专利名称：一种视频序列的去噪方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种视频处理技术领域，尤其涉及一种视频序列的去噪方法及装置。
背景技术：
由于视频采集传输过程环境光线不好，或者成像设备本身的问题，通常所采集的视频序列中会存在相应的噪声。视频序列中的噪声一方面能够导致视频质量下降，另一方面还可能会加剧视频编码的难度，使得视频编码效率降低。因此，针对相应的视频序列(数字图像序列)需要进行相应的去(降)噪处理。针对视频序列进行去噪的目标是从被噪声污染的视频序列中尽可能分离出原始的视频序列。目前通常是采用矩阵分解的方式去除视频序列中的噪声。假设待去噪的视频序列共有N帧，其中，每个视频图片的像素高度为H，宽度为W。将每个视频图片拉成列向量，记mi表示第i个视频图片拉成的列向量，其维数为HWXKHW行，一列)。进一步，N个列向量ml mN组合成二维矩阵M，其维度为HWXN (HW行，N列)。在去除噪声的过程中，直接将M分解为低秩部分L，稀疏部分S和高斯噪声部分Z，具体地，是基于RPCA (Robust Principle Component Analysis,鲁棒主成份分析)分解方法进行相应的去除噪声处理，即根据下述约束条件求解L、S和Z，以去除噪声，并将噪声Z约束在一定范围内，该约束条件为min | L | *+ λ | S I1s. t. L+S+Z=MI I Z I I F 彡 δ ；其中，11 · 11*是矩阵的核范数，11 · 111是矩阵的Li范数，11 · I If是矩阵的弗罗宾尼斯范数，λ是权重。δ是估计的噪声强度。相应的最小化核范数I |l| L可以保证l的低秩性，最小化Li范数！^⑴可以保证s的稀疏性，||z||F< δ使得噪声部分ζ的能量约束在一定的范围内。通过上述描述可以看出，当噪声能量比较小时，使用I |z| If^ δ来约束噪声部分ζ的能量可以取得一定的效果。然而，当噪声能量较大时，即与信号能量比较接近时，上述约束条件将是使得各个表达式的结果与最优结果形成较大的偏差。即噪声Z中将可能包含L和S部分数据。而且，在上述去除噪声的处理方案中，还存在着噪声强度估计δ不容易精确确定的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种视频序列的去噪方法及装置，从而可以方便有效地去除视频序列中的噪声。本发明的目的是通过以下技术方案实现的一种视频序列的去噪方法，包括将视频序列分解为低秩部分和稀疏部分，再将所述稀疏部分分解为视频自身特征部分和噪声部分；根据所述低秩部分和所述视频自身特征部分确定去噪后的视频序列。可选地，所述将视频序列分解为低秩部分和稀疏部分包括根据约束条件:W +iIiI确定L和S，其中，L为低秩部分、S为稀疏部分，
SJ. L + S = M
M为视频序列，λ为权重。可选地，所述确定L和S的步骤包括
||Μ-1-Λ’Ι—判断11,,..,I Kf > tol' 是否成立
Irll若成立，则根据下式计算L和S : L = m min(||4 + + f + S - Mfp)
L·tLt·
9S = argniin(l||4 +|||S + f+ Ι-Μ||^)
's还更新P P=P+c (L+S-M),其中,初始时 L=O, S=O,拉格朗日参数 P=O, tol^lO-2, c = I ；若不成立，则将当前计算获得的L和S作为最终计算结果。可选地，所述将所述稀疏部分分解为视频自身特征部分和噪声部分包括根据约束条件J&确定视频序列第i帧的稀疏部分对应的
sJ, Sl(i)+ S2(i) = S(i)
视频自身特征部分SI (i)和噪声部分S2(i)，其中，S(i)为所述稀疏部分，μ为权重；当视频序列中的所有帧的稀疏部分各自对应的视频自身特征部分和噪声部分均被确定后，获得视频序列中的所有帧的稀疏部分的分解结果。可选地，所述确定SI (i)和S2 (i)的步骤包括
|S(i) —Λ (/) —S2(0|r判断1-jj—ij-— >如/2是否成立
\\m\r若成立，则根据下式计算SI⑴和S2⑴ Sl(I): argmin(||.Vl(/)|r + 香!Sl(i) + f + S2(i) -·)|);S2(i) = argmin(//|S'2(/)| + 冬丨卜2(/) + f + .S'l(/)- )；还更新Q Q=Q+d(SI (i) +S2 (i) _S (i))，其中，初始时 SI (i) =0，S2 (i) =0，拉格朗日参数 Q=O, tol2=10_7, d=l ；若不成立，则将当前计算获得的SI⑴和S2⑴作为最终计算结果。一种视频序列的去噪装置，包括视频处理模块，用于将视频序列分解为低秩部分和稀疏部分；稀疏部分处理模块，用于将所述视频处理模块获得的稀疏部分分解为视频自身特征部分和噪声部分；去噪处理模块，用于根据所述视频处理模块获得的低秩部分和所述稀疏部分处理模块获得的视频自身特征部分确定去噪后的视频序列。可选地，所述视频处理模块具体用于根据约束条件:
权利要求
1.一种视频序列的去噪方法，其特征在于，包括 将视频序列分解为低秩部分和稀疏部分，再将所述稀疏部分分解为视频自身特征部分和噪声部分； 根据所述低秩部分和所述视频自身特征部分确定去噪后的视频序列。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述将视频序列分解为低秩部分和稀疏部分包括 根据约束条件
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述确定L和S的步骤包括判断
4.根据权利要求I、2或3所述的方法，其特征在于，所述将所述稀疏部分分解为视频自身特征部分和噪声部分包括 根据约束条件
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述确定SI(i)和S2(i)的步骤包括 判断
6.一种视频序列的去噪装置，其特征在于，包括 视频处理模块，用于将视频序列分解为低秩部分和稀疏部分； 稀疏部分处理模块，用于将所述视频处理模块获得的稀疏部分分解为视频自身特征部分和噪声部分； 去噪处理模块，用于根据所述视频处理模块获得的低秩部分和所述稀疏部分处理模块获得的视频自身特征部分确定去噪后的视频序列。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述视频处理模块具体用于根据约束条 件
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述确定L和S的步骤包括 判断
9.根据权利要求6、7或8所述的装置，其特征在于，所述稀疏部分处理模块具体用于根据约束条件
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述确定SI(i)和S2(i)的步骤包括 判断
全文摘要
本发明公开了一种视频序列的去噪方法及装置，包括首先，将视频序列分解为低秩部分和稀疏部分，再将所述稀疏部分分解为视频自身特征部分和噪声部分；之后，根据所述低秩部分和所述视频自身特征部分确定去噪后的视频序列。本发明实施例提供的技术方案能够有效去除视频序列中的噪声，而且，在去除视频序列中噪声的过程中，不需要精确估计噪声强度，从而避免出现因噪声强度估计误差导致的噪声去除效果不理想的问题。
文档编号H04N5/21GK102685370SQ201210143968
公开日2012年9月19日 申请日期2012年5月10日 优先权日2012年5月10日
发明者张冬, 李厚强, 汪张扬 申请人:中国科学技术大学