CN105306787A

CN105306787A - 图像处理方法及装置

Info

Publication number: CN105306787A
Application number: CN201510703741.0A
Authority: CN
Inventors: 朱德志
Original assignee: Nubia Technology Co Ltd
Current assignee: Nubia Technology Co Ltd
Priority date: 2015-10-26
Filing date: 2015-10-26
Publication date: 2016-02-03
Also published as: WO2017071542A1

Abstract

本发明公开了一种图像处理方法及装置，其装置包括获取模块，用于获取移动终端拍摄的图像数据流，从图像数据流中提取连续的前后两帧图像分别作为参考帧图像和当前帧图像；转换模块，用于分别对参考帧图像和当前帧图像进行色彩空间转换；估计模块，用于对参考帧图像和当前帧图像基于Y分量进行帧间的运动估计，获取当前帧图像相对于参考帧图像的帧间运动偏移量；平移模块，用于将当前帧图像进行YCbCr分量相应块的平移；去噪模块，用于将当前帧图像平移后的相应块，对应与参考帧图像的相应块进行取平均去噪操作；转换模块，还用于将去噪后的当前帧图像的YCbCr转换为RGB。本发明极大的提高了照片的拍摄质量。

Description

图像处理方法及装置

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，尤其涉及一种图像处理方法及装置。

背景技术

随着手机技术的发展，手机的拍照功能越来越完善。由于其体积小便于携带等特性，越来越多的人更热衷于使用手机拍照功能来记录生活中的美好瞬间，人们对手机拍摄的图像质量要求也越来越高。但是现有的手机拍照存在以下缺陷：在亮度不够的场合，图像中经常会带有一些噪声(亮度噪声加色度噪声)，并且亮度越低，噪声越大。这些噪声的存在，严重的影响图像的视觉质量。

发明内容

本发明的主要目的在于提出一种图像处理方法及装置，旨在提高手机拍摄的图像质量。

为实现上述目的，本发明提供的一种图像处理装置，包括：

获取模块，用于获取移动终端拍摄的图像数据流，从所述图像数据流中提取连续的前后两帧图像分别作为参考帧图像和当前帧图像；

转换模块，用于分别对所述参考帧图像和当前帧图像进行从RGB到YCbCr的色彩空间转换；

估计模块，用于对所述参考帧图像和当前帧图像基于Y分量进行帧间的运动估计，获取当前帧图像相对于参考帧图像的帧间运动偏移量；

平移模块，用于根据所述当前帧图像相对于参考帧图像的帧间运动偏移量，将当前帧图像进行YCbCr分量相应块的平移；

去噪模块，用于将当前帧图像的YCbCr分量平移后的相应块，对应与所述参考帧图像的YCbCr分量相应块进行取平均去噪操作；

所述转换模块，还用于将去噪后的当前帧图像的YCbCr转换为RGB。

可选地，所述估计模块对所述参考帧图像和当前帧图像基于Y分量进行帧间的运动估计，获取当前帧图像相对于参考帧图像的帧间运动偏移量，具体包括：

对所述参考帧图像和当前帧图像基于Y分量进行帧间的粗略运动估计；

基于粗略运动估计的结果，对所述参考帧图像和当前帧图像基于Y分量进行帧间的精细运动估计。

可选地，所述估计模块对所述参考帧图像和当前帧图像基于Y分量进行帧间的粗略运动估计，具体包括：对于参考帧图像，选取预定区域大小的图像块，记为ROI1；在当前帧图像上预定区域内，搜寻与ROI1相同的图像块ROI2；将ROI2在Y分量上的位置坐标信息与ROI1在Y分量上的位置坐标信息进行计算，得到ROI2相对ROI1的偏移量，并将此偏移量作为当前帧图像相对于参考帧图像的偏移量。

可选地，所述估计模块在当前帧图像上预定区域内，搜寻与ROI1相同的图像块ROI2，具体包括：在当前帧图像上搜寻与ROI1大小相同的图像块ROI2，其中，搜寻区域大小大于ROI1大小；分别对图像块ROI1和ROI2进行边缘检测，得到边缘检测结果；根据边缘检测结果判断图像块ROI1和ROI2是否相同，若相同，则得到与所述ROI1相同的图像块ROI2；否则，移动当前帧图像中的图像块ROI2至下一个位置，继续进行边缘检测，以获取与所述ROI1相同的图像块ROI2。

可选地，所述估计模块基于粗略运动估计的结果，对所述参考帧图像和当前帧图像基于Y分量进行帧间的精细运动估计，具体包括：根据ROI2相对ROI1的偏移量，对当前帧图像进行平移校准，得到平移校准后的帧图像Y_mid；将参考帧图像分成若干预定大小的图像块；对参考帧图像中每一图像块，分别在所述帧图像Y_mid中寻找匹配块；根据所述匹配块的位置计算参考帧图像中每一图像块在帧图像Y_mid中的偏移量；根据所述每一图像块在帧图像Y_mid中的偏移量，以及所述ROI2相对ROI1的偏移量，得到每一图像块的相对偏移量。

本发明实施例还提出一种图像处理方法，包括：

获取移动终端拍摄的图像数据流，从所述图像数据流中提取连续的前后两帧图像分别作为参考帧图像和当前帧图像；

分别对所述参考帧图像和当前帧图像进行从RGB到YCbCr的色彩空间转换；

对所述参考帧图像和当前帧图像基于Y分量进行帧间的运动估计，获取当前帧图像相对于参考帧图像的帧间运动偏移量；

根据所述当前帧图像相对于参考帧图像的帧间运动偏移量，将当前帧图像进行YCbCr分量相应块的平移；

将当前帧图像的YCbCr分量平移后的相应块，对应与所述参考帧图像的YCbCr分量相应块进行取平均去噪操作；

将去噪后的当前帧图像的YCbCr转换为RGB。

可选地，所述对所述参考帧图像和当前帧图像基于Y分量进行帧间的运动估计，获取当前帧图像相对于参考帧图像的帧间运动偏移量的步骤包括：

可选地，所述对参考帧图像和当前帧图像基于Y分量进行帧间的粗略运动估计的步骤包括：

对于参考帧图像，选取预定区域大小的图像块，记为ROI1；

在当前帧图像上预定区域内，搜寻与ROI1相同的图像块ROI2；

将ROI2在Y分量上的位置坐标信息与ROI1在Y分量上的位置坐标信息进行计算，得到ROI2相对ROI1的偏移量，并将此偏移量作为当前帧图像相对于参考帧图像的偏移量。

可选地，所述在当前帧图像上预定区域内，搜寻与ROI1相同的图像块ROI2的步骤包括：

在当前帧图像上搜寻与ROI1大小相同的图像块ROI2，其中，搜寻区域大小大于ROI1大小；

分别对图像块ROI1和ROI2进行边缘检测，得到边缘检测结果；

根据边缘检测结果判断图像块ROI1和ROI2是否相同，若相同，则得到与所述ROI1相同的图像块ROI2；否则，移动当前帧图像中的图像块ROI2至下一个位置，继续进行边缘检测，以获取与所述ROI1相同的图像块ROI2。

可选地，所述基于粗略运动估计的结果，对所述参考帧图像和当前帧图像基于Y分量进行帧间的精细运动估计的步骤包括：

根据ROI2相对ROI1的偏移量，对当前帧图像进行平移校准，得到平移校准后的帧图像Y_mid；

将参考帧图像分成若干预定大小的图像块；

对参考帧图像中每一图像块，分别在所述帧图像Y_mid中寻找匹配块；

根据所述匹配块的位置计算参考帧图像中每一图像块在帧图像Y_mid中的偏移量；

根据所述每一图像块在帧图像Y_mid中的偏移量，以及所述ROI2相对ROI1的偏移量，得到每一图像块的相对偏移量。

本发明提出的一种图像处理方法及装置，基于3D(帧间)图像处理方法，通过计算前后两帧图像中对应图像块的偏移量，来得到整幅图像的偏移量；然后将后面一帧通过平移的方法，移动到相应位置并进行相应图像处理技术，以达到降噪的效果；相较于现有手机去噪的方法，计算量小，成本低，算法易于理解，效果好，且能实时对手机图像进行处理，极大的提高了照片的拍摄质量。

附图说明

图1是实现本发明各个实施例的移动终端的硬件结构示意图；

图2是如图1所示的移动终端的无线通信系统示意图；

图3是本发明图像处理装置较佳实施例的功能模块示意图；

图4是本发明实施例中相邻两帧图像区域中图像块的示意图；

图5是本发明实施例中进行图像块边缘检测时像素点方向梯度计算示意图；

图6是本发明实施例中在当前帧图像中搜寻图像块的顺序示意图；

图7是本发明实施例中的一种原图；

图8是图7中的原图进行两帧去噪处理后的图像；

图9是本发明图像处理装置的另一种结构示意图；

图10是本发明图像处理方法较佳实施例的流程示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例所涉及的终端可以为移动终端。

现在将参考附图描述实现本发明各个实施例的移动终端。在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身并没有特定的意义。因此，"模块"与"部件"可以混合地使用。

移动终端可以以各种形式来实施。例如，本发明中描述的终端可以包括诸如移动电话、智能电话、笔记本电脑、数字广播接收器、PDA(个人数字助理)、PAD(平板电脑)、PMP(便携式多媒体播放器)、导航装置等等的移动终端以及诸如数字TV、台式计算机等等的固定终端。下面，假设终端是移动终端。然而，本领域技术人员将理解的是，除了特别用于移动目的的元件之外，根据本发明的实施方式的构造也能够应用于固定类型的终端。

图1为实现本发明各个实施例的移动终端的硬件结构示意。

移动终端100可以包括无线通信单元110、A/V(音频/视频)输入单元120、用户输入单元130、感测单元140、输出单元150、存储器160、接口单元170、控制器180和电源单元190等等。图1示出了具有各种组件的移动终端，但是应理解的是，并不要求实施所有示出的组件。可以替代地实施更多或更少的组件。将在下面详细描述移动终端的元件。

无线通信单元110通常包括一个或多个组件，其允许移动终端100与无线通信系统或网络之间的无线电通信。例如，无线通信单元可以包括广播接收模块111、移动通信模块112、无线互联网模块113、短程通信模块114和位置信息模块115中的至少一个。

广播接收模块111经由广播信道从外部广播管理服务器接收广播信号和/或广播相关信息。广播信道可以包括卫星信道和/或地面信道。广播管理服务器可以是生成并发送广播信号和/或广播相关信息的服务器或者接收之前生成的广播信号和/或广播相关信息并且将其发送给终端的服务器。广播信号可以包括TV广播信号、无线电广播信号、数据广播信号等等。而且，广播信号可以进一步包括与TV或无线电广播信号组合的广播信号。广播相关信息也可以经由移动通信网络提供，并且在该情况下，广播相关信息可以由移动通信模块112来接收。广播信号可以以各种形式存在，例如，其可以以数字多媒体广播(DMB)的电子节目指南(EPG)、数字视频广播手持(DVB-H)的电子服务指南(ESG)等等的形式而存在。广播接收模块111可以通过使用各种类型的广播系统接收信号广播。特别地，广播接收模块111可以通过使用诸如多媒体广播-地面(DMB-T)、数字多媒体广播-卫星(DMB-S)、数字视频广播-手持(DVB-H)，前向链路媒体(MediaFLO)的数据广播系统、地面数字广播综合服务(ISDB-T)等等的数字广播系统接收数字广播。广播接收模块111可以被构造为适合提供广播信号的各种广播系统以及上述数字广播系统。经由广播接收模块111接收的广播信号和/或广播相关信息可以存储在存储器160(或者其它类型的存储介质)中。

移动通信模块112将无线电信号发送到基站(例如，接入点、节点B等等)、外部终端以及服务器中的至少一个和/或从其接收无线电信号。这样的无线电信号可以包括语音通话信号、视频通话信号、或者根据文本和/或多媒体消息发送和/或接收的各种类型的数据。

无线互联网模块113支持移动终端的无线互联网接入。该模块可以内部或外部地耦接到终端。该模块所涉及的无线互联网接入技术可以包括WLAN(无线LAN)(Wi-Fi)、Wibro(无线宽带)、Wimax(全球微波互联接入)、HSDPA(高速下行链路分组接入)等等。

短程通信模块114是用于支持短程通信的模块。短程通信技术的一些示例包括蓝牙^TM、射频识别(RFID)、红外数据协会(IrDA)、超宽带(UWB)、紫蜂^TM等等。

位置信息模块115是用于检查或获取移动终端的位置信息的模块。位置信息模块的典型示例是GPS(全球定位系统)。根据当前的技术，GPS模块115计算来自三个或更多卫星的距离信息和准确的时间信息并且对于计算的信息应用三角测量法，从而根据经度、纬度和高度准确地计算三维当前位置信息。当前，用于计算位置和时间信息的方法使用三颗卫星并且通过使用另外的一颗卫星校正计算出的位置和时间信息的误差。此外，GPS模块115能够通过实时地连续计算当前位置信息来计算速度信息。

A/V输入单元120用于接收音频或视频信号。A/V输入单元120可以包括相机121和麦克风1220，相机121对在视频捕获模式或图像捕获模式中由图像捕获装置获得的静态图片或视频的图像数据进行处理。处理后的图像帧可以显示在显示单元151上。经相机121处理后的图像帧可以存储在存储器160(或其它存储介质)中或者经由无线通信单元110进行发送，可以根据移动终端的构造提供两个或更多相机1210。麦克风122可以在电话通话模式、记录模式、语音识别模式等等运行模式中经由麦克风接收声音(音频数据)，并且能够将这样的声音处理为音频数据。处理后的音频(语音)数据可以在电话通话模式的情况下转换为可经由移动通信模块112发送到移动通信基站的格式输出。麦克风122可以实施各种类型的噪声消除(或抑制)算法以消除(或抑制)在接收和发送音频信号的过程中产生的噪声或者干扰。

用户输入单元130可以根据用户输入的命令生成键输入数据以控制移动终端的各种操作。用户输入单元130允许用户输入各种类型的信息，并且可以包括键盘、锅仔片、触摸板(例如，检测由于被接触而导致的电阻、压力、电容等等的变化的触敏组件)、滚轮、摇杆等等。特别地，当触摸板以层的形式叠加在显示单元151上时，可以形成触摸屏。

感测单元140检测移动终端100的当前状态，(例如，移动终端100的打开或关闭状态)、移动终端100的位置、用户对于移动终端100的接触(即，触摸输入)的有无、移动终端100的取向、移动终端100的加速或减速移动和方向等等，并且生成用于控制移动终端100的操作的命令或信号。例如，当移动终端100实施为滑动型移动电话时，感测单元140可以感测该滑动型电话是打开还是关闭。另外，感测单元140能够检测电源单元190是否提供电力或者接口单元170是否与外部装置耦接。感测单元140可以包括接近传感器1410将在下面结合触摸屏来对此进行描述。

接口单元170用作至少一个外部装置与移动终端100连接可以通过的接口。例如，外部装置可以包括有线或无线头戴式耳机端口、外部电源(或电池充电器)端口、有线或无线数据端口、存储卡端口、用于连接具有识别模块的装置的端口、音频输入/输出(I/O)端口、视频I/O端口、耳机端口等等。识别模块可以是存储用于验证用户使用移动终端100的各种信息并且可以包括用户识别模块(UIM)、客户识别模块(SIM)、通用客户识别模块(USIM)等等。另外，具有识别模块的装置(下面称为"识别装置")可以采取智能卡的形式，因此，识别装置可以经由端口或其它连接装置与移动终端100连接。接口单元170可以用于接收来自外部装置的输入(例如，数据信息、电力等等)并且将接收到的输入传输到移动终端100内的一个或多个元件或者可以用于在移动终端和外部装置之间传输数据。

另外，当移动终端100与外部底座连接时，接口单元170可以用作允许通过其将电力从底座提供到移动终端100的路径或者可以用作允许从底座输入的各种命令信号通过其传输到移动终端的路径。从底座输入的各种命令信号或电力可以用作用于识别移动终端是否准确地安装在底座上的信号。输出单元150被构造为以视觉、音频和/或触觉方式提供输出信号(例如，音频信号、视频信号、警报信号、振动信号等等)。输出单元150可以包括显示单元151、音频输出模块152、警报单元153等等。

显示单元151可以显示在移动终端100中处理的信息。例如，当移动终端100处于电话通话模式时，显示单元151可以显示与通话或其它通信(例如，文本消息收发、多媒体文件下载等等)相关的用户界面(UI)或图形用户界面(GUI)。当移动终端100处于视频通话模式或者图像捕获模式时，显示单元151可以显示捕获的图像和/或接收的图像、示出视频或图像以及相关功能的UI或GUI等等。

同时，当显示单元151和触摸板以层的形式彼此叠加以形成触摸屏时，显示单元151可以用作输入装置和输出装置。显示单元151可以包括液晶显示器(LCD)、薄膜晶体管LCD(TFT-LCD)、有机发光二极管(OLED)显示器、柔性显示器、三维(3D)显示器等等中的至少一种。这些显示器中的一些可以被构造为透明状以允许用户从外部观看，这可以称为透明显示器，典型的透明显示器可以例如为TOLED(透明有机发光二极管)显示器等等。根据特定想要的实施方式，移动终端100可以包括两个或更多显示单元(或其它显示装置)，例如，移动终端可以包括外部显示单元(未示出)和内部显示单元(未示出)。触摸屏可用于检测触摸输入压力以及触摸输入位置和触摸输入面积。

音频输出模块152可以在移动终端处于呼叫信号接收模式、通话模式、记录模式、语音识别模式、广播接收模式等等模式下时，将无线通信单元110接收的或者在存储器160中存储的音频数据转换音频信号并且输出为声音。而且，音频输出模块152可以提供与移动终端100执行的特定功能相关的音频输出(例如，呼叫信号接收声音、消息接收声音等等)。音频输出模块152可以包括扬声器、蜂鸣器等等。

警报单元153可以提供输出以将事件的发生通知给移动终端100。典型的事件可以包括呼叫接收、消息接收、键信号输入、触摸输入等等。除了音频或视频输出之外，警报单元153可以以不同的方式提供输出以通知事件的发生。例如，警报单元153可以以振动的形式提供输出，当接收到呼叫、消息或一些其它进入通信(incomingcommunication)时，警报单元153可以提供触觉输出(即，振动)以将其通知给用户。通过提供这样的触觉输出，即使在用户的移动电话处于用户的口袋中时，用户也能够识别出各种事件的发生。警报单元153也可以经由显示单元151或音频输出模块152提供通知事件的发生的输出。

存储器160可以存储由控制器180执行的处理和控制操作的软件程序等等，或者可以暂时地存储己经输出或将要输出的数据(例如，电话簿、消息、静态图像、视频等等)。而且，存储器160可以存储关于当触摸施加到触摸屏时输出的各种方式的振动和音频信号的数据。

存储器160可以包括至少一种类型的存储介质，所述存储介质包括闪存、硬盘、多媒体卡、卡型存储器(例如，SD或DX存储器等等)、随机访问存储器(RAM)、静态随机访问存储器(SRAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、可编程只读存储器(PROM)、磁性存储器、磁盘、光盘等等。而且，移动终端100可以与通过网络连接执行存储器160的存储功能的网络存储装置协作。

控制器180通常控制移动终端的总体操作。例如，控制器180执行与语音通话、数据通信、视频通话等等相关的控制和处理。另外，控制器180可以包括用于再现(或回放)多媒体数据的多媒体模块1810，多媒体模块1810可以构造在控制器180内，或者可以构造为与控制器180分离。控制器180可以执行模式识别处理，以将在触摸屏上执行的手写输入或者图片绘制输入识别为字符或图像。

电源单元190在控制器180的控制下接收外部电力或内部电力并且提供操作各元件和组件所需的适当的电力。

这里描述的各种实施方式可以以使用例如计算机软件、硬件或其任何组合的计算机可读介质来实施。对于硬件实施，这里描述的实施方式可以通过使用特定用途集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理装置(DSPD)、可编程逻辑装置(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、被设计为执行这里描述的功能的电子单元中的至少一种来实施，在一些情况下，这样的实施方式可以在控制器180中实施。对于软件实施，诸如过程或功能的实施方式可以与允许执行至少一种功能或操作的单独的软件模块来实施。软件代码可以由以任何适当的编程语言编写的软件应用程序(或程序)来实施，软件代码可以存储在存储器160中并且由控制器180执行。

至此，己经按照其功能描述了移动终端。下面，为了简要起见，将描述诸如折叠型、直板型、摆动型、滑动型移动终端等等的各种类型的移动终端中的滑动型移动终端作为示例。因此，本发明能够应用于任何类型的移动终端，并且不限于滑动型移动终端。

如图1中所示的移动终端100可以被构造为利用经由帧或分组发送数据的诸如有线和无线通信系统以及基于卫星的通信系统来操作。

现在将参考图2描述其中根据本发明的移动终端能够操作的通信系统。

这样的通信系统可以使用不同的空中接口和/或物理层。例如，由通信系统使用的空中接口包括例如频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)、码分多址(CDMA)和通用移动通信系统(UMTS)(特别地，长期演进(LTE))、全球移动通信系统(GSM)等等。作为非限制性示例，下面的描述涉及CDMA通信系统，但是这样的教导同样适用于其它类型的系统。

参考图2，CDMA无线通信系统可以包括多个移动终端100、多个基站(BS)270、基站控制器(BSC)275和移动交换中心(MSC)280。MSC280被构造为与公共电话交换网络(PSTN)290形成接口。MSC280还被构造为与可以经由回程线路耦接到基站270的BSC275形成接口。回程线路可以根据若干己知的接口中的任一种来构造，所述接口包括例如E1/T1、ATM，IP、PPP、帧中继、HDSL、ADSL或xDSL。将理解的是，如图2中所示的系统可以包括多个BSC2750。

每个BS270可以服务一个或多个分区(或区域)，由多向天线或指向特定方向的天线覆盖的每个分区放射状地远离BS270。或者，每个分区可以由用于分集接收的两个或更多天线覆盖。每个BS270可以被构造为支持多个频率分配，并且每个频率分配具有特定频谱(例如，1.25MHz,5MHz等等)。

分区与频率分配的交叉可以被称为CDMA信道。BS270也可以被称为基站收发器子系统(BTS)或者其它等效术语。在这样的情况下，术语"基站"可以用于笼统地表示单个BSC275和至少一个BS270。基站也可以被称为"蜂窝站"。或者，特定BS270的各分区可以被称为多个蜂窝站。

如图2中所示，广播发射器(BT)295将广播信号发送给在系统内操作的移动终端100。如图1中所示的广播接收模块111被设置在移动终端100处以接收由BT295发送的广播信号。在图2中，示出了几个全球定位系统(GPS)卫星300。卫星300帮助定位多个移动终端100中的至少一个。

在图2中，描绘了多个卫星300，但是理解的是，可以利用任何数目的卫星获得有用的定位信息。如图1中所示的GPS模块115通常被构造为与卫星300配合以获得想要的定位信息。替代GPS跟踪技术或者在GPS跟踪技术之外，可以使用可以跟踪移动终端的位置的其它技术。另外，至少一个GPS卫星300可以选择性地或者额外地处理卫星DMB传输。

作为无线通信系统的一个典型操作，BS270接收来自各种移动终端100的反向链路信号。移动终端100通常参与通话、消息收发和其它类型的通信。特定基站270接收的每个反向链路信号被在特定BS270内进行处理。获得的数据被转发给相关的BSC275。BSC提供通话资源分配和包括BS270之间的软切换过程的协调的移动管理功能。BSC275还将接收到的数据路由到MSC280，其提供用于与PSTN290形成接口的额外的路由服务。类似地，PSTN290与MSC280形成接口，MSC与BSC275形成接口，并且BSC275相应地控制BS270以将正向链路信号发送到移动终端100。

基于上述移动终端硬件结构以及通信系统，提出本发明各个实施例。

由于现有的手机拍照，在亮度不够的场合，图像中经常会带有一些噪声(亮度噪声加色度噪声)，并且亮度越低，噪声越大。这些噪声的存在，严重的影响图像的视觉质量。

为此，本发明提出一种解决方案，可以消除现有技术中去噪效果差，容易造成边缘细节的损失等缺点，使最终拍照得到图片有更好的视觉效果。

具体地，如图3所示，本发明较佳实施例提出一种图像处理装置，包括：获取模块201、转换模块202、估计模块203、平移模块204及去噪模块205，其中：

获取模块201，用于获取移动终端拍摄的图像数据流，从所述图像数据流中提取连续的前后两帧图像分别作为参考帧图像和当前帧图像；

转换模块202，用于分别对所述参考帧图像和当前帧图像进行从RGB到YCbCr的色彩空间转换；

估计模块203，用于对所述参考帧图像和当前帧图像基于Y分量进行帧间的运动估计，获取当前帧图像相对于参考帧图像的帧间运动偏移量；

平移模块204，用于根据所述当前帧图像相对于参考帧图像的帧间运动偏移量，将当前帧图像进行YCbCr分量相应块的平移；

去噪模块205，用于将当前帧图像的YCbCr分量平移后的相应块，对应与所述参考帧图像的YCbCr分量相应块进行取平均去噪操作；

所述转换模块202，还用于将去噪后的当前帧图像的YCbCr转换为RGB。

具体地，所述估计模块203对所述参考帧图像和当前帧图像基于Y分量进行帧间的运动估计，获取当前帧图像相对于参考帧图像的帧间运动偏移量，具体包括：

其中，所述估计模块203对所述参考帧图像和当前帧图像基于Y分量进行帧间的粗略运动估计，具体包括：对于参考帧图像，选取预定区域大小的图像块，记为ROI1；在当前帧图像上预定区域内，搜寻与ROI1相同的图像块ROI2；将ROI2在Y分量上的位置坐标信息与ROI1在Y分量上的位置坐标信息进行计算，得到ROI2相对ROI1的偏移量，并将此偏移量作为当前帧图像相对于参考帧图像的偏移量。

所述估计模块203在当前帧图像上预定区域内，搜寻与ROI1相同的图像块ROI2，具体包括：在当前帧图像上搜寻与ROI1大小相同的图像块ROI2，其中，搜寻区域大小大于ROI1大小；分别对图像块ROI1和ROI2进行边缘检测，得到边缘检测结果；根据边缘检测结果判断图像块ROI1和ROI2是否相同，若相同，则得到与所述ROI1相同的图像块ROI2；否则，移动当前帧图像中的图像块ROI2至下一个位置，继续进行边缘检测，以获取与所述ROI1相同的图像块ROI2。

所述估计模块203基于粗略运动估计的结果，对所述参考帧图像和当前帧图像基于Y分量进行帧间的精细运动估计，具体包括：根据ROI2相对ROI1的偏移量，对当前帧图像进行平移校准，得到平移校准后的帧图像Y_mid；将参考帧图像分成若干预定大小的图像块；对参考帧图像中每一图像块，分别在所述帧图像Y_mid中寻找匹配块；根据所述匹配块的位置计算参考帧图像中每一图像块在帧图像Y_mid中的偏移量；根据所述每一图像块在帧图像Y_mid中的偏移量，以及所述ROI2相对ROI1的偏移量，得到每一图像块的相对偏移量

以下对本实施例方案进行详细阐述：

首先，获取手机等移动终端拍摄的图像数据流，从所述图像数据流中提取连续的前后两帧图像img1和img2，分别作为参考帧图像(前一帧)和当前帧图像(有可能由于手抖而有一定偏移的帧)。

然后，分别对两幅图片进行色彩空间转换，即从RGB空间转换到YCbCr空间。

具体转换关系可以如下：

\{\begin{matrix} Y = 0.299 * R + 0.587 * G + 0.114 * B \\ C b = - 0.147 * R - 0.289 * G + 0.436 * B + 128 \\ C r = 0.615 * R - 0.515 * G - 0.100 * B + 128 \end{matrix} .

之后，对所述参考帧图像和当前帧图像基于Y分量进行帧间的运动估计，获取当前帧图像相对于参考帧图像的帧间运动偏移量。

由于两帧图像中，不同位置处的像素的偏移量不同，故本发明运动估计分两步：一，对整帧图像进行粗略运动估计；二，在粗略估计的基础上，再进行精细的运动估计。

即对所述参考帧图像和当前帧图像基于Y分量进行帧间的运动估计包括：

其中，对参考帧图像和当前帧图像基于Y分量进行帧间的粗略运动估计的包括：

对于参考帧图像，选取预定区域大小的图像块，记为ROI1；

在当前帧图像上预定区域内，搜寻与ROI1相同的图像块ROI2；

基于粗略运动估计的结果，对参考帧图像和当前帧图像基于Y分量进行帧间的精细运动估计包括：

将参考帧图像分成若干预定大小的图像块；

具体实施如下：

粗略估计：

把图像中某一个或几个块的偏移量的平均作为整个图像的偏移量进行粗略估计，以一个块为例进行说明。

对参考帧Y1，选取其一定区域大小的图像块，记为ROI1；然后在抖动帧Y2上一定区域内，搜寻与ROI1相同的图像块ROI2；将ROI2在Y2上的位置坐标信息与ROI1在Y1上的位置坐标信息进行计算，得到ROI2相对ROI1的偏移量，将此偏移量作为img2相对于img1的偏移量。

此处得到两个方向的偏移量：

一、Y2相对于Y1的水平方向的偏移量，即X方向偏移量；

二、Y2相对于Y1的竖直方向的偏移量，即Y方向偏移量。

具体实施如下：

a:选取ROI1。将Y1对焦区域中心点Y1(h，w)周围一定大小区域作为ROI1。大小可以为101*101，201*201，或者其他大小。

b:在Y2上搜寻与ROI1相同的图像块ROI2(大小与ROI1相同)。Y2上搜寻区域大小为Y2(h，w)周围103*103，105*105或者203*203，205*205，抑或其他大小区域，区域大小一定要大于ROI1的大小，如图4所示。

图4中，Y1中的方框块为参考块；Y2中的大方框块为搜寻区域大小，小方框块为与Y1上方框块大小相同。

c：块相似准则。分别对Y1中ROI1和Y2中与ROI1大小相同的方框块进行边缘检测，然后将两个块边缘检测结果进行计算，取对应像素差的绝对值之和；如果此和小于某一阈值，则认为两个块相同，如果大于阈值，则移动Y2中与ROI1大小相同的方框块(即小方框块)至下一个位置，继续此方法计算。

其中，边缘检测方法如下：

此处用sobel算子进行边缘检测，sobel算子模型如下：

s o b e l_x = [\begin{matrix} - 1 & 0 & 1 \\ - 2 & 0 & 2 \\ - 1 & 0 & 1 \end{matrix}]; s o b l e_y = [\begin{matrix} - 1 & - 2 & - 1 \\ 0 & 0 & 0 \\ 1 & 2 & 1 \end{matrix}];

利用sobel算子，分别计算X方向梯度和Y方向梯度，即如图5所示，像素P22点X方向和Y方向梯度分别为：

Grad_x＝abs(-1*p11+1*P13-2*p21+2*P23-1*p31+1*P33)；

Grad_y＝abs(-1*p11+1*p31-2*p12+2*p32-1*p13+1*p33)；

根据X和Y方向梯度，最终P22点梯度为：

Grad＝Grad_x+Grad_y；

循环遍历块中每一像素点，可得到每个点的梯度。当然此处也可用其他边缘算法。

d：搜寻顺序制定。以距离ROI1中心像素距离远近(由近及远)，顺时针方向。

搜寻顺序如图6所示，以偏移上下左右最大2个pixel为例(具体实施时会比两个像素大，一般设为7。)，其中0代表与ROI1块中心点对应的位置，1代表块中心点向右移动一个pixel，2代表向下移动一个pixel的位置，其他依次类推。

e:计算偏移量。在此记录ROI1中心像素点的位置坐标(h1，w1)，同时记录在Y2中计算得到的与ROI1相同的块ROI2的中心像素坐标(h2，w2)，由此得到Y2中与ROI1相同的块ROI2相对于ROI1的偏移量为：

Δx＝w2-w1

；

Δy＝h2-h1

由于只要存在移动就是整幅图像帧的移动，故将此块的偏移量，当作整幅图像的偏移量。

f:根据偏移量对Y2进行平移校准，得到Y_mid。此时Y_mid基本和Y1相差很小。接下来进行精细调节，以使两帧之间像素可以精确对准。

精细估计：

具体实施如下：

a:将参考帧图像Y1分成一定大小的块，例如16*16，32*32或者其他大小的块，如果图像大小为256*256，块的大小为32*32，则图像的总块数为256/32*256/32＝64块。

b:对Y1中的每一个块，分别在Y_mid中寻找其匹配块，具体实施和粗略调节中寻找相似块相同。只不过经过了粗略估计，此时寻找相似块的搜索范围要比粗略估计时的小，基本可以设定为周围上下左右2个pixel范围内。

c:经过上步，可以得到Y1中的每个块在Y_mid的位置，据此可以计算每一个块的偏移量Δx_i,Δy_i，与粗略估计中的偏移量相结合，就可以得到每个块的相对偏移量

\{\begin{matrix} {Δx}_{f i n a l} = Δ x - {Δx}_{i} \\ {Δy}_{f i n a l} = Δ y - {Δy}_{i} \end{matrix};

之后，根据偏移量对当前帧图像Y2的Y2Cb2Cr2相应块进行平移。平移大小为上面计算得到的偏移量的负值。

最后，将当前帧图像Y2的Y2Cb2Cr2分量平移后的相应块，对应与所述参考帧图像Y1的Y1Cb1Cr1分量相应块进行取平均去噪操作；将去噪后的当前帧图像的YCbCr转换为RGB。

具体实例可参照图7及图8所示，图7为原图，图8为两帧去噪处理后的图像。

本实施例通过上述方案，基于3D(帧间)图像处理方法，通过计算前后两帧图像中对应图像块的偏移量，来得到整幅图像的偏移量；然后将后面一帧通过平移的方法，移动到相应位置并进行相应图像处理技术，以达到降噪的效果；相较于现有手机去噪的方法，计算量小，成本低，算法易于理解，效果好，且能实时对手机图像进行处理，极大的提高了照片的拍摄质量。

进一步地，作为一种硬件运行环境，上述各实施例所述的图像处理装置的另一种结构可以如图9所示。

如图9所示，为本发明实施例提供的图像处理装置的另一种结构示意图。该图像处理装置300可以包括：发送装置3001，至少一个通讯总线3002，至少一个处理器3003，例如CPU，接收装置3004，存储器3005，至少一个网络接口3006。其中，通信总线3002用于实现这些组件之间的连接通信。其中，网络接口3006可选的可以包括标准的无线接口(如WI-FI接口、蓝牙接口、红外接口等)。存储器3005可以是高速RAM存储器，也可以是非不稳定的存储器(non-volatilememory)，例如至少一个磁盘存储器，存储器2005可选的还可以是至少一个位于远离前述处理器3003的存储系统；作为一种计算机存储介质的存储器3005中可以包括操作系统、网络通信模块、用户接口模块、图像处理程序。

所述处理器3003调用存储器3005中的图像处理程序可以实现如下操作：

将去噪后的当前帧图像的YCbCr转换为RGB。

进一步地，在一种实施方式中，所述处理器3003调用存储器3005中的图像处理程序还可以实现如下操作：

对于参考帧图像，选取预定区域大小的图像块，记为ROI1；

在当前帧图像上预定区域内，搜寻与ROI1相同的图像块ROI2；

分别对图像块ROI1和ROI2进行边缘检测，得到边缘检测结果；

将参考帧图像分成若干预定大小的图像块；

如图10所示，本发明较佳实施例提出一种图像处理方法，包括：

步骤S101，获取移动终端拍摄的图像数据流，从所述图像数据流中提取连续的前后两帧图像分别作为参考帧图像和当前帧图像；

具体地，获取手机等移动终端拍摄的图像数据流，从所述图像数据流中提取连续的前后两帧图像img1和img2，分别作为参考帧图像(前一帧)和当前帧图像(有可能由于手抖而有一定偏移的帧)。

步骤S102，分别对所述参考帧图像和当前帧图像进行从RGB到YCbCr的色彩空间转换；

具体地，分别对两幅图片进行色彩空间转换，即从RGB空间转换到YCbCr空间。

具体转换关系可以如下：

\{\begin{matrix} Y = 0.299 * R + 0.587 * G + 0.114 * B \\ C b = - 0.147 * R - 0.289 * G + 0.436 * B + 128 \\ C r = 0.615 * R - 0.515 * G - 0.100 * B + 128 \end{matrix};

步骤S103，对所述参考帧图像和当前帧图像基于Y分量进行帧间的运动估计，获取当前帧图像相对于参考帧图像的帧间运动偏移量；

对于参考帧图像，选取预定区域大小的图像块，记为ROI1；

在当前帧图像上预定区域内，搜寻与ROI1相同的图像块ROI2；

将参考帧图像分成若干预定大小的图像块；

具体实施如下：

粗略估计：

此处得到两个方向的偏移量：

一、Y2相对于Y1的水平方向的偏移量，即X方向偏移量；

二、Y2相对于Y1的竖直方向的偏移量，即Y方向偏移量。

具体实施如下：

其中，边缘检测方法如下：

此处用sobel算子进行边缘检测，sobel算子模型如下：

s o b e l_x = [\begin{matrix} - 1 & 0 & 1 \\ - 2 & 0 & 2 \\ - 1 & 0 & 1 \end{matrix}]; s o b l e_y = [\begin{matrix} - 1 & - 2 & - 1 \\ 0 & 0 & 0 \\ 1 & 2 & 1 \end{matrix}];

Grad_x＝abs(-1*p11+1*P13-2*p21+2*P23-1*p31+1*P33)；

Grad_y＝abs(-1*p11+1*p31-2*p12+2*p32-1*p13+1*p33)；

根据X和Y方向梯度，最终P22点梯度为：

Grad＝Grad_x+Grad_y；

Δx＝w2-w1

；

Δy＝h2-h1

精细估计：

具体实施如下：

\{\begin{matrix} {Δx}_{f i n a l} = Δ x - {Δx}_{i} \\ {Δy}_{f i n a l} = Δ y - {Δy}_{i} \end{matrix};

步骤S104，根据所述当前帧图像相对于参考帧图像的帧间运动偏移量，将当前帧图像进行YCbCr分量相应块的平移；

根据偏移量对当前帧图像Y2的Y2Cb2Cr2相应块进行平移。平移大小为上面计算得到的偏移量的负值。

步骤S105，将当前帧图像的YCbCr分量平移后的相应块，对应与所述参考帧图像的YCbCr分量相应块进行取平均去噪操作；

步骤S106，将去噪后的当前帧图像的YCbCr转换为RGB。

将当前帧图像Y2的Y2Cb2Cr2分量平移后的相应块，对应与所述参考帧图像Y1的Y1Cb1Cr1分量相应块进行取平均去噪操作；最后将去噪后的当前帧图像的YCbCr转换为RGB。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims

1.一种图像处理装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述估计模块对所述参考帧图像和当前帧图像基于Y分量进行帧间的运动估计，获取当前帧图像相对于参考帧图像的帧间运动偏移量，具体包括：

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述估计模块对所述参考帧图像和当前帧图像基于Y分量进行帧间的粗略运动估计，具体包括：对于参考帧图像，选取预定区域大小的图像块，记为ROI1；在当前帧图像上预定区域内，搜寻与ROI1相同的图像块ROI2；将ROI2在Y分量上的位置坐标信息与ROI1在Y分量上的位置坐标信息进行计算，得到ROI2相对ROI1的偏移量，并将此偏移量作为当前帧图像相对于参考帧图像的偏移量。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述估计模块在当前帧图像上预定区域内，搜寻与ROI1相同的图像块ROI2，具体包括：在当前帧图像上搜寻与ROI1大小相同的图像块ROI2，其中，搜寻区域大小大于ROI1大小；分别对图像块ROI1和ROI2进行边缘检测，得到边缘检测结果；根据边缘检测结果判断图像块ROI1和ROI2是否相同，若相同，则得到与所述ROI1相同的图像块ROI2；否则，移动当前帧图像中的图像块ROI2至下一个位置，继续进行边缘检测，以获取与所述ROI1相同的图像块ROI2。

5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述估计模块基于粗略运动估计的结果，对所述参考帧图像和当前帧图像基于Y分量进行帧间的精细运动估计，具体包括：根据ROI2相对ROI1的偏移量，对当前帧图像进行平移校准，得到平移校准后的帧图像Y_mid；将参考帧图像分成若干预定大小的图像块；对参考帧图像中每一图像块，分别在所述帧图像Y_mid中寻找匹配块；根据所述匹配块的位置计算参考帧图像中每一图像块在帧图像Y_mid中的偏移量；根据所述每一图像块在帧图像Y_mid中的偏移量，以及所述ROI2相对ROI1的偏移量，得到每一图像块的相对偏移量。

6.一种图像处理方法，其特征在于，包括：

将去噪后的当前帧图像的YCbCr转换为RGB。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述对所述参考帧图像和当前帧图像基于Y分量进行帧间的运动估计，获取当前帧图像相对于参考帧图像的帧间运动偏移量的步骤包括：

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述对参考帧图像和当前帧图像基于Y分量进行帧间的粗略运动估计的步骤包括：

对于参考帧图像，选取预定区域大小的图像块，记为ROI1；

在当前帧图像上预定区域内，搜寻与ROI1相同的图像块ROI2；

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述在当前帧图像上预定区域内，搜寻与ROI1相同的图像块ROI2的步骤包括：

分别对图像块ROI1和ROI2进行边缘检测，得到边缘检测结果；

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述基于粗略运动估计的结果，对所述参考帧图像和当前帧图像基于Y分量进行帧间的精细运动估计的步骤包括：

将参考帧图像分成若干预定大小的图像块；