專利名稱：模擬膠片顆粒噪聲的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及信號(hào)處理，特別涉及視頻信號(hào)的噪聲模擬。更進(jìn)一步，本發(fā)明涉及視頻信號(hào)的膠片顆粒噪聲(film grain noise)的模擬以及將模擬的膠片顆粒噪聲應(yīng)用到視頻信號(hào)中。

背景技術(shù)：
膠片是一種用來(lái)拍攝記錄靜止照片和電影的介質(zhì)。例如，電影公司將電影制作在膠片上，而個(gè)人可以制作家庭電影，盡管由于家庭攝像機(jī)的日益普及而出現(xiàn)下降趨勢(shì)。膠片的使用會(huì)導(dǎo)致在重放期間出現(xiàn)膠片顆粒噪聲，所以膠片顆粒噪聲已經(jīng)成為使用膠片的電影圖像的一個(gè)特征。在視覺(jué)上，觀眾不僅能夠通過(guò)膠片顆粒噪聲的存在而辨認(rèn)出膠片，而且能夠區(qū)分出真正的膠片電影和其它后期膠片編輯或人工效果，如膠片效果、電腦動(dòng)畫、動(dòng)畫制作和合成場(chǎng)面。
然而，膠片顆粒噪聲經(jīng)常就消失了，例如，它可以通過(guò)諸如壓縮和編碼/解碼的視頻處理方法被過(guò)濾掉。而且，數(shù)碼相機(jī)已被廣泛應(yīng)用，人們可以將視頻制作在存儲(chǔ)器內(nèi)而不是膠片上，所以在數(shù)字視頻上根本不存在膠片顆粒噪聲。觀看沒(méi)有膠片顆粒噪聲的視頻，人們會(huì)有這樣的感覺(jué)盡管顯示的圖像非常清晰，但是人造且不自然的。所以，為了保持視頻的高逼真度，人們期望將膠片顆粒噪聲添加回到視頻。
為了恢復(fù)視頻圖像上的膠片顆粒噪聲，期望能夠模擬出膠片顆粒噪聲。
發(fā)明概述 本發(fā)明的一個(gè)目是模擬膠片顆粒噪聲。膠片顆粒噪聲包括諸如信號(hào)依賴性、顆粒噪聲功率和模式的特征。這些特征是用來(lái)模擬的幾個(gè)方面。除膠片顆粒噪聲之外，本發(fā)明還被用來(lái)模擬任何具有本發(fā)明說(shuō)明書里披露的類似特征的噪聲。
根據(jù)膠片顆粒噪聲的一個(gè)特征，信號(hào)依賴性，即在膠片上每幀(或被稱為圖像)的亮區(qū)(高亮度區(qū))或暗區(qū)(低亮度區(qū))通常具有不同于中亮度區(qū)的噪聲功率特征。例如，對(duì)于YCbCr色彩空間而言，在Y分量上，膠片顆粒噪聲在亮區(qū)或暗區(qū)比中亮度區(qū)具有更低的噪聲功率。但是，在Cr和Cb分量上，亮區(qū)或暗區(qū)上比中亮度區(qū)有更高的噪聲功率。對(duì)RGB色彩空間而言，在每個(gè)R、G、B分量，亮區(qū)或暗區(qū)上比中亮度區(qū)具有更低的噪聲功率。所以，本發(fā)明的另一個(gè)目的是模擬信號(hào)依賴的膠片顆粒噪聲。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是通過(guò)提供一種模擬信號(hào)依賴噪聲特征的方法來(lái)提高模擬膠片顆粒噪聲的效率，不需要對(duì)每幀執(zhí)行任何分割，以便能夠捕捉在一個(gè)給定幀上不同區(qū)的噪聲特征。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是通過(guò)減少估計(jì)的模型參數(shù)數(shù)量來(lái)提高模擬膠片顆粒噪聲的效率，例如，使用相同的模擬膠片顆粒噪聲模型參數(shù)用于相同場(chǎng)面的幀，而不是對(duì)每個(gè)幀進(jìn)行參數(shù)估計(jì)。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是通過(guò)提供多個(gè)噪聲函數(shù)來(lái)增強(qiáng)模擬膠片顆粒噪聲的靈活性。使用的噪聲函數(shù)和噪聲函數(shù)參數(shù)是逐幀進(jìn)行選擇，以便能夠適應(yīng)每幀的噪聲特性。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是模擬具有不同相關(guān)性的膠片顆粒噪聲，例如，空間相關(guān)性、色間相關(guān)性。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是通過(guò)減少噪聲模擬的自回歸模型參數(shù)的數(shù)量來(lái)進(jìn)一步提高效率，從而使得從編碼器傳輸?shù)浇獯a器的自回歸模型參數(shù)數(shù)目減少。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提高模擬膠片顆粒噪聲的效率，因?yàn)閮H有噪聲函數(shù)標(biāo)識(shí)符、噪聲函數(shù)參數(shù)和自回歸模型參數(shù)需要從編碼器傳輸?shù)浇獯a器。結(jié)果，能夠極大地減少有效負(fù)荷。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種模擬膠片顆粒噪聲并將膠片顆粒噪聲添加到視頻的方法。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種模擬膠片顆粒噪聲并將膠片顆粒噪聲添加到視頻的系統(tǒng)。
本發(fā)明的其它方面也將在以下進(jìn)行披露。



參照附圖，本發(fā)明的其它方面和實(shí)施例將在隨后詳細(xì)描述，其中； 圖1顯示一種模擬膠片顆粒噪聲的方法流程圖； 圖2顯示各種噪聲函數(shù)的圖形； 圖3顯示一種估計(jì)信號(hào)依賴噪聲模型參數(shù)的方法流程圖； 圖4顯示模擬膠片顆粒噪聲方法的另一個(gè)實(shí)施例的流程圖； 圖5顯示模擬膠片顆粒噪聲方法的另一個(gè)實(shí)施例的流程圖； 圖6顯示將膠片顆粒噪聲應(yīng)用到信號(hào)的方法流程圖； 圖7顯示將膠片顆粒噪聲應(yīng)用到信號(hào)的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模塊圖； 圖8顯示將膠片顆粒噪聲引入到數(shù)字視頻信號(hào)方法的流程圖； 圖9A顯示在應(yīng)用膠片顆粒噪聲之前沒(méi)有膠片顆粒噪聲的示范圖像； 圖9B顯示在應(yīng)用膠片顆粒噪聲之后具有膠片顆粒噪聲的示范圖像。
發(fā)明詳述 圖1顯示一種模擬膠片顆粒噪聲方法的流程圖。由于膠片顆粒噪聲是信號(hào)依賴的(signal-dependent)，在一個(gè)實(shí)施例里，它可以由以下等式模擬y＝x+f(x)γ·n(1) 其中x是無(wú)噪聲的信號(hào)，n是一個(gè)靜態(tài)、零均值的隨機(jī)噪聲，與x無(wú)關(guān)，而y是觀察到的噪聲信號(hào)。f(x)γ·n表示信號(hào)依賴噪聲(signal-dependent noise)，而γ是信號(hào)依賴指數(shù)值。舉例來(lái)講，γ設(shè)置為0≤γ≤1。γ值與膠片材料有關(guān)。在選擇噪聲函數(shù)步驟110，選擇噪聲函數(shù)f(x)，并在估計(jì)步驟120，估計(jì)噪聲函數(shù)參數(shù)。在另外一個(gè)實(shí)施例里，對(duì)每一幀都執(zhí)行選擇噪聲函數(shù)步驟110，在一個(gè)視頻里對(duì)不同的幀選擇不同的噪聲函數(shù)，從而逐幀獲取不同的噪聲特征。同樣，在估計(jì)步驟120上對(duì)每一幀都估計(jì)噪聲函數(shù)參數(shù)以對(duì)應(yīng)每個(gè)噪聲函數(shù)。在重復(fù)步驟130，重復(fù)選擇噪聲函數(shù)步驟110和估計(jì)步驟120。在另一個(gè)實(shí)施例里，為了提高效率，對(duì)相同場(chǎng)景的幀使用相同的噪聲函數(shù)和相同的相應(yīng)噪聲函數(shù)參數(shù)，通過(guò)重復(fù)步驟130對(duì)每個(gè)場(chǎng)景重復(fù)選擇噪聲函數(shù)步驟110和估計(jì)步驟120。在一個(gè)實(shí)施例里，對(duì)幀的每個(gè)色彩空間都執(zhí)行選擇噪聲函數(shù)步驟110的噪聲函數(shù)選擇和估計(jì)步驟120的噪聲函數(shù)參數(shù)估計(jì)，重復(fù)步驟130。每個(gè)噪聲函數(shù)由一個(gè)噪聲函數(shù)標(biāo)識(shí)符表示，從而在輸出步驟140，輸出每個(gè)色彩空間、每個(gè)幀或每個(gè)場(chǎng)景的噪聲函數(shù)標(biāo)識(shí)符和相應(yīng)的噪聲函數(shù)參數(shù)。
圖2顯示噪聲函數(shù)的多個(gè)實(shí)施例。以下使用的各種噪聲函數(shù)和描述的那些噪聲函數(shù)僅是用作描述和說(shuō)明用途。在圖2內(nèi)噪聲函數(shù)210、220、230、240、250的圖形表現(xiàn)是由以下等式表示 第一噪聲函數(shù)210， 第二噪聲函數(shù)220， 第三噪聲函數(shù)230， 第四噪聲函數(shù)240， 第五噪聲函數(shù)250， 因?yàn)?，在不同區(qū)域，膠片顆粒噪聲有不同的噪聲特征，通過(guò)選擇不同形式的噪聲函數(shù)f(x)，在膠片顆粒噪聲產(chǎn)生時(shí)，可以使用以上等式內(nèi)的合適噪聲模型來(lái)模擬信號(hào)依賴噪聲。例如，如果f(x)選擇第三噪聲函數(shù)230，那么就選定了經(jīng)典的信號(hào)依賴噪聲模型y＝x+xγ·ε，其中ε是高斯噪聲。如果f(x)選擇第五噪聲函數(shù)250，則選定了加法噪聲模型y＝x+ε。另外，當(dāng)選擇第三噪聲模型230時(shí)，在噪聲指數(shù)值γ＝1時(shí)獲得乘法噪聲模型y＝x+x·ε。第一噪聲函數(shù)210和第二噪聲函數(shù)220被用來(lái)獲取在亮區(qū)和暗區(qū)的膠片顆粒噪聲，其在亮區(qū)或暗區(qū)比在Y分量的中間亮度上具有更低的噪聲功率，但在亮區(qū)或暗區(qū)比在Cr和Cb分量的中間亮度上具有更高的噪聲功率。
作為一個(gè)實(shí)施例，使用的噪聲函數(shù)是通過(guò)不同標(biāo)識(shí)符進(jìn)行標(biāo)識(shí)，例如，第一噪聲函數(shù)210用一個(gè)標(biāo)識(shí)符來(lái)標(biāo)識(shí)。在這個(gè)描述性的例子里，標(biāo)識(shí)符為A。所以，如果在遠(yuǎn)程設(shè)備里執(zhí)行模擬膠片顆粒噪聲的方法，將提供一個(gè)標(biāo)識(shí)符給遠(yuǎn)程設(shè)備，以便選擇哪一個(gè)噪聲函數(shù)來(lái)產(chǎn)生膠片顆粒噪聲，只要遠(yuǎn)程設(shè)備存儲(chǔ)有各種噪聲函數(shù)。然后再確定噪聲函數(shù)210、220、230、240、250的噪聲函數(shù)參數(shù)，如參數(shù)a。在一個(gè)實(shí)施例里，選擇的噪聲函數(shù)參數(shù)a是16，而選擇的噪聲函數(shù)參數(shù)b是255-a，在此例子里，其等于239。噪聲函數(shù)的參數(shù)被提供給一臺(tái)模擬膠片顆粒噪聲的設(shè)備。
圖3顯示一種估計(jì)信號(hào)依賴噪聲模型參數(shù)的方法流程圖。在抽樣步驟310，檢測(cè)并抽取同質(zhì)區(qū)域的斑塊。在一個(gè)實(shí)施例里，通過(guò)比較信號(hào)特征如一個(gè)圖像上不同區(qū)域的亮度或一個(gè)視頻序列上不同幀的不同區(qū)域的亮度，來(lái)檢測(cè)同質(zhì)區(qū)域的斑塊。如果任何區(qū)域的相關(guān)性很高，例如高于一個(gè)預(yù)設(shè)閾值，則抽取這些區(qū)域。
如之前描述的，通過(guò)確定噪聲函數(shù)標(biāo)識(shí)符和噪聲函數(shù)參數(shù)，在選擇步驟320上一旦選擇了噪聲函數(shù)，就在估計(jì)步驟330上，估計(jì)信號(hào)依賴噪聲模型參數(shù)，即確定信號(hào)依賴指數(shù)值γ和隨機(jī)噪聲n的方差σn2。觀察到的信號(hào)y的局部方差表示為 其中μy是y的局部均值，其等于在同質(zhì)區(qū)域內(nèi)的x均值μy＝μx。等式(2)的計(jì)算如下(3) 如果在噪聲信號(hào)上一些斑塊被識(shí)別為同質(zhì)區(qū)域，則而等式(3)被寫作 其中這些同質(zhì)區(qū)域的y方差被看作局部方差σy2，且E[f(x)]表示f(x)的均值。
所以，為了估計(jì)未知的噪聲模型參數(shù)γ和σn2，必須在一個(gè)幀內(nèi)甚至一個(gè)視頻序列內(nèi)的不同幀內(nèi)找出同質(zhì)區(qū)域的斑塊。例如，在圖9A內(nèi)不同的同質(zhì)區(qū)域可以識(shí)別出來(lái)，分別由內(nèi)環(huán)912、內(nèi)正方形914和外正方形916表示。
在一個(gè)實(shí)施例里，可以使用以下兩種不同方法中的任何一種來(lái)估計(jì)信號(hào)依賴噪聲，具體如下 I.離線方法 此方法是離線的而不是實(shí)時(shí)使用的。在抽樣步驟310上抽取同質(zhì)區(qū)域的斑塊之后，對(duì)每個(gè)同質(zhì)區(qū)域的斑塊計(jì)算等式(4)內(nèi)的σy2和E[f(x)]。在獲得有關(guān)σy2和E[f(x)]的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)信息之后，使用一種曲線擬合方法(curve fit method)來(lái)估計(jì)未知的噪聲模型參數(shù)γ和σn2。在一個(gè)實(shí)施例里曲線擬合方法使用最小均方差估計(jì)。該離線方法能夠避免局部最小問(wèn)題，從而獲得整個(gè)圖像或視頻序列的全局最優(yōu)解決方案。
II.在線方法 此方法是在線使用，直接實(shí)時(shí)地通過(guò)使用M對(duì)斑塊(第i斑塊，第j斑塊)來(lái)估計(jì)未知的噪聲模型參數(shù)，具體如下 其中在一個(gè)實(shí)施例里M大于或等于3，σi和μi是第i斑塊的σy和E[f(x)]，σj和μj是第j斑塊的σy和E[f(x)]。不同對(duì)斑塊產(chǎn)生的值是相互不同的，所以，真實(shí)伽馬γ的一致估計(jì)是通過(guò)諸如平均所有可能對(duì)的估計(jì)值而獲得。一旦依靠等式(5)估計(jì)出伽馬γ，σn2是通過(guò)以下等式進(jìn)行計(jì)算 圖4顯示模擬膠片顆粒噪聲方法的另一個(gè)實(shí)施例的流程圖。膠片顆粒噪聲可能包括不同種類的相關(guān)性，例如，空間相關(guān)性、或色間相關(guān)性。結(jié)合以上的描述，在抽樣步驟410上選擇同質(zhì)區(qū)域的斑塊。在選擇步驟420上選擇膠片顆粒噪聲的信號(hào)依賴噪聲模型的噪聲函數(shù)。在第一估計(jì)步驟430上估計(jì)信號(hào)依賴噪聲模型參數(shù)。在第二估計(jì)步驟440上估計(jì)自回歸模型參數(shù)，以下的典型自回歸模型被考慮用來(lái)模擬膠片顆粒噪聲 其是一個(gè)3維自回歸模型，包括2維空間相關(guān)性(i，j)和1維色間相關(guān)性(c)。在等式(7)的一個(gè)實(shí)施例里，假設(shè)膠片顆粒噪聲在整個(gè)圖像上有相同的特征，從而少量系數(shù)用于自回歸模型。在另一個(gè)實(shí)施例里，依照經(jīng)驗(yàn)結(jié)果，(i’，j’，c’)值被預(yù)設(shè)為(1，0，0)，(0，1，0)，(1，1，0)，(-1，1，0)，(2，0，0)，(0，2，0)，(2，2，0)，(-2，2，0)，(0，0，1)，其產(chǎn)生一個(gè)光柵掃描序列(raster scanningorder)的因果濾波(causal filter)，并提高噪聲產(chǎn)生的效率。在3維自回歸模型的另一個(gè)實(shí)施例里，在膠片顆粒噪聲的方向?qū)ΨQ性假設(shè)下，自回歸模型參數(shù)是對(duì)稱的，意味著a1，0，0＝a0，1，0，a1，1，0＝a-1，1，0，a2，0，0＝a0，2，0和a2，2，0＝a-2，2，0。從而，進(jìn)一步減少自回歸模型參數(shù)數(shù)目。
圖5顯示模擬膠片顆粒噪聲方法的另一個(gè)實(shí)施例的流程圖。結(jié)合以上的描述，在抽樣步驟510上選擇同質(zhì)區(qū)域的斑塊。然后在選擇步驟520上選擇膠片顆粒噪聲的信號(hào)依賴噪聲模型的噪聲函數(shù)。在第一估計(jì)步驟530上估計(jì)信號(hào)依賴噪聲模型的其他參數(shù)。在第二估計(jì)步驟540上估計(jì)自回歸模型參數(shù)。在一個(gè)實(shí)施例里，在第一估計(jì)步驟530上，在視頻序列的每個(gè)場(chǎng)景而不是每個(gè)幀上估計(jì)信號(hào)依賴噪聲模型參數(shù)，從而節(jié)省成本如運(yùn)算時(shí)間。通過(guò)比較這些幀之間的相關(guān)性，檢測(cè)相同場(chǎng)景的幀，如果它們是高度相關(guān)的，則被看作屬于相同的場(chǎng)景。然而，為了獲取相同場(chǎng)景的每個(gè)幀之間的信號(hào)依賴噪聲的細(xì)微差別，在一個(gè)實(shí)施例里，通過(guò)乘以一個(gè)幀級(jí)別噪聲強(qiáng)度自適應(yīng)因子k，按比例縮放(scaling)被應(yīng)用到信號(hào)依賴噪聲。在第三估計(jì)步驟550，幀級(jí)別噪聲強(qiáng)度自適應(yīng)因子k依照以下等式進(jìn)行估計(jì) 結(jié)果，膠片顆粒噪聲的信號(hào)依賴特征和相關(guān)性特征在以下產(chǎn)生膠片顆粒噪聲的等式里獲得，n(i，j，c)也被當(dāng)作信號(hào)依賴自回歸噪聲 圖6顯示一種應(yīng)用膠片顆粒噪聲到視頻信號(hào)的方法的流程圖。如上所述，膠片顆粒噪聲是由一個(gè)信號(hào)依賴性部分和一個(gè)相關(guān)性部分組成，如等式(9)，相關(guān)性部分是通過(guò)自回歸進(jìn)行模擬的。在獲得步驟610上獲得噪聲模型參數(shù)，例如，依照預(yù)設(shè)值或以上估計(jì)方法獲得的結(jié)果?；谠肼暫瘮?shù)選擇和輸入視頻信號(hào)，在第一產(chǎn)生步驟620上產(chǎn)生信號(hào)依賴性部分k·f(x)γ·n?；谳斎胍曨l信號(hào)，在第二產(chǎn)生步驟630上產(chǎn)生自相關(guān)性部分然后在應(yīng)用步驟640上，依照等式(9)，結(jié)合兩個(gè)部分，將膠片顆粒噪聲應(yīng)用到輸出視頻信號(hào)。
圖7顯示將膠片顆粒噪聲應(yīng)用到一個(gè)信號(hào)的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模塊示意圖。系統(tǒng)包括在傳輸端的第一視頻處理裝置和在接收端的第二視頻處理裝置。
在傳輸端，第一視頻處理裝置包括一個(gè)編碼器710和一個(gè)處理器720。輸入視頻711流入編碼器710進(jìn)行編碼以產(chǎn)生一個(gè)編碼視頻717。編碼器710能夠解碼編碼視頻717，以提供一個(gè)重建視頻713。在一個(gè)實(shí)施例里，重建視頻713與輸入視頻711一起被送到處理器720，以按照等式(9)建立膠片顆粒噪聲模型。處理器720執(zhí)行的是以上所述的模擬膠片顆粒噪聲的方法。在等式(9)內(nèi)的未知參數(shù)就是噪聲參數(shù)715，在等式(9)內(nèi)函數(shù)f(x)就是噪聲函數(shù)716。選擇合適的噪聲函數(shù)716，并由噪聲函數(shù)標(biāo)識(shí)符716表示。噪聲函數(shù)如何選擇和怎樣確定噪聲函數(shù)參數(shù)715如上所述。處理器720依照如上所述的信號(hào)依賴噪聲模型和自回歸模型估計(jì)噪聲參數(shù)715。處理器720輸出噪聲函數(shù)標(biāo)識(shí)符716和噪聲參數(shù)715到編碼器710，而編碼器710將具有噪聲函數(shù)標(biāo)識(shí)符716和噪聲函數(shù)參數(shù)715的輸入視頻711編碼到編碼信號(hào)717內(nèi)。
在接收端，第二視頻處理裝置包括一個(gè)解碼器730和一個(gè)噪聲產(chǎn)生器740。在接收到來(lái)自編碼器710的編碼信號(hào)之后，解碼器730將編碼信號(hào)717解碼，輸出一個(gè)沒(méi)有膠片顆粒噪聲、噪聲參數(shù)715和噪聲函數(shù)標(biāo)識(shí)符716的解碼視頻735。同時(shí)，解碼器730也提供解碼視頻735、噪聲函數(shù)標(biāo)識(shí)符和噪聲函數(shù)參數(shù)715到噪聲產(chǎn)生器740。噪聲產(chǎn)生器740依照等式(9)產(chǎn)生膠片顆粒噪聲，并將膠片顆粒噪聲應(yīng)用到解碼視頻735，輸出一個(gè)具有噪聲745的解碼視頻735。
在一個(gè)實(shí)施例里，之前描述的模擬膠片顆粒噪聲的方法可以被應(yīng)用作為一種產(chǎn)生膠片顆粒噪聲到數(shù)字視頻信號(hào)的方法。圖8顯示一種產(chǎn)生膠片顆粒噪聲到數(shù)字視頻信號(hào)的方法的流程圖。在獲取步驟810上，獲取數(shù)字源視頻。在產(chǎn)生步驟820上，膠片顆粒噪聲被添加到數(shù)字源視頻，而添加的膠片顆粒噪聲是依照以上所述的模擬膠片顆粒噪聲的方法產(chǎn)生。在輸出步驟830上，輸出有膠片顆粒噪聲的數(shù)字輸出視頻。
圖9A顯示應(yīng)用膠片顆粒噪聲之前的沒(méi)有膠片顆粒噪聲的示范圖像。這是一個(gè)圖8內(nèi)獲取步驟810上數(shù)字源視頻里一個(gè)幀的例子。在圖像內(nèi)存在三個(gè)同質(zhì)區(qū)域，它們被標(biāo)識(shí)為內(nèi)環(huán)912、內(nèi)正方形914和外正方形916。圖9B顯示應(yīng)用膠片顆粒噪聲之后的具有膠片顆粒噪聲的示范圖像。這是一個(gè)圖8內(nèi)輸出步驟830上輸出的數(shù)字輸出視頻里一個(gè)幀的例子。從圖中可以發(fā)現(xiàn)，在低亮度區(qū)域如外正方形926與高亮度區(qū)域如內(nèi)環(huán)922的膠片顆粒噪聲不太明顯，而在中亮度區(qū)域如內(nèi)正方形924上的膠片顆粒噪聲更明顯。
本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的描述不是排他性的，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，任何更新或修正是顯而易見(jiàn)的，所以參照附加權(quán)利要求以便確定本發(fā)明的范圍。
工業(yè)應(yīng)用 披露的方法和設(shè)備可以適用于視頻信號(hào)處理。而且，本發(fā)明可用于在視頻編碼器如AVS(音視頻編解碼標(biāo)準(zhǔn))和任何未來(lái)多媒體標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)的膠片顆粒噪聲產(chǎn)生。
權(quán)利要求
1.一種產(chǎn)生數(shù)字視頻膠片顆粒噪聲的方法，包括
獲取數(shù)字源視頻；
產(chǎn)生數(shù)字視頻膠片顆粒噪聲到數(shù)字源視頻內(nèi)；和
產(chǎn)生加入有所述數(shù)字視頻膠片顆粒噪聲的數(shù)字輸出視頻。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的產(chǎn)生數(shù)字視頻膠片顆粒噪聲的方法，還包括
在獲取數(shù)字源視頻之后，選擇一個(gè)或多個(gè)噪聲函數(shù)；和
估計(jì)一個(gè)或多個(gè)信號(hào)依賴噪聲模型參數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的產(chǎn)生數(shù)字視頻膠片顆粒噪聲的方法，其中
為每個(gè)幀選擇噪聲函數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的產(chǎn)生數(shù)字視頻膠片顆粒噪聲的方法，其中
為每個(gè)色彩空間選擇噪聲函數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的產(chǎn)生數(shù)字視頻膠片顆粒噪聲的方法，其中
所述一個(gè)或多個(gè)噪聲函數(shù)是由噪聲函數(shù)標(biāo)識(shí)符表示。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的產(chǎn)生數(shù)字視頻膠片顆粒噪聲的方法，還包括
在選擇一個(gè)或多個(gè)噪聲函數(shù)之后，抽樣選取同質(zhì)區(qū)域的一個(gè)或多個(gè)斑塊；和
通過(guò)一個(gè)離線方法計(jì)算所述一個(gè)或多個(gè)信號(hào)依賴噪聲模型參數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的產(chǎn)生數(shù)字視頻膠片顆粒噪聲的方法，還包括
在選擇一個(gè)或多個(gè)噪聲函數(shù)之后，抽樣選取同質(zhì)區(qū)域的一個(gè)或多個(gè)斑塊；和
通過(guò)一個(gè)在線方法計(jì)算所述一個(gè)或多個(gè)信號(hào)依賴噪聲模型參數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的產(chǎn)生數(shù)字視頻膠片顆粒噪聲的方法，其中
對(duì)相同場(chǎng)景的每個(gè)幀，所述一個(gè)或多個(gè)信號(hào)依賴噪聲模型參數(shù)是完全相同的。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的產(chǎn)生數(shù)字視頻膠片顆粒噪聲的方法，還包括
在估計(jì)所述一個(gè)或多個(gè)信號(hào)依賴噪聲模型參數(shù)之后，對(duì)每個(gè)幀選擇一個(gè)幀級(jí)別噪聲強(qiáng)度自適應(yīng)因子；并通過(guò)幀級(jí)別噪聲強(qiáng)度自適應(yīng)因子按比例縮放所述一個(gè)或多個(gè)噪聲函數(shù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的產(chǎn)生數(shù)字視頻膠片顆粒噪聲的方法，還包括
獲得一個(gè)或多個(gè)自回歸模型參數(shù)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的產(chǎn)生數(shù)字視頻膠片顆粒噪聲的方法，其中
所述一個(gè)或多個(gè)自回歸模型參數(shù)是相互對(duì)稱且相等的。
12.根據(jù)權(quán)利要求2所述的產(chǎn)生數(shù)字視頻膠片顆粒噪聲的方法，還包括
根據(jù)所述一個(gè)或多個(gè)信號(hào)依賴噪聲模型參數(shù)，產(chǎn)生信號(hào)依賴噪聲；和
基于所述信號(hào)依賴噪聲，根據(jù)所述一個(gè)或多個(gè)自回歸模型參數(shù)，產(chǎn)生信號(hào)依賴自回歸噪聲。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的產(chǎn)生數(shù)字視頻膠片顆粒噪聲的方法，還包括
將所述信號(hào)依賴自回歸噪聲應(yīng)用到數(shù)字視頻信號(hào)。
14.一種視頻處理裝置，包括
一處理器，被配置以通過(guò)多個(gè)噪聲函數(shù)模擬膠片顆粒噪聲；和
一編碼器，被配置以編碼來(lái)自所述處理器的具有多個(gè)輸出的視頻。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的視頻處理裝置，其中
所述處理器輸出多個(gè)噪聲函數(shù)標(biāo)識(shí)符以表示所述多個(gè)噪聲函數(shù)。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的視頻處理裝置，其中
所述處理器估計(jì)多個(gè)噪聲參數(shù)，以模擬所述膠片顆粒噪聲的一個(gè)信號(hào)依賴性部分。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的視頻處理裝置，其中
所述處理器估計(jì)多個(gè)噪聲參數(shù)，以模擬所述膠片顆粒噪聲的一個(gè)自相關(guān)性部分。
18.一種視頻處理裝置，包括
一解碼器，被配置以解碼信號(hào)到輸出視頻，多個(gè)噪聲函數(shù)標(biāo)識(shí)符和多個(gè)噪聲參數(shù)；和
一噪聲產(chǎn)生器，被配置以根據(jù)所述多個(gè)噪聲函數(shù)標(biāo)識(shí)符和所述多個(gè)噪聲參數(shù)產(chǎn)生膠片顆粒噪聲。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的視頻處理裝置，其中
所述噪聲產(chǎn)生器根據(jù)所述多個(gè)噪聲函數(shù)標(biāo)識(shí)符選擇多個(gè)噪聲函數(shù)。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的視頻處理裝置，其中
所述噪聲產(chǎn)生器將所述膠片顆粒噪聲應(yīng)用到所述視頻。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種模擬膠片顆粒噪聲的方法和系統(tǒng)。模擬的膠片顆粒噪聲被應(yīng)用到視頻信號(hào)。通過(guò)考慮膠片顆粒噪聲的信號(hào)依賴性430和自相關(guān)性440，產(chǎn)生一個(gè)更理想的模型來(lái)模擬膠片顆粒噪聲。而且，通過(guò)使用本發(fā)明的方法和系統(tǒng)，可以提高模擬膠片顆粒噪聲的效率和靈活性。
文檔編號(hào)H04N11/04GK101778300SQ20091025234
公開(kāi)日2010年7月14日 申請(qǐng)日期2009年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月5日
發(fā)明者劉雨, 鄭嘉雯, 火焰, 王陸 申請(qǐng)人:香港應(yīng)用科技研究院有限公司