专利名称：数字视频信号的自适应递归降噪方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明属于数字视频信号处理领域，具体地说，涉及一种数字视频信号的自适应 递归降噪方法及系统。
背景技术：
数字视频信号，无论是通过模拟方式还是数字方式传输的，在最终显示在屏幕上 时都需要进行去噪音处理，以达到平滑干净的显示效果。目前在数字视频信号处理中最常 用的去噪音方法是对输入的信号进行时间轴上的递归运算，例如，如果t-i时刻输入视频 图像上的一个像素值为G(X，y，t-1)，其中χ和y代表该像素在图像G中的位置，而t时刻 相同位置上的像素为G(x，y, t)，那么对G(x，y, t)进行下面的运算G(x, y, t) = (l_k)*G(x，y, t)+k*G(x，y, t-1)(1)其中 0彡k彡1.0，利用新算出的G(x，y，t)数值代替旧的数值。这样的递归运算不断的进行下 去发生在G (x, y)像素位置上的噪音将呈现一个收敛的过程，并且k越接近1. 0收敛过程越 快，去噪音的效果也越好。上面介绍的去噪音方法在目前商用的数字视频处理芯片中已得到了广泛的应用。 但这种方法有一个问题，就是它在理论上只能应用于静止的视频图像，即像素G(x，y，t-1) 和像素G(x，y，t)应是原始图像中的同一个像素，也就是说该像素从时刻t-1到时刻t没 有发生移动。如果图像是变化的，例如t-Ι时刻的像素G(x，y，t-1)在图像中的某物体上， 到了 t时刻该物体移动到了别处，像素G(x，y, t)不再是原来的G(x，y, t-1) 了，那么这种 情况下仍然进行(1)中的运算就会出现所谓拖尾的问题，即移动物体的后面会出现一条轨 迹。针对这个问题，通常的做法是将像素的静止判断用某种方法分级，越静止的使用越大的 k值以达到越强的去噪音效果，反之越不静止的则使用越小的k值以减弱去噪音的效果，但 这种方法极大地依赖于对静止判断分级的准确性，而且不同级别的静止判断结果对应k值 的选取通常还和不同的具体图像内容有关，这些不确定性使该方法的应用产生很多困难。
发明内容
本发明的目的在于提供一种数字视频信号的自适应递归降噪方法及系统，以解决 现有递归降噪方法和系统过分依赖于对静止判断分级的准确性而产生的实际降噪过程应 用困难的技术问题。为了达到上述目的，本发明的技术方案如下—种数字视频信号的自适应递归降噪方法，包括如下步骤存储输入的视频流的 步骤；计算产生当前图像t和其前一图像t-Ι中对应像素的绝对差数值diff_bwd的步骤； 计算产生当前图像t和其后一图像t+Ι中对应像素的绝对差数值diff_fwd的步骤；对用户 设置的递归系数k进行修正以得到修正后的系的步骤，其中当diff_fwd大于或等 于diff_bwd时，k_adj = k ；否则，diff_fwd与diff_bwd相比越小，则修正后的系数k_adj 相比k越小；采用修正后的系数k_adj对当前图像t的像素G(i，j，t)进行降噪的步骤。
对应地，一种数字视频信号的自适应递归降噪系统，包括存储输入的视频流的装 置；计算产生当前图像t和其前一图像t-Ι中对应像素的绝对差数值diff_bwd的装置；计 算产生当前图像t和其后一图像t+Ι中对应像素的绝对差数值diff_fwd的装置；对用户设 置的递归系数k进行修正以得到修正后的系数k_adj的装置，其中当diff_fwd大于或等于 diff_bwd时，k_adj = k ；否则，diff_fwd与diff_bwd相比越小，则修正后的系数k_adj相 比k越小；采用修正后的系数k_adj对当前图像t的像素G(i，j，t)进行降噪的装置。对应地，一种数字视频信号的自适应递归降噪系统，包括存储输入的视频流的图 像缓存器；向后绝对差计算单元，接收来自所述图像缓存器中的当前图像t和其前一图像 t-Ι中对应像素，计算产生两者的绝对差数值diff_bwd ；向前绝对差计算单元，接收来自所 述图像缓存器中的当前图像t和其后一图像t+Ι中对应像素，计算产生两者的绝对差数值 diff_bwd ；递归系数修正单元，接收来自用户设置的递归系数k以及所述绝对差数值diff_ bwd,diff_bwd ；当diff_fwd大于或等于diff_bwd时，修正后的系数k_adj = k ；否则，diff_ fwd与diff_bwd相比越小，则修正后的系数k_adj相比k越小；降噪运算单元，接收修正后 的系数k_adj和当前图像t和其前一图像t-Ι中对应像素对当前图像t的像素G(i，j，t) 进行降噪处理。优选地，当diff_fwd 小于 diff_bwd 时，k_adj = k*diff_fwd/diff_bwd。此处的 修正算法只要满足“diff_fwd与diff_bwd相比越小，则修正后的系数k_adj相比k越小”即可。当所述diff_bwd小于或等于用户设置的噪音阈值时，令G(i，j, t) = (l"k_ adj)*G(i，j, t)+k_adj*G(i，j, t_l)；否则保持 G(i，j, t)不变。在传统的递归降噪方法中，对当前处理图像t的操作只使用了来自图像t-Ι和图 像t本身的信息，并未用到图像t+i中的数据。在本发明中，我们引入了当前时刻之后的一 幅图像信息，即图像t+ι，来进行递归系数k的修正。利用本发明中的方法和系统可以很好 的消除递归降噪中产生的运动物体的拖尾现象。
图1是本发明的自适应递归降噪系统框图。
具体实施例方式下面根据图1，给出本发明的较佳实施例，并予以详细描述，使能更好地理解本发 明的功能、特点。图1是本发明的自适应递归降噪系统框图，描述了本发明中的自适应递归降噪流 程。这里要注意的是对于逐行输入视频流图1中的图像就是输入的连续逐行视频图像，如 图像t-i，图像t和图像t+i代表的就是连续三幅逐行视频图像。但是，对于隔行的输入视 频流图1中的图像则对应于同为奇场或同为偶场的连续隔行视频图像。由于隔行的输入视 频流中奇场图像和偶场图像是交替传送的，所以图像缓存器中所要存储的数据会比图1中 所示的多一倍。例如，如果图象t是隔行输入视频流中的一个奇场图像，则图像t-i和图像 t+Ι就对应于其前一个奇场图像和后一个奇场图像，每两幅连续的奇场图像之间还有一幅 偶场图像，这些偶场图像在图像缓存器中的存储在图1中并未画出。类似地，如果图象t代
5表的是隔行输入视频流中的一个偶场图像，那么图像t-i和图像t+Ι就对应于其前一个偶 场图像和后一个偶场图像，而每两幅连续的偶场图像之间还有一幅奇场图像，这些奇场图 像在图像缓存器中的存储在图1中也并未画出。总之，如果图像t是隔行输入视频流中的 一个奇(偶)场图像，则图1中的图像t-i和图像t+Ι就表示其前后相邻的两个奇(偶) 场图像。在传统的递归降噪方法中，对当前处理图像t的操作只使用了来自图像t-Ι和图 像t本身的信息，并未用到图像t+i中的数据。也就是说，传统的递归降噪方法只使用当前 时刻之前的信息，而不使用当前时刻之后的信息。而在本发明中，我们引入了当前时刻之后 的一幅图像信息，即图像t+ι，来进行递归系数k的修正。首先，向后绝对差计算单元用以计算产生图像t-Ι和图像t中对应像素的绝对差 数值，即diff_bwd = G(i, j, t-l)-G(i, j, t)其中G(i，j, t-1)表示图像t-1中第i行第j列的像素值，G(i，j, t)表示图像t 中第i行第j列的像素值。类似地，向前绝对差计算单元用以计算产生图像t+Ι和图像t 中对应像素的绝对差数值，即diff_fwd = G(i, j, t+l)-G(i, j, t)传统的递归降噪方法中没有对diff_fVd的使用。接着，diff_bwd和diff_fVd被 用来在递归系数修正单元中对用户设置的递归系数k进行修正。修正的原则是“diff_fVd 与diff_bwd相比越小则对于G(i，j，t)像素的降噪操作就越弱”。基于这个修正原则用户
可以自行设计不同的具体修正方法。本发明提供了一种修正方法作为例子
权利要求
1.一种数字视频信号的自适应递归降噪方法，包括如下步骤 存储输入的视频流的步骤；计算产生当前图像t和其前一图像t-Ι中对应像素的绝对差数值diff_bwd的步骤； 计算产生当前图像t和其后一图像t+Ι中对应像素的绝对差数值diff_fwd的步骤； 对用户设置的递归系数k进行修正以得到修正后的系数1&旧的步骤，其中当diff_ fwd大于或等于diff_bwd时，k_adj = k ；否则，diff_fwd与diff_bwd相比越小，则修正后 的系数k_adj相比k越小；采用修正后的系数k_adj对当前图像t的像素G(i，j，t)进行降噪的步骤。
2.如权利要求1所述的数字视频信号的自适应递归降噪方法，其特征在于，当diff_ fwd 小于 diff_bwd 时，k_adj = k*difT_fwd/difT_bwd。
3.如权利要求1所述的数字视频信号的自适应递归降噪方法，其特征在于，所述降 噪的步骤为，当所述diff_bwd小于或等于用户设置的噪音阈值时，G(i，j，t) = (l-k_ adj)*G(i，j, t)+k_adj*G(i，j, t_l)；否则 G(i，j, t)保持不变。
4.如权利要求1至3中任一权利要求所述的数字视频信号处理中的去噪音方法，其特 征在于，对于逐行输入视频流，所述当前图像t和其前一图像t-Ι以及其后一图像t+Ι是输 入的连续逐行视频图像。
5.如权利要求1至3中任一权利要求所述的数字视频信号处理中的去噪音方法，其特 征在于，对于隔行的输入视频流，所述当前图像t和其前一图像t-i以及其后一图像t+1是 对应于同为奇场或同为偶场的连续隔行视频图像。
6.如权利要求1至3中任一权利要求所述的数字视频信号处理中的去噪音方法，其特 征在于，所述像素是亮度信号。
7.如权利要求1至3中任一权利要求所述的数字视频信号处理中的去噪音方法，其特 征在于，所述像素是色彩信号。
8.一种数字视频信号的自适应递归降噪系统，包括 存储输入的视频流的装置；计算产生当前图像t和其前一图像t-Ι中对应像素的绝对差数值diffb_wd的装置； 计算产生当前图像t和其后一图像t+Ι中对应像素的绝对差数值diff_fwd的装置； 对用户设置的递归系数k进行修正以得到修正后的系数1&旧的装置，其中当diff_ fwd大于或等于diff_bwd时，k_adj = k ；否则，diff_fwd与diff_bwd相比越小，则修正后 的系数k_adj相比k越小；采用修正后的系数k_adj对当前图像t的像素G(i，j, t)进行降噪的装置。
9.如权利要求8所述的数字视频信号的自适应递归降噪系统，其特征在于，当diff_ fwd 小于 diff_bwd 时，k_adj = k*difT_fwd/difT_bwd。
10.如权利要求8所述的数字视频信号的自适应递归降噪系统，其特征在于，当所 述diff_bwd小于或等于用户设置的噪音阈值时，所述降噪的装置令G(i，j, t) = (l-k_ adj)*G(i，j, t)+k_adj*G(i，j, t_l)；否则所述降噪的装置保持 G(i，j, t)不变。
11.一种数字视频信号的自适应递归降噪系统，包括 存储输入的视频流的图像缓存器；向后绝对差计算单元，接收来自所述图像缓存器中的当前图像t和其前一图像t-Ι中对应像素，计算产生两者的绝对差数值difT_bwd ；向前绝对差计算单元，接收来自所述图像缓存器中的当前图像t和其后一图像t+Ι中 对应像素，计算产生两者的绝对差数值difT_bwd ；递归系数修正单元，接收来自用户设置的递归系数k以及所述绝对差数值difT_bwd、 diff_bwd ；当diff_fwd大于或等于diff_bwd时，修正后的系数k_adj = k ；否则，diff_fwd 与diff_bwd相比越小，则修正后的系数k_adj相比k越小；降噪运算单元，接收修正后的系数k_adj和当前图像t和其前一图像t-Ι中对应像素 对当前图像t的像素G(i，j，t)进行降噪处理。
12.如权利要求11所述的数字视频信号的自适应递归降噪系统，其特征在于，当diff_ fwd 小于 diff_bwd 时，k_adj = k*difT_fwd/difT_bwd。
13.如权利要求11所述的数字视频信号的自适应递归降噪系统，其特征在于，当所述 diff_bwd小于或等于用户设置的噪音阈值时，所述降噪降噪运算单元令G(i，j，t) = (l-k_ adj)*G(i，j，t)+k_adj*G(i，j，t_l)；否则所述降噪运算单元保持G(i，j，t)不变。
全文摘要
本发明公开了一种数字视频信号的自适应递归降噪方法及系统，其核心是对用户设置的递归系数k进行修正以得到修正后的系数k_adj，当前图像t和其前一图像t-1中对应像素的绝对差数值diff_fwd大于或等于当前图像t和其后一图像t+1中对应像素的绝对差数值diff_bwd时，k_adj＝k；否则，diff_fwd与diff_bwd相比越小，则修正后的系数k_adj相比k越小；然后采用修正后的系数k_adj对当前图像t的像素G(i，j，t)进行降噪。本发明引入了当前时刻之后的一幅图像信息，即图像t+1，来进行递归系数k的修正。利用本发明中的方法和系统可以很好的消除递归降噪中产生的运动物体的拖尾现象。
文档编号H04N5/21GK102075669SQ20091019926
公开日2011年5月25日 申请日期2009年11月24日 优先权日2009年11月24日
发明者俞诚, 张琦, 朱舸, 鲁恒 申请人:富士通微电子(上海)有限公司