专利名称：自动检测噪声方差的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种自动检测噪声方差的方法及装置，特别是涉及ー种对加性白噪声的自动检测噪声方差的方法及装置。
背景技术：
在图像和视频中，经常存在噪声，其中高斯白噪声是主要的噪声类型。高斯白噪声又分加性和乘性两类，所谓加性，就是噪声的取值和图像或视频的内容无关，可以把最終的图像或视频信号看成是真正的图像或视频信号与噪声信号相加得到的。所谓乘性，就是噪声的取值和图像或视频的内容有夫。高斯白噪声的特点是服从O均值的正态分布。
对于加性高斯白噪声，一般的去噪方法不考虑噪声的強度(方差)，造成有时没有把噪声完全去掉，有时又在去噪的同时去掉了一部分有用的细节。为了准确的去噪，实有必要动态检测高斯白噪声的強度(方差)。
发明内容
为克服上述现有技术存在的不足，本发明之目的在于提供一种自动检测噪声方差的方法及装置，其可以动态检测高斯白噪声的強度，利于合理滤除图像及视频帧中的高斯白噪声，提高图像及视频的质量。为达上述及其它目的，本发明提供ー种自动检测噪声方差的方法，包括如下步骤步骤一，针对待处理的图像帧或视频帧的任一分量，将其分成若干个大小为mXm的块；步骤ニ，对每个块做离散余弦变换；步骤三，对经离散余弦变换后的所有块形成的数据集计算每个位置上的所有DCT系数的方差；步骤四，取所有位置上的DCT系数的方差中的最小值，以及右下角位置上的DCT系数的方差；步骤五，根据噪声方差估计值计算公式计算获得该分量中噪声方差的估计值。进ー步地，对该待处理的图像帧或视频帧的其他分量，重复进行步骤一至步骤五，获得该待处理的图像帧或视频帧的完整的噪声方差。进ー步地，该噪声方差估计值计算公式为D[j] = droXa+dminX (l_a),其中O彡a彡I。D[j]为分量f [j]中噪声方差的估计值，(Ied为右下角位置上的DCT系数的方差，dmin为所有位置上的DCT系数的方差的最小值。进ー步地，于步骤一中，将该待处理的图像帧或视频帧的任一分量分成若干个大小为8x8的块。进ー步地，该方法用于检测该待处理的图像帧或视频帧中的加性高斯白噪声。
为达到上述及其他目的，本发明还提供一种自动检测噪声方差的装置，至少包括分块模块，针对待处理的图像帧或视频帧的任一分量，将其分成若干个大小为mXm的块；离散余弦变换模块，对每个块做离散余弦变换；方差计算模块，对经离散余弦变换后的所有块形成的数据集计算每个位置上的所有DCT系数的方差，并取所有位置上的DCT系数的方差的最小值和右下角位置上的DCT系数的方差；以及噪声方差估计值计算模块，根据上述方差及方差最小值，利用一噪声方差估计值计算公式计算获得该分量中噪声方差的估计值。进ー步地，该噪声方差估计值计算公式为 D[j] = droXa+dminX (l_a),其中O彡a彡I。D[j]为分量f [j]中噪声方差的估计值，(Ied为右下角位置上的DCT系数的方差，dmin为所有位置上的DCT系数的方差的最小值。进ー步地，该分块模块将该待处理的图像帧或视频帧的任一分量分成若干个大小为8X8的块。进ー步地，该装置用于检测该待处理的图像帧或视频帧中的加性高斯白噪声。与现有技术相比，本发明ー种自动检测噪声方差的方法及装置，通过将图像帧或视频帧中的每个分量分成若干块后对其作离散余弦变换，并利用对离散余弦变换后形成的数据集计算获得的方差来获得该分量中噪声方差的估计值，其可以动态检测高斯白噪声的方差，利于准确滤除图像及视频中的高斯白噪声，提高图像及视频的质量。
图I为本发明一种自动检测噪声方差的方法的步骤流程图；图2为本发明一种自动检测噪声方差的方法之较佳实施例中把分量f [j]分成8X8方块的不意图；图3为本发明一种自动检测噪声方差的装置的系统架构图。
具体实施例方式以下通过特定的具体实例并结合
本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所掲示的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明亦可通过其它不同的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离本发明的精神下进行各种修饰与变更。假设待处理的图像或视频帧为f= {f
, f[l]，f[2]}，其中f[j]是第j个分量(彩色图像有三个分量，黑白图像只有ー个分量)。f[j] = if[j][y]レ]}，其中打」][7] [X]表示第j个分量第y行第X列的采样值。x，y的取值范围是[O, Wj-I]和
,Wj和hj分别是图像第j个分量的宽度和高度。图I为本发明一种自动检测噪声方差的方法的步骤流程图。如图I所示，本发明ー种自动检测噪声方差的方法，用于检测图像或视频中的加性高斯白噪声，包括如下步骤
步骤101，针对待处理的图像帧或视频帧的任一分量f[j]，将其分成若干个大小为mXm的块，记为B[k]，k = 0，..，％-1.其中％是分量j包含的mXm块的个数。步骤102，对每个块做离散余弦变换，即C[k]=T / · B[k] · Tm其中C[k]是B[k]经过离散余弦变换(Discrete Cosine Transform,简称DCT变换)之后的系数矩阵，C[k]中包含mXm个系数，按照从上到下，从左到右的顺序排序，可以记为 C[k] = {c[k] [n]n = O. · mXm-Ι}。步骤103，对经离散余弦变换后的所有块形成的数据集计算每个位置上的所有DCT系数的方差，即计算数据集Dn= {c[k][n]k = O. . Nj-Il的方差，记为dn，η =O. . mXm-Ι ο步骤104，取所有位置上的DCT系数的方差中的最小值，记为dmin以及右下角位置 上的DCT系数的方差,记为dKD,即(Imxnrltl步骤105，根据ー噪声方差估计值计算公式计算获得该分量中噪声方差的估计值。该噪声方差估计值计算公式为D[j] = droXa+dminX (l_a),其中O彡a彡I。D[j]为分量f [j]中噪声方差的估计值，(Ied为右下角位置上的DCT系数的方差，即Clmxm+ dmin为所有位置上的DCT系数的方差的最小值。在此需说明的是，检测图像或视频帧的各个分量中噪声的过程是完全一祥的，将以上步骤重复用于各分量，就可以得到完整的噪声方差。以下将通过一具体实施例来进ー步说明本发明之自动检测噪声方差的方法，该具体实施例通过以下步骤进行I)如图2所示，把待处理的图像帧或视频帧的某一分量f [j]分成若干个大小为8X8的块，记为B[k]，k = 0，. .，Nj-L其中％是分量j包含的8x8块的个数。当ろ和/或 不是8的倍数时，在右侧和/或下侧会有几列和/或几行剰余，剰余部分不參与计算。2)对每个块做离散余弦变换。即C[k] = T8' · B[k] · T8其中C[k]是B[k]经过DCT之后的系数矩阵，C[k]中包含64个系数，按照从上到下，从左到右的顺序排序，可以记为C[k] = {c[k] [η] |n = O. . 63}。3)计算数据集 Dn= {c[k] [n] |k = O. · Nj-Ι}的方差,记为 dn, η = O. · 63。4)取dn的最小值,记为dmin。5)令 D[j] = d63Xa+dminX (l_a)，其中 O 彡 a 彡 I。D[j]作为该分量 f[j]中噪声方差的估计值。6)将上述步骤重复用于其他分量，得到待处理的图像帧或视频帧的完整的噪声方差。图3为本发明一种自动检测噪声方差的装置的系统架构图。如图3所示本发明ー种自动检测噪声方差的装置，用于检测图像或视频中的加性高斯白噪声，至少包括分块模块301、离散余弦变换模块302、方差计算模块303以及噪声方差估计值计算模块304。其中，分块模块301，针对待处理的图像帧或视频帧的任一分量f [j]，将其分成若干个大小为mXm的块,记为B[k]，k = O,. . ,Nj-L其中Nj是分量j包含的mXm块的个数；离散余弦变换模块302用于对每个块做离散余弦变换，即C[k]=T / · B[k] · Tm其中C[k]是B[k]经过离散余弦变换(Discrete Cosine Transform,简称DCT变换)之后的系数矩阵，C[k]中包含mXm个系数，按照从上到下，从左到右的顺序排序，可以记为 C[k] = {c [k] [η] I η = O. · mXm-Ι}。方差计算模块303，对经离散余弦变换后的所有块形成的数据集计算方差，并取所得方差的最小值和右下角位置上的DCT系数的方差。即计算数据集Dn= {c[k] [n] |k =
O.. Nj-1}的方差,记为dn, η = O. . mXm- ο取dn, η = O. . mXm-Ι中的最小值,记为dmin,并取右下角位置上的DCT系数的方差的dKD.，即cU^。噪声方差估计值计算模块304，根据上述方差最小值及右下角位置上的DCT系数的方差，利用一噪声方差估计值计算公式计算获得该分量中噪声方差的估计值。该噪声方差估计值计算公式为D[j] = droXa+dminX (l_a),其中O≤a≤I。D[j]为分量f [j]中噪声方差的估计值，(Ied为右下角位置上的DCT系数的方差，即Clmxm+ dmin为所有位置上的DCT系数的方差的最小值。可见，本发明ー种自动检测噪声方差的方法及装置，通过将图像或视频帧中的每个分量分成若干块后对其作离散余弦变换，并利用对离散余弦变换后形成的数据集计算获得的方差及方差最小值来获得该分量中噪声方差的估计值，其可以动态检测高斯白噪声的方差，利于准确滤除图像及视频中的高斯白噪声，提高图像及视频的质量。上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何本领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。因此，本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。
权利要求
1.一种自动检测噪声方差的方法，包括如下步骤 步骤一，针对待处理的图像或视频帧的任一分量，将其分成若干个大小为mXm的块； 步骤ニ，对每个块做离散余弦变换； 步骤三，对经离散余弦变换后的所有块形成的数据集计算每个位置上的所有DCT系数的方差； 步骤四，取所有位置上的DCT系数的方差中的最小值，以及右下角位置上的DCT系数的方差; 步骤五，根据噪声方差估计值计算公式计算获得该分量中噪声方差的估计值。
2.如权利要求I所述的自动检测噪声方差的方法，其特征在于对该待处理的图像或视频帧的其他分量，重复进行步骤一至步骤五，获得该待处理的图像或视频帧的完整的噪声方差。
3.如权利要求I所述的自动检测噪声方差的方法，其特征在于该噪声方差估计值计算公式为D[j] = dEDXa+dminX (l_a), 其中O≤a≤I。D[j]为分量f[j]中噪声方差的估计值，Clsil为右下角位置上的DCT系数的方差，dmin为所有位置上的DCT系数的方差的最小值。
4.如权利要求I所述的自动检测噪声方差的方法，其特征在于于步骤一中，将该待处理的图像或视频帧的任一分量分成若干个大小为8x8的块。
5.如权利要求I所述的自动检测噪声方差的方法，其特征在于该方法用于检测该待处理的图像或视频帧中的加性高斯白噪声。
6.一种自动检测噪声方差的装置，至少包括 分块模块，针对待处理的图像或视频帧的任一分量，将其分成若干个大小为mXm的块； 离散余弦变换模块，对每个块做离散余弦变换； 方差计算模块，对经离散余弦变换后的所有块形成的数据集计算每个位置上的所有DCT系数的方差，并取所有位置上的DCT系数的方差的最小值和右下角位置上的DCT系数的方差；以及 噪声方差估计值计算模块，根据上述方差及方差最小值，利用一噪声方差估计值计算公式计算获得该分量中噪声方差的估计值。
7.如权利要求6所述的自动检测噪声方差的装置，其特征在于该噪声方差估计值计算公式为D[j] = dEDXa+dminX (l_a), 其中O≤a≤I。D[j]为分量f[j]中噪声方差的估计值，Clsil为右下角位置上的DCT系数的方差，dmin为所有位置上的DCT系数的方差的最小值。
8.如权利要求6所述的自动检测噪声方差的装置，其特征在于该分块模块将该待处理的图像帧或视频帧的任一分量分成若干个大小为8x8的块。
9.如权利要求6所述的自动检测噪声方差的装置，其特征在于该装置用于检测该待处理的图像或视频帧中的加性高斯白噪声。
全文摘要
本发明公开一种自动检测噪声方差的方法及装置，该方法包括如下步骤针对待处理的图像或视频帧的任一分量，将其分成若干个大小为m×m的块；对每个块做离散余弦变换；对经离散余弦变换后的所有块形成的数据集计算每个位置上的所有DCT系数的方差；取所有位置上的DCT系数的方差中的最小值，以及右下角位置上的DCT系数的方差；根据噪声方差估计值计算公式计算获得该分量中噪声方差的估计值，通过本发明，可动态检测图像或视频帧中的加性高斯白噪声的方差，利于有效滤除图像及视频中的高斯白噪声。
文档编号H04N17/00GK102802017SQ20121030379
公开日2012年11月28日 申请日期2012年8月23日 优先权日2012年8月23日
发明者赵海武 申请人:上海国茂数字技术有限公司