專(zhuān)利名稱(chēng)：：用于平坦區(qū)域圖像濾波的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明的各種實(shí)施例涉及如應(yīng)用于平坦圖像區(qū)域的噪聲移除。
背景技術(shù)：
：使用數(shù)碼相機(jī)或圖像傳感器獲取的圖像可能是有顆粒的且錯(cuò)誤地失常。即使高分辨率圖像也可能部分地由于噪聲而展現(xiàn)顆粒性。可使用西格瑪濾波器來(lái)減小由于噪聲而導(dǎo)致的圖像的顆粒性。西格瑪濾波器用于使圖像平滑，從而減小圖像的顆粒性，同時(shí)維持圖像內(nèi)的尖銳邊緣。西格瑪濾波器通過(guò)用從像素窗口內(nèi)選擇的像素的平均值代替一像素的值而起作用。所述像素窗口是相對(duì)于中心像素而界定。中心像素是值待由選定像素的平均像素值代替的像素。選定像素是所述窗口內(nèi)值與中心像素的值相差不超過(guò)一西格瑪值的那些像素。值與中心像素的值相差至少所述西格瑪值的像素不用于確定平均像素值。以此方式，像素由值類(lèi)似的像素平滑，且圖像中的邊緣或其它高對(duì)比度邊界被保留，而不被西格瑪濾波器平均化或平滑。圖]A中說(shuō)明西格瑪濾波的實(shí)例。在圖1A中，說(shuō)明3x3塊IO或像素窗口。中心像素Pc位于3x3塊10的中心。3x3塊10中的其它像素包含像素P卜P2、P3、P4、P5、P6、P7、P8。像素P,、P2、P3、P4、P5、P6、P7、Ps中的每一者以及中心像素Pc表示色彩類(lèi)似的像素。舉例來(lái)說(shuō)，中心像素Pc可表示紅色像素。那么，像素P4表示最靠近中心像素Pc左側(cè)的紅色像素。應(yīng)理解，不同色彩的其它像素可散布于像素P4與中心像素Pc之間。僅將具有類(lèi)似色彩的像素視為與中心像素Pc有關(guān)。在圖IB中，用與中心像素Pc的值相關(guān)的實(shí)例像素值來(lái)說(shuō)明塊10中的像素。所述實(shí)例像素值表示八位像素值，且因此從0到255變動(dòng)。舉例來(lái)說(shuō)，在圖IB中，像素P,的值等于中心像素Pc的值加24(即，=24)。僅出于實(shí)例目的，P2=Pc+5、P3=PC+10、P4=PC+31、P5=Pc-22、P6=Pc-4、P7=Pc-liP8=Pc+2。如果像素Pc的西格瑪值等于七，那么在針對(duì)中心像素Pc確定新的平均值的過(guò)程中僅考慮塊10內(nèi)值與中心像素Pc的值相差小于七的那些像素。在圖1B的實(shí)例中，塊10中針對(duì)新平均值而考慮的僅有像素為像素P2、Pc、P6、P7和Ps。因此，如等式l中所說(shuō)明，中心像素Pc的新值等于像素Pc、P2、P6、P7和Ps的平均值。等式1.尸(」新=(^+尸2+尸6+尸7+/>8)/5在西格瑪濾波器中，濾波程度由西格瑪值控制。通常，所使用的西格瑪值取決于中心像素Pc的量值，且隨著中心像素Pc的值增加也增加。用于確定西格瑪值的西格瑪閾值函數(shù)是用于創(chuàng)建圖像的圖像傳感器的特性。通過(guò)修改所述函數(shù)使得西格瑪值增加，圖像中的濾波量也增加。然而，如果西格瑪值增加得過(guò)多，那么圖像中的高對(duì)比度邊緣將被平滑并丟失。另外，在西格瑪濾波器中，將中心像素Pc周?chē)拇翱诘拇笮?biāo)識(shí)為濾波器核心。增加濾波器核心的大小會(huì)增加可用于平均化的像素元素的數(shù)目。然而，這還增加估算所述窗口所需的計(jì)算的數(shù)目。因此，增加濾波器核心的大小在某一時(shí)刻變得不切實(shí)際。另一方面，減小濾波器核心的大小也會(huì)降低西格瑪濾波器的有效性。通常將5"像素核心用于西格瑪濾波器。可對(duì)圖像使用的濾波程度取決于圖像本身。包含必須保留的高級(jí)細(xì)節(jié)的特征豐富的圖像必須被仔細(xì)地濾波，以便不丟失任何重要細(xì)節(jié)。另一方面，"平坦的"無(wú)特征的圖像可被較寬地濾波。西格瑪濾波器可用于對(duì)特征豐富的圖像和平坦圖像進(jìn)行濾波，但希望使用較寬的濾波器對(duì)平坦區(qū)域進(jìn)行濾波。因此，需要一種與常規(guī)西格瑪濾波器相比可更有效地對(duì)圖像的平坦區(qū)域進(jìn)行濾波的圖像濾波器。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例涉及一種對(duì)圖像進(jìn)行濾波的方法，其包括讀出所述圖像的多個(gè)像素塊中的像素的像素值；確定所述多個(gè)像素塊中的每一者的塊平均像素值；對(duì)于具有在從所述多個(gè)像素塊讀出所述像素值之后讀出的第一像素值的第一像素，識(shí)別所述第一像素值是否與所述塊平均像素值相差小于所述多個(gè)像素塊中的每一者的閾值，從而指示所述第一像素是否在平坦區(qū)域中；及如果所述第一像素在平坦區(qū)域中，那么使用所述塊平均像素值來(lái)平滑所述第一像素的值。本發(fā)明的另一實(shí)施例涉及一種將平坦區(qū)域?yàn)V波器應(yīng)用于圖像中的像素的方法，其包括將所述圖像的區(qū)域劃分成若干像素塊；確定所述像素塊中的每一者的塊平均像素值;及使用所述所確定的塊平均像素值來(lái)平滑位于所述區(qū)域外且位于所述像素塊下游的第一像素的值。本發(fā)明的又一實(shí)施例涉及一種處理圖像的方法，其包括接收對(duì)應(yīng)于捕捉到的圖像的像素值；通過(guò)以下步驟來(lái)處理所述所接收到的像素值確定所述所接收到的像素值的7若干第一塊的塊平均像素值；確定每一第一塊的閾值；找出不包含在所述第一塊中且在值方面與所述塊平均像素值中的每一者相差小于對(duì)應(yīng)的塊閾值的第一像素值；及用所述第一像素值與所述塊平均像素值的平均值來(lái)代替所述第一像素值。本發(fā)明的又一實(shí)施例涉及一種對(duì)圖像進(jìn)行濾波的方法，其包括讀出所述圖像的多個(gè)像素塊中的像素的像素值；確定所述多個(gè)像素塊中的每一者的塊平均像素值；對(duì)于具有第一像素值的第一像素，識(shí)別所述第一像素值是否與所述塊平均像素值相差小于所述多個(gè)像素塊中的每一者的閾值，從而指示所述第一像素是否在平坦區(qū)域中；及如果所述第一像素在平坦區(qū)域中，那么使用所述塊平均像素值來(lái)平滑所述第一像素的值。本發(fā)明的又一實(shí)施例涉及一種實(shí)施圖像濾波器的設(shè)備，所述濾波器包括第一濾波器，其利用像素值來(lái)平滑在值方面與像素塊的塊平均像素值相差至少一閾值的像素；及第二濾波器，其利用像素塊的所述塊平均像素值來(lái)平滑在值方面相差小于所述閾值且在所述第二濾波器所使用的所述像素塊下游的像素。本發(fā)明的又一實(shí)施例涉及一種成像器，其包括像素陣列，其產(chǎn)生表示圖像的像素值；及處理器，其實(shí)施圖像濾波器，所述圖像濾波器包含第一西格瑪濾波器，所述第一西格瑪濾波器利用所述像素陣列的像素塊的塊平均像素值來(lái)平滑在所述第一西格瑪濾波器所使用的所述像素塊下游的像素。圖1A和圖1B說(shuō)明西格瑪濾波器的實(shí)例。圖2A、圖2B和圖2C說(shuō)明根據(jù)一所揭示實(shí)施例的宏西格瑪濾波器的實(shí)例。圖3說(shuō)明實(shí)施西格瑪濾波器和常規(guī)平坦區(qū)域?yàn)V波器兩者的存儲(chǔ)器要求。圖4說(shuō)明根據(jù)所揭示實(shí)施例的宏西格瑪濾波器。圖5說(shuō)明根據(jù)所揭示實(shí)施例的雙向宏西格瑪濾波器。圖6A和圖6B說(shuō)明根據(jù)所揭示實(shí)施例的像素陣列的一部分以及實(shí)施雙向宏西格瑪濾波器的方法。圖7是根據(jù)所揭示實(shí)施例的成像器的框圖。圖8是根據(jù)所揭示實(shí)施例的成像系統(tǒng)的框圖。具體實(shí)施例方式增加圖像濾波器(例如西格瑪濾波器)的平滑有效性的一種方法是增加濾波器核心的大小。然而，如上文所闡釋?zhuān)黾訛V波器核心大小導(dǎo)致計(jì)算復(fù)雜性增加。一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于西格瑪濾波器，濾波器的應(yīng)用需要近似r^次比較，其中n為濾波器核心一側(cè)的像素8的數(shù)目。因此，即使濾波器核心大小的較小增加也會(huì)導(dǎo)致計(jì)算的較大增加。舉例來(lái)說(shuō)，圖1A中的濾波器核心為3x3核心，從而需要9次比較。4x4或5x5濾波器核心將分別需要16或25次比較。如下文所揭示，可代替地使用平坦區(qū)域?yàn)V波器來(lái)實(shí)現(xiàn)平坦圖像或圖像的平坦區(qū)域的增加濾波。平坦區(qū)域?yàn)V波器不僅在使圖像的平坦區(qū)域平滑方面比常規(guī)西格瑪濾波器更有效，而且平坦區(qū)域?yàn)V波器還經(jīng)配置以識(shí)別待濾波的區(qū)域是否平坦。在一種常規(guī)的平坦區(qū)域?yàn)V波器中，多像素塊的平均像素值被存儲(chǔ)。計(jì)算所述平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差。只要計(jì)算出的標(biāo)準(zhǔn)偏差小于預(yù)定義的閾值，就將多像素塊所包圍的區(qū)域視為平坦的。因此，對(duì)平坦區(qū)域中的多像素塊的中心塊進(jìn)行濾波。通過(guò)常規(guī)西格瑪濾波與塊平均像素值的經(jīng)加權(quán)平均值的組合來(lái)對(duì)中心塊中的每一像素進(jìn)行濾波。對(duì)于中心塊中的每一像素，塊平均像素值的經(jīng)加權(quán)平均值是相同的。常規(guī)西格瑪濾波器和常規(guī)平坦區(qū)域?yàn)V波器的實(shí)施需要大量的存儲(chǔ)器資源。使常規(guī)西格瑪濾波器移位以估算像素塊P中以及相鄰像素塊中的每一像素P,需要計(jì)算時(shí)間和存儲(chǔ)器。用T常規(guī)西格瑪濾波器的典型濾波器核心為5x5像素核心。因此，對(duì)于常規(guī)西格瑪濾波器的每一應(yīng)用，必須將五行像素值讀取到存儲(chǔ)器中。然而，還可使用更加大的濾波器核心，從而增加待讀取到存儲(chǔ)器中的像素行的數(shù)目。常規(guī)平坦區(qū)域?yàn)V波器也需要存儲(chǔ)器。盡管應(yīng)用于像素塊P中的像素Pi的常規(guī)平坦區(qū)域?yàn)V波器的濾波器核心是恒定且不移動(dòng)的(即，所述濾波器核心并不針對(duì)塊P中的每-一像素Pi而移位)，從而減少計(jì)算時(shí)間，但對(duì)常規(guī)平坦區(qū)域?yàn)V波器的總體存儲(chǔ)器要求仍非常大。對(duì)于圖2B的9x9濾波器核心(其包含九個(gè)像素塊)，對(duì)像素塊P中的每一像素Pi的估算要求像素P,的值和八個(gè)塊平均像素值存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。這等于一個(gè)像素行的存儲(chǔ)器存儲(chǔ)。另外，因?yàn)槌Ｒ?guī)平坦區(qū)域?yàn)V波器可能不可應(yīng)用于像素塊P中的像素Pi(例如，因?yàn)閴K平均像素值可能與像素P,的值相差至少西格瑪值)，所以若干像素行(例如，5x5像素常規(guī)西格瑪濾波器核心的五行)必須存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，以允許常規(guī)西格瑪濾波器應(yīng)用于像素塊P中的像素Pi。因?yàn)橐砸淮我恍?而不是簡(jiǎn)單地一次一個(gè)9x9塊)的方式讀出成像器屮的像素值，所以在每一必要像素值可用于常規(guī)西格瑪或常規(guī)平坦區(qū)域?yàn)V波之前，成像器存儲(chǔ)器必須存儲(chǔ)整行像素值。另外，在圖像處理管線(xiàn)中，以串行方式接收并渲染像素值。在其中像素被從左到右、從上到下串行接收的圖像中，圖2B的常規(guī)平坦區(qū)域?yàn)V波器是不實(shí)用的。至多，塊平均像素值A(chǔ),、A2、A3、A4以及町能A5可被計(jì)算出且應(yīng)用于塊P中的像素P,。然而，塊平均像素值A(chǔ)6、八7和A8太晚被讀出以致無(wú)法直接應(yīng)用于塊P中的像素Pi。而是，包含像素Pi的像素行以及濾波器核心中在具有像素Pi的像素行下方的所有像素行必須存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，以便允許計(jì)算像素Pi的新像素值。舉例來(lái)說(shuō)，圖3說(shuō)明為促進(jìn)使用常規(guī)西格瑪濾波器和常規(guī)平坦區(qū)域?yàn)V波器兩者來(lái)估算中心像素Pc而需要存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的行的數(shù)目。中心像素Pc位于9x9像素塊P內(nèi)。像素塊P與其它9x9像素塊20毗連。盡管圖2A至圖2C說(shuō)明用于與常規(guī)平坦區(qū)域?yàn)V波器一起使用的3x3像素塊，但較大的塊(例如9x9像素塊)更有效。在圖3中，說(shuō)明27x27像素常規(guī)平坦區(qū)域?yàn)V波器核心，其包含像素塊P以及具有塊平均像素值A(chǔ),、A2、A3、A4、A5、A6、八7和八8的相鄰像素塊。對(duì)中心像素Pc應(yīng)用常規(guī)平坦區(qū)域?yàn)V波器要求將中心像素Pc位于其中的像素行以及核心中在中心像素Pc下方的所有像素行讀取到存儲(chǔ)器中。存儲(chǔ)一行塊平均像素值。另外，在常規(guī)平坦區(qū)域?yàn)V波器無(wú)法應(yīng)用于中心像素Pc(由于區(qū)域的不平坦性)的情況下，為了常規(guī)西格瑪濾波器的應(yīng)用而存儲(chǔ)以中心像素Pc為中心的五個(gè)像素行。因此，總共存儲(chǔ)16行像素值且存儲(chǔ)1行塊平均像素值，以便促進(jìn)中心像素Pc的新值的計(jì)算。希望減少這些存儲(chǔ)器要求。為了對(duì)常規(guī)平坦區(qū)域?yàn)V波器的存儲(chǔ)器要求加以改進(jìn)，并增加其在圖像處理管線(xiàn)中使用的實(shí)用性，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例而揭示一種經(jīng)改進(jìn)的平坦區(qū)域?yàn)V波器。所述經(jīng)改進(jìn)的平坦區(qū)域?yàn)V波器為宏西格瑪濾波器。在宏西格瑪濾波器中，多像素塊的平均像素值被存儲(chǔ)，并被用作對(duì)另一像素的西格瑪濾波器應(yīng)用的像素元素。只有在正被濾波的像素值與所有的塊平均像素值之間的差小于西格瑪值時(shí)，才應(yīng)用宏西格瑪濾波器。這與將像素值與像素值進(jìn)行比較的常規(guī)西格瑪濾波器不同。宏西格瑪濾波器將一像素值與若干個(gè)塊平均像素值進(jìn)行比較，且只有在多個(gè)值的每次比較或差異小于西格瑪值的情況下才使用宏西格瑪濾波器。這確保了宏西格瑪濾波器僅在圖像的平坦區(qū)域內(nèi)應(yīng)用，其中"平坦性"的程度由西格瑪值界定。當(dāng)西格瑪值非常小時(shí)，宏西格瑪濾波器僅應(yīng)用于像素值相差非常小的量(即小于己經(jīng)非常小的西格瑪值的量)的區(qū)域。另一方面，當(dāng)待濾波的像素與塊平均像素值相差至少所述西格瑪值時(shí)，那么并不將所述區(qū)域視為平坦，且使用常規(guī)西格瑪濾波器。圖2A、圖2B和圖2C說(shuō)明如上文所述的宏西格瑪濾波器的基本概念。在圖2A中，說(shuō)明3x3像素塊20。塊20也可具有不同大小，例如5x5或9x9個(gè)像素。3x3塊20包含像素P卜P2、P3、P4、P5、P6、P7、Ps以及中心像素Pc。如同圖1A和圖IB的常規(guī)西格瑪濾波器一樣，塊20中所表示的像素每一者為色彩類(lèi)似的像素。具有不同色彩的其它像素散布在所表示的像素之間，但因?yàn)閮H關(guān)于色彩類(lèi)似的像素做出比較，所以?xún)H說(shuō)明色彩類(lèi)似的像素。對(duì)于圖2A，計(jì)算塊20的平均值A(chǔ)，如等式2中所說(shuō)明。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage11</formula>在圖2B中，宏西格瑪濾波器應(yīng)用于像素塊P。像素塊P也是3x3像素塊。像素塊P與其它3x3像素塊20鄰接。每一相鄰的像素塊20由根據(jù)等式2而計(jì)算出的平均像素值A(chǔ)!、A2、A3、A4、A5、A6、A7和As表示。像素塊P包含像素P,，其中i從l到9變動(dòng)(在3x3像素塊的情況下)。在圖2C中，使用宏西格瑪濾波器來(lái)個(gè)別地對(duì)像素塊P的每一像素Pi進(jìn)行估算和濾波。相鄰塊的平均像素值用于確定像素Pi的新值。如果所有的相鄰塊平均像素值均與像素Pi的值相差小于一西格瑪值，那么像素P,由所有的塊平均像素值濾波。舉例來(lái)說(shuō)，對(duì)于塊P中的給定像素P,，平均值A(chǔ)！等于像素值Pi加二。作為同一實(shí)例的一部分，A2=Pi+5、A3=Pi+l、A4=Pi+3、A5=Pi-2、A6=Pi-4、A7=Pi-1且A8=Pi+2。如果西格瑪值等于七(例如)，那么所有的平均塊值A(chǔ)i到As與像素Pi的值相差小于所述西格瑪值。因此，可使用宏西格瑪濾波器，且像素P,的經(jīng)濾波的值由等式3決定。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage11</formula>在實(shí)踐中，當(dāng)對(duì)像素值進(jìn)行濾波時(shí)，使用常規(guī)西格瑪濾波器或使用宏西格瑪濾波器。宏西格瑪濾波器用于圖像的平坦區(qū)域。通過(guò)找出濾波器核心中與待濾波的像素的值相差小于一西格瑪值的所有塊平均像素值來(lái)識(shí)別平坦區(qū)域。這指示核心中的像素值大體上都非常相似，且核心中的圖像是大體平坦的。然而，如果即使單個(gè)塊平均像素值與像素Pi相差至少所述西格瑪值，那么也不將宏西格瑪濾波器應(yīng)用于像素Pi。而是，應(yīng)用常規(guī)西格瑪濾波器。對(duì)常規(guī)平坦區(qū)域?yàn)V波器的存儲(chǔ)器要求的額外改進(jìn)被揭示為一種經(jīng)改進(jìn)的宏西格瑪濾波器。所述經(jīng)改進(jìn)的宏西格瑪濾波器是如上文所述的宏西格瑪濾波器的變型。所述經(jīng)改進(jìn)的宏兩格瑪濾波器利用塊平均像素值來(lái)對(duì)像素塊P中的像素的值進(jìn)行濾波，就像在宏西格瑪濾波器中那樣。然而，在所述經(jīng)改進(jìn)的宏西格瑪濾波器中，包含待濾波的像素的像素塊P并不位于具有對(duì)應(yīng)塊平均像素值的相鄰像素塊的中心。而是，像素塊P位于其塊平均像素值被用于對(duì)像素塊P中的像素的值進(jìn)行濾波的像素塊下方。通過(guò)使像素塊P在待用于濾波的像素塊下游，所利用的像素塊中的像素值在像素塊P被讀出之前被完全讀出。圖4說(shuō)明經(jīng)改進(jìn)的宏西格瑪濾波器IOO所利用的像素塊的布局。在圖4中，像素塊P(其為5x5像素Pi塊)由塊平均像素值A(chǔ)!到A9修改。像素塊P位于修改像素塊20下方。以此方式，像素塊20的值被讀出，且塊平均像素值在像素塊P的讀出之前被計(jì)算出。塊P中的像素Pi由塊平均像素值A(chǔ),到A9修改或平滑僅在塊平均像素值A(chǔ),到A9中的每一者在值方面與待修改的像素Pi的值相差小于一西格瑪值的情況下發(fā)生。如果即使塊平均像素值中A,到A9的一者具有與像素R的值相差至少所述西格瑪值的值，那么不使用經(jīng)改進(jìn)的宏西格瑪濾波器lOO來(lái)修改像素Pi。而是使用常規(guī)西格瑪濾波器。為從更加大的濾波器核心獲益，可配合對(duì)應(yīng)的塊平均像素值使用額外的像素塊。在圖5的雙向宏西格瑪濾波器110中，計(jì)算塊平均像素值到Au并將其應(yīng)用于像素塊P和Q。為了簡(jiǎn)化計(jì)算，可使用較大的塊(例如，具有更多像素的塊)來(lái)獲得塊平均像素值。在圖5中，代替于使用5x5像素塊，使用5xlO像素塊。5xlO像素塊具有塊平均像素值T，、T2、U,、U2、"和L2(分別針對(duì)兩個(gè)頂部像素塊、兩個(gè)上部像素塊以及兩個(gè)下部像素塊)。將經(jīng)濾波的像素塊劃分成較小(例如，5x5個(gè)像素)的像素塊P和Q,以便捕捉平坦區(qū)域上的逐漸變化，并將所得經(jīng)濾波圖像渲染為較少"塊狀"。另外，為了進(jìn)一步補(bǔ)償平坦區(qū)域上的任何逐漸變化，在雙向宏西格瑪濾波器IIO的實(shí)施時(shí)，將權(quán)數(shù)應(yīng)用于值T,、T2、U2、1^和L2。因此，靠近塊P的左側(cè)的像素由塊平均值T,、U,和L,更強(qiáng)地修改，而靠近塊P的右側(cè)的像素由塊平均值T2、U2和L2更強(qiáng)地修改。圖6B中說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的像素濾波過(guò)程600。程序600利用雙向宏西格瑪濾波器IIO和常規(guī)西格瑪濾波器兩者。還說(shuō)明雙向宏西格瑪濾波器IIO和常規(guī)西格瑪濾波器對(duì)圖6A的像素陣列的應(yīng)用。圖6A說(shuō)明來(lái)自像素陣列的20x20像素區(qū)域。20x20像素區(qū)域包含5x5像素塊P和5x5像素塊Q。像素塊P包含像素P(m,n)，其中m為像素塊P的行數(shù)，且n為像素塊P的列數(shù)。因此，在像素塊P的左上角的像素為P(l,l)。在圖6A中所說(shuō)明的實(shí)例中，像素P(l，l)為待濾波的像素。這接著假定至少行1到15的像素值已經(jīng)被讀出(圖6B的框605)。出于將變得明顯且下文將闡釋的原因，優(yōu)選在對(duì)像素P(l,l)進(jìn)行濾波之前讀出像素行1到15。這允許在塊像素平均值應(yīng)用于像素P(l,l)之前計(jì)算塊像素平均值。另外，在對(duì)像素P(1，1)進(jìn)行濾波之前，將來(lái)自行14到18的像素值讀取到存儲(chǔ)器中。如果必要的話(huà)，將來(lái)自這些行的像素用于宏西格瑪濾波。在對(duì)像素P(l,l)進(jìn)行濾波的過(guò)程中，必須做出關(guān)于是使用雙向宏西格瑪濾波器110還是使用常規(guī)西格瑪濾波器的決定。在圖6B的過(guò)程600中，首先研究使用雙向宏西格瑪濾波器110的可能性。通過(guò)使用來(lái)自行1到15的像素值，計(jì)算并存儲(chǔ)塊平均像素值(框610)。因此，對(duì)于像素T,(m,n)，計(jì)算塊平均像素值T,。類(lèi)似地，還根據(jù)其相應(yīng)的塊中的像素來(lái)計(jì)算塊平均像素值T2、U,、U2、L,和U。對(duì)于針對(duì)其計(jì)算塊平均像素值的每一像素塊，計(jì)算西格瑪閾值Th(框620)?？墒褂迷S多不同的方法來(lái)確定西格瑪閾值Th。舉例來(lái)說(shuō)，西格瑪閾值可簡(jiǎn)單地為預(yù)定常數(shù)。或者，西格瑪閾值可為塊內(nèi)的像素值的線(xiàn)性函數(shù)(例如，平均化函數(shù))的結(jié)果。西格瑪閾值還可為更復(fù)雜的非線(xiàn)性函數(shù)的結(jié)果。等式4演示每一塊的西格瑪閾值Th的計(jì)算，其中函數(shù)/表示用于確定西格瑪閾值Th的方法。在塊平均像素值已被存儲(chǔ)(圖6A中的T,、T2、U,、U2、L!和L2)之后，將像素P(l,l)的值與塊平均像素值T,、T2、U卜U2、L,和L2中的每一者進(jìn)行比較(框630)。如果像素值P(l,l)與濾波器核心內(nèi)的所有塊平均像素值T卜T2、U卜U2、L,和L2的值相差小于針對(duì)每一塊計(jì)算出的西格瑪值Thtl、Tht2、Thul、Thu2、Thn和Th,2，那么將平坦區(qū)域?yàn)V波器應(yīng)用于像素P(l,l)。等式5演示確定是否使用平坦區(qū)域?yàn)V波器所必需的比較。<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>如果滿(mǎn)足等式5的條件，那么使用平坦區(qū)域?yàn)V波器來(lái)對(duì)像素P(l,l)的值進(jìn)行濾波(框650)。這意味著將像素P(1,1)的值修改為像素P(1,1)與塊平均像素值T,、T2、U2、k和U的平均值。然而，如之前所陳述，為了解決平坦區(qū)域內(nèi)的逐漸波動(dòng)，可使用經(jīng)加權(quán)的平均值。對(duì)于每一塊平均像素值，根據(jù)加權(quán)函數(shù)g來(lái)計(jì)算權(quán)數(shù)W(框652)。加權(quán)函數(shù)g與像素P(l,l)距加權(quán)函數(shù)所應(yīng)用的像素塊的水平距離dx成反比。可從像素P(1,1)到加權(quán)函數(shù)所應(yīng)用的像素塊的邊緣來(lái)測(cè)量水平距離dx，或可從像素P(1,1)到加權(quán)函數(shù)所等式4.化'K(。K("2)化，=/(A)=/(丄2)應(yīng)用的像素塊的中心來(lái)測(cè)量距離dx。在任一情況下，加權(quán)函數(shù)g均為線(xiàn)性的。以此方式，加權(quán)函數(shù)g解決平坦區(qū)域的水平方向上的逐漸像素值改變。還可使用(例如)等式6中演示的等式組來(lái)解決垂直方向上的逐漸像素值改變。等式6演示在幾何上更接近像素P(1，1)的塊的塊平均像素值與幾何上較遠(yuǎn)離像素P(1,1)的塊的塊平均像素值相比，如何被賦予更大權(quán)數(shù)。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage14</formula>等式6.<formula>formulaseeoriginaldocumentpage14</formula>等式7中展示經(jīng)加權(quán)的平均值和平坦區(qū)域?yàn)V波器結(jié)果(框654)。如果關(guān)于像素P(l,l)，不滿(mǎn)足等式5的條件，那么將常規(guī)西格瑪濾波器應(yīng)用于像素P(l,l)，如圖6A中以及圖6B的框640處所說(shuō)明。在此情況下，像素P(l，l)變?yōu)橛上袼豍i組成的5x5像素塊的中心像素Pc(框642)。如等式8中所演示，計(jì)算5x5塊的西格瑪值Thc(框644)。舉例來(lái)說(shuō)，西格瑪值Thc可為5x5塊中的像素Pi的標(biāo)準(zhǔn)偏差。等式8.<formula>formulaseeoriginaldocumentpage14</formula>在中心像素Pc與像素Pi中的每一者之間做出比較。使用在值方面與中心像素Pc的值相差小于西格瑪值Thc的那些像素Pi來(lái)根據(jù)西格瑪濾波器和等式9對(duì)像素Pc進(jìn)行濾波(框646)。在等式9中，且對(duì)于圖6B的實(shí)例，N等于24，意味著中心像素Pc與5"像素塊中的24個(gè)其它像素Pi進(jìn)行比較。等式9.^尸c+Z《如果l尸c-小"c<formula>formulaseeoriginaldocumentpage15</formula>cI新—,w1+》如果l尸c國(guó)Sl〈77,乂'=i一旦使用雙向宏西格瑪濾波器110或常規(guī)西格瑪濾波器對(duì)像素P(l,l)進(jìn)行了濾波，濾波器應(yīng)用就可移位到像素P(1,2)。對(duì)于像素塊P中的任一像素P(m,n)，或?qū)τ谙袼貕KQ中的任一像素Q(m,n)，如果滿(mǎn)足等式5的條件，那么應(yīng)用等式6和等式7。換句話(huà)說(shuō)，無(wú)需重新計(jì)算塊平均像素值T,、T2、U卜U2、^和L2。只需要確定權(quán)數(shù)W和新的經(jīng)濾波的像素值。如果，對(duì)于像素P(l，2)或分別在像素塊P或Q中的任一其它像素Pi或Qi，不滿(mǎn)足等式5的條件，那么使用移位的5x5像素核心，將常規(guī)西格瑪濾波器應(yīng)用于像素Pi或Qi。應(yīng)理解，將5x5像素核心用于常規(guī)西格瑪濾波器或?qū)?x10個(gè)像素塊用于雙向宏西格瑪濾波器僅為示范性核心和塊尺寸。如果需要的話(huà)，可使用其它尺寸。本文所描述的宏西格瑪濾波器在不引起大量存儲(chǔ)器成本的情況下對(duì)上文所述的常規(guī)平坦區(qū)域?yàn)V波器加以改進(jìn)。宏西格瑪濾波器、經(jīng)改進(jìn)的宏西格瑪濾波器和雙向宏西格瑪濾波器產(chǎn)生更平滑的平坦區(qū)域圖像，同時(shí)維持邊緣和其它精細(xì)細(xì)節(jié)。因?yàn)楹晡鞲瘳敒V波器僅用于平坦區(qū)域，所以可在存在更多細(xì)節(jié)的地方使用例如常規(guī)西格瑪濾波器的其它濾波器。另外，在雙向宏西格瑪濾波器中使用加權(quán)函數(shù)有助于去除經(jīng)處理圖像中的任何"成塊現(xiàn)象"。如可了解，宏西格瑪濾波器、經(jīng)改進(jìn)的宏西格瑪濾波器和雙向宏西格瑪濾波器不能夠應(yīng)用于圖像的最初幾個(gè)被分析的像素行。在上文所述的利用5x10個(gè)塊和至少三行塊平均像素值的實(shí)例中，雙向宏西格瑪濾波器不能夠應(yīng)用于圖像的最初13行內(nèi)的像素，也不能夠應(yīng)用于圖像的最初和最后5列內(nèi)的像素。使用經(jīng)修改的宏西格瑪濾波器或雙向宏西格瑪濾波器或不同濾波器(例如常規(guī)西格瑪濾波器)來(lái)對(duì)這些像素進(jìn)行濾波。通過(guò)使P像素塊和Q像素塊向上移位來(lái)修改經(jīng)修改的宏西格瑪濾波器或雙向宏西格瑪濾波器，使得在對(duì)P像素塊和Q像素塊中的像素的任何濾波之前，必須讀出并估算的像素行較少。如果需要的話(huà)，可使像素塊P和Q向上移位，使得僅圖像的頂部三行不能夠使用宏西格瑪濾波器或雙向宏西格瑪濾波器來(lái)濾波。如上文所述，可使用硬件或軟件或經(jīng)由硬件與軟件的組合來(lái)實(shí)施平坦區(qū)域?yàn)V波器。舉例來(lái)說(shuō)，在半導(dǎo)體CMOS成像器900(如圖7中所說(shuō)明)中，可在圖像處理器980管線(xiàn)內(nèi)使用硬件電路來(lái)實(shí)施宏西格瑪濾波器100和雙向宏西格瑪濾波器110。圖7說(shuō)明具有包含以預(yù)定數(shù)目個(gè)列和行布置的多個(gè)像素單元的像素陣列400的半導(dǎo)體CMOS成像器900的簡(jiǎn)化框圖。每一像素單元經(jīng)配置以接收入射光子，并將所述入射光子轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。像素陣列400的像素單元在由行驅(qū)動(dòng)器945響應(yīng)于行地址解碼器955而激活時(shí)逐行輸出。列驅(qū)動(dòng)器960和列地址解碼器970還用于選擇性地激活個(gè)別像素列。時(shí)序與控制電路950控制地址解碼器955、970，以為像素讀出選擇適當(dāng)?shù)男芯€(xiàn)和列線(xiàn)。控制電路950還控制行驅(qū)動(dòng)器電路945和列驅(qū)動(dòng)器電路960，使得驅(qū)動(dòng)電壓可被施加。每一像素單元通常輸出像素復(fù)位信號(hào)Vw和像素圖像信號(hào)Vsig兩者，其由取樣和保持電路961根據(jù)相關(guān)雙取樣("CDS")方案來(lái)讀取。像素復(fù)位信號(hào)v^表示像素單元的復(fù)位狀態(tài)。像素圖像信號(hào)v^表示像素單元中的光傳感器響應(yīng)于積分周期期間所施加的光而產(chǎn)生的電荷的量。取樣和保持電路961對(duì)像素復(fù)位信號(hào)v^和像素圖像信號(hào)vsig進(jìn)行取樣、保持和放大。取樣和保持電路961輸出經(jīng)放大的像素復(fù)位信號(hào)Vw和像素圖像信號(hào)Vsig。V^與V^之間的差表示消除了共模噪聲的實(shí)際像素單元輸出。差分信號(hào)(例如，Vrst-Vsig)由差分放大器962針對(duì)每一所讀出像素單元而產(chǎn)生。差分信號(hào)由模/數(shù)轉(zhuǎn)換器975數(shù)字化。模/數(shù)轉(zhuǎn)換器975向圖像處理器980供應(yīng)經(jīng)數(shù)字化的像素信號(hào)，圖像處理器980根據(jù)像素值形成數(shù)字圖像并輸出數(shù)字圖像。輸出數(shù)字圖像是部分地由圖像處理器980的宏西格瑪濾波器100、UO而產(chǎn)生的經(jīng)濾波的圖像。當(dāng)然，宏西格瑪濾波器100、110還可與圖像處理器980分離。輸入到宏西格瑪濾波器100、110的像素值為差分信號(hào)Vrst-Vsig。宏西格瑪濾波器100、110可與提供彩色像素信號(hào)且不限于在CMOS成像器中使用的任何類(lèi)型的圖像傳感器一起使用。例如，宏西格瑪濾波器IOO、IIO可配合從CCD或其它類(lèi)型的圖像傳感器獲得的像素信號(hào)而使用。另外，宏西格瑪濾波器100、110可在使用成像器裝置的任何成像系統(tǒng)中使用，所述成像系統(tǒng)包含(但不限于)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、相機(jī)系統(tǒng)、掃描儀、機(jī)器視覺(jué)、交通工具導(dǎo)航、視頻電話(huà)、監(jiān)視系統(tǒng)、自動(dòng)對(duì)焦系統(tǒng)、星體跟蹤儀系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)、圖像穩(wěn)定化系統(tǒng)和其它成像系統(tǒng)。其中可使用所述實(shí)施例的實(shí)例性數(shù)碼相機(jī)系統(tǒng)包含視頻數(shù)碼相機(jī)、具有視頻選項(xiàng)的靜態(tài)相機(jī)、蜂窩式電話(huà)相機(jī)、手持式個(gè)人數(shù)字助理(PDA)相機(jī)和其它類(lèi)型的相機(jī)。本發(fā)明還可在獨(dú)立的圖像處理器(例如經(jīng)編程以實(shí)施所描述的宏西格瑪濾波器100、110的過(guò)程的個(gè)人計(jì)算機(jī))中使用。圖8展示作為數(shù)碼相機(jī)1001的一部分的典型系統(tǒng)1000。系統(tǒng)1000包含成像裝置900，其包含用以實(shí)施根據(jù)上文所述實(shí)施例的宏西格瑪濾波器100、IIO的軟件或硬件。系統(tǒng)1000通常包括處理單元1010(例如微處理器)，其控制系統(tǒng)功能并經(jīng)由總線(xiàn)1090與輸入/輸出(I/O)裝置1020通信。成像裝置卯0也經(jīng)由總線(xiàn)IO卯與處理單元1010通信。系統(tǒng)1000還包含隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)1040，且可包含可裝卸存儲(chǔ)存儲(chǔ)器1050(例如快閃存儲(chǔ)器)，其也經(jīng)由總線(xiàn)1090與處理單元1010通信。當(dāng)按壓快門(mén)釋放按鈕1099時(shí)，透鏡1095將圖像聚焦在成像裝置卯0的像素陣列上。系統(tǒng)1000可替代地為較大處理系統(tǒng)(例如計(jì)算機(jī))的一部分。通過(guò)總線(xiàn)1090，系統(tǒng)1000說(shuō)明性地與其它計(jì)算機(jī)組件通信，所述組件包含(但不限于)硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器1030和一個(gè)或一個(gè)以上可裝卸存儲(chǔ)存儲(chǔ)器1050。成像裝置900可與處理器(例如中央處理單元、數(shù)字信號(hào)處理器或微處理器)組合，其具有或不具有位于單個(gè)集成電路上或與處理器位于不同芯片上的存儲(chǔ)器存儲(chǔ)裝置。權(quán)利要求1.一種對(duì)圖像進(jìn)行濾波的方法，其包括讀出所述圖像的多個(gè)像素塊中的像素的像素值；確定所述多個(gè)像素塊中的每一者的塊平均像素值；對(duì)于具有在從所述多個(gè)像素塊讀出所述像素值之后讀出的第一像素值的第一像素，識(shí)別所述第一像素值是否與所述塊平均像素值相差小于所述多個(gè)像素塊中的每一者的閾值，從而指示所述第一像素是否在平坦區(qū)域中；及如果所述第一像素在平坦區(qū)域中，那么使用所述塊平均像素值來(lái)平滑所述第一像素的值。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中每一塊的所述閾值為每一塊中的所述像素值的標(biāo)準(zhǔn)偏差。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中針對(duì)每一塊中具有相同色彩的像素來(lái)確定所述塊平均像素值。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中將所述第一像素值同與所述第一像素具有所述相同色彩的像素的所述塊平均像素值進(jìn)行比較。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中當(dāng)將所述塊平均像素值用于平滑所述第一像素的所述值時(shí)，對(duì)所述塊平均像素值進(jìn)行加權(quán)，所述加權(quán)是基于所述第一像素與相應(yīng)的像素塊之間的距離。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中如果所述第一像素不在平坦區(qū)域中，那么用所述第一像素和以所述第一像素為中心的窗口內(nèi)的個(gè)別像素值的平均值來(lái)代替所述第一像素的所述值。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中在確定所述第一像素的代替值的過(guò)程中，僅使用與所述第一像素的所述值相差小于閾值的個(gè)別像素值。8.—種將平坦區(qū)域?yàn)V波器應(yīng)用于圖像中的像素的方法，其包括將所述圖像的區(qū)域劃分成若干像素塊；確定所述像素塊中的每一者的塊平均像素值；及使用所述所確定的塊平均像素值來(lái)平滑位于所述區(qū)域外且位于所述像素塊下游的第一像素的值。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中只有在所述第一像素在值方面與所述塊平均像素值中的每者相差小于閾值的情況下，才使用所述塊平均像素值來(lái)平滑所述第一像素的所述值。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述像素塊中的每一者具有對(duì)應(yīng)的閾值。11.根據(jù)權(quán)利要求IO所述的方法，其中所述閾值表示每一像素塊的像素值的標(biāo)準(zhǔn)偏差。12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中對(duì)所述塊平均像素值進(jìn)行加權(quán)。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中對(duì)所述塊平均像素值的所述加權(quán)是基于所述第一像素與相應(yīng)的像素塊之間的距離。14.一種處理圖像的方法，其包括接收對(duì)應(yīng)于捕捉到的圖像的像素值；通過(guò)以下步驟來(lái)處理所述所接收到的像素值確定所述所接收到的像素值的若干第一塊的塊平均像素值；確定每一第一塊的閾值；找出不包含在所述第一塊中且在值方面與所述塊平均像素值中的每一者相差小于對(duì)應(yīng)的塊閾值的第一像素值；及用所述第一像素值與所述塊平均像素值的平均值來(lái)代替所述第一像素值。15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述代替所述第一像素值的步驟包括使用經(jīng)加權(quán)的平均值，應(yīng)用于每一塊平均像素值的權(quán)數(shù)是基于所述第一像素與相應(yīng)的第一塊之間的距離。16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述閾值表示每一第一塊的像素值的標(biāo)準(zhǔn)偏差。17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其進(jìn)一步包括找出不包含在接收到的像素值的所述第一塊中且在值方面與所述塊平均像素值中的任一者相差至少所述對(duì)應(yīng)的塊閾值的第二像素值；確定第二像素塊的閾值，其中第二像素為中心像素；及用所述第二像素值與所述第二塊內(nèi)與所述第二像素值相差小于所述第二塊的所述閾值的像素的平均值來(lái)代替所述第二像素值。18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述第二塊的所述閾值表示所述第二塊中的像素值的標(biāo)準(zhǔn)偏差。19.一種對(duì)圖像進(jìn)行濾波的方法，其包括讀出所述圖像的多個(gè)像素塊中的像素的像素值；確定所述多個(gè)像素塊中的每一者的塊平均像素值；對(duì)于具有第一像素值的第一像素，識(shí)別所述第一像素值是否與所述塊平均像素值相差小于所述多個(gè)像素塊中的每一者的閾值，從而指示所述第一像素是否在平坦區(qū)域中；及如果所述第一像素在平坦區(qū)域中，那么使用所述塊平均像素值來(lái)平滑所述第一像素的值。20.—種實(shí)施圖像濾波器的設(shè)備，所述濾波器包括第一濾波器，其利用像素值來(lái)平滑在值方面與像素塊的塊平均像素值相差至少一閾值的像素，，及第二濾波器，其利用像素塊的所述塊平均像素值來(lái)平滑在值方面相差小于所述閾值且在所述第二濾波器所使用的所述像素塊下游的像素。21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其中所述第二濾波器包含用于確定每一像素塊的所述閾值的陶值函數(shù)。22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的設(shè)備，其中所述閾值是每一像素塊內(nèi)的像素值的標(biāo)準(zhǔn)偏差。23.根據(jù)權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其中所述第二濾波器包含用于將權(quán)數(shù)應(yīng)用于所述塊平均像素值的加權(quán)函數(shù)，所述加權(quán)函數(shù)是基于正被濾波的所述像素與相應(yīng)的像素塊之間的距離。24.--^巾成像器，其包括像素陣列，其產(chǎn)生表示圖像的像素值；及處理器，其實(shí)施圖像濾波器，所述圖像濾波器包含第一西格瑪濾波器，所述第一西格瑪濾波器利用所述像素陣列的像素塊的塊平均像素值來(lái)平滑在所述第一西格瑪濾波器所使用的所述像素塊下游的像素。25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的成像器，其中所述圖像濾波器包含與所述第一西格瑪濾波器不同的第一-西格瑪濾波器，以平滑在值方面與所述塊平均像素值相差至少一閾值的像素。26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的成像器，其中所述第二西格瑪濾波器包含用于確定待濾波的像素的閾值的閾值函數(shù)。27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的成像器，其中所述閾值為其中所述待濾波的像素為中心像素的像素窗口中的像素的標(biāo)準(zhǔn)偏差。28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的成像器，其中所述第二西格瑪濾波器通過(guò)用所述中心像素和所述像素窗口內(nèi)與所述中心像素相差小于所述閾值的其它像素的平均值代替所述待濾波的像素的所述值來(lái)平滑所述待濾波的像素。29.根據(jù)權(quán)利要求24所述的成像器，其中所述第一西格瑪濾波器平滑在值方面與所述塊平均像素值相差小于閾值的像素。30.根據(jù)權(quán)利要求24所述的成像器，其中所述第一西格瑪濾波器包含用于確定每一像素塊的閾值的閾值函數(shù)。31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的成像器，其中所述閾值為每一像素塊內(nèi)的像素值的標(biāo)準(zhǔn)偏差。32.根據(jù)權(quán)利要求30所述的成像器，其中所述第一西格瑪濾波器平滑在值方面與所述塊平均像素值中的每一者相差小于對(duì)應(yīng)閾值的像素。33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的成像器，其中所述第一西格瑪濾波器通過(guò)用待濾波的像素與所述塊平均像素值的平均值代替所述待濾波的像素的所述值來(lái)平滑所述待濾波的像素。34.根據(jù)權(quán)利要求24所述的成像器，其中所述第一西格瑪濾波器包含用于基于正被濾波的所述像素與相應(yīng)的像素塊之間的距離而將權(quán)數(shù)應(yīng)用于所述塊平均像素值的加權(quán)函數(shù)。全文摘要本發(fā)明提供平滑像素值的圖像濾波器和方法。將待平滑的像素的像素值與多個(gè)像素塊中的每一者的塊平均像素值進(jìn)行比較。所述待平滑的像素可在所述像素塊中的每一者的下游。如果所述像素值與所述塊平均像素值中的每一者之間的差小于所述像素塊中的每一者的對(duì)應(yīng)西格瑪閾值，那么將利用所述塊平均像素值的第一西格瑪濾波器應(yīng)用于所述待平滑的像素。如果所述像素值與所述塊平均像素值中的任一者之間的差不小于對(duì)應(yīng)的西格瑪閾值，那么將第二西格瑪濾波器應(yīng)用于所述待平滑的像素。文檔編號(hào)G06T5/00GK101645168SQ20091016404公開(kāi)日2010年2月10日申請(qǐng)日期2009年8月5日優(yōu)先權(quán)日2008年8月5日發(fā)明者烏梅什·拉奧申請(qǐng)人:普廷數(shù)碼影像控股公司