专利名称：影像信号的噪声抑制装置及其方法
技术领域：
本发明涉及影像处理技术，特别是涉及一种影像信号的噪声抑制装置 及其方法。
背景技术：
在影像处理的技术领域当中，例如电视视讯信号处理的领域，时常需
要面对的问题之一即各种的噪声(noise)效应对于影像质量的干扰，例如 业界所熟知的脉冲噪声(impulse noise )、空间噪声(spatial noise )、时域噪 声(temporal noise )、或者其它类型的噪声等问题。 一般而言，在处理这些 噪声时，通常针对每一种噪声特性会使用一个特定的电路来检测并抑制该 噪声。请参阅图1，图l是一典型的噪声抑制装置。噪声抑制装置100依序 包含有存储器110、脉冲噪声滤波电路120、存储器130、空间噪声滤波电 路140、存储器150、以及时域噪声滤波电路160。存储器110首先接收并 储存所输入的影像信号中的影像数据，脉冲噪声滤波电路120则检测并判 断是否对存储器110中所储存的影像数据进行脉沖噪声滤波，如果需要， 则对之进行脉冲噪声滤波，再将处理后的影像数据储存于存储器130中； 如果不需要，则直接将未处理的影像数据储存于存储器130中。接下来， 脉沖噪声滤波电路140会检测并判断是否对存储器130中所储存的影像数 据进行空间噪声滤波，如果需要，则对的进行空间噪声滤波，再将处理后 的影像数据储存于存储器150中；如果不需要，则直接将未处理的影像数 据储存于存储器150中。最后，空间噪声滤波电路160检测并判断是否对 存储器150中所储存的影像数据进行时域噪声滤波，如果需要，则对之进 行时域噪声滤波，再将处理后的影像数据输出至后级电路；如果不需要， 则直接将未处理的影像数据输出。
除了如图l所示、各级电路中分别包含有其个别的暂存存储器110、 130、 150的实现方式之外，亦有采用共享同一存储器单元的实施方式，亦 即每一级电路完成是自一共享存储器中将影像数据读出，待其检测判断及
5处理工作完成后，再将影像数据写回该共享存储器中，以供下一级电路的 读取。
前述的脉冲噪声、空间噪声、时域噪声等各种噪声的检测及抑制处理 技巧是本领域的技术人员所熟知的技术，亦已于许多公开文献中有大量的
讨论及记载，例如美国专利6,385,261、 6,137,917、 4，694，342、 6,430,318、 5,903,680等文献中所披露及讨论的那样，为了简明起见，关于其详细的运 作方式及原理，即在此省略而不予赘述。
图1所示的串接处理架构中，由于其是依序分别进行不同类型的噪声 冲企测及处理，时域噪声滤波电路120、脉冲噪声滤波电路140、以及空间噪 声滤波电路160都必须有各自的运算单元，而每一级噪声滤波电路均必须 包含一个存储器来做为暂存各级影像数据之用，因此无形中增加了许多电 路制造成本。而即使是采取共享存储器单元的处理架构，噪声处理电路仍 然会因为需要不断地存取共享存储器，而造成存储器总线可用频宽过大的 负担。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种影像信号的噪声抑制装置及方法，其 能够减少对于暂存存储器的需求，以降低制造成本。
本发明的另一目的在于提供一种影像信号的噪声抑制装置及方法，其 能够降低对于共享存储器总线频宽的需求，以增加设计上的弹性。
本发明的又一目的在于提供一种影像信号的噪声抑制装置及方法，其 于进行时域噪声滤波处理后，会再进行其它类型的噪声滤波处理，能够将 影像当中因时域噪声滤波所产生的额外影像缺陷(artifact )予以柔化或去除。
根据本发明的实施例，其披露了一种噪声抑制装置。该装置包含有 一第一检测逻辑、 一第二检测逻辑、 一第一噪声滤波逻辑、 一第二噪声滤 波逻辑以及一输出逻辑。该第 一检测逻辑用来检测一影像信号是否具有一 第一噪声特性。该第二检测逻辑用来检测该影像信号是否具有一第二噪声 特性。该第一噪声滤波逻辑用来对该影像信号进行一第一噪声滤波处理以 产生一第一噪声滤波信号。该第二噪声滤波逻辑用来对该影像信号进行一 第二噪声滤波处理以产生 一 第二噪声滤波信号。该输出逻辑耦接于该第一 检测逻辑、该第二检测逻辑、该第一噪声滤波逻辑及该第二噪声滤波逻辑，用来接收该第 一噪声滤波信号及该第二噪声滤波信号，并于产生 一输出信 号时，参考该第 一检测逻辑的检测结果及该第二检测逻辑的检测结果。
根据本发明的实施例，其亦披露一种噪声抑制方法。该方法包含有
检测一影像信号，以决定是否具有一第一噪声特性；检测该影像信号，以 决定是否具有一第二噪声特性；对该影像信号进行一第一噪声滤波处理， 以产生一第一噪声滤波信号；对该影像信号进行一第二噪声滤波处理，以 产生一第二噪声滤波信号；依据该第一噪声特性的检测结果及该第二噪声 特性的检测结果，产生并输出一输出信号，其中该输出信号的值是与该第 一噪声滤波信号及该第二噪声滤波信号的至少其中之一有关。
根据本发明的实施例，其亦披露一种噪声抑制方法。该方法包含有(a) 储存一第一影像信号；(b)读取于步骤(a)中所储存的该第一影像信号；(c)对 步骤(b)中所读取出来的该第一影像信号进行一第一噪声滤波处理，该第一 噪声滤波处理对该第 一影像信号进行时域噪声滤波，以产生一第二影像信 号；(d)储存该第二影像信号；(e)读取于步骤(d)中所储存的该第二影像信号； 以及(f)对步骤(e)中所读取出来的该第二影像信号进行一 第二噪声滤波处 理。
图1是处理脉沖噪声、空间噪声以及时域噪声的一典型的噪声抑制装 置的示意图。
图2为本发明影像信号的噪声抑制装置的第 一 实施例示意图。 图3为图2所示的噪声抑制装置的详细电路图。 图4为本发明影像信号的噪声抑制装置的第二实施例示意图。 图5为图4所示的噪声抑制装置的详细电路图。
附图符号说明
100、 200、 400噪声抑制装置
110、 130、 150、 230、 420、 450存储器
120脉冲噪声滤波电路
140、 410空间噪声滤波电路
160时域噪声滤波电路210、430检测器
212、432脉沖噪声检测器
214、412位移检测器
216、434空间噪声检测器
220、440噪声抑制电路
222、442脉冲噪声滤波器
224、414时域噪声滤波器
226、444空间噪声滤波器
228、416、446选择单元
具体实施例方式
请参阅图2,图2为本发明影像信号的噪声抑制装置的第一实施例示意 图。噪声抑制装置200包含有存储器230、检测器210、以及噪声抑制电路 220，用来以逐个像素(pixel by pixel)的方式对所接收进来的影像信号进 行噪声检测及抑制处理，亦即，噪声抑制装置200针对上述影像信号中的 每一像素均分别进行检测以决定对其进行适合的滤波处理，故不同像素所 接受的滤波处理可能会依其检测结果而有所不同。检测器210针对储存于 存储器230中的影像数据的多种噪声特性同时进行检测，并分别产生相对 应的检测结果，噪声抑制电路220则根据这些检测结果来决定是否针对该 多种噪声特性中至少一种噪声特性来对该影像数据进行滤波，以减低对应 该噪声特性的噪声效应。
请参阅图3，图3为图2所示的噪声抑制装置200的详细电路图。检测 器210进一步包含有脉沖噪声检测器212、位移检测器214、以及空间噪声 检测器216。上述三个检测器均接收并检测储存于存储器230中的影像数据， 其中脉冲噪声检测器212针对影像数据的脉冲噪声特性进行检测，位移检 测器214检测影像的位移程度，藉由判断位移程度来决定影像数据的时域 噪声特性，空间噪声检测器216针对影像数据的空间噪声特性进行检测。 请注意，脉冲噪声检测器212、位移检测器214、以及空间噪声检测器216 分别对储存于存储器230中的影像数据进行检测，并且各自产生一个;f佥测 结果，于本实施例中，上述检测结果分别为一 1位的信号值，分别用来代 表该影像数据是否具有脉冲噪声特性、时域噪声特性、以及空间噪声特性。如前所述，上述各种噪声特性的检测技巧是本领域的技术人员所熟知的技 术，故不在此赘述。
噪声抑制电路220包含有脉冲噪声滤波器222、时域噪声滤波器224、 空间噪声滤波器226、以及选择单元228。脉冲噪声滤波器222针对储存于 存储器230中的影像数据进行脉冲噪声滤波，并产生一脉冲噪声滤波信号， 时域噪声滤波器224针对储存于存储器230中的影像数据进行时域噪声滤 波，并产生一时域噪声滤波信号，空间噪声滤波器226则针对储存于存储 器230中的影像数据进行空间噪声滤波，并产生一空间噪声滤波信号，而 选择单元228则接收上述脉冲噪声滤波信号、时域噪声滤波信号、空间噪 声滤波信号、以及储存于存储器230中未经滤波操作的原始影像数据，并 根据脉冲噪声检测器212、时域噪声检测器214、以及空间噪声检测器216 的检测结果，来决定输出上述所接收的四者的一。于本实施例中，若脉冲 噪声检测器212的检测结果显示该影像数据具有脉冲噪声特性时，则选择 单元228即选择该脉冲噪声滤波信号作为输出；若该影像数据不具有脉冲 噪声特性，而位移检测器214的检测结果显示其具有时域噪声特性时，则 选择单元228即选择该时域噪声滤波信号作为输出；若该影像数据不具有 脉冲杂請特性及时域噪声特性，而空间噪声^f企测器216的;f全测结果显示其 具有空间噪声特性时，则选择单元228即选择该空间噪声滤波信号作为输 出；若影像数据不具有上述三种噪声特性时，则选择单元228即选择原始 影像数据作为输出。也就是说，于本实施例中选择单元228是以脉冲噪声 ^时域噪声">空间噪声的优先级来决定输出的选择，但此一优先级并非本 发明的必要制限条件，采用其它顺序以为输出选择亦仅设计上的选择而已。
应注意的是，虽然于上述实施例中，噪声抑制装置200使用一选择单 元228，依据各个检测器212、 214、 216的检测结果来从多个噪声滤波器的 滤波结果当中选取其一作为输出，本发明并不以此为限。于本发明的其它 实施例中，亦可以一运算单元来取代选择单元228,不似选择单元228选择 输入的信号之一以为输出，运算单元可依照实际上噪声抑制处理的需要， 对所输入的多个影像信号(例如上述的脉冲噪声滤波信号、时域噪声滤波 信号、空间噪声滤波信号、以及储存于存储器230中未经滤波操作的原始 影像数据等)进行特定的运算处理，例如将上述各种影像信号的一部或全 部进行加权平均后所得的数值作为输出，而加权平均运算的各个权数则可依照上述的检测结果、或者其它参数而有所调整。
请参阅图4，图4为本发明影像信号的噪声抑制装置的第二实施例示意
图。噪声抑制装置400包含有存储器450、时域噪声滤波电路410、存储器 420、检测器430、以及噪声抑制电路440，用来以逐个像素的方式对所接 收进来的影像信号进行噪声检测及抑制处理。时域噪声滤波电路410检测 并判断是否对储存于存储器450中的影像数据进行时域噪声滤波，以抑制 影像信号的时域噪声，并将其输出信号储存于存储器420中。检测器430 则针对储存于存储器420中的影像数据的多种噪声特性同时进行检测，并 分别产生相对应的检测结果，噪声抑制电路440即根据这些检测结果来决 定是否针对该多种噪声特性中至少 一种噪声特性来对该影像数据进行滤 波，以进一步减低对应该噪声特性的噪声效应。
请参阅图5，图5为图4所示的噪声抑制装置400的详细电路图。时域 噪声滤波电路410包含有位移检测器412、时域噪声滤波器414以及选择单 元416。位移检测器412检测影像的位移程度，并藉由判断该位移程度来得 知该影像信号的时域噪声特性。位移检测器412对储存于存储器450中的 影像数据进行检测，并且产生一检测结果，于本实施例中，上述检测结果 为一 1位的信号值，用来代表该影像数据是否具有时域噪声特性。时域噪 声滤波器414针对储存于存储器450中的影像数据进行时域噪声滤波，并 产生一时域噪声滤波信号。而选择单元416则接收上述时域噪声滤波信号 及储存于存储器450中未经滤波操作的原始影像数据，并根据时域噪声检 测器412的检测结果来决定输出上述所接收的二者之一。于本实施例中， 若位移检测器412的检测结果显示该影像数据具有时域噪声特性时，则选 择单元416即选择该时域噪声滤波信号作为输出；若该影像数据不具有时 域噪声特性时，则选择单元416即选择原始影像数据作为输出。最后经由 选择单元416所选择输出的信号会被储存于存储器420当中。
检测器430进一步包含有脉冲噪声检测器432及空间噪声检测器434。 上述二个检测器均接收并检测储存于存储器420中的影像数据，其中脉冲 噪声检测器432针对影像数据的脉冲噪声特性进行检测，空间噪声检测器 434针对影像数据的空间噪声特性进行检测。请注意，脉冲噪声检测器432、 及位移检测器434分别对储存于存储器420中的影像数据进行检测，并且 各自产生一个检测结果，于本实施例中，上述检测结果分别为一 1位的信号值，分别用来代表该影像数据是否具有脉冲噪声特性及空间噪声特性。
噪声抑制电路440包含有脉冲噪声滤波器442、空间噪声滤波器444、 以及选择单元446。脉冲噪声滤波器442针对储存于存储器420中的影像数 据进行脉冲噪声滤波，并产生一脉冲噪声滤波信号，空间噪声滤波器444 则针对储存于存储器420中的影像数据进行空间噪声滤波，并产生一空间 噪声滤波信号，而选择单元446则接收上述脉冲噪声滤波信号、空间噪声 滤波信号、以及储存于存储器420中的影像数据，并根据脉冲噪声检测器 432及空间噪声检测器434的检测结果，来决定输出上述所接收的三者之一。 于本实施例中，若脉冲噪声检测器432的检测结果显示该影像数据具有脉 冲噪声特性时，则选择单元446即选择该脉冲噪声滤波信号作为输出；若 该影像数据不具有脉冲噪声特性，而空间噪声检测器434的检测结果显示 其具有空间噪声特性时，则选择单元446即选择该空间噪声滤波信号作为 输出；若影像数据不具有上述二种噪声特性时，则选择单元446即选择存 储器420所储存的影像数据作为输出。
应注意的是，虽然于上述实施例中，噪声抑制装置200使用一选择单 元446，依据各个检测器432、 434的检测结果来从多个噪声滤波器的滤波 结果当中选取其一作为输出，本发明并不以此为限。于本发明的其它实施 例中，亦可以一运算单元来取代选择单元446,可依照实际上噪声抑制处理 的需要，对所输入的多个影像信号(例如上述的脉沖噪声滤波信号、空间 噪声滤波信号、以及储存于存储器420中的影像数据等)进行特定的运算 处理，例如将上述各种影像信号的 一部或全部进行加权平均后所得的数值 作为输出，而加权平均运算的各个权数则可依照上述的^r测结果、或者其 它参数而有所调整。
于本实施例中，噪声抑制装置400区分为两个阶段的处理，而分别以 存储器450中所暂存的影像数据及存储器420中所暂存的影像数据作为两 阶段的分野，于第一阶段中先进行时域噪声(若判断结果为肯定时)的抑 制处理，并将处理的结果储存于存储器420中，之后，再于第二阶段中进 行其它种类，例如脉冲噪声或空间噪声的抑制处理。在这样的系统设计的 下，则如业界所熟知、于进行时域噪声滤波处理后所经常产生的额外影像 缺陷(artifact),例如锯齿状图像(sawtooth or zigzag)等，能够藉由其它种 类的滤波处理予以柔化或去除，使得影像质量能够更加提升。另外应注意的是，虽然于上述实施例当中均以个别独立的存储器区块，
例如存储器230、 450、 420等来代表用来暂存影像数据的储存空间，于实 际应用上即可以如线緩冲器(line buffer)或帧緩沖器(frame buffer)等专 用存储器来实现，但是本领域的技术人员应可理解，此并非本发明的唯一 实施方式，其它储存空间的安排，例如一个通过共享总线来存取的共享存 储器，例如DRAM或FLASH等，亦可用来实现此处的暂存功能。另外， 于上述实施例中虽然均以个别独立的电路区块来代表各个检测器、滤波器、 以选择单元，然而熟习电路设计技巧者应可理解，这些功能不仅可以专用 电路，如ASIC，来实现，其亦可以通用电路，如具备一般运算能力的处理 器配合适当的指令集来实现。再者，虽然于上述实施例中仅披露了脉冲噪 声、时域噪声、及空间噪声的检测及滤波处理，但是本发明的噪声抑制装 置及方法并不限于处理此处所列举出的噪声特性，而可以用于其它已知或 创新的噪声类型的检测及处理。
由以上的说明可知，本发明的实施例中所描述的噪声抑制装置200、 400 相较于如图1所示的习知架构，所需要的暂存存储器硬件或者是存取共享 存储器的总线频宽均显著地减少，因此能够节省电路制造成本、增加系统 设计上的弹性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明的权利要求所做的均 等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
权利要求
1.一种噪声抑制装置，其包含有一第一检测逻辑，用来检测一影像信号是否具有一第一噪声特性；一第二检测逻辑，用来检测该影像信号是否具有一第二噪声特性；一第一噪声滤波逻辑，用来对该影像信号进行一第一噪声滤波处理，以产生一第一噪声滤波信号；一第二噪声滤波逻辑，用来对该影像信号进行一第二噪声滤波处理，以产生一第二噪声滤波信号；以及一输出逻辑，耦接于该第一检测逻辑、该第二检测逻辑、该第一噪声滤波逻辑、及该第二噪声滤波逻辑，用来接收该第一噪声滤波信号及该第二噪声滤波信号，并于产生一输出信号时，参考该第一检测逻辑的检测结果及该第二检测逻辑的检测结果。
2. 如权利要求第l所述的噪声抑制装置，其还包含有一存储器，耦接于该第一检测逻辑、该第二检测逻辑、该第一噪声滤 波逻辑、及该第二噪声滤波逻辑，用来储存该影像信号；其中该第一检测逻辑、该第二检测逻辑、该第一噪声滤波逻辑、及该 第二噪声滤波逻辑自该存储器中读取该影像信号。
3. 如权利要求第1所述的噪声抑制装置，其中该输出逻辑亦接收该影 像信号。
4. 如权利要求第1所述的噪声抑制装置，其中该输出逻辑自其所接收 的多个信号当中选取其 一作为该输出信号。
5. 如权利要求第1所述的噪声抑制装置，其中该输出逻辑对其所接收 的多个信号当中的至少一部份进行加权平均运算，以产生该输出信号。
6. 如权利要求第l所述的噪声抑制装置，其还包含有 一第三检测逻辑，用来检测一影像信号是否具有一第三噪声特性；以及一第三噪声滤波逻辑，用来对该影像信号进行一第三噪声滤波处理， 以产生 一第三噪声滤波信号；其中该输出逻辑还耦接于该第三检测逻辑及该第三噪声滤波逻辑，亦 接收该第三噪声滤波信号。
7. —种噪声抑制方法，其包含有 检测一影像信号，以决定是否具有一第一噪声特性； 检测该影像信号，以决定是否具有一第二噪声特性； 对该影像信号进行一第一噪声滤波处理，以产生一第一噪声滤波信号； 对该影像信号进行一第二噪声滤波处理，以产生一第二噪声滤波信号； 依据该第 一噪声特性的检测结果及该第二噪声特性的检测结果，产生并输出 一输出信号，其中该输出信号的值与该第一噪声滤波信号及该第二 噪声滤波信号的至少其中之一有关。
8. 如权利要求第7所述的噪声抑制方法，其中该产生并输出该输出信 号的步骤还包含有自包含有该第 一噪声滤波信号及该第二噪声滤波信号的多个信号当中 选取其一作为该输出信号。
9. 如权利要求第7所述的噪声抑制方法，其中该产生并输出该输出信 号的步骤还包含有对包含有该第一噪声滤波信号及该第二噪声滤波信号的多个信号当中 的至少一部份进行加权平均运算，以产生该输出信号。
10. 如权利要求第7所述的噪声抑制方法，其中该第一噪声滤波处理为 脉冲噪声滤波处理、频率噪声滤波处理、及空间噪声滤波处理其中之一。
11. 如权利要求第IO所述的噪声抑制方法，其中该第二噪声滤波处理为 脉冲噪声滤波处理、频率噪声滤波处理、及空间噪声滤波处理其中之一。
12. 如权利要求第7所述的噪声抑制方法，其还包含有 将该影像信号储存于一存储器中；于决定该影像数据是否具有该第一噪声特性的检测步骤中，自该存储 器中读取该影像信号；以及于决定该影像数据是否具有该第二噪声特性的检测步骤中，自该存储 器中读取该影像信号。
13. —种噪声抑制方法，其包含有(a) 储存一第一影像信号；(b) 读取于步骤(a)中所储存的该第 一影像信号；(c) 对步骤(b)中所读取出来的该第一影像信号进行一第一噪声滤波处 理，该第一噪声滤波处理对该第一影像信号进行时域噪声滤波，以产生一第二影像信号；(d) 储存该第二影像信号；(e) 读取于步骤(d)中所储存的该第二影像信号；以及(f) 对步骤(e)中所读取出来的该第二影像信号进行一第二噪声滤波处理。
14. 如权利要求第13所述的噪声抑制方法，其中步骤(f)还包含有自多个噪声滤波处理程序中选取其一来对该第二影像信号进行该第二 噪声滤波处理。
15. 如权利要求第13所述的噪声抑制方法，其中该第二噪声滤波处理为 脉冲噪声滤波处理。
16. 如权利要求第13所述的噪声抑制方法，其中该第二噪声滤波处理为 空间噪声滤波处理。
全文摘要
本发明提供一种噪声抑制装置及方法。该装置包含有第一检测逻辑、第二检测逻辑、第一噪声滤波逻辑、第二噪声滤波逻辑以及输出逻辑。该第一检测逻辑检测影像信号是否具有第一噪声特性。该第二检测逻辑检测该影像信号是否具有第二噪声特性。该第一噪声滤波逻辑对该影像信号进行第一噪声滤波处理以产生第一噪声滤波信号。该第二噪声滤波逻辑对该影像信号进行第二噪声滤波处理以产生第二噪声滤波信号。该输出逻辑用来接收该第一、第二噪声滤波信号，并于产生一输出信号时，参考该第一、第二检测逻辑的检测结果。
文档编号H04N5/213GK101409782SQ20071018021
公开日2009年4月15日 申请日期2007年10月11日 优先权日2007年10月11日
发明者欧欣颖, 赵柏伟 申请人:瑞昱半导体股份有限公司