[发明专利]降低图像噪声的方法

说明书

技术领域

本发明涉及数字图像处理，具体来说，涉及对使用电视摄像机获得的图像进行处理的系统，旨在降低图像噪声。

背景技术

使用电视摄像机（TV camera）获得的图像的质量可能因噪声而变劣。需要降低该噪声，从而提高图像质量。

根据2009年6月18日公开的美国专利（公开）US 20090154825，已知一种对使用电视摄像机获得的图像中的噪声进行降低的方法，该方法包括：生成由具有时间相关性（timing interdependency）的帧视频流（frame video flow）构成的输出帧；对一组帧中具有非常接近的值的帧求平均；以及使用考虑了权重系数的平均值来形成输出帧。

根据欧洲专利EP 0289152，已知一种对图像中的噪声进行降低的方法，该方法包括：生成由帧视频流构成的图像。每一视频帧采用以下方式由帧视频流形成：针对当前处理的每一帧，将其与前一帧的相应元素进行比较。该比较限定所使用的关系，考虑权重系数来输出帧的平均元素。

发明内容

本发明可以对使用电视摄像机获得的图像中的噪声进行降低。

本发明提供一种对使用电视摄像机获得的图像降低噪声的方法，该方法包括：生成由具有时间相关性的多个帧组构成视频流；从输出帧序列生成视频图像，所述输出帧序列通过对多个所述帧组进行如下处理来获得，所述处理是对至少一个所述帧组中适当像素的相邻像素值求平均，使用平均值并考虑权重系数来形成输出帧。其中，被进行所述处理的所述帧组包括奇数个（即从-N到N共2N+1个）关于当前处理帧呈时间对称的帧，其中N≥1，0表示正被降低噪声的当前处理帧的序号，-1表示前一帧的序号，1表示下一帧的序号，-N表示最旧的帧的序号，N表示最新的帧的序号；对于关于当前处理帧呈时间对称的帧，确定其像素值和平均值；计算上述像素值与当前处理帧的像素值之间的差的模（modulus of difference），选择与最小的差的模相对应的像素值并考虑权重系数作为当前处理帧的像素值。

较佳地，可以根据帧对与当前处理帧之间的距离远近来选择权重系数。

较佳地，可以使用钟形曲线作为系数与帧序号之间的函数来计算权重系数值，在计算时，将所述钟形曲线的宽度作为参数，所述宽度定义噪声降低程度。

较佳地，将所处理的帧的数量用作降低噪声的参数。

较佳地，将所处理的帧的数量选择为钟形曲线的宽度的两倍。

较佳地，对于被处理的像素和在同一行与其相邻的两个像素计算差的模，采用中值滤波来从三个值中选择一个值。

上述方法的特征在于，使用与当前处理帧呈时间对称的时间上的前帧和后帧来降低噪声。为了计算任一像素的平均值，或者使用前帧或后帧相应像素的值，或者使用前帧与后帧的平均像素值。为了从这三个值中选择一个值，计算这些值与当前处理帧的像素值之间的差的模，然后确定最小的差的模，使用与之相应的像素值用于求平均。求平均时，将所选择的像素值与系数相乘，该系数取决于与当前处理帧之间的距离远近。本方法所采用的帧的数量和与当前处理帧之间的距离远近作为降低噪声的参数。

附图说明

图1示出本发明一个实施方式的处理框图（N=3）。

图2示出图1中的方框1的框图。

具体实施方式

本方法执行如下。

获取包含N个帧的序列，其中，N是帧的数量。然后，同时处理奇数个帧，即，序号为从-N到N共2N+1个关于当前处理帧呈时间对称的帧，其中，0表示正被降低噪声的当前处理帧的序号，-1表示前一帧的序号，1表示下一帧的序号，-N表示最旧的帧的序号，N表示最新的帧的序号。

对于当前处理帧中的每个像素，按照以下方法计算其新的值。

清楚起见，引入以下符号：

P-N(x，y)是最旧的帧的像素值；

P-N+1(x，y)是下一帧的像素值；

PO(x，y)是当前处理的帧的像素值；

PN(x，y)是最新的帧的像素值。

其中：

y是图像行号；

x是像素在图像行中的位置。

使用以下算法来计算输出帧。

计算一对帧（帧对）的系数KM，其中，M是关于当前处理帧呈时间对称的该帧对的序号，因此，M从1到N。令像素值与系数的乘积之和∑PK等于0，令系数之和∑K等于0。当前处理的像素值PO(x，y)乘以系数KO后加到∑PK，KO加到∑K。对于关于当前处理帧呈时间对称的全部帧对，即，对于M从1到N的全部值，进行以下运算：