專利名稱：影像信號噪聲濾除裝置與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種信號噪聲濾除裝置，特別是涉及一種可以濾除取樣脈
沖噪聲(sample-based impulse noise )與線脈沖噪聲(line-based impulse noise )
的信號噪聲濾除裝置。
背景技術(shù)：
一般來說，信號于視訊裝置中進行傳輸或轉(zhuǎn)換的過程，通常都會帶有 一些噪聲，例如脈)中噪聲(impulse noise)。然而，這些噪聲會造成信號于 傳遞或轉(zhuǎn)換時產(chǎn)生失真的現(xiàn)象，進而使得視訊裝置所輸出的影像也會跟著 發(fā)生失真的問題。
為了濾除信號中的脈沖噪聲，傳統(tǒng)的方式通常有下述兩種，也就是利 用零化(nullity)或是限制(limit)的方式。舉例來說，零化的方式為當(dāng)檢 測到信號中帶有脈沖噪聲時，則直接將此段信號降至為零，以便于降低脈 沖噪聲所帶來的影響。另外，限制的方式為當(dāng)檢測到信號中帶有脈沖噪聲 時，則將此段信號限制在某一范圍之間，以便于限制脈沖噪聲所帶來的影 響。
雖然以上述的方式可以有效濾除信號中的脈沖噪聲。但是，脈沖噪聲 又包含短脈沖噪聲與長脈沖噪聲，由于長脈沖噪聲所產(chǎn)生的時間較長，若 是以上述的濾波方式對長脈沖噪聲進行濾除，可能會使得信號本身的特性 跟著被改變(也就是包含長脈沖噪聲的信號跟著被零化或限制)，進而造 成視訊裝置輸出影像時產(chǎn)生失真的問題。另外，如果這些脈沖噪聲影響到 有關(guān)視訊影像的時序信號時，若在接收端不能有效地濾除大部分的脈沖噪 聲，則整個視訊裝置所輸出的影像將會嚴(yán)重地錯亂。

發(fā)明內(nèi)容
7本發(fā)明提供一種影像信號噪聲濾除裝置與方法，藉此可以有效地濾除
數(shù)字信號中所包含的取樣脈沖噪聲(sample-based impulse noise )與線脈沖 噪聲(line-based impulse noise ),以便于提升數(shù)字信號的品質(zhì)。
本發(fā)明提出一種影像信號噪聲濾除裝置，包括模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器、第一 濾波器與第二濾波器。模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器用來接收影像信號，并且對影像信 號進行模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換，以產(chǎn)生數(shù)字信號。第一濾波器用以接收數(shù)字信號， 并濾除數(shù)字信號的第一噪聲部份，以產(chǎn)生第一信號。第二濾波器耦接至第 一濾波器，用以接收并濾除第一信號的第二噪聲部份，其中第一噪聲部份 為取樣脈沖噪聲(sample-based impulse noise ),而第二噪聲部份為線脈沖 噪聲 (line-based impulse noise )。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，上述的第 一 濾波器用以檢測數(shù)字信號以產(chǎn)生一 第一檢測結(jié)果，根據(jù)數(shù)字信號產(chǎn)生補償信號，并根據(jù)檢測數(shù)字信號的結(jié)果 決定第一信號為補償信號或數(shù)字信號。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，上述的第二濾波器對第一信號進行檢測，以產(chǎn) 生第二檢測結(jié)果，并根據(jù)第二檢測結(jié)果來決定所輸出的第 一輸出信號為延 遲的第一信號或第一信號的中位數(shù)。
本發(fā)明提出一種信號噪聲濾除方法，包括下列步驟首先，接收接收 一影像信號，并對此影像信號進行模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換，以產(chǎn)生一數(shù)字信號。接 著，濾除數(shù)字信號的第一噪聲部份，并產(chǎn)生一第一信號。之后，濾除第一 信號的第二噪聲部份，其中第一噪聲部份為取樣脈沖噪聲，第二噪聲部份 為線脈沖噪聲。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，上述的濾除數(shù)字信號的第 一 噪聲部份的步驟包 括首先，檢測數(shù)字信號，以產(chǎn)生第一檢測結(jié)果。接著，根據(jù)數(shù)字信號產(chǎn) 生補償信號。之后，根據(jù)檢測第一檢測結(jié)果決定第一信號為補償信號或數(shù) 字信號。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，上述的濾除該第 一信號的第二噪聲部份的步驟 包括首先，對第一信號進行檢測，以產(chǎn)生第二檢測結(jié)果。之后，根據(jù)對 第二檢測結(jié)果來決定所輸出的第 一輸出信號為延遲的第 一信號或第 一信號 的中位數(shù)。 本發(fā)明藉由第 一濾波器與第二濾波器分別濾除數(shù)字信號中的第 一噪聲 部份(取樣月永沖噪聲，sample-based impulse noise)以及第二噪聲部份(線脈沖噪聲，line-based impulse noise )。如此一來，可以有效地提升數(shù)字信號 的品質(zhì)，以避免帶有噪聲部份的數(shù)字信號傳送至后級電路做后續(xù)的信號處 理時，產(chǎn)生失真的問題。
為使本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉實施例，并結(jié) 合附圖詳細說明如下。


圖1示出了本發(fā)明一實施例的視訊裝置的方塊圖。
圖2示出了圖1所示的短脈沖噪聲濾波器121的一實施例的方塊圖。
圖3示出了圖2所示的短脈沖噪聲濾波器121的詳細電路方塊圖。
圖4示出了本發(fā)明一實施例的長脈沖噪聲濾波器122的電路方塊圖。
圖5示出了本發(fā)明一實施例的濾波器402產(chǎn)生信號S7的實施范例。
圖6示出了圖4所示的噪聲檢測器408的方塊圖。
圖7示出了本發(fā)明 一 實施例的信號噪聲濾除方法的流程圖。
附圖符號說明 100:視訊裝置 110:模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器 120:信號噪聲濾除裝置 121:短脈沖噪聲濾波器 122:長脈沖噪聲濾波器 130:視訊數(shù)據(jù)解碼器 140:同步時序解碼器 DS:數(shù)字信號 OSl、 OS2:輸出信號
210、 316、 404、 410、 412
220、 408:噪聲檢測器
230、 302、 318、 320、 418 240:選擇單元 250:補償單元
260、 308、 322、 414、 416
:延遲單元 :運算單元
:復(fù)用器S1 S13:信號
CS1 CS3:控制信號
CS:補償信號
300:差值計算器
304、 420、 630:絕對值產(chǎn)生器
306、 312、 660:比較器
310.'累加器
402:濾波器
406:差異值產(chǎn)生器
422、 670:低通濾波器
510—1~510—75:延遲器
DS1 DS75:延遲信號
520—1~520—15:第一級中間濾波器
530—1~530—3:第二級中間濾波器
540:第三級中間濾波器
T1 T15、 U1 U3:中間值
610:平均單元
620:減法器
640:乘法器
650:加法器
PS1 PS8:預(yù)設(shè)值
AS:平均值
S701 S703:本發(fā)明實施例的信號噪聲濾除方法的各步驟
具體實施例方式
圖1示出了本發(fā)明一實施例的視訊裝置的方塊圖。請參照圖1，視訊裝 置100包括模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器110、信號噪聲濾除裝置120、視訊數(shù)據(jù)解碼器 130與同步時序解碼器140。模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器110用以接收一模擬信號(例 如模擬視訊信號或模擬射頻信號)，并將模擬信號轉(zhuǎn)換為一數(shù)字信號DS。
信號噪聲濾除裝置120耦接至模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器110,并包括短脈沖噪聲 濾波器121與長脈沖噪聲濾波器122。短脈沖噪聲濾波器121用以接收數(shù)字
10信號DS,并濾除數(shù)字信號DS的第一噪聲部份，以產(chǎn)生信號S1。長脈沖噪 聲濾波器122耦接至短脈沖噪聲濾波器121,用以接收并濾除信號Sl的第 二噪聲部份。在本實施例中，第一噪聲部份為取樣脈沖噪聲(sample-based impulse noise ),也就是所謂的短脈沖噪聲(short impulse noise )。而第二 噪聲部份為線脈沖噪聲(line-based impulse noise ),也就是所謂的長脈沖噪 聲 (long impulse noise )。
為了使本領(lǐng)域的技術(shù)人員進一步了解短脈沖噪聲濾波器121與長脈沖 噪聲濾波器122是如何分別濾除數(shù)字信號DS中的第 一噪聲部份與第二噪聲 部份，以下，將分別針對短脈沖噪聲濾波器121與長脈沖噪聲濾波器122 進行說明。
圖2示出了圖1所示的短脈沖噪聲濾波器121的一實施例的方塊圖。 請參照圖2,短脈沖噪聲濾波器121包括延遲單元210、噪聲檢測器220、 運算單元230、選擇單元240、補償單元250與復(fù)用器260。
延遲單元210用以接收數(shù)字信號DS，用以將數(shù)字信號DS延遲，并產(chǎn) 生信號S2(也就是前一個數(shù)字信號)。噪聲檢測器220耦接至延遲單元210, 用以接收數(shù)字信號DS與信號S2,并對數(shù)字信號DS與信號S2進行檢測， 以產(chǎn)生控制信號CS1。也就是說，若是數(shù)字信號DS與信號S2有差異時， 亦即數(shù)字信號DS中有噪聲部份，則致能(assert)控制信號CS1,若是數(shù) 字信號DS與信號S2無差異時，亦即數(shù)字信號DS中未有噪聲部份，則禁 能(de-assert)控制信號CS1。
運算單元230耦接至噪聲檢測器220,用以接收控制信號CS1與CS2, 并對控制信號CS1與CS2進行運算，以產(chǎn)生控制信號CS3。在本實施例中， 運算單元230可以為與門，并且其運作方式例如為當(dāng)控制信號CS1與CS2 同時被致能時，運算單元230才會致能控制信號CS3。當(dāng)控制信號CS1與 CS2同時被禁能、或是控制信號CS1被禁能且控制信號CS2被致能，又或 是控制信號CS1被致能且第二控號CS2被禁能，運算單元230會禁能控制 信號CS3。
請繼續(xù)參照圖2，選擇單元240耦接至運算單元230,用以依據(jù)控制信 號CS3的狀態(tài)，而決定是否致能控制信號CS2。補償單元250耦接至延遲 單元210，用以對信號S2進行補償，以產(chǎn)生補償信號CS。于本實施例中，選擇單元240的功能在于設(shè)定一個區(qū)間(window)，以使短脈沖噪聲濾波 器121能于這特定區(qū)間執(zhí)行濾波(信號補償)功能。
復(fù)用器260耦接至補償單元250與運算單元230,并依據(jù)控制信號CS3 的狀態(tài)，而選擇數(shù)字信號DS或補償信號CS其中之一作為信號S1。舉例來 說，當(dāng)控制信號CS3被致能時(此時，未檢測到數(shù)字信號DS中有取樣脈 沖噪聲)，則復(fù)用器260會選擇數(shù)字信號DS作為信號Sl，當(dāng)控制信號CS3 被禁能時(此時，檢測到數(shù)字信號DS中有取樣脈沖噪聲)，則復(fù)用器260 會選擇補償信號CS作為信號Sl。由前述的運作可知，若短脈沖噪聲濾波 器121檢測到數(shù)字信號DS具有取樣脈沖噪聲時，會藉由內(nèi)部的補償單元 250進行補償，并送出補償后的信號CS;另一方面，若短脈沖噪聲濾波器 121檢測到數(shù)字信號DS并無取樣噪聲時，短脈沖噪聲濾波器121會直接輸 出(bypass)所接收到的數(shù)字信號DS，以避免對數(shù)字信號DS進行不正確 的信號補償。
圖3示出了圖2所示的短脈沖噪聲濾波器121的詳細電路方塊圖。請 參照圖3,噪聲檢測器220包括差值計算器300與比較器306。差值計算器 300耦接至延遲單元210,且用以接收數(shù)字信號DS與信號S2，并對數(shù)字信 號DS與信號S2進行差值計算，以產(chǎn)生變動量。也就是說，藉由差值計算 器300所產(chǎn)生的變動量，可以得知數(shù)字信號DS中是否有取樣脈沖噪聲。于 本實施例中，差值計算器300還包括運算單元302與絕對值產(chǎn)生器304。運 算單元302耦接至延遲單元210,用以接收數(shù)字信號DS與信號S2，并對數(shù) 字信號DS與信號S2進行運算，以產(chǎn)生信號S3。在本實施例中，運算單元 302為一減法器，用以進行數(shù)字信號DS減去信號S2的運算，以產(chǎn)生信號 S3。
絕對值產(chǎn)生器304耦接至運算單元302，用以對信號S3取絕對值，以 產(chǎn)生變動量。比較器306耦接至絕對值產(chǎn)生器304,用以接收并比較變動量 與預(yù)設(shè)值PSl,而產(chǎn)生控制信號CS1。舉例來說，當(dāng)變動量大于預(yù)設(shè)值PS1 時，比較器306會致能控制信號CS1，當(dāng)變動量小于預(yù)設(shè)值PS1時，比較 器306會禁能控制信號CS1。在本實施例中，預(yù)設(shè)值PS1可依使用者視需 求自行調(diào)整。
12請繼續(xù)參照圖3，選擇單元240包括復(fù)用器308、累加器310與比較器 312。如前所述，選擇單元240的功能在于設(shè)定一個區(qū)間(window)，以使 短脈沖噪聲濾波器121能于這特定區(qū)間執(zhí)行濾波(信號補償)功能。
其中，累加器310耦接至復(fù)用器308,用以對輸出值進行累加，以產(chǎn)生 計數(shù)值。在本實施例中，累加器310是利用上數(shù)的方式對輸入值進行累加。
復(fù)用器308耦接至運算單元230的輸出，用以接收預(yù)設(shè)值PS2、計數(shù)值 與控制信號CS3,并依據(jù)控制信號CS3的狀態(tài)，而選擇預(yù)設(shè)值PS2與計數(shù) 值其中之一作為輸出值。舉例來說，當(dāng)控制信號CS3被禁能時，復(fù)用器308 會選擇預(yù)設(shè)值PS2作為輸出值，當(dāng)控制信號CS3被致能時，復(fù)用器308會 選擇計數(shù)值作為輸出值。在本實施例中，預(yù)設(shè)值PS2可依使用者視需求自
行調(diào)整。
比較器312耦接至?xí)捍嫫?14，用以接收輸出值與預(yù)設(shè)值PS3，并比較 輸出值與預(yù)設(shè)值PS3，而決定是否致能控制信號CS2。舉例來說，當(dāng)輸出值 小于預(yù)設(shè)值PS3時，比較器312會致能控制信號CS2,當(dāng)輸出值大于預(yù)設(shè) 值PS3時，比較器312會禁能控制信號CS2。在本實施例中，預(yù)設(shè)值PS3 可依使用者視需求自行調(diào)整，并且藉由調(diào)整預(yù)設(shè)值PS3可以控制控制信號 CS2的致能期間。
在此請注意，預(yù)設(shè)值PS3便是用來設(shè)定前述的區(qū)間(window)。在此 假設(shè)預(yù)設(shè)值PS2為0，而預(yù)設(shè)值PS3為5,這代表短脈沖噪聲濾波器121的 運作區(qū)間為5個數(shù)字信號DS(其對應(yīng)五個像素)。
在此請重新檢視圖3，當(dāng)短脈沖噪聲濾波器121初始時，控制信號CS2 為0,因此控制信號CS2會藉由復(fù)用器308選擇預(yù)設(shè)值PS2 (假設(shè)為0 ), 并將其傳遞至比較器312進行比較。此時由于預(yù)設(shè)值PS3的數(shù)值較大，因 此控制信號CS2便會為1。
這樣的初始狀態(tài)，在控制信號CS1變?yōu)?之后就會開始改變。如前所 述，控制信號CS1為1代表噪聲檢測器220檢測到有短脈沖噪聲的發(fā)生； 因此，控制信號CS3亦變?yōu)?，此時，控制信號CS3便會選擇累加器310 所輸出的計數(shù)值。而隨著計數(shù)值越來愈高，到達預(yù)設(shè)值PS3二5時，控制信 號CS2變?yōu)?，而使控制信號CS3為0,因而停止短脈沖噪聲濾波器121 的信號補償，并且亦重設(shè)(reset)選擇單元240。在此請注意，如前所述，選擇單元240的功能在于設(shè)定一特定區(qū)間， 而設(shè)定該特定區(qū)間的目的在于使短脈沖噪聲濾波器121能夠針對短脈沖噪 聲進行濾除；亦即，由于設(shè)定了一特定區(qū)間(特定的線段長度)，譬如前述的 五個像素，那么短脈沖噪聲濾波器121便只會針對此五個像素進行濾波操 作，以將短脈沖噪聲濾除。
請繼續(xù)參照圖3，補償單元250包括延遲單元316、運算單元318、 320 與復(fù)用器322。延遲單元316耦接至延遲單元210，用以接收信號S2，并將 信號S2延遲而產(chǎn)生信號S4。
運算單元318耦接至延遲單元210與316,用以對信號S2與信號S4進 行運算，以產(chǎn)生信號S5。在本實施例中，運算單元318為一加法器，也就 是說，運算單元318會對信號S2與信號S4進行加法的運算，以產(chǎn)生信號55。
運算單元320耦接至運算單元318，用以將信號S5與預(yù)設(shè)值PS4進行 運算，以產(chǎn)生信號S6。在本實施例中，運算單元320為一乘法器，也就是 說，運算單元320會將信號S5與預(yù)設(shè)值PS4進行乘法的運算，以產(chǎn)生信號
56。 另外，預(yù)設(shè)值PS4可依使用者視需求自行調(diào)整。于本實施例中，預(yù)設(shè) 值PS4為0.5,以使信號S6是前兩個數(shù)字信號的平均值。
復(fù)用器322耦接至延遲單元210與運算單元320，并依據(jù)預(yù)設(shè)值PS5的 狀態(tài)，而選擇信號S2或信號S6其中之一作為補償信號CS。舉例來說，當(dāng) 預(yù)設(shè)值PS5被致能時，復(fù)用器322會選擇信號S2作為補償信號CS，而當(dāng) 預(yù)設(shè)值PS5被禁能時，復(fù)用器322會選擇信號S6作為補償信號CS。在本 實施例中，預(yù)設(shè)值PS5可依使用者^L需求自行設(shè)定。
圖4示出了本發(fā)明一實施例的長脈沖噪聲濾波器122的電路方塊圖。 請參照圖4，長脈沖噪聲濾波器122包括濾波器402、延遲單元404、 410、 412、差異值產(chǎn)生器406、噪聲檢測器408、與復(fù)用器414。
濾波器402用以接收信號Sl，并對信號S1進行濾波，以產(chǎn)生信號S7， 其中濾波器402為中位數(shù)濾波器(median filter),此中位數(shù)濾波器便是用 來進行長脈沖噪聲的濾除，亦即，若信號Sl本身具有長脈沖噪聲的時候， 那么中位數(shù)濾波器便會將此長脈沖噪聲濾除。
14延遲單元404用以接收信號Sl,并將信號Sl延遲，以產(chǎn)生信號S8。 差異值產(chǎn)生器406耦接至濾波器402與延遲單元404,用以接收信號S7與 S8，并將信號S7與S8進行運算，以產(chǎn)生第一差異值。
噪聲檢測器408耦接至差異值產(chǎn)生器406,用以對第一差異值進行檢測， 并產(chǎn)生檢測結(jié)果。延遲單元410耦接至濾波器402，用以接收并延遲信號 S7，以產(chǎn)生信號S9 (也就是信號Sl的中位數(shù))。延遲單元412耦接至延遲 單元404，用以接收并延遲信號S8,以產(chǎn)生信號S10 (也就是延遲的信號 Sl)。
復(fù)用器414耦接至延遲單元410、 412與噪聲檢測器408,并依據(jù)檢測 結(jié)果，而選擇信號S9與S10其中之一作為輸出信號OS1。舉例來說，當(dāng)檢 測結(jié)果被致能時(此時，檢測到信號Sl中有線脈沖噪聲)，復(fù)用器414會 選擇已濾除線脈沖噪聲的信號S9作為輸出信號0S1，當(dāng)檢測結(jié)果被禁能時 (此時，檢測到信號S1中未有線脈沖噪聲)，復(fù)用器414會選擇沒有經(jīng)過 信號處理的信號S10作為輸出信號0S1。
另外，長脈沖噪聲濾波器122還包括復(fù)用器416。復(fù)用器416耦接至復(fù) 用器414與延遲單元412,用以依據(jù)預(yù)設(shè)值PS6，而選擇信號S10與輸出信 號0S1其中之一作為輸出信號OS2。在本實施例中，預(yù)設(shè)值PS6可依使用 者視需求自行調(diào)整。
另外，圖4所示輸出信號OS1是傳送至圖1的同步時序解碼器140， 以提供視訊數(shù)據(jù)解碼器130與后級電路(未繪示)作為處理視訊數(shù)據(jù)的時 序依據(jù)。圖4所示輸出信號OS2可以傳送至圖1的視訊數(shù)據(jù)解碼器130， 以將視訊數(shù)據(jù)提供給視訊數(shù)據(jù)解碼器130與后級電路(未繪示)。
差異值產(chǎn)生器406包括運算單元418與絕對值產(chǎn)生器420。運算單元 418用以對信號S7與S8進行運算，以產(chǎn)生第一運算結(jié)果。在本實施例中， 運算單元418為一減法器，也就是說，運算單元418會進行信號S7減去信 號S8的運算，以產(chǎn)生第一運算結(jié)果。絕對值產(chǎn)生器420用以將第一運算結(jié) 果取絕對值，以產(chǎn)生第一差異值。
另外，差異值產(chǎn)生器406還包括低通濾波器422。低通濾波器422耦接 于絕對值產(chǎn)生器420與噪聲檢測器408之間，用以平均數(shù)個第 一差異值。
由前述可知，長脈沖噪聲濾波器122會對信號Sl進行檢測，并根據(jù)對 信號Sl進行檢測的結(jié)果來決定所輸出的輸出信號OS1為延遲的信號Sl或信號Sl的中位數(shù)，藉以濾除信號Sl的第二噪聲部份(線脈沖噪聲)。另外，于此實施例中，長脈沖噪聲濾波器122另根據(jù)預(yù)設(shè)值(如圖4的預(yù)設(shè)值PS6 )來決定輸出信號0S2為輸出信號0S1或信號Sl。
在此請注意，長脈沖噪聲濾波器122所產(chǎn)生的輸出信號0S1會傳送至同步時序解碼器140,而輸出信號OS2會傳送至視訊數(shù)據(jù)解碼器130。使得視訊數(shù)據(jù)解碼器130可以對輸出信號OS2進行解碼的動作，以產(chǎn)生所需要的影像數(shù)據(jù)，而同步時序解碼器140可以對輸出信號0S1進行解碼的動作，以產(chǎn)生所需要的時序信號。由于數(shù)字信號DS中的噪聲部份已經(jīng)于信號噪聲濾除裝置120中進行濾除，如此一來，可以有效地提升數(shù)字信號DS的品質(zhì)，以避免數(shù)字信號DS受到脈沖噪聲的干擾，而造成視訊裝置100所輸出的影像產(chǎn)生失真現(xiàn)象。
在此請注意，輸出信號OSl所代表的是時序信號，如果時序信號解錯，視訊畫面所產(chǎn)生的錯誤會比解錯影像數(shù)據(jù)時產(chǎn)生的錯誤還來得嚴(yán)重。雖然本發(fā)明實施例中的視訊數(shù)據(jù)解碼器130是接收長脈沖噪聲濾波器122所輸出的輸出信號OS2,但此實施例并非用以限定本發(fā)明。在實際應(yīng)用中，長脈沖噪聲濾波器122可以僅產(chǎn)生輸出信號OS1,而視訊數(shù)據(jù)解碼器130直接接收數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器110所輸出的數(shù)字信號DS與同步時序解碼器140所輸出的時序信號，如此的相對應(yīng)變化，亦屬本發(fā)明的范疇。
以下，將舉一例來說明濾波器402如何產(chǎn)生信號S7的方式，但不因此局限本發(fā)明的形式。圖5示出了本發(fā)明一實施例的濾波器402產(chǎn)生信號S7的實施范例。請參照圖5,首先，假設(shè)濾波器402包括三級(three stage)中間(middle )濾波器，并且濾波器402所接收到的信號Sl會經(jīng)過75個延遲器510—1~510—75進行延遲，以分別產(chǎn)生75個延遲信號DS1 DS75。之后，將延遲信號DS1 DS75依序傳送至15個第一級中間濾波器520—1 520—15中，且順序例如為延遲信號DS1傳送至第1個第一級中間濾波器520_1、
延遲信號DS2傳送至第2個第一級中間濾波器520—2.....延遲信號DS15
傳送至第15個第一級中間濾波器520J5、延遲信號DS16則傳送至第l個第一級中間濾波器520—1、延遲信號DS17傳送至第2個第一級中間濾波器520—2、...、延遲信號DS30則傳送至第15個第一級中間濾波器520—15、...、延遲信號DS75則傳送至第15個第一級中間濾波器520—15。接著，第一級中間濾波器520—1-520—15會分別對其所接收到的延遲信號DS1 DS75進行中間值的擷取，并且產(chǎn)生15個不同的中間值T1 T15。接著，將中間值T1 T15依序傳送至3個第二級中間濾波器530_1~530_3,且順序為中間值Tl傳送至第1個第二級中間濾波器530_1、中間值T2傳送至第2個第二級中間濾波器530一2、中間值T3傳送至第3個第二級中間濾
波器530—3、中間值T4則傳送至第1個第二級中間濾波器530—1.....中
間值T6則傳送至第3個第二級中間濾波器530—3.....中間值T15則傳送
至第3個第二級中間濾波器530一3。之后，第二級中間濾波器530—1 530—3會分別對其所接收到的中間值T1 T15進行中間值的擷取，并且產(chǎn)生3個不同的中間值U1 U3。
最后，將中間值U1 U3傳送至第三級中間濾波器540，并且第三級中間濾波器540會對中間值U1 U3進行中間值的擷取，以產(chǎn)生輸出結(jié)果，也就是圖4所示的第七信號S7。藉由濾波器402進行中位數(shù)的計算，可以有效地濾除信號S1中的第二噪聲部份(線脈沖噪聲)，如此一來，可以使得輸出信號0S1的信號更為準(zhǔn)確，以避免視訊裝置100所輸出的影像產(chǎn)生失真。
圖6示出了圖4所示的噪聲檢測器408的方塊圖。請參照圖4，噪聲檢測器408包括平均單元610、減法器620、絕對值產(chǎn)生器630、乘法器640、加法器650與比較器660。
平均單元610用以接收第一差異值，并對第一差異值進行平均，以產(chǎn)生平均值A(chǔ)S。減法器620用以接收第一差異值與平均值A(chǔ)S,用以對第一差異值與平均值A(chǔ)S進行減法運算，以獲得第二運算結(jié)果。絕對值產(chǎn)生器630耦接至減法器620，用以將第二運算結(jié)果取絕對值，以產(chǎn)生第二差異值。
低通濾波器670耦接于絕對值產(chǎn)生器630,用以將數(shù)個第二差異值進行平均，以產(chǎn)生一信號S12。乘法器640耦接至低通濾波器670,用以將信號S12與預(yù)設(shè)值PS7進行乘法運算，以產(chǎn)生信號S13。
而其后的加法器650接著將信號S13、平均單元610所輸出的平均值A(chǔ)S與預(yù)設(shè)值PS8進行加法運算，以產(chǎn)生信號Sll。
在此請注意，預(yù)設(shè)值PS7與PS8可依使用者^f見需求自行設(shè)定。換言之，信號Sll為一使用者自訂的動態(tài)闊值(dynamic threshold)，其數(shù)值大小是
17藉由各參數(shù)(前述的PS7、 PS8)的設(shè)定而得；而低通濾波器670、乘法器640、加法器650可視為一動態(tài)閾值產(chǎn)生器。
最后，比較器660比較第二差異值與動態(tài)閾值S11,以產(chǎn)生檢測結(jié)果。舉例來說，當(dāng)?shù)诙町愔荡笥趧討B(tài)閾值Sll時，比較器660會致能檢測結(jié)果，以表示有線脈沖噪聲。當(dāng)?shù)诙町愔敌∮趧討B(tài)闊值Sll時，比較器660會禁能檢測結(jié)果。
藉由上述實施例的說明，可以歸納出一種信號噪聲濾除方法。圖7示出了本發(fā)明一實施例的信號噪聲濾除方法的流程圖。請參照圖7，首先，在步驟S701中，接收影像信號，并對影像信號進行模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換，以產(chǎn)生數(shù)字信號。接著，在步驟S702中，濾除數(shù)字信號的第一噪聲部份，并產(chǎn)生第一信號。在此步驟S702中，濾除數(shù)字信號的第一噪聲部份的方式為首先，檢測數(shù)字信號，以產(chǎn)生一第一檢測結(jié)果。接著，根據(jù)數(shù)字信號產(chǎn)生補償信號。之后，根據(jù)第一檢測結(jié)果決定第一信號為補償信號或數(shù)字信號。
之后，在步驟S703中，濾除第一信號的第二噪聲部份，其中第一噪聲部份為取樣脈沖噪聲，第二噪聲部份為線脈沖噪聲。在此步驟S703中，濾除第一信號的第二噪聲部份的方式為首先，對第一信號進行檢測，以產(chǎn)生一第二檢測結(jié)果。接著，根據(jù)對第二檢測結(jié)果來決定所輸出的第一輸出
信號為延遲的第一信號或第一信號的中位數(shù)。
綜上所述，本發(fā)明藉由第一濾波器與第二濾波器分別濾除數(shù)字信號中的第 一噪聲部份(取樣脈沖噪聲，sample-based impulse noise )以及第二噪聲部份(線脈沖噪聲，line-based impulse noise )。如此一來，可以有效地提升數(shù)字信號的品質(zhì)，以避免帶有噪聲部份的數(shù)字信號傳送至后級電路做后續(xù)的信號處理時，產(chǎn)生失真的問題。
雖然本發(fā)明已以實施例揭示如上，然其并非用以限定本發(fā)明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的前提下可作若干的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍以本申請的權(quán)利要求為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種影像信號噪聲濾除裝置，包括一模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，用來接收一影像信號，并且對該影像信號進行模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換，以產(chǎn)生一數(shù)字信號；一第一濾波器，用以接收該數(shù)字信號，并濾除該數(shù)字信號的一第一噪聲部份，以產(chǎn)生一第一信號；以及一第二濾波器，耦接至該第一濾波器，用以接收并濾除該第一信號的一第二噪聲部份；其中該第一噪聲部份為一取樣脈沖噪聲，該第二噪聲部份為一線脈沖噪聲。
2. 如權(quán)利要求1所述的影像信號噪聲濾除裝置，其中該第一濾波器檢測 該數(shù)字信號以產(chǎn)生一第一檢測結(jié)果，根據(jù)該數(shù)字信號產(chǎn)生一補償信號，并 根據(jù)該第一檢測結(jié)果決定該第一信號為該補償信號或該數(shù)字信號。
3. 如權(quán)利要求2所述的影像信號噪聲濾除裝置，其中該第一濾波器包括-.一第一延遲單元，用以接收該數(shù)字信號，用以將該數(shù)字信號延遲，并 產(chǎn)生一第二信號；一第一噪聲檢測器，耦接至該第一延遲單元，用以接收該數(shù)字信號與 該第二信號，并對該數(shù)字信號與該第二信號進行檢測，以產(chǎn)生一第一控制 信號；一第一運算單元，耦接至該第一噪聲檢測器，用以接收該第一控制信 號與一第二控制信號，并對該第一控制信號與該第二控制信號進行運算， 以產(chǎn)生一第三控制信號；一選擇單元，耦接至該第一運算單元，用以依據(jù)該第三控制信號的狀 態(tài)，而決定是否致能該第二控制信號；一補償單元，耦接至該第一延遲單元，用以對該第二信號進行補償， 以產(chǎn)生該補償信號；以及一第一復(fù)用器，耦接至該補償單元與該第一運算單元，并依據(jù)該第三 控制信號的狀態(tài)，而選擇該數(shù)字信號或該補償信號其中之一作為該第 一信其中該第三控制信號是對應(yīng)該第 一檢測結(jié)果。
4. 如權(quán)利要求3所述的影像信號噪聲濾除裝置，其中該第一噪聲檢測器 包括一差值計算器，耦接至該第一延遲單元，用以接收該數(shù)字信號與該第 二信號，并對該數(shù)字信號與該第二信號進行一差值計算，以產(chǎn)生一變動量; 以及一第一比較器，耦接至該第一絕對值產(chǎn)生器，用以接收并比較該變動 量與該第一預(yù)設(shè)值，而產(chǎn)生該第一控制信號。
5. 如權(quán)利要求4所述的影像信號噪聲濾除裝置，其中該差值計算器包括一第二運算單元，耦接至該第一延遲單元，用以接收該數(shù)字信號與該 第二信號，并對該數(shù)字信號與該第二信號進行運算，以產(chǎn)生一第三信號； 以及一第一絕對值產(chǎn)生器，耦接至該第二運算單元，用以對該第三信號取 絕對值，以產(chǎn)生一變動量。
6. 如權(quán)利要求5所述的影像信號噪聲濾除裝置，其中該第二運算單元為 一減法器。
7. 如權(quán)利要求3所述的影像信號噪聲濾除裝置，其中該選擇單元會設(shè)定 一區(qū)間，以使該第一濾波器于該區(qū)間執(zhí)行濾波。
8. 如權(quán)利要求3所述的影像信號噪聲濾除裝置，其中該選擇單元包括 一第二復(fù)用器，耦接至該第一運算單元的輸出，用以接收一第二預(yù)設(shè)值、 一計數(shù)值與該第三控制信號，并依據(jù)該第三控制信號的狀態(tài)，選擇該 第三預(yù)設(shè)值與該計數(shù)值其中之一作為 一輸出值；一累加器，耦接至該第二復(fù)用器，用以對該輸出值進行累加，以產(chǎn)生 該計數(shù)值；以及一第二比較器，耦接至該第二復(fù)用器，用以接收該輸出值與一第四預(yù) 設(shè)值，并比較該輸出值與該第三預(yù)設(shè)值，而決定是否致能該第二控制信號。
9. 如權(quán)利要求8所述的影像信號噪聲濾除裝置，其中該選擇單元還包括一暫存器，耦接于該第二復(fù)用器與該第二比較器之間，用以栓鎖該第 二復(fù)用器所輸出的該輸出值。
10. 如權(quán)利要求3所述的影像信號噪聲濾除裝置，其中該補償單元包括: 一第二延遲單元，耦接至該第一延遲單元，用以接收該第二信號，并將該第二信號延遲而產(chǎn)生一第四信號；一第三運算單元，耦接至該第一延遲單元與該第二延遲單元，用以對 該第二信號與該第四信號進行運算，以產(chǎn)生一第五信號；一第四運算單元，耦接至該第三運算單元，用以將該第五信號與一第 四預(yù)設(shè)值進行運算，以產(chǎn)生該第六信號；以及一第三復(fù)用器，耦接至該第一延遲單元與該第四運算單元，并依據(jù)一 第五預(yù)設(shè)值的狀態(tài)，而選擇該第二信號或該第六信號其中之一作為該補償 信號。
11. 如權(quán)利要求IO所述的影像信號噪聲濾除裝置，其中該第三運算單元 為一加法器，而該第四運算單元為一乘法器。
12. 如權(quán)利要求3所述的影像信號噪聲濾除裝置，其中該第一運算單元 為一與門。
13. 如權(quán)利要求1所述的影像信號噪聲濾除裝置，其中該第二濾波器對 該第一信號進行檢測，以產(chǎn)生一第二檢測結(jié)果，并根據(jù)該第二檢測結(jié)果來 決定所輸出的一第一輸出信號為延遲的該第一信號或該第一信號的中位數(shù)。
14. 如權(quán)利要求13所述的影像信號噪聲濾除裝置，其中該第二濾波器包括一第三濾波器，用以接收該第一信號，并對該第一信號進行濾波，以 產(chǎn)生一第七信號，其中該第三濾波器為一中位數(shù)濾波器；一第三延遲單元，用以接收該第一信號，并將該第一信號延遲，以產(chǎn)生一第八信號；一第二噪聲檢測器，耦接至該差異值產(chǎn)生器，用以對該第一差異值進行檢測，并產(chǎn)生一檢測結(jié)果；一第四延遲單元，耦接至該第三濾波器，用以接收并延遲該第七信號， 以產(chǎn)生一第九信號；一第五延遲單元，耦接至該第三延遲單元，用以接收并延遲該第八信 號，以產(chǎn)生一第十信號；以及一第四復(fù)用器，耦接至該第四延遲單元、該第五延遲單元與該第二噪 聲檢測器，并依據(jù)該檢測結(jié)果，而選擇該第九信號與該第十信號其中之一 作為該第一輸出信號。
15. 如權(quán)利要求14所述的影像信號噪聲濾除裝置，其中該第二濾波器還 包括一第五復(fù)用器，耦接至該第四復(fù)用器與該第五延遲單元，用以依據(jù)一 第六預(yù)設(shè)值，選擇該第十信號與該第一輸出信號其中之一作為一第二輸出 信號。
16. 如權(quán)利要求14所述的影像信號噪聲濾除裝置，其中該差異值產(chǎn)生器 包括一第五運算單元，用以對該第七信號與該第八信號進行運算，以產(chǎn)生 一第一運算結(jié)果；以及一第二絕對值產(chǎn)生器，用以將該第一運算結(jié)果取絕對值，以產(chǎn)生該第 一差異值。
17. 如權(quán)利要求16所述的影像信號噪聲濾除裝置，其中該第五運算單元 為一減法器。
18. 如權(quán)利要求16所述的影像信號噪聲濾除裝置，還包括一第 一低通濾波器，耦接于該第二絕對值產(chǎn)生器與該第二噪聲檢測器 之間，用以平均該第一差異值。
19. 如權(quán)利要求14所述的影像信號噪聲濾除裝置，其中該第二噪聲檢測 器包括一平均單元，用以接收該第一差異值，并對該第一差異值進行平均， 以產(chǎn)生一平均值；一減法器，用以接收該第一差異值與該平均值，用以對該第一差異值 與該平均值進行減法運算，以獲得一第二運算結(jié)果；一第三絕對值產(chǎn)生器，耦接至該減法器，用以將該第二運算結(jié)果取絕 對值，以產(chǎn)生一第二差異值；一動態(tài)閾值產(chǎn)生器，耦接至該三絕對值產(chǎn)生器，用以對該第二差異值 進行處理，以產(chǎn)生一第十一信號；以及一第三比較器，耦接至該第三絕對值產(chǎn)生器與該第八運算單元，用以 比較該第二差異值與該第十二信號，以產(chǎn)生該檢測結(jié)果。
20. 如權(quán)利要求19所述的影像信號噪聲濾除裝置，其中該動態(tài)閾值產(chǎn)生 器包括一第二低通濾波器，耦接于該第三絕對值產(chǎn)生器，用以將該第二差異 值進行平均，以產(chǎn)生一第十二信號；一乘法器，耦接至該第二低通濾波器，用以將該第十二信號與一第七 預(yù)設(shè)值進行乘法運算，以產(chǎn)生一第十三信號；以及一加法器，耦接至該乘法器，用以將該第十三信號、 一第八預(yù)設(shè)值與 該平均值進行加法運算，以產(chǎn)生該第十一信號。
21. —種影像信號噪聲濾除方法，包括下列步驟接收一影像信號，并對該影像信號進行一模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換，以產(chǎn)生一數(shù) 字信號；濾除該數(shù)字信號的一第一噪聲部份，并產(chǎn)生一第一信號； 濾除該第 一信號的 一 第二噪聲部份；其中該第一噪聲部份為一取樣脈沖噪聲，該第二噪聲部份為一線脈沖 噪聲。
22. 如權(quán)利要求21所述的影像信號噪聲濾除方法，其中濾除該數(shù)字信號 的該第一噪聲部份的步驟包括檢測該數(shù)字信號，以產(chǎn)生一第一檢測結(jié)果； 根據(jù)該數(shù)字信號產(chǎn)生一補償信號；以及根據(jù)該第一檢測結(jié)果決定該第一信號為該補償信號或該數(shù)字信號。
23. 如權(quán)利要求21所述的影像信號噪聲濾除方法，其中濾除該第一信號 的該第二噪聲部份的步驟包括對該第一信號進行檢測，以產(chǎn)生一第二檢測結(jié)果；以及 根據(jù)該第二檢測結(jié)果來決定所輸出的一第 一輸出信號為延遲的該第一 信號或該第 一 信號的中位數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明提出一種影像信號噪聲濾除裝置與方法。信號噪聲濾除裝置包括模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器、第一濾波器與第二濾波器。模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器用來接收影像信號，并且對影像信號進行模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換，以產(chǎn)生數(shù)字信號。第一濾波器用以接收數(shù)字信號，并濾除數(shù)字信號的第一噪聲部分，以產(chǎn)生第一信號。第二濾波器耦接至第一濾波器，用以接收并濾除第一信號的第二噪聲部分，其中第一噪聲部分為取樣脈沖噪聲，而第二噪聲部分為線脈沖噪聲。
文檔編號H04N5/213GK101662577SQ20081021116
公開日2010年3月3日 申請日期2008年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月28日
發(fā)明者林信一 申請人:聯(lián)詠科技股份有限公司