CN105590299B - 一种噪点变化判断方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种噪点变化判断方法及装置，所述方法包括：将目标图像划分为多块区域；根据各区域内像素的平均亮度，以及区域内各像素的亮度方差，确定所述多块区域中的噪点评价区域；统计所述噪点评价区域内各像素的亮度方差；根据所统计的所述噪点评价区域内各像素的亮度方差和所述噪点评价区域的图像传感器sensor增益判断目标图像是否发生噪点变化，并输出判断结果。应用本发明实施例可以提高噪点变化判断的准确性。

Description

一种噪点变化判断方法及装置

技术领域

本发明涉及视频监控技术领域，尤其涉及一种噪点变化判断方法及装置。

背景技术

在数字监控摄像机应用中，图像中的噪点是造成图像质量下降的一个重要因素，因此，如何自动判断噪点变化是优化图像质量的前提条件，也是一个关键因素。

目前，常见的噪点变化判断方法是根据摄像机的增益来判断噪点，如根据摄像机的sensor(图像传感器)的Analog gain(模拟增益)和Digital Gain(数字增益)来判断图像的噪点变化。

然而，在有些场合下，增益(包括模拟增益和数字增益)并不是影响噪点的唯一因素，例如，图像数字放大带来的噪点并不是增益引起的，即上述噪点变化判断方案中噪点变化判断的准确性较低。

发明内容

本发明提供一种噪点变化判断方法及装置，以解决现有噪点变化判断方案中噪点变化判断的准确性低的问题。

根据本发明实施例的第一方面，提供一种噪点变化判断方法，包括：

将目标图像划分为多块区域；

根据各区域内像素的平均亮度，以及区域内各像素的亮度方差，确定所述多块区域中的噪点评价区域；

统计所述噪点评价区域内各像素的亮度方差；

根据所统计的所述噪点评价区域内各像素的亮度方差和所述噪点评价区域的图像传感器sensor增益判断目标图像是否发生噪点变化，并输出判断结果。

根据本发明实施例的第二方面，提供一种噪点变化判断装置方法，包括：

划分单元，用于将目标图像划分为多块区域；

确定单元，用于根据各区域内像素的平均亮度，以及区域内各像素的亮度方差，确定所述多块区域中的噪点评价区域；

统计单元，用于统计所述噪点评价区域内各像素的亮度方差；

判断单元，用于根据所统计的所述噪点评价区域内各像素的亮度方差和所述噪点评价区域的图像传感器sensor增益判断目标图像是否发生噪点变化；

输出单元，用于输出判断结果。

应用本发明实施例，通过将目标图像划分为多块区域，并根据各区域内像素的平均亮度，以及区域内各像素的亮度方差，确定该多块区域中的噪点评价区域，进而，统计该噪点评价区域内各像素的亮度方差，并根据所统计的该噪点评价区域内各像素的亮度方差和噪点评价区域的sensor增益判断目标图像是否发生噪点变化，并输出判断结果，与现有噪点变化判断方案中仅根据sensor增益来进行噪点判断的方法相比，提高了噪点变化判断的准确性。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种噪点变化判断方法的流程示意图；

图2是本发明实施例提供的一种噪点变化判断装置的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的另一种噪点变化判断装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明实施例中的技术方案，并使本发明实施例的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明实施例中技术方案作进一步详细的说明。

请参见图1，为本发明实施例提供的一种噪点判断方法的流程示意图，如图1所示，该方法可以包括以下步骤：

需要说明的是，步骤101～步骤104的执行主体可以为数字监控摄像机或数字监控摄像机中的处理器，如CPU(Center Process Unit，中央处理单元)，为便于描述，以下以步骤101～步骤104的执行主体为数字监控摄像机(以下简称摄像机)为例进行说明。

步骤101、将目标图像等分为多块区域。

本发明实施例中，目标图像可以为摄像机启动，且曝光稳定后监控画面对应的图像。

本发明实施例中，在噪点判断过程中，摄像机可以将目标图像划分为多块区域。

优选地，摄像机将目标图像划分为多块区域时，可以为将目标图像等分为多块区域。例如，摄像机可以将目标图像划分为M*N块区域。其中，M，N为正整数，且M，N中至少一个大于1。

步骤102、根据各区域内像素的平均亮度，以及区域内各像素的亮度方差，确定多块区域中的噪点评价区域。

本发明实施例中，摄像机将目标图像划分为多块区域后，可以分别统计各区域内像素的平均亮度(以下称为区域的平均亮度)，以及区域内各像素点的亮度方差(以下称为区域的亮度方差)。

举例来说，以摄像机将目标图像等分为M*N块区域为例，假设第m行第n列的区域记为G(m，n)，其平均亮度记为G_luma(m,n)，亮度方差记为G_var(m,n)，各区域中共有P*Q各像素，每个像素的亮度记为L(p，q)。则区域的平均亮度G_luma(m,n)和亮度方差G_var(m,n)可以分别通过以下公式确定：

其中，m、n、p、q、P、Q为正整数，P≥p，Q≥q，M≥m，N≥n。

摄像机统计出各区域的平均亮度以及亮度方差之后，可以根据各区域的平均亮度以及亮度方差，从各区域中选择一个区域作为噪点评价区域。

作为一种可选的实施方式，上述步骤102中，根据各区域内像素的平均亮度，以及区域内各像素的亮度方差，确定多块区域中的噪点评价区域，可以具体包括：

将多块区域中平均亮度处于预设亮度范围，且亮度方差最小的区域确定为噪点评价区域。

在该实施方式中，摄像机统计出各区域的平均亮度以及亮度方差之后，可以将各区域中平均亮度处于预设亮度范围(可以根据具体场景预先设定)，且亮度方差最小的区域确定为噪点评价区域。

作为一种可选的实施方式，在本发明实施例中，上述将多块区域中平均亮度处于预设亮度范围，且亮度方差最小的区域确定为噪点评价区域，可以具体包括以下步骤：

11)、连续统计k次多块区域的平均亮度和亮度方差，k为大于或等于2的正整数；

12)、根据所统计的平均亮度对上述多块区域进行筛选，将所统计的平均亮度中存在处于预设亮度范围之外的平均亮度的区域筛除；

13)、确定筛选后的各区域的平均亮度方差；

14)、将筛选后的各区域中平均亮度方差最小的区域，确定为噪点评价区域。

在该实施方式中，摄像机可以连续统计k次上述多块区域的平均亮度和亮度方差，例如，摄像机可以每隔预设时间(如△T1，其可以根据摄像机的性能确定)统计一次各区域的平均亮度和亮度方差，并连续统计k次。假设(以目标图像被等分为M*N块区域为例)：

1、第m行n列区域的第x次统计的平均亮度记为G_luma(m,n,x)，x＝1，2，…，k；

2、第m行n列区域的第x次统计的亮度方差记为G_var(m,n,x)，x＝1，2，…，k。

摄像机完成上述统计后，对于任一区域，摄像机可以判断该区域连续k次统计的平均亮度中是否存在处于预设亮度范围(如[L1，L2])之外的平均亮度，若存在，则将该区域中上述多块区域中筛除(被筛除的区域不参与噪点评价区域选择)。

摄像机完成上述筛选后，可以根据筛选后的各区域的亮度方差，确定各区域的平均亮度方差，并将平均亮度方差最小的区域，确定为噪点评价区域。

进一步的，在该实施方式中，考虑到当摄像机的监控画面中出现运动的人或物时，摄像机的监控画面对应的图像的各区域的亮度可能会发生变化，因而，在确定噪点评价区域时，需要排除运动的人或物的影响。

相应地，上述步骤14)之前，还可以包括：

确定筛选后各区域的平均亮度变化幅度；

上述步骤14)中，将筛选后的各区域中平均亮度方差最小的区域，确定为噪点评价区域，可以具体包括：

将筛选后的各区域中平均亮度变化幅度小于预设幅度阈值，且平均亮度方差最小的区域，确定为噪点评价区域。

从而，通过确定筛选后的各区域中平均亮度变化幅度，并根据平均亮度变化幅度对上述筛选后的各区域进行二次筛选，排除监控画面中运动的人或物对噪点评价区域的选择的影响，提高了噪点评价区域选择的可靠性。

可选地，在该实施方式中，区域的平均亮度变化幅度，以及平均亮度方差，具体可以通过以下公式确定：

其中，G_luma_var(m,n)为区域(m，n)的平均亮度变化幅度，G_luma_avg(m,n)为区域(m，n)连续k次统计的平均亮度的平均值，G_var_avg(m,n)为区域(m，n)的平均亮度方差，G_luma(m,n,x)为区域(m，n)连续k次统计中第x次统计的平均亮度；G_var(m,n,x)为区域(m，n)连续k次统计中第x次统计的亮度方差。

摄像机确定筛选后的各区域的平均亮度变化幅度，以及平均亮度方差之后，可以将平均亮度变化幅度小于预设幅度阈值(如LV1，可以根据具体场景预先设定)，且平均亮度方差最小(即平均亮度波动最小)的区域，确定为噪点评价区域。

步骤103、统计噪点评价区域内各像素的亮度方差。

本发明实施例中，摄像机确定了噪点评价区域之后，可以统计该噪点评价区域的亮度方差。例如，摄像机可以每隔预设时间(如△T2，其可以根据摄像机性能确定)统计一次噪点评价区域内各像素的亮度方差(以下称为噪点评价区域的亮度方差)；其中，△T1和△T2可以相同，也可以不相同。

步骤104、根据所统计的噪点评价区域内各像素的亮度方差和噪点评价区域的sensor增益判断目标图像是否发生噪点变化，并输出判断结果。

本发明实施例中，摄像机统计噪点评价区域的亮度方差时，还可以获取噪点评价区域的sensor增益，并根据所统计的亮度方差和获取到的噪点评价区域的sensor增益判断目标图像是否发生噪点变化。其中，摄像机获取的噪点评价区域的sensor增益可以为模拟增益和/或数字增益。

作为一种可选的实施方式，上述步骤104中，根据所统计的亮度方差和噪点评价区域的sensor增益判断目标图像是否发生噪点变化，包括：

当所统计的亮度方差和所述噪点评价区域的sensor增益满足以下条件时，确定目标图像发生噪点变化：

|G_var(t,g,c*ΔT)-G_var_avg(t,g)|＞N1

|Gain(c*ΔT)-Gain((c-1)*ΔT)|＞0

其中，区域(t，g)为评价区域，G_var(t,g,c*ΔT)为区域(t，g)被确定为评价区域后第c次统计的亮度方差；G_var_avg(t,g)为区域(t，g)前c次统计的亮度方差的平均值；Gain(c*ΔT)为所述第c次统计区域(t，g)的亮度方差时获取到的区域(t，g)的sensor增益；Gain((c-1)*ΔT)为第c-1次统计区域的亮度方差时获取到的区域(t，g)的sensor增益；c为大于或等于2的正整数，t、g为正整数。

在该实施方式中，假设噪点评价区域为G(t，g)，且摄像机每个时间△T统计一次区域G(t，g)的亮度方差，则摄像机在第c次统计区域(t，g)的亮度方差时，可以比较统计到的亮度方差值(G_var(t,g,c*ΔT))与该区域的亮度方差的平均值，并比较该区域当前的sensor增益和上一次(第c-1次)统计亮度方差时该区域的sensor增益，并根据前者差值的绝对值大于预设亮度方差阈值(如N1，其可以根据具体场景预先设定)，且后者差值的绝对值大于0时，确定目标图像发生噪点变化；否则，摄像机可以认为目标图像未发生噪点变化，或根据其它策略进一步确定目标图像是否发生噪点变化，其具体实现在此不再赘述。

其中，在本发明实施例中，噪点评价区域的亮度方差的平均值可以为摄像机在确定噪点评价区域之后连续c次统计的该区域的亮度方差的平均值，也可以为上述连续k次统计到的该区域的亮度方差的平均值。

进一步地，在本发明实施例中，当G_var(t,g,c*ΔT)-G_var_avg(t,g)＞N1，且Gain(c*ΔT)-Gain((c-1)*ΔT)＞0时，摄像机可以判断目标图像噪点增多；当G_var(t,g,c*ΔT)-G_var_avg(t,g)＜-N1，且Gain(c*ΔT)-Gain((c-1)*ΔT)＜0时，摄像机可以判断目标图像噪点减少。

通过以上描述可以看出，在本发明实施例提供的技术方案中，通过将目标图像划分为多块区域，并根据各区域内像素的平均亮度，以及区域内各像素的亮度方差，确定该多块区域中的噪点评价区域，进而，统计该噪点评价区域内各像素的亮度方差，并根据所统计的噪点评价区域内各像素的亮度方差和噪点评价区域的sensor增益判断目标图像是否发生噪点变化，并输出判断结果，与现有噪点变化判断方案中仅根据sensor增益来进行噪点判断的方法相比，提高了噪点变化判断的准确性。

请参见图2，为本发明实施例提供的一种噪点变化判断装置的结构示意图，其中，该噪点变化判断装置可以应用于上述方法实施例中的摄像机中，如图2所示，该噪点变化判断装置可以包括：

划分单元210，用于将目标图像划分为多块区域；

确定单元220，用于根据各区域内像素的平均亮度，以及区域内各像素的亮度方差，确定所述多块区域中的噪点评价区域；

统计单元230，用于统计所述噪点评价区域内各像素的亮度方差；

判断单元240，用于根据所统计的所述噪点评价区域内各像素的亮度方差和所述噪点评价区域的图像传感器sensor增益判断目标图像是否发生噪点变化；

输出单元250，用于输出判断结果。

请一并参阅图3，为本发明实施例提供的另一种噪点变化判断装置，该实施例在前述图2所示实施例的基础上，所述噪点变化判断装置中，所述确定单元220可以包括：

统计子单元221，用于连续统计k次所述多块区域的平均亮度和亮度方差，k为大于或等于2的正整数；

筛选子单元222，用于根据所统计的平均亮度对所述多块区域进行筛选，将所统计的平均亮度中存在处于预设亮度范围之外的平均亮度的区域筛除；

第一确定子单元223，用于确定筛选后的各区域的平均亮度方差

第二确定子单元224，用于将所述筛选后的各区域中平均亮度方差最小的区域，确定为噪点评价区域。

在可选实施例中，所述第一确定子单元223，还可以用于确定筛选后的各区域的平均亮度变化幅度；

相应地，所述第二确定子单元224，可以具体用于将所述筛选后的各区域中平均亮度变化幅度小于预设幅度阈值，且平均亮度方差最小的区域，确定为噪点评价区域。

在可选实施例中，所述第一确定子单元223，可以具体用于通过以下公式确定区域的平均亮度变化幅度，以及平均亮度方差：

其中，G_luma_var(m,n)为区域(m，n)的平均亮度变化幅度，G_luma_avg(m,n)为区域(m，n)连续k次统计的平均亮度的平均值，G_var_avg(m,n)为区域(m，n)的平均亮度方差，G_luma(m,n,x)为区域(m，n)连续k次统计中第x次统计的平均亮度；G_var(m,n,x)为区域(m，n)连续k次统计中第x次统计的亮度方差；区域(m，n)为将目标图像划分为M行N列共M*N块区域时第m行第n列的区域；M、N、m、n、x为正整数，M≥m，N≥n。

在可选实施例中，所述统计单元230，可以具体用于每隔预设时间统计一次所述噪点评价区域内各像素的亮度方差；

所述判断单元240，可以具体用于当所统计的所述噪点评价区域内各像素的亮度方差和所述噪点评价区域的sensor增益满足以下条件时，确定目标图像发生噪点变化：

|G_var(t,g,c*ΔT)-G_var_avg(t,g)|＞N1

|Gain(c*ΔT)-Gain((c-1)*ΔT)|＞0

其中，区域(t，g)为评价区域，G_var(t,g,c*ΔT)为区域(t，g)被确定为评价区域后第c次统计的亮度方差；G_var_avg(t,g)为区域(t，g)前c次统计的亮度方差的平均值；Gain(c*ΔT)为所述第c次统计区域(t，g)的亮度方差时获取到的区域(t，g)的sensor增益；Gain((c-1)*ΔT)为第c-1次统计区域的亮度方差时获取到的区域(t，g)的sensor增益；N1为预设亮度方差阈值，c为大于或等于2的正整数，t、g为正整数。

上述装置中各个单元的功能和作用的实现过程具体详见上述方法中对应步骤的实现过程，在此不再赘述。

对于装置实施例而言，由于其基本对应于方法实施例，所以相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本发明方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

由上述实施例可见，通过将目标图像划分为多块区域，并根据各区域内像素的平均亮度，以及区域内各像素的亮度方差，确定该多块区域中的噪点评价区域，进而，统计该噪点评价区域的亮度方差，并根据所统计的亮度方差和噪点评价区域的sensor增益判断目标图像是否发生噪点变化，并输出判断结果，与现有噪点变化判断方案中仅根据sensor增益来进行噪点判断的方法相比，提高了噪点变化判断的准确性。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种噪点变化判断方法，其特征在于，包括：

将目标图像划分为多块区域；

根据各区域内像素的平均亮度，以及区域内各像素的亮度方差，确定所述多块区域中的噪点评价区域；

统计所述噪点评价区域内各像素的亮度方差；

根据所统计的所述噪点评价区域内各像素的亮度方差和所述噪点评价区域的图像传感器sensor增益判断目标图像是否发生噪点变化，并输出判断结果。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据各区域内像素的平均亮度，以及区域内各像素的亮度方差，确定所述多块区域中的噪点评价区域，包括：

连续统计k次各区域内像素的平均亮度和亮度方差，k为大于或等于2的正整数；

根据所统计的平均亮度对所述多块区域进行筛选，将所统计的平均亮度中存在处于预设亮度范围之外的平均亮度的区域筛除；

确定所述筛选后的各区域的平均亮度方差；

将所述筛选后的各区域中平均亮度方差最小的区域，确定为噪点评价区域。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将所述筛选后的各区域中平均亮度方差最小的区域，确定为噪点评价区域之前，还包括：

确定筛选后的各区域的平均亮度变化幅度；

所述将所述筛选后的各区域中平均亮度方差最小的区域，确定为噪点评价区域，包括：

将所述筛选后的各区域中平均亮度变化幅度小于预设幅度阈值，且平均亮度方差最小的区域，确定为噪点评价区域。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，区域的平均亮度变化幅度，以及平均亮度方差，具体通过以下公式确定：

其中，G_luma_var(m,n)为区域(m，n)的平均亮度变化幅度，G_luma_avg(m,n)为区域(m，n)连续k次统计的平均亮度的平均值，G_var_avg(m,n)为区域(m，n)的平均亮度方差，G_luma(m,n,x)为区域(m，n)连续k次统计中第x次统计的平均亮度；G_var(m,n,x)为区域(m，n)连续k次统计中第x次统计的亮度方差；区域(m，n)为将目标图像划分为M行N列共M*N块区域时第m行第n列的区域；M、N、m、n、x为正整数，M≥m，N≥n。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述统计所述噪点评价区域内各像素的亮度方差，包括：

每隔预设时间统计一次所述噪点评价区域内各像素的亮度方差；

所述根据所统计的所述噪点评价区域内各像素的亮度方差和所述噪点评价区域的sensor增益判断目标图像是否发生噪点变化，包括：

当所统计的所述噪点评价区域内各像素的亮度方差和所述噪点评价区域的sensor增益满足以下条件时，确定目标图像发生噪点变化：

|G_var(t,g,c*ΔT)-G_var_avg(t,g)|＞N1

|Gain(c*ΔT)-Gain((c-1)*ΔT)|＞0

其中，区域(t，g)为评价区域，G_var(t,g,c*ΔT)为区域(t，g)被确定为评价区域后第c次统计的亮度方差；G_var_avg(t,g)为区域(t，g)前c次统计的亮度方差的平均值；Gain(c*ΔT)为所述第c次统计区域(t，g)的亮度方差时获取到的区域(t，g)的sensor增益；Gain((c-1)*ΔT)为第c-1次统计区域的亮度方差时获取到的区域(t，g)的sensor增益；N1为预设亮度方差阈值，c为大于或等于2的正整数，t、g为正整数。

6.一种噪点变化判断装置，其特征在于，包括：

划分单元，用于将目标图像划分为多块区域；

确定单元，用于根据各区域内像素的平均亮度，以及区域内各像素的亮度方差，确定所述多块区域中的噪点评价区域；

统计单元，用于统计所述噪点评价区域内各像素的亮度方差；

判断单元，用于根据所统计的所述噪点评价区域内各像素的亮度方差和所述噪点评价区域的图像传感器sensor增益判断目标图像是否发生噪点变化；

输出单元，用于输出判断结果。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述确定单元，包括：

统计子单元，用于连续统计k次所述多块区域的平均亮度和亮度方差，k为大于或等于2的正整数；

筛选子单元，用于根据所统计的平均亮度对所述多块区域进行筛选，将所统计的平均亮度中存在处于预设亮度范围之外的平均亮度的区域筛除；

第一确定子单元，用于确定筛选后的各区域平均亮度方差；

第二确定子单元，用于将所述筛选后的各区域中平均亮度方差最小的区域，确定为噪点评价区域。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，

所述第一确定子单元，还用于确定筛选后的各区域的平均亮度变化幅度；

所述第二确定子单元，具体用于将所述筛选后的各区域中平均亮度变化幅度小于预设幅度阈值，且平均亮度方差最小的区域，确定为噪点评价区域。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述第一确定子单元，具体用于通过以下公式确定区域的平均亮度变化幅度，以及平均亮度方差：

其中，G_luma_var(m,n)为区域(m，n)的平均亮度变化幅度，G_luma_avg(m,n)为区域(m，n)连续k次统计的平均亮度的平均值，G_var_avg(m,n)为区域(m，n)的平均亮度方差，G_luma(m,n,x)为区域(m，n)连续k次统计中第x次统计的平均亮度；G_var(m,n,x)为区域(m，n)连续k次统计中第x次统计的亮度方差；区域(m，n)为将目标图像划分为M行N列共M*N块区域时第m行第n列的区域；M、N、m、n、x为正整数，M≥m，N≥n。

10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，

所述统计单元，具体用于每隔预设时间统计一次所述噪点评价区域内各像素的亮度方差；

所述判断单元，具体用于当所统计的所述噪点评价区域内各像素的亮度方差和所述噪点评价区域的sensor增益满足以下条件时，确定目标图像发生噪点变化：

|G_var(t,g,c*ΔT)-G_var_avg(t,g)|＞N1

|Gain(c*ΔT)-Gain((c-1)*ΔT)|＞0

其中，区域(t，g)为评价区域，G_var(t,g,c*ΔT)为区域(t，g)被确定为评价区域后第c次统计的亮度方差；G_var_avg(t,g)为区域(t，g)前c次统计的亮度方差的平均值；Gain(c*ΔT)为所述第c次统计区域(t，g)的亮度方差时获取到的区域(t，g)的sensor增益；Gain((c-1)*ΔT)为第c-1次统计区域的亮度方差时获取到的区域(t，g)的sensor增益；N1为预设亮度方差阈值，c为大于或等于2的正整数，t、g为正整数。