第一、第二和第三實(shí)施方式是與本實(shí)施方式相對(duì)應(yīng)的方法實(shí)施方式，本實(shí)施方式可與第一、第二和第三實(shí)施方式互相配合實(shí)施。第一、第二和第三實(shí)施方式中提到的相關(guān)技術(shù)細(xì)節(jié)在本實(shí)施方式中依然有效，為了減少重復(fù)，這里不再贅述。相應(yīng)地，本實(shí)施方式中提到的相關(guān)技術(shù)細(xì)節(jié)也可應(yīng)用在第一、第二和第三實(shí)施方式中。需要說(shuō)明的是，本發(fā)明各設(shè)備實(shí)施方式中提到的各單元都是邏輯單元，在物理上， 一個(gè)邏輯單元可以是一個(gè)物理單元，也可以是一個(gè)物理單元的一部分，還可以以多個(gè)物理單元的組合實(shí)現(xiàn)，這些邏輯單元本身的物理實(shí)現(xiàn)方式并不是最重要的，這些邏輯單元所實(shí)現(xiàn)的功能的組合是才解決本發(fā)明所提出的技術(shù)問(wèn)題的關(guān)鍵。此外，為了突出本發(fā)明的創(chuàng)新部分，本發(fā)明上述各設(shè)備實(shí)施方式并沒(méi)有將與解決本發(fā)明所提出的技術(shù)問(wèn)題關(guān)系不太密切的單元引入，這并不表明上述設(shè)備實(shí)施方式并不存在其它的單元。雖然通過(guò)參照本發(fā)明的某些優(yōu)選實(shí)施方式，已經(jīng)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了圖示和描述，但本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該明白，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對(duì)其作各種改變，而不偏離本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種級(jí)聯(lián)濾波器標(biāo)定去噪強(qiáng)度的動(dòng)態(tài)設(shè)定方法，該級(jí)聯(lián)濾波器至少包括前后級(jí)聯(lián)的第一濾波器和第二濾波器，其特征在于，所述方法包括以下步驟根據(jù)第一濾波器的去噪結(jié)果對(duì)第一濾波器去噪能力進(jìn)行估計(jì)；根據(jù)第一濾波器的標(biāo)定去噪強(qiáng)度和所述估計(jì)得到的第一濾波器去噪能力，設(shè)定第二濾波器的標(biāo)定去噪強(qiáng)度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的級(jí)聯(lián)濾波器標(biāo)定去噪強(qiáng)度的動(dòng)態(tài)設(shè)定方法，其特征在于，所述根據(jù)第一濾波器的標(biāo)定去噪強(qiáng)度和所述估計(jì)得到的第一濾波器去噪能力，設(shè)定第二濾波器的標(biāo)定去噪強(qiáng)度的步驟包括以下子步驟使用第一濾波器的標(biāo)定去噪強(qiáng)度減去所述估計(jì)得到的第一濾波器去噪能力，得到差值；根據(jù)所述差值設(shè)定第二濾波器的標(biāo)定去噪強(qiáng)度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的級(jí)聯(lián)濾波器標(biāo)定去噪強(qiáng)度的動(dòng)態(tài)設(shè)定方法，其特征在于，所述根據(jù)差值設(shè)定第二濾波器的標(biāo)定去噪強(qiáng)度的步驟中，根據(jù)所述差值和參考因素共同決定第二濾波器的標(biāo)定去噪強(qiáng)度，其中所述參考因素是以下各項(xiàng)因素中的任意一項(xiàng)或任意組合視頻運(yùn)動(dòng)信息、歷史視頻信息、圖像局部紋理信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的級(jí)聯(lián)濾波器標(biāo)定去噪強(qiáng)度的動(dòng)態(tài)設(shè)定方法，其特征在于，所述標(biāo)定去噪強(qiáng)度是一個(gè)表示對(duì)整幅圖像整體去噪的強(qiáng)度的標(biāo)量，或者是一個(gè)表示圖像局部去噪強(qiáng)度的矩陣。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的級(jí)聯(lián)濾波器標(biāo)定去噪強(qiáng)度的動(dòng)態(tài)設(shè)定方法，其特征在于，所述級(jí)聯(lián)濾波器中至少包括一個(gè)時(shí)域?yàn)V波器和一個(gè)空域?yàn)V波器。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的級(jí)聯(lián)濾波器標(biāo)定去噪強(qiáng)度的動(dòng)態(tài)設(shè)定方法，其特征在于，所述級(jí)聯(lián)濾波器中包括一個(gè)時(shí)空域?yàn)V波器，其它為時(shí)域?yàn)V波器或空域?yàn)V波器。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的級(jí)聯(lián)濾波器標(biāo)定去噪強(qiáng)度的動(dòng)態(tài)設(shè)定方法，其特征在于，所述根據(jù)第一濾波器的去噪結(jié)果對(duì)第一濾波器去噪能力進(jìn)行估計(jì)的步驟中，根據(jù)輸入第一濾波器的噪聲圖像和第一濾波器輸出的去噪圖像估計(jì)第一濾波器的去噪能力；所述噪聲圖像是整幅圖像，或者整幅圖像中的局部數(shù)據(jù)塊。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任意一項(xiàng)所述的級(jí)聯(lián)濾波器標(biāo)定去噪強(qiáng)度的動(dòng)態(tài)設(shè)定方法， 其特征在于，在所述得到差值的步驟之前還包括以下步驟計(jì)算圖像局部塊的運(yùn)動(dòng)信息；由所述圖像局部塊的運(yùn)動(dòng)信息從運(yùn)動(dòng)標(biāo)定表中查取運(yùn)動(dòng)標(biāo)定系數(shù)，該運(yùn)動(dòng)標(biāo)定表用于標(biāo)定運(yùn)動(dòng)大小與去噪強(qiáng)度的關(guān)系；所述根據(jù)差值設(shè)定第二濾波器的標(biāo)定去噪強(qiáng)度的步驟中，將所述運(yùn)動(dòng)標(biāo)定系數(shù)與所述差值的乘積作為第二濾波器的標(biāo)定去噪強(qiáng)度。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任意一項(xiàng)所述的級(jí)聯(lián)濾波器標(biāo)定去噪強(qiáng)度的動(dòng)態(tài)設(shè)定方法， 其特征在于，在所述得到差值的步驟之前還包括以下步驟計(jì)算圖像局部塊的運(yùn)動(dòng)信息；由所述圖像局部塊的運(yùn)動(dòng)信息從運(yùn)動(dòng)標(biāo)定表中查取運(yùn)動(dòng)標(biāo)定系數(shù)，該運(yùn)動(dòng)標(biāo)定表用于標(biāo)定運(yùn)動(dòng)大小與去噪強(qiáng)度的關(guān)系；所述根據(jù)差值設(shè)定第二濾波器的標(biāo)定去噪強(qiáng)度的步驟進(jìn)一步包括以下子步驟 將所述運(yùn)動(dòng)標(biāo)定系數(shù)與所述差值的乘積作為第二濾波器標(biāo)定的圖像局部塊的去噪強(qiáng)度；統(tǒng)計(jì)第二濾波器所有標(biāo)定的圖像局部塊的去噪強(qiáng)度，采用其均值作為第二濾波器的標(biāo)定去噪強(qiáng)度。
10.一種級(jí)聯(lián)濾波器，至少包括前后級(jí)聯(lián)的第一濾波器和第二濾波器，其特征在于，還包括估計(jì)單元，用于根據(jù)第一濾波器的去噪結(jié)果對(duì)第一濾波器去噪能力進(jìn)行估計(jì)； 標(biāo)定單元，用于根據(jù)第一濾波器的標(biāo)定去噪強(qiáng)度和所述估計(jì)得到的第一濾波器去噪能力，設(shè)定第二濾波器的標(biāo)定去噪強(qiáng)度。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的級(jí)聯(lián)濾波器，其特征在于， 所述標(biāo)定單元進(jìn)一步包括差值計(jì)算子單元用于使用第一濾波器的標(biāo)定去噪強(qiáng)度減去所述估計(jì)單元輸出的第一濾波器去噪能力，得到差值，標(biāo)定強(qiáng)度計(jì)算和設(shè)置子單元，用于根據(jù)所述差值計(jì)算子單元計(jì)算得到的差值設(shè)定第二濾波器的標(biāo)定去噪強(qiáng)度。所述級(jí)聯(lián)濾波器中至少包括一個(gè)時(shí)域?yàn)V波器和一個(gè)空域?yàn)V波器；或者， 所述級(jí)聯(lián)濾波器中包括一個(gè)時(shí)空域?yàn)V波器，其它為時(shí)域?yàn)V波器或空域?yàn)V波器。
全文摘要
本發(fā)明涉及視頻處理領(lǐng)域，公開(kāi)了一種級(jí)聯(lián)濾波器及其標(biāo)定去噪強(qiáng)度的動(dòng)態(tài)設(shè)定方法。本發(fā)明中，對(duì)前一級(jí)濾波器的去噪能力進(jìn)行估計(jì)，用前一級(jí)濾波器的標(biāo)定去噪強(qiáng)度減去估計(jì)結(jié)果得到差值，再根據(jù)該差值設(shè)定后一級(jí)濾波器的標(biāo)定去噪強(qiáng)度，可以針對(duì)不同的輸入圖像實(shí)現(xiàn)后一級(jí)濾波器去噪強(qiáng)度的自適應(yīng)調(diào)整，從而均衡級(jí)聯(lián)的各級(jí)濾波器的去噪強(qiáng)度以獲得更好的整體去噪效果。優(yōu)選地，級(jí)聯(lián)濾波器中既有時(shí)域?yàn)V波器也有空域?yàn)V波器。
文檔編號(hào)H04N7/18GK102170520SQ201110112920
公開(kāi)日2011年8月31日 申請(qǐng)日期2011年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月29日
發(fā)明者張榮祥, 查林, 鄧志輝 申請(qǐng)人:杭州?？低曑浖邢薰?