去除摄像头斑点噪声的方法技术

本发明专利技术公开了一种适于硬件实现的有效去除摄像头斑点噪声的方法，以一定的步长获取图像中的３×３窗口数据，并分水平、垂直、对角线向下和对角线向上四个方向对窗口数据做滤波操作；通过具体地分析中心像素点的像素值与８个相邻像素点的像素值之间的细微差别，分别针对较暗的像素点和较亮的像素点进行滤波，即使处理细节丰富的图像，仍能有效地保护图像的边缘与细节信息；同时滤波操作只包含比较和加减法运算，计算简单，非常适合硬件实现。本发明专利技术提供的方法能快速有效地降低摄像头产生的斑点噪声，处理后的图像噪声基本被抑制，同时未产生细节上的模糊，视觉效果良好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种图像处理方法，特别是一种去除图像噪声的方法。技术背景目前,在芯片设计中图像处理的应用越来越广泛，比如数码照相机、 数码摄像机、手机、视频会议系统等等。而图像处理一般包括预处理、压 縮和后处理几个部分。视频图像去噪声是预处理的重要环节。视频采集设备如普通摄像头由于考虑低功耗、低成本的要求，采用的都是CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor互补型金属氧化 物半导体)感光器，它在分辨率、动态范围和噪声等方面都存在不足。在 低照度环境下，感光器件长时间感光，受到白噪声和暗电流的影响，采集 输出的源视频图像容易产生随机噪声。由于视频压縮算法是通过前后帧之间图像的差异实现压縮，随机噪声 的存在不仅影响了图像的视觉效果，使得源视频图像出现斑点噪声，而且 噪声在编码时被当作图像细节信息进行编码，严重地影响了视频压縮的效 果，有时甚至造成码率成倍上升，将压縮算法的优点全部掩盖。因此，在 预处理时合理有效地去除噪声不仅能够提高图像的视觉质量，而且能够有 效地降低码率，使得中低档摄像头也能达到理想的压縮效果，特别在低照 度环境下非常有意义。因此，研究一种有效是 我们所需要的。降噪就是尽可能地去除图像中的噪声干扰，达到净化图像画面的一种 方法。但降噪和保留细节是一对矛盾，降低噪声的同时也会丢失一部分图 像细节信息。常用的降噪方法有均值滤波、中值滤波、加权中值滤波等。均值滤波也称邻域平均，是一种空间域平滑技术。它的基本原理就是对于给定的图像中的每个像素点，取其邻域的M个像素的平均值作为处理 后所得像素点的像素值。邻域平均法有效地抑制了噪声，但是由于平均引 起了模糊现象，模糊程度与邻域半径成正比；中值滤波是一种常用的非线性平滑滤波器，其基本原理是把数字图像 或数字序列中一点的像素值用该点邻域各点的中值替换。中值滤波虽然能 够保留一定的边缘和细节信息，但是由于在实际运算过程中不需要图像的 统计特性，对所有像素采用相同的方式进行滤波，对一些细节多，特别是 点、线、尖顶细节较多的图像也会造成一定的细节损失。同时，中值滤波 和加权中值滤波需要对窗口数据进行排序，需要太多的比较操作，特别在 窗口较大或采用加权中值滤波的情况下，排序计算量较大，不适合硬件实 现。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种简单的适合硬件实现的去除摄像 头斑点噪声的方法，能在有效去除摄像头斑点噪声的同时，保持图像边缘 和细节清晰。为解决上述技术问题，本专利技术包括以下步 步骤一，获取窗口数据，按照行扫描的顺序，取图像的非边缘区域的一个像素作为中心像素点，取该中心像素点和紧邻中心像素点的8个像素点构 成一个3X3窗口，读取该9个像素点数据，所述非边缘区域是指图像中除第 一行、第一列、最后一行、最后一列之外的行或列；步骤二，滤波操作，对上述3X3窗口，分水平、垂直、对角线向下和 对角线向上四个方向做滤波操作，每个方向的滤波操作分两个分支对三个 像素点(a， b， c)进行，每个分支分别针对较亮的像素点和较暗的像素 点进行滤波，(对于256色灰度图，0为黑色，l为白色，即灰度值越小， 像素越暗，否则越亮)；首先判断a， b， c三个像素点的单调性，以决定进入哪个分支。若b 在三个像素点中像素值最小，则b为较暗像素点，进入分支一；若b在三 个像素点中像素值最大，则b为较亮像素点，进入分支二；若b在三个像 素值中居中，则不做滤波操作，直接输出；分支一对于较暗像素点，做如下滤波if( (a〉b+Tl)M(b+Tl〈c) ) b=b+Tl; else if( (a〉b+T2)&&(b+T2〈c) ) b=b+T2; else if( (a〉b+T3)&&(b+T3〈c) ) b=b+T3; else if( (a〉b+T4)腿(b+T4〈c) ) b=b+T4;分支二对于较亮像素点，做如下滤波if( (a<b—T， l)&&(b—T， l〉c) ) b=b—T， 1; else if( (a<b—T， 2)&&(b—T， 2〉c) ) b二b—T， 2; else if( (a<b—T， 3)&&(b—T， 3〉c) )b=b—T, 3; else if( (a〈b—T， 4)&&(b—T， 4〉c) ) b=b—T， 4; 其中，a、 b 、 c为3X3窗口中一个方向上取出的像素点数据， Tl、 T2、 T3、 T4为对较暗点滤波的阈值强度， T， 1、 T， 2、 T， 3、 T， 4为对较亮点滤波的阈值强度，且 T1〉T2〉T3〉T4， T， 1XT 2>T, 3>T， 4; 输出改变后的中心点像素值，作为下一个方向滤波操作的输入值； 步骤三，以一定步长移动3X3窗口，按步骤一获取窗口数据，按 步骤二进行滤波操作。本专利技术提出的降噪方法通过具体地分析中心像素点的像素值与8个相 邻像素点的像素值之间的细微差别，分别针对较暗的像素点和较亮的像素 点进行滤波，即使处理细节丰富的图像，仍能有效地保护图像的边缘与细 节信息；同时滤波操作只包含比较和加减法运算，计算简单，非常适合硬 件实现；试验表明，本专利技术提供的方法能快速有效地降低摄像头产生的斑 点噪声，处理后的图像噪声基本被抑制，同时保持细节上的清晰，视觉效 果良好。附图说明图1是应用本专利技术进行降噪处理的流程图；图2是本专利技术中3X3滤波窗口的像素编号；图3是本专利技术一个实例中对一个3X3窗口的滤波流程；图4是按本专利技术所提供的方法对较暗像素点进行滤波操作的框图；图5是按本专利技术所提供的方法对较亮像素点进行滤波操作的框图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细的说明。普通摄像头由于考虑低功耗、低成本的要求，采用的都是CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor)感光器，分辨率，动 态范围和噪声等方面存在不足，在低照度环境下容易产生随机噪声。摄 像头的斑点噪声是因为图像中出现了外来像素，通常由电子干扰产生， 特别是在低照度条件下表现得更为明显。从视觉效果上看，图像中布满 了一些细小的噪点，彩色图像中出现了细小的色斑。图像的降噪操作是一种非线性滤波过程。本专利技术去除摄像头斑点噪声 的方法的基本原理来源于分析视频图像中斑点噪声的分布模型。斑点噪 声之所以在人眼视觉上看来是斑点，就是因为采集设备在低照度环境下 受到干扰，使得图像中某些像素点发生了突变(变暗或变亮)，这些像素 点改变了正常的像素分布规律，从而与周围像素点形成了较大的视觉反 差。当受干扰的像素点较为密集时，形成了细小的斑点。本专利技术基于摄 像头斑点噪声的不均匀分布，通过分析各个像素点与其周围8个像素点 的像素值关系，适当调高或调低中心点的像素值，使其更能体现周围像 素点的分布关系，从而达到滤波降噪的过程。本专利技术所提供的方法同时适用于灰度图像和彩色图像的降噪处理。 灰度图像用一个通道实现降噪操作，而彩色图像分Y、 Cb和Cr三个通 道独立实现降噪操作。每个通道的具体实现分以下几个步骤实现步骤一，获取窗口数据。按照行扫描的顺序读取图像本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种去除摄像头斑点噪声的方法，其特征是，包括以下步骤：步骤一，获取窗口数据，按照行扫描的顺序，取图像的非边缘区域的一个像素作为中心像素点，取该中心像素点和紧邻中心像素点的８个像素点构成一个３×３窗口，读取该９个像素点数据，所述非边缘区域是指图像中除第一行、第一列、最后一行、最后一列之外的行或列；步骤二，滤波操作，对上述３×３窗口，分水平、垂直、对角线向下和对角线向上四个方向做滤波操作，每个方向的滤波操作分两个分支对三个像素点ａ，ｂ，ｃ进行，两个分支分别针对较暗的像素点和较亮的像素点进行滤波；首先判断ａ，ｂ，ｃ三个像素点的单调性，以决定进入哪个分支，若ｂ在三个像素点中像素值最小，则ｂ为较暗像素点，进入分支一；若ｂ在三个像素点中像素值最大，则ｂ为较亮像素点，进入分支二；若ｂ在三个像素值中居中，则不做滤波操作，直接输出；分支一，对于较暗像素点，做如下滤波：ｉｆ（（ａ＞ｂ＋Ｔ１）＆＆（ｂ＋Ｔ１＜ｃ））ｂ＝ｂ＋Ｔ１；ｅｌｓｅｉｆ（（ａ＞ｂ＋Ｔ２）＆＆（ｂ＋Ｔ２＜ｃ））ｂ＝ｂ＋Ｔ２；ｅｌｓｅｉｆ（（ａ＞ｂ＋Ｔ３）＆＆（ｂ＋Ｔ３＜ｃ））ｂ＝ｂ＋Ｔ３；ｅｌｓｅｉｆ（（ａ＞ｂ＋Ｔ４）＆＆（ｂ＋Ｔ４＜ｃ））ｂ＝ｂ＋Ｔ４；分支二，对于较亮像素点，做如下滤波：ｉｆ（（ａ＜ｂ－Ｔ’１）＆＆（ｂ－Ｔ’１＞ｃ））ｂ＝ｂ－Ｔ’１；ｅｌｓｅｉｆ（（ａ＜ｂ－Ｔ’２）＆＆（ｂ－Ｔ’２＞ｃ））ｂ＝ｂ－Ｔ’２；ｅｌｓｅｉｆ（（ａ＜ｂ－Ｔ’３）＆＆（ｂ－Ｔ’３＞ｃ））ｂ＝ｂ－Ｔ’３；ｅｌｓｅｉｆ（（ａ＜ｂ－Ｔ’４）＆＆（ｂ－Ｔ’４＞ｃ））ｂ＝ｂ－Ｔ’４；其中，ａ、ｂ、ｃ为３×３窗口中一个方向上取出的像素点数据，Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４为较暗点滤波的阈值强度，Ｔ’１、Ｔ’２、Ｔ’３、Ｔ’４为较亮点滤波的阈值强度，且Ｔ１＞Ｔ２＞Ｔ３＞Ｔ４，Ｔ’１＞Ｔ’２＞Ｔ’３＞Ｔ’４；输出改变后的中心点像素值，作为下一个方向滤波操作的输入值；步骤三，以一定步长移动３×３窗口，按步骤一获取窗口数据，按步骤二进行滤波操作。...

【技术特征摘要】
1、 一种去除摄像头斑点噪声的方法，其特征是，包括以下步骤 步骤一，获取窗口数据，按照行扫描的顺序，取图像的非边缘区域的一 个像素作为中心像素点，取该中心像素点和紧邻中心像素点的8个像素点构成一个3X3窗口，读取该9个像素点数据，所述非边缘区域是指图像中除第 一行、第一列、最后一行、最后一列之外的行或列；步骤二，滤波操作，对上述3X3窗口，分水平、垂直、对角线向下和 对角线向上四个方向做滤波操作，每个方向的滤波操作分两个分支对三个 像素点a， b， c进行，两个分支分别针对较暗的像素点和较亮的像素点进 行滤波；首先判断a, b， c三个像素点的单调性，以决定进入哪个分支，若b 在三个像素点中像素值最小，则b为较暗像素点，进入分支一；若b在三 个像素点中像素值最大，则b为较亮像素点，进入分支二；若b在三个像 素值中居中，则不做滤波操作，直接输出； 分支一，对于较暗像素点，做如下滤波 if( (a>b+Tl)&&(b+Tl<c) ) b=b+Tl; else if( (a〉b+T2)腿(b+T2〈c) ) b=b+T2; else if( (a>b+T3)&&(b+T3〈c) ) b=b+T3; else if( (a〉b+T4)&&(b+T4<c) ) b二b+T4; 分支二，对于较亮像素点，做如下滤波if( (a〈b—T， l)&&(b—T， l>c) ) b=b—T， 1; else if( (a〈b—T， 2)&&(b—T， 2>c)...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧阳合，林晓芸，熊佳，万凯，周毅，唐谦，
申请(专利权)人：昆山杰得微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]