专利名称：摄像机的数字噪点消除装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种摄像机的数字噪点消除装置及方法，S卩，用于使拍摄动影像的 监控用摄像机等各种类型摄像机，消除由被拍摄物体活动所带来的伪影和噪点(Ghost Noise)等的数字噪点消除装置及方法。
背景技术：
通常，用于拍摄动 影像的摄像机广泛使用着电荷耦合器件((XD =ChargeC0Upled Device)或者互补金属氧化物半导体(CMOS Comp 1 ementaryMetal-Oxide Semiconductor) 之类的成像元件。同时，如图1所示，具有上述成像元件的摄像机，如设置在任意特定场所，用来拍 摄有关场所被拍摄物体动影像的监控用摄像机，可与数字视频录像机(DVR =Digital Video Recorder)连接使用。另外，上述数字视频录像机(DVR)上可连接使用16部监控用摄像机(CAM1 16)， 而且每部监控用摄像机上分配有相互不同的固有的信道编号(CHl 16)。而且，上述监控用摄像机将从有关场所拍摄到的动影像输出到数字视频录像机 上，而上述数字视频录像机则将上述动影像区分储存到硬盘(HDD)之类的存储介质上，或 者通过监视器画面显示出来。因此，负责管理上述数字视频录像机的用户，通过监视器画面能够实时监视和观 察每部监控用摄像机拍摄的动影像，或者能够对按各信道区分储存在上述硬盘(HDD)之类 存储介质的动影像进行检索和再现(regeneration)，然后进行收看。但是，如上所述，拍摄动影像的摄像机尚不具备能够利用电荷耦合器件(CCD)或 者互补金属氧化物半导体(CMOS)的成像元件，有效消除因被拍摄物体活动因素而产生的 噪点，如在被拍摄物体(Object)影像上产生的伪影和噪点(Ghost Noise)等的数字噪点消 除方案，所以当前亟需准备一套有效的解决方案。
发明内容
因此，本发明正是基于上述问题而研发出来的，目的在于提供一种能够使拍摄被 拍摄物体动影像的摄像机，利用电荷耦合器件(CCD)或者互补金属氧化物半导体(CMOS)之 类的成像元件，分别消除数字影像信号内所包含的像素运动(Pixel Motion)因素的噪点和 物体运动(Object Motion)因素的噪点，进而有效地消除伪影和噪点(Ghost Noise)等的 摄像机的数字噪点消除装置及方法。为实现上述目的，本发明的摄像机的数字噪点消除方法包括以下几个步骤消除 数字影像信号内所包含的像素运动因素噪点的步骤；消除上述数字影像信号内所包含的物 体运动因素噪点的步骤；将消除了上述像素运动因素噪点的数字影像信号和消除了上述物 体运动因素噪点的数字影像信号合成在一起的步骤。本发明的摄像机的数字噪点消除方法，其中，上述像素运动因素的噪点被IIR滤波器、像素运动及临时IIR滤波器消除，而上述物体运动因素的噪点被空间IIR滤波器、物 体(Object)提取器、物体运动矢量(vector)提取器、物体矢量补偿器消除。本发明的摄像机的数字噪点消除方法，其中，它还包括着重输出经上述3步骤合 成的数字影像信号内所包含的物体边缘(Edge)因素的步骤。另外，本发明的摄像机的数字噪点消除装置包括以下几个装置用于消除数字影 像信号内所包含的像素运动因素的噪点的装置；用于消除上述数字影像信号内所包含的物 体运动因素的噪点的装置；用于将消除了上述像素运动因素噪点的数字影像信号和消除了 上述物体运动因素噪点的数字影像信号合成在一起的装置。本发明的摄像机的数字噪点消除装置，其中，用于消除上述像素运动因素的噪点 的装置包括IIR滤波器、像素运动及临时IIR滤波器；而用于消除上述物体运动因素的噪点 的装置包括空间IIR滤波器、物体提取器、物体运动矢量提取器、及物体矢量补偿器。本发明的摄像机的数字噪点消除装置，其中，它还包括用于着重输出上述合成的 数字影像信号内所包含的物体边缘因素的装置。本发明的摄像机的数字噪点消除装置及方法是指，用于拍摄被拍摄物体动影像 的摄像机，在利用电荷耦合器件(CXD)或者互补金属氧化物半导体(CMOS)之类的成像元 件，分别消除数字影像信号内所包含的像素运动(Pixel Motion)因素的噪点和物体运动 (Object Motion)因素的噪点之后，将消除了上述像素运动因素噪点的数字影像信号和消 除了上述物体运动因素噪点的数字影像信号合成在一起，从而能够有效地消除因被拍摄物 体活动因素产生的噪点，尤其被拍摄物体影像上产生的伪影和噪点(Ghost Noise)等。
图1是普通的多部监控用摄像机与数字视频录像机连接使用的实施例示意图2是本发明适用的摄像机构成示意图3是本发明的数字噪点消除装置构成示意图4是本发明的IIR滤波器的简要说明示意图5是本发明消除被拍摄物体伪影和噪点的实施例示意图。
附图中主要部分的符号说明
10 变焦镜头 12 光圈
14:自动增益控制器 16 合成部 18 电机驱动器 20 :0SD生成部 22 键盘 151 :IIR滤波器 153 边缘改善器
155 像素运动及临时IIR滤波器 158 物体提取器
11 焦距镜头 13 成像元件 15 信号处理部 17:接口部 19 微型计算机 21 存储器 150 :AD转换器 152 物体矢量补偿器 154、155 SDRAM 156 2D滤波器 159 物体运动矢量提取器
具体实施例方式下面参照附图对本发明的摄像机的数字噪点消除装置及方法的优选实施例进行 详细说明。首先，本发明的数字噪点消除装置及方法适用于利用电荷耦合器件(CCD)或者互 补金属氧化物半导体(CMOS)之类的成像元件，来拍摄被拍摄物体动影像的监控用摄像机 等各种类型摄像机。同时，如图2所示，本发明适用的摄像机包括以下几个组成部分变焦镜头10、焦 距镜头11、光圈(iris) 12、成像元件13、自动增益控制器14、信号处理部15、合成部16、接 口部(I/F) 17、电机驱动器18、微型计算机19、OSD生成部20、存储器21、键盘22等。另外，上述信号处理部15把通过上述自动增益控制器14输入的模拟影像信 号转换成数字影像信号并进行信号处理，同时执行数字噪点消除(DNR :Digital Noise Reduction)操作。 例如，如图3所示，上述信号处理部15包括以下几个组成部分AD转换器 (converter) 150、IIR滤波器151、物体矢量补偿器152、边缘改善器153、SDRAM 154、157、像 素运动、临时IIR滤波器155、2D滤波器156、物体提取器158、物体运动矢量提取器159等。同时，上述AD转换器150把从上述自动增益控制器150输出的模拟影像信号转换 成数字影像信号，而上述IIRdnfinite Impulse Response)滤波器151、上述像素运动及临 时IIR滤波器155则提取并消除上述数字影像信号内所包含的像素运动(Pixel Motion) 因素的噪点。而且，上述2D滤波器156可使用空间(Spatial) IIR,而上述物体提取器158和上 述物体运动矢量提取器159则提取并消除上述数字影像信号内所包含的物体运动(Object Motion)因素的噪点。另外，上述物体矢量补偿器152将把消除了上述像素运动因素噪点的数字影像信 号和消除了上述物体运动因素噪点的数字影像信号合成在一起，同时将对物体矢量因素进 行补偿处理。而且，上述边缘改善器153将改善上述合成的数字影像信号的边缘(Edge)因素， 输出对比度(Contrast)有所提高的数字影像信号，例如，使用此种滤波器的目的是为了通 过消除噪点来提高输入信号的质量，或者从输入信号中获取任意的特定信息，或者将合成 的信号再次分别分成另外的信号。同时，数字滤波器(Digital Filter)是一种用于将过滤运算法则(algorithm)应 用于数字信号的硬件或者软件，在数字信号处理器(Digital Signal Processor)中占据很 重要的比重，它与模拟滤波器相比应用于更多的技术领域，例如广泛应用于数据压缩(Data Compression)、图像处理(Image Processing)、数据传输(Data Transmission)、数字音频 (Digital Audio)等许多技术领域。上述数字滤波器具有线性相位响应(Linear Phase Response)特性，针对温度变 化等环境没有性能改变，并且数字滤波器的频率响应可利用可编程处理器自动进行调节。而且，上述数字滤波器由于在很低的频率下仍然可以使用，所以仅仅通过改变取 样(Sampling)频率，也能够在很宽频率范围内发挥过滤性能，例如数字滤波器大致分成 IIRdnfinite Impulse Response)滤波器禾口 FIR (Finite ImpulseResponse)滤波器。
而且，上述IIR滤波器和FIR滤波器的基本式表示为滤波器的脉冲响应序列(Impulse Response Sequence)h(k)，例如，如图 4 所示，如是 IIR 滤波器时，从 y(η) =Σ k =0到无穷大，表示为h(k)x(n-k)；而是FIR滤波器时，从y (η) = Σ k = 0到N_l，表示为 h (k) χ (n-k)。同时，图5是本发明消除被拍摄物体伪影和噪点的实施例示意图。例如，如图3所 示，当仅仅使用用于消除像素运动因素噪点的IIR滤波器151、像素运动及临时IIR滤波器 155时，运动着的被拍摄物体影像的周围将照样存在着物体运动因素(Object Motion)的 噪点。相反，如图5所示，当追加使用用于消除物体运动因素的噪点的2D滤波器156和 物体提取器158、物体运动矢量提取器159、物体矢量补偿器152时，通过消除运动着的被拍 摄物体影像周围存在的物体运动因素的噪点，能够有效地消除因被拍摄物体活动因素产生 的噪点，尤其在被拍摄物体影像上产生的伪影和噪点(Ghost Noise)等。如上所述的本发明优选实施例是出于例示目的而提出来的，相关工作人员完全可 以在下面权利要求项所记载的本发明技术思想及其技术范围内，对其他各种实施例进行改 良、变更、替代或者附加等。
权利要求
一种摄像机的数字噪点消除方法，其特征在于它包括以下步骤消除数字影像信号内所包含的像素运动因素的噪点的步骤；消除上述数字影像信号内所包含的物体运动因素的噪点的步骤；将消除了上述像素运动因素噪点的数字影像信号和消除了上述物体运动因素噪点的数字影像信号合成在一起的步骤。
2.如权利要求1所述的摄像机的数字噪点消除方法，其特征在于上述像素运动因素 的噪点被IIR滤波器、像素运动及临时IIR滤波器消除。
3.如权利要求1所述的摄像机的数字噪点消除方法，其特征在于上述物体运动因素 的噪点被空间IIR滤波器、物体提取器、物体运动矢量提取器、物体矢量补偿器消除。
4.如权利要求1所述的摄像机的数字噪点消除方法，其特征在于它还包括着重输出 经上述第3步骤合成的数字影像信号内所包含的物体边缘因素的步骤。
5.一种摄像机的数字噪点消除装置，其特征在于包括以下几个组成部分用于消除数字影像信号内所包含的像素运动因素的噪点的装置；用于消除上述数字影像信号内所包含的物体运动因素的噪点的装置；用于将消除了上述像素运动因素噪点的数字影像信号和消除了上述物体运动因素噪 点的数字影像信号合成在一起的装置。
6.如权利要求5所述的摄像机的数字噪点消除装置，其特征在于用于消除上述像素 运动因素的噪点的装置包括IIR滤波器、像素运动及临时IIR滤波器。
7.如权利要求5所述的摄像机的数字噪点消除装置，其特征在于用于消除上述物体 运动因素的噪点的装置包括空间IIR滤波器、物体提取器、物体运动矢量提取器、物体矢量 补偿器。
8.如权利要求5所述的摄像机的数字噪点消除装置，其特征在于它还包括着重输出 上述合成的数字影像信号内所包含的物体边缘因素的装置。
全文摘要
本发明公开了一种摄像机的数字噪点消除装置及方法。例如拍摄被拍摄物体动影像的摄像机，在利用电荷耦合器件(CCD)或者互补金属氧化物半导体(CMOS)之类的成像元件，分别消除数字影像信号所包含的像素运动(Pixel Motion)因素的噪点和物体运动(Object Motion)因素的噪点之后，将消除了上述像素运动因素噪点的数字影像信号和消除了上述物体运动因素噪点的数字影像信号合成在一起，从而能够有效地消除由被拍摄物体活动因素带来的噪点，尤其在被拍摄物体影像上产生的伪影和噪点(Ghost Noise)等。
文档编号H04N5/14GK101873412SQ200910050088
公开日2010年10月27日 申请日期2009年4月27日 优先权日2009年4月27日
发明者安南奎, 徐圣河, 闵喆 申请人:上海乐金广电电子有限公司