本發(fā)明涉及計算機技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于模糊連接原則的視頻圖像去噪方法及裝置。

背景技術(shù)：

視頻圖像是當今社會中最常用的信息載體，但在圖像的獲取、傳輸或存貯過程中常常會受到各種噪聲的干擾和影響而使圖像降質(zhì)。為了獲取更好的視頻圖像，需要對圖像進行降噪處理，其需要盡可能的保持原始信息完整性，又要去除信號中無用的信息，以提高圖像質(zhì)量，增大信噪比。

現(xiàn)有的視頻圖像去噪技術(shù)主要在低維信號圖像處理中取得較好的效果，卻不適用于高維信號圖像處理。如子帶處理技術(shù)或模糊圖像處理技術(shù)，子帶處理技術(shù)將圖像和視頻分成幾個子頻帶后進行去噪處理，而模糊圖像處理技術(shù)只能處理低頻信號。這些圖像處理方法在圖像轉(zhuǎn)換時，會使圖像的細節(jié)信息下降，實時性信號處理較差，計算復(fù)雜度高耗時長。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明實施例提出一種基于模糊連接原則的視頻圖像去噪方法及裝置，能實現(xiàn)高頻信號噪聲的濾除，適應(yīng)性和魯棒性強。

本發(fā)明實施例提供一種基于模糊連接原則的視頻圖像去噪方法，包括：

獲取視頻圖像信號，提取所述視頻圖像信號的第一幀圖像；

根據(jù)預(yù)設(shè)的模糊連接拓補圖和所述第一幀圖像，計算獲得所述模糊連接拓補圖的連接參數(shù)；其中，所述模糊連接拓補圖由第一子系統(tǒng)、第二子系統(tǒng)、若干個放大器和三者之間的模糊連接關(guān)系組成；所述模糊連接關(guān)系包括：串聯(lián)、并聯(lián)和反饋；

根據(jù)所述連接參數(shù)和所述模糊連接拓補圖，對所述視頻圖像信號進行去噪，獲得去噪后的視頻圖像。

進一步的，所述第一子系統(tǒng)為維納濾波器；

所述第二子系統(tǒng)為中值濾波器。

進一步的，所述根據(jù)預(yù)設(shè)的模糊連接拓補圖和所述第一幀圖像，計算獲得所述模糊連接拓補圖的連接參數(shù)，具體為：

根據(jù)所述模糊連接拓補圖中的模糊連接關(guān)系，將所述第一幀圖像作為訓(xùn)練集，計算獲得所述若干個放大器的連接參數(shù)。

進一步的，所述根據(jù)所述連接參數(shù)和所述模糊連接拓補圖，對所述視頻圖像信號進行去噪，獲得去噪后的視頻圖像，具體為：

將所述連接參數(shù)代入所述模糊連接拓補圖，并使用所述第一子系統(tǒng)和所述第二子系統(tǒng)，對所述視頻圖像信號后續(xù)幀圖像進行去噪，獲得去噪后的視頻圖像。

相應(yīng)地，本發(fā)明實施例還提供一種基于模糊連接原則的視頻圖像去噪裝置，包括：視頻圖像獲取模塊、連接參數(shù)計算模塊和視頻圖像去噪模塊；

其中，所述視頻圖像獲取模塊用于獲取視頻圖像信號，提取所述視頻圖像信號的第一幀圖像；

所述連接參數(shù)計算模塊用于根據(jù)預(yù)設(shè)的模糊連接拓補圖和所述第一幀圖像，計算獲得所述模糊連接拓補圖的連接參數(shù)；其中，所述模糊連接拓補圖由第一子系統(tǒng)、第二子系統(tǒng)、若干個放大器和三者之間的模糊連接關(guān)系組成；所述模糊連接關(guān)系包括：串聯(lián)、并聯(lián)和反饋；

所述視頻圖像去噪模塊根據(jù)所述連接參數(shù)和所述模糊連接拓補圖，對所述視頻圖像信號進行去噪，獲得去噪后的視頻圖像。

進一步的，所述第一子系統(tǒng)為維納濾波器；

所述第二子系統(tǒng)為中值濾波器。

進一步的，所述連接參數(shù)計算模塊具體用于根據(jù)所述模糊連接拓補圖中的模糊連接關(guān)系，將所述第一幀圖像作為訓(xùn)練集，計算獲得所述若干個放大器的連接參數(shù)。

進一步的，所述視頻圖像去噪模塊具體用于將所述連接參數(shù)代入所述模糊連接拓補圖，并使用所述第一子系統(tǒng)和所述第二子系統(tǒng)，對所述視頻圖像信號后續(xù)幀圖像進行去噪，獲得去噪后的視頻圖像。

實施本發(fā)明實施例，具有如下有益效果：

本發(fā)明實施例提供的一種基于模糊連接原則的視頻圖像去噪方法及裝置，先獲取視頻圖像信號，并通過預(yù)先構(gòu)建的模糊連接拓補圖和視頻圖像信號的第一幀圖像，計算相應(yīng)的連接參數(shù)，最后使用該連接參數(shù)和模糊連接拓補圖，對視頻圖像信號進行去噪，獲得去噪后的視頻圖像。相比于現(xiàn)有技術(shù)使用的子帶處理技術(shù)或模糊圖像處理技術(shù)只能處理低頻信號，本發(fā)明的技術(shù)方案的模糊連接拓補圖為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)，可有效濾除高頻信號，運用范圍廣。另外，本發(fā)明的模糊連接關(guān)系中包括串聯(lián)、并聯(lián)和反饋，使得本系統(tǒng)具有很強的適應(yīng)性，提高了整個系統(tǒng)的魯棒性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明提供的基于模糊連接原則的視頻圖像去噪方法的一種實施例的流程示意圖；

圖2是本發(fā)明提供的一種實施例的模糊連接拓補圖；

圖3是本發(fā)明提供的模糊連接拓補圖的連接系數(shù)的一種實施例的連接順序示意圖；

圖4是本發(fā)明提供的去噪效果對比圖；

圖5是本發(fā)明提供的基于模糊連接原則的視頻圖像去噪裝置的一種實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

參見圖1，是本發(fā)明提供的基于模糊連接原則的視頻圖像去噪方法的一種實施例的流程示意圖。如圖1所示，該方法包括步驟101至103，具體如下：

步驟101：獲取視頻圖像信號，提取視頻圖像信號的第一幀圖像。

在本實施例中，在濾波去噪前，需要先獲取視頻圖像信號，視頻圖像信號由若干幀圖像組成。本發(fā)明提取視頻圖像信號的第一幀作為訓(xùn)練集，以提高去噪的效果。

步驟102：根據(jù)預(yù)設(shè)的模糊連接拓補圖和第一幀圖像，計算獲得模糊連接拓補圖的連接參數(shù)；其中，模糊連接拓補圖由第一子系統(tǒng)、第二子系統(tǒng)、若干個放大器和三者之間的模糊連接關(guān)系組成；模糊連接關(guān)系包括：串聯(lián)、并聯(lián)和反饋。

在本實施例中，參見圖2和圖3，圖2是本發(fā)明提供的一種實施例的模糊連接拓補圖。圖3是本發(fā)明提供的模糊連接拓補圖的連接系數(shù)的一種實施例的連接順序示意圖。如圖2所示，該模糊連接拓補圖由第一子系統(tǒng)、第二子系統(tǒng)、若干個放大器和三者之間的模糊連接關(guān)系組成。作為本實施例的一種舉例，第一子系統(tǒng)T_i為維納濾波器；第二子系統(tǒng)T_j為中值濾波器。A＝{x1,y1,x2,y2}.總共有四個元素在集合A中，圖3所示的表格為根據(jù)x1,y1,x2,y2的連接方式(串聯(lián)、并聯(lián)、反饋)得出16個參數(shù)的連接順序。

在本實施例中，如果T_i通過串聯(lián)和T_j連接，換句話是，z_j＝T_j(T_i(u_i))和u_j＝0，那么相應(yīng)的模糊屬性值全為零除了A(y_i,x_j)＝1；如果T_j通過串聯(lián)和T_i連接，那么相應(yīng)的模糊屬性值全為零除了A(y_j,x_i)＝1。

在本實施例中，如果T_i通過并聯(lián)和T_j連接，換句話是，z_i＝T_i(u_i),z_j＝T_j(u_i)和u_j＝0，那么相應(yīng)的模糊屬性值全為零除了A(x_i,x_j)＝1。

在本實施例中，如果T_i通過反饋和T_j連接，換句話是，z_i＝T_i(u_i+T_j(z_i))和u_j＝0，那么相應(yīng)的模糊屬性值全為零除了A(y_i,x_j)＝1和A(y_j,x_i)＝1。

在本實施例中，步驟102具體為：根據(jù)模糊連接拓補圖中的模糊連接關(guān)系，將第一幀圖像作為訓(xùn)練集，計算獲得若干個放大器的連接參數(shù)。

步驟103：根據(jù)連接參數(shù)和模糊連接拓補圖，對視頻圖像信號進行去噪，獲得去噪后的視頻圖像。

在本實施例中，步驟103具體為：將連接參數(shù)代入模糊連接拓補圖，并使用第一子系統(tǒng)和第二子系統(tǒng)，對視頻圖像信號后續(xù)幀圖像進行去噪，獲得去噪后的視頻圖像。

為了更好的說明本發(fā)明的工作原理和效果，參見圖4，圖4是本發(fā)明提供的去噪效果對比圖。如圖4所示，該視頻圖像信號為一組8位100幀的灰度視頻序列“Claire”，其包含了高斯白噪聲和脈沖噪聲，每一幀的大小為288*360。視頻序列是通過一個包含3*3維納濾波器和3*3中值濾波器的模糊系統(tǒng)進行濾波。本發(fā)明使用模糊連接拓補圖，將視頻序列的第一幀作為訓(xùn)練集，得出16個放大器的連接系數(shù)，然后通過得出的連接系數(shù)對視頻序列中后續(xù)幀進行降噪。最后通過峰值信噪比來評估輸出質(zhì)量：由圖4的仿真結(jié)果可知，本發(fā)明的去噪效果比傳統(tǒng)的子代處理技術(shù)或傳統(tǒng)的模糊連接去噪效果要好。

在本實施例中的第一子系統(tǒng)和第二子系統(tǒng)可根據(jù)實際情況進行改變，如上述舉例中的高斯噪聲變成椒鹽噪聲時，只需改變第一子系統(tǒng)的類型，即將維納濾波器改為另一種濾波器，重新訓(xùn)練第一幀得出新的連接參數(shù)，無需改變模糊連接拓補圖的連接結(jié)構(gòu)，使用方便。

本發(fā)明中只需要訓(xùn)練第一幀得到16個放大器(參數(shù))，并通過這16個參數(shù)根據(jù)模糊連接拓撲圖，連接維納濾波器和中值濾波器，并且不用解模糊模塊將視頻圖像進行轉(zhuǎn)換，運用范圍更廣，高頻信號噪聲也可以有效濾除。由于模糊連接拓撲圖是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)狀的結(jié)構(gòu)，設(shè)計更具有靈活性。

另外，由于高斯噪聲和脈沖噪聲是隨著信道的變化而變化，模糊連接拓補圖中的反饋連接，使得該系統(tǒng)具有很強的適應(yīng)性，新的放大器系數(shù)可以通過舊的放大器系數(shù)迭代自適應(yīng)產(chǎn)生，具有很好的魯棒性和實時性。

相應(yīng)的，參見圖5，圖5是本發(fā)明提供的基于模糊連接原則的視頻圖像去噪裝置的一種實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖5所示，該裝置包括：視頻圖像獲取模塊501、連接參數(shù)計算模塊502和視頻圖像去噪模塊503。

其中，視頻圖像獲取模塊501用于獲取視頻圖像信號，提取視頻圖像信號的第一幀圖像。

連接參數(shù)計算模塊502用于根據(jù)預(yù)設(shè)的模糊連接拓補圖和第一幀圖像，計算獲得模糊連接拓補圖的連接參數(shù)；其中，模糊連接拓補圖由第一子系統(tǒng)、第二子系統(tǒng)、若干個放大器和三者之間的模糊連接關(guān)系組成；模糊連接關(guān)系包括：串聯(lián)、并聯(lián)和反饋。

視頻圖像去噪模塊503根據(jù)連接參數(shù)和模糊連接拓補圖，對視頻圖像信號進行去噪，獲得去噪后的視頻圖像。

在本實施例中，第一子系統(tǒng)為維納濾波器；第二子系統(tǒng)為中值濾波器。

在本實施例中，連接參數(shù)計算模塊502具體用于根據(jù)模糊連接拓補圖中的模糊連接關(guān)系，將第一幀圖像作為訓(xùn)練集，計算獲得若干個放大器的連接參數(shù)。

在本實施例中，視頻圖像去噪模塊503具體用于將連接參數(shù)代入模糊連接拓補圖，并使用第一子系統(tǒng)和所述第二子系統(tǒng)，對視頻圖像信號后續(xù)幀圖像進行去噪，獲得去噪后的視頻圖像。

綜上所述，本發(fā)明實施例提供的一種基于模糊連接原則的視頻圖像去噪方法及裝置，先獲取視頻圖像信號，并通過預(yù)先構(gòu)建的模糊連接拓補圖和視頻圖像信號的第一幀圖像，計算相應(yīng)的連接參數(shù)，最后使用該連接參數(shù)和模糊連接拓補圖，對視頻圖像信號進行去噪，獲得去噪后的視頻圖像。相比于現(xiàn)有技術(shù)使用的子帶處理技術(shù)或模糊圖像處理技術(shù)只能處理低頻信號，本發(fā)明的技術(shù)方案的模糊連接拓補圖為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)，可有效濾除高頻信號，運用范圍廣。另外，本發(fā)明的模糊連接關(guān)系中包括串聯(lián)、并聯(lián)和反饋，使得本系統(tǒng)具有很強的適應(yīng)性，提高了整個系統(tǒng)的魯棒性。

以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本發(fā)明的保護范圍。