郭紅++袁夫

摘要：隨著網(wǎng)絡(luò)及多媒體技術(shù)的進步，多媒體中視頻資源的應(yīng)用愈加廣泛。筆者在MATLAB平臺下，利用多函數(shù)對視頻的幀內(nèi)、幀間圖像噪聲進行降噪處理。通過對視頻降噪前后的實驗對比證明，此方法對視頻降噪有明顯效果，有一定的應(yīng)用價值。

關(guān)鍵詞：視頻；降噪增強；幀內(nèi)濾波；幀間濾波

中圖分類號：TP391.41 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）02-0121-01

在當今網(wǎng)絡(luò)媒體發(fā)達的時代，人們對視頻資源特別是高清視頻資源的需求大大增加。但在視頻采集攝錄的前期環(huán)節(jié)，可能會因為環(huán)境、和拍攝設(shè)備的因素造成視頻圖像質(zhì)量有所降低，甚至失真。這其中最常見的就是圖像中產(chǎn)生的噪聲像素點。在對視頻進行逐幀或幀間降噪處理后，增加視頻素材的還原度，盡可能的避免因圖像噪點產(chǎn)生失真。因為這種圖像噪聲和失真會影響人們的視覺感官舒適度，這也是視頻降噪和視頻質(zhì)量提高的研究價值所在。

1 視頻降噪分類

視頻的本質(zhì)是由一幅幅連續(xù)的靜態(tài)畫面組成，這些靜態(tài)畫面間存在著連續(xù)性和強相關(guān)性，這每一幅連續(xù)的靜態(tài)的畫面，稱之為幀。由于幀的本質(zhì)是圖片，因此，對圖片的降噪和圖像增強方法也能應(yīng)用于視頻降噪中。但因為視頻中每相鄰兩幀圖像之間不僅存在強相關(guān)性，而且還存在空間變化，所以以往的對圖像處理的方法不能完全直接應(yīng)用于視頻增強處理環(huán)節(jié)。在對視頻降噪處理的過程中，降噪處理也被稱作是圖像的濾波。圖像濾波又分為每一幀，的幀內(nèi)濾波和連續(xù)兩幀之間的幀間濾波。[1]

幀內(nèi)濾波的效果比較好，但其處理時間較長，生成視頻文件較大?？沼?、頻域、小波域是其濾波的主要算法。而在幀間濾波的方法中，主要是針對幀與幀之間的信息中存在大量重復(fù)信息，依據(jù)對象在空間移動的軌跡應(yīng)用特定算法，對兩個連續(xù)幀之間的圖像信息使用運動補償、時域平均濾波、自適應(yīng)時域遞歸濾波的方法對視頻進行處理。[2]

2 通過MATLAB平臺進行視頻降噪

2.1 視頻讀取、處理、播放

MATLAB平臺為不同格式的視頻素材的處理提供了平臺。該平臺對視頻的讀取、處理、播放都需要調(diào)用函數(shù)來完成。AVI視頻需要用Aviread函數(shù)來進行調(diào)用和讀取，最終將視頻中的幀導(dǎo)入Movie函數(shù)中；但Movie函數(shù)作為視頻播放器函數(shù)功能較為單一，不具備暫停和逐幀步進功能，而通過Implay函數(shù)則可以滿足視頻回放的功能；在導(dǎo)入視頻的過程中可能會遇到多種格式，為保證這些視頻格式的正常讀取則需要使用Mmreader函數(shù)；對視頻降噪和增強的過程是對視頻圖像中幀的處理，這需要對視頻圖像拆解成幀，當對幀進行降噪增強處理之后，又需要對這些幀進行合成，這一過程分別要用到Im2frame和Frame2im兩個函數(shù)。對于AVI文件的新建，可以用Avifile函數(shù)完成，而Movie2avi則可以從MATLAB的Movie生成AVI文件。

2.2 視頻圖像幀內(nèi)濾波處理

視頻幀內(nèi)濾波通常采用的方法有：小波域、空域和頻域。具體分為如下幾個步驟：（1）將視頻片段通過函數(shù)拆解為幀；（2）將拆解后的幀再轉(zhuǎn)換成圖像；（3）對圖像按上述方法進行處理濾波；（4）將處理后的圖像轉(zhuǎn)換成幀；（5）最后將生成的幀再封裝成視頻文件，保存。為實驗論證，再將素材視頻Walk.avi中的第10幀圖像繼續(xù)采樣，人為的添加圖像噪聲，椒鹽噪聲。再使用上述方法進行濾波，濾波器仍為平均濾波。

接著按照幀內(nèi)圖像濾波的一般步驟，將濾波后的圖像通過函數(shù)轉(zhuǎn)換成視頻中的幀，再把幀封裝到視頻文件中，保存。播放濾波處理后的視頻文件，通過觀察發(fā)現(xiàn)視頻播放到采樣幀處時有一定幅度的抖動現(xiàn)象，但人為加入的視頻噪聲已去除。

2.3 視頻圖像幀間濾波處理

視頻幀間濾波的指導(dǎo)思想是通過運動估算得到像素點的運動矢量。[2]這種運動估算的依據(jù)則是圖像亮度在時間軸上的偏移。運動估算的原理是根據(jù)當前像素點鄰近的像素點或是相鄰幀的該像素點的運動估算線性組合進行描述。這種估算是一種預(yù)測，不可避免的會出現(xiàn)一定的偏差，因此必須對這種偏差進行修正，修正方法的依據(jù)是該像素上的位移幀差的梯度最小值。該方法的使用使得相應(yīng)算法的運算量大為減少。但值得注意的是如果該圖像的前一幀權(quán)重占比過大的話，圖像會有拖尾的現(xiàn)象發(fā)生。這說明，不同的運動估算方法將直接影響到視頻的后續(xù)效果。

通過對比發(fā)現(xiàn)該視頻濾波方法能夠很好的濾除視頻噪聲。

3 結(jié)語

本文分別通過幀內(nèi)濾波和幀間濾波的方法在MATLAB平臺使用函數(shù)對視頻進行增強處理。通過實驗分析發(fā)現(xiàn)，幀內(nèi)濾波的方法對視頻圖像降噪增強的效果較好，但其原理類似于對二維圖片的處理，這使得算法運算量較大，耗時較長，且可能會出現(xiàn)視頻播放時圖像抖動的的副作用；而幀間視頻濾波的方法因其采用運動估算的原理使得該算法運算量大幅減少，也能實現(xiàn)圖像的降噪增強效果，但通過實驗分析發(fā)現(xiàn)，該算法對視頻的運動區(qū)域降噪效果較差，靜止區(qū)域降噪效果尚可。這說明，對于視頻的降噪處理不能單純使用一種類型的方法，應(yīng)該綜合使用基于時間軸和空間軸的兩種算法，以達到較好的視頻增強處理效果。通過綜合使用兩種類型的視頻濾波方法，很好的達到了視頻濾波增強的效果，有效的濾除了視頻噪聲，為后期的視頻處理或是圖像識別奠定了基礎(chǔ)和前期支持。

參考文獻

[1]黃源源.視頻監(jiān)控系統(tǒng)中一些關(guān)鍵技術(shù)的研究[D].成都：電子科技大學(xué)，2013.

[2]張榮祥.實時視頻圖像降噪增強解決方案[J].中國公共安全，2013，18：166-168.