医用内窥镜运动影像自适应降噪方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种医用内窥镜运动影像自适应降噪方法及系统，属于图像处理技术领域。根据前一帧图像与当前帧图像的像素差值，得到第一运动差值矩阵，根据当前帧图像与后一帧图像的像素差值，得到第二运动差值矩阵；对两个运动差值矩阵分别进行卷积滤波，将卷积滤波后的两个运动差值矩阵的对应像素相加并求均值后，得到运动均值矩阵；根据运动均值矩阵得到运动均值矩阵各像素的传递系数；根据传递系数、前一帧图像的像素亮度分量和当前帧图像的像素亮度分量，得到均值矩阵各像素降噪后的亮度分量，根据传递系数、前一帧图像的像素色度分量和当前帧图像的像素色度分量，得到均值矩阵各像素降噪后的色度分量；本发明专利技术提高了降噪和滤波效果。和滤波效果。和滤波效果。

【技术实现步骤摘要】
医用内窥镜运动影像自适应降噪方法及系统


[0001]本专利技术涉及图像处理
，特别涉及一种医用内窥镜运动影像自适应降噪方法及系统。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
，并不必然构成现有技术。
[0003]内窥镜是一种广泛应用于医疗和工业领域的检测仪器，应用于医疗领域的内窥镜可以经人体的天然孔道或者是经手术做的小切口进入人体内，获取人体内某个部位的图像并显示，可以辅助医生对该部分进行诊断。
[0004]内窥镜一般包括镜头、处理器和显示设备，镜头可以采集原始图像数据，并将采集到的原始图像数据发送给处理器，处理器处理得到目标图像数据之后，输出给显示设备显示。内窥镜的使用环境中经常会存在各种噪声，比如CMOS图像传感器受热噪声影响，视频传输过程中受高频电气噪声干扰等等。
[0005]专利技术人发现，传统的空域降噪方法，包括线性/非线性、空域/频域降噪算法，只会处理一帧图像内部的噪声，虽然实现比较简单，但是容易破坏图像的边缘，降噪效果一般；传统时域降噪方法，主要思想是利用多帧图像在时间上的相关性实现降噪，这种方法主要适合处理静态图像，对于画面中运动的物体会出现伪影或交叠。

技术实现思路

[0006]为了解决现有技术的不足，本专利技术提供了一种医用内窥镜运动影像自适应降噪方法及系统，通过计算相邻视频帧之间的运动量值，对当前视频帧进行降噪处理，提高了降噪和滤波效果。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术第一方面提供了一种医用内窥镜运动影像自适应降噪方法。
[0008]一种医用内窥镜运动影像自适应降噪方法，包括以下过程：获取当前帧图像以及当前帧图像的前一帧图像和后一帧图像；根据前一帧图像与当前帧图像的像素差值，得到第一运动差值矩阵，根据当前帧图像与后一帧图像的像素差值，得到第二运动差值矩阵；对第一运动差值矩阵和第二运动差值矩阵分别进行卷积滤波，将卷积滤波后的第一运动差值矩阵和第二运动差值矩阵的对应像素相加并求均值后，得到运动均值矩阵；根据运动均值矩阵得到运动均值矩阵各像素的传递系数；根据传递系数、前一帧图像的像素亮度分量和当前帧图像的像素亮度分量，得到均值矩阵各像素降噪后的亮度分量，根据传递系数、前一帧图像的像素色度分量和当前帧图像的像素色度分量，得到均值矩阵各像素降噪后的色度分量。
[0009]作为可选的一种实现方式，对第一运动差值矩阵和第二运动差值矩阵分别采用归一化均值卷积核进行二维卷积空间滤波。
[0010]作为可选的一种实现方式，任一像素降噪后的亮度分量为：此像素前一帧图像对应的亮度分量与此像素当前帧图像对应的亮度分量的差值与传递系数的乘积，再与此像素当前帧图像对应的亮度分量的加和；或者，任一像素降噪后的亮度分量为：1与传递系数的差值再与此像素当前帧图像对应的亮度分量的乘积，再与传递系数同此像素前一帧图像对应的亮度分量乘积的加和。
[0011]作为可选的一种实现方式，任一像素降噪后的色度分量为：此像素前一帧图像对应的色度分量与此像素当前帧图像对应的色度分量的差值与传递系数的乘积，再与此像素当前帧图像对应的色度分量的加和；或者，任一像素降噪后的色度分量为：1与传递系数的差值再与此像素当前帧图像对应的色度分量的乘积，再与传递系数同此像素前一帧图像对应的色度分量乘积的加和。
[0012]作为可选的一种实现方式，根据运动均值矩阵得到运动均值矩阵各像素的传递系数，包括：计算前帧图像与当前帧图像的像素差值，得到差值矩阵划分成多个分区，分别计算差值矩阵各个分区内的元素均值，选取各个分区的最大均值作为标定值；根据标定值选取对应的传递函数查找表；以均值矩阵中的像素作为索引，通过查询传递函数查找表得到每个像素对应的传递系数。
[0013]进一步的，传递函数查找表中的传递系数的生成，包括：根据降噪系数、运动均值矩阵的像素值以及指数函数模型，得到运动均值矩阵各像素对应的运动传递系数。
[0014]作为可选的一种实现方式，根据运动均值矩阵得到运动均值矩阵各像素的传递系数，包括：直接根据降噪系数、运动均值矩阵的像素值以及指数函数模型，得到运动均值矩阵各像素对应的运动传递系数。
[0015]本专利技术第二方面提供了一种医用内窥镜运动影像自适应降噪系统。
[0016]一种医用内窥镜运动影像自适应降噪系统，其特征在于：包括：数据获取模块，被配置为：获取当前帧图像以及当前帧图像的前一帧图像和后一帧图像；差值矩阵获取模块，被配置为：根据前一帧图像与当前帧图像的像素差值，得到第一运动差值矩阵，根据当前帧图像与后一帧图像的像素差值，得到第二运动差值矩阵；均值矩阵获取模块，被配置为：对第一运动差值矩阵和第二运动差值矩阵分别进行卷积滤波，将卷积滤波后的第一运动差值矩阵和第二运动差值矩阵的对应像素相加并求均值后，得到运动均值矩阵；传递系数获取模块，被配置为：根据运动均值矩阵得到运动均值矩阵各像素的传递系数；降噪分量生成模块，被配置为：根据传递系数、前一帧图像的像素亮度分量和当前帧图像的像素亮度分量，得到均值矩阵各像素降噪后的亮度分量，根据传递系数、前一帧图像的像素色度分量和当前帧图像的像素色度分量，得到均值矩阵各像素降噪后的色度分
量。
[0017]作为可选的一种实现方式，均值矩阵获取模块中，对第一运动差值矩阵和第二运动差值矩阵分别采用归一化均值卷积核进行二维卷积空间滤波。
[0018]作为可选的一种实现方式，降噪分量生成模块中，任一像素降噪后的亮度分量为：此像素前一帧图像对应的亮度分量与此像素当前帧图像对应的亮度分量的差值与传递系数的乘积，再与此像素当前帧图像对应的亮度分量的加和；或者，降噪分量生成模块中，任一像素降噪后的亮度分量为：1与传递系数的差值再与此像素当前帧图像对应的亮度分量的乘积，再与传递系数同此像素前一帧图像对应的亮度分量乘积的加和。
[0019]作为可选的一种实现方式，降噪分量生成模块中，任一像素降噪后的色度分量为：此像素前一帧图像对应的色度分量与此像素当前帧图像对应的色度分量的差值与传递系数的乘积，再与此像素当前帧图像对应的色度分量的加和；或者，降噪分量生成模块中，任一像素降噪后的色度分量为：1与传递系数的差值再与此像素当前帧图像对应的色度分量的乘积，再与传递系数同此像素前一帧图像对应的色度分量乘积的加和。
[0020]作为可选的一种实现方式，根据运动均值矩阵得到运动均值矩阵各像素的传递系数，包括：将运动均值矩阵划分为多个分区，计算每个分区对应的前一帧图像与当前帧图像的像素差值的均值，取各个分区的最大均值作为标定值；根据标定值选取对应的传递函数查找表；以均值矩阵中的像素作为索引，通过查询传递函数查找表得到每个像素对应的传递系数。
[0021]进一步的，传递函数查找表中的传递系数的生成，包括：根据降噪系数、运动均值矩阵的像素值以及指数函数模型，得到运动均值矩阵各像素对应的运动传递系数。
[0022]作为可选的一种实现方式，根据运动均值矩阵得到运动均值矩阵各像素的传递本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种医用内窥镜运动影像自适应降噪方法，其特征在于：包括以下过程：获取当前帧图像以及当前帧图像的前一帧图像和后一帧图像；根据前一帧图像与当前帧图像的像素差值，得到第一运动差值矩阵，根据当前帧图像与后一帧图像的像素差值，得到第二运动差值矩阵；对第一运动差值矩阵和第二运动差值矩阵分别进行卷积滤波，将卷积滤波后的第一运动差值矩阵和第二运动差值矩阵的对应像素相加并求均值后，得到运动均值矩阵；根据运动均值矩阵得到运动均值矩阵各像素的传递系数；根据传递系数、前一帧图像的像素亮度分量和当前帧图像的像素亮度分量，得到均值矩阵各像素降噪后的亮度分量，根据传递系数、前一帧图像的像素色度分量和当前帧图像的像素色度分量，得到均值矩阵各像素降噪后的色度分量。2.如权利要求1所述的医用内窥镜运动影像自适应降噪方法，其特征在于：对第一运动差值矩阵和第二运动差值矩阵分别采用归一化均值卷积核进行二维卷积空间滤波。3.如权利要求1所述的医用内窥镜运动影像自适应降噪方法，其特征在于：任一像素降噪后的亮度分量为：此像素前一帧图像对应的亮度分量与此像素当前帧图像对应的亮度分量的差值与传递系数的乘积，再与此像素当前帧图像对应的亮度分量的加和；或者，任一像素降噪后的亮度分量为：1与传递系数的差值再与此像素当前帧图像对应的亮度分量的乘积，再与传递系数同此像素前一帧图像对应的亮度分量乘积的加和。4.如权利要求1所述的医用内窥镜运动影像自适应降噪方法，其特征在于：任一像素降噪后的色度分量为：此像素前一帧图像对应的色度分量与此像素当前帧图像对应的色度分量的差值与传递系数的乘积，再与此像素当前帧图像对应的色度分量的加和；或者，任一像素降噪后的色度分量为：1与传递系数的差值再与此像素当前帧图像对应的色度分量的乘积，再与传递系数同此像素前一帧图像对应的色度分量乘积的加和。5.如权利要求1所述的医用内窥镜运动影像自适应降噪方法，其特征在于：根据运动均值矩阵得到运动均值矩阵各像素的传递系数，包括：计算前帧图像与当前帧图像的像素差值，得到差值矩阵划分成多个分区，分别计算差值矩阵各个分区内的元素均值，选取各个分区的最大均值作为标定值；根据标定值选取对应的传递函数查找表；以均值矩阵中的像素作为索引，通过查询传递函数查找表得到每个像素对应的传递系数。6.如权利要求5所述的医用内窥镜运动影像自适应降噪方法，其特征在于：传递函数查找表中的传递系数的生成，包括：根据降噪系数、运动均值矩阵的像素值以及指数函数模型，得到运动均值矩阵各像素对应的运动传递系数。7.如权利要求1所述的医用内窥镜运动影像自适应降噪方法，其特征在于：根据运动均值矩阵得到运动均值矩阵各像素的传递系数，包括：
直接根据降噪系数、运动均值矩阵的像素值以及指数函数模型，得到运动均值矩阵各像素对应的运动传递系数。8.一种医用内窥镜运动影像自适应降噪系统，其特征在于：包括：数据获取模块，被配置为：获取当前帧图像以及当前帧图像的前一帧图像和后一帧图像；差值矩阵获取模块，被配置为：根据前一帧图像与当前帧图像的像素差值，得到第一运动差值矩阵，根据当前帧图像与后一帧图像的像素差值，得到第二运动差值矩阵；均值矩阵获取模块，被配置为：对第...

【专利技术属性】
技术研发人员：王迎智，李建厂，龙冠成，
申请(专利权)人：极限人工智能有限公司，
类型：发明
国别省市：