噪聲降低裝置和噪聲降低方法
2023-11-03 00:46:02 1
專利名稱：噪聲降低裝置和噪聲降低方法
技術領域：
本發明涉及用於降低包含於視頻圖像或圖像中的噪聲的噪聲降低裝置和噪聲降低方法。
背景技術：
作為用於降低包含於視頻圖像或圖像中的噪聲的噪聲降低裝置，通常存在一維噪聲降低裝置、二維噪聲降低裝置以及三維噪聲降低裝置，其中一維噪聲降低裝置使用同一行中相鄰圖片元素(在下文種稱作像素)之間的相關性，二維噪聲降低裝置使用相鄰行之間的相關性，三維噪聲降低裝置使用兩個相鄰幀之間的相關性。這些噪聲降低裝置具有以下特徵。
三維噪聲降低裝置通過使用先於當前幀一個幀的幀的圖像信息中同一坐標上像素的信息(亮度信息或色彩信息)來執行噪聲降低處理。所以，如果(i)圖像保持靜止並且(ii)保持作為先於當前幀一個幀的幀的圖像信息與當前幀的圖像信息之間的一致性，那麼三維噪聲降低裝置表現出極好的噪聲去除效果。然而，如果圖像是運動的(也就是圖像發生改變)並且缺少作為先於當前幀一個幀的幀的圖像信息與當前幀的圖像信息之間的一致性，那麼由三維噪聲降低裝置執行的噪聲降低處理使得圖像質量惡化，諸如視頻圖像的拖尾。
與此相反，一維噪聲降低裝置通過使用屏幕中水平方向上相鄰像素的信息來執行噪聲降低處理。而且，二維噪聲降低裝置通過使用屏幕垂直方向上相鄰像素的信息來執行噪聲降低處理。所以，根據一維噪聲降低裝置或二維噪聲降低裝置，不管圖像是靜止的或是運動的，只要存在相鄰像素的信息之間的一致性，就會獲得確定的噪聲降低效果。然而，如果相鄰像素的信息之間不存在任何一致性，那麼視頻圖像的解析度降低。
當今，考慮到每一種噪聲降低裝置的特性，在許多情況中組合併使用三維噪聲降低裝置和一維/二維噪聲降低裝置。也就是，通過運動電路來檢測圖像的運動，並且根據圖像中是否存在運動，在三維噪聲降低裝置和一維/二維噪聲降低裝置彼此之間切換。通過這樣，不是三維噪聲降低裝置而是一維/二維噪聲降低裝置為運動中的圖像執行噪聲降低處理，從而能夠防止視頻圖像的拖尾。
發明內容
然而，即使三維噪聲降低裝置和一維/二維噪聲降低裝置組合，仍存在難以獲得足夠好的圖像質量的問題。
例如，如果視頻圖像中存在瞬間且快速的運動，諸如當使用照相機閃光來照相時獲得的視頻圖像和當汽車(或類似物)在照相機前瞬間通過時獲得的視頻圖像，通過一維/二維噪聲降低裝置來執行噪聲降低。然而，通用的一維/二維噪聲降低裝置總是通過使用某一方向上相鄰像素的信息來執行噪聲降低處理。所以，如果相鄰像素的信息之間不存在一致性，那麼視頻圖像的解析度降低。結果，幾乎不能夠獲得足夠好的圖像質量。
而且，如果圖像的一部分中存在相對輕微的運動，那麼通過使用高度精確的運動檢測電路，能夠靈敏地切換由三維噪聲降低裝置執行的噪聲降低處理和由一維/二維噪聲降低裝置執行的噪聲降低處理。而且，在這樣的情況中，也通常使用以適當比率組合由三維噪聲降低裝置執行的噪聲降低處理的效果和由一維/二維噪聲降低裝置執行的噪聲降低處理的效果的技術。根據該技術，與始終由一維/二維噪聲降低裝置執行噪聲降低處理的情況相比，期望提高圖像質量。然而，通用的三維噪聲降低裝置始終通過使用作為先於當前幀一個幀的幀的圖像信息中相同坐標上的像素的信息來執行噪聲降低操作。所以，如果作為先於當前幀一個幀的幀的同一坐標上的像素的信息具有低的一致性，那麼視頻圖像的解析度會降低，或者有時候視頻圖像會具有拖尾。而且，通用一維/二維噪聲降低裝置始終通過使用某一方向上的相鄰像素的信息來執行噪聲降低處理。所以，如果相鄰像素的信息之間不存在任何一致性，那麼視頻圖像的解析度降低。結果，即使由三維噪聲降低裝置執行的噪聲降低處理和由一維/二維噪聲降低裝置執行的噪聲降低處理靈敏地切換，或者即使兩個處理的效果被組合，仍幾乎不能夠獲得足夠好的圖像質量。
因此，本發明的目的是提供一種噪聲降低裝置、噪聲降低方法、電視接收機、視頻記錄/重放裝置以及電腦程式，它們能夠防止由於噪聲降低處理導致的視頻解析度降低或出現拖尾並且能夠獲得足夠好的圖像質量。
本發明上述目的能夠通過第一噪聲降低裝置來實現，該第一噪聲降低裝置具有第一存儲設備，用於將先於當前幀一個幀的幀的圖像信息存儲於其中；第二存儲設備，用於將先於當前幀n(n是2或更大的整數)個幀的幀的圖像信息存儲於其中；比率設置設備，用於設置先於當前幀一個幀的幀的圖像信息與先於當前幀n個幀的幀的圖像信息之間的比率(包括一個是0和另一個是1的情況)；組合信息產生設備，用於根據所述比率來產生通過相互組合先於當前幀一個幀的幀的圖像信息與先於當前幀n個幀的幀的圖像信息而獲得的組合信息；以及噪聲降低設備，通過使用組合信息來對當前幀的圖像信息執行噪聲降低處理。
本發明的上述目的能夠通過第一噪聲降低裝置的一個方面來實現，其中第一噪聲降低裝置的一個方面進一步具有運動檢測設備，其用於檢測先於當前幀一個幀的幀與當前幀之間的圖像運動，和先於當前幀n個幀的幀與當前幀之間的圖像運動；並且比率設置設備基於運動檢測設備的檢測結果來設置比率。
本發明的上述目的能夠通過第一噪聲降低裝置的另一個方面來實現，其中噪聲降低設備具有用於將組合信息和當前幀的圖像信息進行相加的加法設備。
本發明的上述目的也能夠通過第二噪聲降低裝置來實現，該第二噪聲降低裝置具有比率設置設備，用於設置與位於第一像素附近的m(m是2或更大的整數)個第二像素相對應的m個像素信息之間的比率(包括一個像素信息的比率為1的情況以及1到(m-1)個像素信息的比率為0的情況)；組合信息產生設備，用於根據所述比率來產生通過相互組合m個像素信息而獲得的組合信息；以及噪聲降低設備，用於通過使用組合信息來對與第一像素相對應的像素信息執行噪聲降低處理。
本發明的上述目的也能夠通過第三噪聲降低裝置來實現，該第三噪聲降低裝置具有存儲設備，用於將先於當前幀一個幀的幀的圖像信息存儲於其中；比率設置設備，用於設置包含在先於當前信息一個幀的幀的圖像信息中且與位於第一像素附近的m(m是2或更大的整數)個第二像素相對應的m個像素信息之間的比率(包括一個像素信息的比率為1的情況以及1到(m-1)個像素信息的比率為0的情況)；組合信息產生設備，用於根據所述比率來產生通過相互組合m個像素信息而獲得的組合信息；以及噪聲降低設備，用於通過使用組合信息，對當前幀的且與第一像素相對應的像素信息執行噪聲降低處理。
本發明的上述目的也能夠通過第四噪聲降低裝置來實現，該第四噪聲降低裝置具有存儲設備，用於將先於當前幀n(n是2和更大的整數)個幀的幀的圖像信息存儲於其中；比率設置設備，用於設置包含在先於當前幀n個幀的幀的圖像信息中且與位於第一像素附近的m(m是2或更大的整數)個第二像素相對應的m個像素信息之間的比率(包括一個像素信息的比率為1的情況以及1到(m-1)個像素信息的比率為0的情況)；組合信息產生設備，用於根據所述比率來產生通過相互組合m個像素信息而獲得的組合信息；以及噪聲降低設備，用於通過使用組合信息，對當前幀的且與第一像素相對應的像素信息執行噪聲降低處理。
本發明的上述目的也能夠通過第二噪聲降低裝置的一個方面來實現，其中第二噪聲降低裝置進一步具有一致性檢測設備，其用於檢測與第一像素相對應的像素信息和與第二像素相對應的像素信息之間的一致性；並且比率設置設備基於一致性檢測設備的檢測結果來設置比率。
本發明的上述目的也能夠通過第二噪聲降低裝置的另一方面實現，其中一致性檢測設備對與第一像素相對應的像素信息和與第二像素相對應的像素信息之間的一致性的過去歷史進行參考，以便檢測與第一像素相對應的像素信息和與第二像素相對應的像素信息之間的一致性。
本發明的上述目的也能夠通過第二噪聲降低裝置的另一方面來實現，其中一致性檢測設備參考第三像素的像素信息與位於第三像素附近的第四像素的像素信息之間的一致性檢測結果，以便檢測與第一像素相對應的像素信息和與第二像素相對應的像素信息之間的一致性，其中所述第三像素不同於第一像素。
本發明的上述目的也能夠通過第二噪聲降低裝置的另一方面來實現，其中一致性檢測設備參考與包括與第一像素相對應的像素信息或與第二像素相對應的像素信息的圖像信息相對應的圖像的運動軌跡，以便檢測與第一像素相對應的像素信息和與第二像素相對應的像素信息之間的一致性。
本發明的上述目的也能夠通過第二噪聲降低裝置的另一方面來實現，其中噪聲降低設備具有對組合信息和與第一像素相對應的當前幀的像素信息進行相加的加法設備。
本發明的上述目的也能夠通過噪聲降低方法來實現，該方法具有比率設置處理，用於設置先於當前幀一個幀的幀的圖像信息與先於當前幀n個幀的幀的圖像信息之間的比率(包括一個是0和另一個是1的情況)；組合信息產生處理，用於根據所述比率來產生通過相互組合先於當前幀一個幀的幀的圖像信息與先於當前幀n個幀的幀的圖像信息而獲得的組合信息；以及噪聲降低處理，用於通過使用組合信息，對當前幀的圖像信息執行噪聲降低處理。
本發明的上述目的也能夠通過噪聲降低方法來實現，該方法具有比率設置處理，用於設置與位於第一像素附近的m(m是2或更大的整數)個第二像素相對應的m個像素信息之間的比率(包括一個像素信息的比率為1的情況以及1到(m-1)個像素信息的比率為0的情況)；組合信息產生處理，用於根據所述比率來產生通過相互組合m個像素信息而獲得的組合信息；以及噪聲降低處理，用於通過使用組合信息，對與第一像素相對應的像素信息執行噪聲降低處理。
本發明的上述目的也能夠通過噪聲降低方法來實現，該方法具有比率設置處理，用於設置包括在先於當前幀一個幀的幀的圖像信息中且與位於第一像素附近的m(m是2或更大的整數)個第二像素相對應的m個像素信息之間的比率(包括一個像素信息的比率為1的情況以及1到(m-1)個像素信息的比率為0的情況)；組合信息產生處理，用於根據所述比率來產生通過相互組合m個像素信息而獲得的組合信息；以及噪聲降低處理，用於通過使用組合信息，對當前幀的且與第一像素相對應的像素信息執行噪聲降低處理。
本發明的上述目的也能夠通過噪聲降低方法來實現，該方法具有比率設置處理，用於設置包括在先於當前幀n個幀的幀的圖像信息中且與位於第一像素附近的m(m是2或更大的整數)個第二像素相對應的m個像素信息之間的比率(包括一個像素信息的比率為1的情況以及1到(m-1)個像素信息的比率為0的情況)；組合信息產生處理，用於根據所述比率來產生通過相互組合m個像素信息而獲得的組合信息；以及噪聲降低處理，用於通過使用組合信息，對當前幀的且與第一像素相對應的像素信息執行噪聲降低處理。
本發明的上述目的也能夠通過一種電視接收機來實現，該電視接收機具有本發明的上述噪聲降低裝置(包括其各個方面)。
本發明的上述目的也能夠通過一種視頻記錄/重放裝置來實現，該視頻記錄/重放裝置具有本發明的上述噪聲降低裝置(包括其各個方面)。
本發明的上述目的也能夠通過一種使得計算機起到本發明的上述噪聲降低裝置(包括其各個方面)的電腦程式來實現。
本發明的上述目的也能夠通過將可由計算機執行的指令程序確實地具體化的計算機可讀介質中的電腦程式產品來實現，其使得計算機起到本發明的上述噪聲降低裝置(包括其各個方面)的作用。
當結合以下簡要描述的附圖進行閱讀時，參考本發明的優選實施例的以下詳細描述使得本發明的性質、效果以及其他的特徵變得更加顯而易見。
圖1示出了本發明的噪聲降低裝置的第一實施例的電路圖；圖2示出了由圖1中噪聲降低裝置執行的噪聲降低處理的說明圖；圖3示出了本發明的噪聲降低裝置的第二實施例的電路圖；
圖4示出了作為三維噪聲降低處理的目標的與像素信息相對應的像素的說明圖；圖5示出了作為一維噪聲降低處理和二維噪聲降低處理的目標的與像素信息相對應的像素的說明圖；圖6示出了由圖3中噪聲降低裝置執行的噪聲降低處理的說明圖；圖7示出了由圖3中噪聲降低裝置執行的噪聲降低處理的說明圖；圖8示出了由圖3中噪聲降低裝置執行的噪聲降低處理的說明圖；圖9示出了由圖3中噪聲降低裝置執行的噪聲降低處理的說明圖；圖10示出了本發明的噪聲降低裝置的第三實施例的電路圖；圖11示出了本發明的噪聲降低裝置的第四實施例的電路圖；以及圖12示出了電視接收系統的說明圖。
具體實施例方式
以下，將參考附圖來討論本發明的實施例。
(第一實施例)圖1示出了本發明的噪聲降低裝置和噪聲降低方法的第一實施例。圖1中的噪聲降低裝置10是用於執行噪聲降低處理以便降低視頻圖像或圖像中包含的噪聲的裝置。噪聲降低裝置10具有使用同一行中兩個相鄰像素之間的相關性的一維噪聲降低功能、使用兩個相鄰行之間的相關性的二維噪聲降低功能以及使用多個相鄰幀之間相關性的三維噪聲降低功能。噪聲降低裝置10具備幀緩衝器11A、11B以及11C；運動檢測設備12；組合設備13；三維噪聲降低設備14；一維/二維噪聲降低設備15；以及組合設備16。在這些構成元件之中，幀緩衝器11A-11C、運動檢測設備12、組合設備13以及三維噪聲降低設備14主要用於實現三維噪聲降低功能。另一方面，一維/二維噪聲降低設備15主要用於實現一維噪聲降低功能和二維噪聲降低功能。
每一個幀緩衝器11A-11C存儲一個幀的圖像信息。也就是，如果將作為當前處理的目標的幀被稱為「當前幀」，那麼幀緩衝器11A存儲先於當前幀一個幀的幀的圖像信息。幀緩衝器11B存儲先於當前幀兩個幀的幀的圖像信息。幀緩衝器11C存儲先於當前幀三個幀的幀的圖像信息。能夠由諸如半導體存儲器那樣的存儲元件來構建每一個幀緩衝器11A-11C。
運動檢測設備12檢測圖像的運動和多個幀。具體地，運動檢測設備12檢測先於當前幀一個幀的幀與當前幀之間的圖像的運動、先於當前幀兩個幀的幀與當前幀之間的圖像的運動、以及先於當前幀三個幀的幀與當前幀之間的圖像的運動中的每一個。通過將由幀緩衝器11A、11B或11C存儲的先於當前幀一個幀、兩個幀或三個幀的幀的圖像信息(亮度信息或者色彩信息等)與通過輸入端17輸入到運動檢測設備12的當前幀的圖像信息進行比較，能夠執行圖像的運動檢測。例如，通過計算先於當前幀一個幀、兩個幀或三個幀的幀的圖像信息(亮度信息或者色彩信息等)與當前幀的圖像信息之間的差異而能夠執行圖像的運動檢測。換句話說，如果先於當前幀一個幀、兩個幀或三個幀的幀的圖像信息與當前幀的圖像信息之間不存在任何差異，那麼能夠判斷該圖像保持靜止。另一方面，如果先於當前幀一個幀、兩個幀或三個幀的幀的圖像信息與當前幀的圖像信息之間存在差異，那麼能夠判斷圖像中存在運動。而且，為每一像素執行先於當前幀一個幀、兩個幀或三個幀的幀的圖像信息與當前幀的圖像信息之間的比較。通過這樣，能夠精確地檢測圖像的運動。而且，運動檢測設備12為組合設備13和16提供指示以下內容的運動信息，即指示(i)先於當前幀一個幀的幀與當前幀之間、(ii)先於當前幀兩個幀的幀與當前幀之間、以及(iii)先於當前幀三個幀的幀與當前幀之間的圖像的運動的存在或不存在、量、方向等等。
組合設備13具有兩個功能。一個功能是為先於當前幀一個幀的幀的圖像信息、先於當前幀兩個幀的幀的圖像信息以及先於當前幀三個幀的幀的圖像信息的每一個設置比率。例如，組合設備13為先於當前幀一個幀的幀的圖像信息設置0.7的比率、為先於當前幀兩個幀的幀的圖像信息設置0.2的比率以及為先於當前幀三個幀的幀的圖像信息設置0.1的比率。而且，組合設備13能夠為先於當前幀一個幀的幀的圖像信息設置0的比率、為先於當前幀兩個幀的幀的圖像信息設置1的比率以及為先於當前幀三個幀的幀的圖像信息設置0的比率。基於運動檢測設備12提供的運動信息來執行比率的設置。例如，如果先於當前幀一個幀的幀與當前幀之間的圖像的運動量大，那麼為先於當前幀一個幀的幀的圖像信息設置的比率是0或接近0。
組合設備13的另一功能是根據設置比率相互組合先於當前幀一個幀的幀的圖像信息、先於當前幀兩個幀的幀的圖像信息以及先於當前幀三個幀的幀的圖像信息。由該功能組合的圖像信息作為組合信息被提供到三維噪聲降低設備14。順便提及，當通過組合設備13分別設置先於當前幀一個幀的幀的圖像信息的比率為0、先於當前幀兩個幀的幀的圖像信息的比率為1以及先於當前幀三個幀的幀的圖像信息的比率0時，僅將先於當前幀兩個幀的幀的圖像信息作為組合信息提供到三維噪聲降低設備14。這意味著從先於當前幀一個幀的幀的圖像信息、先於當前幀兩個幀的幀的圖像信息以及先於當前幀三個幀的幀的圖像信息中選擇先於當前幀兩個幀的幀的圖像信息。
三維噪聲降低設備14通過使用組合設備13提供的組合信息，來對當前幀的圖像信息執行三維噪聲降低處理。例如，三維噪聲降低設備14根據噪聲降低強度來為當前幀的圖像信息以及組合信息設置比率，並且根據該比率將當前幀的圖像信息和組合信息相加。順便提及，作為三維噪聲降低設備14的三維噪聲降低處理中的操作方法，能夠採用三維噪聲降低處理中已知的操作方法。
一維/二維噪聲降低設備15對當前幀的圖像信息執行一維噪聲降低處理或二維噪聲降低處理。也就是，一維/二維噪聲降低設備15通過使用與每一像素相鄰的一個像素或多個像素(相關像素)的信息，來對當前幀的每一行中的每一像素的信息執行一維噪聲降低處理。而且，一維/二維噪聲降低設備15通過使用每一行之前的一行(相關行)的信息，來對當前幀的每一行的信息執行二維噪聲降低處理。順便提及，作為一維/二維噪聲降低設備15的一維噪聲降低處理和二維噪聲降低處理，能夠採用已知的一維噪聲降低處理和已知的二維噪聲降低處理。而且，能夠採用已知的技術進行如下判斷和確定(i)對一個像素信息執行一維噪聲降低處理和二維噪聲降低處理中的哪一個處理，以及(ii)如何設置執行一維噪聲降低處理的比率和執行二維噪聲降低處理的比率。
組合設備16為如下圖像信息的每一個設置比率(i)由三維噪聲降低設備14執行三維噪聲降低處理的當前幀的圖像信息，以及(ii)由一維/二維噪聲降低設備15執行一維噪聲降低處理和二維噪聲降低處理的當前幀的圖像信息。組合設備16根據所述比率組合兩個圖像信息。當前幀的組合圖像信息被輸出到輸出端18和幀緩衝器11A。根據運動檢測設備12提供的運動信息執行比率的設置。例如，如果各幀之間的圖像運動量大，那麼為執行三維噪聲降低處理的圖像信息設置的比率是0或接近0。順便提及，組合設備16能夠為執行三維噪聲降低處理的當前幀的圖像信息設置1的比率，並且為執行一維噪聲降低處理和二維噪聲降低處理的當前幀的圖像信息設置0的比率。在該情況下，只有執行三維噪聲降低處理的當前幀的圖像信息被輸出到輸出端18和幀緩衝器11A。這意味著從執行三維噪聲降低處理的當前幀的圖像信息以及執行一維噪聲降低處理和二維噪聲降低處理的當前幀的圖像信息中選擇執行三維噪聲降低處理的當前幀的圖像信息。
能夠由運算電路和諸如半導體存儲器那樣的存儲元件來構建運動檢測設備12、組合設備13和16、以及噪聲降低設備14和15。
噪聲降低裝置10的操作如下。在當前幀的圖像信息被輸入到輸入端17時，當前幀的圖像信息被輸入到運動檢測設備12、三維噪聲降低設備14、以及一維/二維噪聲降低設備15。運動檢測設備12檢測如下每一個(i)先於當前幀一個幀的幀與當前幀之間的圖像運動、(ii)先於當前幀兩個幀的幀與當前幀之間的圖像運動以及(iii)先於當前幀三個幀的幀與當前幀之間的圖像運動。然後，運動檢測設備12產生指示圖像運動存在或不存在、量、方向等等的每一個的運動信息，並且將該運動信息輸出到組合設備13和16。然後，組合設備13基於運動信息，來對(i)先於當前幀一個幀的幀的圖像信息、(ii)先於當前幀兩個幀的幀的圖像信息以及(iii)先於當前幀三個幀的幀的圖像信息的每一個，設置比率。而且，組合設備13根據設置的比率，對先於當前幀一個幀的幀的圖像信息、先於當前幀兩個幀的幀的圖像信息以及先於當前幀三個幀的幀的圖像信息進行相互組合。組合設備13將由此獲得的圖像信息作為組合信息輸出到三維噪聲降低設備14。然後，三維噪聲降低設備14通過使用從組合設備13輸出的組合信息，對當前幀的圖像信息執行三維噪聲降低處理。
另一方面，一維/二維噪聲降低設備15對當前幀的圖像信息執行一維噪聲降低處理和二維噪聲降低處理。
然後，組合設備16基於運動信息，對(i)由三維噪聲降低設備14執行三維噪聲降低處理的當前幀的圖像信息和(ii)由一維/二維噪聲降低設備15執行一維噪聲降低處理和二維噪聲降低處理的當前幀的圖像信息的每一個設置比率。組合設備16根據所述比率組合兩個圖像信息。由組合設備16組合的當前幀的圖像信息被輸出到輸出端18和幀緩衝器11A。然後，對幀緩衝器11A-11C執行圖像信息的移位處理。換句話說，存儲於幀緩衝器11B中的先於當前幀兩個幀的幀的圖像信息被存儲到幀緩衝器11C中。然後，存儲於幀緩衝器11A中的先於當前幀一個幀的幀的圖像信息被存儲到幀緩衝器11B中。然後，從組合設備16輸出的當前幀的圖像信息被存儲到幀緩衝器11A中。
圖2示出了由噪聲降低裝置10執行的噪聲降低處理。圖2中小圓形圖形表示像素。最低層處的六個像素是構成當前幀的圖像信息的一部分的像素。第二較低層處的六個像素是構成先於當前幀一個幀的幀的圖像信息的一部分的像素。第三較低層處的六個像素是構成先於當前幀兩個幀的幀的圖像信息的一部分的像素。最高層處的六個像素是構成先於當前幀三個幀的幀的圖像信息的一部分的像素。而且，某一像素以及恰好在所述某一像素之上或之下的像素在屏幕上具有相同的坐標。而且，黑色圖形、陰影線圖形以及白色圖形之間具有彼此不同的像素信息。例如，各黑色圖形具有相同的像素信息，而黑色圖形和陰影線圖像具有不同的像素信息。
根據圖2，圖像在先於當前幀三個幀的幀與當前幀之間稍微地運動。圖像在先於當前幀兩個幀的幀與當前幀之間保持靜止。然而，圖像在先於當前幀一個幀的幀與當前幀之間顯著地運動。如果視頻圖像中存在瞬間快速的運動，諸如使用照相機閃光來拍照的情況中，有這樣的視頻圖像。例如，先於當前幀一個幀的幀的圖像是由於照相機的閃光而使得整個屏幕變白情況下的圖像。
在圖2所示的情況中，噪聲降低裝置10的運動檢測設備12產生如下運動信息指示先於當前幀三個幀的幀與當前幀之間圖像的小量運動的運動信息、指示先於當前幀兩個幀的幀與當前幀之間圖像沒有運動的運動信息、以及指示先於當前幀一個幀的幀與當前幀之間圖像的極大量運動的運動信息。組合設備13例如根據運動信息，為先於當前幀三個幀的幀與當前幀之間的圖像信息設置0的比率、為先於當前幀兩個幀的幀與當前幀之間的圖像信息設置1的比率、為先於當前幀一個幀的幀與當前幀之間的圖像信息設置0的比率。組合設備13基於這些比率來組合圖像信息。結果，僅將先於當前幀兩個幀的幀的圖像信息作為組合信息提供給三維噪聲降低設備14。通過這樣，三維噪聲降低設備14通過使用先於當前幀兩個幀的幀的圖像信息，來對當前幀的圖像信息執行噪聲降低處理。而且，組合設備16例如根據運動信息，來為執行三維噪聲降低處理的當前幀的圖像信息設置1的比率，並且對執行一維噪聲降低處理和二維噪聲降低處理的當前幀的圖像信息設置0的比率。然後，組合設備16基於所述比率，將兩個圖像信息進行組合併且輸出當前幀的組合信息到輸出端18等等。結果，如圖2所示那樣，只有執行三維噪聲降低處理的當前幀的圖像信息作為當前幀的圖像信息被輸出到輸出端18等等。
如上所述，如果視頻圖像中存在瞬間快速的運動，那麼噪聲降低裝置10通過使用快速運動之前的圖像(也就是先於當前幀兩個幀的幀的圖像)而不使用快速動作中的圖像(也就是先於當前幀一個幀的幀的圖像)，能夠執行三維噪聲降低處理。這樣，通過噪聲降低處理，能夠去除噪聲並且能夠防止視頻圖像的拖尾。
而且，甚至在視頻圖像中存在瞬間快速運動的情況中，如果圖像在瞬間快速運動之前或之後保持靜止，那麼噪聲降低裝置10既不執行一維噪聲降低處理也不執行二維噪聲降低處理，而是執行三維噪聲降低處理。通過這樣，能夠防止由一維噪聲降低處理或二維噪聲降低處理導致的壞的效果，也就是視頻圖像的解析度的降低。
如上所解釋的那樣，噪聲降低裝置10不僅使用先於當前幀一個幀的幀的圖像信息，而且使用先於當前幀兩個幀的幀的圖像信息以及先於當前幀三個幀的幀的圖像信息，從而執行三維噪聲降低處理。通過這樣，能夠防止由噪聲降低處理導致的視頻圖像的解析度的降低或視頻圖像的拖尾。所以，能夠獲得足夠好的圖像質量。
順便提及，幀緩衝器11A是本發明第一存儲設備的具體實例，幀緩衝器11B和11C是本發明第二存儲設備的具體實例，並且運動檢測設備12是本發明運動檢測設備的具體實例。而且，組合設備13是本發明的比率設置設備、組合信息產生設備、比率設置處理以及組合信息產生處理的具體實例。而且，三維噪聲降低設備14是本發明的噪聲降低設備、加法設備以及噪聲降低處理的具體實例。
而且，在噪聲降低裝置10中，舉例說明了基於先於當前幀一個幀的幀的圖像信息、先於當前幀兩個幀的幀的圖像信息、以及先於當前幀三個幀的幀的圖像信息來執行三維噪聲降低處理的情況。然而，本發明並不限於此。例如，可以基於先於當前幀一個幀的幀的圖像信息和先於當前幀兩個幀的幀的圖像信息來執行三維噪聲降低處理。作為選擇，除了基於先於當前幀一個幀的幀的圖像信息、先於當前幀兩個幀的幀的圖像信息、以及先於當前幀三個幀的幀的圖像信息之外，還可以基於先於當前幀四個幀或更多幀的幀的多個圖像信息來執行三維噪聲降低處理。
而且，運動檢測設備12也可以參考與檢測目標像素不同的像素的像素信息和位於該不同像素附近的另一像素的像素信息之間的一致性的檢測結果，以便檢測圖像運動。運動檢測設備12也可以參考與檢測目標像素的像素信息和位於檢測目標像素附近的另一像素的像素信息相對應的圖像運動軌跡，以便檢測圖像運動。通過追蹤運動檢測結果的過去歷史、或運動向量的操作和計算，能夠知道圖像運動的軌跡。
而且，噪聲降低設備10具有三維噪聲降低功能和一維/二維噪聲降低功能；然而，本發明並不限於此。例如，噪聲降低裝置僅具有應用了本發明的三維噪聲降低功能。
(第二實施例)圖3示出了本發明的噪聲降低裝置和噪聲降低方法的第二實施例。圖3中的噪聲降低裝置20是用於執行噪聲降低處理以便降低視頻圖像或圖像中包含的噪聲的裝置。噪聲降低裝置20具有一維噪聲降低功能、二維噪聲降低功能、以及三維噪聲降低功能。噪聲降低裝置20具有幀緩衝器21；運動和一致性檢測設備22；組合設備23；三維噪聲降低設備24；一致性檢測設備25；組合設備26；一維/二維噪聲降低設備27；以及組合設備28。在這些構成元件之中，幀緩衝器21、運動和一致性檢測設備22、組合設備23以及三維噪聲降低設備24主要用於實現三維噪聲降低功能。另一方面，一致性檢測設備25、組合設備26以及一維/二維噪聲降低設備27主要用於實現一維噪聲降低功能和二維噪聲降低功能。
幀緩衝器21存儲先於當前幀一個幀的幀的圖像信息。能夠由諸如半導體設備那樣的存儲元件來構造幀緩衝器21。
運動和一致性檢測裝置22具有兩個功能。一個功能是檢測先於當前幀一個幀的幀與當前幀之間的圖像運動。通過比較幀緩衝器21中存儲的先於當前幀一個幀的幀的圖像信息與經由輸入端29輸入到運動和一致性檢測設備22的當前幀的圖像信息，能夠執行圖像的運動檢測。例如，通過計算先於當前幀一個幀的幀的圖像信息與當前幀的圖像信息之間的差異，能夠執行圖像的運動檢測。而且，對每一像素，執行先於當前幀一個幀的幀的圖像信息與當前幀的圖像信息之間的比較。此外，運動和一致性檢測設備22把指示先於當前幀一個幀的幀與當前幀之間的圖像運動的存在或不存在、量、方向等等的每一個的運動信息提供給組合設備28。
運動和一致性檢測設備22的另一功能是檢測當前幀的每一像素信息與先於當前幀一個幀的幀的每一像素信息之間的一致性。通過比較幀緩衝器21中存儲的先於當前幀一個幀的幀的圖像信息中包含的像素信息(亮度信息和色彩信息等等)與經由輸入端29輸入到運動和一致性檢測設備22的當前幀的像素信息，能夠執兩個像素信息之間的一致性檢測。如圖4所示，關於在視頻顯示區域中具有相同坐標的像素P1，運動和一致性檢測設備22檢測當前幀的像素信息與先於當前幀一個幀的幀的像素信息之間的一致性。而且，對像素P2-P25中的每一像素，運動和一致性檢測設備22檢測像素P1的當前幀的像素信息與位於像素P1附近的多個像素P2-P25的先於當前幀一個幀的幀的像素信息之間的一致性。下文中，作為處理的目標的像素稱為「目標像素」，並且位於目標像素附近的像素是「鄰近像素」。而且，運動和一致性檢測設備22把第一一致性信息提供給組合設備23，對於每一目標像素和多個鄰近像素，第一一致性信息指示目標像素的當前幀的像素信息與多個鄰近像素的先於當前幀一個幀的幀的像素信息之間的一致性的存在或不存在、程度等等。
組合設備23具有兩個功能。一個功能是為(i)目標像素的先於當前幀一個幀的幀的像素信息以及(ii)多個鄰近像素的先於當前幀一個幀的幀的像素信息的每一個，設定比率。例如，如圖4所示那樣，組合設備23為目標像素P1的先於當前幀一個幀的幀的像素信息設置0的比率，為鄰近像素P2的先於當前幀一個幀的幀的像素信息設置1的比率，以及為剩餘鄰近像素P3-P25的先於當前幀一個幀的幀的像素信息設置0的比率。基於從運動和一致性檢測設備22提供的第一一致性信息來執行比率的設置。例如，如果目標像素P1的當前幀的像素信息與鄰近像素P2的先於當前幀一個幀的幀的像素信息之間的一致性高，那麼為鄰近像素P2的先於當前幀一個幀的幀的像素信息設置大的比率。
組合設備23的另一功能是根據設置的比率，相互組合(i)目標像素的先於當前幀一個幀的幀的像素信息和(ii)鄰近像素或多個像素的先於當前幀一個幀的幀的像素信息。由該功能組合的像素信息作為第一組合信息被提供給三維噪聲降低設備24。順便提及，當通過組合設備23分別為目標像素P1的先於當前幀一個幀的幀的像素信息設置比率為0，為鄰近像素P2的先於當前幀一個幀的幀的像素信息設置比率為1，以及為剩餘鄰近像素P3-P25的先於當前幀一個幀的幀的像素信息設置比率為0時，僅將鄰近像素P2的先於當前幀一個幀的幀的像素信息作為第一組合信息提供到三維噪聲降低設備24。這意味著從目標像素P1的先於當前幀一個幀的幀的像素信息和鄰近像素P2-P25的先於當前幀一個幀的幀的像素信息中選擇鄰近像素P2的先於當前幀一個幀的幀的像素信息。
三維噪聲降低設備24通過使用從組合設備23提供的第一組合信息，對當前幀的圖像信息中包含的每一像素信息執行三維噪聲降低處理。作為三維噪聲降低設備24的三維噪聲降低處理中的操作方法，能夠採用三維噪聲降低處理中的已知操作方法。
一致性檢測設備25檢測當前幀中每一目標像素的像素信息與每一鄰近像素的像素信息之間的一致性。例如，如圖5所示，對於鄰近像素P2-P25中的每一個鄰近像素，一致性檢測設備25檢測當前幀中目標像素P1的像素信息與多個鄰近像素P2-P25的像素信息之間的一致性。通過相互比較多個鄰近像素P2-P25的每一像素信息(亮度信息和色彩信息等等)與目標像素P1的像素信息，能夠執行像素信息之間的一致性檢測。一致性檢測設備25向組合設備26提供第二一致性信息，對於多個鄰近像素的每一鄰近像素，該第二一致性信息指示當前幀中目標像素的像素信息與多個鄰近像素的像素信息之間的一致性的存在或不存在、程度等等。
組合設備26具有兩個功能。一個功能是為多個鄰近像素的當前幀的每一像素信息設置比率。例如，如圖5所示，組合設備26為多個鄰近像素P2-P25的當前幀的每一像素信息設置比率。順便提及，組合設備26能夠為鄰近像素P2的當前幀的像素信息設置1的比率並且為剩餘鄰近像素P3-P25的當前幀的像素信息設置0的比率。基於從一致性檢測設備25提供的一致性信息來執行比率的設置。例如，如果目標像素P1的當前幀的像素信息與鄰近像素P2的先於當前幀一個幀的幀的像素信息之間的一致性高，那麼為鄰近像素P2的當前幀的像素信息設置大的比率。
組合設備26的另一功能是根據設置比率，相互組合當前幀的鄰近像素的像素信息。由該功能組合的鄰近像素的當前幀的像素信息作為第二組合信息被提供到一維/二維噪聲降低設備27。順便提及，當通過組合設備26分別為鄰近像素P2的當前幀的像素信息設置比率為1並且為剩餘鄰近像素P3-P25的當前幀的像素信息設置比率為0時，僅將鄰近像素P2的當前幀的像素信息作為第二組合信息提供到一維/二維噪聲降低設備27。這意味著從鄰近像素P2-P25的當前幀的像素信息中選擇鄰近像素P2的當前幀像素信息。
一維/二維噪聲降低設備27通過使用從組合設備26提供的第二組合信息，對當前幀的每一像素信息執行一維噪聲降低處理和二維噪聲降低處理。順便提及，作為一維/二維噪聲降低設備27的一維噪聲降低處理和二維噪聲降低處理，能夠採用已知的一維噪聲降低處理和已知的二維噪聲降低處理。
組合設備28為(i)由三維噪聲降低設備24執行三維噪聲降低處理的當前幀的圖像信息和(ii)由一維/二維噪聲降低設備27執行一維/二維噪聲降低處理的當前幀的圖像信息的每一個，設置比率。組合設備28根據該比率，組合(i)由三維噪聲降低設備24執行三維噪聲降低處理的當前幀的圖像信息與(ii)由一維/二維噪聲降低設備27執行一維/二維噪聲降低處理的當前幀的圖像信息。當前幀的組合圖像信息被輸出到輸出端30和幀緩衝器21。基於從運動和一致性檢測設備22提供的運動信息執行比率的設置。例如，如果各幀之間圖像運動的量大，那麼為執行三維噪聲降低處理的圖像信息設置0或接近0的比率。順便提及，組合設備28能夠為執行三維噪聲降低處理的當前幀的圖像信息設置1的比率，並且為執行一維噪聲降低處理和二維噪聲降低處理的當前幀的圖像信息設置0的比率。在該情況中，只有把執行三維噪聲降低處理的當前幀的圖像信息輸出到輸出端30和幀緩衝器21。這意味著從執行三維噪聲降低處理的當前幀的圖像信息和執行一維噪聲降低處理和二維噪聲降低處理的當前幀的圖像信息中，選擇執行三維噪聲降低處理的當前幀的圖像信息。
能夠由運算電路和諸如半導體存儲器那樣的存儲元件來構建運動和一致性檢測設備22，組合設備23、26和28，噪聲降低設備24和27，以及一致性檢測設備25。
噪聲降低裝置20的操作如下。如果當前幀的圖像信息被輸入到輸入端29，那麼當前幀的圖像信息被輸入到運動和一致性檢測設備22、三維噪聲降低設備24、組合設備26、一致性檢測設備25、以及一維/二維噪聲降低設備27。運動和一致性檢測設備22檢測先於當前幀一個幀的幀與當前幀之間的圖像運動。然後，運動和一致性檢測設備22產生指示圖像運動存在和不存在、量、方向等等的運動信息，並且將該運動信息輸出到組合設備28。而且，運動和一致性檢測設備22檢測目標像素的當前幀的像素信息與多個鄰近像素的先於當前幀一個幀的幀的像素信息之間的一致性，並且把指示兩個像素信息之間的一致性的存在或不存在、程度等等的第一一致性信息輸出給組合設備23。然後，組合設備23基於第一一致性信息，目標像素和多個鄰近像素的先於當前幀一個幀的幀的每一像素信息設置比率。然後，組合設備23根據設置的比率對目標像素和多個鄰近像素的先於當前幀一個幀的幀的像素信息進行相互組合。組合設備23把如此獲得的圖像信息作為第一組合信息輸出到三維噪聲降低設備24。然後，通過使用第一組合信息，三維噪聲降低設備24對當前幀的圖像信息執行三維噪聲降低處理。
另一方面，一致性檢測設備25檢測目標像素的像素信息與多個鄰近像素的像素信息之間的一致性，並且把指示兩個像素信息之間的一致性的存在或不存在、程度等等的第二一致性信息輸出到組合設備26。組合設備26基於第二一致性信息，為多個鄰近像素的當前幀的每一像素信息設置比率。然後，組合設備26根據設置比率組合多個鄰近像素的當前幀的像素信息。組合設備26把由此獲得的圖像信息作為第二組合信息輸出到一維/二維噪聲降低設備27。然後，一維/二維噪聲降低設備27通過使用第二組合信息來為當前幀的圖像信息執行一維/二維噪聲降低處理。
然後，組合設備28基於運動信息，為由三維噪聲降低設備24執行三維噪聲降低處理的當前幀的圖像信息設置比率，並且為由一維/二維噪聲降低設備27執行一維噪聲降低處理和二維噪聲降低處理的當前幀的圖像信息設置比率。並且，組合設備28根據該比率來組合兩個圖像信息。由組合設備28組合的當前幀的圖像信息被輸出到輸出端30和幀緩衝器21。然後，幀緩衝器21將當前幀的圖像信息存儲於其中。
圖6-圖9的每一個都示出了由噪聲降低裝置20執行的噪聲降低處理。圖中的小圓形圖形表示像素。最低層的六個像素是構成當前幀的圖像信息的一部分的像素。第二低層的六個像素是構成先於當前幀一個幀的幀的圖像信息的一部分的像素。最高層的六個像素是構成先於當前幀兩個幀的幀的圖像信息的一部分的像素。而且，某一像素和恰好在該某一像素之上或之下的像素在屏幕中具有相同的坐標。而且，黑色圖形、陰影線圖形和白色圖形具有彼此不同的像素信息。例如，各黑色圖形具有相同的像素信息，而黑色圖形和陰影線圖像具有不同的像素信息。而且，在每一層的六個像素從圖的左邊開始是P22、P8、P1、P4和P14。像素的布置對應於圖4和圖4中像素的布置。
根據圖6和圖7，圖像在先於當前幀兩個幀的幀與當前幀之間保持靜止。然而，圖像在先於當前幀一個幀的幀與當前幀之間顯著地運動。如果視頻圖像中存在瞬間快速運動，諸如使用照相機閃光來照相的情況，那麼具有這樣的視頻圖像。
在圖6所示的情況中，噪聲降低裝置20的運動和一致性檢測設備22產生用於指示先於當前幀一個幀的幀與當前幀之間圖像的極大量運動的運動信息。而且，一致性檢測設備25產生用於表示當前幀中目標像素P1的像素信息與鄰近像素P4的像素信息之間的極高一致性的第二一致性信息，和表示目標像素P1的像素信息與除了鄰近像素P4之外的鄰近像素的像素信息之間的低一致性的第二一致性信息。組合設備26例如根據第二一致性信息，為鄰近像素P4的當前幀的像素信息設置1的比率，並且為除了鄰近像素P4之外的鄰近像素的當前幀的像素信息設置0的比率，並且基於各比率來組合圖像信息。結果，當對目標像素P1執行一維噪聲降低處理和二維噪聲降低處理時，僅將鄰近像素P4的當前幀的像素信息提供給一維/二維噪聲降低設備27。通過這樣，一維/二維噪聲降低設備27僅使用鄰近像素P4的當前幀的像素信息，並且對目標像素P1的當前幀的像素信息執行一維噪聲降低處理。而且，組合設備28例如根據運動信息，為執行三維噪聲降低處理的當前幀的圖像信息設置0的比率，以及為執行一維噪聲降低處理的當前幀的圖像信息設置1的比率。然後，組合設備28基於各比率來組合兩個圖像信息，並且將當前幀的組合信息輸出到輸出端30等等。結果，如圖6所示，只有執行一維噪聲降低處理的當前幀的圖像信息作為當前幀的圖像信息被輸出到輸出端30等等。
如上所述，如果視頻圖像中存在瞬間快速的運動，那麼噪聲降低裝置20輸出執行一維噪聲降低處理和二維噪聲降低處理(順便提及，如圖6所示那樣，在一些情況中，僅執行一維噪聲降低處理或二維噪聲降低處理)的當前幀的像素信息。然後，在一維噪聲降低處理和二維噪聲降低處理中，從多個鄰近像素的當前幀的像素信息中選擇和使用與目標像素的像素信息具有高度一致性的像素信息。也就是，不是如傳統技術那樣始終使用鄰近像素或某一方向上像素的像素信息。例如，如圖6所示那樣，如果位於目標像素P1右邊的鄰近像素P4的像素信息的一致性高，那麼噪聲降低處理使用鄰近像素P4的像素信息。另一方面，如圖7所示，如果位於目標像素P1左邊的鄰近像素P8的像素信息的一致性高，那麼噪聲降低處理使用鄰近像素P8的像素信息。通過這樣，能夠去除噪聲，並且還能夠防止視頻圖像的解析度的降低。
另一方面，根據圖8，每一像素的像素信息改變，以至於隨著幀繼續(也就是隨著時間的逝去)時，其從右側向左側運動。而且，根據圖9，每一像素的像素信息改變，以至於隨著幀繼續(也就是隨著時間的逝去)時，其從左側向右側運動。如果在屏幕的一部分中存在相對輕微的運動，那麼存在這樣的視頻。
在圖8所示的情況中，噪聲降低裝置20的運動和一致性檢測設備22產生用於指示先於當前幀一個幀的幀與當前幀之間圖像的小量運動的運動信息。而且，運動和一致性檢測設備22產生(i)表示目標像素P1的當前幀的像素信息與鄰近像素P4的先於當前幀一個幀的幀的像素信息之間的極高一致性的第一一致性信息，(ii)表示目標像素P1的當前幀的像素信息與鄰近像素P14的先於當前幀一個幀的幀的像素信息之間的極高一致性的第一一致性信息，以及(iii)表示目標像素P1的當前幀的像素信息與除了鄰近像素P4和P14之外的鄰近像素的先於當前幀一個幀的幀的像素信息之間的低一致性的第一一致性信息。組合設備23例如根據第一一致性信息，為鄰近像素P4的先於當前幀一個幀的幀的像素信息設置0.5的比率，為鄰近像素P14的先於當前幀一個幀的幀的像素信息設置0.5的比率，為除了鄰近像素P4和P14之外的鄰近像素的先於當前幀一個幀的幀的像素信息設置0的比率，並且基於各比率來組合像素信息。結果，當對目標像素P1執行三維噪聲降低處理時，僅將鄰近像素P4和P14的先於當前幀一個幀的幀的像素信息提供到三維噪聲降低設備24。通過這樣，三維噪聲降低設備24僅使用鄰近像素P4和P14的先於當前幀一個幀的幀的像素信息，並且對目標像素P1的當前幀的像素信息執行三維噪聲降低處理。
而且，一致性檢測設備25產生(i)表示當前幀中目標像素P1的像素信息與鄰近像素P4的像素信息之間的極高一致性的第二一致性信息，和(ii)表示當前幀中目標像素P1的像素信息與除了鄰近像素P4之外的鄰近像素的像素信息之間的低一致性的第二一致性信息。組合設備26例如根據第二一致性信息，為鄰近像素P4的當前幀的像素信息設置1的比率，並且為除了鄰近像素P4之外的鄰近像素的當前幀的像素信息設置0的比率，並且基於各比率來組合像素信息。結果，當對目標像素P1執行一維噪聲降低處理和二維噪聲降低處理時，僅將鄰近像素P4的當前幀的像素信息提供給一維/二維噪聲降低設備27。通過這樣，一維/二維噪聲降低設備27僅使用鄰近像素P4的當前幀的像素信息，並且對目標像素P1的當前幀的像素信息執行一維噪聲降低處理。而且，組合設備28例如根據運動信息，為執行三維噪聲降低處理的當前幀的圖像信息設置0.5的比率，並為執行一維噪聲降低處理的當前幀的圖像信息設置0.5的比率。然後，組合設備28基於各比率來組合兩個圖像信息，並且將當前幀的組合圖像信息輸出到輸出端30等等。結果，如圖8所示，執行三維噪聲降低處理和一維噪聲降低處理的當前幀的圖像信息作為當前幀的圖像信息被輸出到輸出端30等等。
如上所述，如果屏幕的一部分中存在相對輕微的運動，那麼噪聲降低裝置20必要時基於目標像素和多個鄰近像素中的每一鄰近像素之間一致性的存在或不存在、或程度，來輸出執行了一維噪聲降低處理、二維噪聲降低處理和三維噪聲降低處理的當前幀的圖像信息。在三維噪聲降低處理中，從多個鄰近像素的先於當前幀一個幀的幀的像素信息中選擇和使用與目標像素的像素信息具有高度一致性的像素信息。也就是，不是如傳統技術那樣始終使用同一坐標上的像素的先於當前幀一個幀的幀的像素信息。例如，如圖8所示，如果位於目標像素P1右邊的鄰近像素P4和P14的先於當前幀一個幀的幀的像素信息的一致性高，那麼噪聲降低處理使用鄰近像素P4和P14的先於當前幀一個幀的幀的像素信息。另一方面，如圖9所示，如果位於目標像素P1左邊的鄰近像素P8和P22的先於當前幀一個幀的幀的像素信息的一致性高，那麼噪聲降低處理使用鄰近像素P8和P22的像素信息。
如以上解釋的那樣，噪聲降低裝置20基於當前幀中目標像素的像素信息與多個鄰近像素的像素信息之間的一致性，來執行一維/二維噪聲降低處理。通過這樣，能夠防止由噪聲降低處理導致的視頻圖像的解析度降低。所以，能夠獲得足夠好的圖像質量。
而且，噪聲降低裝置20基於目標像素的當前幀的像素信息與多個鄰近像素的先於當前幀一個幀的幀的像素信息之間的一致性，來執行三維噪聲降低處理。通過這樣，能夠防止由噪聲降低處理導致的視頻圖像的拖尾。所以，能夠獲得足夠好的圖像質量。
順便提及，幀緩衝器21是本發明的存儲設備的具體實例，並且運動和一致性檢測設備22是本發明的運動檢測設備和一致性檢測設備的具體實例。而且，組合設備23和26是本發明的比率設置設備、組合信息產生設備的具體實例。而且，三維噪聲降低設備24和27是本發明的噪聲降低設備、加法設備的具體實例。而且，一致性檢測設備25是本發明的一致性檢測設備的具體實例。
此外，在噪聲降低裝置20中，如圖4和圖5所示那樣，舉例說明了檢測目標像素P1的圖像信息與多個鄰近像素P2-P25的圖像信息之間的一致性的情況。然而，本發明並不限於此。在檢測一致性中使用的鄰近像素的範圍可以變窄。例如，在檢測一致性中可以僅使用鄰近像素P2-P9。相反，在檢測一致性中使用的鄰近像素的範圍可以變寬，並且在檢測一致性不僅可以使用鄰近像素P2-P25而且可以使用包圍鄰近像素P2-P25的其他鄰近像素。
此外，噪聲降低裝置20的運動和一致性檢測設備22或一致性檢測設備25也可以參考目標像素的像素信息與鄰近像素的像素信息之間的一致性的過去歷史，以便檢測目標像素的像素信息與鄰近像素的像素信息之間的一致性。而且，運動和一致性檢測設備22或一致性檢測設備25也可以參考不同於目標像素的不同像素的像素信息與位於該不同像素附近的另一像素的像素信息之間的一致性檢測結果，以便檢測目標像素的像素信息與鄰近像素的像素信息之間的一致性。而且，運動和一致性檢測設備22或一致性檢測設備25也可以參考與包括目標的像素信息或鄰近像素的像素信息的圖像信息相對應的圖像的運動軌跡，以便檢測目標像素的像素信息與鄰近像素的像素信息之間的一致性。通過追蹤運動檢測結果的過去歷史或運動向量的操作或計算，能夠知道圖像的運動軌跡。通過上述參考而獲得的信息能夠用於增加運動和一致性檢測設備22或一致性檢測設備25的檢測精確度。而且，通過上述參考而獲得的信息可以作為參考信息提供給組合設備23或26。在該情況下，組合設備23或26基於參考信息和一致性信息來設置像素信息的比率。例如，通過使用由用於一致性檢測或比率設置的上述參考獲得的信息，能夠有效地去除局部地產生的顯著噪聲。作為選擇，能夠防止局部地產生的顯著噪聲引起一致性檢測或比率設置中的誤差。
而且，噪聲降低設備20具有三維噪聲降低功能和一維/二維噪聲降低功能；然而，本發明並不限於此。例如，噪聲降低裝置可以僅具有應用了本發明的三維噪聲降低功能。作為選擇，噪聲降低裝置可以僅具有應用了本發明的一維噪聲降低功能或二維噪聲降低功能。
(第三實施例)圖10示出了本發明的噪聲降低裝置和噪聲降低方法的第三實施例。順便提及，在圖10的噪聲降低裝置中，與圖3所示噪聲降低裝置20的構成元件相同的構成元件帶有相同的參考數字，並且忽略它們的解釋。
圖10中的噪聲降低裝置40具有圖3所示的噪聲降低裝置20的功能和圖1所示噪聲降低裝置10的功能。具體地，噪聲降低裝置40具有(i)通過使用鄰近像素的當前幀的像素信息來執行一維/二維噪聲降低處理的功能，其中所述鄰近像素的當前幀的像素信息與目標像素的當前幀的像素信息具有高度一致性；(ii)通過使用目標像素和鄰近像素的先於當前幀一個幀的幀的像素信息來執行三維噪聲降低處理的功能，其中所述像素信息與目標像素的當前幀的像素信息具有高度一致性；(iii)通過使用目標像素和鄰近像素的先於當前幀兩個幀的幀的像素信息來執行三維噪聲降低處理的功能，其中所述像素信息與目標像素的當前幀的像素信息具有高度一致性；以及(4)通過使用目標像素和鄰近像素的先於當前幀三個幀的幀的像素信息來執行三維噪聲降低處理的功能，其中所述像素信息與目標像素的當前幀的像素信息具有高度一致性。
換句話說，運動和一致性檢測設備43檢測如下每一個圖像運動先於當前幀一個幀的幀與當前幀之間的圖像運動、先於當前幀兩個幀的幀與當前幀之間的圖像運動、以及先於當前幀三個幀的幀與當前幀之間的圖像運動。通過將幀緩衝器21、41或42中存儲的先於當前幀一個、兩個或三個幀的幀的圖像信息與經由輸入端29輸入到運動和一致性檢測設備43的當前幀的圖像信息進行比較，能夠執行圖像的運動檢測。然後，運動和一致性檢測設備43向組合設備44和28提供運動信息，該運動信息指示先於當前幀一個幀的幀與當前幀之間、先於當前幀兩個幀的幀與當前幀之間、先於當前幀三個幀的幀與當前幀之間的圖像運動的存在或不存在、量、方向等等的每一個。
而且，運動和一致性檢測設備43檢測(i)目標像素的當前幀的像素信息與目標像素和多個鄰近像素的先於當前幀一個幀的幀的像素信息之間的一致性；(ii)目標像素的當前幀的像素信息與目標像素和多個鄰近像素的先於當前幀兩個幀的幀的像素信息之間的一致性；以及(iii)目標像素的當前幀的像素信息與目標像素和多個鄰近像素的先於當前幀三個幀的幀的像素信息之間的一致性。通過將幀緩衝器21、41或42中存儲的先於當前幀一個、兩個或三個幀的幀的目標像素和鄰近像素的像素信息與經由輸入端29輸入到運動和一致性檢測設備43的目標像素的當前幀內的像素信息進行比較，能夠執行一致性的檢測。然後，運動和一致性檢測設備43向組合設備44提供第一一致性信息，該第一一致性指示(i)目標像素的當前幀的像素信息與目標像素和多個鄰近像素的先於當前幀一個幀的幀的像素信息之間、(ii)目標像素的當前幀的像素信息與目標像素和多個鄰近像素的先於當前幀兩個幀的幀的像素信息之間、(iii)目標像素的當前幀的像素信息與目標像素和多個鄰近像素的先於當前幀三個幀的幀的像素信息之間一致性存在或不存在、程度等等。
組合設備44根據從運動和一致性檢測設備43提供的運動信息和第一一致性信息，為目標像素和多個鄰近像素的先於當前幀一個幀的幀的像素信息、目標像素和多個鄰近像素的先於當前幀兩個幀的幀的像素信息、以及目標像素和多個鄰近像素的先於當前幀三個幀的幀的像素信息的每一個設定比率。然後，組合設備44根據各設置比率來組合像素信息，並且將由此獲得的像素信息作為第一組合信息提供到三維噪聲降低設備24。
根據具有如此結構的噪聲降低裝置40，能夠高精確度地防止由噪聲降低處理導致的視頻解析度降低或出現拖尾，並且能夠獲得非常好的圖像質量。
順便提及，幀緩衝器21是本發明的第一存儲設備的具體實例，並且幀緩衝器41和42是本發明的第二存儲設備的具體實例。而且，運動和一致性檢測設備43是本發明的運動檢測設備和一致性檢測設備的具體實例。而且，組合設備44是本發明的比率設置設備和組合信息產生設備的具體實例。
(第四實施例)圖11示出了本發明的噪聲降低裝置和噪聲降低方法的第四實施例。順便提及，在圖11的噪聲降低裝置中，與圖10所示噪聲降低設備40的構成元件相同的構成元件帶有相同的數字參考，並且忽略它們的解釋。
在圖11的噪聲降低裝置50中，通過合併圖10所示噪聲降低裝置40的運動和一致性檢測設備43和一致性檢測設備25而獲得一致性檢測設備51。而且，通過合併噪聲降低裝置40的組合設備26、28和44而獲得組合設備52。而且，通過合併噪聲降低裝置40的噪聲降低設備24和27而獲得噪聲降低設備53。
也就是，一致性檢測設備51檢測(i)目標像素的當前幀的像素信息與目標像素和多個鄰近像素的先於當前幀一個幀的幀的像素信息之間的一致性；(ii)目標像素的當前幀的像素信息與目標像素和多個鄰近像素的先於當前幀兩個幀的幀的像素信息之間的一致性；(iii)目標像素的當前幀的像素信息與目標像素和多個鄰近像素的先於當前幀三個幀的幀的像素信息之間的一致性；(iv)當前幀中目標像素的像素信息與多個鄰近像素的像素信息之間的一致性。然後，一致性檢測設備向組合設備52提供一致性信息，該一致性信息指示上述一致性的存在或不存在、程度等等。
組合設備52根據從一致性檢測設備51提供的一致性信息，為目標像素和多個鄰近像素的先於當前幀一個幀的幀的像素信息、目標像素和多個鄰近像素的先於當前幀兩個幀的幀的像素信息、目標像素和多個鄰近像素的先於當前幀三個幀的幀的像素信息、以及多個鄰近像素的當前幀的像素信息的每一個設置比率。然後，組合設備52根據設置比率來組合像素信息，並且將由此獲得的像素信息作為組合信息提供到噪聲降低設備53。
噪聲降低設備53通過使用從組合設備52提供的組合信息來對當前幀的像素信息執行噪聲降低處理。例如，噪聲降低設備53根據噪聲降低強度，為當前幀的像素信息和組合信息的每一個設置比率，並且根據該比率對兩者相加。
甚至藉助於具有該結構的噪聲降低裝置50，能夠高精確度地防止由噪聲降低處理引起的視頻解析度降低或出現拖尾，並且能夠獲得非常好的圖像質量。
順便提及，一致性檢測設備51是本發明的一致性檢測設備的具體實例。組合設備52是本發明的比率設置設備和組合信息產生設備的具體實例。而且，噪聲降低設備53是本發明的噪聲降低設備的具體實例。
上述噪聲降低裝置10、20、40、或50能夠用於電視接收機或視頻記錄/重放裝置。例如，圖12示出了使用噪聲降低裝置10的電視接收系統。圖12中的電視接收系統1具有調諧器內置型視頻記錄/重放裝置2；和顯示裝置3。視頻記錄/重放裝置2具有TV調諧器；硬碟驅動器；光碟驅動器；等等。視頻記錄/重放裝置2能夠接收視頻信號並且能夠記錄和重放視頻圖像。顯示裝置3例如是等離子顯示裝置，並且顯示與由視頻記錄/重放裝置2的調諧器接收到的視頻信號相對應的視頻圖像。噪聲降低裝置10被布置在視頻記錄/重放裝置2內，並且對包含在由調諧器接收到的視頻信號中的圖像信息和像素信息執行噪聲降低處理。根據具有噪聲降低裝置10的電視接收系統1，能夠高度精確地防止由噪聲降低處理引起的視頻解析度的降低或出現拖尾，並且能夠獲得十分好的圖像質量。順便提及，電視接收系統1是本發明的電視接收裝置和視頻記錄/重放裝置的具體實例。
而且，本發明的噪聲降低裝置和噪聲降低方法也能夠通過電腦程式或計算機可讀介質中的電腦程式產品來實現。例如，通過準備用於實現上述運動檢測、一致性檢測、組合處理以及噪聲降低處理等等的電腦程式，並且通過使得計算機讀取該電腦程式，能夠使得計算機起到噪聲降低裝置的作用。在該情況中，也能夠使得預先安裝在計算機上的半導體存儲器起到幀緩衝器的作用。
在不脫離發明的精神或本質特徵的情況下，發明可以具體化為其他的特殊形式。因此在所有方面上，所述實施例被認為是說明性的而不是限制性的，通過權利要求而不是先前的描述來指示本發明的範圍，因此權利要求等效的意義和範圍內的所有改變被包含於其中。
權利要求
1.一種噪聲降低裝置，包括第一存儲設備，用於將先於當前幀一個幀的幀的圖像信息存儲於其中；第二存儲設備，用於將先於當前幀n個幀的幀的圖像信息存儲於其中，n是2或更大的整數；比率設置設備，用於設置先於當前幀一個幀的幀的圖像信息與先於當前幀n個幀的幀的圖像信息之間的比率，包括一個是0和另一個是1的情況；組合信息產生設備，用於根據所述比率，來產生通過相互組合先於當前幀一個幀的幀的圖像信息與先於當前幀n個幀的幀的圖像信息而獲得的組合信息；以及噪聲降低設備，用於通過使用組合信息，對當前幀的圖像信息執行噪聲降低處理。
2.根據權利要求1的噪聲降低裝置，其中所述的噪聲降低裝置進一步包括運動檢測設備，其用於檢測先於當前幀一個幀的幀與當前幀之間的圖像運動，以及先於當前幀n個幀的幀與當前幀之間的圖像運動，並且所述比率設置設備基於所述運動檢測設備的檢測結果來設置比率。
3.根據權利要求1的噪聲降低裝置，其中所述噪聲降低設備包括用於將組合信息和當前幀的圖像信息進行相加的加法設備。
4.一種噪聲降低裝置，包括比率設置設備，用於設置與位於第一像素附近的m個第二像素相對應的m個像素信息之間的比率，包括一個像素信息的比率為1的情況以及1到(m-1)個像素信息的比率為0的情況，m是2或更大的整數；組合信息產生設備，用於根據所述比率來產生通過相互組合m個像素信息而獲得的組合信息；以及噪聲降低設備，用於通過使用組合信息，對與第一像素相對應的像素信息執行噪聲降低處理。
5.一種噪聲降低裝置，包括存儲設備，用於將先於當前幀一個幀的幀的圖像信息存儲於其中；比率設置設備，用於設置包括在先於當前幀一個幀的幀的圖像信息中且與位於第一像素附近的m個第二像素相對應的m個像素信息之間的比率，包括一個像素信息的比率為1的情況以及1到(m-1)個像素信息的比率為0的情況，m是2或更大的整數；組合信息產生設備，用於根據所述比率來產生通過相互組合m個像素信息而獲得的組合信息；以及噪聲降低設備，用於通過使用組合信息，對當前幀的且與第一像素相對應的像素信息執行噪聲降低處理。
6.一種噪聲降低裝置，包括存儲設備，用於將先於當前幀n個幀的幀的圖像信息存儲於其中，n是2和更大的整數；比率設置設備，用於設置包括在先於當前幀n個幀的幀的圖像信息中且與位於第一像素附近的m個第二像素相對應的m個像素信息之間的比率，包括一個像素信息的比率為1的情況以及1到(m-1)個像素信息的比率為0的情況，m是2或更大的整數；組合信息產生設備，用於根據所述比率來產生通過相互組合m個像素信息而獲得的組合信息；以及噪聲降低設備，用於通過使用組合信息，對當前幀的且與第一像素相對應的像素信息執行噪聲降低處理。
7.根據權利要求4的噪聲降低裝置，其中所述噪聲降低裝置進一步包括一致性檢測設備，其用於檢測與第一像素相對應的像素信息和與第二像素相對應的像素信息之間的一致性；並且所述比率設置設備基於所述一致性檢測設備的檢測結果來設置比率。
8.根據權利要求7的噪聲降低裝置，其中所述一致性檢測設備對與第一像素相對應的像素信息和與第二像素相對應的像素信息之間的一致性的過去歷史進行參考，以便檢測與第一像素相對應的像素信息和與第二像素相對應的像素信息之間的一致性。
9.根據權利要求7的噪聲降低裝置，其中所述一致性檢測設備參考第三像素的像素信息與位於第三像素附近的第四像素的像素信息之間的一致性檢測結果，以便檢測與第一像素相對應的像素信息和與第二像素相對應的像素信息之間的一致性，其中所述第三像素不同於第一像素。
10.根據權利要求7的噪聲降低裝置，其中所述一致性檢測設備參考與包括與第一像素相對應的像素信息或與第二像素相對應的像素信息的圖像信息相對應的圖像的運動軌跡，以便檢測與第一像素相對應的像素信息和與第二像素相對應的像素信息之間的一致性。
11.根據權利要求4的噪聲降低裝置，其中所述噪聲降低設備包括對組合信息和與第一像素相對應的當前幀的像素信息進行相加的加法設備。
12.一種噪聲降低方法，包括比率設置處理，用於設置先於當前幀一個幀的幀的圖像信息與先於當前幀n個幀的幀的圖像信息之間的比率，包括一個是0和另一個是1的情況；組合信息產生處理，用於根據所述比率來產生通過相互組合先於當前幀一個幀的幀的圖像信息與先於當前幀n個幀的幀的圖像信息而獲得的組合信息；以及噪聲降低處理，用於通過使用組合信息，對當前幀的圖像信息執行噪聲降低處理。
13.一種噪聲降低方法，包括比率設置處理，用於設置與位於第一像素附近的m個第二像素相對應的m個像素信息之間的比率，包括一個像素信息的比率為1的情況以及1到(m-1)個像素信息的比率為0的情況，m是2或更大的整數；組合信息產生處理，用於根據所述比率來產生通過相互組合m個像素信息而獲得的組合信息；以及噪聲降低處理，用於通過使用組合信息，對與第一像素相對應的像素信息執行噪聲降低處理。
14.一種噪聲降低方法，包括比率設置處理，用於設置包括在先於當前幀一個幀的幀的圖像信息中且與位於第一像素附近的m個第二像素相對應的m個像素信息之間的比率，包括一個像素信息的比率為1的情況以及1到(m-1)個像素信息的比率為0的情況，m是2或更大的整數；組合信息產生處理，用於根據所述比率來產生通過相互組合m個像素信息而獲得的組合信息；以及噪聲降低處理，用於通過使用組合信息，對當前幀的且與第一像素相對應的像素信息執行噪聲降低處理。
15.一種噪聲降低方法，包括比率設置處理，用於設置包括在先於當前幀n個幀的幀的圖像信息中且與位於第一像素附近的m個第二像素相對應的m個像素信息之間的比率，包括一個像素信息的比率為1的情況以及1到(m-1)個像素信息的比率為0的情況，m是2或更大的整數；組合信息產生處理，用於根據所述比率來產生通過相互組合m個像素信息而獲得的組合信息；以及噪聲降低處理，用於通過使用組合信息，對當前幀的且與第一像素相對應的像素信息執行噪聲降低處理。
16.一種電視接收機，包括根據權利要求1至11的任一項所述的噪聲降低裝置。
17.一種視頻記錄/重放裝置，包括根據權利要求1至11的任一項所述的噪聲降低裝置。
18.一種電腦程式，其包括根據權利要求1至11的任一項所述的噪聲降低裝置。
全文摘要
檢測當前幀的圖像信息與先於當前幀一個、兩個或三個幀的幀的圖像信息之間的圖像運動。基於檢測結果，執行噪聲降低處理。而且，檢測作為當前處理目標的像素的當前幀的像素信息與位於目標像素附近的多個像素的當前幀或先於當前幀一個、兩個或三個幀的幀的像素信息之間的一致性。基於檢測結果，執行噪聲降低處理。
文檔編號H04N5/21GK1842134SQ20061007385
公開日2006年10月4日 申請日期2006年3月31日 優先權日2005年3月31日
發明者甲斐紀行, 本田廣史, 川口裕史 申請人:日本先鋒公司