專利名稱：噪聲降低裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及噪聲的降低，特別是沿著檢測(cè)邊緣降低噪聲。
背景技術(shù)：
由于大部分圖像傳感器總會(huì)存在各種噪聲源，因此，降低噪聲就成為 數(shù)字圖像處理的一個(gè)重要操作。然而，噪聲的降低往往會(huì)伴隨造成圖像的
模糊(blurring),特別是位于圖像的邊緣(edge)或細(xì)節(jié)信息中。因此，噪 聲降低的目的在于在盡可能不降低圖像質(zhì)量的前提下，盡可能地去除更多 的噪聲。
傳統(tǒng)作法中有一種稱為線性方法，其將原始圖像與一掩模(mask)作 巻積運(yùn)算(convolution^雖然該方法被普遍使用，然而其會(huì)造成圖像的模 糊，特別位于邊緣處的圖像模糊。
因此亟需提出一種快速且有效的噪聲降低方法，并能用以維持其邊緣 (edge-preserving ) <=

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述，本發(fā)明的目的之一在于提供一種快速且有效的噪聲降低方 法，并能用以維持其邊緣及細(xì)節(jié)信息。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，首先檢測(cè)像素亮度(luma)成分的噪聲及邊緣， 并檢測(cè)像素色度(chroma)成分的噪聲。接著，根據(jù)所述檢測(cè)噪聲及檢測(cè) 邊緣，用以將噪聲從亮度成分及色度成分中去除。


圖1示出本發(fā)明實(shí)施例的噪聲降低裝置；
圖2示出本發(fā)明實(shí)施例的噪聲降低方法的流程；
圖3示出具有3x3像素矩陣的簡(jiǎn)化圖像例子，其中的像素X5將進(jìn)行噪聲的降低。
主要元件符號(hào)說(shuō)明
100 噪聲降低裝置
10 轉(zhuǎn)換單元
11 噪聲/邊緣檢測(cè)單元
12 噪聲檢測(cè)單元
13 噪聲降低單元
14 噪聲降低單元
200 噪聲降低方法
20-222B 噪聲降低方法的流程步驟
具體實(shí)施例方式
圖1示出本發(fā)明實(shí)施例的噪聲降低裝置100，而圖2示出本發(fā)明實(shí)施例 的噪聲降低方法200的流程。在本實(shí)施例中，裝置100及方法200用以有 效地降低或去除噪聲，特別是脈沖(impulse)噪聲。
在本實(shí)施例中，首先輸入一摻雜有噪聲的圖像至裝置100 (步驟20)。 圖3示出具有3x3像素矩陣的簡(jiǎn)化圖像例子，其中的像素X5將進(jìn)行噪聲的 降低。輸入圖像接著被分離/轉(zhuǎn)換單元10 (在步驟21)轉(zhuǎn)換或分離為亮度成 分及色度成分。在本說(shuō)明書中，"單元" 一詞可用以指電路、程序片段或其 組合。如果輸入的圖像本身已經(jīng)為亮度-色度格式，則轉(zhuǎn)換步驟21就不需要 了。在本實(shí)施例中，輸入圖像為RGB格式，其被分離或轉(zhuǎn)換至YCbCr色 彩空間。雖然本實(shí)施例以YCbCr色彩空間作為例子，然而也可以使用其它 的色彩空間。例如，本發(fā)明實(shí)施例可以使用YUV或YIQ色彩空間。
對(duì)于亮度部分，以噪聲/邊緣檢測(cè)單元11 (圖1)對(duì)亮度成分(例如Y) 進(jìn)行噪聲檢測(cè)(步驟22A)及邊緣檢測(cè)(步驟23)。在噪聲及邊緣被檢測(cè)之 后，則以噪聲降低單元13來(lái)對(duì)所需降低噪聲的像素(例如Xs)進(jìn)行處理， 以降低其噪聲。上述檢測(cè)可以使用(但不限于)下式來(lái)表示-
呻5-z2|+|x5—;g (la)
碎5—X4|+|H6| (lb)膠,廣xj+p^-z9
噪聲總和-V+H+NE+NW (le) 如果噪聲總和(NoiseValue) >噪聲臨界值(threshold),則
|(Z2+Z8)如果r〈Z/,r〈iV五，r<層
JT:=4(X3+^7)如果，< r， iV￡ <iV￡ < , |> (If)
+ Z9)如果i\W < F, Mf < //， AW < iV￡ 中間數(shù)(相鄰像素)否則
否則
在本實(shí)施例中，在步驟220A，以式(la)得到垂直噪聲值V，以式(lb)
得到水平噪聲值H，以式(lC)得到東北方向(也即，X3-Xs-X7方向)噪聲
值NE，以式(Id)得到西北方向(也即，X廣Xs-X9方向)噪聲值NW。噪 聲總和由式(le)將V、 H、 NE、 NW相加得到。雖然本實(shí)施例以3x3像 素矩陣為例，然而其它尺寸的矩陣(例如5x5)也可適用于本發(fā)明。另外， 上述東北方向(45° )及西北方向(-45° )也可以替換或額外使用其它的 角度。
接著，在步驟222A中將噪聲總和與預(yù)設(shè)的噪聲臨界值進(jìn)行比較。如果 噪聲總和大于噪聲臨界值，表示檢測(cè)到噪聲存在于像素X5周圍；此時(shí)則以 式(If)的條件來(lái)檢測(cè)其邊緣(步驟23)。如果檢測(cè)發(fā)現(xiàn)到邊緣，則沿著檢 測(cè)邊緣對(duì)像素進(jìn)行內(nèi)插校正(步驟24A);如果未檢測(cè)到邊緣，則根據(jù)其相 鄰像素求得中間數(shù)(median)(步驟24B)。如果步驟23未檢測(cè)到噪聲，則 保持而不改變像素Xs的值(步驟25A)。以垂直方向的邊緣檢測(cè)(步驟23) 為例，如果符合V〈H、 V<NE、 V〈NW等條件，則以內(nèi)插方法將像素Xs校 正為其垂直方向鄰近像素(X2與Xs)的平均值。至于其它方向的邊緣檢測(cè) 及像素校正，也是按照類似原理進(jìn)行處理。
另一方面，對(duì)于色度部分，以噪聲檢測(cè)單元12 (圖2)對(duì)色度成分(例 如Cb及Cr)進(jìn)行噪聲檢測(cè)(步驟22B)。由于色度成分中存在極少的邊緣信息，因此不需使用類似步驟23的邊緣檢測(cè)。上述亮度處理及色度處理的 順序可以改變，甚至同時(shí)進(jìn)行。在噪聲被檢測(cè)之后，則以噪聲降低單元14 對(duì)所需降低噪聲的像素(例如X5)進(jìn)行處理，以降低其噪聲。上述檢測(cè)可 以使用(但不限于)下式來(lái)表示-<formula>formula see original document page 7</formula>噪聲總和二V+H+NE+NW (2e) 如果噪聲總和 > 噪聲臨界值 f中間數(shù)(相鄰像素)如果噪聲總和>噪聲臨界值
在本實(shí)施例中，在步驟220B，以式(2a)得到垂直噪聲值V，以式(2b) 得到水平噪聲值H，以式(2c)得到東北方向(也即，X3-Xs-X7方向)噪聲 值NE，以式(2d)得到西北方向(也即，X^Xs-X9方向)噪聲值NW。噪 聲總和由式(2e)將V、 H、 NE、 NW相加得到。在本實(shí)施例中，條件(la) -(le)與條件(2a) - (2e)是相同的。雖然本實(shí)施例使用3x3矩陣的去噪 聲窗口 (denoising window),然而其它尺寸的窗口 (例如5x5)也可適用于 本發(fā)明。另外，上述東北方向(45° )及西北方向(-45° )也可以替換或 額外使用其它的角度。
接著，在步驟222B中將噪聲總和與預(yù)設(shè)的噪聲臨界值進(jìn)行比較。此處 的噪聲臨界值可以等于或不等于步驟222A中的噪聲臨界值。如果噪聲總和 大于噪聲臨界值，表示撿測(cè)到噪聲存在于像素X5周圍，因此接著對(duì)像素進(jìn) 行校正(步驟24B);否則，保持而不改變像素Xs的值(步驟25B)。在本 實(shí)施例中，如果噪聲總和大于噪聲臨界值，則根據(jù)其相鄰像素(例如X。 X2、 X3、 X4、 X6、 X7、 X8、 X9)求得中間數(shù)(步驟24B)。
經(jīng)噪聲校正的亮度成分及色度成分可以進(jìn)一步將其轉(zhuǎn)換為其它適當(dāng)色 彩空間，也可以將其顯示、儲(chǔ)存或傳輸以便于進(jìn)一步的圖像處理。
鑒于上述，本發(fā)明實(shí)施例提供一種非線性方法，其可以快速且有效地 降低噪聲，并能同時(shí)維持其邊緣及細(xì)節(jié)信息。本實(shí)施例可以硬件、軟件或組合方式制作為一種去噪聲濾波器，用以有效去除噪聲且不會(huì)造成圖像邊 緣及細(xì)節(jié)信息的模糊。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，其并非用以限定本發(fā)明的保護(hù)范
圍；凡其它未脫離本發(fā)明所揭示的精神下所完成的等效修變或變型，均應(yīng) 包括在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種噪聲降低裝置，包括檢測(cè)器，用以檢測(cè)像素亮度成分的噪聲及邊緣，并檢測(cè)像素色度成分的噪聲；以及噪聲降低單元，根據(jù)所述檢測(cè)噪聲及檢測(cè)邊緣，用以將噪聲從所述亮度成分及色度成分中去除。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的噪聲降低裝置，還包括轉(zhuǎn)換單元，用以將輸 入圖像的像素值分離為所述亮度成分及色度成分。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的噪聲降低裝置，其中所述像素的亮度成分及 色度成分為YCbCr色彩空間。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的噪聲降低裝置，其中所述檢測(cè)器在垂直、水 平、東北、西北等方向產(chǎn)生噪聲總和。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的噪聲降低裝置，其中所述噪聲降低單元在所 述噪聲總和大于預(yù)設(shè)的噪聲臨界值時(shí)，進(jìn)行噪聲的去除，否則不改變像素 值。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的噪聲降低裝置，其中所述噪聲降低單元在檢 測(cè)到邊緣時(shí)，沿著所述檢測(cè)邊緣并根據(jù)相鄰像素，進(jìn)行內(nèi)插校正以去除噪 聲；在未檢測(cè)到邊緣時(shí)，則根據(jù)相鄰像素求得中間數(shù)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的噪聲降低裝置，其中所述噪聲降低單元根據(jù) 相鄰像素以求得中間數(shù)，用以去除所述色度成分的噪聲。
8、 一種噪聲降低方法，包括檢測(cè)像素亮度成分的噪聲及邊緣，并檢測(cè)像素色度成分的噪聲；以及根據(jù)所述檢測(cè)噪聲及檢測(cè)邊緣，將噪聲從所述亮度成分及色度成分中 去除。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的噪聲降低方法，還包括轉(zhuǎn)換步驟，用以將輸 入圖像的像素值分離為所述亮度成分及色度成分。
10、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的噪聲降低方法，其中所述述像素的亮度成 分及色度成分為YCbCr色彩空間。
11、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的噪聲降低方法，其中所述的檢測(cè)步驟在垂 直、水平、東北、西北等方向產(chǎn)生噪聲總和。
12、 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的噪聲降低方法，其中所述噪聲去除步驟在 所述噪聲總和大于預(yù)設(shè)的噪聲臨界值時(shí)，進(jìn)行噪聲的去除，否則不改變像 素值。
13、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的噪聲降低方法，其中所述噪聲去除步驟中， 當(dāng)檢測(cè)到邊緣時(shí)，沿著所述檢測(cè)邊緣并根據(jù)相鄰像素，進(jìn)行內(nèi)插校正以去 除噪聲；當(dāng)未檢測(cè)到邊緣時(shí)，則根據(jù)相鄰像素求得中間數(shù)。
14、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的噪聲降低方法，其中所述噪聲去除步驟根 據(jù)相鄰像素以求得中間數(shù)，用以去除所述色度成分的噪聲。
全文摘要
一種噪聲降低裝置及方法。首先檢測(cè)像素亮度成分的噪聲及邊緣，并檢測(cè)像素色度成分的噪聲。接著，根據(jù)該檢測(cè)噪聲及檢測(cè)邊緣，用以將噪聲從亮度成分及色度成分中去除。
文檔編號(hào)H04N5/217GK101562692SQ20091012889
公開日2009年10月21日 申請(qǐng)日期2009年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月2日
發(fā)明者史妙紅 申請(qǐng)人:英屬開曼群島商恒景科技股份有限公司