专利名称：一种用于视频降噪的相似块搜索方法
技术领域：
本发明涉及一种数字视频领域，特别是涉及一种用于视频降噪的相似块搜索方法。
背景技术：
BM3D算法及其视频降噪扩展VBM3D以及其衍生算法(以下统称BM3D)是目前已知性能最高的通用图像/视频降噪算法，它能够利用图像的自相关特性以及视频的时间相关性对视频进行有效的降噪。如
图1所示，BM3D算法由三个基本步骤组成相似块搜索、3D变换域降噪以及集合，并可多次迭代运算，其中标准BM3D算法为两次迭代。在相似块搜索步骤中，BM3D在当前帧以及前后各Nfk帧中搜索并匹配与当前二维块P类似的块，并将相似块组成三维数组；3D 变换域降噪步骤中对匹配过程中产生的三维数组进行3D变换，并在变换域中进行降噪后再将其变回空域，并计算三维数组的权重，标准的BM3D算法第一遍3D变换域降噪计算采用硬阈值，第二遍则采用维纳滤波；集合步骤对其3D变换域降噪过程产生的三维数组进行处理，逐个的访问包含当前点的块，并对所有针对当前点的估计进行加权平均生成降噪图像。可以看出，相似块搜索步骤是BM3D去噪方法中很重要的一个步骤。在此步骤中 BM3D在当前帧内选择当前块，在当前帧以及前后各Nfk帧中搜索与当前块类似的块，随后这些与当前块相似的块与当前块一起组成三维数组以进行后续处理步骤。根据《Video denoising by sparse 3D transform-domain collaborative filtering》一文中的介绍，对于每一个当前块，BM3D的相似块搜索算法可以分为两个步骤 在当前帧、的穷举搜索和在前后帧tfk的预测搜索(0< |k|≤Nfk)，二维块的相似度以二维块匹配方法进行度量。设当前帧图像为/t()，{/t} = {/to_WFR, ..., /t()+WFR|构成一个时空域的三维空间Z3，
像素z(x，y，t) ez3。二维搜索域艮定义为帧It内所有需要测试匹配WN1XN1块{St}左上点集合{&t；}。由于块尺寸为定值，确定Rt即·( ]即可确定{St}。当前帧t(l的穷举搜索是在当前帧、中以当前二维块P (块大小为N1XN1)的左上角坐标为中心定义一个矩形搜索范围Ns X Ns ( —般为7 X 7)，此范围内的每一个像素点均可以做为候选块的左上角坐标构造出一个N1XN1大小的候选块。为方便起见，将中心位于当前块P左上角知的队父队矩形块称为则知，‘為)={z(x,y,t0) I I |z-zp| I1^ (Ns+l)/2}。 即
权利要求
1.一种用于视频降噪的相似块搜索方法，包括如下步骤步骤一，利用一光流算法计算当前帧与其前后参考帧的光流场； 步骤二，选择当前块；步骤三，根据光流场确定该当前帧与该前后参考帧的搜索范围； 步骤四，对该当前帧与该前后参考帧的搜索范围内的所有块进行测试匹配； 步骤五，根据测试匹配结果，于该当前帧与该前后参考帧构成的搜索范围内的所有块中选取该当前块的相似块。
2.如权利要求1所述的用于视频降噪的相似块搜索方法，其特征在于步骤三至步骤五于每一个当前块依次进行，直至所有图像块处理完毕。
3.如权利要求2所述的用于视频降噪的相似块搜索方法，其特征在于步骤一中的前后参考帧为与该当前帧相邻的前Nfk帧和后Nfk帧，并且，步骤一于每一个当前帧依次进行， 利用该光流算法生成该当前帧指向该前后参考帧的光流场。
4.如权利要求2所述的用于视频降噪的相似块搜索方法，其特征在于该光流算法可以选择全局光流或局部光流或两者相结合的算法。
5.如权利要求2所述的用于视频降噪的相似块搜索方法，其特征在于该当前帧的搜索范围= ^ηΛ ΟΡ, 0,Λ^)^*Ν(Ζρ，t0, Ns)为中心位于该当前块P左上角知的NsXNJg形块，/丨。=■[%」&。c /t。| ,Stfj为该当前巾贞内所有需要测试匹配的块足。左上点，、为该当前帧图像，仏用于避免匹配块超出该当前帧图像范围。
6.如权利要求5所述的用于视频降噪的相似块搜索方法，其特征在于该前后参考帧 It, t Φ t0 的搜索范围尺t = It^ Uv6^ tiV(Zp + V, t,NPR),其中，N(Zp+v，t, Npe)为该前后参考帧It内中心位于^+v的NpkXNpk矩形块，Vp,t表示所有自当前块起始并终结于It的光流矢量Vp,t的集合，v'Pit自Vp,t按一定规律生成，/丨={z5j5t c It], St为该前后参考帧It内所有需要测试匹配的块，2&为St左上点，/〗用于避免匹配块超出图像范围。
7.如权利要求2所述的用于视频降噪的相似块搜索方法，其特征在于于该步骤四中， 对左上点坐标落入该当前帧与该前后参考帧的搜索范围内的所有块计算其与该当前块的度量。
8.如权利要求7所述的用于视频降噪的相似块搜索方法，其特征在于在前后参考帧内选择前队个与该当前块度量最小的块，在当前帧内选择前~B。个与该当前块度量最小的块，共计~b。+ 2iVF7 iVB个块，并将这些块再次按与该当前块的度量排序，选择队个与该当前块度量最小的块，将其作为该当前块的相似块。
9.如权利要求2所述的用于视频降噪的相似块搜索方法，其特征在于将该当前块的相似块与该当前块组合，经过3D变换域降噪与集合后获得降噪后图像。
全文摘要
本发明公开了一种用于视频降噪的相似块搜索方法，包括如下步骤利用一光流算法计算当前帧与其前后参考帧的光流场；选择当前块；根据光流场确定该当前帧与该前后参考帧的搜索范围；对该当前帧与该前后参考帧的搜索范围内的所有块进行测试匹配；根据测试匹配结果，于该当前帧与该前后参考帧构成的搜索范围内的所有块中选取该当前块的相似块，通过将本发明应用于BM3D算法，可解决BM3D算法在运动场景下主观与客观性能表现下降的缺陷，并且在各种场景下均可获得平滑而很少闪烁的高质量降噪图像。
文档编号G06T5/00GK102572223SQ20111040138
公开日2012年7月11日 申请日期2011年12月6日 优先权日2011年12月6日
发明者党韩兵, 刘翔, 董鹏宇, 诸悦, 金永明, 陈晓春, 高厚新 申请人:上海富瀚微电子有限公司