專(zhuān)利名稱(chēng)：成像設(shè)備、高頻分量檢測(cè)電路及檢測(cè)方法和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及成像(imaging)設(shè)備、高頻分量檢測(cè)電路、高頻分量檢測(cè)方法和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及應(yīng)用于成像設(shè)備、高頻分量檢測(cè)電路、高頻分量檢測(cè)方法和計(jì)算機(jī)產(chǎn)品的、檢測(cè)在視頻信號(hào)中所包括的高頻分量并且執(zhí)行噪聲減小處理等的技術(shù)。
過(guò)去，在去除視頻信號(hào)中所包括的噪聲的情況中，如果檢測(cè)到視頻信號(hào)中所包括的高頻分量，則保持這種分量而不從檢測(cè)到該高頻噪聲分量的部分中去除該噪聲。由于通過(guò)這樣保持高頻分量維持了圖像的邊緣等，所以可以維持畫(huà)面質(zhì)量而不會(huì)因?yàn)槿コ肼暥鴮?dǎo)致劣化。
圖1示出在現(xiàn)有技術(shù)中這種降噪電路的配置的例子。在該例子中，將三種原色信號(hào)R(紅色)、G(綠色)和B(藍(lán)色)提供給高通濾波器98，并且只提取高頻分量。將高通濾波器98中所提取的高頻分量提供給降噪電路99，其中在檢測(cè)為高頻分量的部分上不執(zhí)行降噪，或者在其上執(zhí)行減小降噪效果等的處理。例如，可以將僅僅通過(guò)具有等于或者高于預(yù)定高頻的頻率的信號(hào)分量的高頻濾波器應(yīng)用為高通濾波器98。
由此而基于高頻分量的檢測(cè)來(lái)控制降噪處理，因此在去除噪聲之后還可以維持諸如圖像邊緣之類(lèi)的高頻信號(hào)分量。
日本專(zhuān)利申請(qǐng)No.2003-242504公開(kāi)了與亮度電平對(duì)應(yīng)的降噪處理。
背景技術(shù)：
如果基于上述高頻信號(hào)分量的檢測(cè)來(lái)執(zhí)行降噪處理，則噪聲分量可能影響高頻檢測(cè)的結(jié)果，并且因此而使得不能正確地獲得高頻分量檢測(cè)。具體地說(shuō)，如果噪聲量較大，則難于將檢測(cè)圖像中的高頻從檢測(cè)噪聲本身中識(shí)別出來(lái)。
已經(jīng)知道脈沖分量是一種噪聲分量，而且已經(jīng)使用中值濾波器作為濾波器來(lái)有效地去除脈沖分量等。日本未審查專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)No.2003-242504公開(kāi)了使用直接去除在視頻信號(hào)中所包括的不必要分量的中值濾波器的配置。
然而，中值濾波器還改變高頻分量特征以及脈沖分量。具體地說(shuō)，在邊緣發(fā)生所謂的邊緣偏移(edge shift)現(xiàn)象，導(dǎo)致諸如丟失其平滑度之類(lèi)的問(wèn)題。因此，通過(guò)使用中值濾波器來(lái)直接過(guò)濾實(shí)際視頻信號(hào)可能導(dǎo)致畫(huà)面質(zhì)量方面的問(wèn)題。
最好檢測(cè)高頻分量，并且基于高頻分量的檢測(cè)良好地執(zhí)行處理而不破壞畫(huà)面質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，在從視頻信號(hào)中檢查高頻分量的情況中，執(zhí)行下面處理。具體地說(shuō)，關(guān)于構(gòu)成視頻信號(hào)的每個(gè)像素，獲取包括被聚焦的像素和包圍該被聚焦的像素的像素的預(yù)定數(shù)量像素的組。將構(gòu)成組的像素重新排列從而以亮度值的順序進(jìn)行排列。確定在經(jīng)重新排列的順序中位于中央的像素的亮度值。將以亮度值的順序排列的經(jīng)重新排列的像素中位于中央的像素輸出作為被聚焦的像素的中值濾波器，用于基于從該濾波器的輸出來(lái)檢測(cè)在視頻信號(hào)中所包括的高頻分量。
如上所述，使用中值濾波器來(lái)獲得用于檢測(cè)高頻分量的信號(hào)，并且從在中值濾波器中去除了脈沖分量的信號(hào)中檢測(cè)高頻信號(hào)。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，由于使用中值濾波器來(lái)獲得用于檢測(cè)高頻分量的信號(hào)，并且從在中值濾波器中去除了脈沖分量的信號(hào)中檢測(cè)高頻信號(hào)，所以可以準(zhǔn)確地檢測(cè)高頻信號(hào)而不受到諸如噪聲之類(lèi)的脈沖分量的影響。


圖1是示出現(xiàn)有技術(shù)中的降噪處理的例子的示意圖；圖2是示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的視頻攝像機(jī)的配置的例子的框圖；圖3是示出在圖2中所示的視頻攝像機(jī)的降噪電路的例子的框圖；圖4A到圖4C是示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的中值濾波器中處理的狀態(tài)的示意圖；圖5是示出在根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的中值濾波器中去除脈沖分量的處理的狀態(tài)的示意圖；圖6是示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式檢測(cè)脈沖分量的處理的例子的流程圖；圖7是示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式的降噪電路的例子的示意圖；和圖8是示出經(jīng)改變的閾值的例子和圖7中的光散粒噪聲(light shot noise)之間的關(guān)系的特征曲線(xiàn)。
具體實(shí)施例方式
下面將參照?qǐng)D2到6來(lái)解釋本發(fā)明的第一實(shí)施方式。
圖2是應(yīng)用了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的成像設(shè)備的視頻攝像機(jī)的基本配置的框圖。將用于把鏡頭(未示出)所捕獲的光學(xué)圖像解析為紅(R)、綠(G)和藍(lán)(B)三種原色的濾波器安裝在圖2中所示的視頻攝像機(jī)中并且位于三個(gè)圖像傳感器1、2和3之前，每個(gè)圖像傳感器包括使用CCD(電荷耦合器件)等的成像器件。物體圖像光在通過(guò)諸如未示出的鏡頭之類(lèi)的光學(xué)系統(tǒng)之后，經(jīng)由濾波器入射在圖像傳感器1、2和3的光接收部分上，分別對(duì)紅色、綠色和藍(lán)色圖像執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換。雖然在該實(shí)施方式中提供用于紅色、綠色和藍(lán)色的三個(gè)圖像傳感器，但是應(yīng)該理解，還可以提供與例如四種顏色對(duì)應(yīng)的圖像傳感器而不限于本實(shí)施方式。
圖像傳感器1、2和3執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換，并且從物體圖像中產(chǎn)生形成視頻信號(hào)的各個(gè)原色信號(hào)，隨后將三種原色信號(hào)(信號(hào)R、信號(hào)G和信號(hào)B)分別提供給視頻放大器4、5和6。應(yīng)該注意，可以將上述視頻信號(hào)應(yīng)用于靜止圖像，以及運(yùn)動(dòng)圖像。
視頻放大器4、5和6是增益調(diào)整器，例如可以應(yīng)用AGC(自動(dòng)增益控制)電路等。視頻放大器4、5和6調(diào)整原色信號(hào)的增益，并且將經(jīng)過(guò)增益調(diào)整的原色信號(hào)分別提供到A/D轉(zhuǎn)換器7、8和9。A/D轉(zhuǎn)換器7、8和9將輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為提供到視頻信號(hào)處理單元16的數(shù)字信號(hào)。
根據(jù)本實(shí)施方式的視頻信號(hào)處理單元16包括校正電路10、增益調(diào)整電路11、降噪電路12和輸出信號(hào)產(chǎn)生電路15。首先，將通過(guò)使用上述視頻放大器4、5、6和A/D轉(zhuǎn)換器7、8、9調(diào)整并且量化到適當(dāng)?shù)碾娖降脑盘?hào)R、G和B輸入到視頻信號(hào)處理單元16中的校正電路10。
校正電路10執(zhí)行諸如利用濾波器處理進(jìn)行的內(nèi)插處理和對(duì)提供到增益調(diào)整電路11的所輸入的三個(gè)原色信號(hào)執(zhí)行的明暗處理(shading processing)之類(lèi)的信號(hào)處理。
增益調(diào)整電路11將從校正電路10輸入的三種原色信號(hào)的增益調(diào)整到適當(dāng)電平，并且將經(jīng)調(diào)整的三個(gè)原色信號(hào)提供給降噪電路12。
降噪電路12降低在從增益調(diào)整電路100輸入的三種原色信號(hào)中所包括的噪聲，并且將經(jīng)過(guò)降噪的輸出信號(hào)提供給亮度調(diào)整電路13。將在后面詳細(xì)描述根據(jù)本實(shí)施方式的降噪電路12。
亮度調(diào)整電路13從與降噪電路12中輸出的原色信號(hào)中提取亮度信號(hào)，以便視頻信號(hào)落到預(yù)定的范圍內(nèi)，控制高亮度區(qū)域中的亮度信號(hào)的幅度特征以縮窄從每個(gè)圖像傳感器輸出的動(dòng)態(tài)范圍，并且將該原色信號(hào)提供給伽瑪校正電路14。
伽瑪校正電路14對(duì)從亮度調(diào)整電路13輸入的三個(gè)原色信號(hào)的每一個(gè)，執(zhí)行與諸如CRT(陰極射線(xiàn)管)和液晶顯示板之類(lèi)的監(jiān)視器(接收器)的伽瑪特征對(duì)應(yīng)的校正，并且將經(jīng)過(guò)伽瑪校正的原色信號(hào)提供給輸出信號(hào)產(chǎn)生電路15。
輸出信號(hào)產(chǎn)生電路15將從伽瑪校正電路14輸出的三個(gè)原色信號(hào)轉(zhuǎn)換為最終的視頻信號(hào)輸出格式，并且將經(jīng)轉(zhuǎn)換的原色信號(hào)輸出到外部。例如，輸出信號(hào)產(chǎn)生電路15具有作為編碼器工作的功能，以將三種原色信號(hào)轉(zhuǎn)換為色差信號(hào)，并且通過(guò)使用子載波信號(hào)(未示出)調(diào)制色差信號(hào)從而符合NTSC(國(guó)家電視系統(tǒng)委員會(huì))標(biāo)準(zhǔn)、PAL(逐行倒相)標(biāo)準(zhǔn)等。進(jìn)一步，在應(yīng)該作為模擬信號(hào)輸出視頻信號(hào)的情況下，輸出信號(hào)產(chǎn)生電路15包括將從上述編碼器電路輸出的經(jīng)量化的色差信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)的D/A轉(zhuǎn)換器。
微型計(jì)算機(jī)17是控制構(gòu)成視頻信號(hào)處理單元16的各個(gè)電路的控制單元的例子。進(jìn)一步，微型處理器17控制諸如鏡頭(未示出)之類(lèi)的光學(xué)系統(tǒng)的操作以及視頻放大器4、5和6的操作。操作單元18包括在視頻攝像機(jī)上提供的按鈕按鍵、分配給在視頻攝像機(jī)上安裝的監(jiān)視器屏幕上顯示的圖標(biāo)的軟按鍵等，從操作單元18將與這種操作對(duì)應(yīng)的操作信號(hào)經(jīng)由未示出的接口輸入到微型計(jì)算機(jī)17。微型計(jì)算機(jī)17根據(jù)通過(guò)用戶(hù)對(duì)操作單元18的操作輸入的操作信號(hào)、或者根據(jù)實(shí)現(xiàn)定義的預(yù)定設(shè)置等，使用在諸如內(nèi)部ROM(只讀存儲(chǔ)器)之類(lèi)的非易失存儲(chǔ)器單元中所存儲(chǔ)的計(jì)算機(jī)程序?qū)γ總€(gè)電路執(zhí)行預(yù)定的操作和控制。
進(jìn)一步，微型計(jì)算機(jī)17根據(jù)需要連接到驅(qū)動(dòng)器電路(未示出)，從適合被安裝在其上的磁盤(pán)、光盤(pán)、磁光盤(pán)、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器等中讀取計(jì)算機(jī)程序，并且將程序根據(jù)需要安裝在合并于微型計(jì)算機(jī)17中的RAM中。
如上所述，對(duì)圖像傳感器1、2和3中的物體圖像執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換，以順序地產(chǎn)生紅(R)、綠(G)和藍(lán)(B)的原色信號(hào)，將所產(chǎn)生的原色信號(hào)調(diào)整并且量化到適當(dāng)電平的模擬信號(hào)，并且使用視頻攝像機(jī)中的視頻放大器4、5和6以及A/D轉(zhuǎn)換器7、8、9轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。對(duì)校正電路10中的經(jīng)量化的原色信號(hào)的每一個(gè)執(zhí)行適當(dāng)校正和增益調(diào)整處理，之后，將每個(gè)原色信號(hào)輸入到降噪電路12中。主要檢測(cè)輸入到降噪電路12的原色信號(hào)的每一個(gè)中脈沖分量，并且用預(yù)定的算術(shù)處理去除該分量以降低噪聲，并且將經(jīng)過(guò)降噪的信號(hào)輸入到亮度調(diào)整電路13。然后，在亮度調(diào)整電路13中執(zhí)行適當(dāng)?shù)牧炼冉档吞幚碇螅瑢⒃盘?hào)輸入到伽瑪校正電路14。將經(jīng)過(guò)了伽瑪校正的原色信號(hào)轉(zhuǎn)換為從輸出信號(hào)產(chǎn)生電路15輸出的最終視頻信號(hào)輸出格式信號(hào)。
圖3示出圖2中所示的降噪電路12的配置的例子。將輸入到降噪電路12的原色信號(hào)分別提供給分離的降噪電路21、22和23。由來(lái)自高頻檢測(cè)電路27、28和29的輸出來(lái)分別控制在降噪電路21、22和23的每一個(gè)中的降噪處理。
此外，降噪電路12包括三個(gè)中值濾波器24、25和26，并且被配置為將輸入到降噪電路12的原色信號(hào)分別提供給分離的中值濾波器24、25和26，在這些中值濾波器中執(zhí)行中值處理。中值濾波器重新排列輸入的信號(hào)，并且輸出位于經(jīng)重新排列的信號(hào)中央的值作為新準(zhǔn)備的數(shù)據(jù)，并且這里在3×3像素(即總共九個(gè)像素)上執(zhí)行中值濾波器處理。隨后，將中值濾波器24、25和26的輸出分配提供給高頻檢測(cè)電路27、28和29，在這些高頻檢測(cè)電路中，從中值濾波器的輸出中檢測(cè)具有預(yù)定或者更高頻率的分量。例如，將高通濾波器用于在各個(gè)高頻檢測(cè)電路27、28和29中檢測(cè)高頻分量的處理。
將在高頻檢測(cè)電路27、28和29中所檢測(cè)的視頻信號(hào)的高頻分量提供給用于各個(gè)顏色的降噪電路21、22和23。根據(jù)本實(shí)施方式，對(duì)在高頻檢測(cè)電路27、28和29中檢測(cè)到高頻分量的部分不執(zhí)行在降噪電路21、22和23的每一個(gè)中的降噪處理，而是僅僅對(duì)其他部分執(zhí)行降噪處理。替代地，在受限的狀態(tài)中對(duì)已經(jīng)被檢測(cè)到高頻分量的部分執(zhí)行降噪電路21、22和23的每一個(gè)中的降噪處理，并且可以只執(zhí)行相對(duì)弱的降噪處理。
圖4A到圖4C是示出各個(gè)中值濾波器24、25和26的操作的例子的示意圖。如圖4A中所示，當(dāng)設(shè)置在其上執(zhí)行降噪處理的被聚焦的像素P0時(shí)，對(duì)包括被聚焦的像素P0和相鄰八個(gè)像素P1到P8的九個(gè)像素進(jìn)行取樣。在像素中所示的相應(yīng)值是其亮度值。如圖4B中所示，在將這九個(gè)像素這樣取樣之后以亮度值的順序?qū)@九個(gè)像素進(jìn)行重新排列。隨后，從以亮度值的順序重新排列的陣列中對(duì)這些像素中位于中央的像素P9的亮度值進(jìn)行取樣，并且如圖4C中所示，在濾波處理之后，將位于中央的像素P9的亮度值選擇作為被聚焦的像素P0的輸出值Pout。
因此，通過(guò)使用中值濾波器的處理去除在視頻信號(hào)中所包括的脈沖分量。隨后，從已經(jīng)將其脈沖分量去除的信號(hào)中檢測(cè)高頻分量。因此，可以很好地從不帶有作為被混合在檢測(cè)到的高頻分量中的噪聲分量的脈沖分量的圖像中只檢測(cè)高頻分量。進(jìn)一步，根據(jù)這樣執(zhí)行的高頻分量的檢測(cè)來(lái)控制降噪處理，從而防止對(duì)降噪處理的限制被施加到包括脈沖分量的區(qū)間，使得能夠執(zhí)行良好的降噪處理并且提高降噪性能。此外，根據(jù)本發(fā)明中值濾波器處理是獲得信號(hào)以控制降噪處理的處理，并且對(duì)最后輸出的視頻信號(hào)不執(zhí)行中值濾波器處理。因此，可以避免中值濾波器固有的諸如邊緣偏移之類(lèi)的問(wèn)題。
已經(jīng)知道在中值濾波中的某些缺點(diǎn)。例如，當(dāng)去除脈沖分量時(shí)，難于區(qū)分脈沖分量是源于圖像還是噪聲，并且存在中值濾波器影響高頻分量比影響脈沖分量還要多的可能性。
可以將包括用于解決這種問(wèn)題的措施的中值濾波器用于圖3中所示的中值濾波器24、25和26的每一個(gè)。下面描述具有這種措施的中值濾波器(下面，將這種濾波器稱(chēng)為脈沖檢測(cè)中值濾波器)。
圖5示出在這種情況中的脈沖檢測(cè)中值濾波器的操作原理。假設(shè)每個(gè)中值濾波器是用于對(duì)九個(gè)像素進(jìn)行采樣的電路，將輸入到中值濾波器的九個(gè)像素的亮度值以亮度值的順序重新排列。圖5示出重新排列的結(jié)果。將在重新排列之前位于中央的像素設(shè)置為被聚焦的像素P11，并且將被重新排列在中央位置的像素設(shè)置為具有中值的像素P13。進(jìn)一步，將從具有中值的像素P13看去在被重新排列的被聚焦的像素P11所位于的一側(cè)上(具有較小亮度值的一側(cè)或者具有較大亮度值的一側(cè))在預(yù)定位置(這里，從一端起的第二個(gè)位置)上所排列的像素設(shè)置為被比較的像素P12。雖然根據(jù)本實(shí)施方式，將被聚焦的像素P11重新排列以位于左側(cè)上，但是被重新排列的位置(或者是否執(zhí)行重新排列)依賴(lài)于其亮度。
隨后，通過(guò)將經(jīng)重新排列的被聚焦的像素P11的亮度值與被比較的像素P12的亮度值進(jìn)行比較，并且將被聚焦的像素P11的亮度值和被比較的像素P12的亮度值之間的差(兩個(gè)像素之間的距離)與被比較的像素P12的亮度值和具有中值的像素P13的亮度值之間的差(兩個(gè)像素之間的距離)進(jìn)行比較，來(lái)判斷中值是否代表脈沖分量。
具體地說(shuō)，通過(guò)使用被聚焦的像素P11的經(jīng)重新排列的位置(順序)、從被聚焦的像素11到被比較的像素P12的距離和從被聚焦的像素P11到中值P13的距離，來(lái)檢測(cè)脈沖分量。
隨后，參照?qǐng)D6的流程圖來(lái)描述根據(jù)本實(shí)施方式的脈沖檢測(cè)中值濾波器中的處理的例子。首先，比較被聚焦的像素的亮度值和中值(步驟S11)。這里，判斷被聚焦的像素的亮度值是否小于中值(步驟S12)。如果判斷被聚焦的像素的亮度值小于中值，則將被聚焦的像素的亮度值與較小的被比較值進(jìn)行比較(步驟S13)。在這種比較中，判斷被聚焦的亮度值是否小于被比較的像素的亮度值(步驟S14)。如果判斷被聚焦的像素的亮度值小于被比較的像素的亮度值，則計(jì)算被比較的像素的亮度值和被聚焦的像素的亮度值之間的差(兩個(gè)像素之間的距離)，以及被比較的像素的亮度值和作為中值的亮度值之間的差(兩個(gè)像素之間的距離)(步驟S15)，并且判斷被比較的像素的亮度值和被聚焦的像素的亮度值之間的差是否大于后一個(gè)差(步驟S16)。
如果在上面判斷中判斷被比較的像素的亮度值和被聚焦的像素的亮度值之間的差較大，則用中值代替被聚焦的像素的亮度值(步驟S17)，并且將被代替的亮度值輸出作為被聚焦的像素的亮度值(步驟S19)。在步驟S16中判斷被比較的像素的亮度值和被聚焦的像素的亮度值之間的差較大的狀態(tài)與已經(jīng)檢測(cè)到脈沖分量的狀態(tài)對(duì)應(yīng)，并且在已經(jīng)檢測(cè)到脈沖分量的情況中在步驟S17中以中值代替被聚焦的像素的亮度值。
進(jìn)一步，如果在步驟S14中判斷被比較的像素的亮度值大于被聚焦的像素的亮度值，而且如果在步驟S16中判斷被比較的像素的亮度值和被聚焦的像素的亮度值之間的差較大，則判斷高頻分量不是脈沖分量，并且在步驟S19中被聚焦的像素的亮度值保持不變(步驟S18)以進(jìn)行輸出。
此外，在步驟S12中判斷被聚焦的像素的亮度值大于中值的情況中，將被聚焦的像素的亮度值和較大的被比較的值進(jìn)行比較(步驟S21)。在這種比較中，判斷被聚焦的像素的亮度是否大于被比較的像素的亮度(步驟S22)。如果判斷被聚焦的像素的亮度值大于被比較的像素的亮度值，則計(jì)算被比較的像素的亮度值和被聚焦的像素的亮度值之間的差(兩個(gè)像素之間的距離)和被比較的像素的亮度值和作為中值的亮度值之間的差(兩個(gè)像素之間的距離)(步驟S23)。然后，如果判斷被比較的像素的亮度值和被聚焦的像素的亮度值之間的差是否大于后一個(gè)差(步驟S24)。
如果在上面判斷中判斷被比較的像素的亮度值和被聚焦的像素的亮度值之間的差較大，則用中值代替被聚焦的像素的亮度值(步驟S25)，并且將被代替的亮度值輸出作為被聚焦的像素的亮度值(步驟S19)。在步驟S24中判斷被比較的像素的亮度值和被聚焦的像素的亮度值之間的差較大的狀態(tài)與已經(jīng)檢測(cè)到脈沖分量的狀態(tài)對(duì)應(yīng)，并且在已經(jīng)檢測(cè)到脈沖分量的狀態(tài)中，在步驟S25中用中值代替被聚焦的像素的亮度值。
進(jìn)一步，如果在步驟S22中判斷被比較的像素的亮度值大于被聚焦的像素的亮度值，并且如果在步驟S24中判斷被比較的像素的亮度值和被聚焦的像素的亮度值之間的差較小，則判斷高頻分量不是脈沖分量，而且在步驟S19中被聚焦的像素的亮度值保持不變(步驟S26)以進(jìn)行輸出。
如上所述，通過(guò)使用其經(jīng)過(guò)重新排列的位置(順序)、與被比較的像素的距離(差)和與中值的距離(差)來(lái)判斷被聚焦的像素是否代表脈沖分量，從而準(zhǔn)確地判斷脈沖分量。在被聚焦的像素是脈沖分量的情況中，在九個(gè)像素中存在等于或者大于被聚焦的像素的值的脈沖分量的情況非常少。相反地，在存在類(lèi)似像素的情況下，難于判斷被聚焦的像素是噪聲還是圖像。因此，當(dāng)判斷被聚焦的像素是脈沖分量時(shí)，從作為最小或者最大的被聚焦的像素的角度將限制添加到判斷條件中。然而，只有這種限制不可能防止在包括比較類(lèi)似的像素的平坦部分(flat portion)和細(xì)直線(xiàn)中發(fā)生的代替。因此，如圖6的流程圖所示，進(jìn)一步判斷被比較的像素和被聚焦的像素之間的差值是否大于被比較的像素和中值之間的差值。因此，還可以檢測(cè)在比較平坦的部分中所包括的脈沖分量。
應(yīng)該注意，在3×3像素(即九個(gè)像素)中去除兩個(gè)脈沖分量的情況中，放寬(lessen)對(duì)被聚焦的像素的限制以包括最小值以及其相鄰像素或者最大值以及其相鄰像素。此外，如果從比圖5中所示的例子更加接近中值的像素中選擇被比較的像素，可以類(lèi)似地改變條件。而且，可以獲得從像素的平均值中獲得被比較的像素的方法以盡可能地消除噪聲的影響。
將執(zhí)行如圖6的流程圖中所示的處理的脈沖檢測(cè)中值濾波器用作在圖3所示的降噪電路中所包括的中值濾波器24、25和26的每一個(gè)，從而只確信地去除中值濾波器中的脈沖分量并且使得在隨后階段中在電路中可以良好地執(zhí)行對(duì)高頻分量的檢測(cè)。
隨后，將參照?qǐng)D7和8描述本發(fā)明的第二實(shí)施方式。如圖7和8中所示，將相同的附圖標(biāo)記給予與在第一實(shí)施方式中描述的在圖2和3中的那些對(duì)應(yīng)的單元。
與第一實(shí)施方式類(lèi)似，還將本實(shí)施方式應(yīng)用于視頻攝像機(jī)和在總體上與已經(jīng)描述的、在圖2中示出的配置類(lèi)似的視頻攝像機(jī)的配置。進(jìn)一步，本實(shí)施方式包括要如圖7中所示進(jìn)行配置的圖2中的降噪電路12，并且與圖2中所述的那些類(lèi)似地配置其他單元。
根據(jù)本發(fā)明的降噪電路與檢測(cè)視頻信號(hào)的高頻分量的中值濾波組合地執(zhí)行閾值處理。具體地說(shuō)，通過(guò)脈沖檢測(cè)中值濾波器只去除在特定電平或者更低電平上的脈沖分量，并且除此之外，選擇原始信號(hào)從而從所選擇的信號(hào)中檢測(cè)高頻分量以控制噪聲去除處理。圖7示出根據(jù)本實(shí)施方式的降噪電路的配置。如圖7中所示，將輸入到降噪電路12的原色信號(hào)分別提供給分離的降噪電路21、22和23。由分別來(lái)自高頻輸出電路27、28和29的輸出分別控制在降噪電路21、22和23的每一個(gè)中的降噪處理。
此外，降噪電路12包括三個(gè)中值濾波器24、25和26，并且將輸入到降噪電路12的原色信號(hào)分別提供到分離的中值濾波器24、25和26，在這些濾波器中執(zhí)行中值濾波器處理?？梢允褂脠D6的流程圖中所示的脈沖檢測(cè)中值濾波器，也可以使用對(duì)輸入信號(hào)重新排列并且將在中央位置值輸出作新準(zhǔn)備的數(shù)據(jù)的中值濾波器。
將來(lái)自中值濾波器24、25和26的輸出分別提供給執(zhí)行閾值處理的比較和選擇電路31、32和33。在比較和選擇電路31、32和32中使用閾值設(shè)置電路30設(shè)置的閾值獨(dú)立地針對(duì)每個(gè)原色，將原始信號(hào)和來(lái)自中值濾波器的輸出進(jìn)行比較，并且依賴(lài)于差是否等于或者大約閾值來(lái)選擇將原始信號(hào)或者中值濾波器輸出進(jìn)行輸出。更具體地說(shuō)，在比較和選擇電路31、32和33中分別比較在脈沖檢測(cè)中值濾波器24、25和26中所產(chǎn)生的信號(hào)和原始信號(hào)之間的差。如果該差大于所設(shè)置的閾值，則輸出原始信號(hào)，而如果該差小于所設(shè)置的閾值，則輸出中值濾波的結(jié)果。
隨后，將來(lái)自比較和選擇電路31、32和33的輸出提供到高頻檢測(cè)電路27、28和29，在這些高頻檢測(cè)電路中，從中值濾波器輸出中檢測(cè)預(yù)定頻率或者更高頻率的高頻分量。
在此之后，將在高頻檢測(cè)電路27、28和29中檢測(cè)到的視頻信號(hào)的高頻分量提供給針對(duì)各個(gè)顏色的降噪電路21、22和23，并且關(guān)于在高頻檢測(cè)電路27、28和29中已經(jīng)檢測(cè)到高頻分量的部分在降噪電路21、22和23中控制降噪處理。例如，對(duì)檢測(cè)到高頻分量的部分不執(zhí)行降噪處理，而只對(duì)其他部分執(zhí)行降噪處理。作為替代，在檢測(cè)到高頻分量的部分上在受到限制的狀態(tài)中，在降噪電路21、22和23中執(zhí)行降噪處理，換句話(huà)說(shuō)，可以執(zhí)行比較弱的降噪處理。
應(yīng)該注意，相反地，在比較和選擇電路31、32和33中，在切換處理中簡(jiǎn)單地執(zhí)行切換可能產(chǎn)生噪聲。因此，可以執(zhí)行基于差的、原始信號(hào)和中值輸出之間的平滑切換的阿爾法混合處理(alpha-blend processing)。下面公式1表示在執(zhí)行阿爾法混合處理的情況下應(yīng)用到具體處理示例的條件，其中Din表示輸入信號(hào)，Dout表示輸出信號(hào)，Th表示作為在本例中的像素值(亮度值)32的閾值。
(Din-Dout)＞Th((Din-Dout)-Th)×Din+(32-((Din-Dout)-Th)×Dout32＞Din根據(jù)上述處理，與中值濾波組合的閾值處理使得執(zhí)行檢測(cè)高頻分量的高準(zhǔn)確度處理，并且將在該處理中被良好地檢測(cè)到的高頻分量用于獲得良好的噪聲去除處理。
此外，由于已經(jīng)使用了帶有較小像素大小的圖像傳感器，則由光的閃爍所產(chǎn)生的光散粒噪聲已經(jīng)變?yōu)橹饕肼暦至?。該噪聲分量與入射光量成比例并且在較亮的部分中變得更加突出。因此，可以與輸入信號(hào)對(duì)應(yīng)地改變閾值處理以應(yīng)對(duì)這種噪聲。因此，可以有效地去除在亮的部分中的光散粒噪聲而不破壞在暗的部分中的可再現(xiàn)性。下面公式2表示在這種時(shí)候的閾值處理的例子。
Th=Tmax···[Data≥0&Th>Tmax]Scpu×Data+Tcpu···[Data≥0&Th≤Tmax]Tcpu···[Data<0]]]>在公式2中，Th表示閾值，Tmax表示閾值的最大值，Scpu表示在閾值中的變化亮的傾向(inclination)，Tcpu表示當(dāng)輸入為0時(shí)的閾值，而Data表示輸入數(shù)據(jù)。圖8示出這種可變的閾值處理。應(yīng)該注意，閾值變化特征b近似于光散粒噪聲特征。除此以外，可以使用與光散粒噪聲特征a類(lèi)似的曲線(xiàn)執(zhí)行諸如近似閾值變化特征b之類(lèi)的處理。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的第一和第二實(shí)施方式，可以只準(zhǔn)確地檢測(cè)從其中已經(jīng)去除了脈沖分量的高頻分量，從而依據(jù)該檢測(cè)良好地去除噪聲。此外，在如第二實(shí)施方式中所述將閾值處理與中值濾波進(jìn)行組合的情況中，可以從已經(jīng)只去除了代表噪聲的脈沖分量的結(jié)果信號(hào)中檢測(cè)到高頻分量，而不影響在具有相反等情況的圖像中所包括的脈沖分量。因此，在該情況下可以良好地去除噪聲。進(jìn)一步，用根據(jù)輸入信號(hào)變化的閾值，還可以去除依賴(lài)于信號(hào)電平的諸如光散粒噪聲之類(lèi)的脈沖噪聲。
應(yīng)該注意，在此前描述的降噪電路12中的處理可以用硬件來(lái)執(zhí)行，但是還可以使用軟件來(lái)執(zhí)行該處理。在借助于軟件來(lái)執(zhí)行處理的序列的情況中，將構(gòu)成該軟件的計(jì)算機(jī)程序存儲(chǔ)在諸如被合并在微型計(jì)算機(jī)17中的ROM之類(lèi)的存儲(chǔ)器單元中。
應(yīng)該理解，還可以通過(guò)提供記錄了用于獲得根據(jù)實(shí)施方式的功能的軟件的程序代碼的記錄介質(zhì)給系統(tǒng)和設(shè)備，并且通過(guò)由該系統(tǒng)或者設(shè)備的計(jì)算機(jī)(算術(shù)處理單元)讀取和執(zhí)行在該記錄介質(zhì)中存儲(chǔ)的程序代碼來(lái)實(shí)施上述實(shí)施方式。
在這種情況下，可以將諸如軟盤(pán)、硬盤(pán)、光盤(pán)、磁光盤(pán)、CD-ROM、CD-R、磁帶、非易失存儲(chǔ)器卡、ROM之類(lèi)的記錄介質(zhì)用作記錄介質(zhì)來(lái)提供程序代碼。
此外，這里可以將根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的成像設(shè)備應(yīng)用于如上所述的視頻攝像機(jī)，然而，還可以將本發(fā)明的實(shí)施方式廣泛地應(yīng)用于不限于視頻攝像機(jī)的各種設(shè)備，并且可以應(yīng)用于數(shù)字照相機(jī)、彩色圖像掃描儀、或者具有等效功能的其他設(shè)備等。
而且，根據(jù)上述實(shí)施方式，將中值濾波器合并在成像設(shè)備中所合并的降噪電路中所包括的高頻檢測(cè)電路中，然而，可以用類(lèi)似的配置使用被應(yīng)用到除了成像設(shè)備以外的其他設(shè)備的視頻信號(hào)的高頻檢測(cè)電路。
本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該理解，依賴(lài)于設(shè)計(jì)需要和其他類(lèi)似因素可以進(jìn)行各種變型、組合、子組合和替代，只要它們落在所附權(quán)利要求或者其等效物的范圍之內(nèi)即可。
權(quán)利要求
1.一種成像設(shè)備，包括成像單元；和視頻處理單元，用于對(duì)從捕獲圖像的所述成像單元中輸出的視頻信號(hào)進(jìn)行降噪；所述視頻處理單元包括濾波器，用于關(guān)于構(gòu)成所述視頻信號(hào)的每個(gè)像素獲取包括被聚焦的像素和在所述被聚焦的像素周?chē)南袼氐念A(yù)定數(shù)量像素的組，將構(gòu)成所述組的像素重新排列從而以亮度值的順序排列，確定在經(jīng)過(guò)重新排列的順序中位于中央的像素的亮度值，并且輸出在以所述亮度值的順序排列的經(jīng)過(guò)重新排列的像素中位于中央的所述像素作為所述被聚焦的像素，檢測(cè)電路，用于基于來(lái)自所述濾波器的輸出檢測(cè)在視頻信號(hào)中所包括的高頻分量，和降噪電路，用于根據(jù)在從所述檢測(cè)電路輸出的視頻信號(hào)中高頻分量的檢測(cè)結(jié)果，設(shè)置關(guān)于每個(gè)像素的降噪處理狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像設(shè)備，其中，所述濾波器還執(zhí)行將除了位于中央的所述像素之外的、在特定順序中的其他像素設(shè)置為在以所述亮度值的順序排列的經(jīng)過(guò)重新排列的像素中的被比較的像素；將所述被聚焦的像素的亮度值與所述被比較的像素的亮度值進(jìn)行比較；和用處于中央的所述像素的亮度值代替所述被聚焦的像素的亮度值，并且在具有與脈沖分量的檢測(cè)對(duì)應(yīng)的特定關(guān)系的情況下，輸出代替的亮度值，并且在不具有所述特定關(guān)系的情況下，輸出不變的所述被聚焦的像素的亮度值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像設(shè)備，其中，所述檢測(cè)電路還包括選擇單元，用于將從所述濾波器輸出的亮度值和所述被聚焦的像素的亮度值之間的差與閾值進(jìn)行比較，在該差是所設(shè)置的閾值或者更大的情況下，選擇所述原始亮度值，并且在該差小于所述閾值的情況下，選擇從所述濾波器輸出的亮度值。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的成像設(shè)備，其中，根據(jù)原始亮度值可變地設(shè)置所述閾值。
5.一種檢測(cè)在視頻信號(hào)中所包括的高頻分量的高頻分量檢測(cè)電路，包括濾波器，用于關(guān)于構(gòu)成所述視頻信號(hào)的每個(gè)像素獲取包括被聚焦的像素和在所述被聚焦的像素周?chē)南袼氐念A(yù)定數(shù)量像素的組，將構(gòu)成所述組的像素重新排列從而以亮度值的順序排列，確定在經(jīng)過(guò)重新排列的順序中位于中央的像素的亮度值，并且輸出在以所述亮度值的順序排列的經(jīng)過(guò)重新排列的像素中位于中央的所述像素作為所述被聚焦的像素，和檢測(cè)電路，用于基于來(lái)自所述濾波器的輸出檢測(cè)在視頻信號(hào)中所包括的高頻分量。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高頻分量檢測(cè)電路，其中，所述濾波器還執(zhí)行將除了位于中央的所述像素之外的、在特定順序中的其他像素設(shè)置為在以所述亮度值的順序排列的經(jīng)過(guò)重新排列的像素中的被比較的像素；將所述被聚焦的像素的亮度值與所述被比較的像素的亮度值進(jìn)行比較；和用處于中央的所述像素的亮度值代替所述被聚焦的像素的亮度值，并且在具有與脈沖分量的檢測(cè)對(duì)應(yīng)的特定關(guān)系的情況下，輸出代替的亮度值，并且在不具有所述特定關(guān)系的情況下，輸出不變的所述被聚焦的像素的亮度值。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高頻分量檢測(cè)電路，其中，所述檢測(cè)電路還包括選擇單元，用于將從所述濾波器輸出的亮度值和所述被聚焦的像素的亮度值之間的差與閾值進(jìn)行比較，在該差是所設(shè)置的閾值或者更大的情況下，選擇所述原始亮度值，并且在該差小于所述閾值的情況下，選擇從所述濾波器輸出的亮度值。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的高頻分量檢測(cè)電路，其中，根據(jù)原始亮度值可變地設(shè)置所述閾值。
9.一種檢測(cè)在視頻信號(hào)中包括的高頻分量的方法，包括步驟關(guān)于構(gòu)成所述視頻信號(hào)的每個(gè)像素獲取包括被聚焦的像素和在所述被聚焦的像素周?chē)南袼氐念A(yù)定數(shù)量像素的組；將構(gòu)成所述組的像素重新排列從而以亮度值的順序排列；確定在經(jīng)過(guò)重新排列的順序中位于中央的像素的亮度值；輸出在以所述亮度值的順序排列的經(jīng)過(guò)重新排列的像素中位于中央的所述像素作為所述被聚焦的像素；和基于來(lái)自所述濾波器的輸出檢測(cè)在視頻信號(hào)中所包括的高頻分量。
10.一種使得計(jì)算機(jī)執(zhí)行檢測(cè)在視頻信號(hào)中所包括的高頻分量的處理的程序產(chǎn)品，關(guān)于構(gòu)成所述視頻信號(hào)的每個(gè)像素獲取包括被聚焦的像素和在所述被聚焦的像素周?chē)南袼氐念A(yù)定數(shù)量像素的組；將構(gòu)成所述組的像素重新排列從而以亮度值的順序排列；確定在經(jīng)過(guò)重新排列的順序中位于中央的像素的亮度值；輸出在以所述亮度值的順序排列的經(jīng)過(guò)重新排列的像素中位于中央的所述像素作為所述被聚焦的像素；和基于來(lái)自所述濾波器的輸出檢測(cè)在視頻信號(hào)中所包括的高頻分量。
全文摘要
提供檢測(cè)在視頻信號(hào)中所包括的高頻分量的高頻分量檢測(cè)電路。高頻分量檢測(cè)電路包括濾波器，其用于關(guān)于構(gòu)成所述視頻信號(hào)的每個(gè)像素獲取包括被聚焦的像素和在所述被聚焦的像素周?chē)南袼氐念A(yù)定數(shù)量像素的組，將構(gòu)成所述組的像素重新排列從而以亮度值的順序排列，確定在經(jīng)過(guò)重新排列的順序中位于中央的像素的亮度值，并且輸出在以所述亮度值的順序排列的經(jīng)過(guò)重新排列的像素中位于中央的所述像素作為所述被聚焦的像素。進(jìn)一步，高頻分量檢測(cè)電路包括用于基于來(lái)自濾波器的輸出檢測(cè)在視頻信號(hào)中所包括的高頻分量的檢測(cè)電路。
文檔編號(hào)G06T5/00GK101047781SQ200710092108
公開(kāi)日2007年10月3日 申請(qǐng)日期2007年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月31日
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