用于降低图像噪声的方法和设备的制造方法_2

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且,除非在此明确地如此定义,否则将不以理想化或过于正式的含义解释诸如在通用辞 典中定义的术语。
[0039] 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1的框图。
[0040] 参照图1,用于降低图像噪声的设备1包括:时间噪声降低单元10、空间噪声降低 单元50和存储器90。
[0041]以帧为单位,将图像(或运动图像)输入到设备1。
[0042] 时间噪声降低单元10根据从输入帧IN和参考帧PIG检测得到的基于像素的运动 程度和基于块的运动程度来调整输入帧IN的时间噪声降低强度(或程度),以产生和输出 第一输出帧〇UTtnf。第一输出帧OUTtnf为已从输入帧IN中去除时间噪声的帧。参考帧PIG 为已从中去除时间噪声和空间噪声的先前帧。
[0043] 改变时间噪声降低的权重和空间噪声降低的权重,从而使得由运动引起的运动模 糊现象最小化。为了在时间和空间噪声降低期间减轻运动模糊现象,选择在运动区域中增 加空间噪声降低的权重的常规方法。当没有运动时,时间噪声降低不会使图像模糊,因此, 时间噪声降低与空间噪声降低相比具有出色的降噪性能。此外,尽管空间噪声降低的降噪 性能次于时间噪声降低的降噪性能,但由于空间噪声降低通过使用当前帧的当前像素及其 周围像素来执行滤波,因此不会发生运动模糊。因此,仅增加空间噪声降低的权重的方法可 明显去除非运动区域的噪声,然而,所述方法不能像在非运动区域中那样多地去除运动区 域中的噪声。
[0044] 如果通过使用像素级来估计运动,则由于简单噪声被错误地估计为运动,因此难 以使得时间噪声降低的性能最大化。
[0045] 因此,在示例性实施例中,为了提高运动区域的降噪性能,将已被时间和空间滤波 的先前帧用作时间噪声降低的参考帧,而不将先前输入帧或已从中去除时间噪声的先前帧 用作所述参考帧。
[0046] 为了防止时间噪声降低效果由于像素级的运动检测而被降低,同时使用像素级的 运动检测和块级的运动检测以降低运动误检率。相应地,在示例性实施例中,在运动区域 和非运动区域中降噪效果均可被提高。此外,可通过在运动区域中提高降噪效果来减少运 动模糊的发生。可通过使用基于块的运动检测结果以及通过使用新的低通滤波绝对比值 (LAR)来取代现行的低通滤波绝对差值(LAD)以减少运动检测错误。
[0047] 随后将详细地描述参考帧PIG的产生。
[0048] 时间噪声降低单元10可包括运动检测单元20和时间噪声滤波器30。
[0049] 运动检测单元20可从输入帧IN和参考帧PIG检测运动程度,并根据所述运动程 度来确定第一运动权重W。
[0050] 图2是示意性地示出根据示例性实施例的运动检测单元20的框图。
[0051] 参照图2,运动检测单元20可包括:第一运动检测单元201、块划分单元202、第二 运动检测单元203、权重确定单元204、第一查找表(LUT) 205和第二查找表(LUT) 207。
[0052] 第一运动检测单元201可基于第一滤波值LPF (IN)相对于第一滤波值LPF (IN)和 第二滤波值LPF(PIG)之间的最大值Max (a,b)的比值,以像素为单位来计算运动程度LAR,并计算和输出指示运动程度LAR的第一检测值pxl_mtn,其中,第一滤波值LPF(IN)是通过 对输入帧IN进行低通滤波LPF而获得的,第二滤波值LPF(PIG)是通过对参考帧PIG进行 低通滤波LPF而获得的。
[0053] 通过使用如下面的等式1所示的LAR来计算运动程度LAR,其中,Offset表示用于 调整运动检测程度的参数,并可由用户选择性地设置。
[0054] 【等式1】
[0055]
[0056]当使用LAD(即,针对当前帧的当前像素的掩模的LPF值与在相同位置的作为参考 帧的先前帧的LPF值之间的差值)时,实质的运动检测程度根据亮度值而改变,这使得运动 检测程度的准确度变差。例如,在低照度环境下,LAD值10被视为运动,然而,在明亮区域 中,LAD值10不是运动而通常是噪声。然而,在黑暗区域中,当LAD值被设置为与明亮区域 一致时,无法检测到运动。在示例性实施例中,不是根据当前帧与参考帧之间在LPF值上的 差值来确定运动检测程度,而是根据当前帧与参考帧的比值来确定运动检测程度,从而无 论图像的亮度如何都实现准确的运动检测。
[0057] 块划分单元202可将输入帧IN划分成多个块。
[0058] 第二运动检测单元203可计算第二检测值blk_mtn',其中,第二检测值为每个块 中所包括的像素的第一检测值pxl_mtn的平均值。第二运动检测单元203可对包括当前像 素的块的第二检测值blk_mtn'和周围块的第二检测值blk_mtn'执行线性插值,并计算和 输出指示当前像素的基于块的运动程度的第三检测值blk_mtn。
[0059] 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。
[0060] 参照图5,输入帧IN被划分成预定尺寸的NXN个块。图5示出预定尺寸的NXN 个块:B11、B12、B13、…、B21、B22、B23、…、B31、B32、B33、…。每个块包括NXN个像素。 将通过对每个块中所包括的NXN个像素的第一检测值pxl_mtn取平均值而获得的值计算 为第二检测值blk_mtn'。
[0061] 参照图6,输入帧IN中包括当前像素P的块B22的周围块(例如,B11、B12和B21) 中的每一个周围块的中心像素与当前像素P之间的距离被用于对当前像素P的周围块B11、 B12和B21的第二检测值blk_mtn'执行线性插值。因此,可计算指示当前像素P的基于块 的运动程度的第三检测值blk_mtn。
[0062] 周围块可被设置为针对包括当前像素P的块B22的预定数量的块。例如,周围块 可被设置为如图6中所示的块B11、B12、B21,或者可被设置为块B12、B13、B23,可被设置为 块 B12、B21、B23 和 B32,或可被设置为块 Bll、B12、B13、B21、B23、B31、B32 和 B33,但不特 定受限于此。
[0063] 权重确定单元204可基于先前输入帧的第三检测值blk_mtn和当前输入帧的第一 检测值pxl_mtn来计算第一运动权重W。例如,可通过从第n个输入帧IN(n)和第n个参考 帧PIG (n)检测得到的第一检测值pxl_mtn以及从第n-1个输入帧IN (n-1)和第n-1个参 考帧PIG(n-l)检测得到的第三检测值blk_mtn来计算第一运动权重W。也就是说,为了计 算第一运动权重W,针对当前帧检测基于像素的运动,并且,针对先前帧检测基于块的运动。
[0064] 权重确定单元204可包括第一权重确定单元206和第二权重确定单元208。
[0065] 第一权重确定单元206可通过使用第一 LUT 205来确定与第一检测值pxl_mtn相 应的第一权重WpiMl。第一权重WpiMl具有在0到1之间的值。运动程度越大,所述值越接近 于1,运动程度越小,所述值越接近于0。
[0066] 第一 LUT205是指示根据基于像素的运动检测结果的第一检测值pxl_mtn与第一 权重WpiMl之间的关系的表格或曲线图。图3是根据示例性实施例的作为第一 LUT205的曲 线图。在图3的曲线图中,x轴表示根据基于像素的运动检测结果的第一检测值pxl_mtn, y轴表不第一权重Wpixel。
[0067] 如果第一检测值pxl_mtn小于最小阈值pxl_mtn_A,则第一权重确定单元206可确 定第一最小权重下限,如果第一检测值pxl_mtn大于最大阈值pxl_mtn_B,则第一权重确定 单元206可确定第一最大权重上限,如果第一检测值pxl_mtn介于最小阈值pxl_mtn_A与 最大阈值pxl_mtn_B之间,则第一权重确定单元206可确定介于第一最小权重下限与第一 最大权重上限之间的值。就此而言,第一最小权重下限可为0,并且第一最大权重上限可为 1〇
[0068] 第二权重确定单元208可通过使用第二LUT 207来确定与第三检测值blk_mtn相 应的第二权重Wbl(x;k。第二权重^^^具有在0到1之间的值。运动程度越大,所述值越接近 于1,运动程度越小,所述值越接近于0。
[0069] 第二LUT 207是指示根据基于块的运动检测结果的第三检测值blk_mtn与第二权 重Wbl(x;k之间的关系的表格或曲线图。图4是根据示例性实施例的作为第二LUT 207的曲 线图。在图4的曲线图中,x轴表示根据基于块的运动检测结果的第三检测值blk_mtn,y 轴表示第二权重 Wblock。
[0070] 如果第三检测值blk_mtn小于最小阈值blk_mtn_A,则第二权重确定单元208可确 定第二最小权重下限,如果第三检测值blk_mtn大于最大阈值blk_mtn_B,则第二权重确定 单元208可确定第二最大权重上限,如果第三检测值blk_mtn介于最小阈值blk_mtn_A与 最大阈值blk_mtn_B之间,则第二权重确定单元208可确定介于第二最小权重下限与第二 最大权重上限之间的值。就此而言,第二最小权重下限可为0,第二最大权重上限可为1。
[0071] 根据下面的等式2,权重确定单元204可通过将第一权重Wpixel与第二权重Wbl(x;k相 乘来计算第一运动权重W。
[0072]【等式2】
[0073] ff=WblockXWpixel
[0074] 当检
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