[发明专利]用于视频信号的适应性噪声测量的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及包括图像序列的视频信号的适应性噪声测量的方法和相应的装置。另外，本发明涉及计算机程序和计算机可读非暂态介质。

背景技术

视频信号经常被噪声所干扰。最常见类型的噪声是帧噪声，也称为模拟噪声，在本发明中其也被简称为噪声。(其他噪声类型有帧噪声、区块噪声或蚊式噪声，这里都不涉及)。此噪声可来自于模拟或数字摄影，其中其可源自于短曝光时间或光传感器属性。其也可来自于不良的信号存储或传输，例如信号多次被恶化和放大的情况。

此噪声通常是均匀分布在整个图像上的。其可能与图像的某些属性相关，比如与亮度或对比度相关，但也可能不相关，这一点对于本发明来说是没有直接关联的。其在图像序列的静态、均匀部分中最易可见，在这些部分中颜色或亮度的小偏差都是可见的。经常希望知道噪声的水平，以向用户给出反馈，或者控制某种其他的图像处理，比如锐度增强或降噪。

例如在http://en.wikipedia.org/wiki/Peak_signal-to-noise_ratio中描述的简单的现有技术方法将参照序列与同一个有噪声序列相比较。通过计算图像之间的逐像素差异，然后对差异求和并对结果进行正规化，可以获得噪声水平。

例如在US 2008/0232458 A1中描述的现有技术无参照方法测量图像的均匀区域中的噪声。在模拟电视时代，通常评估图像的可见部分外的已知黑区域。由于已知该区域的内容是黑的，所以与黑电平的差异可被测量、求和、正规化并用作噪声水平。现今，视频序列可能不再有这样的已知黑区域了，因此不能再像早先那样经常且容易地使用这种方法了。

US 2005/128355 A1公开了一种从数字运动图片数据中去除噪声的方法。提出了减少在时间滤波操作中使用的帧的数目，这使得能够容易地检测帧之间的运动。该方法包括空间滤波的方法、时间滤波的方法和顺序地执行空间滤波和时间滤波的方法。空间滤波方法在YCbCr颜色空间中应用空间滤波，在空间域中保留图像中的轮廓/边缘，并且生成适应于噪声的权重，用于在时间滤波操作中辨别轮廓/边缘。时间滤波方法基于运动检测和场景变化检测来应用时间滤波，针对全局运动进行补偿，运动检测考虑了在时间滤波操作中在帧之间比较的像素的亮度差异和颜色差异，以及适应于噪声的权重，用于在时间滤波操作中检测运动。优选先执行空间滤波方法，然后在获得了空间滤波的结果的情况下执行时间滤波方法。

发明内容

本发明的一个目的是提供用于包括图像序列的视频信号的适应性噪声测量的方法和相应的装置，其不要求使用无噪声参照图像，易于以低工作量实现，并且对于任何种类的视频信号都提供可靠的结果。本发明的另一个目的是提供用于实现所述方法的相应计算机程序，以及存储这种计算机程序的相应计算机可读非暂态介质。

根据本发明的一个方面，提供了一种包括图像的序列的视频信号的适应性噪声测量的方法，所述方法包括以下步骤：

-搜索当前图像内的一个或多个空间上均匀的区域，

-确定所述一个或多个空间上均匀的区域的空间均匀性值(spatial uniformity value)并且组合所述空间均匀性值以获得表示所述当前图像中的噪声量的第一度量的空间噪声值，

-通过利用运动阈值将当前图像与所述图像的序列的一个或多个在前图像和/或一个或多个在后图像相比较，以获得指示出当前图像与各个在前或在后图像之间的运动量的一个或多个运动地图(motion map)，从而来检测运动，

-搜索所述一个或多个运动地图内的一个或多个静态区域，

-通过比较所述一个或多个在前图像和/或所述一个或多个在后图像中在相应的一个或多个运动地图中指示低量运动或无运动的位置处的图像值，来确定所述一个或多个静态区域的时间均匀性值(temporal uniformity value)，所述时间均匀性值表示所述当前图像中的所述位置处的噪声量的度量，以及

-组合所述获得的时间均匀性值以获得表示所述当前图像中的噪声量的第二度量的组合噪声值。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于包括图像的序列的视频信号的适应性噪声测量的装置，所述装置包括：

-均匀区域搜索单元，被配置为搜索当前图像内的一个或多个空间上均匀的区域，

-空间均匀性值确定单元，被配置为确定所述一个或多个空间上均匀的区域的空间均匀性值并且组合所述空间均匀性值以获得表示所述当前图像中的噪声量的第一度量的空间噪声值，