基于非局部均值法的视频图像快速去噪方法

摘要

本发明公开一种处理效果好、有效提高实时性的基于非局部均值法的视频图像快速去噪方法，通过采集视频图像当前帧图像的前5帧图像，计算并存储该5帧图像的非局部去噪法滤波权值，此后，对于不断输入的当前帧图像，判断当前帧图像与之前5帧图像的相似程度，如当前帧与所存储的图像相似，则按照已得到的非局部去噪法滤波权值进行去噪滤波权值的更新，从而避免了非局部均值图像去噪法所存在的计算权值耗时问题，大大提高了处理速度，同时保持了非局部均值图像去噪方法所具有的优质去噪效果。

说明书

技术领域

本发明涉及一种视频图像去噪方法，尤其是一种处理效果好、有效提高实时性的基于非局部均值法的视频图像快速去噪方法。

背景技术

现有的视频图像去噪技术是基于图像去噪方法而来，主要分为基于变换域的图像去噪方法和基于空间域的图像去噪方法两大类。基于变换域的图像去噪方法的优点是变换工具样式繁多，处理速度快，缺点是不同的工具只适用于一定情况的图像，一旦工具不适用，往往处理效果不佳。基于空间域的方法优点是较为稳定，适用于所有图像，缺点是处理速度过慢。在空间域图像去噪处理方法中，又分为基于局部思想的去噪方法和基于非局部思想的去噪方法，其中基于非局部思想的非局部均值法，由于采用全局搜索的策略，而且需要计算每一帧图像的非局部均值法的滤波权值，耗时巨大，因此尽管非局部均值法处理效果最佳，但处理速度过慢，难以应用于视频图像去噪。

发明内容

本发明是为了解决现有技术所存在的上述技术问题，提供一种处理效果好、有效提高实时性的基于非局部均值法的视频图像快速去噪方法。

本发明的技术解决方案是：一种基于非局部均值法的视频图像快速去噪方法，其特征在于按如下步骤进行：

a.初始化摄像头，初始化编解码器；

b.利用摄像头获取第i帧前面连续5帧图像，将该5帧图像传输到PC机保存，记为Pre_Imagej，j=i-5，i-4，i-3，i-2，i-1；i为大于5的正整数；

c.对所保存的连续5帧图像采用非局部均值去噪法进行去噪处理，并采用数组分别记录前5帧图像非局部均值操作时产生的滤波权值，分别记为Array j；

d. 读取第i帧图像，记为Image_i；将第i帧图像Image_i采取双背景建模的方法提取前景图像，将提取的前景图像记为Fimage_i，帧图像Image_i去掉Fimage_i的剩余内容为背景图像，记为Bimage_i；

e.读取所保存的连续5帧图像，分别计算每一帧图像所对应的前景图像和背景图像，分别记为FPre_Imagej和BPre_Imagej；

f.计算FPre_Imagej和Fimage_i的峰值信噪比，记为F_PSNR，计算BPre_Imagej和Bimage_i的峰值信噪比，记为B_PSNR，当F_PSNR大于40且B_PSNR大于40时，则认定第i帧与第j帧图像相似，将所记录的Array j权值更新至Image_i所对应的权值数组中，并利用该权值直接采用滤波的方式对Image_i进行去噪处理，否则对Image_i进行一次非局部滤波法进行去噪处理，保存对Image_i非局部均值操作时产生的滤波权值至Image_i所对应的权值数组Array_i中；

g.将Image_i及其前面连续4帧图像依次前推替代Image_i前面的连续5帧图像；将Array_i及其前面连续4帧图像的Array j依次前推替代Image_i前面的连续5帧图像的Array j；

h. 循环进行d~g步骤，每循环一次i+1，直至最后一帧图像。

本发明通过采集视频图像当前帧图像的前5帧图像，计算并存储该5帧图像的非局部去噪法滤波权值，此后，对于不断输入的当前帧图像，判断当前帧图像与之前5帧图像的相似程度，如当前帧与所存储的图像相似，则按照已得到的非局部去噪法滤波权值进行去噪滤波权值的更新，从而避免了非局部均值图像去噪法所存在的计算权值耗时问题，大大提高了处理速度，同时保持了非局部均值图像去噪方法所具有的优质去噪效果。

附图说明

图1 为本发明实施例所采集的去噪前的视频图像。

图2 为本发明实施例去噪后的视频图像。

具体实施方式

a.初始化摄像头，初始化编解码器；

b.利用摄像头获取如图1所示的视频图像，先取第6帧前面连续5帧图像，将该5帧图像传输到PC机保存，记为Pre_Image1、Pre_Image2、Pre_Image3、Pre_Image4、Pre_Image5；

c.对所保存的连续5帧图像采用非局部均值去噪法进行去噪处理，并采用数组分别记录前5帧图像非局部均值操作时产生的滤波权值，分别记为Array 1、Array 2、Array3、Array4、Array5；每一张Pre_Image中的每一个像素点对应一个21×21大小的权值数组Array用于记录权值大小；

非局部均值操作时产生的滤波权值计算方法按照现有技术；

d. 读取第6帧图像，记为Image_6；将第6帧图像Image_6采取双背景建模的方法提取前景图像，将提取的前景图像记为Fimage_6，帧图像Image_6去掉Fimage_6的剩余内容为背景图像，记为Bimage_6；

e.读取所保存的连续5帧图像，分别计算每一帧图像所对应的前景图像和背景图像，分别记为FPre_Image1、FPre_Image2、FPre_Image3、FPre_Image4、 FPre_Image5和BPre_Image1、BPre_Image2、BPre_Image3、BPre_Image4、BPre_Image5；

f.依次计算FPre_Image1、FPre_Image2、FPre_Image3、FPre_Image4、 FPre_Image5和Fimage_6的峰值信噪比，记为F_PSNR，依次计算BPre_Image1、BPre_Image2、BPre_Image3、BPre_Image4、BPre_Image5和Bimage_6的峰值信噪比，记为B_PSNR，当计算FPre_Image3和Fimage_6的峰值信噪比F_PSNR大于40且BPre_Image3与Bimage_6的峰值信噪比B_PSNR也大于40时，则认定第6帧与第3帧图像相似，将所记录的Array 3权值更新至Image_6所对应的权值数组Array_6中，并利用该权值直接采用滤波的方式对Image_6进行去噪处理；

g.将Image_6及其前面连续Pre_Image2、Pre_Image3、Pre_Image4、Pre_Image5依次前推替代Image_6前面的连续5帧图像，既Pre_Image1、Pre_Image2、Pre_Image3、Pre_Image4、Pre_Image5；将Array_6及其前面连续4帧图像的Array 2、Array3、Array4、Array5依次前推替代Image_6前面的连续5帧图像的Array 1、Array 2、Array3、Array4、Array5；

h. 循环进行d~g步骤，i+1=7

d. 读取第7帧图像，记为Image_7；将第7帧图像Image_7采取双背景建模的方法提取前景图像，将提取的前景图像记为Fimage_7，帧图像Image_7去掉Fimage_7的剩余内容为背景图像，记为Bimage_7；

e.读取所保存的连续5帧图像，分别计算每一帧图像所对应的前景图像和背景图像，分别记为FPre_Image2、FPre_Image3、FPre_Image4、FPre_Image5、 FPre_Image6和BPre_Image2、BPre_Image3、BPre_Image4、BPre_Image5、BPre_Image6；

f.依次计算FPre_Image2、FPre_Image3、FPre_Image4、FPre_Image5、 FPre_Image6和Fimage_7的峰值信噪比，记为F_PSNR，依次计算BPre_Image2、BPre_Image3、BPre_Image4、BPre_Image5、BPre_Image6和Bimage_7的峰值信噪比，记为B_PSNR，计算之后所得到的F_PSNR或B_PSNR均不满足大于40时，则对Image_7进行一次非局部滤波法进行去噪处理，保存对Image_7非局部均值操作时产生的滤波权值至Image_7所对应的权值数组Array_7中；

g.将Image_7及其前面连续Pre_Image3、Pre_Image4、Pre_Image5、Pre_Image6依次前推替代Image_7前面的连续5帧图像，既Pre_Image2、Pre_Image3、Pre_Image4、Pre_Image5、Pre_Image6；将Array_7及其前面连续4帧图像的Array 3、Array4、Array5、Array6依次前推替代Image_7前面的连续5帧图像的Array 2、Array3、Array4、Array5、Array6；

h. 循环进行d~g步骤，i+1=8

……

直至最后一帧图像。

最后将处理结果保存并在显示器中显示，可明显提高处理速度。 

图1处理后的结果如图2所示，可明显看出视觉效果有很大提升。