專利名稱：自動(dòng)檢測(cè)噪聲方差的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種自動(dòng)檢測(cè)噪聲方差的方法及裝置，特別是涉及ー種對(duì)加性白噪聲的自動(dòng)檢測(cè)噪聲方差的方法及裝置。
背景技術(shù)：
在圖像和視頻中，經(jīng)常存在噪聲，其中高斯白噪聲是主要的噪聲類型。高斯白噪聲又分加性和乘性兩類，所謂加性，就是噪聲的取值和圖像或視頻的內(nèi)容無(wú)關(guān)，可以把最終的圖像或視頻信號(hào)看成是真正的圖像或視頻信號(hào)與噪聲信號(hào)相加得到的。所謂乘性，就是噪聲的取值和圖像或視頻的內(nèi)容有夫。高斯白噪聲的特點(diǎn)是服從O均值的正態(tài)分布。
對(duì)于加性高斯白噪聲，一般的去噪方法不考慮噪聲的強(qiáng)度(方差)，造成有時(shí)沒(méi)有把噪聲完全去掉，有時(shí)又在去噪的同時(shí)去掉了一部分有用的細(xì)節(jié)。為了準(zhǔn)確的去噪，實(shí)有必要?jiǎng)討B(tài)檢測(cè)高斯白噪聲的強(qiáng)度(方差)。

發(fā)明內(nèi)容
為克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明之目的在于提供一種自動(dòng)檢測(cè)噪聲方差的方法及裝置，其可以動(dòng)態(tài)檢測(cè)高斯白噪聲的強(qiáng)度，利于合理濾除圖像及視頻幀中的高斯白噪聲，提高圖像及視頻的質(zhì)量。為達(dá)上述及其它目的，本發(fā)明提供ー種自動(dòng)檢測(cè)噪聲方差的方法，包括如下步驟步驟一，針對(duì)待處理的圖像幀或視頻幀的任一分量，將其分成若干個(gè)大小為mXm的塊；步驟ニ，對(duì)每個(gè)塊做離散余弦變換；步驟三，對(duì)經(jīng)離散余弦變換后的所有塊形成的數(shù)據(jù)集計(jì)算每個(gè)位置上的所有DCT系數(shù)的方差；步驟四，取所有位置上的DCT系數(shù)的方差中的最小值，以及右下角位置上的DCT系數(shù)的方差；步驟五，根據(jù)噪聲方差估計(jì)值計(jì)算公式計(jì)算獲得該分量中噪聲方差的估計(jì)值。進(jìn)ー步地，對(duì)該待處理的圖像幀或視頻幀的其他分量，重復(fù)進(jìn)行步驟一至步驟五，獲得該待處理的圖像幀或視頻幀的完整的噪聲方差。進(jìn)ー步地，該噪聲方差估計(jì)值計(jì)算公式為D[j] = droXa+dminX (l_a),其中O彡a彡I。D[j]為分量f [j]中噪聲方差的估計(jì)值，(Ied為右下角位置上的DCT系數(shù)的方差，dmin為所有位置上的DCT系數(shù)的方差的最小值。進(jìn)ー步地，于步驟一中，將該待處理的圖像幀或視頻幀的任一分量分成若干個(gè)大小為8x8的塊。進(jìn)ー步地，該方法用于檢測(cè)該待處理的圖像幀或視頻幀中的加性高斯白噪聲。
為達(dá)到上述及其他目的，本發(fā)明還提供一種自動(dòng)檢測(cè)噪聲方差的裝置，至少包括分塊模塊，針對(duì)待處理的圖像幀或視頻幀的任一分量，將其分成若干個(gè)大小為mXm的塊；離散余弦變換模塊，對(duì)每個(gè)塊做離散余弦變換；方差計(jì)算模塊，對(duì)經(jīng)離散余弦變換后的所有塊形成的數(shù)據(jù)集計(jì)算每個(gè)位置上的所有DCT系數(shù)的方差，并取所有位置上的DCT系數(shù)的方差的最小值和右下角位置上的DCT系數(shù)的方差；以及噪聲方差估計(jì)值計(jì)算模塊，根據(jù)上述方差及方差最小值，利用一噪聲方差估計(jì)值計(jì)算公式計(jì)算獲得該分量中噪聲方差的估計(jì)值。進(jìn)ー步地，該噪聲方差估計(jì)值計(jì)算公式為 D[j] = droXa+dminX (l_a),其中O彡a彡I。D[j]為分量f [j]中噪聲方差的估計(jì)值，(Ied為右下角位置上的DCT系數(shù)的方差，dmin為所有位置上的DCT系數(shù)的方差的最小值。進(jìn)ー步地，該分塊模塊將該待處理的圖像幀或視頻幀的任一分量分成若干個(gè)大小為8X8的塊。進(jìn)ー步地，該裝置用于檢測(cè)該待處理的圖像幀或視頻幀中的加性高斯白噪聲。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明ー種自動(dòng)檢測(cè)噪聲方差的方法及裝置，通過(guò)將圖像幀或視頻幀中的每個(gè)分量分成若干塊后對(duì)其作離散余弦變換，并利用對(duì)離散余弦變換后形成的數(shù)據(jù)集計(jì)算獲得的方差來(lái)獲得該分量中噪聲方差的估計(jì)值，其可以動(dòng)態(tài)檢測(cè)高斯白噪聲的方差，利于準(zhǔn)確濾除圖像及視頻中的高斯白噪聲，提高圖像及視頻的質(zhì)量。


圖I為本發(fā)明一種自動(dòng)檢測(cè)噪聲方差的方法的步驟流程圖；圖2為本發(fā)明一種自動(dòng)檢測(cè)噪聲方差的方法之較佳實(shí)施例中把分量f [j]分成8X8方塊的不意圖；圖3為本發(fā)明一種自動(dòng)檢測(cè)噪聲方差的裝置的系統(tǒng)架構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式以下通過(guò)特定的具體實(shí)例并結(jié)合

本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說(shuō)明書所掲示的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明亦可通過(guò)其它不同的具體實(shí)例加以施行或應(yīng)用，本說(shuō)明書中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)亦可基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在不背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾與變更。假設(shè)待處理的圖像或視頻幀為f= {f
, f[l]，f[2]}，其中f[j]是第j個(gè)分量(彩色圖像有三個(gè)分量，黑白圖像只有ー個(gè)分量)。f[j] = if[j][y]レ]}，其中打」][7] [X]表示第j個(gè)分量第y行第X列的采樣值。x，y的取值范圍是[O, Wj-I]和
,Wj和hj分別是圖像第j個(gè)分量的寬度和高度。圖I為本發(fā)明一種自動(dòng)檢測(cè)噪聲方差的方法的步驟流程圖。如圖I所示，本發(fā)明ー種自動(dòng)檢測(cè)噪聲方差的方法，用于檢測(cè)圖像或視頻中的加性高斯白噪聲，包括如下步驟
步驟101，針對(duì)待處理的圖像幀或視頻幀的任一分量f[j]，將其分成若干個(gè)大小為mXm的塊，記為B[k]，k = 0，..，％-1.其中％是分量j包含的mXm塊的個(gè)數(shù)。步驟102，對(duì)每個(gè)塊做離散余弦變換，即C[k]=T / · B[k] · Tm其中C[k]是B[k]經(jīng)過(guò)離散余弦變換(Discrete Cosine Transform,簡(jiǎn)稱DCT變換)之后的系數(shù)矩陣，C[k]中包含mXm個(gè)系數(shù)，按照從上到下，從左到右的順序排序，可以記為 C[k] = {c[k] [n]n = O. · mXm-Ι}。步驟103，對(duì)經(jīng)離散余弦變換后的所有塊形成的數(shù)據(jù)集計(jì)算每個(gè)位置上的所有DCT系數(shù)的方差，即計(jì)算數(shù)據(jù)集Dn= {c[k][n]k = O. . Nj-Il的方差，記為dn，η =O. . mXm-Ι ο步驟104，取所有位置上的DCT系數(shù)的方差中的最小值，記為dmin以及右下角位置 上的DCT系數(shù)的方差,記為dKD,即(Imxnrltl步驟105，根據(jù)ー噪聲方差估計(jì)值計(jì)算公式計(jì)算獲得該分量中噪聲方差的估計(jì)值。該噪聲方差估計(jì)值計(jì)算公式為D[j] = droXa+dminX (l_a),其中O彡a彡I。D[j]為分量f [j]中噪聲方差的估計(jì)值，(Ied為右下角位置上的DCT系數(shù)的方差，即Clmxm+ dmin為所有位置上的DCT系數(shù)的方差的最小值。在此需說(shuō)明的是，檢測(cè)圖像或視頻幀的各個(gè)分量中噪聲的過(guò)程是完全一祥的，將以上步驟重復(fù)用于各分量，就可以得到完整的噪聲方差。以下將通過(guò)一具體實(shí)施例來(lái)進(jìn)ー步說(shuō)明本發(fā)明之自動(dòng)檢測(cè)噪聲方差的方法，該具體實(shí)施例通過(guò)以下步驟進(jìn)行I)如圖2所示，把待處理的圖像幀或視頻幀的某一分量f [j]分成若干個(gè)大小為8X8的塊，記為B[k]，k = 0，. .，Nj-L其中％是分量j包含的8x8塊的個(gè)數(shù)。當(dāng)ろ和/或 不是8的倍數(shù)時(shí)，在右側(cè)和/或下側(cè)會(huì)有幾列和/或幾行剰余，剰余部分不參與計(jì)算。2)對(duì)每個(gè)塊做離散余弦變換。即C[k] = T8' · B[k] · T8其中C[k]是B[k]經(jīng)過(guò)DCT之后的系數(shù)矩陣，C[k]中包含64個(gè)系數(shù)，按照從上到下，從左到右的順序排序，可以記為C[k] = {c[k] [η] |n = O. . 63}。3)計(jì)算數(shù)據(jù)集 Dn= {c[k] [n] |k = O. · Nj-Ι}的方差,記為 dn, η = O. · 63。4)取dn的最小值,記為dmin。5)令 D[j] = d63Xa+dminX (l_a)，其中 O 彡 a 彡 I。D[j]作為該分量 f[j]中噪聲方差的估計(jì)值。6)將上述步驟重復(fù)用于其他分量，得到待處理的圖像幀或視頻幀的完整的噪聲方差。圖3為本發(fā)明一種自動(dòng)檢測(cè)噪聲方差的裝置的系統(tǒng)架構(gòu)圖。如圖3所示本發(fā)明ー種自動(dòng)檢測(cè)噪聲方差的裝置，用于檢測(cè)圖像或視頻中的加性高斯白噪聲，至少包括分塊模塊301、離散余弦變換模塊302、方差計(jì)算模塊303以及噪聲方差估計(jì)值計(jì)算模塊304。其中，分塊模塊301，針對(duì)待處理的圖像幀或視頻幀的任一分量f [j]，將其分成若干個(gè)大小為mXm的塊,記為B[k]，k = O,. . ,Nj-L其中Nj是分量j包含的mXm塊的個(gè)數(shù)；離散余弦變換模塊302用于對(duì)每個(gè)塊做離散余弦變換，即C[k]=T / · B[k] · Tm其中C[k]是B[k]經(jīng)過(guò)離散余弦變換(Discrete Cosine Transform,簡(jiǎn)稱DCT變換)之后的系數(shù)矩陣，C[k]中包含mXm個(gè)系數(shù)，按照從上到下，從左到右的順序排序，可以記為 C[k] = {c [k] [η] I η = O. · mXm-Ι}。方差計(jì)算模塊303，對(duì)經(jīng)離散余弦變換后的所有塊形成的數(shù)據(jù)集計(jì)算方差，并取所得方差的最小值和右下角位置上的DCT系數(shù)的方差。即計(jì)算數(shù)據(jù)集Dn= {c[k] [n] |k =
O.. Nj-1}的方差,記為dn, η = O. . mXm- ο取dn, η = O. . mXm-Ι中的最小值,記為dmin,并取右下角位置上的DCT系數(shù)的方差的dKD.，即cU^。噪聲方差估計(jì)值計(jì)算模塊304，根據(jù)上述方差最小值及右下角位置上的DCT系數(shù)的方差，利用一噪聲方差估計(jì)值計(jì)算公式計(jì)算獲得該分量中噪聲方差的估計(jì)值。該噪聲方差估計(jì)值計(jì)算公式為D[j] = droXa+dminX (l_a),其中O≤a≤I。D[j]為分量f [j]中噪聲方差的估計(jì)值，(Ied為右下角位置上的DCT系數(shù)的方差，即Clmxm+ dmin為所有位置上的DCT系數(shù)的方差的最小值?？梢?jiàn)，本發(fā)明ー種自動(dòng)檢測(cè)噪聲方差的方法及裝置，通過(guò)將圖像或視頻幀中的每個(gè)分量分成若干塊后對(duì)其作離散余弦變換，并利用對(duì)離散余弦變換后形成的數(shù)據(jù)集計(jì)算獲得的方差及方差最小值來(lái)獲得該分量中噪聲方差的估計(jì)值，其可以動(dòng)態(tài)檢測(cè)高斯白噪聲的方差，利于準(zhǔn)確濾除圖像及視頻中的高斯白噪聲，提高圖像及視頻的質(zhì)量。上述實(shí)施例僅例示性說(shuō)明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員均可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾與改變。因此，本發(fā)明的權(quán)利保護(hù)范圍，應(yīng)如權(quán)利要求書所列。
權(quán)利要求
1.一種自動(dòng)檢測(cè)噪聲方差的方法，包括如下步驟 步驟一，針對(duì)待處理的圖像或視頻幀的任一分量，將其分成若干個(gè)大小為mXm的塊； 步驟ニ，對(duì)每個(gè)塊做離散余弦變換； 步驟三，對(duì)經(jīng)離散余弦變換后的所有塊形成的數(shù)據(jù)集計(jì)算每個(gè)位置上的所有DCT系數(shù)的方差； 步驟四，取所有位置上的DCT系數(shù)的方差中的最小值，以及右下角位置上的DCT系數(shù)的方差; 步驟五，根據(jù)噪聲方差估計(jì)值計(jì)算公式計(jì)算獲得該分量中噪聲方差的估計(jì)值。
2.如權(quán)利要求I所述的自動(dòng)檢測(cè)噪聲方差的方法，其特征在于對(duì)該待處理的圖像或視頻幀的其他分量，重復(fù)進(jìn)行步驟一至步驟五，獲得該待處理的圖像或視頻幀的完整的噪聲方差。
3.如權(quán)利要求I所述的自動(dòng)檢測(cè)噪聲方差的方法，其特征在于該噪聲方差估計(jì)值計(jì)算公式為D[j] = dEDXa+dminX (l_a), 其中O≤a≤I。D[j]為分量f[j]中噪聲方差的估計(jì)值，Clsil為右下角位置上的DCT系數(shù)的方差，dmin為所有位置上的DCT系數(shù)的方差的最小值。
4.如權(quán)利要求I所述的自動(dòng)檢測(cè)噪聲方差的方法，其特征在于于步驟一中，將該待處理的圖像或視頻幀的任一分量分成若干個(gè)大小為8x8的塊。
5.如權(quán)利要求I所述的自動(dòng)檢測(cè)噪聲方差的方法，其特征在于該方法用于檢測(cè)該待處理的圖像或視頻幀中的加性高斯白噪聲。
6.一種自動(dòng)檢測(cè)噪聲方差的裝置，至少包括 分塊模塊，針對(duì)待處理的圖像或視頻幀的任一分量，將其分成若干個(gè)大小為mXm的塊； 離散余弦變換模塊，對(duì)每個(gè)塊做離散余弦變換； 方差計(jì)算模塊，對(duì)經(jīng)離散余弦變換后的所有塊形成的數(shù)據(jù)集計(jì)算每個(gè)位置上的所有DCT系數(shù)的方差，并取所有位置上的DCT系數(shù)的方差的最小值和右下角位置上的DCT系數(shù)的方差；以及 噪聲方差估計(jì)值計(jì)算模塊，根據(jù)上述方差及方差最小值，利用一噪聲方差估計(jì)值計(jì)算公式計(jì)算獲得該分量中噪聲方差的估計(jì)值。
7.如權(quán)利要求6所述的自動(dòng)檢測(cè)噪聲方差的裝置，其特征在于該噪聲方差估計(jì)值計(jì)算公式為D[j] = dEDXa+dminX (l_a), 其中O≤a≤I。D[j]為分量f[j]中噪聲方差的估計(jì)值，Clsil為右下角位置上的DCT系數(shù)的方差，dmin為所有位置上的DCT系數(shù)的方差的最小值。
8.如權(quán)利要求6所述的自動(dòng)檢測(cè)噪聲方差的裝置，其特征在于該分塊模塊將該待處理的圖像幀或視頻幀的任一分量分成若干個(gè)大小為8x8的塊。
9.如權(quán)利要求6所述的自動(dòng)檢測(cè)噪聲方差的裝置，其特征在于該裝置用于檢測(cè)該待處理的圖像或視頻幀中的加性高斯白噪聲。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種自動(dòng)檢測(cè)噪聲方差的方法及裝置，該方法包括如下步驟針對(duì)待處理的圖像或視頻幀的任一分量，將其分成若干個(gè)大小為m×m的塊；對(duì)每個(gè)塊做離散余弦變換；對(duì)經(jīng)離散余弦變換后的所有塊形成的數(shù)據(jù)集計(jì)算每個(gè)位置上的所有DCT系數(shù)的方差；取所有位置上的DCT系數(shù)的方差中的最小值，以及右下角位置上的DCT系數(shù)的方差；根據(jù)噪聲方差估計(jì)值計(jì)算公式計(jì)算獲得該分量中噪聲方差的估計(jì)值，通過(guò)本發(fā)明，可動(dòng)態(tài)檢測(cè)圖像或視頻幀中的加性高斯白噪聲的方差，利于有效濾除圖像及視頻中的高斯白噪聲。
文檔編號(hào)H04N17/00GK102802017SQ20121030379
公開(kāi)日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2012年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月23日
發(fā)明者趙海武 申請(qǐng)人:上海國(guó)茂數(shù)字技術(shù)有限公司