4、去噪 (Denoise)：空间域去噪 (Bilateral/BM3D)、时间域去噪 (3DNR)、RK 自研降噪算法特点
去噪这块，说实话是ISP Pipeline里最考验功力的环节之一。你想想看，传感器出来的原始数据，信噪比就那么点，后面还要做各种增益、Gamma、锐化，噪声一旦没压住，后面全给你放大了。我这些年调过不少平台的降噪模块，RK的方案给我印象最深的是——它不跟你玩花活，但每个模块都切中要害。
4.1 空间域去噪：Bilateral Filter 与 BM3D
空间域去噪，说白了就是在单帧图像里做文章。它的核心矛盾是：既要抹掉噪声，又不能把边缘细节给糊了。这个平衡点，找起来挺费劲的。
4.1.1 Bilateral Filter（双边滤波）
Bilateral Filter 是我个人非常喜欢的一个基础算子。它不像高斯滤波那样一视同仁地模糊所有像素，而是引入了「像素值差异」这个权重。
公式其实不复杂：
I_filtered(x) = (1/W_p) * Σ I(x_i) * G_s(||x - x_i||) * G_r(|I(x) - I(x_i)|)这里有两个关键参数：
- 空间域sigma（σ_s）：控制空间邻近度权重，越大则模糊范围越广
- 值域sigma（σ_r）：控制像素值差异权重，越大则边缘保留能力越弱
我在项目中遇到过一个问题：σ_r设得太小，平坦区域噪声纹丝不动；设得太大，边缘又糊了。后来我总结出一个经验——σ_r应该跟当前区域的噪声标准差挂钩。噪声大的地方，σ_r适当放大；噪声小的地方，收紧它。RK的Bilateral实现里，其实就内置了这种自适应机制，它会根据局部亮度统计动态调整权重。
4.1.2 BM3D（三维块匹配滤波）
BM3D 是空间域去噪的天花板，但也是计算量的天花板。它的思路很有意思：先在图像里找相似的块，把它们叠成一个三维数组，然后在变换域（DCT或小波）里做阈值收缩。
流程大致分两步：
- 基础估计：硬阈值滤波，得到初步去噪结果
- 最终估计：用维纳滤波做二次增强
嗯，这里要注意——BM3D在RK平台上通常不会全分辨率跑。我见过一个方案是：在Y通道上做BM3D，UV通道用Bilateral。这样既保住了亮度细节，又控制了带宽。毕竟BM3D的复杂度是O(N log N)级别的，4K分辨率下实时处理，对DDR带宽是个不小的考验。
| 算法 | PSNR提升（典型值） | 计算开销 | 适用场景 |
|---|---|---|---|
| Bilateral | 2-4 dB | 低 | 实时预览、轻度噪声 |
| BM3D | 5-8 dB | 高 | 高画质拍照、低照度 |
4.2 时间域去噪：3DNR（三维降噪）
空间域去噪有个天然瓶颈——它只能利用单帧信息。但视频场景下，相邻帧之间有大量冗余信息。3DNR就是吃这碗饭的。
3DNR的核心思想是：运动区域用空间域，静止区域用时间域。怎么判断运动？这就涉及到运动补偿（Motion Compensation, MC）了。
RK的3DNR架构里，我印象最深的是它的运动检测模块。它不是简单做帧差，而是结合了块匹配和局部梯度信息：
// 伪代码示意
motion_level = f(block_sad, local_gradient, texture_complexity)
if motion_level < TH_LOW:
// 静止区域，强时间滤波
blend_ratio = 0.8
elif motion_level > TH_HIGH:
// 运动区域，退化为空间滤波
blend_ratio = 0.0
else:
// 过渡区域，自适应混合
blend_ratio = linear_interp(motion_level)我个人习惯把时间滤波的强度跟场景亮度挂钩。暗光下噪声大，时间滤波可以开猛一点；白天光线好，稍微意思一下就行。否则容易拖出鬼影——嗯，鬼影是3DNR最头疼的问题。
4.3 RK 自研降噪算法特点
RK的自研降噪，不是简单把Bilateral和3DNR拼在一起。它有几个让我觉得挺有意思的设计：
- 多尺度分解：RK把图像分解成低频、中频、高频三个层次。低频做轻度平滑，中频做边缘保护降噪，高频做细节保留。每个频段的降噪参数独立可配。
- 亮度自适应阈值：暗区的噪声是泊松分布的，亮区是高斯分布的。RK的降噪模块会根据像素亮度动态切换噪声模型，这个细节很多平台没做到。
- 纹理保护机制：RK在降噪前会先做一次纹理检测。如果当前区域是草地、布料这类高频纹理，它会降低降噪强度，防止纹理被抹成一片。
我记得有一次调一个室内监控场景，天花板上的纹理细节总是被磨平。后来发现是纹理检测的阈值设得太保守了。把纹理检测的灵敏度从0.3调到0.5之后，效果立竿见影。
isp_denoise_config 结构体里的 dnr_level 和 texture_protect 两个参数，调好了能省不少事。
最后说一句——降噪这件事，没有银弹。Bilateral快但糊，BM3D好但慢，3DNR强但有鬼影。RK的做法是把这些工具组合起来，让它们在各自擅长的场景里发挥作用。你想想看，这其实跟做菜一个道理——没有万能调料，关键看你怎么搭配。
dnr_level 入手，把它从0调到100，观察噪声和细节的变化曲线。找到拐点之后，再微调 texture_protect。我一般会把 texture_protect 设在0.4-0.6之间，太低纹理容易丢，太高噪声压不住。