專利名稱：用于去除視頻信號(hào)的噪聲的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及廣播接收機(jī)，尤其涉及去除視頻信號(hào)的噪聲的裝置。盡管本發(fā)明適用于廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，但特別適用于視頻信號(hào)的噪聲減少。
背景技術(shù)：
通常，在TV視頻信號(hào)中，總是存在各種噪聲，比如攝像機(jī)的熱噪聲，傳輸處理過(guò)程中的噪聲等等。而且，這些噪聲是圖像質(zhì)量下降的主要因素。
因此，TV接收單元等等執(zhí)行噪聲去除等處理。在如此操作中，如果附加到視頻上的噪聲的電平是未知的，處理不能提供正確的結(jié)果。
例如，如果在具有很小噪聲的視頻上執(zhí)行強(qiáng)噪聲排除，細(xì)節(jié)的視頻成分被去除而提供不清楚的視頻，即模糊的視頻。
另一方面，如果在具有大噪聲的視頻上執(zhí)行弱噪聲排除處理，則不能夠充分的去除附加到該視頻上的噪聲。
因此，噪聲減少對(duì)于高視頻質(zhì)量是一種必要的技術(shù)。
視頻信號(hào)的噪聲通常由公式1表示。
g(x，y)＝f(x，y)+n(x，y)在公式1中，如果通過(guò)把噪聲信號(hào)n(x，y)添加到原始的視頻信號(hào)f(x，y)來(lái)測(cè)量信號(hào)g(x，y)，假設(shè)噪聲信號(hào)具有正態(tài)分布，該分布具有平均0的σn2，如N(0，σn2)。
在此情況下，通過(guò)以一種從測(cè)量的視頻信號(hào)g(x，y)中估測(cè)不包含噪聲的原始視頻信號(hào)f(x，y)濾波的方式濾波來(lái)完成噪聲減少，。
為此，使用空間濾波、時(shí)間濾波、空間-時(shí)間濾波等等這樣的方法。這些方法通過(guò)計(jì)算有效的減少噪聲，來(lái)輸出被濾波的目標(biāo)象素和目標(biāo)象素的附近中的相鄰象素之間的平均，中間值，加權(quán)總和等等。
然而，通過(guò)這些方法，模糊了視頻的細(xì)微成分。特別的是，在視頻運(yùn)動(dòng)隨時(shí)間有許多變化的情況下，在時(shí)間或空間-時(shí)間濾波中模糊轉(zhuǎn)變成殘留影像。因此，降低了相應(yīng)的圖像質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
因而，本發(fā)明直接針對(duì)去除視頻信號(hào)的噪聲的裝置，充分地克服了由于現(xiàn)有技術(shù)的限制和缺點(diǎn)所帶來(lái)的一個(gè)或多個(gè)問(wèn)題。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種去除視頻信號(hào)的噪聲的裝置，通過(guò)該裝置，能夠有效的估算噪聲電平以增強(qiáng)視頻信號(hào)的圖像質(zhì)量。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種去除視頻信號(hào)的噪聲的裝置，通過(guò)該裝置，通過(guò)運(yùn)動(dòng)自適應(yīng)濾波，能夠以有效的估算噪聲電平的方式去除噪聲。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種去除視頻信號(hào)的噪聲的裝置，通過(guò)該裝置，在去除噪聲的處理中防止了模糊。
下面的描述將使部分前述的本發(fā)明的附加的優(yōu)點(diǎn)、目的、和特點(diǎn)更加顯而易見，根據(jù)下述內(nèi)容和從本發(fā)明的實(shí)踐中學(xué)習(xí)，本發(fā)明的附加的優(yōu)點(diǎn)、目的、和特點(diǎn)對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將是顯而易見的。通過(guò)所述說(shuō)明書和它的權(quán)利要求以及附圖所指出的特殊的結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)和獲得本發(fā)明的目的和優(yōu)點(diǎn)。
為實(shí)現(xiàn)這些目的和其他的優(yōu)點(diǎn)，以及根據(jù)本發(fā)明的目的，如在此具體實(shí)施和廣義說(shuō)明的，根據(jù)本發(fā)明的去除視頻信號(hào)噪聲的裝置包括時(shí)間噪聲電平估算單元，其使用兩個(gè)時(shí)間連續(xù)的視頻之間的差，估算包括在視頻信號(hào)中的時(shí)間噪聲的電平；噪聲校正單元，校正通過(guò)時(shí)間噪聲電平估算單元估算的噪聲；和噪聲去除單元，使用校正的噪聲的電平來(lái)去除包括在視頻信號(hào)中的噪聲。
優(yōu)選地，時(shí)間噪聲電平估算單元包括運(yùn)算單元，其輸出兩個(gè)時(shí)間連續(xù)的視頻之間的幀差的絕對(duì)值；和方差計(jì)算單元，計(jì)算絕對(duì)值的方差來(lái)作為時(shí)間噪聲的電平。
優(yōu)選地，時(shí)間噪聲電平估算單元包括界外值拒絕單元，如果兩個(gè)時(shí)間連續(xù)的視頻信號(hào)之間的差大于預(yù)定的門限，把相同位置上兩個(gè)時(shí)間連續(xù)的視頻信號(hào)之間的差鉗位成預(yù)定的門限以輸出；和方差計(jì)算單元，對(duì)從界外值拒絕單元輸出的差值計(jì)算方差以便輸出成時(shí)間噪聲的電平。
優(yōu)選地，噪聲校正單元包括無(wú)限沖激響應(yīng)(IIR)濾波器，其具有多個(gè)分接頭，接收兩個(gè)時(shí)間連續(xù)的視頻信號(hào)。
在本發(fā)明的另一個(gè)方面中，用于去除視頻信號(hào)噪聲的裝置包括空間噪聲電平估算單元，使用噪聲分布和視頻信號(hào)分布的特性來(lái)估算包括在視頻信號(hào)中的空間噪聲的電平；時(shí)間噪聲電平估算單元，使用兩個(gè)時(shí)間連續(xù)的視頻之間的幀差來(lái)估算包括在視頻信號(hào)中的時(shí)間噪聲的電平；全局運(yùn)動(dòng)檢測(cè)單元，分別根據(jù)兩個(gè)時(shí)間連續(xù)的視頻的運(yùn)動(dòng)程度，選擇以輸出通過(guò)空間和時(shí)間噪聲電平估算單元所估算的噪聲電平的其中之一；噪聲校正單元，根據(jù)全局運(yùn)動(dòng)檢測(cè)單元的控制，接收以校正有選擇地輸出的噪聲的電平；和噪聲去除單元，使用校正的噪聲電平來(lái)去除包括在視頻信號(hào)中的噪聲。
優(yōu)選地，時(shí)間噪聲電平估算單元包括運(yùn)算單元，其輸出兩個(gè)時(shí)間連續(xù)的視頻之間的幀差的絕對(duì)值；和方差計(jì)算單元，計(jì)算絕對(duì)值的方差來(lái)作為時(shí)間噪聲的電平。
優(yōu)選地，時(shí)間噪聲電平估算單元包括界外值拒絕單元，如果兩個(gè)時(shí)間連續(xù)的視頻信號(hào)之間的差大于預(yù)定的門限，把在相同位置上兩個(gè)時(shí)間連續(xù)的視頻信號(hào)之間的差鉗位成預(yù)定的門限以輸出；和方差計(jì)算單元，對(duì)從界外值拒絕單元輸出的差值計(jì)算方差以便輸出作為時(shí)間噪聲的電平。
在本發(fā)明的另一個(gè)方面中，用于去除視頻信號(hào)噪聲的裝置包括空間濾波單元，其利用輸入的時(shí)間噪聲的電平，去除包括在輸入視頻中的空間噪聲以輸出；視頻信號(hào)存儲(chǔ)單元，延遲輸出通過(guò)空間濾波單元輸出的視頻信號(hào)；時(shí)間噪聲估算單元，如果兩個(gè)時(shí)間連續(xù)的視頻信號(hào)之間的差大于預(yù)定的門限，把相同位置上通過(guò)空間濾波單元和視頻信號(hào)存儲(chǔ)單元分別輸出的兩個(gè)時(shí)間連續(xù)的視頻信號(hào)之間的差鉗位成預(yù)定的門限以輸出；噪聲校正單元，校正通過(guò)時(shí)間噪聲電平估算單元估算的噪聲，以輸出到空間濾波單元；和噪聲去除單元，使用校正的噪聲的電平，去除時(shí)間區(qū)域中包括在視頻信號(hào)中的噪聲。
在本發(fā)明的另一個(gè)方面中，用于去除視頻信號(hào)的噪聲的裝置包括空間噪聲電平估算單元，估算輸出來(lái)自輸入的視頻信號(hào)的空間噪聲的電平；空間濾波單元，使用從空間噪聲電平估算單元輸出的空間噪聲的電平，去除包括在輸入視頻中的空間噪聲以輸出；視頻信號(hào)存儲(chǔ)單元，延遲輸出通過(guò)空間濾波單元輸出的視頻信號(hào)；時(shí)間噪聲估算單元，如果兩個(gè)時(shí)間連續(xù)的視頻信號(hào)之間的差大于預(yù)定的門限，把相同位置上通過(guò)空間濾波單元和視頻信號(hào)存儲(chǔ)單元分別輸出的兩個(gè)時(shí)間連續(xù)的視頻信號(hào)之間的差鉗位成預(yù)定的門限以輸出；時(shí)間噪聲估算單元估算輸出時(shí)間噪聲的電平；和時(shí)間濾波單元，使用分別通過(guò)時(shí)間和空間噪聲電平估算單元估算的噪聲的電平，去除包括在視頻信號(hào)中的噪聲。
應(yīng)該明白，本發(fā)明的前述的一般性描述和下面的詳細(xì)描述是示例性的，并意在提供如權(quán)利要求的本發(fā)明的進(jìn)一步的解釋。


所包括的附圖提供本發(fā)明的進(jìn)一步解釋，并被結(jié)合和構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，其示出本發(fā)明的實(shí)施例，并連同說(shuō)明書用來(lái)解釋本發(fā)明的原理。附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的用于去掉視頻信號(hào)噪聲的裝置的方框圖；圖2是用于解釋根據(jù)本發(fā)明的用于去掉視頻信號(hào)噪聲的裝置中時(shí)間濾波概念的圖；圖3是用于解釋根據(jù)本發(fā)明的對(duì)時(shí)間差計(jì)算局部方差的處理過(guò)程和窗口的例子的圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的去除視頻信號(hào)噪聲的裝置的方框圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的去除視頻信號(hào)噪聲的裝置的方框圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的圖5所示的空間噪聲電平估算單元的詳細(xì)方框圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的去除視頻信號(hào)噪聲的裝置的方框圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的去除視頻信號(hào)噪聲的裝置的方框圖；和圖9是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的圖8所示的空間噪聲電平估算單元的詳細(xì)方框圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將詳細(xì)參考本發(fā)明的各種實(shí)施例，其例子被示例在附圖中。只要可能的話，整個(gè)附圖中使用的相同的參考數(shù)字表示相同的部分。
下面，本發(fā)明描述了通過(guò)各種實(shí)施例的視頻信號(hào)的電平估算和去除。
第一實(shí)施例圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的用于去除視頻信號(hào)的噪聲的裝置的方框圖。
參考圖1，根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的用于去除視頻信號(hào)噪聲的裝置包括視頻信號(hào)延遲單元110，時(shí)間噪聲電平估算單元120，卡爾曼(Kalman)濾波單元130，和時(shí)間濾波單元140。
在上述結(jié)構(gòu)的裝置中，當(dāng)前輸入的視頻被送到視頻信號(hào)存儲(chǔ)單元110、時(shí)間噪聲電平估算單元120和時(shí)間濾波單元140。
視頻信號(hào)存儲(chǔ)單元110以幀單元延遲輸入視頻，并接著把延遲的信號(hào)輸出到時(shí)間噪聲電平估算單元120和時(shí)間濾波單元140。
時(shí)間噪聲電平估算單元120包括操作單元121，發(fā)現(xiàn)兩個(gè)時(shí)間連續(xù)的視頻的亮度值之間的幀差的絕對(duì)值；和方差計(jì)算單元122，通過(guò)計(jì)算相應(yīng)于絕對(duì)值的方差來(lái)輸出時(shí)間噪聲的方差σt2(t)。
操作單元121接收當(dāng)前輸入的視頻和來(lái)自視頻存儲(chǔ)單元110的1-幀延遲的視頻，并輸出兩個(gè)時(shí)間連續(xù)的視頻的亮度值之間的幀差的絕對(duì)值到方差計(jì)算單元122。方差計(jì)算單元122對(duì)絕對(duì)值計(jì)算方差以便輸出作為包含在視頻信號(hào)中的時(shí)間噪聲的電平的估算值σt2(t)。通過(guò)時(shí)間噪聲電平估算單元120估算的時(shí)間噪聲的電平接著被輸入到卡爾曼濾波單元130。
卡爾曼濾波單元(數(shù)據(jù)相關(guān)和卡爾曼濾波單元)130執(zhí)行輸入的噪聲估算值σt2(t)上的時(shí)間校正。由于噪聲的電平不是實(shí)際噪聲而是估算的噪聲，估算有可能是錯(cuò)誤的。因此，執(zhí)行時(shí)間校正。
為此，卡爾曼濾波單元130對(duì)估算的噪聲σt2(t)放置兩個(gè)狀態(tài)值以執(zhí)行與噪聲的估算電平的數(shù)據(jù)相關(guān)，和執(zhí)行1-維卡爾曼濾波?？柭鼮V波單元130接著輸出濾波的狀態(tài)值，在時(shí)間方差中其是較小的，作為最后的估算的噪聲。
下面詳細(xì)解釋該處理過(guò)程。
首先，考慮兩個(gè)狀態(tài)值x1(t)和x2(t)。狀態(tài)值是隨機(jī)的(概率)變量，分別具有正態(tài)分布(mk(t)，σt2(t)))，k＝1 and(mk(t)，σt2(t)))，k＝2。
在此情形下，如果t＝0，通過(guò)公式2建立每個(gè)狀態(tài)值的初始值。
m1(0)＝361，σ12(0))=3612]]>m2(0)＝0，σ22(0))=3612]]>在公式2中，‘361’是假設(shè)標(biāo)準(zhǔn)偏差的最大值是‘19’所建立的初始值。根據(jù)噪聲的最大電平可以不同的設(shè)置該值。
因此，每次輸入通過(guò)時(shí)間噪聲電平估算單元120估算的噪聲σt2(t)，卡爾曼濾波單元130選擇具有較近距離的狀態(tài)值。特別的是，如果輸入的噪聲的方差σt2(t)符合公式3，卡爾曼濾波單元130選擇狀態(tài)值x1(t-1)。否則，卡爾曼濾波單元130選擇另一個(gè)狀態(tài)值x2(t-1)。
|σn(t)-m1(t-1)|σ1(t-1)<|σn(t)-m2(t-1)|σ2(t-1)]]>在選擇狀態(tài)值x1(t-1)的情況下，通過(guò)公式4更新。
σdist2(t)={σn(t)-m1(t-1)}2]]>α1=σ12(t-1)σ12(t-1)+σ1dist(t)]]>m1(t)＝α1·σ1(t)+(1-α1)·m1(t-1)σ12(t)=(1-α1)·σ12(t-1)]]>隨著未選擇的狀態(tài)值x2(t-1)不確定的增加，當(dāng)前的平均值被維持但方差代之以如公式5增加。
m2(t)＝m2(t-1)σ12(t)=(1+α1)·σ22(t-1)]]>在此情況下，如果σt2(t)不能滿足公式3，應(yīng)用公式4來(lái)更新狀態(tài)值x2(t-1)，和應(yīng)用公式5來(lái)維持當(dāng)前的狀態(tài)值x1(t-1)并代之方差增加。
最后，具有較小方差的平均的狀態(tài)值被輸出作為相應(yīng)定時(shí)點(diǎn)上的估算的噪聲。
特別的是，如果滿足公式6，‘m1(t)’變?yōu)槎〞r(shí)點(diǎn)t上的估算的噪聲。否則，‘m2(t)’變?yōu)槎〞r(shí)點(diǎn)t上的估算的噪聲。
σ1(t)＜σ2(t)圖2是用于解釋根據(jù)本發(fā)明的去除視頻信號(hào)噪聲的裝置中時(shí)間濾波概念的圖。
參考圖2，兩個(gè)狀態(tài)值x1(t-1)和x2(t-1)在定時(shí)點(diǎn)(t-1)上分別具有平均值m1(t-1)和m2(t-1)以及方差σ1(t-1)和σ2(t-1)。
一旦通過(guò)時(shí)間噪聲電平估算輸入了σt2(t)，根據(jù)公式3所示的距離參考，從兩個(gè)狀態(tài)值中選擇具有相距σt2(t)較近距離的狀態(tài)。
在圖2所示的實(shí)施例中，狀態(tài)值x1(t-1)比另一個(gè)狀態(tài)值x2(t-1)更接近于σt2(t)。因此，通過(guò)公式4更新x1(t-1)和通過(guò)公式5更新x2(t-1)。
也就是，x1(t-1)的平均位置被更新而意味著不定性的方差被減少。另一方面，由于不定性的增量，x2(t-1)的平均值被維持而方差被增加。
通過(guò)卡爾曼濾波單元130校正的噪聲電平被提供給時(shí)間濾波單元140。時(shí)間濾波單元140從視頻信號(hào)存儲(chǔ)單元110接收1-幀延遲的信號(hào)和從卡爾曼濾波單元130接收校正的噪聲的電平，去除包含在相應(yīng)的視頻信號(hào)中的噪聲，并接著輸出去除噪聲的信號(hào)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，時(shí)間濾波單元140包括2-分接頭IIR(無(wú)限沖激響應(yīng))濾波器，其接收兩個(gè)時(shí)間連續(xù)的視頻信號(hào)。
在此情況下，每個(gè)視頻信號(hào)是提供給包括在一幀或場(chǎng)中的像素的信號(hào)。
從時(shí)間濾波單元140輸出的結(jié)果可以采用線性最小均方誤差的概念(LMMSE)。因此，通過(guò)對(duì)經(jīng)公式7的對(duì)當(dāng)前視頻信號(hào)和對(duì)于當(dāng)前視頻信號(hào)時(shí)間連續(xù)的先前的視頻信號(hào)的像素的總的加權(quán)可以確定時(shí)間濾波單元的濾波的結(jié)果。
g0(t,x,y)=1+w(t,x,y)2g(t,x,y)+1-w(t,x,y)2g(t-1,x,y)]]>在公式7中，‘t’表示時(shí)間而‘x’或‘y’表示象素的位置。‘w(t，x，y)’表示加權(quán)，這取決于噪聲方差σn2和視頻信號(hào)方差σp2之間的關(guān)系。而且，該關(guān)系可以被表示成公式8。
w(t,x,y)=σp2(t,x,y)σp2(t,x,y)+2σn2]]>在公式8中，視頻信號(hào)方差σp2被表示成公式9。
σp2(t,x,y)=max(0,σg2(t,x,y)-2σn2(t))]]>在公式9中，σg2是通過(guò)在兩個(gè)時(shí)間連續(xù)的視頻信號(hào)之間的差之上放置具有規(guī)定尺寸的窗口所計(jì)算的局部方差。
下面結(jié)合圖3解釋計(jì)算σg2的例子。
圖3是用于解釋根據(jù)本發(fā)明的對(duì)于時(shí)間差計(jì)算局部方差的處理過(guò)程和窗口的例子的圖。
參考圖3，為發(fā)現(xiàn)用于視頻信號(hào)g(t，x)的σg2，例如使用1×5窗口。窗口的尺寸可以被不同的確定。
首先，尋找根據(jù)相同位置上像素的定時(shí)點(diǎn)t和(t-1)之間的時(shí)間差的視頻信號(hào)差dk。隨后，對(duì)于窗口的時(shí)間間隔，通過(guò)從dk的平方的總和中減去dk平均的平方可以發(fā)現(xiàn)dk的方差。特別的是，發(fā)現(xiàn)對(duì)于每個(gè)像素的dk的1×5窗口內(nèi)的方差變?yōu)榉讲瞀襣2。
從公式8可以看出，相同定時(shí)點(diǎn)上的視頻信號(hào)的方差在每個(gè)像素的位置上具有不同的值，以便被表示成σp2(t，x，y)。然而，在相同定時(shí)點(diǎn)上在場(chǎng)或幀內(nèi)噪聲的方差具有相同的值σn2。
為了從公式8和公式9計(jì)算加權(quán)，應(yīng)該優(yōu)先地計(jì)算噪聲的電平。當(dāng)通過(guò)噪聲電平確定時(shí)間濾波結(jié)果時(shí)，應(yīng)當(dāng)保證噪聲電平估算方的穩(wěn)定性，以便提供時(shí)間濾波結(jié)果可靠性。
第二實(shí)施例圖4是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的用于去除視頻信號(hào)噪聲的裝置的方框圖。
參考圖4，根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的用于去除視頻信號(hào)噪聲的裝置包括視頻信號(hào)存儲(chǔ)單元410，時(shí)間噪聲電平估算單元420，卡爾曼濾波單元430和時(shí)間濾波單元440。
本發(fā)明的第二實(shí)施例與本發(fā)明的第一實(shí)施例的不同在于時(shí)間噪聲電平估算單元420的估算處理。
時(shí)間噪聲電平估算單元420接收兩個(gè)時(shí)間連續(xù)的視頻信號(hào)之間的差，計(jì)算噪聲的方差，通過(guò)它，在從兩個(gè)定時(shí)點(diǎn)之間的視頻運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的噪聲中，超過(guò)特定電平的噪聲成分被去除，并接著輸出計(jì)算的方差。
就是說(shuō)，視頻信號(hào)，即在定時(shí)點(diǎn)t上測(cè)量的當(dāng)前輸入的視頻信號(hào)(此后稱作測(cè)量的信號(hào))可以用公式10表示，其中噪聲分量n(t)被加到原始的視頻信號(hào)f(t，x，y)。
g(t，x，y)＝f(t，x，y)+n(t)假設(shè)噪聲信號(hào)具有正態(tài)分布，其中平均值是‘0’和其中方差是σn2。而且，還假設(shè)噪聲信號(hào)具有廣義平穩(wěn)特性。而且，假設(shè)噪聲信號(hào)與視頻信號(hào)不相關(guān)。
如果原始視頻在定時(shí)點(diǎn)(t+1)上離開(dx，dy)，測(cè)量的視頻信號(hào)可以表示成公式11。
g(t+1，x，y)＝f(t+1，x-dx(x，y)，y-dy(x，y))+n(t+1)定時(shí)點(diǎn)t和(t+1)之間的差d(t，x，y)，如公式12所示，包括視頻信號(hào)差和噪聲信號(hào)差。
d(t，x，y)＝g(t+1，x，y)-g(t，x，y)＝f(t+1，x-dx(x，y)，y-dy(x，y))-f(t，x，y)+n(t+1)+n(t)＝df(t，x，y)+dn(t)差d(t，x，y)的平均，如公式13所示，可以被表示成視頻信號(hào)差平均和噪聲信號(hào)差平均。根據(jù)前述的假設(shè)，噪聲信號(hào)差的平均E(x，y)(dn(t))為0。
E(x，y)(d(t，x，y))＝E(x，y)(ds(t，x，y))+E(x，y)(dn(t))＝E(x，y)(ds(t，x，y))通過(guò)使用公式12的計(jì)算，差d(t，x，y)的方差可以被表示成公式14或可以表示成公式15。
Var(x，y)(d(t，x，y))＝E(x，y)(d2s(t，x，y))+E2(x，y)(ds(t，x，y))[公式15]Var(x,y)(d(t,x,y))=Var(x,y)(ds(t,x,y))+Var(x,y)(dn(t))]]>=E(x,y)(d2s(t,x,y))-E2(x,y)(ds(t,x,y))+2σn2]]>使用這個(gè)事實(shí)，即，測(cè)量的信號(hào)的差平均等于來(lái)自公式13的視頻信號(hào)的差平均，公式14和公式15可以被安排成公式16。
σn2=E(x,y)(d2(t,x,y))-E(x,y)(df2(t,x,y))2]]>根據(jù)公式16，噪聲方差相當(dāng)于測(cè)量的信號(hào)的平方差的平均和原始視頻信號(hào)的平方差的平均之間的差。
在此情況下，公式16的右邊的第一項(xiàng)可以被容易地計(jì)算但第二項(xiàng)是未知的。因此，通過(guò)可靠的假設(shè)可以獲得近似值以計(jì)算噪聲電平。
下面結(jié)合參考圖4解釋根據(jù)本發(fā)明的時(shí)間噪聲電平估算單元420的操作。
首先，時(shí)間噪聲電平估算單元420可以包括界外值拒絕單元421和方差計(jì)算單元422以計(jì)算噪聲。
界外值拒絕單元421通過(guò)公式17拒絕通過(guò)方差計(jì)算單元432計(jì)算的噪聲的界外值，以便使公式16的第二項(xiàng)的值近似為零。
d(t，x，y)＝min(th，g(t+1，x，y)-g(t，x，y))如圖17所示，如果在相同位置(x，y)上兩個(gè)時(shí)間連續(xù)的像素的視頻信號(hào)的差大于門限值(th)，視頻信號(hào)的值被強(qiáng)行的鉗位成門限(th)。在兩個(gè)連續(xù)視頻的運(yùn)動(dòng)是大的情況下，視頻信號(hào)值的差不偏離基準(zhǔn)值。因此，可以對(duì)運(yùn)動(dòng)自適應(yīng)地執(zhí)行濾波。
門限的初始值可以被復(fù)位到適當(dāng)?shù)闹?，而且在初始值之后，門限可以被設(shè)置到一個(gè)如公式18以常數(shù)k乘以在先前的幀或場(chǎng)中計(jì)算的噪聲而得到的值。
th(t)＝k·σn(t-1)界外值意味著偏離通常的統(tǒng)計(jì)分布的不正常值。假設(shè)噪聲具有正態(tài)分布，界外值拒絕單元421可以使用公式17去除噪聲中偏離正態(tài)分布的值，即，對(duì)于一個(gè)時(shí)間從兩個(gè)視頻信號(hào)的運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的值的界外值。
方差計(jì)算單元422計(jì)算噪聲的差分量的平方的平均，通過(guò)它，界外值被排除。而且，如公式19所示，計(jì)算的值變成近似于噪聲的方差的一個(gè)值。
σd2=E(x,y)d2(t,x,y)≈2σn2]]>通過(guò)方差計(jì)算單元422計(jì)算的噪聲電平被輸入到卡爾曼濾波單元430。
卡爾曼濾波單元430和時(shí)間濾波單元440的操作與本發(fā)明第一實(shí)施例的相同，在下述中省略它們的描述。
第三實(shí)施例圖5是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的用于去除視頻信號(hào)噪聲的裝置的方框圖。
參考圖5，根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的用于去除視頻信號(hào)噪聲的裝置包括視頻信號(hào)存儲(chǔ)單元510，空間噪聲電平估算單元520，時(shí)間噪聲電平估算單元530，全局運(yùn)動(dòng)檢測(cè)單元540，卡爾曼濾波單元550和時(shí)間濾波單元560。
當(dāng)前輸入的視頻被提供給視頻信號(hào)存儲(chǔ)單元510、空間噪聲電平估算單元520、時(shí)間噪聲電平估算單元530和時(shí)間濾波單元560。
視頻信號(hào)存儲(chǔ)單元510以幀單元延遲輸入的視頻，并接著把延遲的信號(hào)輸出到空間噪聲電平估算單元520、時(shí)間噪聲電平估算單元530和時(shí)間濾波單元560。
時(shí)間噪聲電平估算單元520使用噪聲和信號(hào)分布的特性估算包含在輸入的視頻信號(hào)中的空間噪聲的電平。
圖6是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的空間噪聲電平估算單元520的詳細(xì)方框圖。
參考圖6，空間噪聲電平估算單元520包括像素方差檢測(cè)單元610，對(duì)輸入像素計(jì)算局部方差值σg2(t，x，y)；每部分直方圖計(jì)算單元620，對(duì)每個(gè)像素的方差值σg2(t，x，y)計(jì)算每部分直方圖；有效直方圖值判定單元630，判定被用于噪聲的方差判定的直方圖值的數(shù)K；有效直方圖值計(jì)算單元640，得出從有效直方圖值判定單元630輸出的有效直方圖值的平均；和方差計(jì)算單元650，在與超過(guò)平均值的直方圖值相應(yīng)的方差中判定最小方差來(lái)作為噪聲的方差。
假設(shè)輸入視頻信號(hào)具有噪聲，即輸入像素被設(shè)置為g(t，x，y)，‘(t，x，y)’的輸入像素表示空間-時(shí)間位置。而且，‘g(t，x，y)’意味著定位在水平方向的‘x’上，垂直方向的‘y’上，和時(shí)間軸的方向的‘t’上的輸入像素。
在此情況下，像素方差檢測(cè)單元610根據(jù)公式20計(jì)算輸入像素的局部方差值σg2(t，x，y)，并接著把計(jì)算的值輸出到每部分直方圖計(jì)算單元620。
σg2(t,x,y)=E[(g-μg)2]]]>=E[g2]-μg2]]>≅1SΣ(t,x,y)∈Sg2(t,x,y)-(1SΣ(t,x,y)∈Sg(t,x,y))2]]>在此情況下，運(yùn)算符E[·]是一個(gè)用于得到期望值的操作符，而‘S’意味著支持區(qū)域。
例如，使用3×3窗口內(nèi)的像素得到局部方差的情況下，‘S’變?yōu)橹行脑谳斎胂袼氐奈恢蒙系?×3窗口。
每部分直方圖計(jì)算單元620對(duì)從像素方差檢測(cè)單元610輸出的每個(gè)像素的方差值σg2(t，x，y)計(jì)算每部分直方圖H(k)。特別的是，每部分直方圖計(jì)算單元620對(duì)一幀內(nèi)存在的像素的局部方差計(jì)算每部分直方圖H(k)。
通過(guò)每部分直方圖計(jì)算單元620得到的每部分直方圖H(k)被輸入到有效直方圖值判定單元630。有效直方圖值判定單元630接著根據(jù)公式21判定用于噪聲的方差判定的直方圖值的數(shù)K。
K=kmax{k|Σl=1kH(l)≤TH}]]>=kmax{k|H_sum≤TH}]]>通過(guò)公式21得出的‘K’的意義表示，在滿足一個(gè)條件的累積值中在最大值的數(shù)目中包括的直方圖數(shù)，該條件是，從每部分直方圖計(jì)算單元620的累計(jì)輸出所產(chǎn)生的結(jié)果小于門限‘TH’。
在此情況下，門限‘TH’是用于獲得噪聲的可靠測(cè)量結(jié)果所需的像素?cái)?shù)，并且根據(jù)本文結(jié)果，最好相當(dāng)于包括在一屏中的總像素?cái)?shù)的25％。
有效直方圖平均值計(jì)算單元640得到相應(yīng)于有效直方圖值判定單元630的輸出的有效直方圖值的平均，并接著把得到的值輸出到方差計(jì)算單元650。
在與大于有效直方圖平均值Havg的有效直方圖值相應(yīng)的方差中，方差計(jì)算單元650判定最小方差，來(lái)作為包括在當(dāng)前(第t)幀中的噪聲的方差σs2(t)。
同時(shí)，通過(guò)本發(fā)明的第一和第二實(shí)施例，時(shí)間噪聲電平估算單元120得到時(shí)間噪聲的方差σs2(t)。
公式22表示在沒(méi)有全局運(yùn)動(dòng)的情況下兩個(gè)時(shí)間連續(xù)的視頻之間亮度差(幀差)的絕對(duì)值。在此情況下，兩個(gè)視頻之間的差遵循正態(tài)分布并且它的方差對(duì)應(yīng)于相應(yīng)噪聲的電平。
d(x，y)＝|gt(x，y)-gt-1(x，y)|另一方面，如果存在運(yùn)動(dòng)，根據(jù)公式23，在運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償之后亮度值的差遵循噪聲的分布。
d(x，y)＝|gt(x，y)-gt-1(x+dx，y+dy)|然而，運(yùn)動(dòng)估算和補(bǔ)償需要考慮運(yùn)算量，并且硬件實(shí)現(xiàn)的成本是相當(dāng)高的。
于是，全局運(yùn)動(dòng)檢測(cè)單元540通過(guò)接收時(shí)間噪聲電平估算單元530的輸出，來(lái)判定兩個(gè)連續(xù)視頻之間的全局運(yùn)動(dòng)的存在或不存在。如果存在全局運(yùn)動(dòng)，選擇通過(guò)空間噪聲電平估算單元520估算的空間噪聲的方差。如果不存在全局運(yùn)動(dòng)，選擇通過(guò)時(shí)間噪聲電平估算單元530所估算的時(shí)間噪聲的方差，將其輸出到卡爾曼濾波單元550。
例如，通過(guò)接收時(shí)間噪聲電平估算單元530的輸出或當(dāng)前視頻和存儲(chǔ)在視頻信號(hào)存儲(chǔ)單元510中的視頻，全局運(yùn)動(dòng)檢測(cè)單元540判定在兩個(gè)連續(xù)的視頻之間是否具有攝像機(jī)運(yùn)動(dòng)。特別的，對(duì)兩個(gè)時(shí)間連續(xù)的視頻的亮度值的差計(jì)算平均md和方差σd，并且計(jì)算的值接著分別與預(yù)定的門限mth和σth相比較。
如果滿足公式24，確定沒(méi)有攝像機(jī)運(yùn)動(dòng)并選擇通過(guò)時(shí)間噪聲電平估算單元530所估算的噪聲方差。如果不滿足公式24，確定攝像機(jī)運(yùn)動(dòng)是大的并且選擇通過(guò)空間噪聲電平估算單元520所估算的噪聲方差，將其輸出到卡爾曼濾波單元550。
md＜mth，σd＜σth因此，全局運(yùn)動(dòng)檢測(cè)單元540運(yùn)動(dòng)-自適應(yīng)地選擇空間估算的噪聲電平或時(shí)間估算的噪聲電平，并接著把選擇的電平輸出到卡爾曼濾波單元550。
卡爾曼濾波單元550和時(shí)間濾波單元560的操作與本發(fā)明第一實(shí)施例的相同，下述省略它們的描述。
第四實(shí)施例圖7是根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的用于去除視頻信號(hào)噪聲的裝置的方框圖。
參考圖7，空間濾波單元710可以以級(jí)聯(lián)形式連接到時(shí)間濾波單元440，如圖4所示，根據(jù)視頻的運(yùn)動(dòng)自適應(yīng)地執(zhí)行濾波。
就是說(shuō)，用于根據(jù)視頻的運(yùn)動(dòng)自適應(yīng)地執(zhí)行時(shí)間濾波的部分可以具有圖4所示的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)?？商鎿Q的，該部分可以具有圖1所示的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)。
然而，圖7所示的本發(fā)明的第四實(shí)施例可以進(jìn)一步包括空間濾波單元710，其在執(zhí)行時(shí)間濾波之前去除視頻信號(hào)中空間分布的噪聲。
為了使空間濾波單元710去除噪聲，可以使用自適應(yīng)均值濾波器，中值濾波器，自適應(yīng)中值濾波器等等。
在使用自適應(yīng)濾波器系列的濾波器的情況下，噪聲分布應(yīng)該是已知的，這是由于自適應(yīng)濾波器系列根據(jù)噪聲自適應(yīng)地判定是否執(zhí)行噪聲濾波。在圖7所示的本發(fā)明第四實(shí)施例中，通過(guò)時(shí)間噪聲電平估算單元420估算的和通過(guò)卡爾曼濾波單元430校正的時(shí)間噪聲的電平被用于空間濾波?？商鎿Q的，通過(guò)圖1中時(shí)間噪聲電平估算單元120估算的和通過(guò)圖1中卡爾曼濾波單元130校正的時(shí)間噪聲的電平可以被用于空間濾波。
通過(guò)執(zhí)行圖4所解釋的自適應(yīng)時(shí)間濾波，經(jīng)過(guò)空間濾波單元710的信號(hào)從視頻的測(cè)量信號(hào)中去除了噪聲信號(hào)。
然而，如果估算時(shí)間產(chǎn)生的噪聲的結(jié)果被應(yīng)用于去除空間產(chǎn)生的噪聲，則不適于噪聲去除，這是由于它們之間不同的特性。另一方面，如果估算空間產(chǎn)生的噪聲的結(jié)果被應(yīng)用于去除時(shí)間產(chǎn)生的噪聲，也不適于噪聲去除。因此，優(yōu)選是用于計(jì)算和提供空間噪聲的獨(dú)立的裝置被附加到空間濾波單元710。
第五實(shí)施例圖8是根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的用于去除視頻信號(hào)噪聲的裝置的方框圖。
參考圖8，單獨(dú)估算空間噪聲的空間噪聲電平估算單元720被進(jìn)一步包括在圖7所示的本發(fā)明第四實(shí)施例的結(jié)構(gòu)中。
通過(guò)空間噪聲電平估算單元720估算的空間噪聲的方差被輸入到空間濾波單元710以便可以執(zhí)行噪聲的空間濾波工作。
圖9是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的圖8所示的空間噪聲電平估算單元的詳細(xì)方框圖。
參考圖9，根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的圖8所示的空間噪聲電平估算單元720包括局部方差計(jì)算單元810，方差頻率計(jì)算單元820和空間噪聲計(jì)算單元830。
局部方差計(jì)算單元810在相同定時(shí)點(diǎn)上輸入的幀或場(chǎng)的每個(gè)像素上放置預(yù)定尺寸(例如3×3)的窗口以計(jì)算空間噪聲。通過(guò)計(jì)算窗口內(nèi)像素的視頻信號(hào)的局部方差，局部方差計(jì)算單元810則獲得所有象素的方差值。
方差頻率計(jì)算單元820把計(jì)算的局部方差值劃分成預(yù)定尺寸的部分，并接著計(jì)算包括在每個(gè)部分中的方差值顯露的頻率。
如果視頻信號(hào)的空間方差是值得考慮的，則對(duì)于包括在一幀或場(chǎng)中的像素的視頻信號(hào)的方差值的變化是值得可慮的。否則，方差值的變化將不被考慮。
因此，可以確定，在局部方差值中，從原始視頻信號(hào)的變化中產(chǎn)生一些方差值，這些方差每個(gè)等于或大于預(yù)定的電平。然而，在局部方差值中，每個(gè)小于預(yù)定電平的一些方差值可以表示在視頻信號(hào)中包括噪聲。
空間噪聲計(jì)算單元830得出方差頻率計(jì)算單元820所計(jì)算的頻率的基準(zhǔn)頻率，并計(jì)算與具有包括在其中的基準(zhǔn)頻率的頻率部分相應(yīng)的方差值的其中之一，來(lái)作為空間噪聲的方差值。
空間計(jì)算單元830例如以下述方式計(jì)算空間噪聲。首先，基準(zhǔn)頻率可以是計(jì)算的頻率的平均頻率。與具有包括在其中的平均頻率的頻率部分對(duì)應(yīng)的方差值最小的一個(gè)可以被計(jì)算作為空間噪聲的方差值。
已經(jīng)通過(guò)空間濾波單元710對(duì)其完成對(duì)噪聲空間濾波的信號(hào)，被輸入到視頻信號(hào)存儲(chǔ)單元410以經(jīng)受運(yùn)動(dòng)自適應(yīng)時(shí)間濾波。
隨后的噪聲去除操作與圖4所解釋的實(shí)施例相同。然而，圖8所示的實(shí)施例可以進(jìn)一步包括噪聲電平判定單元730。
噪聲電平判定單元730使用通過(guò)時(shí)間和空間噪聲電平估算單元420和720分別計(jì)算的時(shí)間和空間噪聲的方差，來(lái)確定用于經(jīng)時(shí)間濾波單元440的噪聲去除的噪聲方差。特別的，噪聲電平判定單元730將從空間噪聲電平估算單元720輸出的空間噪聲的方差和從時(shí)間噪聲電平估算單元420輸出的時(shí)間噪聲的方差融合在一起，并接著把最終噪聲的方差σn2(t)提供給時(shí)間濾波單元440。
下面結(jié)合參考公式25解釋通過(guò)噪聲電平判定單元730確定最后噪聲σn2(t)的方法。
如果σt≥σs，則σn＝max(0，σt-(σt-σs))如果σt＜σs，則σn＝σs如果從時(shí)間噪聲電平估算單元420輸出的時(shí)間噪聲的方差σt等于或大于從空間噪聲電平估算單元720輸出的空間噪聲的方差σs，可以確定視頻間的運(yùn)動(dòng)是大的。因此，為執(zhí)行少的時(shí)間濾波，通過(guò)減少?gòu)目臻g噪聲電平估算單元420輸出的空間噪聲的方差可以決定最后噪聲的方差σn。例如，使時(shí)間噪聲的方差減少公式25中時(shí)間噪聲的方差和空間噪聲的方差之間的差。
如果從時(shí)間噪聲電平估算單元420輸出的時(shí)間噪聲的方差σt小于從空間噪聲電平估算單元720輸出的空間噪聲的方差σs，最終噪聲的方差σn可以被設(shè)置為空間噪聲的方差σs。
就是說(shuō)，參考空間噪聲，如果時(shí)間噪聲大于空間噪聲，意味著一種情況，即視頻間的運(yùn)動(dòng)是大的。因此，減少時(shí)間噪聲以便執(zhí)行少的濾波。否則，意味著一種情況，即視頻間的運(yùn)動(dòng)是小的。因此，空間噪聲被提供給空間濾波。
而且，卡爾曼濾波單元可以被進(jìn)一步提供到時(shí)間噪聲電平估算單元420的輸出端、空間噪聲電平估算單元720的輸出端和噪聲電平判定單元730的輸出端的至少其中之一，以校正估算的噪聲。
因而，本發(fā)明提供了下列效果或優(yōu)點(diǎn)。
首先，從視頻中直接地估算噪聲的電平。因此，本發(fā)明可應(yīng)用于請(qǐng)求減少運(yùn)動(dòng)圖像中的噪聲的所有系統(tǒng)。
第二，本發(fā)明可以更有效的應(yīng)用于減少噪聲以便增強(qiáng)TV視頻信號(hào)的圖像質(zhì)量。
第三，在時(shí)間或空間-時(shí)間濾波的噪聲去除處理過(guò)程中，防止了視頻模糊。
第四，通過(guò)對(duì)視頻運(yùn)動(dòng)執(zhí)行自適應(yīng)濾波，能夠防止在運(yùn)動(dòng)很大的情況下，在噪聲濾波處理過(guò)程中出現(xiàn)殘余影像。
對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是，在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，能在本發(fā)明中作出各種修改和變化。因此，本發(fā)明意在覆蓋落在所附權(quán)利要求及其等效物范圍內(nèi)的本發(fā)明的修改和變化。
權(quán)利要求
1.一種去除視頻信號(hào)的噪聲的裝置，包括時(shí)間噪聲電平估算單元，其使用兩個(gè)時(shí)間連續(xù)的視頻之間的差，估算包括在視頻信號(hào)中的時(shí)間噪聲的電平；噪聲校正單元，其校正通過(guò)時(shí)間噪聲電平估算單元估算的噪聲；和噪聲去除單元，其使用校正的噪聲的電平來(lái)去除包括在視頻信號(hào)中的噪聲。
2.如權(quán)利要求1的裝置，該時(shí)間噪聲電平估算單元包括運(yùn)算單元，輸出兩個(gè)時(shí)間連續(xù)的視頻之間的幀差的絕對(duì)值；和方差計(jì)算單元，計(jì)算絕對(duì)值的方差來(lái)作為時(shí)間噪聲的電平。
3.如權(quán)利要求1的裝置，該時(shí)間噪聲電平估算單元包括界外值拒絕單元，如果兩個(gè)時(shí)間連續(xù)的視頻信號(hào)之間的差大于預(yù)定的門限，把相同位置上這兩個(gè)時(shí)間連續(xù)的視頻信號(hào)之間的差鉗位成預(yù)定的門限以輸出；和方差計(jì)算單元，計(jì)算從界外值拒絕單元輸出的差值的方差以便輸出作為時(shí)間噪聲的電平。
4.如權(quán)利要求3的裝置，其中該門限被確定為將從方差計(jì)算單元反饋回的先前視頻信號(hào)的時(shí)間噪聲的電平乘以一個(gè)常數(shù)而得到的值。
5.如權(quán)利要求1的裝置，其中該噪聲校正單元通過(guò)建立與估算的噪聲的電平數(shù)據(jù)相關(guān)的多個(gè)狀態(tài)值，執(zhí)行1D卡爾曼時(shí)間濾波。
6.如權(quán)利要求5的裝置，其中多個(gè)狀態(tài)值x1(t)和x2(t)是隨機(jī)變量，其分別具有正態(tài)分布(mk(t)，σt2(t)))，k＝1和(mk(t)，σt2(t)))，k＝2。
7.如權(quán)利要求6的裝置，其中如果輸入估算的噪聲的電平，該噪聲校正單元輸出具有較小方差的狀態(tài)值的平均來(lái)作為在相應(yīng)定時(shí)點(diǎn)上的估算的噪聲。
8.如權(quán)利要求7的裝置，其中如果選擇第一狀態(tài)值的平均作為相應(yīng)定時(shí)點(diǎn)上的估算的噪聲，則噪聲校正單元更新第一狀態(tài)值的平均的位置，減少第一狀態(tài)值的方差，維持第二狀態(tài)值的平均不變，而增加第二狀態(tài)值的方差。
9.如權(quán)利要求7的裝置，其中如果選擇第二狀態(tài)值的平均作為相應(yīng)定時(shí)點(diǎn)上的估算的噪聲，則噪聲校正單元更新第二狀態(tài)值的平均的位置，減少第二狀態(tài)值的方差，維持第一狀態(tài)值的平均不變，而增加第一狀態(tài)值的方差。
10.如權(quán)利要求1的裝置，其中該噪聲校正單元包括無(wú)限沖激響應(yīng)(IIR)濾波器，該濾波器具有接收兩個(gè)時(shí)間連續(xù)的視頻信號(hào)的多個(gè)分接頭。
11.一種用于去除視頻信號(hào)的噪聲的裝置，包括空間噪聲電平估算單元，其使用噪聲分布和視頻信號(hào)分布的特性，來(lái)估算包括在視頻信號(hào)中的空間噪聲的電平；時(shí)間噪聲電平估算單元，其使用兩個(gè)時(shí)間連續(xù)的視頻之間的幀差，來(lái)估算包括在視頻信號(hào)中的時(shí)間噪聲的電平；全局運(yùn)動(dòng)檢測(cè)單元，其分別根據(jù)兩個(gè)時(shí)間連續(xù)的視頻的運(yùn)動(dòng)程度，有選擇地輸出通過(guò)空間和時(shí)間噪聲電平估算單元所估算的噪聲電平的其中之一；噪聲校正單元，其接收校正根據(jù)全局運(yùn)動(dòng)檢測(cè)單元的控制有選擇地輸出的噪聲的電平；和噪聲去除單元，其使用校正的噪聲的電平來(lái)去除包括在視頻信號(hào)中的噪聲。
12.如權(quán)利要求11的裝置，該時(shí)間噪聲電平估算單元包括運(yùn)算單元，其輸出兩個(gè)時(shí)間連續(xù)的視頻之間的幀差的絕對(duì)值；和方差計(jì)算單元，其計(jì)算該絕對(duì)值的方差來(lái)作為時(shí)間噪聲的電平。
13.如權(quán)利要求11的裝置，該時(shí)間噪聲電平估算單元包括界外值拒絕單元，如果兩個(gè)時(shí)間連續(xù)的視頻信號(hào)之間的差大于預(yù)定的門限，則把在相同位置上這兩個(gè)時(shí)間連續(xù)的視頻信號(hào)之間的差鉗位成預(yù)定的門限以輸出；和方差計(jì)算單元，計(jì)算從界外值拒絕單元輸出的差值的方差以輸出作為時(shí)間噪聲的電平。
14.如權(quán)利要求13的裝置，其中該門限被決定為將從方差計(jì)算單元反饋回的先前視頻信號(hào)的時(shí)間噪聲的電平乘以一個(gè)常數(shù)而得到的值。
15.如權(quán)利要求11的裝置，其中該全局運(yùn)動(dòng)檢測(cè)單元判定是否在兩個(gè)時(shí)間連續(xù)的視頻之間存在運(yùn)動(dòng)，其中如果確定運(yùn)動(dòng)是大的，則全局運(yùn)動(dòng)檢測(cè)單元選擇通過(guò)空間噪聲電平估算單元所估算的空間噪聲的電平，來(lái)輸出到時(shí)間濾波單元，而其中如果確定運(yùn)動(dòng)不大，則全局運(yùn)動(dòng)檢測(cè)單元選擇通過(guò)時(shí)間噪聲電平估算單元所估算的時(shí)間噪聲的電平，來(lái)輸出到時(shí)間濾波單元。
16.如權(quán)利要求11的裝置，其中該全局運(yùn)動(dòng)檢測(cè)單元通過(guò)對(duì)空間噪聲電平估算單元所估算兩個(gè)時(shí)間連續(xù)的視頻之間的幀差計(jì)算平均和方差，并通過(guò)將平均和方差分別與預(yù)定的參考值相比較，確定兩個(gè)時(shí)間連續(xù)的視頻之間的運(yùn)動(dòng)程度。
17.如權(quán)利要求16的裝置，其中如果兩個(gè)時(shí)間連續(xù)的視頻之間的幀差的平均(md)和方差(σd)分別小于預(yù)定的基準(zhǔn)值(mth，σth)，(md＜mth，σd＜σth)，全局運(yùn)動(dòng)檢測(cè)單元選擇通過(guò)時(shí)間噪聲電平估算單元估算的時(shí)間噪聲的電平，來(lái)輸出到時(shí)間濾波單元，和其中如果兩個(gè)時(shí)間連續(xù)的視頻之間的幀差的平均(md)和方差(σd)分別不小于預(yù)定的基準(zhǔn)值(mth，σth)，則全局運(yùn)動(dòng)檢測(cè)單元選擇通過(guò)空間噪聲電平估算單元所估算的空間噪聲的電平，來(lái)輸出到時(shí)間濾波單元。
18.如權(quán)利要求11的裝置，其中該噪聲校正單元通過(guò)建立與估算的噪聲電平數(shù)據(jù)相關(guān)的多個(gè)狀態(tài)值，來(lái)執(zhí)行1D卡爾曼時(shí)間濾波。
19.如權(quán)利要求18的裝置，其中如果輸入估算的噪聲的電平，噪聲校正單元輸出具有較小方差的狀態(tài)值的平均，來(lái)作為相應(yīng)定時(shí)點(diǎn)上的估算的噪聲。
20.如權(quán)利要求11的裝置，其中噪聲校正單元包括無(wú)限沖激響應(yīng)(IIR)濾波器，其具有接收兩個(gè)時(shí)間連續(xù)的視頻信號(hào)的多個(gè)分接頭。
21.一種用于去除視頻信號(hào)的噪聲的裝置，包括空間濾波單元，其使用輸入的時(shí)間噪聲的電平，去除包括在輸入視頻中的空間噪聲以輸出；視頻信號(hào)存儲(chǔ)單元，延遲輸出通過(guò)空間濾波單元輸出的視頻信號(hào)；時(shí)間噪聲估算單元，如果兩個(gè)時(shí)間連續(xù)的視頻信號(hào)之間的差大于預(yù)定的門限，把相同位置上通過(guò)空間濾波單元和視頻信號(hào)存儲(chǔ)單元分別輸出的這兩個(gè)時(shí)間連續(xù)的視頻信號(hào)之間的差鉗位輸出成預(yù)定的門限；噪聲校正單元，校正通過(guò)時(shí)間噪聲電平估算單元估算的噪聲，來(lái)輸出到空間濾波單元；和噪聲去除單元，使用校正的噪聲的電平，去除時(shí)間區(qū)域中包括在視頻信號(hào)中的噪聲。
22.如權(quán)利要求21的裝置，其中該門限被確定為從將先前視頻信號(hào)的時(shí)間噪聲的電平乘以一個(gè)常數(shù)而得到的值。
23.如權(quán)利要求21的裝置，其中噪聲校正單元通過(guò)建立與估算的噪聲的電平數(shù)據(jù)相關(guān)的多個(gè)狀態(tài)值，執(zhí)行1D卡爾曼時(shí)間濾波。
24.一種用于去除視頻信號(hào)的噪聲的裝置，包括空間噪聲電平估算單元，其估算輸出來(lái)自輸入的視頻信號(hào)的空間噪聲的電平；空間濾波單元，其使用從空間噪聲電平估算單元輸出的空間噪聲的電平，去除包括在輸入視頻中的空間噪聲以輸出；視頻信號(hào)存儲(chǔ)單元，其延遲輸出通過(guò)空間濾波單元輸出的視頻信號(hào)；時(shí)間噪聲估算單元，如果兩個(gè)時(shí)間連續(xù)的視頻信號(hào)之間的差大于預(yù)定的門限，把相同位置上通過(guò)空間過(guò)濾單元和視頻信號(hào)存儲(chǔ)單元分別輸出的這兩個(gè)時(shí)間連續(xù)的視頻信號(hào)之間的差鉗位輸出成預(yù)定的門限，該時(shí)間噪聲估算單元估算輸出時(shí)間噪聲的電平；和時(shí)間濾波單元，其使用分別通過(guò)時(shí)間和空間噪聲電平估算單元估算的噪聲的電平，去除包括在視頻信號(hào)中的噪聲。
25.如權(quán)利要求24的裝置，其中時(shí)間噪聲電平估算單元的門限被確定為從將先前視頻信號(hào)的時(shí)間噪聲的電平乘以一個(gè)常數(shù)而得到的值。
26.如權(quán)利要求24的裝置，進(jìn)一步包括噪聲電平判定單元，通過(guò)將從空間噪聲電平估算單元輸出的空間噪聲的電平和從時(shí)間噪聲電平估算單元輸出的時(shí)間噪聲的電平融合在一起，來(lái)把最終噪聲的電平輸出到時(shí)間濾波單元。
27.如權(quán)利要求26的裝置，其中如果從時(shí)間噪聲電平估算單元輸出的時(shí)間噪聲的電平等于或大于從空間噪聲電平估算單元輸出的空間噪聲的電平，則噪聲電平判定單元輸出小于時(shí)間噪聲的電平的值來(lái)作為最終噪聲的電平，和其中如果從時(shí)間噪聲電平估算單元輸出的時(shí)間噪聲的電平小于從空間噪聲電平估算單元輸出的空間噪聲的電平，則噪聲電平判定單元輸出從空間噪聲電平估算單元輸出的空間噪聲的電平來(lái)作為最終噪聲的電平。
28.如權(quán)利要求26的裝置，其中如果從時(shí)間噪聲電平估算單元輸出的時(shí)間噪聲的電平等于或大于從空間噪聲電平估算單元輸出的空間噪聲的電平，則噪聲電平判定單元通過(guò)將時(shí)間噪聲的方差減少時(shí)間和空間噪聲的方差之間的差，輸出最終噪聲的電平。
29.如權(quán)利要求24-26的其中之一所述的裝置，進(jìn)一步包括卡爾曼濾波單元，以校正估算的噪聲的電平，該卡爾曼濾波單元被提供到從下面的組中所選擇的至少一個(gè)，該組包括空間噪聲電平估算單元的輸出端、時(shí)間噪聲電平估算單元的輸出端和噪聲電平判定單元的輸出端。
全文摘要
本發(fā)明公開了去除視頻信號(hào)噪聲的裝置，通過(guò)它，可以有效地估算噪聲電平以增強(qiáng)視頻信號(hào)的圖像質(zhì)量，通過(guò)運(yùn)動(dòng)自適應(yīng)濾波，可以以一種有效的估算噪聲電平的方式去除噪聲，并且通過(guò)它，在去除噪聲的處理中防止了模糊。本發(fā)明包括時(shí)間噪聲電平估算單元，使用兩個(gè)時(shí)間連續(xù)的視頻之間的差，估算包括在視頻信號(hào)中的時(shí)間噪聲的電平；噪聲校正單元，校正通過(guò)時(shí)間噪聲電平估算單元估算的噪聲；和噪聲去除單元，使用校正的噪聲的電平來(lái)去除包括在視頻信號(hào)中的噪聲。
文檔編號(hào)H04N5/213GK1812489SQ20061000497
公開日2006年8月2日 申請(qǐng)日期2006年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月18日
發(fā)明者李廣淵 申請(qǐng)人:Lg電子株式會(huì)社