基於非參數估計理論的多幀低照度圖像去噪方法研究

《基於非參數估計理論的多幀低照度圖像去噪方法研究》是依託西安電子科技大學，由李鵬擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：基於非參數估計理論的多幀低照度圖像去噪方法研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：李鵬
• 依託單位：西安電子科技大學

中文摘要

圖像去噪問題一直以來都是圖像處理與計算機視覺等領域所關注的熱點問題。隨著圖像處理技術的發展和圖像採集設備的普及，針對特定場景下的圖像去噪問題獲得了越來越廣泛的關注。本項目主要針對低照度這一套用場景，在非參數估計理論的指導下，研究基於多幀短時曝光圖像的圖像去噪方法。主要創新點包括：分析低照度場景下，成像設備中噪聲源的統計特性，建立反映低照度圖像中噪聲統計特性的數學模型，設計和實現基於多幀的噪聲模型參數估計方法；基於非參數估計理論，構建反映多幀圖像空時域局部結構特性的三維核函式和非局部均值核函式，並將兩者納入變分框架下，實現基於空時域聯合濾波的多幀圖像去噪；並基於上述兩項研究成果，實現針對低照度場景的，噪聲強度自適應的多幀圖像去噪方法。相關研究成果可以作為低照度場景下，圖像和視頻去噪的完整解決方案，也可以為低照度場景下的圖像分割、目標跟蹤、模式識別等研究提供新的解決思路和技術。

結題摘要

圖像去噪問題一直以來都是圖像處理與計算機視覺等領域所關注的熱點問題之一。隨著圖像採集設備的普及和圖像處理技術的發展，針對低照度場景下的圖像質量增強獲得了越來越廣泛的關注。本項目針對低照度場景下的圖像質量增強問題，研究利用針對同一場景內容的多幀短時曝光圖像實現圖像去噪。針對該問題，項目組首先構建包含室內、室外場景的多幀短時曝光低照度圖像序列資料庫，並建立了反映低照度圖像中噪聲統計特性的數學模型，實現了對噪聲模型的參數估計；在非參數估計理論指導下，構建了反映多幀低照度圖像空時域局部結構特性的三維核函式，設計和實現了一種基於加權核回歸的多幀圖像去噪算法；在考慮低照度圖像中噪聲分布不均勻這一客觀實際的基礎上，通過將反映多幀低照度圖像空時域特性的三維核函式和反映多幀低照度圖像空時域局部相似性的非局部均值濾波納入到變分框架下，設計和實現了一種噪聲強度自適應的多幀圖像去噪算法。針對所構建的低照度圖像資料庫的仿真結果表明，相比於已有的多幀圖像去噪算法，所提出的噪聲強度自適應的多幀圖像去噪算法在抑制噪聲對圖像質量影響的同時，可以有效的保留圖像中的細節信息，從而顯著的提升了去噪圖像的主觀質量。針對低照度場景下的圖像質量增強問題，本項目在一定程度上揭示了低照度場景下噪聲的統計特性，同時為利用多幀圖像中的空時域冗餘來實現低照度圖像質量增強，提供了一種新的思路。從套用前景上看，所提出的噪聲強度自適應的多幀圖像去噪算法，在進一步最佳化其計算複雜度的基礎上，可以套用於包括安防監控、交通工程、衛星遙感在內的多個領域，具有較為廣泛的套用前景。