一種基于噪聲相關性的視頻去噪系統的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及視頻處理技術領域，尤其涉及對視頻進行時域降噪的技術領域，如數 字電視芯片中的視頻處理技術領域。
【背景技術】
[0002] 由于攝像設備（CMOS，CCD傳感器）在采集過程往往受到噪聲的影響，導致視頻往 往存在著隨機噪聲，所以需要利用視頻去噪技術對噪聲進行去除。另外隨著移動互聯和視 頻越來越多源化，在電視等顯示終端設備上需要播放和顯示各種視頻源，這些視頻源除了 包括傳統的數字廣播視頻，還包括來自互聯網和手持中斷的視頻。視頻的多源化給視頻去 噪系統提出了新的挑戰。
[0003] 視頻降噪技術包括空域降噪和時域降噪技術。其中，空域降噪技術往往會帶來細 節的模糊，而時域降噪技術由于其對細節的保護更好，而更多地被工業界采用。傳統的視頻 時域去噪系統如采取如圖1所示，利用當前幀和前一濾波幀計算出幀間差異，然后用幀間 差異和閾值比較，來進行運動檢測，即幀間差異大于閾值的像素為運動像素，幀間差異小于 閾值的像素為靜止像素，然后利用運動檢測的結果來進行濾波權重的計算，再對當前幀和 前一濾波幀進行加權濾波，如果是靜止區域，則進行時域加權的權重值較大，達到去噪的效 果，如果是運動區域，則進行時域加權的權重值較小，從而避免出現在運動物體周圍出現 拖尾。
[0004] 由于傳統的運動檢測系統通過將每個像素局部的幀間差異與閾值比較，來獲得該 像素運動概率的大小，無論閾值如何選擇，都會產生兩種錯誤，一種錯誤是靜止像素被誤分 為運動像素，一種錯誤是運動像素被誤分為靜止像素。由于每個像素的運動檢測是獨立的， 則運動檢測結果在空間區域上存在不一致的現象，在靜止區域往往會出現被誤檢為運動的 像素。由于根據運動概率來確定時域濾波的權重，所以在靜止區域，由于運動檢測結果的不 一致會導致濾波權重不一致的現象，進而導致去噪效果在空間區域不一致的現象，大部分 靜止像素的噪聲得到了去除，被誤檢為運動的像素的噪聲沒有得到去除，由于鄰域被正確 檢測的像素噪聲得到去除，這些噪聲沒有去除的像素在視頻中的表現為"脈沖"或"斑點"。
[0005] 當視頻噪聲滿足獨立同分布的高斯白噪聲分布時，被誤檢為運動的靜止區域 像素在運動檢測結果上往往以孤立點的形式出現，專利US7903179B2和專利US6061100 利用這個特點對這些被誤檢的檢測結果進行修正。如專利US7903179B2提出了一種 "Impulse Pattern Recognition〃（脈沖模式識別）的方法，可以通過檢測這些被誤檢的孤 立點（Impulse Patter,脈沖模式），從而去除這些孤立點。專利US6061100提出了一種 "Peculiar point removal portion"的方法來消除這些孤立點。
[0006] 數字電視芯片中的視頻處理系統一般按照去噪，去隔行，縮放的順序進行，去噪系 統均按照假設視頻隨機噪聲為獨立同分布的高斯白噪聲來設計。但在實際中，在輸入電視 之前，有的視頻源（尤其是來自互聯網的視頻源）已經經過某些處理，如去隔行、縮放、濾 波等。這些經過去隔行或縮放處理的視頻源，其噪聲特性不再具有獨立的特點，相鄰像素 的噪聲之間存在一定的相關性，此時如果按照閾值比較的方法進行運動檢測，在靜止區域 被誤檢為運動的靜止像素不再以孤立點的形式存在，會增大到連通的多個像素，則用專利 US7903179B2和專利US6061100的方法進行孤立點檢測的方法會失效。另一方面，由于在相 鄰像素的噪聲存在一定相關性的時候，靜止區域的被誤檢為運動的像素構成的連通區域尺 寸相比噪聲特性為獨立的時候增大，則由于誤檢造成的"斑點"噪聲尺寸會比噪聲滿足獨立 同分布時的"斑點"噪聲尺寸更大，從而對圖像質量造成更嚴重的影響。
[0007] 綜上所述，對于相鄰像素噪聲不滿足相互獨立的視頻，需要解決傳統視頻時域去 噪系統會出現的"斑點"噪聲問題。
【發明內容】
[0008] 為了解決上述技術問題，本發明提出了一種基于噪聲相關性的視頻去噪系統，解 決了傳統視頻時域去噪系統會出現的"斑點"噪聲問題。
[0009] 本發明提出的一種基于噪聲相關性的視頻去噪系統，包括幀存、幀間差異計算單 元、運動檢測單元、濾波權重計算單元、時域濾波單元，還包括相鄰像素噪聲相關性估計單 元、濾波權重最大值調整單元；
[0010] 相鄰像素噪聲相關性估計單元依據幀間差異計算單元輸出的幀間差異d和運動 檢測單元輸出的各像素的運動概率m計算水平相鄰像素相關性系數rh、垂直相鄰像素相關 性系數rv、對角相鄰像素相關性系數rd，并輸出rh、rv、r d的最大值作為噪聲相關性系數r ; [0011] 濾波權重最大值調整單元依據噪聲相關性系數r計算輸出進行時域濾波的權重 最大值Mw ;
[0012] 濾波權重計算單元依據各像素的運動概率m和濾波的權重最大值Mw計算輸出進 行時域濾波的濾波權重w。
[0013] 本發明通過一個相鄰像素噪聲相關性估計單元，可以估計出視頻的鄰域像素噪聲 相關性，并用噪聲相關性去調整時域濾波的權重最大值，從而控制濾波權重的波動范圍，達 到如下的有益效果：
[0014] (1)噪聲相關性估計可以檢測出容易發生"斑點"噪聲的視頻。
[0015] (2)對于像素的噪聲不具有相關性，不易發生"斑點"噪聲的視頻，自適應地選擇較 大的濾波權重最大值，從而達到好的去噪效果。
[0016] (3)對于相鄰像素的噪聲具有一定相關性，容易發生"斑點"噪聲的視頻，自適應地 選擇較小的濾波權重最大值，從而控制濾波權重的波動范圍，可以減小誤檢像素和正確檢 測像素的濾波權重差異，從而減小誤檢像素與正確檢測像素之間的濾波去噪效果差異，避 免"斑點"噪聲的發生。
【附圖說明】
[0017] 圖1傳統的時域去噪系統示意圖；
[0018] 圖2兩個鄰域像素同時被誤檢的概率Psy與相關性p的關系曲線示意圖；
[0019] 圖3本發明基于噪聲相關性的視頻時域去噪系統示意圖；
[0020] 圖4運動檢測曲線示意圖；