专利名称：视频数据的滤波降噪系统及滤波降噪方法
技术领域：
本发明涉及视频监控的技术领域，具体说是一种由帧间数据处理模块、帧数据缓存模块和帧数据输出控制模块组成，应用于实时视频的降噪，有效滤除随机噪声干扰的视频数据的滤波降噪系统及滤波降噪方法。
背景技术：
视频图像降噪的主要目标是滤除其中的随机噪声，同时尽可能保持好细节信息， 并要求在降噪后的视频图像中减少由于滤波引入的视觉降质。视频图像降噪技术不但能够滤除视频图像中的噪声、提高视频图像主观视觉质量，而且对于压缩编码、目标识别与跟踪、帧频提升等后续处理任务有重要意义。现行的视频图像降噪算法可以分为两类早期的像素域降噪算法和近年来的转换域降噪算法。根据滤波器的滤波范围，像素域降噪算法可以划分为时域滤波算法和空时滤波算法。时域滤波算法利用视频图像时域上的相关性以抑制噪声，通常基于运动估计/运动补偿方法获取时域预测；而空时滤波算法则是利用视频图像三维空间中的空时相关性滤除噪声。像素域降噪算法的主要缺点就是在降噪后的视频图像中容易引入时域降质、过平滑等空域降质，到目前为止还没有一种适合多种噪声级别的降噪算法，采用自适应机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运动估计获取时域上的相关信息，但噪声的存在容易影响运动估计的准确度，从而降低降噪性能。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种由帧间数据处理模块、帧数据缓存模块和帧数据输出控制模块组成，应用于实时视频的降噪，有效滤除随机噪声干扰的视频数据的滤波降噪系统及滤波降噪方法。本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是
本发明的视频数据的滤波降噪系统，包括帧间数据处理模块、帧数据缓存模块和帧数据输出控制模块，上述三个模块依次连接构成数据通路，帧数据输出控制模块输出的帧数据反馈至帧间数据处理模块；在帧间数据处理模块中进行相邻帧数据之间的运算，在前一帧数据和当前帧之间进行减法运算，运算所得结果乘以滤波系数再加上当前帧得到滤波后的当前帧数据；帧数据缓存模块由DDR2存储器构成，具有两个缓存区，每个缓存区分别缓存一帧视频图像数据；帧数据输出控制模块控制滤波处理后的帧数据输出。本发明的视频数据的滤波降噪方法，包括以下步骤
A、当滤波降噪系统运行后，第1帧视频图像数据输入，此时滤波降噪系统不对第1帧视频图像数据进行处理，而直接将该帧数据输入至第一个缓存区内，对第1帧视频图像数据进行缓存；
B、当第2帧视频图像数据输入时，帧数据输出控制模块向外输出第一个缓存区内的第 1帧视频图像数据，同时使用第一个缓存区的第1帧数据和当前的第2帧的数据进行减法运算；
C、将两帧相邻视频图像数据经过减法运算后得出的结果乘以滤波系数K，Ke
；
D、乘以滤波系数K之后的结果再加上当前的第2帧视频图像数据，从而得到滤波处理后的第2帧数据，将该帧数据存储在帧数据缓存模块的DDR2存储器的第二个缓存区内；
E、当第3帧视频图像数据输入时，帧数据输出控制模块向外输出第二个缓存区内的第 2帧数据，同时使用第二个缓存区的第2帧数据和当前的第3帧数据进行减法运算，所得结果乘以滤波系数K再与第3帧数据之和得出滤波后的第3帧数据，将该数据存入第一个缓存区；
F、当有新的数据再次输入时循环执行上述步骤。本发明具有的优点和积极效果是
本发明的视频数据的滤波降噪系统及滤波降噪方法中，将帧间数据处理模块、帧数据缓存模块和帧数据输出控制模块连成数据通路，在前一帧数据和当前帧之间进行减法运算，运算所得结果乘以滤波系数再加上当前帧得到滤波后的当前帧数据，从而能够适应低速移动物体的视频图像的去噪，把图像信号以帧周期做时间上的加权平均，则对图像信号几乎没有影响，即可以很好地保留图像中的边缘，可大大降低噪声，从而达到改善图像信噪比的目的。
图1是本发明的视频数据的滤波降噪系统的结构示意图。
具体实施例方式以下参照附图及实施例对本发明进行详细的说明。图1是本发明的视频数据的滤波降噪系统的结构示意图。如图1所示，本发明的视频数据的滤波降噪系统，包括帧间数据处理模块、帧数据缓存模块和帧数据输出控制模块，各模块之间的wr_ctrl模块为输入控制模块，rd_ctrl 为输出控制模块；上述三个模块依次连接构成数据通路，帧数据输出控制模块输出的帧数据反馈至帧间数据处理模块；在帧间数据处理模块中进行相邻帧数据之间的运算，在前一帧数据和当前输入的数据帧pxd_i之间进行减法运算，运算所得结果乘以滤波系数再加上当前帧得到滤波后的当前帧数据；帧数据缓存模块由DDR2存储器构成，具有两个缓存区 FIFOl和FIF02，每个缓存区分别缓存一帧视频图像数据；帧数据输出控制模块控制滤波处理后的帧数据输出pxd_o。在数字摄像系统中，由数字摄像机采集的动态数字图像是按帧周期重复的，除高速切换的图像外，两帧之间的相关系数可达到0. 8，即相邻两帧的图像信息有80 %是相同的。混杂在图像中的噪声除暗电流噪声外，大部分的噪声是随机的。把图像信号以帧周期做时间上的加权平均，则对图像信号几乎没有影响，即可以很好地保留图像中的边缘，可大大降低噪声，从而达到改善图像信噪比的目的。该数学表达式为
lout = Ii + K (I0-Ii)。其中Itl:前一帧图像；Ii:当前帧图像；I。ut:滤波后的当前帧；K:滤波系数，K e
。本发明的视频数据的滤波降噪方法，包括以下步骤
A、当滤波降噪系统运行后，第1帧视频图像数据输入，此时滤波降噪系统不对第1帧视频图像数据进行处理，而直接将该帧数据输入至第一个缓存区内，对第1帧视频图像数据进行缓存；
B、当第2帧视频图像数据输入时，帧数据输出控制模块向外输出第一个缓存区内的第 1帧视频图像数据，同时使用第一个缓存区的第1帧数据和当前的第2帧的数据进行减法运算；
C、将两帧相邻视频图像数据经过减法运算后得出的结果乘以滤波系数K，Ke
；
D、乘以滤波系数K之后的结果再加上当前的第2帧视频图像数据，从而得到滤波处理后的第2帧数据，将该帧数据存储在帧数据缓存模块的DDR2存储器的第二个缓存区内；
E、当第3帧视频图像数据输入时，帧数据输出控制模块向外输出第二个缓存区内的第 2帧数据，同时使用第二个缓存区的第2帧数据和当前的第3帧数据进行减法运算，所得结果乘以滤波系数K再与第3帧数据之和得出滤波后的第3帧数据，将该数据存入第一个缓存区；
F、当有新的数据再次输入时循环执行上述步骤。以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制， 虽然本发明已以较佳实施例公开如上，然而，并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当然会利用揭示的技术内容作出些许更动或修饰，成为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。
权利要求
1.一种视频数据的滤波降噪系统，其特征在于包括帧间数据处理模块、帧数据缓存模块和帧数据输出控制模块，上述三个模块依次连接构成数据通路，帧数据输出控制模块输出的帧数据反馈至帧间数据处理模块；在帧间数据处理模块中进行相邻帧数据之间的运算，在前一帧数据和当前帧之间进行减法运算，运算所得结果乘以滤波系数再加上当前帧得到滤波后的当前帧数据；帧数据缓存模块由DDR2存储器构成，具有两个缓存区，每个缓存区分别缓存一帧视频图像数据；帧数据输出控制模块控制滤波处理后的帧数据输出。
2.一种基于权利要求1所述的视频数据的滤波降噪系统的滤波降噪方法，包括以下步骤A、当滤波降噪系统运行后，第1帧视频图像数据输入，此时滤波降噪系统不对第1帧视频图像数据进行处理，而直接将该帧数据输入至第一个缓存区内，对第1帧视频图像数据进行缓存；B、当第2帧视频图像数据输入时，帧数据输出控制模块向外输出第一个缓存区内的第 1帧视频图像数据，同时使用第一个缓存区的第1帧数据和当前的第2帧的数据进行减法运算；C、将两帧相邻视频图像数据经过减法运算后得出的结果乘以滤波系数K，Ke
；D、乘以滤波系数K之后的结果再加上当前的第2帧视频图像数据，从而得到滤波处理后的第2帧数据，将该帧数据存储在帧数据缓存模块的DDR2存储器的第二个缓存区内；E、当第3帧视频图像数据输入时，帧数据输出控制模块向外输出第二个缓存区内的第 2帧数据，同时使用第二个缓存区的第2帧数据和当前的第3帧数据进行减法运算，所得结果乘以滤波系数K再与第3帧数据之和得出滤波后的第3帧数据，将该数据存入第一个缓存区；F、当有新的数据再次输入时循环执行上述步骤。
全文摘要
一种视频数据的滤波降噪系统及滤波降噪方法，其中将帧间数据处理模块、帧数据缓存模块和帧数据输出控制模块连成数据通路，在前一帧数据和当前帧之间进行减法运算，运算所得结果乘以滤波系数再加上当前帧得到滤波后的当前帧数据，帧数据缓存模块由DDR2存储器构成，具有两个缓存区，每个缓存区分别缓存一帧视频图像数据，从而能够适应低速移动物体的视频图像的去噪，把图像信号以帧周期做时间上的加权平均，则对图像信号几乎没有影响，即可以很好地保留图像中的边缘，可大大降低噪声，从而达到改善图像信噪比的目的。
文档编号H04N5/357GK102377953SQ20111031417
公开日2012年3月14日 申请日期2011年10月17日 优先权日2011年10月17日
发明者戴林, 高飞 申请人:天津天地伟业数码科技有限公司