噪声消除方法及噪声消除装置与流程

本发明涉及一种影像信号的噪声消除方法，尤其涉及一种可检测并消除在编码过程的量化步骤中产生的噪声的影像信号的噪声消除方法。

背景技术：

在现有的视频转码中，使用块(block)的画面内编码模式或运动向量来检测噪声，并使用滤波器来消除噪声。

但是，现有的噪声消除方法存在无法检测出在编码过程中发生的、因量化系数(QP：Quantization Parameter)变化而产生的噪声的问题。

图1是用于说明在现有视频转码系统中产生的噪声的图。

视频转码系统包括照相机10和转码器20。照相机10包括拍摄影像的拍摄部11、为了传送所拍摄的影像通过任意第一编解码器转换比特流的第一编解码器编码部12。

接收到通过第一编解码器转换的比特流的转码器20使用第一编解码器解码部21对比特流进行解码后，使用第二编解码器编码部22再次通过第二编解码器对比特流进行转换。

在上述转码系统的转码过程中可能包括通过拍摄部11拍摄影像时所产生的噪声30、通过第一编解码器编码部12执行编码时所产生的第一量化噪声40以及通过第二编解码器编码部22执行编码时所产生的第二量化噪声50。

因此，亟需提出一种能够消除将比特流从任意第一编解码器向任意第二编解码器转换的过程中产生的量化噪声的消除噪声方法。

现有技术文献

专利文献：韩国专利公报10-0960742号

技术实现要素：

本发明是为了解决上述问题而提出的，其目的是提供一种能够消除在量化过程中产生的噪声的影像信号的噪声消除方法。

本发明的另一目的是提供一种提取噪声较大的帧并消除该噪声，从而提高帧之间 的相似性来提高压缩率的影像信号的噪声消除方法。

本发明的技术课题并不限定于上述提及的技术课题，通过以下的记载本发明所属技术领域的普通的技术人员能够明确理解未提及的其他技术课题。

用于实现上述目的的本发明的一实施例的噪声消除方法包括：对通过第一编解码器编码的比特流进行解码的步骤；获得在通过第一编解码器编码的过程中确定的量化系数(QP：Quantization Parameter)的步骤；使用上述量化系数来确定含有噪声的帧的步骤；以及将确定为含有上述噪声的帧输入到预定噪声滤波器的步骤。

根据本发明的一实施例，使用上述量化系数来确定含有噪声的帧的步骤可包括：将上述量化系数超过预定阈值的帧确定为含有噪声的帧的步骤。

根据本发明的一实施例，获得上述量化系数的步骤可包括：按依序显示的每一帧分别获得应用于上述帧的量化系数的步骤。

根据本发明的一实施例，使用上述量化系数来确定含有噪声的帧的步骤可包括：计算第一帧与第二帧的量化系数的差值即第一差值的步骤；计算第二帧与第三帧的量化系数的差值即第二差值的步骤；以及在上述第一差值和上述第二差值超过预定阈值时，将上述第二帧确定为含有噪声的帧的步骤。

根据本发明的一实施例，使用上述量化系数来确定含有噪声的帧的步骤还可包括：计算第一帧与第三帧的量化系数的差值即第三差值，并且在上述第一差值及上述第二差值超过上述第三差值时，将上述第二帧确定为含有噪声的帧的步骤。

根据本发明的一实施例，该噪声消除方法还可包括：通过第二编解码器对上述比特流进行编码的步骤。

本发明的另一实施例的噪声消除装置包括：解码部，用于对通过第一编解码器编码的比特流进行解码；量化系数获取部，用于获得在通过第一编解码器编码的过程中确定的量化系数(QP：Quantization Parameter)；噪声提取部，其使用上述量化系数来确定含有噪声的帧；以及噪声滤波部，用于消除确定为含有上述噪声的帧的噪声。

根据本发明的一实施例，上述噪声提取部可将量化系数超过预定阈值的帧确定为含有噪声的帧。

根据本发明的一实施例，上述量化系数获取部可针对依次显示的每一帧分别获得应用于上述帧的量化系数。

根据本发明的一实施例，上述噪声提取部可计算第一帧与第二帧的量化系数的差值即第一差值、和第二帧与第三帧的量化系数的差值即第二差值，在上述第一差值和上述第二差值超过预定阈值时，将上述第二帧确定为含有噪声的帧。

根据本发明的一实施例，上述噪声提取部还可计算第一帧与第三帧的量化系数的 差值即第三差值，在上述第一差值及上述第二差值超过第三差值时，将上述第二帧确定为含有噪声的帧。

根据本发明的一实施例，该噪声消除装置还可包括：编码部，用于通过第二编解码器对上述比特流进行编码。

本发明的另一实施例的噪声消除装置包括：一个以上的处理器；存储器，用于加载(load)通过上述处理器执行的计算机程序；以及贮存器，用于存储能够从影像信号中消除噪声的计算机程序，上述能够从影像信号中消除噪声的计算机程序包括：对通过第一编解码器编码的比特流进行解码的操作；获得在通过上述第一编解码器编码的过程中确定的量化系数(QP：Quantization Parameter)的操作；使用上述量化系数来确定含有噪声的帧的操作；以及将确定为含有上述噪声的帧输入到预定噪声滤波器的操作。

本发明的另一实施例的计算机程序被存储于计算机可读介质，并与计算机装置结合执行如下步骤：对通过第一编解码器编码的比特流进行解码的步骤；获得在通过上述第一编解码器编码的过程中确定的量化系数的步骤；使用量化系数来确定含有噪声的帧的步骤；以及将确定为含有上述噪声的帧输入到预定噪声滤波器的步骤。

根据本发明的一实施例的噪声消除方法，能够实现消除在量化过程中产生的噪声的效果。

并且，通过消除噪声来提高前后帧之间的相似性，从而能够实现提高影像信号的压缩率的效果。

附图说明

图1是用于说明在现有的视频转码系统中产生的噪声的图。

图2是用于说明本发明的一实施例的噪声消除方法的流程图。

图3是用于说明根据本发明的一实施例获得每一帧的量化系数的过程的图。

图4是用于说明根据本发明的一实施例提取含有噪声的帧的方法的图。

图5是用于说明根据本发明的另一实施例确定含有噪声的帧的方法的图。

图6是用于说明根据本发明的另一实施例确定含有噪声的帧的方法的图。

图7和图8是用于说明确定含有噪声的帧后消除噪声来提高压缩率的过程的图。

图9是用于说明本发明的一实施例的噪声消除装置的功能框图。

图10是用于说明本发明的另一实施例的噪声消除装置1000的功能框图。

具体实施方式

以下，参照附图详细说明本发明的优选实施例。参照附图和后述的实施例，使本发明的优点、特征以及实现它们的方法变得更加明确。但是，本发明并不限定于以下所示的实施例，可以通过不同的方式来实现。为了完整地揭示本发明，使本发明所属技术领域的技术人员完整地理解本发明的宗旨而提供本发明。通过权利要求的范围来确定本发明。在说明书全文中，相同附图标记表示相同的结构要素。

若没有其他定义，则在本说明书中使用的所有术语(包括技术及科技术语)是本发明所属技术领域的技术人员通常能够理解的术语。并且，没有对在一般使用的词典中定义的术语进行特别定义时，不应理想或过度地进行解释。

并且，在本说明书中，在语句中没有特别提及的情况下单数形式还可以包括复数形式。在说明书中使用的“包含(comprises)”和/或“包含的(comprising)”所涉及的结构要素、步骤、动作和/或元件并不排除一个以上的其他结构要素、步骤、动作和/或元件的存在或追加。

图2是用于说明本发明的一实施例的噪声消除方法的流程图。

在本实施例中，以通过任意第一编解码器(codec)对比特流(bit stream)进行编码为例进行说明。此时，第一编解码器可以通过能够压缩影像信号的各种方式来实现。

当接收到通过第一编解码器编码的比特流时，对该比特流进行解码(S210)。可以按照与编码过程相反的顺序对编码的比特流进行解码。具体而言，①将压缩的编码值重新转换为符号形式，②执行反量化来获得DCT(Discrete cosine transform，离散余弦变换)系数后，③执行反DCT来生成空间域的影像信息。

此时，噪声消除装置获得在第一编解码器的编码过程中所确定的量化系数(QP：Quantization Parameter)(S220)。

如上所述，为了对转换为符号形式的值进行反量化来获得DCT系数，需要使用在量化过程中设定的量化系数。因此，在通过第一编解码器编码的比特流中包含通过第一编解码器压缩影像信号时所设定的量化系数信息。

在通过编码器对任意帧的N×N像素块执行DCT转换时，能够得到DCT系数，而为了消除DCT系数中作为非重要信息的高频成分，需要以特定值除DCT系数，而这一过程即为量化。其中，用于除DCT系数的特定值即为量化系数。

因此，本发明的一实施例的噪声消除装置可以从通过第一编解码器编码的比 特流中获得量化系数。具体而言，上述的编码过程针对形成影像的每一帧实现，因此能够获得每一帧所应用的量化系数。

此时，每一帧的量化系数可以取不同的值。例如，在传送比特流时，根据能够传送数据的带宽大小，需要提高压缩率的情况下，对其帧应用较大的量化系数，对不需要提高压缩率的帧应用相对较小的量化系数。

因此，可以由第一量化系数量化第一帧，并由与第一量化系数不同的第二量化系数量化与第一帧不同的第二帧。

在获得每一帧的量化系数后，使用该量化系数来提取含有噪声的帧。具体而言，将量化系数超过预定阈值的帧提取为含有噪声的帧(S230)。

在具有相对大的量化系数的帧的情况下，为了提高压缩率而损失的数据量也多，因此在对其进行解码时，因损失的数据产生较多的噪声。

因此，将具有超过预定阈值的量化系数的帧提取为含有噪声的帧。

在提取出含有噪声的帧后，向噪声滤波器输入该帧来消除噪声(S240)。本发明的一实施例的噪声滤波器可以是低通滤波器(LPF：Low Pass Filter)，但并不限定于此，也可以使用能够消除噪声的其他通用滤波器。

通过上述过程，对通过第一编解码器编码的比特流进行解码，在解码过程中消除由量化系数引起的噪声后，也可通过第二编解码器对该比特流进行编码，从而进行转码。

根据本发明的一实施例的噪声消除方法，能够实现如下效果：消除由量化系数引起的噪声，在通过第二编解码器转码时能够提高压缩率。

在图7和图8中详细说明通过消除噪声来提高压缩率的过程。

图3是用于说明根据本发明的一实施例获得每一帧的量化系数的过程的图。

图3所示的压缩数据310可以是通过第一编解码器编码的影像信号即比特流。压缩数据是由“0”和“1”重复组合的代码，可以包括影像信号的亮度成分和颜色成分等。

熵解码器(entropy decoder)320接收压缩数据310，并将其转换为本来的符号值。符号值是在编码过程中量化DCT系数而得的值。

反量化部330对符号值进行反量化并输出DCT系数。为了使反量化部330执行反量化，需要使用在量化过程中应用的量化系数值。

本发明的一实施例的压缩数据310包括与每一帧所应用的量化系数相关的信息。因此，本发明的一实施例的噪声消除装置能够从压缩数据310即比特流获得每一帧的量化系数。

之后，反量化部330输出量化之前的DCT系数，反离散余弦变换部340输出包含空间域的影像信息的影像信号350。

图4是用于说明根据本发明的一实施例提取含有噪声的帧的方法的图。

图4所示的第一帧410、第二帧420以及第三帧430可以是依次显示的帧。即，影像信号是在预定时间内连续拍摄的照片的集合，因此在依次显示第一帧410、第二帧420以及第三帧430时，可以识别为视频。

本发明的一实施例的噪声消除装置对每一帧进行在图3中说明的解码过程，其结果，能够获得每一帧所应用的量化系数。

之后，在特定帧的量化系数超过预定阈值时，可以将该帧确定为含有噪声的帧。如上所述，量化系数越大消除的高频成分越多。即，在压缩过程中损失的数据变多，因此在对其进行解码时可能含有较多的噪声，因此将具有超过预定阈值的量化系数的帧确定为含有噪声的帧。

例如，在图4中，若第二帧420的量化系数QP_cur超过预定阈值，则将第二帧420确定为含有噪声的帧。

但是，确定含有噪声的帧的方法并不限定于此，也可以通过其他方法来实现。

图5是用于说明根据本发明的另一实施例确定含有噪声的帧的方法的图。

如在图4中说明的那样，可以依次显示第一帧410、第二帧420以及第三帧430。即，在第一帧410之后显示第二帧420，在第二帧420之后显示第三帧430来播放视频。

本发明的一实施例的噪声消除装置计算第一差值和第二差值，其中，第一差值是第一帧410和第二帧420的量化系数的差值，第二差值是第二帧420与第三帧的量化系数的差值。

具体而言，如图5所示，通过下式来计算第一差值和第二差值。

[式1]

dQP_cur-prev＝|QP_cur-QP_prev|

[式2]

dQP_cur-next＝|QP_cur-QP_next|

其中，dQP_cur-prev是第一帧410的量化系数与第二帧420的量化系数的差值即第一差值，QP_cur是第二帧420的量化系数，QP_prev是第一帧410的量化系数，dQP_cur-next是第二帧420与第三帧430的量化系数的差值即第二差值，QP_next是第三帧430的量化系数。

之后，若第一差值和第二差值超过预定阈值，则可将第二帧420确定为含有噪声的帧。

即，第一差值和第二差值都超过预定阈值的情况是第二帧420的量化系数比第一帧410的量化系数和第三帧430的量化系数都非常大的值的情况。

即，量化系数大的第二帧420的比特流与原始影像信号相比，是消除了很多高频成分的状态，因此若对第二帧420的比特流进行解码则包含较多的噪声。

因此，若执行上述过程，则能够确定含有较多噪声的帧。

图6是用于说明根据本发明的另一实施例确定含有噪声的帧的方法的图。

本发明的一实施例的噪声消除装置除了第一差值和第二差值外，还计算第一帧410的量化系数与第三帧430的量化系数的差值即第三差值。

如图6所示，可以通过下式来计算第三差值。

[式3]

dQP_prev-next＝|QP_prev-QP_next|

其中，dQP_prev-next是第一帧410与第三帧430的量化系数的差值即第三差值，QP_prev是第一帧410的量化系数，QP_next是第三帧430的量化系数。

若与第一帧410的量化系数及第三帧430的量化系数相比第二帧420的量化系数大，则第一差值或第二差值超过第三差值。

如上所述，量化系数较大的帧含有较多的噪声，因此在图6所示的实施例中，将第二帧420确定为含有噪声的帧。

在通过图4至图6中的至少一个方法来确定含有噪声的帧后，可将该帧输入到滤波器来消除噪声。

将含有噪声的帧输入到滤波器来消除噪声的方法对于本发明所属技术领域的技术人员是明白的技术，因此省略详细说明。

若通过上述过程确定含有噪声的帧并消除噪声，则前后帧之间的相似性提高，因此，通过第二编解码器对解码的比特流进行转码时，能够实现提高压缩率的效果。

图7和图8是用于说明确定含有噪声的帧后消除噪声来提高压缩率的过程的图。

压缩影像信号的方法之一为使用帧之间的相关关系(temporal correlation，时间相关)的方法。使用帧之间的相关关系的压缩方法表示着眼于相邻的帧为非常相似的图像来缩小影像大小的方法。

若为24FPS(Frame Per second，帧速)的影像信号，则在一秒内包含24个帧。即，在短时间内输出相似的帧来播放视频，因此时间上相邻的帧的像素可能具有非常相似的值。

即，时间上相邻的帧越相似，压缩率越高。反之，若任意帧含有较多的噪声，则以含有较多噪声的帧为基准前后帧的相似性变差，因此压缩率下降。

在图7中，x轴表示依次显示的帧，y轴表示该帧的比特量即大小。

从图7可知，与其他帧相比第五帧720具有较大的比特量。这是因为在与第五帧720时间上相邻的第四帧710中发生了过度的量化。

即，在对第四帧710应用较大量化系数来执行量化时，较多高频成分被消除，因此损失的数据量变多。若对这样的第四帧710进行解码则产生过度的噪声，因该过度的噪声造成与第五帧720的相似性下降。

因此，第五帧720的压缩率下降，与其他帧相比具有较大的比特量。因此，若通过本发明的一实施例的噪声消除方法来消除第四帧710的噪声，则第四帧710与第五帧720的相似性提高，第五帧720的比特量减少。

具体而言，根据图8可确定如下信息：通过消除第四帧710的噪声，与第五帧720的相似性提高，第五帧720的比特率下降。

图9是用于说明本发明的一实施例的噪声消除装置的功能框图。

如图9所示，噪声消除装置900包括解码部910、量化系数获取部920、噪声提取部930以及噪声滤波部940。在图9中仅示出了与本发明的实施例相关的结构要素。因此，本发明所属领域的技术人员应能理解除了图9所示的结构要素外还包括通用的结构要素。

解码部910对通过第一编解码器编码的比特流进行解码。具体而言，解码部910①将被压缩的编码值重新转换为符号形式，②执行反量化来获得DCT(Discrete cosine transform，离散余弦变换)系数后，③执行反DCT来生成空间域的影像信息。

量化系数获取部920获得在第一编解码器的编码过程中所确定的量化系数。此时，量化系数被包含在通过第一编解码器编码的比特流中。并且，也可以设定为每一帧具有不同的量化系数值。

噪声提取部930使用量化系数来提取出含有噪声的帧。本发明的一实施例的噪声提取部930可将量化系数超过预定阈值的帧确定为含有噪声的帧。或者，也可以计算前后帧的量化系数之间的差值来确定含有噪声的帧。

在图4至图6中说明了计算前后帧的量化系数之间的差值来确定含有噪声的 帧的具体方法，因此省略重复的说明。

当噪声提取部930确定了含有噪声的帧时，噪声滤波部940将含有噪声的帧输入到滤波器来消除噪声。

本发明的一实施例的噪声滤波部940可以由低通滤波器来实现，但并不限定于此，当然也可以通过能够消除噪声的其他通用滤波器来实现。

并且，本发明的一实施例的噪声消除装置900还可包括编码部(未图示)，为了进行转码而对通过第一编解码器编码的比特流进行解码后，该编码部通过第二编解码器重新对消除噪声后的影像信号进行编码。

根据上述的噪声消除装置900，能够实现消除在量化过程中产生的噪声的效果。并且，还能通过消除该噪声来实现提高帧之间的相似性并提高压缩率的效果。

图10是用于说明本发明的另一实施例的噪声消除装置1000的功能框图。

图10所示的噪声消除装置1000包括处理器1010、贮存器1020、存储器1030、网络接口1040以及总线1050。在图10中仅示出了与本发明的实施例相关的结构要素。因此，本发明所属领域的技术人员应能理解除了图10所示的结构要素外还包括其他通用的结构要素。

处理器1010执行从影像信号中消除噪声的程序。但是，处理器1010能够执行的程序并不限定于此，也可以执行其他通用的程序。

贮存器1020存储能够从影像信号中消除噪声的程序。并且，还可以预先存储有用于确定含有噪声的帧的阈值、即与量化系数相关的信息。根据本发明的一实施例确定含有噪声的方法通过比较预定阈值与量化系数来实现，因此可将上述的预定阈值存储在贮存器1020中。

另一方面，能够消除噪声的程序执行如下的步骤：对通过第一编解码器编码的比特流进行解码的步骤；获得在通过上述第一编解码器编码的过程中所确定的量化系数(QP：Quantization Parameter)的步骤；使用上述量化系数来确定含有噪声的帧的步骤；以及将确定为含有上述噪声的帧输入到预定噪声滤波器的步骤。

存储器1030加载噪声消除程序，通过处理器1010执行该程序。

网络接口1040能够与各种计算装置连接，总线1050作为连接处理器1010、贮存器1020、存储器1030以及网络接口1040的数据移动通道而发挥作用。

另一方面，上述方法可以通过计算机可执行的程序来生成，并在使用计算机可读记录介质执行上述程序的通用数字计算机上实现。并且，可以通过各种手段将在上述方法中所使用的数据结构记录在计算机可读记录介质中。上述计算机可读记录介质包括磁介质存储介质(例如，ROM、软盘、硬盘等)、光学可读介质 (例如，CD-ROM、DVD等)等存储介质。

本实施例所属技术领域的技术人员能够理解在不脱离上述记载的本质特征的范围内可以以变形方式来实现。因此，应认为所公开的方法并不是限定的观点而是说明性观点。本发明的范围并不表现在上述说明，而是表现在权利要求书中，应解释为与其等同的范围内的全部不同点都包含在本发明中。