图像处理装置和图像处理方法
【专利摘要】本公开提供一种图像处理装置和图像处理方法。该图像处理装置用于去除图像中的闪烁噪声，其包括：直方图生成单元，用于生成图像的每一行的直方图；像素填补单元，用于向每一行的直方图中的特定小区填补预定数量的像素，其中该每一行具有一个或更多个像素的高度；累积直方图生成单元，用于基于每一行的经过像素填补的直方图生成每一行的累积直方图，作为原始累积直方图；噪声去除单元，用于利用原始累积直方图对图像中的闪烁噪声进行去除。本公开的方案在不提高系统计算量和运行成本的情况下，仅通过对单幅图像进行处理可以高效地执行闪烁噪声的去除。
【专利说明】图像处理装置和图像处理方法
【技术领域】
[0001]本公开一般地涉及图像处理领域，尤其涉及一种用于去除图像中的闪烁噪声的图像处理装置和图像处理方法。
【背景技术】
[0002]在图像和视频处理领域，有几种闪烁噪声的形式。视频的闪烁噪声是时间上随机出现、空间上图像像素值变化。通常由存储介质的退化、不同标准的转换，或者每副图曝光时间的不同引起。在CMOS成像中，闪烁噪声是由光源的交流信号引起的周期性的横带。而在当前被越来越多使用的线性传感器中，由于诸如顶置式线传感器的线传感器的操作机制(线传感器的电机驱动)，由线传感器获得的扫描图像中的闪烁噪声的横带可能是非周期性的，即不等间隔的。图1中示意性示出了使用顶置式线传感器进行扫描所获得的图像。为清楚起见，图1中省略了诸如文档等内容，仅显示出成横带状的、不等间隔的闪烁噪声Nf。
[0003]传统的减少闪烁噪声的方法需要多幅连续的图像；或者使用单幅图像，但闪烁噪声图案是周期性的并该周期已知。或者，可以通过硬件处理的办法进行闪烁噪声去除。
【发明内容】
[0004]然而，对多幅连续图像进行处理增大了系统的计算负荷。而且，在一些情况下，难以得到多幅连续图像，从而难以进行噪声的去除。此外，对于非周期性的闪烁噪声，应用适用于周期性闪烁噪声的办法来去除噪声，噪声去除的效率和准确性都变低。另外，通过硬件处理进行噪声去除大大增加了运行成本。
[0005]考虑到上述问题，本公开提供了一种图像处理装置和图像处理方法，能够仅通过对单幅图像进行处理来执行闪烁噪声的去除。
[0006]根据本发明的一方面，提供了一种用于去除图像中的闪烁噪声的图像处理装置，包括:直方图生成单元，用于生成图像的每一行的直方图，其中，每一行具有一个或更多个像素的高度；像素填补单元，用于向每一行的直方图中的特定小区填补预定数量的像素；累积直方图生成单元，用于基于每一行的经过像素填补的直方图生成每一行的累积直方图，作为原始累积直方图；噪声去除单元，用于利用原始累积直方图对图像中的闪烁噪声进行去除。
[0007]在一个实施例中，特定小区是在直方图中从代表黑色的像素值开始的预定个数个小区。
[0008]在一个实施例中，噪声去除单元包括:加权处理单元，用于通过将每一行的邻近行的原始累积直方图与每一行的原始累积直方图一起进行加权处理，以得到每一行的目标累积直方图；规定化单元，用于通过从原始累积直方图到目标累积直方图执行直方图规定化，获得去除了闪烁噪声的图像。
[0009]在一个实施例中，规定化单元可以包括:查询表生成单元，用于根据原始累积直方图和目标累积直方图生成像素的原始像素值到目标像素值的查询表；以及规定化处理单元，用于基于特定像素的原始像素值和从查询表中读取的相应目标像素值来按照预定规则对相应目标像素值进行修正，并使得在规定化结果图像中特定像素的像素值等于经修正的像素值。
[0010]在一个实施例中，当特定像素的原始像素值与相应目标像素值的差的绝对值小于等于预定阈值时，规定化处理单元使得经修正的目标像素值为相应目标像素值本身；当特定像素的原始像素值与相应目标像素值的差的绝对值大于预定阈值时，规定化处理单元使得原始像素值与经修正的目标像素值的差的绝对值等于预定阈值。
[0011]在一个实施例中，规定化处理单元使得经修正的目标像素值等于原始像素值与相应目标像素值的加权和。
[0012]在一个实施例中，加权处理单元针对原始累积直方图对应于像素值域的不同区间的各部分，使用不同的权重进行加权处理，其中，使用这样的权重进行加权处理，使得:对每一行的原始累积直方图与具有较高像素值的区间相对应的部分进行平滑程度较高的滤波，并对每一行的原始累积直方图与具有较低像素值的区间相对应的部分进行平滑程度较低的滤波。
[0013]在一个实施例中，该图像处理装置还可以包括:色彩分离与组合单元，用于将待处理的彩色图像分离为单独的单通道图像，以及将分别进行了噪声去除处理的单通道图像组合为彩色图像。
[0014]根据本发明的另一方面，提供了一种用于去除图像中的闪烁噪声的图像处理方法，方法包括:直方图生成步骤，生成图像的每一行的直方图，其中，每一行具有一个或更多个像素的高度；像素填补步骤，向每一行的直方图中的特定小区填补预定数量的像素；累积直方图生成步骤，基于每一行的经过像素填补的直方图生成每一行的累积直方图，作为原始累积直方图；噪声去除步骤，利用原始累积直方图对图像中的闪烁噪声进行去除。
[0015]根据本发明的另一方面，提供了一种用于去除图像中的闪烁噪声的图像处理装置，包括:像素填补单元，用于向图像中填补具有特定像素值的虚拟像素；直方图生成单元，用于为经填补的图像的每一行生成直方图，其中，每一行具有一个或更多个像素的高度；累积直方图生成单元，用于基于每一行的直方图生成每一行的累积直方图；噪声去除单元，用于利用累积直方图对图像中的闪烁噪声进行去除。
[0016]根据本发明的另一方面，提供了一种用于去除图像中的闪烁噪声的图像处理方法，包括:像素填补步骤，向图像中填补具有特定像素值的虚拟像素；直方图生成步骤，为经填补的图像的每一行生成直方图，其中，每一行具有一个或更多个像素的高度；累积直方图生成步骤，基于每一行的直方图生成每一行的累积直方图；噪声去除步骤，利用累积直方图对图像中的闪烁噪声进行去除。
[0017]通过使用本公开描述的图像处理装置和图像处理方法，可以在不提高系统计算量和运行成本的情况下，仅通过对单幅图像进行处理来高效地执行周期性以及非周期性的闪烁噪声的去除。
[0018]应当理解，前述的一般说明和下面的详细说明都是示例性和说明性的，而不是对请求保护的本发明的限制。
【专利附图】
【附图说明】[0019]参照下面结合附图对本发明实施例的说明，会更加容易地理解本发明的以上和其它目的、特点和优点。在附图中，相同的或对应的技术特征或部件将采用相同或对应的附图标记来表示。在附图中不必依照比例绘制出单元的尺寸和相对位置。
[0020]图1是示出使用顶置式线传感器进行扫描所获得的图像的示意图。
[0021]图2是示出根据本发明实施例的图像处理装置的结构的框图。
[0022]图3示意性示出待处理图像的直方图和累积直方图。
[0023]图4示意性示出根据本发明实施例的对图3的(a)和(b)中的直方图进行像素填补后获得的直方图和累积直方图。
[0024]图5是示出根据本发明另一个实施例的图像处理装置的结构的框图。
[0025]图6是示出根据本发明另一个实施例的图像处理装置中的规定化单元的结构的框图。
[0026]图7是描述根据本发明实施例的用于去除图像中的闪烁噪声的图像处理方法的流程图。
[0027]图8是示出根据本发明另一个实施例的图像处理装置的结构的框图。
[0028]图9是描述根据本发明另一个实施例的用于去除图像中的闪烁噪声的图像处理方法的流程图。
[0029]图10是示出实现本发明的图像处理装置的计算机的示例性结构的框图。
【具体实施方式】
[0030]下面参照附图来说明本发明的实施例。应当注意，为了清楚的目的，附图和说明中省略了与本发明无关的、本领域技术人员已知的部件和处理的表示和描述。
[0031]对于图1中所示具有非等间隔(非周期性)的闪烁噪声Nf的图像，无论是灰度图像还是彩色图像，都可以使用本发明所描述的图像处理装置和图像处理方法进行噪声去除。所不同的是，对于彩色图像，首先需要将彩色图像分离成例如R、G、B通道的单通道图像。分别对每个通道的图像进行本公开所教导的处理。然后，合并处理后的三个通道的图像，以得到去除了闪烁噪声的彩色图像。下面，将针对灰度图像或者R、G、B三个通道的图像之一的单通道图像的处理进行描述。另外，无需说明，本发明同样适用于具有等间隔(周期性)闪烁噪声的图像。
[0032]图2是示出根据本发明实施例的图像处理装置200的结构的框图。如图2中所示，图像处理装置200包括:直方图生成单元210、像素填补单元220、累积直方图生成单元230和噪声去除单元240。
[0033]直方图生成单元210生成待处理图像的每一行的直方图。像素填补单元220向每一行的直方图中的特定小区(bin)填补预定数量的像素。累积直方图生成单元230基于每一行的经过像素填补的直方图生成每一行的累积直方图，下文中也称作原始累积直方图。噪声去除单元240利用原始累积直方图对图像中的闪烁噪声进行去除。下文中将对各单元进行详细说明。
[0034]当接收到待处理的图像时，图像处理装置200的直方图生成单元210针对该待处理图像的每一行生成直方图。这里所说的“每一行”可以具有一个像素或更多个像素的高度。直方图生成单元210可以采用现有的各种方法来生成直方图。[0035]例如，假设一个单通道图像的宽和高分别表示为(w，h)，在图像点(x，y)的像素值坐标为I U，y)，则对于该单通道图像的第i行的直方图计算公式可以如式(I)所示:
【权利要求】
1.一种图像处理装置，用于去除图像中的闪烁噪声，所述装置包括: 直方图生成单元，用于生成所述图像的每一行的直方图，其中，所述每一行具有一个或更多个像素的高度； 像素填补单元，用于向所述每一行的直方图中的特定小区填补预定数量的像素；累积直方图生成单元，用于基于所述每一行的经过像素填补的直方图生成所述每一行的累积直方图，作为原始累积直方图； 噪声去除单元，用于利用所述原始累积直方图对所述图像中的所述闪烁噪声进行去除。
2.根据权利要求1所述的图像处理装置，其中，噪声去除单元包括: 加权处理单元，用于通过将所述每一行的邻近行的原始累积直方图与所述每一行的原始累积直方图一起进行加权处理，以得到所述每一行的目标累积直方图； 规定化单元，用于通过从原始累积直方图到目标累积直方图执行直方图规定化，获得去除了闪烁噪声的图像。
3.根据权利要求2所述的图像处理装置，其中，所述规定化单元包括: 查询表生成单元，用于根据原始累积直方图和所述目标累积直方图生成像素的原始像素值到目标像素值的查询表； 规定化处理单元，用于基于特定像素的原始像素值和从所述查询表中读取的相应目标像素值来按照预定规则对所述相应目标像素值进行修正，并使得在规定化结果图像中所述特定像素的像素值等于经修正的像素值。`
4.根据权利要求2或3所述的图像处理装置，其中，所述加权处理单元针对所述原始累积直方图对应于像素值域的不同区间的各部分，使用不同的权重进行所述加权处理， 其中，使用这样的权重进行所述加权处理，使得:对所述每一行的原始累积直方图与具有较高像素值的区间相对应的部分进行平滑程度较高的滤波，并对所述每一行的原始累积直方图与具有较低像素值的区间相对应的部分进行平滑程度较低的滤波。
5.一种图像处理方法，用于去除图像中的闪烁噪声，所述方法包括: 直方图生成步骤，生成所述图像的每一行的直方图，其中，所述每一行具有一个或更多个像素的高度； 像素填补步骤，向所述每一行的直方图中的特定小区填补预定数量的像素； 累积直方图生成步骤，基于所述每一行的经过像素填补的直方图生成所述每一行的累积直方图，作为原始累积直方图； 噪声去除步骤，利用所述原始累积直方图对所述图像中的所述闪烁噪声进行去除。
6.根据权利要求5所述的图像处理方法，其中，所述噪声去除步骤包括: 加权处理步骤，通过将所述每一行的邻近行的原始累积直方图与所述每一行的原始累积直方图一起进行加权处理，以得到所述每一行的目标累积直方图； 规定化步骤，通过从原始累积直方图到目标累积直方图执行直方图规定化，获得去除了闪烁噪声的图像。
7.根据权利要求6所述的图像处理方法，其中，所述规定化步骤包括: 查询表生成步骤，根据原始累积直方图和所述目标累积直方图生成像素的原始像素值到目标像素值的查询表；以及规定化处理步骤，基于特定像素的原始像素值和从所述查询表中读取的相应目标像素值来按照预定规则对所述相应目标像素值进行修正，并使得在规定化结果图像中所述特定像素的像素值等于经修正的像素值。
8.根据权利要求6或7所述的图像处理方法，其中，在所述加权处理步骤中，针对所述原始累积直方图对应于像素值域的不同区间的各部分，使用不同的权重进行所述加权处理， 其中，使用这样的权重进行所述加权处理，使得:对所述每一行的原始累积直方图与具有较高像素值的区间相对应的部分进行平滑程度较高的滤波，并对所述每一行的原始累积直方图与具有较低像素值的区间相对应的部分进行平滑程度较低的滤波。
9.一种图像处理装置，用于去除图像中的闪烁噪声，所述装置包括: 像素填补单元，用于向所述图像中填补具有特定像素值的虚拟像素； 直方图生成单元，用于为经填补的图像的每一行生成直方图，其中，所述每一行具有一个或更多个像素的高度； 累积直方图生成单元，用于基于所述每一行的直方图生成所述每一行的累积直方图； 噪声去除单元，用于利用所述累积直方图对所述图像中的闪烁噪声进行去除。
10.一种图像处理方法，用于去除图像中的闪烁噪声，所述方法包括: 像素填补步骤，向所述图像中填补具有特定像素值的虚拟像素； 直方图生成步骤，为经填补的图像的每一行生成直方图，其中，所述每一行具有一个或更多个像素的高度； 累积直方图生成步骤，基于所述每一`行的直方图生成所述每一行的累积直方图； 噪声去除步骤，利用所述累积直方图对所述图像中的闪烁噪声进行去除。
【文档编号】G06T5/40GK103793892SQ201210430646
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2012年11月1日 优先权日:2012年11月1日
【发明者】潘攀, 何源, 孙俊, 直井聪 申请人:富士通株式会社