专利名称：自适应地衰减图像噪声的装置及其方法
技术领域：
本发明涉及用于衰减图像信号的噪声的系统，更具体地说，涉及根据图像信号的运动程度自适应地衰减图像噪声的方法及其装置。
背景技术：
图1是三维图像信号的示意图。参照图1，在时间方向上安排着多个图像信号帧。每一帧在一个空间区域内具有垂直和水平方向上的尺寸。
图2是用于衰减图像噪声的传统装置的方框图。参考图2，空间噪声衰减器110使用低通滤波器在一个空间区域内衰减图像信号的噪声。时间噪声衰减器120使用低通滤波器在时间方向上衰减从空间噪声衰减器110输出的图像信号的噪声。
在这里，空间噪声衰减器110在衰减噪声的同时也衰减射频分量，这样，在图像信号的运动程度剧烈时，将会破坏图象信号和降低噪声的衰减。
相应地，如图1所示，如果空间噪声衰减器110与时间噪声衰减器120相互连接时，不管图像信号的运动程度如何，空间噪声衰减器110都会破坏图像信号。
发明内容
为解决上述问题，本发明的第一目的是提供一种自适应地衰减图像噪声的方法，以便根据图像信号的运动程度，通过自适应地混合经过空间噪声衰减的图像信号和经过时间噪声衰减的图像信号，来衰减图像信号的噪声和减少对图像信号的破坏程度。
本发明的第二个目的是提供一种用于自适应地衰减图像噪声的装置，该装置采用了自适应地衰减图像噪声的方法。
相应地，为了实现第一个目的，提供了一种自适应地衰减图像信号的噪声的方法。输入图像信号在一个空间区域内被滤波，以便衰减输入图像信号的噪声。输入图像信号在时间方向上被滤波，以便衰减输入图像信号的噪声。在每个预定周期提取输入图像信号的运动程度。根据输入图像信号的运动程度，经过空间噪声衰减的图像信号与经过时间噪声衰减的图像信号进行混合，并输出混合的图像信号。
为了实现第二个目的，提供了一种用于自适应地衰减图像信号的噪声的装置，包括空间噪声衰减器、时间噪声衰减器、运动检测器、第一加法器、乘法器、和第二加法器。空间噪声衰减器在一个空间区域内对输入图像信号进行滤波。时间噪声衰减器在时间方向上对输入图像信号进行滤波。运动检测器，根据输入图像信号与延迟预定周期的输出图像信号之间的差值来检测运动程度。第一加法器产生从空间噪声衰减器输出的图像信号与从时间噪声衰减器输出的图像信号之间的差值。乘法器将在第一加法器中得到的差值与在运动检测器中检测到的运动程度相乘。第二加法器将从乘法器输出的值与从时间噪声衰减器输出的图像信号相加。
通过参照附图对本发明的优选实施例的详细描述，本发明的上述目的和优点将变得更加明显，其中图1是三维图像信号的示意图；图2是用于衰减图像噪声的传统装置的方框图；图3是根据本发明的用于自适应地衰减图像噪声的装置的方框图；图4是图3中所示的运动检测器的详细方框图；图5是显示输入和图4中所示的系数计算器的输入和输出之间的关系的图；图6是根据本发明的优选实施例的在图3中所示的时间噪声衰减器的方框图；图7是显示输入和图6中所示的系数计算器的输入和输出之间的关系的图。
具体实施例方式
下面，将参考附图描述本发明的优选实施例。
图3是根据本发明的用于自适应地衰减图像噪声的装置的方框图。参考图3，该装置包括空间噪声衰减器320、时间噪声衰减器310、延迟器370、运动检测器360、第一加法器330、乘法器340、和第二加法器350。空间噪声衰减器320在一个空间区域内对图像信号i(n)进行低通滤波。时间噪声衰减器310在时间方向上对图像信号i(n)进行低通滤波。延迟器370将输出图像信号延迟预定周期。运动检测器360输出与输入图像信号的运动程度相对应的权值m。第一加法器330将从空间噪声衰减器320输出的图像信号与从时间噪声衰减器310输出的图像信号相加。乘法器340将第一加法器的加法值与权值m相乘。第二加法器350将从乘法器340输出的值与从时间噪声衰减器310输出的值相加。
下面将描述用于衰减图像噪声的具有上述结构的装置的操作。
如图2中所示，空间噪声衰减器320在一个空间区域内对输入图像信号i(n)进行低通滤波，并输出噪声已被衰减的输出图像信号s(n)。
如图2中所示，时间噪声衰减器310在时间方向上对输入图像信号i(n)进行低通滤波，并输出噪声已被衰减的输出图像信号t(n)。
延迟器370将输出图像信号o(n)延迟预定的周期，例如，延迟一帧，并输出延迟的图像信号d(n)。
运动检测器360将输入图像信号i(n)与延迟的图像信号d(n)相比较，然后，在预定的周期，例如，以帧长，产生用于指示图像信号i(n)的运动程度的权值m。
第一加法器330从空间噪声衰减器320输出的图像信号s(n)中减去时间噪声衰减器310输出的图像信号t(n)。
乘法器340将第一加法器330输出的图像信号与从运动检测器360提取的权值m相乘在一起。
第二加法器350将乘法器340输出的图像信号与时间噪声衰减器310输出的图像信号t(n)相加，以便产生输出图像信号o(n)。在这里，产生输出图像信号o(n)的处理过程可以由公式1表示o(n)＝m×(s(n)-t(n))+t(n)＝m×s(n)+(1-m)×t(n)…(1)其中，从运动检测器360输出的权值m具有0、-1的值，值为0的权值m标识没有发生图像信号的运动，并且，当权值m增加时，图像信号的运动程度就变得剧烈。这样，随着权值m变大，就输出噪声被空间衰减的图像信号s(n)。相反，随着权值m变小，就输出噪声被时间衰减的图像信号t(n)。
图4是图3中所示的运动检测器360的详细方框图。参照图4，第三加法器410输出输入图像信号i(n)和在延迟器370中延迟的图像信号d(n)之间的差值。
低通滤波器420对在第三加法器410中计算的差值进行低通滤波，以便输出低通分量。绝对值转换器430将在低通滤波器420中滤波的低通分量的差值转换成绝对值。累加器440以预定的周期，例如帧，将绝对值累加。系数计算器450根据每帧所累加的值产生权值m。
图5是显示输入和图4中所示的系数计算器450的输入和输出之间的关系的图。参照图5，X坐标表示累加器440的累加值。Y坐标表示权值m。TH_min表示累加值的最小阈值，其中的权值m是0，而TH_max表示累加值的最大阈值，其中的权值是1。例如，TH_min和TH_max可以被确定为预定的值，或根据一个空间区域的水平和垂直尺寸而调整。
图6是根据本发明的优选实施例的在图3中所示的时间噪声衰减器310的方框图。参照图6，延迟器680将输出信号延迟预定的周期。
第四加法器610输出输入图像信号i与在延迟器610中延迟的图像信号d之间的差值e。
绝对值转换器620将在第四加法器610中计算出的差值转换成绝对值。
累加器630以预定的周期，例如帧，累加在绝对值转换器620中转换的绝对值。
系数计算器640，如图7中所示，从累加器630接收累加的值，并计算出可以改变权值α(e)的最小系数αb。换句话说，如果累加器630的累加值小于TH_min，则系数计算器640计算出αb_min作为最小系数αb。如果累加器630的累加值大于TH_max，则系数计算器640计算出αb_max作为最小系数αb。在这里，TH_min和TH_max是可调整的，并且，最好是，αb_min设置为约0.1，αb_max设置为约0.5。同样地，如果在TH_min与TH_max之间存在累加器630的累加值，那么，系数计算器640就计算出与累加值成比例的最小值αb。
非线性函数计算器650基于在系数计算器640中形成的最小系数αb和从绝对值转换器620输出的绝对值，来非线性地计算出权值α(e)。
乘法器660将从第四加法器610输出的差值e与在非线性函数计算器650中计算出的权值α(e)相乘在一起。
第五加法器670将从乘法器660输出的信号与在延迟器680中延迟的图像信号相加，以便输出一个图像信号o。这样，如图6中所示，噪声衰减的程度依赖于从运动检测装置(累加器630、系数计算器640、和非线性函数计算器650)所检测的运动程度。换句话说，如果图像信号的运动程度剧烈，就将更大的权值放到当前的输入像素上，而如果图像信号的运动程度轻微，就将更大的权值放到延迟预定周期的输出像素上，从而将噪声衰减。
如上所述，根据本发明，基于图像信号的运动程度，将经过空间噪声衰减的图像信号与经过时间噪声衰减的图像信号进行自适应地混合。结果，通过基于图像信号的运动程度的自适应的图像信号噪声衰减，可以减少对图像信号的破坏。
权利要求
1.一种自适应地衰减图像信号的噪声的方法，该方法包括(a)将输入图像信号在一个空间区域内滤波，以便衰减该输入图像信号的噪声；(b)将输入图像信号在时间方向上滤波，以便衰减该输入图像信号的噪声；(c)在每个预定的周期提取输入图像信号的运动程度；和(d)根据输入图像信号的运动程度，将经过空间噪声衰减的图像信号与将经过时间噪声衰减的图像信号进行混合，并输出混合的图像信号。
2.如权利要求1的方法，其中，步骤(c)包括获取输入图像信号与延迟预定周期的输出图像信号之间的差值；和在每个预定周期积累该差值，并提取积累的差值以作为运动程度。
3.如权利要求1的方法，其中，步骤(d)，如果图像信号的运动程度剧烈，就将更大权值放在的经过空间噪声衰减的图像信号上，如果图像信号的运动程度轻微，就将更大权值放在经过空间噪声衰减的图像信号上。
4.如权利要求1的方法，其中，产生输出图像信号的过程由下式表示o(n)＝m×s(n)+(1-m)×t(n)其中，m标识图像信号的运动程度，s(n)表示经过空间噪声衰减的图像信号，而t(n)表示经过时间噪声衰减的图像信号。
5.一种衰减图像信号的噪声的方法，该方法包括(a)积累输入图像信号与延迟预定周期的输出图像信号之间的差值，并提取运动程度；和(b)根据运动程度，来调整输入图像信号与延迟的输出图像信号的权值。
6.如权利要求5的方法，其中，在步骤(b)中，如果图像信号的运动程度剧烈，就将更大权值放在输入图像信号上，如果图像信号的运动程度轻微，就将更大权值放在延迟的输出图像信号上。
7.一种用于自适应地衰减图像信号的噪声的装置，该装置包括空间噪声衰减器，用于在一个空间区域内对输入图像信号进行滤波；时间噪声衰减器，用于在时间方向上对输入图像信号进行滤波；运动检测器，用于根据输入图像信号与延迟预定周期的输出图像信号之间的差值来检测运动程度；第一加法器，用于产生从空间噪声衰减器输出的图像信号与从时间噪声衰减器输出的图像信号之间的差值；乘法器，用于将在第一加法器中得到的差值与在运动检测器中检测到的运动程度相乘；和第二加法器，用于将从乘法器输出的值与从时间噪声衰减器输出的图像信号相加。
8.如权利要求7的装置，其中，运动检测器包括第三加法器，用于产生输入图像信号与延迟预定周期的输出图像信号之间的差值；滤波器，用于对在第三加法器中产生的差值进行滤波，以便输出低通分量；绝对值转换器，用于将在滤波器中滤波的差值转换成绝对值；和累加器，用于以预定的周期累加在绝对值转换器中转换的绝对值；和系数计算器，用于从累加器接收累加的值，以便计算运动的程度。
9.如权利要求8的装置，其中，系数计算器根据累加的值存储运动程度的最小阈值和最大阈值。
10.一种用于衰减图像信号的噪声的装置，该装置包括第一加法器，用于产生输入图像信号与延迟预定周期的输出图像信号之间的差值；累加器，用于在每个预定的周期累加差值；运动检测器，用于根据累加的值来检测运动系数，和根据在第一加法器中产生的差值来检测运动程度；乘法器，用于将在运动检测器中产生的运动程度与在第一加法器中得到的差值相乘在一起；和第二加法器，用于将在乘法器中得到的值与延迟预定周期的输出图像信号相加。
11.如权利要求10的装置，其中，运动检测器包括累加器，用于在每个预定周期累加第一加法器中产生的差值；系数计算器，用于根据累加器的累加值计算运动程度的最小系数；和非线性函数计算器，用于根据在系数计算器中产生的最小系数和在第一加法器中产生的差值，来计算与运动程度相对应的权值。
全文摘要
提供了一种根据图像信号的运动程度自适应地衰减图像噪声的方法及其装置。输入图像信号在一个空间区域内滤波，以便衰减该输入图像信号的噪声。输入图像信号在时间方向上滤波，以便衰减该输入图像信号的噪声。在每个预定的周期提取输入图像信号的运动程度。根据输入图像信号的运动程度，将经过空间噪声衰减的图像信号与将经过时间噪声衰减的图像信号进行混合，并输出混合的图像信号。
文档编号G06T7/20GK1430412SQ0214405
公开日2003年7月16日 申请日期2002年9月29日 优先权日2001年12月29日
发明者俞弼皓 申请人:三星电子株式会社