降低影像的空間域噪聲的方法及裝置的製作方法

2023-04-29 18:53:46

專利名稱：降低影像的空間域噪聲的方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明有關一種降低影像的空間域噪聲的方法及裝置，且特別是有關於一種可有效降低影像的空間域噪聲的方法及裝置。
背景技術：
請參照圖1，其繪示傳統影像系統的示意圖。影像系統100包括一影像生成端110 以及一影像接收端120。影像生成端110例如為一影像合成裝置或一影像擷取裝置，其產 生原始影像並將原始影像輸出至影像接收端120。然而，原始影像在傳輸過程中可能受到 外界環境的幹擾，或是原始影像在轉換為可傳輸格式的過程中可能產生誤差。如此一來，影 像接收端120所接收到的影像可能為包含空間域噪聲(spatial noise)的非理想影像，而 非原始影像。因此，多種的濾波器被利用以去除空間域噪聲。然而，影像接收端120在利用 濾波器對所接收的影像進行處理後，卻可能使得影像的細節部份亦被去除並降低影像銳利 度，而得到較為模糊的影像。

發明內容
本發明的目的是提供一種降低影像的空間域噪聲的方法及裝置，利用統計的方式 切割具有特徵的像素並進行對應的處理，可有效地降低影像的空間域噪聲，並可保留影像 的細節部份。根據本發明的第一方面，提出一種降低影像的空間域噪聲的方法，包括下列步驟。 取得一目標像素並據以建立一運算區塊。對運算區塊內的目標像素及多個鄰近像素的像素 值進行運算而得到對應運算區塊的一變異數。依據變異數判斷目標像素是否具有特徵。若 目標像素不具有特徵，則對運算區塊內的多個像素進行一濾波運算得到一調整像素值。更 新目標像素的像素值為調整像素值。根據本發明的第二方面，提出一種降低影像的空間域噪聲的裝置，包括一統計單 元、一分析單元、一減法器、一濾波器以及一加法器。統計單元接收一影像圖框，並對影像圖 框的多個像素分別進行運算而得到多個變異數。分析單元依據此些變異數分別判斷此些像 素是否具有特徵。減法器接收影像圖框，並依據分析單元判斷的結果輸出不具有特徵的這 些像素。濾波器對不具有特徵的這些像素進行濾波運算而得到多個調整像素值。加法器依 據具有特徵的這些像素的像素值及這些調整像素值，以輸出一調整影像圖框。


為讓本發明的上述內容能更明顯易懂，下面將配合附圖對本發明的較佳實施例作 詳細說明，其中圖1繪示傳統影像系統的示意圖。圖2繪示依照本發明較佳實施例的降低影像的空間域噪聲的方法的流程圖。圖3A繪示依照本發明較佳實施例的運算區塊的第一例的示意圖。
圖3B繪示依照本發明較佳實施例的運算區塊的第二例的示意圖。圖3C繪示依照本發明較佳實施例的運算區塊的第三例的示意圖。圖4繪示依照本發明較佳實施例的降低影像的空間域噪聲的裝置的方塊圖。圖5繪示依照本發明較佳實施例的影像圖框的一例的示意圖。圖6繪示依照本發明較佳實施例的變異數的三維分布圖。圖7繪示依照本發明較佳實施例的不具有特徵的像素的分布圖。
具體實施例方式本發明提出一種降低影像的空間域噪聲的方法及裝置，是對影像圖框 (imageframe)內的像素進行統計以切割出具有特徵的像素並進行對應的處理，有效地降低 影像的空間域噪聲並保留影像的細節部份。請參照圖2，其繪示依照本發明較佳實施例的降低影像的空間域噪聲的方法的流 程圖。於步驟S200中，取得一目標像素並據以建立一運算區塊，運算區塊實質上包括目標 像素及多個鄰近像素。其中，目標像素屬於一影像圖框。隨著影像圖框的性質不同，運算區 塊所涵蓋的範圍亦不同。若影像圖框只包括一圖場(filed)，則運算區塊包括一 MXN的矩形區域，M及N為 正整數。請參照圖3A，其繪示依照本發明較佳實施例的運算區塊的第一例的示意圖。於圖 3A中，影像圖框300隻包括一圖場，則運算區塊310實質上是一 3 X 3的遮罩(mask)，其包含 目標像素P(i，j)(點狀區域)及相鄰的8個鄰近像素(斜線區域)。其中，目標像素P(i， j)並不必然位於運算區塊310的中心位置。若影像圖框包括多個交錯的(interlaced)圖場，則運算區塊包括多列不相鄰的 像素。請參照圖3B，其繪示依照本發明較佳實施例的運算區塊的第二例的示意圖。於圖3B 中，影像圖框320包括2個交錯的圖場，則運算區塊330實質上遮罩了包括目標像素P(i， j)(點狀區域)的3列不相鄰的像素(斜線區域)。若影像圖框經過運算產生離散運算範圍時，則運算區塊所包括的目標像素及多個 鄰近像素彼此可為不相鄰的。請參照圖3C，其繪示依照本發明較佳實施例的運算區塊的第 三例的示意圖。於圖3C中，影像圖框340例如為經過小波轉換後對不同子頻帶進行運算， 則運算區塊350實質上遮罩了包含目標像素P(i，j)(點狀區域)及不相鄰的8個鄰近像素 (斜線區域)。於步驟S210中，對運算區塊內的目標像素及多個鄰近像素的像素值進行運算而 得到對應運算區塊的一變異數。實際上，於步驟S210中是先計算得到運算區塊內的所有像 素的像素值的一平均數，然後再依據平均數及運算區塊內的所有像素的像素值計算得到變 異數。於步驟S220中，依據變異數判斷目標像素是否具有特徵。步驟S210及步驟S220實 質上是用以比較目標像素與運算區塊內的其它像素間的差異性。於步驟S220中，可預先設定一臨界值(threshold)，再通過比較變異數與臨界值 的大小來決定目標像素是否具有特徵。若變異數大於臨界值，則目標像素會被判斷為具有 特徵。若變異數小於臨界值，則目標像素會被判斷為不具有特徵。其中，具有特徵的目標像 素例如為具有邊緣(edge)信息的像素，或是點狀(dot)特徵的像素。亦即，被判斷為具有 特徵的像素可視為影像圖框中的細節部份。若目標像素被判斷為具有特徵，則於步驟S230中，不更新目標像素的像素值。如此一來，影像圖框中的細節部份即得以保留而不會受到破 壞。若目標像素被判斷為不具有特徵，則於步驟S240中，對運算區塊內的所有像素進 行一濾波運算得到一調整像素值。若目標像素被判斷為不具有特徵，則目標像素可被視為 影像圖框中較為平坦的部份，故被進行濾波運算以去除可能帶有的空間域噪聲。其中，濾 波運算可能為低通濾波(low pass filter)、中間值濾波(median filter)、適應性濾波 (adaptive filter)或sigma濾波(sigma filter)等，並不做限制，端視使用者需求而定。
之後，於步驟S250中，更新目標像素的像素值為調整像素值。然後，於步驟S260 中，檢查是否影像圖框所包括的所有像素均被檢測過是否具有特徵。若否，則回到步驟 S200，重複執行整個流程方法直到影像圖框內的所有像素均被檢測過為止。請參照圖4，其繪示依照本發明較佳實施例的降低影像的空間域噪聲的裝置的方 塊圖。降低影像的空間域噪聲的裝置400包括一統計單元410、一分析單元420、一減法器 430、一濾波器440以及一加法器450。統計單元410用以接收一影像圖框Fi，並對影像圖 框Fi的多個像素分別進行運算而得到多個變異數。統計單元410實質上是依據每一個像 素建立對應的一運算區塊，並對運算區塊內的所有像素進行運算而得到對應運算區塊的變 異數。其中，運算區塊的建立可參考圖3A 圖3C，並不限制。請參照圖5及圖6，圖5繪示依照本發明較佳實施例的影像圖框的一例的示意圖， 圖6繪示依照本發明較佳實施例的變異數的三維分布圖。統計單元410對含有噪聲的影像 圖框Fi做統計運算，而得到如圖6所示的三維變異數分布圖。於圖6中較為突出的部份可 被視為具有特徵，例如為具有邊緣信息或點狀特徵，而較為平坦的部份則可被視為不具有 特徵。之後，分析單元420用以依據統計單元410得到的多個變異數分別判斷影像圖框 Fi的像素是否具有特徵。分析單元420可設定一臨界值，例如為2000。若變異值大於臨 界值，則分析單元420判斷對應的像素具有特徵，若變異數小於臨界值，則分析單元420判 斷對應的像素不具有特徵。然而，分析單元420實質上並不做限制，其可為sobel濾波器、 canny邊緣檢測器或prewitt遮罩等，只要等將影像圖框中具有特徵部份分離出來即可。減 法器430用以接收影像圖框Fi，並依據分析單元420判斷的結果輸出不具有特徵的像素。減法器430實質上是將影像圖框Fi中具有特徵的像素切割掉，而留下不具有特徵 的像素。請參照圖7，其繪示依照本發明較佳實施例的不具有特徵的像素的分布圖。於圖 7中，格狀區域即為不具有特徵的像素所分布的區域，亦即為所要去除噪聲的部份。濾波器 440用以對減法器430輸出的不具有特徵的像素進行濾波運算而得到多個調整像素值。加 法器450用以依據分析單元420輸出的具有特徵的像素的像素值及濾波器440輸出的調整 像素值，得到一調整影像圖框Fo並予以輸出。上述的降低影像的空間域噪聲的裝置400，其詳細原理及細節是已敘述於圖2中 揭露的降低影像的空間域噪聲的方法中，故於此不再重述。本發明上述實施例所揭露的降低影像的空間域噪聲的方法及裝置，具有多項優 點，以下僅列舉部分優點說明如下本發明提出降低影像的空間域噪聲的方法及裝置，利用統計的方式對影像圖框內 的像素進行運算，並配合臨界值來決定可套用濾波器的區間，故得以將具有特徵的部份，例如為具邊緣信息或點狀特徵等，切割出來，而對其餘的平坦確受噪聲幹擾的部份做去除噪 聲的處理。如此一來，不僅可以有效地降低影像的空間域噪聲，且不會模糊化影像中的邊緣 部份或影響到具點狀特徵的部份，較為完整地保留影像的細節部份並可維持影像銳利度。
綜上所述，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然而其並非用以限定本發明。本 發明所屬技術領域中具有通常知識者 ，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作各種等同 的改變或替換。因此，本發明的保護範圍當視後附的本申請權利要求範圍所界定的為準。
權利要求
一種降低影像的空間域噪聲的方法，包括取得一目標像素並據以建立一運算區塊；對該運算區塊內的該目標像素及多個鄰近像素的像素值進行運算而得到對應該運算區塊的一變異數；依據該變異數判斷該目標像素是否具有特徵；若該目標像素不具有特徵，則對該運算區塊內的該些像素進行一濾波運算得到一調整像素值；以及更新該目標像素的像素值為該調整像素值。
2.根據權利要求1所述的降低影像的空間域噪聲的方法，其特徵在於該目標像素系屬 於一影像圖框，若該影像圖框只包括一圖場，則該運算區塊包括一 MXN的矩形區域，M及N 為正整數。
3.根據權利要求1所述的降低影像的空間域噪聲的方法，其特徵在於該目標像素屬於 一影像圖框，若該影像圖框包括多個交錯的圖場，則該運算區塊包括多列不相鄰的像素。
4.根據權利要求1所述的降低影像的空間域噪聲的方法，其特徵在於該運算區塊所包 括的該目標像素及所述鄰近像素彼此是不相鄰的。
5.根據權利要求1所述的降低影像的空間域噪聲的方法，其特徵在於還包括 計算得到該運算區塊內的所述像素的像素值的一平均數；以及依據該平均數及該運算區塊內的所述像素的像素值計算得到該變異數。
6.根據權利要求1所述的降低影像的空間域噪聲的方法，其特徵在於還包括 預先設定一臨界值；若該變異數大於該臨界值，則判斷該目標像素具有特徵；以及 若該變異數小於該臨界值，則判斷該目標像素不具有特徵。
7.根據權利要求1所述的降低影像的空間域噪聲的方法，其特徵在於還包括 若該目標像素具有特徵，則不更新該目標像素的像素值。
8.根據權利要求1所述的降低影像的空間域噪聲的方法，其特徵在於該目標像素屬於 一影像圖框，該方法是被重複執行，直到該影像圖框所包括的多個像素均被檢測過是否具 有特徵。
9.一種降低影像的空間域噪聲的裝置，包括一統計單元，用以接收一影像圖框，並對該影像圖框的多個像素分別進行運算而得到 多個變異數；一分析單元，用以依據所述變異數分別判斷所述像素是否具有特徵； 一減法器，用以接收該影像圖框，並依據該分析單元判斷的結果輸出不具有特徵的所 述像素；一濾波器，用以對不具有特徵的所述像素進行濾波運算而得到多個調整像素值；以及 一加法器，用以依據具有特徵的所述像素的像素值及所述調整像素值，以輸出一調整 影像圖框。
10.根據權利要求9所述的降低影像的空間域噪聲的裝置，其特徵在於該統計單元依 據每一個像素建立對應的一運算區塊，並對該運算區塊內的所述像素進行運算而得到對應 該運算區塊的該變異數。
11.根據權利要求10所述的降低影像的空間域噪聲的裝置，其特徵在於若影像圖框只 包括一圖場，則該運算區塊包括一 MXN的矩形區域，M及N為正整數。
12.根據權利要求10所述的降低影像的空間域噪聲的裝置，其特徵在於若該影像圖框 包括多個交錯的圖場，則該運算區塊包括多列不相鄰的像素。
13.根據權利要求10所述的降低影像的空間域噪聲的裝置，其特徵在於該運算區塊所 包括的所述像素彼此是不相鄰的。
14.根據權利要求10所述的降低影像的空間域噪聲的裝置，其特徵在於該統計單元計 算得到該運算區塊內的所述像素的像素值的一平均數，並依據該平均數及該運算區塊內的 所述像素的像素值計算得到對應該運算區塊的該變異數。
15.根據權利要求9所述的降低影像的空間域噪聲的裝置，其特徵在於若該變異值大 於一臨界值，則該分析單元判斷對應的該像素具有特徵，若該變異數小於該臨界值，則該分 析單元判斷對應的該像素不具有特徵。
全文摘要
本發明是一種降低影像的空間域噪聲的方法，包括下列步驟。取得一目標像素並據以建立一運算區塊。對運算區塊內的目標像素及多個鄰近像素的像素值進行運算而得到對應運算區塊的一變異數。依據變異數判斷目標像素是否具有特徵。若目標像素不具有特徵，則對運算區塊內的多個像素進行一濾波運算得到一調整像素值。更新目標像素的像素值為調整像素值。
文檔編號G06T5/00GK101847253SQ20091013245
公開日2010年9月29日 申請日期2009年3月26日 優先權日2009年3月26日
發明者王健釗 申請人:聯詠科技股份有限公司