雜訊消除電路的製作方法

2023-05-19 10:10:56 4

專利名稱：雜訊消除電路的製作方法
技術領域：
本發明系有關於ー種消除電路，其系尤指ー種可以消除影像雜訊的雜訊消除電路。
背景技術：
隨著多媒體技術的發展，人們對於高畫質影像的要求越益提高。然而，影響影像質量的重要因素之一，便是影像擷取、信號轉換以及信號傳輸過程中所伴隨產生的雜訊，因此必須透過影像處理的技術，消除影響人眼視覺感受的雜訊。最常見的去雜訊的影像處理有空間域去雜訊處理及時域去雜訊處理。空間域去雜訊處理為採用具有局部窗ロ區塊(local window bloack)的濾波器，將目前影像中各像素進行空間域濾波處理，使影像變得平滑及柔和，進而降低人眼對雜訊 的視覺感受。但是，這種方式通常會造成影像模糊化(blur)，反而影響了影像中細節的呈現，例如邊緣(edge)及紋理(texture)。時域去雜訊處理為參考先前影像的信息，來對目前影像中各像素進行時域濾波處理。基於目前影像與先前影像具有高度相關的特性，時域去雜訊處理與空間域去雜訊處理相較之下，較能維持及保留影像中的細節。然而，在對影像中移動對象進行時域濾波處理吋，很容易產生移動殘影，造成人眼感受不適。因此，便有人提出採用移動估測算法來評估目前影像整體的移動向量趨勢，並據以調整時域濾波的強度，以消除移動殘影。然而，移動估算算法的複雜度高且運算量大，以硬體實現時較難對目前影像進行實時處理。而且，人眼所能忍受影像的失真程度受到環境光源以及影像變化而有所不同，是故在去雜訊過程中，除了要避免移動殘影的發生，也須考慮環境光源以及影像特徵等因素的影響。綜上所述，在影像處理的領域中，一般用來消除雜訊的方法多半是直接處理影像中的像素，目前，最常使用的濾波器不外乎是平均濾波器以及排序統計濾波器，因應不同原因所形成的雜訊，其所採用的濾波器也隨之不同。習知用來濾除飛紋雜訊(mosquito noise)及高斯雜訊(Gaussian noise)的方法是使用低通濾波器(lowpass filter)，低通濾波器的操作原理是對濾波器屏蔽所定義的區域的全部像素值取得一算木平均值，並以此算木平均值來取代原本的像素值，然而低通濾波器是針對整張畫面進行調整像素值的動作，對於非雜訊的部分也同樣地會更改其像素值，因此在消除雜訊的過程中，往往會模糊影像的邊緣部分而造成失真的現象，以習知技術顯然無法辨識出雜訊所在的位置。再者，一般進行影像鋭利度強化中，高通濾波器對於含有雜訊的影像較為敏感，容易造成影像邊緣的誤判，使得影像經過影像鋭利度強化後，雜訊亦被同步加強，所以，在影像鋭利度強化之前，先進行雜訊消除以減少雜訊的幹擾。然而，一般消除雜訊是使用低通濾波器作雜訊去除的動作，但上述可知，使用低通濾波器會造成影像畫面模糊化，反而減少其鋭利度。
因此，如何針對上述問題而提出一種新穎雜訊消除電路，其可有效消除影像雜訊並可以避免造成影像畫面模糊化，使可解決上述問題。

發明內容
本發明的目的之一，在於提供一種雜訊消除電路，其藉由至少ー濾波器消除ー輸入影像數據的雜訊，以達到有效消除影像雜訊並可以避免造成影像畫面模糊化。本發明的雜訊消除電路包含至少ー邊緣偵測単元、至少ー濾波器、至少ー調整單元與一第一加法器。至少ー邊緣偵測単元用以比較ー輸入影像數據的ー輸入像素和輸入影像數據的至少ー相鄰像素而產生至少ー差異數據；至少ー濾波器耦接邊緣偵測単元，並過濾差異數據而產生ー過濾數據；至少ー調整単元對應耦接濾波器，並依據一調整參數而調整過濾數據以產生一抑制數據；以及第一加法器相加抑制數據與輸入數據，以消除輸入影 像數據的雜訊，如此，本發明藉由至少ー濾波器消除輸入影像數據的雜訊，以達到有效消除影像雜訊並可以避免造成影像畫面模糊化。實施本發明產生的有益效果是本發明的雜訊消除電路由至少ー邊緣偵測単元用以比較ー輸入影像數據的ー輸入像素和輸入影像數據的至少ー相鄰像素而產生至少ー差異數據；至少ー濾波器耦接邊緣偵測単元，並過濾差異數據而產生ー過濾數據；至少ー調整單元對應耦接濾波器，並依據一調整參數而調整過濾數據以產生一抑制數據；以及第一加法器相加抑制數據與輸入數據，以消除輸入影像數據的雜訊，如此，本發明藉由至少ー濾波器消除輸入影像數據的雜訊，以達到有效消除影像雜訊並可以避免造成影像畫面模糊化。


圖I為本發明的一實施例的雜訊消除電路的方塊圖；圖2為本發明的一實施例的輸入影像數據的輸入像素與相鄰像素排列的示意圖；以及圖3為本發明的一實施例的濾波器的過濾曲線圖。圖號對照說明I雜訊消除電路10邊緣偵測單元20濾波器30調整單元40第一加法器50第二加法器60除法器
具體實施例方式為了使本發明的結構特徵及所達成的功效有更進ー步的了解與認識，特用較佳的實施例及配合詳細的說明，說明如下請參閱圖1，係為本發明的一實施例的雜訊消除電路的方塊圖。如圖所示，本發明的雜訊消除電路I包含至少ー邊緣偵測単元10、至少ー濾波器20、至少ー調整単元30與一第一加法器40。邊緣偵測單元10接收ー輸入影像數據，於本實施例中，輸入影像數據為YCbCr格式，但本發明並不局限輸入影像數據為YCbCr格式，亦可以為其它影像數據的格式，例如RGB格式，邊緣偵測單元10用以比較輸入影像數據的ー輸入像素和輸入影像數據的相鄰像素而產生一差異數據Di。濾波器20耦接邊緣偵測単元10，並過濾差異數據Di而產生ー過濾數據Ei，其中，本發明的濾波器為ー Epsilon濾波器。調整單元30耦接濾波器20，並依據一調整參數Wi而調整過濾數據Ei而產生一第一抑制數據rli，其中，調整單元30為ー乘法器，第一加法器40相加第一抑制數據rli與輸入影像數據，以消除輸入影像數據的雜訊，如此，本發明藉由 濾波器20消除輸入影像數據的雜訊，以達到有效消除影像雜訊並可以避免造成影像畫面模糊化。另外，上述雜訊消除電路I僅包含一個邊緣偵測單元10、一個濾波器20與ー個調整単元30，而為了増加雜訊消除電路I消除輸入影像數據的雜訊的能力，所以，雜訊消除電路I包含多個邊緣偵測單元10、多個濾波器20、多個調整単元30。如圖2所示，該多個邊緣偵測單元10會先接收ー個輸入像素P，再接收相鄰於輸入像素P的相鄰像素Pi，i = 0，1，2，3，也就是說，多個邊緣偵測單元10皆會同時接收到相同的輸入像素P，的後，該多個邊緣偵測單元10會分別接收不同的相鄰像素Pi，而比較輸入影像數據的輸入像素P和輸入影像數據的相鄰像素Pi而產生差異數據Di，i = 0,1,2,3，其公式如下所示Di = P-Pi，i = 0，1，2，3........................(I)由上述公式並配合圖2可知，當該多個邊緣偵測單元10中的第0個邊緣偵測單元10接收第0個相鄰像素PO與輸入像素P，而比較第0個相鄰像素PO與輸入像素P，產生第0個差異數據D0，同理，第I個邊緣偵測單元10接收第I個相鄰像素Pl與輸入像素P，而比較第I個相鄰像素Pl與輸入像素P，產生第I個差異數據D1，以此類推，此本實施例為例，該多個邊緣偵測單元10總共產生14個差異數據DO D13。承上所述，濾波器20耦於邊緣偵測単元10，於本實施例中，系採用多個濾波器20，所以，該多個濾波器20分別耦接該多個邊緣偵測單元10，並該多個濾波器20分別過濾該差異數據而產生ー過濾數據Ei，其中，由於本發明的濾波器20是使用Epsilon濾波器進行濾波，所以，本發明的濾波器20產生過濾數據Ei的公式如下Ei = Epsilon Filter (Di)..................... (2)調整單元30耦接濾波器20，於本實施例中，系採用多個調整単元30，所以，該多個調整單元30分別耦接該多個濾波器20，並該多個調整単元30分別依據一調整參數Wi而調整過濾數據而產生第一抑制數據rli。由於雜訊消除電路I包含多個邊緣偵測單元10、多個濾波器20、多個調整単元30，所以，本實施例的雜訊消除電路I更包含一第二加法器50與一除法器60。第二加法器50相加該多個調整單元30輸出的第一抑制數據rli，而產生一累加數據sum，除法器60耦接第二加法器50，並平均累加數據sum，而產生一第二抑制數據r2，且傳送第二抑制數據r2至第一加法器40，第一加法器40耦接除法器60，而相加第二抑制數據r2與輸入影像數據而產生並輸出ー輸出影像數據PNK，以除該輸入影像數據的雜訊，其中，第一加法器40產生輸出影像數據Pnk的公式如下所示Pnr = p +..............................(3)如此，本發明藉由濾波器消除輸入影像數據的雜訊，以達到有效消除影像雜訊並可以避免造成影像畫面模糊化。請參閱圖3，係為本發明的一實施例的濾波器的過濾曲線圖。如圖所示，本發明的 濾波器20是使用Epsilon濾波器，該濾波器20具有一第一正門檻值印_thl與一第二正門檻值印_th2。當邊緣偵測單元10所產生的差異數據Di大於零並小於第一正門檻值印_thl時，濾波器20系將差異數據Di乘上ー第一斜率參數，而產生過濾數據Ei ;當差異數據Di大於第一正門檻值ep_thl並小於第二正門檻值ep_th2時，濾波器20系將差異數據Di乘上ー第二斜率參數，而產生過濾數據Ei。此外，本發明的濾波器20可藉由調整一正門檻參數印_th與第一正門檻值印_thl與第二正門檻值ep_th2而分別決定第一斜率參數與第二斜率參數，所以，本發明可藉由調整正門檻參數印_th與第一正門檻值ep_thl而調整第一斜率參數，或是調整正門檻參數ep_th與第二正門檻值印_th2而調整第二斜率參數。再者，本發明的濾波器20更具有一第一負門檻值-印_thl與一第二負門檻值-印_th2。當差異數據Di小於零並大於第一負門檻值-印_thl時，濾波器20系將差異數據Di乘上ー第三斜率參數，而產生過濾數據Ei ;當差異數據Di小於第一負門檻值-印_thl並大於該第二負門檻值-印_th2吋，濾波器20系將差異數據Di乘上ー第四斜率參數，而產生過濾數據。如此，本發明藉由上述的濾波器的濾波方式而消除輸入影像數據的雜訊，以達到有效消除影像雜訊並可以避免造成影像畫面模糊化。另外，本發明的濾波器20可藉由調整ー負門檻參數-印_th與第一負門檻值-印_thl與第二負門檻值_ep_th2而分別決定第三斜率參數與第四斜率參數，所以，本發明可藉由調整負門檻參數-印_th與第一負門檻值-印_thl而調整第三斜率參數，或是調整負門檻參數-印_th與第二負正門檻值-印_th2而調整第四斜率參數。綜上所述，本發明的雜訊消除電路由至少ー邊緣偵測単元用以比較ー輸入影像數據的ー輸入像素和輸入影像數據的至少ー相鄰像素而產生至少ー差異數據；至少ー濾波器耦接邊緣偵測単元，並過濾差異數據而產生ー過濾數據；至少ー調整単元對應耦接濾波器，並依據一調整參數而調整過濾數據以產生一抑制數據；以及第一加法器相加抑制數據與輸入數據，以消除輸入影像數據的雜訊，如此，本發明藉由至少ー濾波器消除輸入影像數據的雜訊，以達到有效消除影像雜訊並可以避免造成影像畫面模糊化。上文僅為本發明的較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施的範圍，凡依本發明權利要求範圍所述的形狀、構造、特徵及精神所為的均等變化與修飾，均應包括於本發明的權利要求範圍內。
權利要求
1.一種雜訊消除電路，其特徵在於，其包含 至少一邊緣偵測單元，用以比較一輸入影像數據的一輸入像素和該輸入影像數據的至少一相鄰像素而產生至少一差異數據； 至少一濾波器，耦接該邊緣偵測單元，並過濾該差異數據而產生一過濾數據； 至少一調整單元，耦接該濾波器，並依據一調整參數而調整該過濾數據，以產生一抑制數據；以及 一第一加法器，相加該抑制數據與該輸入影像數據，以消除該輸入影像數據的雜訊。
2.如權利要求I所述的雜訊消除電路，其特徵在於，其中雜訊消除電路包含多個邊緣偵測單元、多個濾波器、多個調整單元時，該雜訊消除電路更包含 一第二加法器，相加該多個調整單元調整後的過濾數據，而產生一累加數據； 以及 一除法器，耦接該第二加法器，並平均該累加數據，以產生該抑制數據，且傳送該抑制數據至該第一加法器。
3.如權利要求I所述的雜訊消除電路，其特徵在於，其中該濾波器為一Epsilon濾波器。
4.如權利要求I所述的雜訊消除電路，其特徵在於，其中該調整單元為一乘法器。
5.如權利要求I所述的雜訊消除電路，其特徵在於，其中該濾波器具有一第一正門檻值，當該差異數據大於零並小於該第一正門檻值時，該濾波器系將該差異數據乘上一第一斜率參數，而產生該過濾數據。
6.如權利要求5所述的雜訊消除電路，其特徵在於，其中該濾波器更具有一第二正門檻值，當該差異數據大於該第一正門檻值並小於該第二正門檻值時，該濾波器系將差異數據乘上一第二斜率參數，而產生該過濾數據。
7.如權利要求6所述的雜訊消除電路，其特徵在於，其中該濾波器具有一第一負門檻值，該第一負門檻值小於該第一正門檻值與該第二正門檻值，當該差異數據小於零並大於該第一負門檻值時，該濾波器系將該差異數據乘上一第三斜率參數，而產生該過濾數據。
8.如權利要求7所述的雜訊消除電路，其特徵在於，其中該濾波器更具有一第二負門檻值，當該差異數據小於該第一負門檻值並大於該第二負門檻值時，該濾波器系將差異數據乘上一第四斜率參數,而產生該過濾數據。
全文摘要
本發明系有關於一種雜訊消除電路，系由至少一邊緣偵測單元用以比較一輸入影像數據的一輸入像素和輸入影像數據的至少一相鄰像素而產生至少一差異數據；至少一濾波器耦接邊緣偵測單元，並過濾差異數據而產生一過濾數據；至少一調整單元對應耦接濾波器，並依據一調整參數而調整過濾數據以產生一抑制數據；以及第一加法器相加抑制數據與輸入數據，以消除輸入影像數據的雜訊，如此，本發明藉由至少一濾波器消除輸入影像數據的雜訊，以達到有效消除影像雜訊並可以避免造成影像畫面模糊化。
文檔編號H04N5/208GK102957843SQ201210469399
公開日2013年3月6日 申請日期2012年11月13日 優先權日2012年11月13日
發明者王信中 申請人:矽創電子股份有限公司