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监控视频中的雪花和噪点噪声检测方法   0    0

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专利申请流程有哪些步骤?
专利申请流程图
申请
申请号:指国家知识产权局受理一件专利申请时给予该专利申请的一个标示号码。唯一性原则。
申请日:提出专利申请之日。
2016-09-30
申请公布
申请公布指发明专利申请经初步审查合格后,自申请日(或优先权日)起18个月期满时的公布或根据申请人的请求提前进行的公布。
申请公布号:专利申请过程中,在尚未取得专利授权之前,国家专利局《专利公报》公开专利时的编号。
申请公布日:申请公开的日期,即在专利公报上予以公开的日期。
2017-01-18
授权
授权指对发明专利申请经实质审查没有发现驳回理由,授予发明专利权;或对实用新型或外观设计专利申请经初步审查没有发现驳回理由,授予实用新型专利权或外观设计专利权。
2017-12-15
预估到期
发明专利权的期限为二十年,实用新型专利权期限为十年,外观设计专利权期限为十五年,均自申请日起计算。专利届满后法律终止保护。
2036-09-30
基本信息
有效性 有效专利 专利类型 发明专利
申请号 CN201610872016.0 申请日 2016-09-30
公开/公告号 CN106254864B 公开/公告日 2017-12-15
授权日 2017-12-15 预估到期日 2036-09-30
申请年 2016年 公开/公告年 2017年
缴费截止日
分类号 H04N17/02H04N5/21G06K9/00G06K9/62G06K9/34 主分类号 H04N17/02
是否联合申请 独立申请 文献类型号 B
独权数量 1 从权数量 4
权利要求数量 5 非专利引证数量 1
引用专利数量 5 被引证专利数量 0
非专利引证 1、全文. 来晟《.基于FPGA的视频图像雪花检测研究》《.信息通信》.2016,第27-29页.;
引用专利 CN103095967A、CN103377472A、CN104469345A、CN101123681A、US6741277B1 被引证专利
专利权维持 1 专利申请国编码 CN
专利事件 事务标签 公开、实质审查、授权
申请人信息
申请人 第一申请人
专利权人 杭州电子科技大学 当前专利权人 杭州电子科技大学
发明人 徐向华、金建成、程宗毛、张善卿 第一发明人 徐向华
地址 浙江省杭州市下沙高教园区2号大街 邮编
申请人数量 1 发明人数量 4
申请人所在省 浙江省 申请人所在市 浙江省杭州市
代理人信息
代理机构
专利代理机构是经省专利管理局审核,国家知识产权局批准设立,可以接受委托人的委托,在委托权限范围内以委托人的名义办理专利申请或其他专利事务的服务机构。
杭州君度专利代理事务所 代理人
专利代理师是代理他人进行专利申请和办理其他专利事务,取得一定资格的人。
杜军
摘要
本发明涉及一种监控视频中的雪花和噪点噪声检测方法。本发明首先做差帧处理消除固定背景影响,并进行最大类间方差法得到最佳二值化阈值,再使用最佳阈值二值化差帧图,以突显干扰特征;其次均分二值图像为小区域统计小区域中的统计量;最后通过统计量的平稳性来判断是否存在雪花噪声或噪点噪声的方法。该方法能检测出含有雪花噪声或近似均匀分布噪点噪声的图像,有较好的适应性。本发明基于真实场景样本数据进行统计确定判断阈值,雪花噪声和噪点噪声检测率高,实时性好。
  • 摘要附图
    监控视频中的雪花和噪点噪声检测方法
  • 说明书附图:图1
    监控视频中的雪花和噪点噪声检测方法
  • 说明书附图:图2
    监控视频中的雪花和噪点噪声检测方法
  • 说明书附图:图3
    监控视频中的雪花和噪点噪声检测方法
  • 说明书附图:图4
    监控视频中的雪花和噪点噪声检测方法
  • 说明书附图:图5
    监控视频中的雪花和噪点噪声检测方法
法律状态
序号 法律状态公告日 法律状态 法律状态信息
1 2017-12-15 授权
2 2017-01-18 实质审查的生效 IPC(主分类): H04N 17/02 专利申请号: 201610872016.0 申请日: 2016.09.30
3 2016-12-21 公开
权利要求
权利要求书是申请文件最核心的部分,是申请人向国家申请保护他的发明创造及划定保护范围的文件。
1.监控视频中的雪花和噪点噪声检测方法,其特征在于包括如下步骤:
步骤1:获得目标视频,提取视频的图像宽与高;
步骤2:提取视频序列中的图像帧,并将图像帧的存储格式由多通道转化为单通道的灰度图像存储格式;
步骤3:将步骤2的灰度格式图像序列依次做前后帧帧差处理,得到差值图像序列;
步骤4:将步骤3的差值图像序列进行最大类间方差法处理得到最佳二值化阈值,并用该阈值对差帧图进行二值化,得到二值化差帧图;
步骤5:将步骤4的二值化差帧图进行分块操作,多次分块的尺度不同;设第i种等分尺度后每个小区域块的宽与高的和为Li像素,共采用了N种不同的等分尺度,每种等分尺度下的Li取值为M的i倍,即Li=M*i;M为经验值;其中第i种等分尺度下的小区域块的宽、高分别记为:wi、hi;
步骤6:针对不同的分块尺度,通过面积比值向量分别计算其标准差和均值,从而获取标准差与均值的比值Ⅲ;每种分块尺度均有其对应的比值Ⅲ;将不同分块尺度下的比值Ⅲ构成比值向量;通过比值向量与不同分块尺度构成的阈值判断向量比较,判断该差帧是否存在雪花噪声或噪点噪声;
步骤5具体如下:
5-
1.在一种分块尺度下将二值化差帧图等分为多个小区域,并计算每个小区域块内不含连通区域的小区域块个数与小区域块总个数的比值Ⅰ,记为L_counti,
5-
2.计算每个小区域块中像素值为1的像素点的个数与该小区域块面积的比值Ⅱ,用比值Ⅱ构成长度为小区域个数的面积比值向量;
5-
3.针对不同的分块尺度,均计算得到比值Ⅰ、比值Ⅱ以及面积比值向量;具体计算公式如下:
公式如下:
其中Sikj为第i中等分尺度下的第(k,j)个小区域的面积占比,S_countikj为像素点的个数;
其中mi为第i种等分尺度下面积占比的均值、Vi为第i种等分尺度下面积占比的方差、Ti为第i种等分尺度标准差与均值的比即均匀性判断量。

2.根据权利要求1所述的监控视频中的雪花和噪点噪声检测方法,其特征在于每种尺度下的等分规则为:wi=Li*W/(W+H),hi=Li*H/(W+H);
其中W、H分别为原图的宽与高;M为经验值。

3.根据权利要求2所述的监控视频中的雪花和噪点噪声检测方法,其特征在于步骤5-2所述的像素点的个数记为S_countikj,则比值Ⅱ记为S_countikj/(wi*hi)。

4.根据权利要求3所述的监控视频中的雪花和噪点噪声检测方法,其特征在于步骤6的具体判断如下:
将均匀性判断量Ti与L_counti分别与其统计好的对应的判断阈值进行比较,若Tmin其中Tmin为分块尺度为40左右像素时面积比的判断阈值下界,Tmax为分块尺度为图像宽度与高度之和的八分之一像素时面积比的判断阈值上界,LT为比值I的判断阈值上界;T2为对应Tmin分块尺度下的均匀 性判断量,T17为对应Tmax分块尺度下的均匀性判断量。

5.根据权利要求4所述的监控视频中的雪花和噪点噪声检测方法,其特征在于当N取
17、M取20时,Tmin取0.42,Tmax取1,LT取0.06,当取得最小等分块的宽度和高度之和在20像素左右时,Tmin和Tmax的取值对其它像素大小图像的判断阈值依然适用。
说明书

技术领域

[0001] 本发明主要涉及视频图像质量诊断领域,特别涉及一种视频图像中的雪花噪声及噪点噪声异常检测方法,适用于雪花噪声和近似均匀分布的噪点噪声检测。

背景技术

[0002] 随着视频监控的日益普及,视频监控中出现的异常情况也快速增长。视频近似均匀分布的噪声和雪花噪声就是异常中的两种,干扰的存在会严重影响到图像的可识别性。甚至完全丢失原有的信息。因此及时发现这种异常就显得尤为重要。显然在大量的视频面前人工检测的方式已不能满足需求;而且人力投入的成本也越来越高,不便于系统管理。
[0003] 当前雪花噪声和噪点噪声的检测方法有:张伟、傅松林等人在《一种基于卷积神经网络的图像噪点检测方法》(专利号:201410215084.0)中提出通过收集样本图像并根据噪点类型进行人工标注分类,并将这些样本图像输入卷积神经网络系统进行分类模型的训练,且在分类过程中还将分类错误的样本图像块收集起来进行重新学习分类,由此通过人工和机器配合的方式进行标注分类噪点,最终达到检测目的。罗韬、高静等人在《基于最小局部均方差计算的噪点检测方法》(专利号:201510688993.0)中提出一种根据像素点邻域内局部均方差与去掉本身的局部均方差的差值大小进行局部检测并判断该点是否为噪声点的方法。史再峰、周佳慧等人在《基于二次噪点检测的图像降噪方法》(专利号:201510757953.7)中提出基于方向信息的自适应二次噪声点检测方法。万晨、杨波在《一种基于改进的四方向算子视频噪声检测方》(专利号:201210428662.X)中提出按照四方向算子对图像进行扫描,求出四方向算子中心值的最小值,并记录保存最小值,进而求出该帧图像中在平滑区域中的像素点的个数,最终判断该帧图像是否存在噪声的方法。贺庆、冷斌等人在《一种监测监控视频出现雪花噪声的系统和方法》(201410636977.2)中提出一种基于目标图像信噪比的检测方法。

发明内容

[0004] 本发明的目的是针对现有技术的不足,提供本发明提出了一种监控视频中的雪花和噪点噪声检测方法。首先做差帧处理消除固定背景影响,并进行最大类间方差法得到最佳二值化阈值,再使用最佳阈值二值化差帧图,以突显干扰特征;其次均分二值图像为小区域统计小区域中的统计量;最后通过统计量的平稳性来判断是否存在雪花噪声或噪点噪声的方法。该方法能检测出含有雪花噪声或近似均匀分布噪点噪声的图像,有较好的适应性。
[0005] 本发明的技术方案步骤如下:
[0006] 步骤1:获得目标视频,提取视频的图像宽与高。
[0007] 步骤2:提取视频序列中的图像帧,并将图像帧的存储格式由多通道转化为单通道的灰度图像存储格式。
[0008] 步骤3:将步骤2的灰度格式图像序列依次做前后帧帧差处理,得到差值图像序列。
[0009] 步骤4:将步骤3的差值图像序列进行最大类间方差法处理得到最佳二值化阈值,并用该阈值对差帧图进行二值化,得到二值化差帧图。
[0010] 步骤5:将步骤4的二值化差帧图进行分块操作,多次分块的尺度不同。
[0011] 5-1.在一种分块尺度下将二值化差帧图等分为多个小区域,并计算每个小区域块内不含连通区域的小区域块个数与小区域块总个数的比值Ⅰ;
[0012] 5-2.计算每个小区域块中像素值为1的像素点的个数与该小区域块面积的比值Ⅱ,用比值Ⅱ构成长度为小区域个数的面积比值向量。
[0013] 5-3.针对不同的分块尺度,均计算得到比值Ⅰ、比值Ⅱ以及面积比值向量。
[0014] 步骤6:针对不同的分块尺度,通过面积比值向量分别计算其标准差和均值,从而获取标准差与均值的比值Ⅲ;每种分块尺度均有其对应的比值Ⅲ;将不同分块尺度下的比值Ⅲ构成比值向量;通过比值向量与不同分块尺度构成的阈值判断向量比较,判断该差帧是否存在雪花噪声或噪点噪声。
[0015] 所述的阈值判断向量为多次实验所得。
[0016] 本发明有益效果如下:
[0017] 本发明针对监控视频中雪花噪声和噪点噪声问题,提出了首先通过差帧去除固定背景影响,从而达到突出雪花噪声或近似均匀分布噪点噪声目的;并通过最大类间方差法突显出干扰噪声的方式得到便于分析的二值图像。再次通过统计样本的方式得出雪花噪声和噪点噪声检测的判断阈值。最终达到检测雪花噪声和近似均匀分布噪点噪声的方法。本发明基于真实场景样本数据进行统计确定判断阈值,雪花噪声和噪点噪声检测率高,实时性好。

实施方案

[0023] 下面结合附图对本发明的具体实施方案做进一步更详细的叙述。
[0024] 如图1-5所示,监控视频中的雪花和噪点噪声检测方法,旨在解决监控视频中存在的雪花噪声和近似均匀分布的噪点噪声的异常检测问题。根据雪花噪声与噪声存在时,差帧二值图像会有明显的近似均匀分布的特征,进而采用通过计算数据的标准差与均值的比值这一统计量来判断数据的均匀程度。最后通过统计样本的方式得出均匀程度的区分阈值判断是否存在雪花噪声或噪点噪声。本发明具体实现过程如图1所示,包括如下步骤:
[0025] 步骤1:提取检测视频或视频流先判断视频是否为单通道灰度帧序列,若不是单通道灰度帧序列,将视频帧转化为单通道灰度图像,并提取视频帧的宽度与高度分别记为W、H。
[0026] 步骤2:对单通道灰度图像的序列依次做前后帧帧差处理,得到差值图像序列。对差值图像序列进行最大类间方差法处理得到最佳二值化阈值,并用该阈值对差帧图进行二值化,得到二值化差帧图。
[0027] 得到二值化图像如附图3。
[0028] 步骤3:将二值化差帧图进行分块操作,多次分块的尺度不同,设第i种等分尺度后每个小区域块的宽与高的和为Li像素,共采用了N种不同的等分尺度,每种等分尺度下的Li取值为M的i倍,即Li=M*i。其中第i种等分尺度下的小区域块的宽、高分别记为:wi、hi。
[0029] 每种尺度下的等分规则为:wi=Li*W/(W+H),hi=Li*H/(W+H);
[0030] 其中W、H分别为原图的宽与高;M为经验值。本实施例中N取17、M取20。
[0031] 3-1.在一种分块尺度下将二值化差帧图等分为多个小区域,并计算每个小区域块内不含连通区域的小区域块个数与小区域块总个数的比值Ⅰ,记为L_counti,[0032] 3-2.计算每个小区域块中像素值为1的像素点的个数与该小区域块面积的比值Ⅱ,用比值Ⅱ构成长度为小区域个数的面积比值向量。其中像素点的个数记为S_countikj,比值Ⅱ记为S_countikj/(wi*hi);
[0033] 3-3.针对不同的分块尺度,均计算得到比值Ⅰ、比值Ⅱ以及面积比值向量,具体计算公式如下:
[0034] 公式如下:
[0035]
[0036] 其中Sikj为第i中等分尺度下的第(k,j)个小区域的面积占比
[0037]
[0038]
[0039]
[0040] 其中mi为第i种等分尺度下面积占比的均值、Vi为第i种等分尺度下面积占比的方差、Ti为第i种等分尺度标准差与均值的比即均匀性判断量。
[0041] 通过该步骤处理得到雪花噪声与噪点噪声对应数据图像如附图4。
[0042] 步骤4:将均匀性判断量Ti与L_counti分别与其统计好的对应的判断阈值进行比较,由于雪花噪声与噪点噪声经过步骤2处理后其噪声呈现近似均匀分布。所以得到的标准差与均值之比较小并且得到的无连通区域的区域块个数占比也会非常小或者近似为零。基于这样的结论来判断是否存在雪花噪声或噪点噪声。若Tmin
[0043] 其中Tmin为分块尺度为40左右像素时面积比的判断阈值下界,Tmax为分块尺度为图像宽度与高度之和的八分之一像素时面积比的判断阈值上界,LT为比值I的判断阈值上界;T2为对应Tmin分块尺度下的均匀性判断量,T17为对应Tmax分块尺度下的均匀性判断量。该实施例中的Tmin取0.42,Tmax取1,LT取0.06。对于其它像素大小图像该实施例中的判断阈值依然适用的前提是,取得最小等分块的宽度和高度之和在20像素左右。
[0044] 对附图2进行具体说明:
[0045] 将事先准备的多组固定场景下存在雪花噪声、噪点噪声以及非这两组情况的样本视频序列用于统计计算。样本分别多次重复附图1的具体说明的前三个步骤,得出三组统计数据。一组为存在雪花噪声数据,一组为存在噪点噪声数据,另一组为无雪花和噪点情况数据。在三者间取可靠区分阈值,带入待测样本检验。部分对比结果见附图4和图5。

附图说明

[0018] 图1:总体实现流程图;
[0019] 图2:统计判断阈值图;
[0020] 图3:二值化结果图;
[0021] 图4:数据结果图;
[0022] 图5:数据结果图;
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