用于降低图像噪声的方法和设备的制造方法
【专利说明】
[0001] 本申请要求于2014年4月1日在韩国知识产权局提交的第10-2014-0038751号 韩国专利申请的优先权，该申请的公开通过引用全部合并于此。
技术领域
[0002] 与示例性实施例一致的方法和设备涉及降低图像噪声。
【背景技术】
[0003] 传统的时间和空间噪声降低技术采用以下方法：所述方法将时间噪声降低和空间 噪声降低进行区分，在非运动区域中增加时间噪声降低的权重，并在运动区域中增加空间 噪声降低的权重。当执行时间噪声降低时，原样使用先前帧，或者存储和使用在先前帧中计 算得到的时间噪声降低结果。
【发明内容】
[0004] 一个或更多个示例性实施例包括一种用于降低图像噪声的方法和设备，其中，所 述方法和设备能够增强降噪效果并减轻运动模糊。
[0005] 另外的方面将在下面的描述中部分被阐述，并且部分将通过所述描述而变得清 楚，或者可通过示例性实施例的实践而被获知。
[0006] 根据示例性实施例的一方面，提供一种用于降低图像噪声的设备，所述设备包括： 时间噪声降低单元，被配置为通过根据基于像素的运动程度和基于块的运动程度调整输入 帧的时间噪声降低强度来从输入帧去除时间噪声，从而产生已从中去除时间噪声的第一输 出帧，其中，基于像素的运动程度和基于块的运动程度是从输入帧和参考帧检测得到的；空 间噪声降低单元，被配置为通过基于第一输出帧的像素之间的相似度以及基于像素的运动 程度和基于块的运动程度调整第一输出帧的空间噪声降低强度来从第一输出帧去除空间 噪声，从而产生最终输出帧。
[0007] 时间噪声降低单元可包括：运动检测单元，被配置为检测基于像素的运动程度和 基于块的运动程度，并根据基于像素的运动程度和基于块的运动程度来确定第一运动权 重；时间噪声滤波器，被配置为通过使用第一运动权重来对输入帧和参考帧进行加权求和， 以产生第一输出帧。
[0008] 第一运动权重可具有在0到1之间的值，并与基于像素的运动程度和基于块的运 动程度成比例增大。
[0009] 运动检测单元可包括：第一运动检测单元，被配置为基于第一滤波值相对于第一 滤波值和第二滤波值之间的最大值的比值来计算指示基于像素的运动程度的第一检测值， 其中，第一滤波值是通过对输入帧进行低通滤波而获得的，第二滤波值是通过对参考帧进 行低通滤波而获得的；块划分单元，被配置为将输入帧划分成多个块；第二运动检测单元， 被配置为计算第二检测值，对包括当前像素的块的第二检测值和包括当前像素的块的周围 块的第二检测值进行插值，并计算指示当前像素的基于块的运动程度的第三检测值，其中， 所述第二检测值是所述多个块中的每一个块中所包括的像素的第一检测值的平均值；权重 确定单元，被配置为基于输入帧的第一检测值和先前输入帧的第三检测值来计算第一运动 权重。
[0010] 权重确定单元可包括：第一权重确定单元，被配置为确定与第一检测值相应的第 一权重；第二权重确定单元，被配置为确定与第三检测值相应的第二权重，其中，第一运动 权重是通过将第一权重与第二权重相乘而计算得到的。
[0011] 空间噪声降低单元可包括：图案匹配单元，被配置为测量第一输出帧的在预定窗 口内的针对当前像素的图像块与针对当前像素的周围像素的图像块之间的相似度；空间噪 声滤波器，被配置为通过根据图像块之间的相似度来将权重应用于周围像素并对周围像素 取加权平均值来产生第二输出帧，并通过使用根据基于像素的运动程度和基于块的运动程 度的第二运动权重对第一输出帧和第二输出帧进行加权求和来产生最终输出帧。
[0012] 所述设备还可包括：参考帧产生单元，被配置为通过使用根据基于像素的运动程 度和基于块的运动程度的第三运动权重对第一输出帧和第二输出帧进行加权求和来产生 下一输入帧的参考帧。
[0013] 第三运动权重的值可小于第二运动权重的值。
[0014] 第二运动权重和第三运动权重可具有在0到1之间的值，并与基于像素的运动程 度和基于块的运动程度成比例增大。
[0015] 参考帧可以是已从中去除时间噪声和空间噪声的在输入帧之前的帧。
[0016] 根据另一示例性实施例的一方面，提供一种降低图像噪声的方法，所述方法包括： 通过根据基于像素的运动程度和基于块的运动程度调整输入帧的时间噪声降低强度来从 输入帧去除时间噪声，从而产生第一输出帧，其中，基于像素的运动程度和基于块的运动程 度是从输入帧和参考帧检测得到的；通过基于第一输出帧的像素之间的相似度以及基于像 素的运动程度和基于块的运动程度调整第一输出帧的空间噪声降低强度来从第一输出帧 去除空间噪声，从而产生最终输出帧。
[0017] 产生第一输出帧的步骤可包括：检测基于像素的运动程度和基于块的运动程度， 并根据基于像素的运动程度和基于块的运动程度来确定第一运动权重，并且，通过使用第 一运动权重来对输入帧和参考帧进行加权求和以产生第一输出帧。
[0018] 第一运动权重可具有在0到1之间的值，并与基于像素的运动程度和基于块的运 动程度成比例增大。
[0019] 确定第一运动权重的步骤可包括：基于第一滤波值相对于第一滤波值和第二滤波 值之间的最大值的比值来计算指示基于像素的运动程度的第一检测值，其中，第一滤波值 是通过对输入帧进行低通滤波而获得的，第二滤波值是通过对参考帧进行低通滤波而获得 的；将输入帧划分成多个块；计算第二检测值，其中，所述第二检测值是所述多个块中的每 一个块中所包括的像素的第一检测值的平均值；对包括当前像素的块第二检测值和包括当 前像素的块的周围块的第二检测值进行插值，并计算指示当前像素的基于块的运动程度的 第三检测值；基于输入帧的第一检测值和先前输入帧的第三检测值来计算第一运动权重。
[0020] 计算第一运动权重的步骤可包括：确定与第一检测值相应的第一权重，确定与第 三检测值相应的第二权重，并通过将第一权重与第二权重相乘来计算第一运动权重。
[0021] 产生最终输出帧的步骤可包括：测量第一输出帧的在预定窗口内的针对当前像素 的图像块与针对当前像素的周围像素的图像块之间的相似度，通过根据图像块之间的相似 度来将权重应用于周围像素并对周围像素取加权平均值来产生第二输出帧，并通过使用根 据基于像素的运动程度和基于块的运动程度的第二运动权重对第一输出帧和第二输出帧 进行加权求和来产生最终输出帧。
[0022] 所述方法还可包括：通过使用根据基于像素的运动程度和基于块的运动程度的第 三运动权重对第一输出帧和第二输出帧进行加权求和来产生下一输入帧的参考帧。
[0023] 第三运动权重的值可小于第二运动权重的值。
[0024] 第二运动权重和第三运动权重可具有在0到1之间的值，并与基于像素的运动程 度和基于块的运动程度成比例增大。
[0025] 参考帧可以是已从中去除时间噪声和空间噪声的在输入帧之前的帧。
【附图说明】
[0026] 从下面结合附图对示例性实施例的描述，这些和/或其他方面将变得清楚且更易 于理解，其中：
[0027] 图1是示意性地示出根据示例性实施例的用于降低图像噪声的设备的框图；
[0028] 图2是示意性地示出根据示例性实施例的运动检测单元的框图；
[0029]图3是根据示例性实施例的作为第一查找表的曲线图；
[0030]图4是根据示例性实施例的作为第二查找表的曲线图；
[0031] 图5和图6是根据示例性实施例的用于解释检测基于块的运动程度的方法的示 图；
[0032] 图7是示意性地示出根据示例性实施例的空间噪声滤波器的框图；
[0033] 图8至图11是根据示例性实施例的降低图像噪声的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0034] 现将详细描述在附图中示出的示例性实施例，其中，相同的附图标号始终指代相 同的组件。就此而言，示例性实施例可具有不同形式，并且不应被解释为受限于这里所阐述 的描述。相应地，仅通过参照附图将示例性实施例描述如下，以解释本说明书的各方面。
[0035] 由于本发明构思允许各种变化和众多实施例，因此将在附图中示出并在书面的说 明书中详细地描述某些示例性实施例。然而，这不意图将本发明构思限制为特定的实践模 式，并且，将领会的是，不脱离本发明构思的精神和技术范围的所有变化、等同物和替代物 均被包含在本发明构思中。在示例性实施例的描述中，当相关领域的某些详细解释被视为 会不必要地使得本发明构思的实质模糊时，省略这些详细解释。
[0036] 虽然诸如"第一"、"第二"等的术语可用于描述各种组件，但是所述组件并不受限 于上述术语。上述术语仅用于将一个组件与另一个组件区分开。
[0037]在本说明书中使用的术语仅用于描述示例性实施例，并不意图限制本发明构思。 以单数形式使用的表述包含复数形式的表述，除非该以单数形式使用的表述在上下文中具 有明显不同的含义。在本说明书中，应该理解，诸如"包括"或"具有"等的术语意图表示在本 说明书中公开的特征、标号、步骤、操作、组件、部件或它们的组合的存在，并不意图排除可 存在或可附加一个或多个其他特征、标号、步骤、操作、组件、部件或它们的组合的可能性。
[0038] 除非另有定义，否则在此使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）的含义与 本发明构思所属领域的普通技术人员通常所理解的含义相同。还将理解的是，诸如在通用 辞典中定义的术语应被解释为具有与所述术语在相关领域的上下文中的含义一致的含义， 并