面向编码器的数字视频降噪研究

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视频序列去噪问题近几十年来一直受到广泛关注和探讨。在实时视频监控、实时流媒体服务、移动可视电话等应用场合,为了兼顾图像质量和实时性,必须寻找相对简单高效的与编码器紧密耦合的视频去噪方法。本文首先分析和总结了已有的视频序列去噪方法。在此基础上,对变换域维纳滤波和变换域时间滤波这两个与编码器紧密耦合的降噪算法进行实验比较与分析,并指出它们在低配置T264编码器中运行时存在的问题。针对变换域维纳滤波算法在低配置T264编码环境下降噪性能急剧下降这一问题,本文提出在计算DCT系数归一化协方差矩阵时,利用4×4块内数据间的强相关性,除直流系数外,其余交流系数的方差均等于第一个交流系数的方差。实验证明在已知噪声强度和低配置T264编码环境下,对于低慢速和画面比较平坦的视频序列,改进的变换域维纳滤波在压缩效率、平均峰值信噪比两个性能评价指标上都优于其他几种算法,而且在噪声强度增强的情况下仍具有相对稳定的降噪能力。针对变换域时间方向滤波在低配置的T264编码环境下,滤波因子过度集中在阈值附近这一问题,本文提出一种适用于H.264的分级非线性确定滤波因子的方案,即根据绝对误差和和运动矢量选择与之相适应的由经验获得的滤波因子,并以块为单位更新。实验证明在已知噪声强度和低配置T264编码环境下,改进的变换域时间方向滤波通过手动调节分级数和相关阈值,能获得相对较好的降噪效果,而且改进的滤波因子判定方案无须估计噪声方差,计算复杂度低于原算法。
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