專利名稱：脈沖噪聲消除裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于消除脈沖噪聲的裝置，尤其涉及一種使用中值濾波器(median filter)消除脈沖噪聲的裝置及其方法。
通常，圖象信號(hào)含有脈沖噪聲，該脈沖噪聲的幅值依據(jù)外部或內(nèi)部條件而不規(guī)則地變化。因而，必須采用圖象再現(xiàn)裝置來去除該脈沖噪聲以獲得高質(zhì)量的圖象。


圖1是表示典型的脈沖噪聲消除裝置的框圖。
圖象信號(hào)由許多象素組成。該圖象信號(hào)的平均值是通過確定窗口內(nèi)的幾個(gè)象素，例如在圖1中的五個(gè)象素a1、a2、a3、a4和a5而獲得的。這里，a5是中間值(mid-value)。減法器120從平均值112中減去中間值114，并且將所得值傳送給比較器130。比較器130將從減法器120獲得的值與參考值相比較。如果該值大于參考值，則輸出指示噪聲的第一電平，例如邏輯高電平；否則，輸出指示正常象素?cái)?shù)據(jù)的第二電平，例如邏輯低電平。多路復(fù)用器140根據(jù)由比較器130施加的電平信號(hào)，或者選擇中間值114，或者選擇平均值112，并且輸出所選擇的值。如果所施加的是第一電平，平均值112被選擇和輸出。
然而，圖1的裝置將圖象信號(hào)的高頻分量210當(dāng)作脈沖噪聲，因而選擇如圖2A所示的與其相應(yīng)的諸象素的平均值，輸出包含如圖2B所示的劣化的高頻分量220的圖象信號(hào)。因此，通過圖1的裝置獲得的圖象信號(hào)的高頻特性劣化了，因而分辨率更低。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種用于選擇中值(median-value)象素以消除噪聲脈沖同時(shí)又不去除高頻分量的方法。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種用于選擇中值象素以消除噪聲脈沖同時(shí)又不去除高頻分量的裝置。
相應(yīng)地，為了實(shí)現(xiàn)第一個(gè)目的，本發(fā)明提供了一種消除由亮度和色彩分量組成的圖象信號(hào)的脈沖噪聲的方法，其包括如下步驟從多個(gè)象素中選擇中值象素；將通過使該中值增加或減少偏移而確定的參考范圍與多個(gè)象素中的中間象素比較，以確定輸入圖象信號(hào)的是否有脈沖噪聲，并根據(jù)脈沖噪聲的出現(xiàn)來產(chǎn)生噪聲系數(shù)；由此根據(jù)噪聲系數(shù)，計(jì)算象素的亮度分量和色彩分量之間的相關(guān)性；和根據(jù)所述相關(guān)性，交叉衰落(cross-fading)中值象素和中間象素。
為了實(shí)現(xiàn)第二個(gè)目的，本發(fā)明提供了一種用于消除由亮度分量和色彩分量組成的圖象信號(hào)的脈沖噪聲的裝置，其包括中值濾波器，用于從多個(gè)象素中選擇中值象素；比較器，用于將通過使選出的中間值增加或減少偏移而確定的參考范圍與該中間象相比較，以確定是否存在脈沖噪聲，并根據(jù)脈沖噪聲的出現(xiàn)來產(chǎn)生噪聲系數(shù)；相關(guān)性計(jì)算器，用于根據(jù)由比較器產(chǎn)生的噪聲系數(shù)來計(jì)算象素的亮度分量和色彩分量之間的相關(guān)性；和交叉衰落單元，用于根據(jù)相關(guān)性計(jì)算器計(jì)算出的相關(guān)性來交叉衰落中值象素和中間象素。
通過參考附圖對本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述目的和優(yōu)點(diǎn)將變得更加清楚，附圖中圖1是表示典型的脈沖噪聲消除裝置的方框圖；圖2A是具有高頻分量的圖象信號(hào)的波形；圖2B是當(dāng)圖象信號(hào)的脈沖噪聲經(jīng)過圖1的裝置消除后的波形；圖3是表示本發(fā)明的脈沖噪聲消除裝置的方框圖；圖4示出在圖3的中值濾波器340中排列的窗口化圖象數(shù)據(jù)；和圖5示出被圖3的比較器370比較的信號(hào)。
參見圖3，脈沖噪聲消除裝置包括緩沖器310，用于排列圖象數(shù)據(jù)；第一行存儲(chǔ)器320，用于延遲由緩沖器310輸出的圖象數(shù)據(jù)；第二行存儲(chǔ)器330，用于延遲由第一行存儲(chǔ)器320延遲的圖象數(shù)據(jù)；中值濾波器340，用于接收來自緩沖器310和第一行存儲(chǔ)器320及第二行存儲(chǔ)器330的圖象數(shù)據(jù)，以選擇中值象素；比較器370，用于將中間值與通過使中值加上或減去偏移量而確定的值進(jìn)行比較，以產(chǎn)生噪聲系數(shù)‘Ka’；相關(guān)性計(jì)算器360，用于根據(jù)該噪聲系數(shù)來產(chǎn)生第一相關(guān)值“Kxfade 1”和第二相關(guān)值“Kxfade2”；和交叉衰落單元350，用于根據(jù)第一和第二相關(guān)值‘Kxfade 1’和‘Kxfade 2’來產(chǎn)生其中中間象素和中值象素被交叉衰落的圖象數(shù)據(jù)。
在圖4中，‘U’表示R-Y色度分量，“V”表示B-Y色度分量，而‘Y’表示亮度。
下面將參考圖3至圖5敘述本發(fā)明的操作和效果。
圖象數(shù)據(jù)包含多個(gè)象素，每個(gè)象素由亮度分量“Y”和色彩成分‘C’來組成。如圖4所示，緩沖器310排列輸入圖象數(shù)據(jù)。中值濾波器340包括D觸發(fā)器(未示出)、多路復(fù)用器(未示出)、和比較器(未示出)，其從圖象數(shù)據(jù)中選擇中值象素。也就是說，中值濾波器340接收第(n-1)行象素、第n行象素和第(n+1)行象素，將例如從圖4所示的在n、n-1、和n+1三個(gè)行的U1、U3、U5、U7和U95個(gè)象素構(gòu)成一個(gè)窗口。這里，第n-1行的象素P1、P2、P3是當(dāng)前輸入的圖象數(shù)據(jù)，而第n行的象素P4、P5、P6是通過第一行存儲(chǔ)器320的圖象數(shù)據(jù)，而第n+1行的象素P7、P8、P9是通過第二行存儲(chǔ)器330的圖象數(shù)據(jù)。這里，從第一行存儲(chǔ)器320輸出的象素是中間象素。在圖4中，中間象素是U5、Y9、V5和Y10。
在中值濾波器340中，為了去除中間象素的脈沖噪聲，五個(gè)象素被窗口化了。也就是說，窗口化的中間象素U5、Y9、V5和Y10限定如下U5的窗口U1U3U5U7U9V5的窗口V1V3V5V7V9Y9的窗口Y2Y4Y9Y14U18Y10的窗口Y3Y5Y10Y15 Y17在中值濾波器340中，從U5的窗口中選擇中值而不是平均值。例如，如果U1=0、U3=100、U5=100、U7=150、U8=200，則中值為U5。因而，高頻分量并未從中值濾波器340中去除。這里，根據(jù)比較器370中的偏移來確定中值彖素和中間樣本(mid-sample)是否有噪聲。比較器370將中間象素與由中值和偏移而確定的參考范圍進(jìn)行比較，以確定噪聲。比較器370將當(dāng)中間象素存在于相應(yīng)于(中值±偏移)的參考范圍內(nèi)時(shí)指示正常象素?cái)?shù)據(jù)、否則指示噪聲的噪聲系數(shù)“Ka”輸出到相關(guān)性計(jì)算器360。也就是說，如果中間象素大于(中值+偏移量)，則輸出的噪聲系數(shù)“Ka”是{中間象素-(中值+偏移)}；如果中間象素小于(中值-偏移)，則所輸出的噪聲系數(shù)“Ka”是{(中值偏移)-中間象素}；如果中間象素在(中值+偏移)和(中值-偏移)之間，則所輸出的噪聲系數(shù)是0。這是，其值為0的噪聲系數(shù)Ka指示正常數(shù)據(jù)，而較高的噪聲系數(shù)Ka說明較高的脈沖噪聲。
相關(guān)性計(jì)算器360接收噪聲系數(shù)‘Ka’，并計(jì)算Y和C(U,V)之間的相關(guān)性，以將第一和第二相關(guān)值Kxfade 1和Kxfade 2輸出到交叉衰落單元350。也就是說，Y9和U的噪聲系數(shù)的乘積與Y9和V的噪聲系數(shù)的乘積中較大的一個(gè)值就是第一相關(guān)值Kxfade 1,Y10和U的噪聲系數(shù)的乘積與Y10和V的噪聲系數(shù)的乘積中較大的一個(gè)值就是第二相關(guān)值Kxfade 2。例如，當(dāng)中間象素是U5、Y9、V5和Y10時(shí)，U5、Y9、V5、Y10的噪聲系數(shù)Ka分別是K2、K、K3和K1，并且Y和C的第一相關(guān)值Kxfade 1和第二相關(guān)值Kxfade 2如下。如果Kxfade 1=(K×K2)/256且(K×K3)/256＞Kxfade1，則Kxfade 1=(K×k3)/256，否則，Kxfade 1=(K×k2)/256。同樣，如果(K1×k2)/256和(K1×k3)/256＞Kxfade 2，則Kxfade 2=(K1×k3)/256，否則，Kxfade 2=(K1×k2)/256。也就是說，第一相關(guān)值Kxfade 1是通過計(jì)算Y9、V5和U5的噪聲系數(shù)來得到的，而第二相關(guān)值Kxfade 2是通過計(jì)算Y10、V5和U5的噪聲系數(shù)來得到的。交叉衰落單元350用第一和第二相關(guān)值Kxfade 1和Kxfade 2來交叉衰落接收到的中間象素和中值象素，以輸出交叉衰落后的象素。因而，在交叉衰落單元350中，由數(shù)據(jù)U5給定的輸出等于(中間象素(1-Kxfade 1)+Kxfade×中值)，數(shù)據(jù)Y9給定的輸出等于(中間象素(1-Kxfade 1)+Kxfade 1×中值)，數(shù)據(jù)V5給定的輸出等于(中間象素(1-Kxfade 1)+Kxfade 1×中值)，而數(shù)據(jù)Y10給定的輸出等于(中間象素(1-Kxfade 2)+Kxfade 2×中值)。例如，如果沒有脈沖噪聲存在，則亮度和色彩的噪聲系數(shù)是零，因而Kxfade 1是零，從而數(shù)據(jù)U5被作為中間象素而輸出。而如果脈沖噪聲存在，則Kxfade 1是整數(shù)，因而輸出其中中間象素和中值象素被交叉衰落的數(shù)據(jù)。
依據(jù)本發(fā)明，圖象信號(hào)的脈沖噪聲被去除，而高頻分量仍然保留。從而得到較高的分辨率，而圖象質(zhì)量沒有劣化。
權(quán)利要求
1．一種消除含有亮度和顏色分量的圖象信號(hào)的脈沖噪聲的方法，包含如下步驟從多個(gè)象素中選擇中值象素；將通過使該中值增加或減少偏移而確定的參考范圍與多個(gè)象素中的中間象素比較，以確定輸入圖象信號(hào)是否有脈沖噪聲，以根據(jù)脈沖噪聲的出現(xiàn)產(chǎn)生噪聲系數(shù)；根據(jù)噪聲系數(shù)計(jì)算象素的亮度分量和其顏色分量之間的相關(guān)性；和根據(jù)該相關(guān)性交叉衰落中值象素和中間象素。
2．一種消除含有亮度和顏色分量的圖象信號(hào)的脈沖噪聲的裝置，包括中值濾波器，用于從多個(gè)象素中選擇中值象素；比較器，用于將多個(gè)象素中的中間象素與通過使所選擇的中值增加或減少偏移而確定的參考范圍進(jìn)行比較，以是確定是否存在脈沖噪聲，并根據(jù)脈沖噪聲的出現(xiàn)來產(chǎn)生噪聲系數(shù)；相關(guān)性計(jì)算器，用于根據(jù)由該比較器產(chǎn)生的噪聲系數(shù)來計(jì)算象素的亮度分量和其顏色分量之間的相關(guān)性。交叉衰落單元，用于根據(jù)由該相關(guān)性計(jì)算器計(jì)算出的相關(guān)性來交叉衰落中值象素和中間象素。
3．如權(quán)利要求2所述的裝置，其中該中值濾波器是比較器。
4．如權(quán)利要求2所述的裝置，其中如果該中間象素存在于(中值+偏移)和(中值-偏移)之間，則該比較器將該中間象素確定為正常象素?cái)?shù)據(jù)，否則，該比較器將該中間象素確定為脈沖噪聲。
5．如權(quán)利要求2所述的裝置，其中如果該中間象素大于(中值+偏移)，則該比較器輸出噪聲系數(shù)，其等于{中間象素-(中值+偏移)}；如果該中間象素小于(中值-偏移)，則該比較器輸出噪聲系數(shù)，其等于{(中值偏移)-中間象素；而如果該中間象素在(中值+偏移)和(中值-偏移)之間，則所述比較器輸出其值為0的噪聲系數(shù)。
6．如權(quán)利要求2所述的裝置，其中由該相關(guān)性計(jì)算器計(jì)算出的相關(guān)性是亮度分量Y的噪聲系數(shù)與色彩分量R-Y的噪聲系數(shù)的乘積和亮度分量Y的噪聲系數(shù)與顏色分量B-Y的噪聲系數(shù)的乘積中的較大的一個(gè)值。
7．如權(quán)利要求2所述的裝置，其中該交叉衰落單元的數(shù)據(jù)輸出等于中間象素(1-相關(guān)值)+相關(guān)值×中值。
全文摘要
一種用中值濾波器消除脈沖噪聲的裝置和方法,該方法包含如下步驟:從多個(gè)象素中選擇中值象素;將通過使中值增加或減少偏移而確定參考范圍與多個(gè)象素中的中間象素比較,以確定輸入圖象信號(hào)是否有脈沖噪聲,并根據(jù)脈沖噪聲的出現(xiàn)產(chǎn)生噪聲系數(shù);根據(jù)噪聲系數(shù)計(jì)算象素的亮度分量和其顏色分量之間的相關(guān)性;根據(jù)相關(guān)性交叉衰落中值象素和中間象素。
文檔編號(hào)G11B20/24GK1217623SQ9811672
公開日1999年5月26日 申請日期1998年7月29日 優(yōu)先權(quán)日1997年11月10日
發(fā)明者樸世雄 申請人:三星電子株式會(huì)社