基于局部方差的自适应空域降噪方法技术

本发明专利技术提供了一种基于局部方差的自适应空域降噪方法，包括如下步骤：计算局部方差，选取待处理图像，确定图像中的待处理的局部矩形框区域作为样本，并计算所述样本的所有像素点的方差；设计查找表，在系统中采用查找表的方式设定多组强弱不同的查找表，使每个归一化参数Eps值对应一个所述查找表输出的α函数值，系统根据当前场景的照度自动在多组所述查找表之间做线性插值以适应不同场景；数字电路设计，设计基于局部方差的自适应空域降噪的数字电路实现上述步骤的方案以完成所述样本降噪。相关技术相比，本发明专利技术的基于局部方差的自适应空域降噪方法降噪控制精确度高、降噪效果好且电路设计简单。

【技术实现步骤摘要】
基于局部方差的自适应空域降噪方法
本专利技术涉及一种数字图像处理领域，尤其涉及一种2D式的基于局部方差的自适应空域降噪方法。
技术介绍
数字摄像设备的广泛应用，使得照相功能已成为移动终端中不可缺少的核心功能，随着产品消费观念的更新升级，用户对移动终端中的照相功能的品质参数要求越来越高，对于电子照片，越来越多的ISP数字图像处理技术相继而生。降噪是数字图像处理的基本核心技术，根据降噪处理的域的差异，一般可以将降噪分为2D降噪和3D降噪。所谓2D降噪也即空域降噪，只在一帧图像上对噪声进行空间域上的处理；所述3D降噪即时域降噪，是对一系列连续的图像进行时间域上的处理。在ISP技术中，可根据2D降噪和3D降噪各自的特点和场景的适用性结合应用。然而，相关技术的数字图像处理的2D降噪中，一般使用导向滤波器电路、高斯滤波器及双边滤波器等。但该方法在提升降噪强度和边缘细节保留上不能做到较好的自适应，甚至会出现过度模糊，且硬件电路实现消耗较大。或者，将图像从空域转换到频域，在频域中对噪声进行处理。但该方法无论是小波变换、还是傅里叶变换或是离散余弦变换，都存在实现电路极为复杂、简化电路算法时精度又不够高的问题因此，有必要提供一种新的基于局部方差的自适应空域降噪方法以解决上述问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种方法简单、精确度高且降噪效果好的基于局部方差的自适应空域降噪方法。为了达到上述目的，本专利技术提供了一种基于局部方差的自适应空域降噪方法，该方法包括如下步骤：计算局部方差：选取待处理图像，将所述待处理图像中的待处理的局部矩形框区域确定为样本，并计算所述样本的所有像素点的方差；设计查找表：在降噪系统中采用查找表的方式设定多组强弱不同的查找表，使每个归一化参数Eps值分别对应一个所述查找表输出的α函数值，其中，0≤α≤1，Eps为所述降噪系统设置的可调降噪强度，Eps≥0；所述降噪系统根据当前场景的照度自动在多组所述查找表之间做线性插值。优选的，在计算局部方差步骤中，所述样本为(2M+1)*(2N+1)＝Q的局部矩形框A，其中，M、N和Q为常数；每个所述像素点标注为Ai(i∈(1,Q))，所述样本方差VARA为：VARA＝abs(AVG2A-AVG1A2)＝MSDA2。优选的，所述基于局部方差的自适应空域降噪方法还包括：数字电路设计：设计基于局部方差的自适应空域降噪的数字电路来实现上述步骤的方案以完成所述样本的降噪处理，并通过提供所述查找表存储所述α函数的响应曲线。优选的，所述查找表大小为1024x16bit。优选的，所述样本为256阶灰度的像素、7x7模板的局部矩形框区域。优选的，所述查找表的入口地址是7x7块的方差值，所述数字电路的输出结果为其中，α′为查找表输出的放大65536倍的α。优选的，所述数字电路设计步骤包括：判断当前点为中心所处7x7块的方差值是否小于预定阈值；若是，则对所述数字电路的输出结果进行精度优化处理后再输出。优选的，所述精度优化处理为剔除7x7块的最大值Amax和最小值Amin，其中，Amax＝Max(A)Amin＝Min(A)，所述样本的模板记为Aj(j∈(1,Q)，且Aj不等于Amax和Amin，优化后的所述数字电路输出结果为其中，与相关技术相比，本专利技术的基于局部方差的自适应空域降噪方法采用设计多组查找表(LUT)的方法，通过软件设定多组强弱不同的查找表，使系统根据当前场景的照度自动在不同的所述查找表之间做线性插值，有针对性的适应不同亮景场景，达到利用有限的硬件资源对图像的噪声进行滤除的作用，且能有效的保持细节，降噪强度根据局部方差的大小进行控制，精确度高。【附图说明】为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：图1为本专利技术基于局部方差的自适应空域降噪方法的流程框图；图2为本专利技术基于局部方差的自适应空域降噪方法的样本图像7x7块的方差统计分布曲线图；图3为本专利技术基于局部方差的自适应空域降噪方法中LUT对应的α函数响应曲线0～1023曲线图。图4为相关技术中图像降噪处理方法的α函数响应曲线0～18000曲线图；图5为相关技术中图像降噪处理方法的α函数响应曲线0～1023曲线图。【具体实施方式】下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。请同时参阅图1-2，其中，图1为本发基于局部方差的自适应空域降噪方法的流程框图；图2为本发基于局部方差的自适应空域降噪方法的样本图像7x7块的方差统计分布曲线图。本专利技术提供了一种基于局部方差的自适应空域降噪方法，该方法包括如下步骤：步骤S1、计算局部方差：选取待处理图像，将所述待处理图像中的待处理的局部矩形框区域确定为样本，并计算所述样本的所有像素点的方差。具体的，本实施方式中，以将待处理图像中的(2M+1)*(2N+1)＝Q的局部矩形框A选取并确定为样本为例，其中，M、N和Q为常数；每个所述像素点标注为Ai(i∈(1,Q))，则其方差计算如下：所述样本方差VARA为：VARA＝abs(AVG2A-AVG1A2)＝MSDA2。(2)由公式(1)和(2)可知，公式(2)较公式(1)相比，去掉了求平方根的操作，数学表达式进行了改变，该操作能省掉数字电路不好实现的求平方根操作，数学表达式的改动更有利用数字电路的实现。步骤S2、设计查找表：在降噪系统中采用查找表(LUT)的方式设定多组强弱不同的查找表，使每个归一化参数Eps值分别对应一个所述查找表输出的α函数值，其中，0≤α≤1，Eps为所述降噪系统设置的可调降噪强度，Eps≥0；本实施方式中，因样本的相互点为A，则输出的α函数值为所述降噪系统根据当前场景的照度自动在多组所述查找表之间做线性插值以适应不同场景；即不同的所述查找表输出的α函数值大小存在差异，α函数值越小，降噪强度越强。由图2可知，在方差较小的区域，直接是限定的所述α函数值非常小，即在样本图像的平坦区域给一个很强的滤波器，而在方差较大的区域，方差值大于1023时的α函数值等于1，这意味着样本图像在方差较大，即细节较多的区域，最大限度的保留了图像细节不被降噪滤波器破坏。相关技术以Eps值归一化参数设计方法，而在相关技术的标准导向滤波器的设计中，最终当前点的输出结果为ResA″＝A0,0″*α″+AVG1A″*(1-α”)，其中其中，Eps″为系统设置的可调降噪强度，为大于等于0的实数，则α″的取值范围为0～1，即Eps″值越大，则α″越小，相应的最终输出结果更接近局部的平均值。反之，相应的最终输出结果更接近当前点，即不滤波的结果。因此，可知，在相关技术中设计的降噪电路会存在几个问题：除法器定点化消耗大量逻辑资源、降噪强度Eps″对结果的影响效果单一，不能自适应，提升降噪强度到一定阈值后会严重影响清晰度。而导向滤波器对结果的影响主本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于局部方差的自适应空域降噪方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：计算局部方差：选取待处理图像，将所述待处理图像中的待处理的局部矩形框区域确定为样本，并计算所述样本的所有像素点的方差；设计查找表：在降噪系统中采用查找表方式设定多组强弱不同的查找表，使每个归一化参数Eps值分别对应一个所述查找表输出的α函数值，

【技术特征摘要】
1.一种基于局部方差的自适应空域降噪方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：计算局部方差：选取待处理图像，将所述待处理图像中的待处理的局部矩形框区域确定为样本，并计算所述样本的所有像素点的方差；设计查找表：在降噪系统中采用查找表方式设定多组强弱不同的查找表，使每个归一化参数Eps值分别对应一个所述查找表输出的α函数值，其中，0≤α≤1，Eps为所述降噪系统设置的可调降噪强度，Eps≥0；所述降噪系统根据当前场景的照度自动在多组所述查找表之间做线性插值。2.根据权利要求1所述的基于局部方差的自适应空域降噪方法，其特征在于，在计算局部方差步骤中，所述样本为(2M+1)*(2N+1)＝Q的局部矩形框A，其中，M、N和Q为常数；每个所述像素点标注为Ai(i∈(1,Q))，所述样本方差VARA为：VARA＝abs(AVG2A-AVG1A2)＝MSDA2。3.根据权利要求1或2所述的基于局部方差的自适应空域降噪方法，其特征在于，还包括：数字电路设计：设计基于局部方差的自适应空域降噪的数字电路来实现上述步骤的方案以完成对所述样本的降噪处理，并通过提供查找...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宇轩，邢万，秦刚，李淼，
申请(专利权)人：湖南国科微电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43