專利名稱：一種基于包圍盒的彩色圖像噪聲通道提取方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于圖像處理技術(shù)，具體涉及一種基于包圍盒的彩色圖像噪聲通道提取方法。
背景技術(shù)：
在圖像/視頻處理軟件中，對(duì)圖像中存在的噪聲進(jìn)行去除是一種很廣泛的需求。 圖像噪聲的形成有很多種原因，可能在成像過程中產(chǎn)生，也可能在傳輸過程中產(chǎn)生，在圖像處理中對(duì)噪聲的去除也有許多不同的方法。對(duì)于常見的RGB色彩圖像，常用的去噪算法都是在R、G、B通道內(nèi)進(jìn)行，RGB色彩圖像是通過對(duì)紅(R)、綠(G)、藍(lán)⑶三個(gè)顏色通道的變化以及它們相互之間的疊加來得到各式各樣的顏色。但是，由于不同圖像像素集合在色彩空間的分布及形態(tài)的多變性，固定的 RGB通道就很難有效的表征圖像中的噪聲，相應(yīng)的去噪算法也很難有效去除圖像中的噪聲。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中RGB色彩圖像去噪所存在的缺陷，提供一種基于包圍盒的彩色圖像噪聲通道提取方法，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)RGB色彩圖像更好的去噪效果。本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種基于包圍盒的彩色圖像噪聲通道提取方法，包括如下步驟(1)在圖像界面上選取有代表性的噪聲像素區(qū)域，得到所選取的噪聲像素點(diǎn)的集合-鍵補(bǔ)丁；(2)計(jì)算上述鍵補(bǔ)丁在RGB三維色彩空間中的最小長方體包圍盒的變換矩陣M ；(3)得到上述長方體包圍盒的三維邊長中的最長邊所在軸，將該軸作為噪聲像素集合在色彩空間分布的噪聲特征通道；(4)在上述噪聲特征通道內(nèi)進(jìn)行去噪處理；(5)去噪處理結(jié)束后，將噪聲特征通道與對(duì)應(yīng)于包圍盒另外兩軸的兩個(gè)未處理通道共同進(jìn)行逆變換矩陣運(yùn)算，從而獲得在RGB空間內(nèi)去噪后的圖像。進(jìn)一步，如上所述的基于包圍盒的彩色圖像噪聲通道提取方法，步驟O)中計(jì)算所述的變換矩陣M的方法如下①將鍵補(bǔ)丁中各像素點(diǎn)的RGB值分別投影到R-G，G-B, B-R三個(gè)平面上；②在每個(gè)平面上對(duì)像素點(diǎn)的投影進(jìn)行最小二乘法二維直線擬合，并構(gòu)造旋轉(zhuǎn)變換矩陣MrO，以及平移矩陣MtO ；③對(duì)鍵補(bǔ)丁中的所有像素點(diǎn)應(yīng)用Mr0*Mt0變換矩陣，將變換后的這些像素點(diǎn)投影到χ-y平面上去，在χ-y平面上對(duì)像素點(diǎn)的投影進(jìn)行最小二乘法二維直線擬合，獲得在x_y 平面的擬合直線方向矢量&，構(gòu)造旋轉(zhuǎn)變換矩陣Mrl，通過旋轉(zhuǎn)變換矩陣Mrl將^繞Z軸旋轉(zhuǎn)，將擬合直線的方向矢量旋轉(zhuǎn)到χ軸正方向去；④對(duì)鍵補(bǔ)丁中的所有像素點(diǎn)應(yīng)用Mrl*Mr0*Mt0變換矩陣，求出所有變換后的像素點(diǎn)在χ軸坐標(biāo)、y軸坐標(biāo)以及ζ軸坐標(biāo)的長度lx、Iy和lz，計(jì)算出三個(gè)長度中的最大值并確定其對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)軸矢量& ,構(gòu)造旋轉(zhuǎn)變換矩陣Mr2，通過旋轉(zhuǎn)變換矩陣Mr2將^轉(zhuǎn)到χ軸正
方向上，使χ軸代表噪聲特征通道；⑤得到最終的變換矩陣M = Mr2*Mrl*MrO*MtO。進(jìn)一步，如上所述的基于包圍盒的彩色圖像噪聲通道提取方法，其中步驟②中構(gòu)造旋轉(zhuǎn)變換矩陣MrO的方法如下得到分別對(duì)應(yīng)R-G，G-B, B-R三個(gè)平面的擬合直線的方
向矢量式, , 后，計(jì)算出這三個(gè)矢量在各自平面內(nèi)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90度的矢量式，$，式； 對(duì)三個(gè)新的矢量^)，$，J2依次兩兩求叉積，取出三個(gè)叉積結(jié)果中模值最大的那個(gè)矢量記為近，然后用&再和次進(jìn)行叉積，取出叉積結(jié)果中模值最大的那個(gè)矢量記為 dx ,最后計(jì)算出辦=必χ杰;通過杰,辦,態(tài)三個(gè)正交的方向矢量，使用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中幾何變換的方法構(gòu)造旋轉(zhuǎn)變換矩陣MrO，旋轉(zhuǎn)變換矩陣MrO由三個(gè)方向矢量汲,辦,杰分別在原坐標(biāo)系下X，y, ζ方向的三個(gè)分量共九個(gè)數(shù)據(jù)構(gòu)成。進(jìn)一步，如上所述的基于包圍盒的彩色圖像噪聲通道提取方法，其中，步驟②中構(gòu)建平移矩陣MtO的方法如下將鍵補(bǔ)丁中所有的像素點(diǎn)進(jìn)行平移，平移后使得鍵補(bǔ)丁中所有的像素點(diǎn)的中心恰好到達(dá)原點(diǎn)，記這個(gè)平移矩陣為MtO。進(jìn)一步，如上所述的基于包圍盒的彩色圖像噪聲通道提取方法，步驟(5)中所述的逆變換矩陣為步驟O)中變換矩陣M的逆變換矩陣M—1。本發(fā)明的有益效果如下利用本發(fā)明所提出的方法可以將圖像中噪聲有效的表征提取出來，而且這種方法在提取噪聲特征通道與進(jìn)行去噪運(yùn)算這兩步是完全分離的，基本上在一個(gè)具有特定噪聲類型、特定色彩空間分布形態(tài)的圖像序列中，變換矩陣只需要求一次，具體去噪算法則每幀都執(zhí)行一遍正、逆變換，但由于正逆變換運(yùn)算比較簡單，而且也容易優(yōu)化，因此整體的去噪效率很高。


圖1為本發(fā)明的方法流程圖；圖2為計(jì)算變換矩陣M的方法流程圖；圖3為應(yīng)用本發(fā)明所述方法進(jìn)行圖像去噪的效果圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。如圖1所示，本發(fā)明所提出的基于包圍盒的彩色圖像噪聲通道提取方法，包括如下步驟步驟Si，在圖像界面上選取有代表性的噪聲像素區(qū)域，得到所選取的噪聲像素點(diǎn)的集合-鍵補(bǔ)丁 ；該步驟讓用戶通過在噪聲圖像界面上框選像素點(diǎn)，來將圖像中具有代表性的噪聲像素點(diǎn)標(biāo)記出來，這里將這些用戶選取的噪聲像素點(diǎn)的集合稱之為鍵補(bǔ)丁(key patch)。此步驟中像素點(diǎn)的框選是根據(jù)具體圖像中噪聲區(qū)域的分布來決定的。步驟S2，計(jì)算鍵補(bǔ)丁在RGB三維色彩空間中的最小長方體包圍盒。本發(fā)明的關(guān)鍵步驟就是根據(jù)一些給定的像素(RGB值)，計(jì)算出RGB三維空間中的最小長方體包圍盒。但是，為了方便后面鍵值調(diào)整的計(jì)算，本發(fā)明并不是直接計(jì)算出這個(gè)包圍盒的坐標(biāo)，而是計(jì)算出一個(gè)變換矩陣M。步驟S3，得到上述長方體包圍盒的三維邊長中的最長邊所在軸，將該軸作為噪聲像素集合在色彩空間分布的噪聲特征通道。步驟S4，在上述噪聲特征通道內(nèi)使用具體的圖像去噪算法進(jìn)行去噪處理。此步驟中所使用的去噪算法并無具體限制要求，只要是具有噪聲去除功能的任何算法都可以使用。步驟S5，去噪處理結(jié)束后，將噪聲特征通道與對(duì)應(yīng)于包圍盒另外兩軸的兩個(gè)未處理通道共同進(jìn)行逆變換矩陣運(yùn)算，從而獲得在RGB空間內(nèi)去噪后的圖像。此步驟中的逆變換矩陣即為步驟S2中變換矩陣M的逆變換矩陣M—1。通過上述描述可以知道，本發(fā)明最關(guān)鍵的特征就是如何得到變換矩陣Μ。如圖2所示，計(jì)算所述的變換矩陣M的方法如下步驟S21，將鍵補(bǔ)丁中各像素點(diǎn)的RGB值分別投影到R_G，G-B, B-R三個(gè)平面上。給當(dāng)前鍵補(bǔ)丁創(chuàng)建一個(gè)像素點(diǎn)的集合S，將用戶選取的所有像素點(diǎn)的顏色加入這個(gè)集合，對(duì)于集合中已有的顏色則不再加入。對(duì)集合S中的所有像素點(diǎn)在R-G，G-B, B-R平面上進(jìn)行投影。步驟S22，在每個(gè)平面上對(duì)像素點(diǎn)的投影進(jìn)行最小二乘法二維直線擬合，并構(gòu)造旋轉(zhuǎn)變換矩陣MrO，以及平移矩陣MtO。這個(gè)方法對(duì)垂直于χ軸的直線擬合是無效的，因此需要將χ-y平面逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90度之后再做一次直線擬合，擬合之后的直線的方向矢量再順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90度作為最終方向向量。但是大多時(shí)候，默認(rèn)的直線擬合與旋轉(zhuǎn)90度的直線擬合都是有效的，這個(gè)時(shí)候選取最小二乘法計(jì)算結(jié)果中方差較小的矢量作為擬合直線的方向矢量。構(gòu)造旋轉(zhuǎn)變換矩陣MrO的方法如下得到分別對(duì)應(yīng)R-G，G-B, B-R三個(gè)平面的擬合直線的方向矢量后，計(jì)算出這三個(gè)矢量在各自平面內(nèi)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90度的矢量
d'Q,d\,d\ ;對(duì)三個(gè)新的矢量^f，式，< 2依次兩兩求叉積，取出三個(gè)叉積結(jié)果中模值最大的那個(gè)矢量記為慮，然后用&再和^依次進(jìn)行叉積，取出叉積結(jié)果中模值最大的那個(gè)矢量記為杰，最后計(jì)算出辦= dzxdx ；通過杰，辦,逾三個(gè)正交的方向矢量，使用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中幾何變換的方法構(gòu)造旋轉(zhuǎn)變換矩陣MrO，旋轉(zhuǎn)變換矩陣MrO由三個(gè)方向矢量杰,辦,態(tài)分別在原坐標(biāo)系下X，y, ζ方向的三個(gè)分量共九個(gè)數(shù)據(jù)構(gòu)成。這個(gè)旋轉(zhuǎn)變換矩陣MrO可以將原坐標(biāo)軸上面的杰,辦,必三個(gè)矢量變換到坐標(biāo)軸三個(gè)單位矢量上去。通過原坐標(biāo)系內(nèi)像素(χ y ζ)與旋轉(zhuǎn)變換矩陣MrO相乘，可以獲得對(duì)應(yīng)新坐標(biāo)系內(nèi)的像素 (x' y' ζ')，公式如下
dx.x dy.x dz.x 0
(,,,Λ ( Λ dx.ydy.ydz.y 0(xyz \) = {x y ζ 1)
dx.zdy.zdz.z0
0001構(gòu)建平移矩陣MtO的方法如下將鍵補(bǔ)丁中所有的像素點(diǎn)進(jìn)行平移，平移后使得鍵補(bǔ)丁中所有的像素點(diǎn)的中心恰好到達(dá)原點(diǎn)，記這個(gè)平移矩陣為MtO。步驟S23，對(duì)鍵補(bǔ)丁中的所有像素點(diǎn)應(yīng)用Mr0*Mt0變換矩陣，將變換后的這些像素點(diǎn)投影到χ-y平面上去，在χ-y平面上對(duì)像素點(diǎn)的投影進(jìn)行最小二乘法二維直線擬合，獲得在χ-y平面的擬合直線方向矢量& ,并構(gòu)造旋轉(zhuǎn)變換矩陣Mrl，通過旋轉(zhuǎn)變換矩陣Mrl將^ 繞Z軸旋轉(zhuǎn)，將擬合直線的方向矢量旋轉(zhuǎn)到χ軸正方向去。具體旋轉(zhuǎn)變換矩陣Mrl及變換公式為
權(quán)利要求
1.一種基于包圍盒的彩色圖像噪聲通道提取方法，包括如下步驟(1)在圖像界面上選取有代表性的噪聲像素區(qū)域，得到所選取的噪聲像素點(diǎn)的集合-鍵補(bǔ)??；(2)計(jì)算上述鍵補(bǔ)丁在RGB三維色彩空間中的最小長方體包圍盒的變換矩陣M；(3)得到上述長方體包圍盒的三維邊長中的最長邊所在軸，將該軸作為噪聲像素集合在色彩空間分布的噪聲特征通道；(4)在上述噪聲特征通道內(nèi)進(jìn)行去噪處理；(5)去噪處理結(jié)束后，將噪聲特征通道與對(duì)應(yīng)于包圍盒另外兩軸的兩個(gè)未處理通道共同進(jìn)行逆變換矩陣運(yùn)算，從而獲得在RGB空間內(nèi)去噪后的圖像。
2.如權(quán)利要求1所述的基于包圍盒的彩色圖像噪聲通道提取方法，其特征在于步驟 (2)中計(jì)算所述的變換矩陣M的方法如下①將鍵補(bǔ)丁中各像素點(diǎn)的RGB值分別投影到R-G，G-B,B-R三個(gè)平面上；②在每個(gè)平面上對(duì)像素點(diǎn)的投影進(jìn)行最小二乘法二維直線擬合，并構(gòu)造旋轉(zhuǎn)變換矩陣 MrO，以及平移矩陣MtO ；③對(duì)鍵補(bǔ)丁中的所有像素點(diǎn)應(yīng)用Mr0*Mt0變換矩陣，將變換后的這些像素點(diǎn)投影到 x-y平面上去，在χ-y平面上對(duì)像素點(diǎn)的投影進(jìn)行最小二乘法二維直線擬合，獲得在χ-y平面的擬合直線方向矢量^ ,構(gòu)造旋轉(zhuǎn)變換矩陣Mr 1，通過旋轉(zhuǎn)變換矩陣Mrl將^繞Z軸旋轉(zhuǎn)，將擬合直線的方向矢量旋轉(zhuǎn)到χ軸正方向去；④對(duì)鍵補(bǔ)丁中的所有像素點(diǎn)應(yīng)用Mrl*Mr0*Mt0變換矩陣，求出所有變換后的像素點(diǎn)在 χ軸坐標(biāo)、y軸坐標(biāo)以及ζ軸坐標(biāo)的長度lx、Iy和lz，計(jì)算出三個(gè)長度中的最大值并確定其對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)軸矢量& ,構(gòu)造旋轉(zhuǎn)變換矩陣Mr2，通過旋轉(zhuǎn)變換矩陣Mr2將^轉(zhuǎn)到χ軸正方向上，使χ軸代表噪聲特征通道；⑤得到最終的變換矩陣M= Mr2*Mrl*MrO*MtO。
3.如權(quán)利要求2所述的基于包圍盒的彩色圖像噪聲通道提取方法，其特征在于步驟②中構(gòu)造旋轉(zhuǎn)變換矩陣MrO的方法如下得到分別對(duì)應(yīng)R-G，G-B, B-R三個(gè)平面的擬合直線的方向矢量4), , 后，計(jì)算出這三個(gè)矢量在各自平面內(nèi)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90度的矢量 ，式;對(duì)三個(gè)新的矢量式，式，式依次兩兩求叉積，取出三個(gè)叉積結(jié)果中模值最大的那個(gè)矢量記為杰，然后用&再和^)，^,^;依次進(jìn)行叉積，取出叉積結(jié)果中模值最大的那個(gè)矢量記為杰，最后計(jì)算出辦^dzxdx ；通過杰，辦,杰三個(gè)正交的方向矢量，使用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中幾何變換的方法構(gòu)造旋轉(zhuǎn)變換矩陣MrO，旋轉(zhuǎn)變換矩陣MrO由三個(gè)方向矢量杰,辦,杰分別在原坐標(biāo)系下X，y, ζ方向的三個(gè)分量共九個(gè)數(shù)據(jù)構(gòu)成。
4.如權(quán)利要求2所述的基于包圍盒的彩色圖像噪聲通道提取方法，其特征在于其中步驟②中構(gòu)建平移矩陣MtO的方法如下將鍵補(bǔ)丁中所有的像素點(diǎn)進(jìn)行平移，平移后使得鍵補(bǔ)丁中所有的像素點(diǎn)的中心恰好到達(dá)原點(diǎn)，記這個(gè)平移矩陣為MtO。
5.如權(quán)利要求1所述的基于包圍盒的彩色圖像噪聲通道提取方法，其特征在于步驟 (5)中所述的逆變換矩陣為步驟O)中變換矩陣M的逆變換矩陣M—1。
全文摘要
本發(fā)明屬于圖像處理技術(shù)，具體涉及一種基于包圍盒的彩色圖像噪聲通道提取方法。該方法在圖像界面上選取有代表性的噪聲像素區(qū)域，得到所選取的噪聲像素點(diǎn)的集合-鍵補(bǔ)??；計(jì)算鍵補(bǔ)丁在RGB三維色彩空間中的最小長方體包圍盒的變換矩陣M；得到長方體包圍盒的三維邊長中的最長邊所在軸，將該軸作為噪聲像素集合在色彩空間分布的噪聲特征通道；在噪聲特征通道內(nèi)進(jìn)行去噪處理；將噪聲特征通道與對(duì)應(yīng)于包圍盒另外兩軸的兩個(gè)未處理通道共同進(jìn)行逆變換矩陣運(yùn)算，從而獲得在RGB空間內(nèi)去噪后的圖像。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比去噪效果更好，且更加易于優(yōu)化。
文檔編號(hào)G06T5/00GK102456220SQ20101052596
公開日2012年5月16日 申請(qǐng)日期2010年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月25日
發(fā)明者劉鐵華, 孫季川, 徐進(jìn), 見良, 鄭鵬程 申請(qǐng)人:新奧特(北京)視頻技術(shù)有限公司