專利名稱：視頻數(shù)據(jù)的濾波降噪系統(tǒng)及濾波降噪方法
技術領域：
本發(fā)明涉及視頻監(jiān)控的技術領域，具體說是一種由幀間數(shù)據(jù)處理模塊、幀數(shù)據(jù)緩存模塊和幀數(shù)據(jù)輸出控制模塊組成，應用于實時視頻的降噪，有效濾除隨機噪聲干擾的視頻數(shù)據(jù)的濾波降噪系統(tǒng)及濾波降噪方法。
背景技術：
視頻圖像降噪的主要目標是濾除其中的隨機噪聲，同時盡可能保持好細節(jié)信息， 并要求在降噪后的視頻圖像中減少由于濾波引入的視覺降質(zhì)。視頻圖像降噪技術不但能夠濾除視頻圖像中的噪聲、提高視頻圖像主觀視覺質(zhì)量，而且對于壓縮編碼、目標識別與跟蹤、幀頻提升等后續(xù)處理任務有重要意義?，F(xiàn)行的視頻圖像降噪算法可以分為兩類早期的像素域降噪算法和近年來的轉(zhuǎn)換域降噪算法。根據(jù)濾波器的濾波范圍，像素域降噪算法可以劃分為時域濾波算法和空時濾波算法。時域濾波算法利用視頻圖像時域上的相關性以抑制噪聲，通?；谶\動估計/運動補償方法獲取時域預測；而空時濾波算法則是利用視頻圖像三維空間中的空時相關性濾除噪聲。像素域降噪算法的主要缺點就是在降噪后的視頻圖像中容易引入時域降質(zhì)、過平滑等空域降質(zhì)，到目前為止還沒有一種適合多種噪聲級別的降噪算法，采用自適應機制可以改善像素域降噪算法的缺陷。另外，像素域降噪算法中多采用運動估計獲取時域上的相關信息，但噪聲的存在容易影響運動估計的準確度，從而降低降噪性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種由幀間數(shù)據(jù)處理模塊、幀數(shù)據(jù)緩存模塊和幀數(shù)據(jù)輸出控制模塊組成，應用于實時視頻的降噪，有效濾除隨機噪聲干擾的視頻數(shù)據(jù)的濾波降噪系統(tǒng)及濾波降噪方法。本發(fā)明為解決公知技術中存在的技術問題所采取的技術方案是
本發(fā)明的視頻數(shù)據(jù)的濾波降噪系統(tǒng)，包括幀間數(shù)據(jù)處理模塊、幀數(shù)據(jù)緩存模塊和幀數(shù)據(jù)輸出控制模塊，上述三個模塊依次連接構(gòu)成數(shù)據(jù)通路，幀數(shù)據(jù)輸出控制模塊輸出的幀數(shù)據(jù)反饋至幀間數(shù)據(jù)處理模塊；在幀間數(shù)據(jù)處理模塊中進行相鄰幀數(shù)據(jù)之間的運算，在前一幀數(shù)據(jù)和當前幀之間進行減法運算，運算所得結(jié)果乘以濾波系數(shù)再加上當前幀得到濾波后的當前幀數(shù)據(jù)；幀數(shù)據(jù)緩存模塊由DDR2存儲器構(gòu)成，具有兩個緩存區(qū)，每個緩存區(qū)分別緩存一幀視頻圖像數(shù)據(jù)；幀數(shù)據(jù)輸出控制模塊控制濾波處理后的幀數(shù)據(jù)輸出。本發(fā)明的視頻數(shù)據(jù)的濾波降噪方法，包括以下步驟
A、當濾波降噪系統(tǒng)運行后，第1幀視頻圖像數(shù)據(jù)輸入，此時濾波降噪系統(tǒng)不對第1幀視頻圖像數(shù)據(jù)進行處理，而直接將該幀數(shù)據(jù)輸入至第一個緩存區(qū)內(nèi)，對第1幀視頻圖像數(shù)據(jù)進行緩存；
B、當?shù)?幀視頻圖像數(shù)據(jù)輸入時，幀數(shù)據(jù)輸出控制模塊向外輸出第一個緩存區(qū)內(nèi)的第 1幀視頻圖像數(shù)據(jù)，同時使用第一個緩存區(qū)的第1幀數(shù)據(jù)和當前的第2幀的數(shù)據(jù)進行減法運算；
C、將兩幀相鄰視頻圖像數(shù)據(jù)經(jīng)過減法運算后得出的結(jié)果乘以濾波系數(shù)K，Ke
；
D、乘以濾波系數(shù)K之后的結(jié)果再加上當前的第2幀視頻圖像數(shù)據(jù)，從而得到濾波處理后的第2幀數(shù)據(jù)，將該幀數(shù)據(jù)存儲在幀數(shù)據(jù)緩存模塊的DDR2存儲器的第二個緩存區(qū)內(nèi)；
E、當?shù)?幀視頻圖像數(shù)據(jù)輸入時，幀數(shù)據(jù)輸出控制模塊向外輸出第二個緩存區(qū)內(nèi)的第 2幀數(shù)據(jù)，同時使用第二個緩存區(qū)的第2幀數(shù)據(jù)和當前的第3幀數(shù)據(jù)進行減法運算，所得結(jié)果乘以濾波系數(shù)K再與第3幀數(shù)據(jù)之和得出濾波后的第3幀數(shù)據(jù)，將該數(shù)據(jù)存入第一個緩存區(qū)；
F、當有新的數(shù)據(jù)再次輸入時循環(huán)執(zhí)行上述步驟。本發(fā)明具有的優(yōu)點和積極效果是
本發(fā)明的視頻數(shù)據(jù)的濾波降噪系統(tǒng)及濾波降噪方法中，將幀間數(shù)據(jù)處理模塊、幀數(shù)據(jù)緩存模塊和幀數(shù)據(jù)輸出控制模塊連成數(shù)據(jù)通路，在前一幀數(shù)據(jù)和當前幀之間進行減法運算，運算所得結(jié)果乘以濾波系數(shù)再加上當前幀得到濾波后的當前幀數(shù)據(jù)，從而能夠適應低速移動物體的視頻圖像的去噪，把圖像信號以幀周期做時間上的加權(quán)平均，則對圖像信號幾乎沒有影響，即可以很好地保留圖像中的邊緣，可大大降低噪聲，從而達到改善圖像信噪比的目的。


圖1是本發(fā)明的視頻數(shù)據(jù)的濾波降噪系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式以下參照附圖及實施例對本發(fā)明進行詳細的說明。圖1是本發(fā)明的視頻數(shù)據(jù)的濾波降噪系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，本發(fā)明的視頻數(shù)據(jù)的濾波降噪系統(tǒng)，包括幀間數(shù)據(jù)處理模塊、幀數(shù)據(jù)緩存模塊和幀數(shù)據(jù)輸出控制模塊，各模塊之間的wr_ctrl模塊為輸入控制模塊，rd_ctrl 為輸出控制模塊；上述三個模塊依次連接構(gòu)成數(shù)據(jù)通路，幀數(shù)據(jù)輸出控制模塊輸出的幀數(shù)據(jù)反饋至幀間數(shù)據(jù)處理模塊；在幀間數(shù)據(jù)處理模塊中進行相鄰幀數(shù)據(jù)之間的運算，在前一幀數(shù)據(jù)和當前輸入的數(shù)據(jù)幀pxd_i之間進行減法運算，運算所得結(jié)果乘以濾波系數(shù)再加上當前幀得到濾波后的當前幀數(shù)據(jù)；幀數(shù)據(jù)緩存模塊由DDR2存儲器構(gòu)成，具有兩個緩存區(qū) FIFOl和FIF02，每個緩存區(qū)分別緩存一幀視頻圖像數(shù)據(jù)；幀數(shù)據(jù)輸出控制模塊控制濾波處理后的幀數(shù)據(jù)輸出pxd_o。在數(shù)字攝像系統(tǒng)中，由數(shù)字攝像機采集的動態(tài)數(shù)字圖像是按幀周期重復的，除高速切換的圖像外，兩幀之間的相關系數(shù)可達到0. 8，即相鄰兩幀的圖像信息有80 %是相同的?；祀s在圖像中的噪聲除暗電流噪聲外，大部分的噪聲是隨機的。把圖像信號以幀周期做時間上的加權(quán)平均，則對圖像信號幾乎沒有影響，即可以很好地保留圖像中的邊緣，可大大降低噪聲，從而達到改善圖像信噪比的目的。該數(shù)學表達式為
lout = Ii + K (I0-Ii)。其中Itl:前一幀圖像；Ii:當前幀圖像；I。ut:濾波后的當前幀；K:濾波系數(shù)，K e
。本發(fā)明的視頻數(shù)據(jù)的濾波降噪方法，包括以下步驟
A、當濾波降噪系統(tǒng)運行后，第1幀視頻圖像數(shù)據(jù)輸入，此時濾波降噪系統(tǒng)不對第1幀視頻圖像數(shù)據(jù)進行處理，而直接將該幀數(shù)據(jù)輸入至第一個緩存區(qū)內(nèi)，對第1幀視頻圖像數(shù)據(jù)進行緩存；
B、當?shù)?幀視頻圖像數(shù)據(jù)輸入時，幀數(shù)據(jù)輸出控制模塊向外輸出第一個緩存區(qū)內(nèi)的第 1幀視頻圖像數(shù)據(jù)，同時使用第一個緩存區(qū)的第1幀數(shù)據(jù)和當前的第2幀的數(shù)據(jù)進行減法運算；
C、將兩幀相鄰視頻圖像數(shù)據(jù)經(jīng)過減法運算后得出的結(jié)果乘以濾波系數(shù)K，Ke
；
D、乘以濾波系數(shù)K之后的結(jié)果再加上當前的第2幀視頻圖像數(shù)據(jù)，從而得到濾波處理后的第2幀數(shù)據(jù)，將該幀數(shù)據(jù)存儲在幀數(shù)據(jù)緩存模塊的DDR2存儲器的第二個緩存區(qū)內(nèi)；
E、當?shù)?幀視頻圖像數(shù)據(jù)輸入時，幀數(shù)據(jù)輸出控制模塊向外輸出第二個緩存區(qū)內(nèi)的第 2幀數(shù)據(jù)，同時使用第二個緩存區(qū)的第2幀數(shù)據(jù)和當前的第3幀數(shù)據(jù)進行減法運算，所得結(jié)果乘以濾波系數(shù)K再與第3幀數(shù)據(jù)之和得出濾波后的第3幀數(shù)據(jù)，將該數(shù)據(jù)存入第一個緩存區(qū)；
F、當有新的數(shù)據(jù)再次輸入時循環(huán)執(zhí)行上述步驟。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制， 雖然本發(fā)明已以較佳實施例公開如上，然而，并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術人員，在不脫離本發(fā)明技術方案范圍內(nèi)，當然會利用揭示的技術內(nèi)容作出些許更動或修飾，成為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均屬于本發(fā)明技術方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種視頻數(shù)據(jù)的濾波降噪系統(tǒng)，其特征在于包括幀間數(shù)據(jù)處理模塊、幀數(shù)據(jù)緩存模塊和幀數(shù)據(jù)輸出控制模塊，上述三個模塊依次連接構(gòu)成數(shù)據(jù)通路，幀數(shù)據(jù)輸出控制模塊輸出的幀數(shù)據(jù)反饋至幀間數(shù)據(jù)處理模塊；在幀間數(shù)據(jù)處理模塊中進行相鄰幀數(shù)據(jù)之間的運算，在前一幀數(shù)據(jù)和當前幀之間進行減法運算，運算所得結(jié)果乘以濾波系數(shù)再加上當前幀得到濾波后的當前幀數(shù)據(jù)；幀數(shù)據(jù)緩存模塊由DDR2存儲器構(gòu)成，具有兩個緩存區(qū)，每個緩存區(qū)分別緩存一幀視頻圖像數(shù)據(jù)；幀數(shù)據(jù)輸出控制模塊控制濾波處理后的幀數(shù)據(jù)輸出。
2.一種基于權(quán)利要求1所述的視頻數(shù)據(jù)的濾波降噪系統(tǒng)的濾波降噪方法，包括以下步驟A、當濾波降噪系統(tǒng)運行后，第1幀視頻圖像數(shù)據(jù)輸入，此時濾波降噪系統(tǒng)不對第1幀視頻圖像數(shù)據(jù)進行處理，而直接將該幀數(shù)據(jù)輸入至第一個緩存區(qū)內(nèi)，對第1幀視頻圖像數(shù)據(jù)進行緩存；B、當?shù)?幀視頻圖像數(shù)據(jù)輸入時，幀數(shù)據(jù)輸出控制模塊向外輸出第一個緩存區(qū)內(nèi)的第 1幀視頻圖像數(shù)據(jù)，同時使用第一個緩存區(qū)的第1幀數(shù)據(jù)和當前的第2幀的數(shù)據(jù)進行減法運算；C、將兩幀相鄰視頻圖像數(shù)據(jù)經(jīng)過減法運算后得出的結(jié)果乘以濾波系數(shù)K，Ke
；D、乘以濾波系數(shù)K之后的結(jié)果再加上當前的第2幀視頻圖像數(shù)據(jù)，從而得到濾波處理后的第2幀數(shù)據(jù)，將該幀數(shù)據(jù)存儲在幀數(shù)據(jù)緩存模塊的DDR2存儲器的第二個緩存區(qū)內(nèi)；E、當?shù)?幀視頻圖像數(shù)據(jù)輸入時，幀數(shù)據(jù)輸出控制模塊向外輸出第二個緩存區(qū)內(nèi)的第 2幀數(shù)據(jù)，同時使用第二個緩存區(qū)的第2幀數(shù)據(jù)和當前的第3幀數(shù)據(jù)進行減法運算，所得結(jié)果乘以濾波系數(shù)K再與第3幀數(shù)據(jù)之和得出濾波后的第3幀數(shù)據(jù)，將該數(shù)據(jù)存入第一個緩存區(qū)；F、當有新的數(shù)據(jù)再次輸入時循環(huán)執(zhí)行上述步驟。
全文摘要
一種視頻數(shù)據(jù)的濾波降噪系統(tǒng)及濾波降噪方法，其中將幀間數(shù)據(jù)處理模塊、幀數(shù)據(jù)緩存模塊和幀數(shù)據(jù)輸出控制模塊連成數(shù)據(jù)通路，在前一幀數(shù)據(jù)和當前幀之間進行減法運算，運算所得結(jié)果乘以濾波系數(shù)再加上當前幀得到濾波后的當前幀數(shù)據(jù)，幀數(shù)據(jù)緩存模塊由DDR2存儲器構(gòu)成，具有兩個緩存區(qū)，每個緩存區(qū)分別緩存一幀視頻圖像數(shù)據(jù)，從而能夠適應低速移動物體的視頻圖像的去噪，把圖像信號以幀周期做時間上的加權(quán)平均，則對圖像信號幾乎沒有影響，即可以很好地保留圖像中的邊緣，可大大降低噪聲，從而達到改善圖像信噪比的目的。
文檔編號H04N5/357GK102377953SQ20111031417
公開日2012年3月14日 申請日期2011年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月17日
發(fā)明者戴林, 高飛 申請人:天津天地偉業(yè)數(shù)碼科技有限公司