专利名称：数码图像噪声净化和锐化方法
技术领域：
本发明涉及一种图像锐化及其噪声净化方法，特别是，涉及一种对图像进行去噪声和锐化同步处理的方法。
在图像被摄取的过程中，其像素值总会受到来自各种噪声源不规则噪声的影响，事实上，每幅图像都包含一定程度的噪声，譬如传统胶卷上摄取的图像包含由于化学反应过程产生的胶卷颗粒；同样，数码照相机直接捕获的图像中也包含噪声，如散粒噪声、暗流噪声和固定的感光器噪声等等。
噪声影响图像质量，因此适当地删除或减少噪声往往是必须的。光的自然性质决定了要实现一个完全无噪声的系统是不可能的，但是可以通过一定的技术来提高信号和噪声的比例，使其高到观察者相对可以忽视噪声的存在。
众所周知，增强来自光检测装置的图像数据不仅可以促进噪声的减少，同时也可以使图像锐化。图像锐化提高了数字图角边缘的锐度，因此通常可以提高图像的质量。美国5,038,388号专利，详述了图像锐化的技术。在许多增强操作中，去噪声和图像锐化是两个重要的并时常采用的操作。通过抑制噪声提高锐度，来加强图像质量。但是去噪声和图像锐化在内在上是矛盾的，实际上所有捕获图像的装置有低通滤波的特性，就意味着削弱了图像的高频分量。不理想的低通滤波将会降低图像清晰度。使情况更糟的是，几乎所有的噪声净化操作都倾向抑制图像的高频分量，从而增加清晰度的损失。因此，也非常必要采用锐化图像操作。
照惯例，对一幅数码图像先后进行去噪声和锐化，通常去噪声先于锐化，因为在锐化过程中噪声也会被放大。到目前为止，噪声消除和锐化一般是分开设计的。这种方法主要的不利之处是锐化在操作时不知道噪声净化已运行的情况，从而无法选择最佳的锐化方法。此外，所选锐化方法的参数设定也往往不是最佳的。
因此需要提供一种可应用于数码图像去噪声和锐化的方法，此方法使去噪声和锐化在相互了解彼此操作的情况下同步进行以产生高质量的图像。
发明内容
本发明所要解决的问题就是提供一种方法，该方法可以同时对数码图像进行去噪声和锐化操作。该方法包括以下几个步骤首先，从数码图像中计算亮度图，其包含图像像素的亮度值；其次，再从亮度图中计算活动图，其图中的每个像素的活动值符合该像素周围的活动。
然后，用该像素的活动量级与预先决定的三个阈值进行比较，并进行比较和调整，把修正过的活动图加回数码图像的亮度通道。
如果该像素的活动量级是小于第一个预先决定的阈值，该活动则判断为噪声，先用第一个预先确定的调整对其进行修正，然后增加到该像素的亮度值；如果该像素的活动量级是大于第一个预先决定的阈值，小于第二个预先确定的阈值，该活动则判断为基于噪声和边缘之间，对该像素将不做任何处理；如果该像素的活动量级是大于第二个预先决定的阈值，小于第三个预先决定的阈值，该活动则判断为是弱边缘，先用第二个预先确定的调整对其进行修正，然后增加到该像素的亮度值；如果该像素的活动量级是大于第三个预先决定的阈值，该活动则判断为是强边缘，先用第三个预先确定的调整对其进行修正，然后增加到该像素的亮度值。
第一个预先确定的调整是去噪声功能。
第二个预先确定的调整是适度的锐化功能。
第三个预先确定的调整是高度的锐化功能。
一幅单色数码图像包含一个通道，也就是，亮度或强度通道。一幅彩色数码图像由红色的，绿色的，蓝色的三个通道所组成。大体上，图像的锐度通过图像亮度通道的边缘反映出来的。因此，亮度通道，定义为Y通道，将首先被导出。一个合理的导出Y通道的公式如下Y＝(red+2*green+blue)/4
一般来说，噪声和边缘都视为图像地方性的小范围的活动。举例来说，在图像m排和n列的黑体Y标记的像素在5像素x5像素范围里显示，见附图一。
为了衡量黑体Y标记的像素附近的活动，下列矩阵被用于Y通道来推导一幅活动图(AM)-10-10-100000-1080-100000-10-10-1×18]]>即AM=(8Ym,n-Ym-2,n-2-Ym-2,n-Ym-2,n+2-Ym,n-2-Ym,n+2-Ym+2,n-2-Ym+2,n-Ym+2,n+2)8]]>活动图通过一张查找表来进一步修正(AMLUT)。这个查找表在图三中图形化地表示出来。
AMLUT由下列各项组成 其中x是像素的活动量级，x1，x2，x3分别是预先确定的阈值，m1，m2是给定的参数。
当-x1＜x≤x1时，x被认为是噪声，不同于图像结构如边缘。在这种情况下，下列运算将用来计算Avg值。
首先，四个方向性平均值依照下列各列等式进行计算AvgH=(Ym,n+Ym,n-2+Ym,n-1+Ym,n+1+Ym,n+2)5;]]>AvgV=Ym,n+Ym-2,n+Ym-1,n+Ym+1,n+Ym+2,n5;]]>AvgL=Ym,n+Ym-2,n-2+Ym-1,n-1+Ym+1,n+1+Ym+2,n+25;]]>AvgR=Ym,n+Ym-2,n+2+Ym-1,n+1+Ym+1,n-1+Ym+2,n-25;]]>然后，在水平的方向中，定义DHm，n＝|Ym，n-AvgH|和DDH＝Dm，n+DHm，n-2+DHm，n-1+DHm，n+1+DHm，n+2类似的，在垂直方向、对角线方向和反对角线方向中定义DDV＝DVm，n+DVm-2，n+DVm-1，n+DVm+1，n+DVm+2，nDDL＝DLm，n+DLm-2，n-2+DLm-1，n-1+DLm+1，n+1+DLm+2，n+2DDR＝DRm，n+DRm+2，n-2+DRm+1，n-1+DRm-1，n+1+DRm-2，n+2如果一个像素是在边缘上，噪声净化只可沿边缘进行以保证边缘不被弄模糊。为此，(DDH，DDV，DDL，DDR)中最小值需要被识别，然后对应的方向性平均值被选择为Avg，也就是，Avg＝(AvgP|DDP＜＝DDQ，for all Q！＝P，Pin{H，V，L，R}，Qin{H，V，L，R})最后，经修正过的Y通道(经过噪声净化和锐化)为Y’＝Y+AMLUT(AM)在上述的发明中，能够同时进行去噪声和锐化操作，从而使锐化操作完全知道噪声消除的操作。
对照现有技术本发明的优点在于本发明所提出的方法可以同时对数码图像进行净化噪声和锐化操作。这种去噪声和锐化以相互关联的方式进行操作的方法，可以最大程度地提高图像的质量。除此之外，净化和锐化使用查找表也保证了处理的高速度。
图一是5像素×5像素的排列表。
图二是本发明实施例的图形说明。
图三是本发明适用的查找表的图形说明。
以下是图二和图三中各部分的附图标记10计算机系统20主机30显示器40键盘50鼠标52光标55光盘驱动器(CD-ROM)56打印机57(只读)光盘61磁盘62个人计算机卡(PC card)80 LUT
图1显示一个实施本发明的计算机系统10。计算机系统10包括以微处理器为基础的主机20，用于接受和处理软件程序，和运行其它处理功能。一台显示器30与主机20相连，显示与软件相关的用户数据。一个键盘40也与主机20相连，可使用户对软件输入信息。另外，一个鼠标50可替代键盘40输入，它可用于移动显示器30上的光标52并进行选项。
光盘只读存储器(只读光盘)55与主机相连，通过只读光盘57接受软件程序并提供输入软件程序和其他信息到主机20的方法。只读光盘57通常包含一个软件程序。除此之外，磁盘61也包括一个软件程序，可插入主机用于输入软件程序。进一步，基于微处理器的主机20可编程，工艺中熟知，用于内部存储软件程序。一台打印机56与以微处理器为基的主机20相连，用于印刷计算机系统10的输出的硬拷贝。
图像通过一张个人计算机卡片(PC卡)可在显示器30上显示。如同以前知道的，一张包含数字化图像的个人计算机存储国际协会卡(PCMCIA卡)电子化个人计算机卡62。个人计算机卡62最后插入在以微处理器为基础的主机20内，用于在显示器30上显示图像。
虽然计算机系统10作为特定的具体描述，但是本发明并非限定为显示的计算机系统10，也可在任何电子处理系统上使用。更进一步，以此为例，计算机刻度存储媒介可包括很多，举例来说，磁性存储介质，如磁盘(软磁盘)或磁带；光学存储介质，如光盘、光学磁带或机器可读条形码；固态电子储藏装置，如随机存储器(RAM)，只读存储器(ROM)；或者任何其他用于存储计算机程序的实际装置或介质。
虽然此发明通过上面特定描述来阐述，但对于熟悉本领域的人员而言可容易地实现另外的优点和进行修改。因此在其最广泛的方面本发明并不限于特定的细节、代表性的设备和这里示出与描述的图示示例，因此在不背离附权利要求及等同范围所限定的一般的概念的精神和范围的情况下可进行各种修改。
权利要求
1.一种可同时对数码图像进行去噪声和锐化的方法，特别是，涉及一种对图像进行去噪声和锐化同步处理的方法，其特征在于，包含以下步骤(a)从数码图像的亮度通道计算活动图；(b)应用一张表格查找修正活动图；(c)把修正过的活动图加回数码图像的亮度通道。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包含具体步骤(a)从数码图像中计算亮度图，其包含数码图像像素的亮度值；(b)从亮度图中计算活动图，其图中的每个像素的活动值符合该像素周围的活动；(c)如果该像素的活动量级是小于第一个预先决定的阈值，该活动则判断为噪声，先用第一个预先确定的调整进行修正，然后增加到该像素的亮度值；(d)如果该像素的活动量级是大于第一个预先决定的阈值，小于第二个预先决定的阈值，该活动则判断为基于噪声和边缘之间，对该像素将不做任何处理；(e)如果该像素的活动量级是大于第二个预先决定的阈值，小于第三个预先决定的极限，该活动则判断为是弱边缘，先用第二个预先确定的调整进行修正，然后增加到该像素的亮度值；(f)如果该像素的活动量级是大于第三个预先决定的阈值，该活动则判断为是强边缘，先用第三个预先确定的调整进行修正，然后增加到该像素的亮度值。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，第一个预先确定的调整是去噪声功能。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，第二个预先确定的调整是适度的锐化功能。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，第三个预先确定的调整是高度的锐化功能。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所有的活动图(AM)的调整都通过查找表格(LUT)来实现，如下
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，x是像素的活动量级，x1，x2，x3分别是预先确定的三个阈值。
全文摘要
本发明是一种可以同时对数码图像进行去噪声和锐化的方法。特别是，涉及一种对图像进行去噪声和锐化同步处理的方法，包括几个步骤首先，从数码图像中计算亮度图，其包含图像像素的亮度值；其次，再从亮度图中计算活动图，其图中的每个像素的活动值符合该像素周围的活动。然后，用该像素的活动量级与预先决定的三个阈值进行比较，并用三个预先确定的调整进行修正，把修正过的活动图加回数码图像的亮度通道。三个预先确定的调整分别是去噪声功能、适度的锐化功能和高度的锐化功能。
文档编号G06K9/40GK1462978SQ02120708
公开日2003年12月24日 申请日期2002年5月29日 优先权日2002年5月29日
发明者俞青, 周芬 申请人:北京中星微电子有限公司