【硕士论文】数字视频实时增强处理方法研究.pdf

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1、摘要随着数字视频产品和服务的发展，数字视频对计算机、电信及图像行业产生了重大的经济影响。然而由于种种原因，人们所获得的视频往往存在对比度差、含有噪声等缺陷，这对人们正常使用数字视频产生了影响。因此视频增强是一项非常有意义的研究工作。本论文在横向课题“实时灰度图象增强研究”的资助下，从视频降噪和对比度增强两方面进行了实时视频增强处理的研究。论文主要工作有：在视频降噪方面，从帧内与帧间两个角度对视频降噪方法进行了研究。研究了现有的各种帧内视频降噪方法，主要包括邻域平均法、次序统计滤波器、维纳滤波器、频域滤波

2、方法和小波域滤波方法，并对这些方法进行了实验。针对小波域滤波实时性差的问题，利用提升框架计算简单，计算速度快，节省内存等特点，加快了小波分解与重构的速度，从而提高了小波域滤波的实时性。由于帧间滤波方法(也叫做时空滤波器)考虑了视频图像帧间相关性强的特点，因此具有更好的去噪效果，论文主要研究了时域平均滤波方法和自适应递归滤波方法。最后提出了一种基于提升框架的实时视频降噪方法，该方法结合了帧内滤波方法与帧间滤波方法，实验结果证明了该方法的有效性。在视频对比度增强方面，针对某些视频图像，尤其是红外视频图像，对

3、比度低的特点，研究并实现了提高视频对比度的各类方法，包括直方图均衡、双向直方图均衡以及基于小波变换的对比度增强方法。最后基于Dircctshow平台，将各种算法集成到一个仿真软件中，并用该软件对各个增强方法进行了仿真。关键词：实时，对比度增强，降噪，小波分解，提升框架西北工业大学硕士学位论文第一章绪论1．1选题目的和意义第一章绪论视觉在人类的感知中起着及其重要的作用，在日常生活中，大约有百分之七十五的信息是通过视觉系统获取的。随着数字视频技术的迅速发展，广泛地被应用在国防、民用等各个领域，发挥着越来越重

4、要的作用。但是在很多情况下，视频图像的质量却并不令人满意。如在红外视频系统中，红外视频图像大多存在对比度差的特点⋯，可见光视频在获取视频环境不佳的条件下会出现噪声。在外界环境不好的情况下，如大雾天气，所得到的视频图像的质量会严重影响人们的主观感受，甚至会影响到人们对于视频内容的理解，对视频的后处理也会产生很大的影响。因此对视频图像进行增强处理，改善视频图像的质量在整个视频系统中起着很重要的作用。数字视频增强与静止图像增强有着很强的联系，可以将数字视频看作是一组图像序列，因此已有的图像增强处理算法多可以用

5、于数字视频增强。但数字视频增强算法也有其自身的特点，如要求实时性高。因此对于一些复杂度较高的图像增强处理算法就很难用于数字视频增强中，尤其是在用软件实现的情况下，更是如此。因为数字视频是一一组图像序列，而图像序列之间有着很强的相关性，因此可以利用这一点来进行增强处理。目前，’针对静止图像的各种增强算法研究己经很多，而对于视频增强贝U研究的还很有限，因此，研究视频增强的算法具有重要的理论意义和实际应用价值。1．2研究现状和所存在的问题一般情况下，在各类视频系统中图像质量在传送和转换过程中总要存在一定程度上

6、的降低。例如摄像时，由于光学系统失真、相对运动、大气湍流等都会使视频图像模糊；再如传输过程中，噪声污染图像，使人观察起来不满意，或者使计算机从中提取的信息减少甚至造成错误。因此，必须对降质图像进行改善处理。改善的办法有两类[2]：一类是不考虑图像降质的原因，只是按特定的需要突出一幅图像中的某些信息，同时，削减或去除某些不需要信息的处理方法。其主要目的是使处理后的图像对某种特定的应用来说，比原始图像更适用。因此，这类处理是为了某种应用目的而去改善图像质量的。处理的结果使图像更适合于人的视觉特性或计算机识别

7、系统。这一类图像改善方法统称为图像增强技术。从图像质西北工业大学硕士学位论文第一章绪论量评价观点来看，图像增强技术主要目的是提高图像可辨识度。应该明确的是增强处理并不能增加原始图像的信息，其结果只能增强对某种信息的辨别能力，而这种处理可能损失一些其他信息。另一类改善方法是针对图像降质原因，设法去补偿降质因素，从而使改善后的图像尽可能地逼近原始图像。这类改善方法统称为图像复原技术。图像复原技术主要目的是提高图像质量的逼真度。视频图像增强领域的研究内容主要包括口】：对比度的提高，增强视频图像中对象的边缘，抑

8、制噪声等。近二十年，视频图像处理工作者提出了不少颇有成效的增强算法，其中相当一部分已经付诸实用。但总体可以分为两大类：帧内增强技术与帧间增强技术。1．2．1帧内视频增强技术基于帧内的视频增强技术，可以认为是对静止图像的增强。已有的图像增强技术都可以用于视频增强。而帧内视频增强技术又可以分为空间域、频域、小波域、色彩域。空间域处理是在原始视频序列图像上直接进行数据运算。频域处理是在图像的Fourier变换域上进行修改，增强我们感兴趣的部分，减