CN102427506A - 帧数据的滤波降噪系统及滤波降噪方法 - Google Patents

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张立嵩
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Abstract

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，将前面两帧数据和当前帧数据分别各自乘以滤波系数求和并取平均值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，具有三个缓存区，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。

Description

帧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帧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帧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:
本发明的帧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两帧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，将前面两帧数据和当前帧数据分别各自乘以滤波系数求和并取平均值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，具有三个缓存区，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。
本发明的帧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，同时将第2帧数据输入第二个缓存区中；
C、第3帧视频图像数据输入时，将第一个和第二个缓存区内的前两帧数据和当前的第3帧数据分别各自乘以滤波系数，求得的和取平均值后存入第三个缓存区内，作为当前第3帧数据在滤波处理后的帧数据；在第3帧视频图像数据输入的同时，输出第二个缓存区内的帧数据；
D、第4帧视频图像数据输入时，将第二个和第三个缓存区内的两帧数据和当前的第4帧数据分别各自乘以滤波系数，求得的和取平均值后存入第一个缓存区内，作为当前第4帧数据在滤波处理后的帧数据；在第4帧视频图像数据输入的同时，输出第三个缓存区内的帧数据；
E、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:
本发明的帧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，将前面两帧数据和当前帧数据分别各自乘以滤波系数求和并取平均值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。
附图说明
图1是本发明的帧数据的滤波降噪系统的结构示意图。
具体实施方式
以下参照附图及实施例对本发明进行详细的说明。
图1是本发明的帧数据的滤波降噪系统的结构示意图。
如图1所示，本发明的帧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，MUX为多路复用器，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两帧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，将前面两帧数据和当前输入的帧数据pxd_i分别各自乘以滤波系数求和并取平均值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，具有三个缓存区，即FIFO1、FIFO2和FIFO3，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：
   Iout = （I0* K0 + I1 * K1 + Ii * K2）/ N
I0：缓存的当前帧之前的第2帧图像；I1：缓存的当前帧之前的第1帧图像；Ii：当前帧图像；Iout：滤波后的帧图像；K0、K1、K2：滤波系数；N：计算均值的除数。
本发明的帧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，同时将第2帧数据输入第二个缓存区中；
C、第3帧视频图像数据输入时，将第一个和第二个缓存区内的前两帧数据和当前的第3帧数据分别各自乘以滤波系数，求得的和取平均值后存入第三个缓存区内，作为当前第3帧数据在滤波处理后的帧数据；在第3帧视频图像数据输入的同时，输出第二个缓存区内的帧数据；
D、第4帧视频图像数据输入时，将第二个和第三个缓存区内的两帧数据和当前的第4帧数据分别各自乘以滤波系数，求得的和取平均值后存入第一个缓存区内，作为当前第4帧数据在滤波处理后的帧数据；在第4帧视频图像数据输入的同时，输出第三个缓存区内的帧数据；
E、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。

Claims (2)

1.一种帧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两帧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，将前面两帧数据和当前帧数据分别各自乘以滤波系数求和并取平均值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，具有三个缓存区，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所述的帧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，同时将第2帧数据输入第二个缓存区中；
C、第3帧视频图像数据输入时，将第一个和第二个缓存区内的前两帧数据和当前的第3帧数据分别各自乘以滤波系数，求得的和取平均值后存入第三个缓存区内，作为当前第3帧数据在滤波处理后的帧数据；在第3帧视频图像数据输入的同时，输出第二个缓存区内的帧数据；
D、第4帧视频图像数据输入时，将第二个和第三个缓存区内的两帧数据和当前的第4帧数据分别各自乘以滤波系数，求得的和取平均值后存入第一个缓存区内，作为当前第4帧数据在滤波处理后的帧数据；在第4帧视频图像数据输入的同时，输出第三个缓存区内的帧数据；
E、当有新的数据再次输入时，循环执行上述步骤。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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