專利名稱：一種用于降低噪聲的方法和電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于降低噪聲的一種方法和電路，尤其涉及，用于有效地抑制圖像信號里的脈沖噪聲的一種方法和電路。
通常，一個獨(dú)立的脈沖噪聲在頻率范圍內(nèi)均勻分布，正由于使用了一種線性濾波器，導(dǎo)致圖像細(xì)節(jié)模糊，不能有效地消除脈沖噪聲的高頻分量。
于是，一個具有意義的研究已經(jīng)在各種領(lǐng)域進(jìn)行，以下文獻(xiàn)描述了根據(jù)非線性濾波方案來處理呈現(xiàn)白色特性(white nature)的脈沖噪聲[1]D.H.Sargarad and J.W.Modestino，“消除數(shù)字用戶鏈中的脈沖噪聲的誤差及擦除編碼”IEEE通信學(xué)報(bào)(Transactions on communication)，38卷1145-1155頁，1990年8月；[2]J.W.Lechleider，“數(shù)字用戶線路的一種自適應(yīng)脈沖噪聲消除器”，環(huán)球?qū)W報(bào)(proc of the GLOBECOM)，1卷，36-39頁，1992年12月609，Orlando，F(xiàn)L.USA；[3]G.AWilliamson，PM.Clarkson，and W.A.Sethares，“中值LMS適配濾波器的工作特性”IEEE Tr.關(guān)于信號處理(on signal processing)PP.667-680頁，1993年2月；以及[4]S.R.Kim andA.Efron，“自適應(yīng)強(qiáng)脈沖噪聲濾波”IEEE信號處理學(xué)報(bào)(Transactions on signalprocessing)，1995年8月，PP.1855-1866頁。
本發(fā)明的一個目的是提供一種能夠有效地消除圖像信號里的脈沖噪聲引起的干擾的降低噪聲方法，以及適于實(shí)現(xiàn)這種方法的電路。
本發(fā)明的另一個目的 是提供一種能夠通過遞歸濾波(recursive filtering)有效地消除圖像信號里的尖脈沖(severe impulse)噪聲引起的干擾的降低噪聲方法，以及適于實(shí)現(xiàn)這種方法的電路。
本發(fā)明的再一個目的是提供一種能夠有效地消除由隔行掃描以及脈沖噪聲引起的出現(xiàn)在低行頻區(qū)附近產(chǎn)生的干擾(aliasing)的一種降低噪聲方法，以及適易于實(shí)現(xiàn)這種方法的電路。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，提供的一種降低噪聲方法，包括如下步驟(a)產(chǎn)生具有不同大小的并包括一個輸入樣值的多個觸發(fā)脈沖(window)；(b)相對于各個觸發(fā)脈沖獲取一個平均取樣值以及絕對偏差平均樣值(absolute deviationmean samples)；(c)通過應(yīng)用相對于各個觸發(fā)脈沖的平均取樣值和樣值的絕對偏差平均值；在一個輸入信號里檢測脈沖分量的存在；以及(d)如果在輸入信號里存在脈沖分量，則在一個預(yù)定大小的調(diào)整觸發(fā)脈沖里微調(diào)樣值(trimmingthe samples)，否則，旁路該輸入信號。
另外，提供一種通過抑制在輸入信號里的已檢測出的脈沖分量來降低噪聲的一種降低噪聲電路，包括觸發(fā)脈沖發(fā)生裝置，用于產(chǎn)生包括一個輸入樣值的不同大小的多個觸發(fā)脈沖；噪聲(outlier)檢測裝置，用于通過獲得各個觸發(fā)脈沖的平均取樣值和樣值的絕對偏差平均值來確定輸入信號是否為噪聲(outlier)；如果在所述噪聲檢測裝置里確定輸入信號是一種噪聲時，用于產(chǎn)生選擇控制信號的裝置；微調(diào)裝置(trimming means)，用于在預(yù)定大小的調(diào)整觸發(fā)脈沖里調(diào)整樣值并輸出調(diào)整信號；以及選擇裝置，用于根據(jù)選擇控制信號檢查如果在輸入信號里存在脈沖分量時輸出調(diào)整的信號作為一個輸出信號，否則，照原樣輸出該輸入信號作為輸出信號。
本發(fā)明的上述目的和優(yōu)點(diǎn)在參照如下附圖結(jié)合最佳實(shí)施例的詳細(xì)描述后會更加清楚

圖1是依據(jù)本發(fā)明的降低噪聲方法的一個實(shí)施例的流程圖；圖2是依據(jù)本發(fā)明的降低噪聲方法的另一個實(shí)施例的流程圖；圖3是依據(jù)本發(fā)明的降低噪聲方法的再一個實(shí)施例的流程圖；圖4是依據(jù)本發(fā)明的降低噪聲電路的一個實(shí)施例的框圖；圖5是圖4所示的觸發(fā)脈沖發(fā)生器的一個詳細(xì)電路圖；圖6是依據(jù)本發(fā)明的降低噪聲電路的另一個實(shí)施例的框圖；圖7是圖6所示的觸發(fā)脈沖發(fā)生器的一個詳細(xì)電路圖，以及圖8是依據(jù)本發(fā)明的降低噪聲電路的再一個實(shí)施例的框圖。
本發(fā)明提出的一種降低噪聲方法確定根據(jù)在具有不同大小的兩個不同觸發(fā)脈沖的取樣統(tǒng)計(jì)比較在一個當(dāng)前輸入的樣值里是否存在一個脈沖分量，從而防止由于一個錯誤的脈沖檢測引起輸入圖像信號的惡化。如果在當(dāng)前樣值里沒有檢測出脈沖，則旁路該取樣值。另一方面，如果檢測出脈沖，則該采樣值就被微調(diào)平均值(trimmed mean)濾波器調(diào)整，于是輸出一個已調(diào)整的樣值。
首先，由正被輸入的一個兩維(2-D)視頻信號的樣值組成的一個觸發(fā)脈沖WM按以下方程式定義WM=W-M1M2...W-M10...WM1M2.........W0-M2...W00...W0M2.........WM1M2...WM0...WM1M2....(1)]]>=Y[i-M1][j-M2]...Y[i-M1][j]...Y[i-M1][j+M2].........Y[i][j-M2]...Y[i][j]...Y[i][j+M2].........Y[i+M1][j-M2]...Y[i+M1][j]...Y[i+M1][j+M2]....(1.1)]]>這里，觸發(fā)脈沖WM的大小是(2M1+1)×(2M2+1)，在中心的樣值Y[i][j]表示現(xiàn)在將被濾波的輸入樣值。
同時，觸發(fā)脈沖WM的平均取樣值A(chǔ)M是按下式計(jì)算的。AM=1(2M1+1)(2M2+1)Σl=-M1M1Σm=-M2M2Wlm....(2)]]>還有，在觸發(fā)脈沖WM里的樣值的絕對偏差平均值DM是按下式計(jì)算的。DM=1(2M1+1)(2M2+1)Σl=-M1M1Σm-M2M2|Wlm-AM|...(3)]]>絕對偏差平均值DM的上述定義方式相似于統(tǒng)計(jì)量里離散樣值(samplevariance)的定義方式。絕對偏差平均值DM表示了平均值A(chǔ)M與樣值的一個平均距離。將絕對偏差平均值DM確定后的有效位和實(shí)際位結(jié)合，脈沖噪聲與通常的信號相比明顯地有大得多的振幅，一個脈沖檢測規(guī)則可按如下獲得。
檢測規(guī)則[1]如果|Y[i][j]-AM|比KDM大，樣值Y[i][j]就包含一個脈沖分量。
這里，符號K是一個常量。
這個規(guī)則很容易理解，因?yàn)槿绻鸜[i][j]是一個噪聲，則|Y[i][j]-AM|的值比與|Y[i][j]-AM|的平均值相對應(yīng)的絕對偏差平均值DM大得多，然而，應(yīng)該注意，檢測規(guī)則[1]是觸發(fā)脈沖的一個功能。換句話說，規(guī)則[1]完全依據(jù)觸發(fā)脈沖的特性曲線。也就是說，不同大小的觸發(fā)脈沖輸出不同的檢測結(jié)果。
為了提高檢測的準(zhǔn)確性，與方程(1)里的觸發(fā)脈沖WM具有不同大小的另一個觸發(fā)脈沖WL還可這樣考慮。WL=W-L1-L2...W-L10...WL1L2.........W0-L2...W00...W0L2.........WL1-L2...WL10...WL1L2....(4)]]>=Y[i-L1][j-L2]...y[i-L1][j]...Y[i-L1][j+L2].........Y[i][j-L2]...Y[i][j]...Y[i][j+L2].........Y[i+L1][j+L2]...Y[I+L1][j]...Y[i+L1][j+L2]....(4.1)]]>這里，假定L1大于或等于M1和L2大于或等于M2。在幾何學(xué)上，觸發(fā)脈沖WM和WL的中心相同，都為Y[i][j]。因此，觸發(fā)脈沖WM里的所有樣值都包括觸發(fā)脈沖WL。所以，在下文中將觸發(fā)脈沖WM和WL分別作為一個小的和大的觸發(fā)脈沖基準(zhǔn)。
類似的，大的觸發(fā)脈沖WL的平均取樣值A(chǔ)L按下式計(jì)算。AL=1(2L1+1)(2L2+1)Σl=-L1L1Σm=-L2L2Wlm...(5)]]>另外，大的觸發(fā)脈沖WL里的樣值的絕對誤差平均值也按下式計(jì)算DL=1(2L1+1)(2L2+1)Σl=-L1L1Σm=-L2L2|Wlm-AL|....(6)]]>根據(jù)結(jié)合大的和小的觸發(fā)脈沖WL和WM定義的參數(shù)，比檢測規(guī)則[1]更可靠的檢測規(guī)則[2]按如下給出檢測規(guī)則[2]如果|Y[i][j]-AM|大于KDM，和|Y[i][j]-AL|大于KDL，則取樣值Y[i][j]就包含一個脈沖分量。
由于檢測規(guī)則[2]進(jìn)一步考慮到大的觸發(fā)脈沖WL里的樣值是一個噪聲的可能性，因此，當(dāng)應(yīng)用檢測規(guī)則[2]和應(yīng)用檢測規(guī)則[1]的情況相比較時被確定包含了一個脈沖分量的樣值Y[i][j]的數(shù)目降低了。換句話說，檢測規(guī)則[2]比檢測規(guī)則[1]檢測出的脈沖要少。所以，可以說檢測規(guī)則[2]比檢測規(guī)則[1]更嚴(yán)格。
另一方面，在實(shí)際圖像取樣的脈沖噪聲消除期間，確定了包含有脈沖的樣值被其它的值代替。這時，將沒有包含脈沖的樣值認(rèn)為是包含了一個脈沖的錯誤檢測就會導(dǎo)致濾波輸出的畫面質(zhì)量下降，例如，模糊。
因此，為了防止畫面質(zhì)量下降，使用檢測規(guī)則[2]最佳，它以消除(removing)少的脈沖為代價而保持輸入圖像的細(xì)節(jié)。
在檢測規(guī)則[2]里，如果在輸入樣值Y[i][j]里沒檢測出脈沖分量，本發(fā)明提出了一個降低噪聲系統(tǒng)的最終輸出YN[i][j]按下式給出YN[i][j]＝Y(jié)[i][j]…(7)這意味著該最終輸出在這種情況被旁路了。
在樣值Y[i][j]里檢測出一個脈沖分量的情況下，就根據(jù)小的觸發(fā)脈沖WM確定了以K的微調(diào)平均值濾波器(k-trimmed mean filter)的濾波。這里，調(diào)整是一種濾波方案已從下文(5)和(6)中公知，其中公開了一種非線性濾波方案。[5]J.B.Bednar和T.L.Watt.“IEEE聲學(xué)，語音和信號處理學(xué)報(bào)(Tranasactionson Acoustics speech and signal processing)1984年2月，PP.145-153頁”“Alpha.調(diào)整裝置和其與中值濾波器的聯(lián)系”；以及[6]A.Restrepo和A.Bovik”用于圖像恢復(fù)的自適應(yīng)微調(diào)平均值濾波器”IEEE聲學(xué)，語音，以及信號處理學(xué)報(bào)(Tr.on Acoustics，speech and signal processing)，1988年8月，PP.1326-1337頁。
同時，用于調(diào)整在小觸發(fā)脈沖WM里的一個噪聲的一個調(diào)整觸發(fā)脈沖TM按下式定義。TM=T[i-M1][j-M2]...T[i-M1][j]...T[i-M1][j+M2].........T[i][j-M2]...T[i][j]...T[i][j+M2].........T[i+M1][j-M2]...T[i+M1][j]...T[i+M1][j+M2]....(8)]]>此處，
這里，T[i+1][j+m]等于零時表示W(wǎng)1m在小的觸發(fā)脈沖WM里包含一個噪聲。微調(diào)平均值濾波器的輸出根據(jù)該調(diào)整觸發(fā)脈沖，按照下面的等式(10)確定。Ytr[i][j]=1|TM|Σl=-M1M1Σm=-M2M2WlmT[i+l][j+m]....(10)]]>此處，|TM|=Σl=-M1M1Σm=-M2M2T[i+l][j+m]....(11)]]>以及|TM|表示未調(diào)整樣值的數(shù)目。如果|TM|等于零，則所有的樣值為噪聲。當(dāng)觸發(fā)脈沖里的所有樣值均受正、負(fù)脈沖的作用時，出現(xiàn)一種情況。在這種情況時，一個輸出信號按下面的等式給出。
Ytr[i][j]＝AM…(12)調(diào)整的程度由常數(shù)K控制。例如，如果常數(shù)K是一個無窮大，就不會有已微調(diào)的樣值；如果K為零，則觸發(fā)脈沖里的所有樣值均被微調(diào)輸出。因此，如果該常數(shù)根據(jù)頻道的狀態(tài)適當(dāng)?shù)倪x擇，就能得到各種噪聲消除特性。
概括起來，降低噪聲系統(tǒng)的輸出按下面等式給出
以上描述的算法直接降低非遞歸(nonrecursive)噪聲，下面參照圖1進(jìn)行解釋。
圖1是按照本發(fā)明的降低噪聲方法的一個實(shí)施例的一個流程圖。
在圖1中，產(chǎn)生分別由等式(1、1)和(4、1)表示的大、小觸發(fā)脈沖WL和WM(步驟101)。
小的觸發(fā)脈沖WM的平均取樣值A(chǔ)M和在小的觸發(fā)脈沖WM中的樣值的絕對偏差平均值DM分別用等式(2)和(3)計(jì)算。另外，大的觸發(fā)脈沖WL的平均取樣值A(chǔ)L和在大觸發(fā)脈沖WL里的樣值的絕對偏差平均值DL分別用等式(5)和(6)計(jì)算(步驟102)。
根據(jù)檢測規(guī)則[2]，如果在小的觸發(fā)脈沖WM和大的觸發(fā)脈沖WL里都存在脈沖，就可確定輸入樣值僅包含一個脈沖，即，|Y[i][j]-AM|大于KDM且|Y[i][j]-AL|大于KDL。當(dāng)確定輸入樣值包含一個脈沖時，通過使用微調(diào)平均值濾波器調(diào)整輸入樣值得到的輸出Ytr[i][j]就作為一個最終輸出YN[i][j]來輸出(步驟103-105)。另一方面，當(dāng)輸入樣值不包含脈沖時，則將輸入樣值Y[i][j]照原樣旁路并作為最后輸出YN[i][j]來輸出(步驟106)。
在步驟105和106之后，輸入下一樣值，根據(jù)樣值里是否有一個脈沖存在來對其調(diào)整或?qū)ζ渑月罚瑥亩档驮肼?步驟107)。
同時，用濾波的輸出來對下一個樣值進(jìn)行濾波的遞歸濾波方式在消除強(qiáng)脈沖噪聲方面是非常有用的。
在遞歸濾波中，小的和大的觸發(fā)脈沖分別按等式(1、2)和(4、2)定義。WM=YN[i-M1][j-M2]...YN[i-M1][j]...YN[i-M1][j+M2].........YN[i][j-M2]...Y[i][j]...Y[i][j+M2].........Y[i+M1][j-M2]...Y[i+M1][j]...Y[i+M1][j+M2]...(1.2)]]>WL=YN[i-L1][j-L2]...YN[i-L1][j]...YN[i-L1][j+L2].........YN[i][j-L2]...Y[i][j]...Y[i][j+L2].........Y[i+L1][j-L2]...Y[i+L1][j]...Y[i+L1][j+L2]....(4.2)]]>這里，YN表示一個已濾波的取樣值。除觸發(fā)脈沖的產(chǎn)生方法以外，遞歸濾波方式與非遞歸濾波方式幾乎是一樣的。
根據(jù)觸發(fā)脈沖WM和WL的脈沖噪聲消除方法的遞歸模式將在下面敘述。
圖2是按照本發(fā)明的降低噪聲方法的另一個實(shí)施例的流程圖。
參照圖2，用于遞歸降低噪聲的一個小的和大的觸發(fā)脈沖WM和WL使用等式(1、2)和(4、2)來生成(步驟201)。
小的觸發(fā)脈沖WM的平均取樣值A(chǔ)M和在小的觸發(fā)脈沖里的樣值的絕對偏差平均值DM分別用等式(2)和(3)來計(jì)算。還有，大的觸發(fā)脈沖WL的平均取樣值和在大的觸發(fā)脈沖WL里的樣值的絕對誤差平均值DL分別用等式(5)和(6)來計(jì)算(步驟202)。
按照檢測規(guī)則[2]，如果輸入樣值Y[i][j]在小的和大的觸發(fā)脈沖WM和WL里都包含有一個脈沖，即，|Y[i][j]-AM|大于KDM且|Y[i][j]-AL|大于KDL，則通過利用微調(diào)平均值濾波器在小的觸發(fā)脈沖WM之內(nèi)調(diào)整樣值而得到的輸出Ytr[i][j]就作為一個最終輸出YN[i][j]被輸出(步驟203-205)。同時，如果輸入樣值Y[i][j]在小的或大的觸發(fā)脈沖WM和WL里都不包含任何脈沖，那么輸入樣值Y[i][j]照原樣被旁路，并作為一個最終輸出YN[i][j]來輸出(步驟206)。
在步驟205和206之后，輸入樣值Y[i][j]被最終輸出YN[i][j]來取代(步驟207)。之后輸入下一個樣值，根據(jù)在樣值中是否存在一個脈沖來確定是對其調(diào)整或者對其旁路，從而降低噪聲(步驟208)。
上述遞歸或者非遞歸濾波方式?？梢院苋菀椎赜糜谙谝粋€一維信號(例如一個通信號)里的噪聲，而沒有任何困難。那就是，如果L1和M1為零，那么上述方法就變?yōu)橐粋€一維脈沖消除系統(tǒng)。
同時，當(dāng)將本發(fā)明提出的算法應(yīng)用于一個以場內(nèi)(intra-field)模式隔行掃描的圖像時，即使在低行頻分量區(qū)域附近出現(xiàn)干擾，也可以通過改變參數(shù)K的值，來得到一個從低通(low-pass penetrating)濾波器到一個全通濾波器變化的一個期望的頻率特性。
這時，干擾由隔行掃描引起。為了降低在低行頻區(qū)域附近的干擾，下面的行(horizontal)濾波器結(jié)構(gòu)與上述的算法相結(jié)合。
有一個長(2L2+1)的水平向量VL由下式定義。
VL＝[VL2，…，V0，…，VL2]
水平(horizontal)向量是按等式(4、1)和(4、2)確定的大觸發(fā)脈沖WL的矩陣中心行(row)向量。一個水平分量H的量，或者更明確說，一個水平高頻分量的量(下文為“水平量”)通過用一個預(yù)定的加權(quán)向量W＝[W-L2，…，W0…，WL2]按照下式計(jì)算。H＝|VLWt|=|Σl=-L2L2V1W1|......(15)]]>
此處，t表示一個轉(zhuǎn)置向量。
根據(jù)本發(fā)明用等式(13)概括起來的降低噪聲算法按照水平量H變化為如下等式(16)。
此處，T是一個常數(shù)。因此，即使確定了按照檢測規(guī)則[2]檢查過的樣值包含了一個脈沖，在水平量H小于或等于常數(shù)T時輸入樣值被旁路，這是因?yàn)椴荒艽_定由檢測規(guī)則[2]檢測出的噪聲是由一個脈沖導(dǎo)致還是由于場內(nèi)濾波的干擾所致。所以，就防止了隔行掃描導(dǎo)致的干擾。
下面，參照圖3敘述上述算法。
圖3是按照本發(fā)明的降低噪聲方法的另一個實(shí)施例的流程圖。
參照圖3，用于遞歸降低噪聲的一個小的和大的觸發(fā)脈沖WM和WL是由等式(1、2)和(4、2)產(chǎn)生(步驟301)的。
小的觸發(fā)脈沖WM的平均取樣值A(chǔ)M和在小的觸發(fā)脈沖WM里樣值的絕對偏差平均值DM分別用等式(2)和(3)計(jì)算。還有，大的觸發(fā)脈沖WL的平均樣值和在大的觸發(fā)脈沖WL里樣值的絕對偏差平均值DL分別用等式(5)和(6)計(jì)算(步驟302)。
那么，水平量H用大觸發(fā)脈沖WL的矩陣中心行(row)向量和一個預(yù)定的加權(quán)向量按等式(15)來計(jì)算(步驟303)。
如果按照檢測規(guī)則[2]在小的和大的觸發(fā)脈沖WM和WL里輸入樣值Y[i][j]均包含一個脈沖，并且，水平量H大于一個預(yù)定常數(shù)T，則用微調(diào)平均值濾波器調(diào)整輸入樣值得到的輸出Ytr[i][j]就作為一個最終輸出YN[i][j]來輸出(步驟304-307)。同時，如果輸入取樣值Y[i][j]在小的或大的觸發(fā)脈沖WM或WL里，均不包含任何脈沖分量，或者水平量H不大于一個預(yù)定常數(shù)T，那么，輸入取樣值Y[i][j]照原樣被旁路，而且作為最終輸出YN[i][j]來輸出(步驟308)。
在步驟307和308之后，輸入下一個取樣值，根據(jù)在取樣值里是否存在一個脈沖而對其調(diào)整或旁路，從而降低噪聲(步驟309)。
即使如圖3所示的降低噪聲方法是按照圖1的非遞歸脈沖噪聲降低模式描述的，該方法也可應(yīng)用于圖2的遞歸脈沖降低噪聲模式。
下面，參照圖4到8描述按照本發(fā)明的降低噪聲電路的一個最佳實(shí)施例。
圖4是按照本發(fā)明的降低噪聲電路的一個實(shí)施例的框圖，其中應(yīng)用了一個非遞歸降低噪聲模式，參照圖4，降低噪聲電路，包括一個觸發(fā)脈沖發(fā)生器102，一個第一平均和偏差計(jì)算器104，一個第一噪聲檢測器106，一個第二平均和偏差計(jì)算器108，一個第二噪聲檢測器110，一個選擇控制信號發(fā)生器112，一個微調(diào)平均值濾波器114，以及一個選擇器116。
觸發(fā)脈沖發(fā)生器102接收一個輸入圖像信號Yin，以及產(chǎn)生并輸出2個觸發(fā)脈沖，即是，一個按等式(1，1)定義的一個小的觸發(fā)脈沖WM和按等式(4，1)定義的用于非遞歸降低噪聲模式的一個大的觸發(fā)脈沖WL。并且，觸發(fā)脈沖發(fā)生器102在觸發(fā)脈沖WL或WM的中間輸出一個樣值Y[i][j]。
圖5表示觸發(fā)脈沖發(fā)生器102的詳細(xì)電路圖。觸發(fā)脈沖發(fā)生器102由211到230的取樣延遲器和由241到244的四個行存貯器(line memories)組成。這里，該電路被構(gòu)成為大的觸發(fā)脈沖WL的大小為(5×5)，而小的觸發(fā)脈沖WM的大小為(3×3)的情況。即，觸發(fā)脈沖WL和WM按下式給出。WM=Y[i-1][j-1]Y[i-1][j]Y[i-1][j+1]Y[i][j-1]Y[i][j]Y[i][j+1]Y[i+1][j-1]Y[i+1][j]Y[i+1][j+1]...........(17)]]>第一平均和偏差計(jì)算器104接收從觸發(fā)脈沖發(fā)生器102來的小的觸發(fā)脈沖WM的每一個樣值，并按等式(2)和(3)分別計(jì)算小的觸發(fā)脈沖WM的平均取樣值A(chǔ)M和在小的觸發(fā)脈沖里WM樣值的絕對偏差平均值DM。WL=Y[i-2][j-2]Y[i-2][j-1]Y[i-2][j]Y[i-2][j+1]Y[i-2][j+2]Y[i-1][j-2]Y[i-1][j-1]Y[i-1][j]Y[i-1][j+1]Y[i-1][j+2]Y[i][j-2]Y[i][j-1]Y[i][j]Y[i][j+1]Y[i][j+2]Y[i+1][j-2]Y[i+1][j-1]Y[i+1][j]Y[i+1][j+1]Y[i+1][j+2]Y[i+2][j-2]Y[i+2][j-1]Y[i+2][j]Y[i+2][j+1]Y[i+2][j+2]....(18)]]>如果在輸入樣值Y[i][j]和小的觸發(fā)脈沖WM的平均取樣值A(chǔ)M之間的絕對差值大于絕對偏差平均值DM的常數(shù)K倍，也就是|Y[i][j]-AM|＞KDM，第一噪聲檢測器106確定輸入樣值Y[i][j]包含一個脈沖分量，并輸出一個第一噪聲檢測信號。
第二平均和偏差計(jì)算器108接收從觸發(fā)脈沖發(fā)生器102來的大的觸發(fā)脈沖WL的每一個樣值，并分別按照等式(5)和(6)計(jì)算大的觸發(fā)脈沖WL的平均取樣值和在大的觸發(fā)脈沖WL里樣值的絕對偏差平均值DL。
如果在輸入樣值Y[i][j]和大的觸發(fā)脈沖WL的平均取樣值A(chǔ)L之間的絕對差大于絕對偏差平均值DL的常數(shù)K倍后，也就是|Y[i][j]-AL|＞KDL，則第二噪聲檢測器110確定輸入樣值Y[i][j]包括一個脈沖分量并輸出一個第二噪聲檢測信號。
該選擇控制信號發(fā)生器112產(chǎn)生一個選擇控制信號并將這樣的信號輸出到選擇器116，以使如果第一和第二噪聲檢測信號是分別由第一和第二噪聲檢測器106和110輸出，同時，選擇器116照原樣選擇輸入樣值Y[i][j]，則選擇器116選擇該平均值微調(diào)濾波器114的輸出。
該微調(diào)平均值濾波器114根據(jù)等式(10)從觸發(fā)脈沖發(fā)生器102中調(diào)整小的觸發(fā)脈沖WM的樣值。雖然本發(fā)明的實(shí)施例使用小的觸發(fā)脈沖WM作為調(diào)整觸發(fā)脈沖，但該調(diào)整觸發(fā)脈沖可以具有不同的大小。
該選擇器116接收輸入樣值Y[i][j]和調(diào)整樣值Ytr[i][j]，并選擇這些取樣值中的一個作為最終的輸出信號YN[i][j]來輸出。具體地說，當(dāng)在第一和第二噪聲檢測器106和110中檢測到噪聲，并且將來自觸發(fā)脈沖發(fā)生器102的輸入樣值Y[i][j]照原樣旁路時，選擇器116從微調(diào)平均值濾波器114輸出Ytr[i][j]。
圖6是本發(fā)明的降低噪聲電路的另一個實(shí)施例的框圖，其中，應(yīng)用了遞歸/非遞歸降低噪聲模式。這里，相同的標(biāo)號所指示的單元與圖4中的相同，由此省略其操作的描述。
參見圖6，觸發(fā)脈沖發(fā)生器102′接收從選擇器116反饋回來的最終輸出YN[i][j]，并用反饋信號YN[i][j]代替輸入樣值。
圖5示出了觸發(fā)脈沖發(fā)生器102′的詳細(xì)電路圖。該觸發(fā)脈沖發(fā)生器102′除了取樣延遲器210到230，四個行存貯器241到244之外，還包括一個多路調(diào)制器231。這里，多路調(diào)制器231根據(jù)外部提供的遞歸/非遞歸模式控制信號(S)來選擇輸入樣值Y[i][j]或反饋信號YN[i][j]。具體地說，該多路調(diào)制器231在非遞歸模式選擇輸入樣值Y[i][j]，在遞歸模式選擇反饋信號YN[i][j]。
從而，在遞歸模式下，由觸發(fā)脈沖發(fā)生器102′產(chǎn)生的(3×3)大小的小觸發(fā)脈沖WM和(5×5)大小的大觸發(fā)脈沖WL由下式給出。WM=YN[i-1][j-1]YN[i-1][j]YN[i-1][j+1]YN[i][j-1]Y[i][j]Y[i][j+1]Y[i+1][j-1]Y[i+1][j]y[i+1][j+1]....(19)]]>WL=YN[i-2][j-2]YN[i-2][j-1]YN[i-2][j]YN[i-2][j+1]YN[i-2][j+2]YN[i-1][j-2]YN[i-1][j-1]YN[i-1][j]YN[i-1][j+1]YN[i-1][j+2]YN[i][j-2]YN[i][j-1]Y[i][j]Y[i][j+1]Y[i][j+2]Y[i+1][j-2]Y[i+1][j-1]Y[i+1][j]Y[i+1][j+1]Y[i+1][j+2]Y[i+2][j-2]Y[i+2][j-1]Y[i+2][j]Y[i+2][j+1]Y[i+2][j+2]...(20)]]>同時，在非遞歸模式下，由觸發(fā)脈沖發(fā)生器102′產(chǎn)生的(3×3)大小的小觸發(fā)脈沖WM和(5×5)大小的觸發(fā)脈沖WL由等式(17)和(18)給出。
圖8是按照本發(fā)明的降低噪聲電路的又一個實(shí)施例的框圖，它使用一種以場內(nèi)模式隔行掃描的圖像信號。這里，相同的標(biāo)號指示的單元與圖4中的相同，因此，省略對其操作的描述。
參見圖8，該降低噪聲電路包括一個水平(horizontal)濾波器118，和一個絕對值電路120以及一個比較器122。
該水平濾波器118執(zhí)行由觸發(fā)脈沖發(fā)生器112產(chǎn)生的大觸發(fā)脈沖WL的一中間行向量，和一個預(yù)定的加權(quán)向量的向量運(yùn)算并輸出運(yùn)算結(jié)果。此時，由等式(14)限定的大觸發(fā)脈沖WM的中間行向量VL表示如下
這里，該預(yù)定加權(quán)向量具有高通濾波器的特性。
絕對值電路120從水平(horizontal)濾波器118接收運(yùn)算結(jié)果并計(jì)算該運(yùn)算結(jié)果的絕對值，以輸出水平量H。此時，由絕對值電路120輸出的水平量H由等式(15)表示。
比較器122將從絕對值電路120輸出的水平量與一個預(yù)定常量T進(jìn)行比較，如果該水平量H比常量T大，則產(chǎn)生一個比較控制信號。
選擇器116′根據(jù)由選擇控制信號發(fā)生器112產(chǎn)生的選擇控制信號和在比較器122產(chǎn)生的比較控制信號來選擇由微調(diào)平均值濾波器114調(diào)整的輸出Ytr[i][j]或輸入樣值Y[i][j]。具體地說，該選擇器116在接收到選擇控制信號和比較控制信號時，選擇調(diào)整輸出Ytr[i][j]。
在其它情況下，該選擇器116選擇樣值Y[i][j]。否則，選擇器116將選定的值作為最終輸出YN[i][j]。
如上所述，本發(fā)明有效地消除了由于脈沖而導(dǎo)致的噪聲。并提高了圖像質(zhì)量。
而且，本發(fā)明即使在有尖脈沖存在的情況下，也可有效地消除噪聲。
另外，根據(jù)本發(fā)明，也可消除由于在場內(nèi)模式里隔行圖像(interlaced image)而引起的低行頻區(qū)周圍的干擾。
權(quán)利要求
1.一種降低噪聲的方法，包括以下步驟(a)產(chǎn)生多個具有不同大小并包括一個輸入樣值的觸發(fā)脈沖；(b)獲得相對于各個觸發(fā)脈沖的一個平均取樣值和一個樣值的絕對偏差平均值；(c)利用相對于各個觸發(fā)脈沖的平均取樣值和樣值的絕對平均偏差在輸入信號中檢測脈沖分量的存在；以及(d)如果在輸入信號中存在脈沖分量，則在一個預(yù)定大小的調(diào)整觸發(fā)脈沖內(nèi)調(diào)整該樣值，否則將輸入信號旁路。
2.如權(quán)利要求1的降低噪聲的方法，其中，在所述步驟(c)中，如果至少在二個觸發(fā)脈沖中檢測到輸入信號中存在該脈沖分量，則確定在輸入信號中存在該脈沖分量。
3.如權(quán)利要求1的降低噪聲的方法，其中，所述的調(diào)整觸發(fā)脈沖是多個觸發(fā)脈沖中的一個。
4.一種用于降低存在于輸入信號中的脈沖噪聲的降低噪聲的方法，包括以下步驟(a)產(chǎn)生多個不同大小并包括一個輸入樣值的多個觸發(fā)脈沖；(b)獲得一個相對于各個觸發(fā)脈沖的平均取樣值和樣值的絕對偏差平均值；(c)利用對于各個觸發(fā)脈沖的平均取樣值和樣值的絕對平均偏差，在輸入信號中檢測脈沖分量的存在；(d)通過相對于一個預(yù)定大小的水平向量和一個包括輸入信號的預(yù)定加權(quán)向量進(jìn)行向量運(yùn)算來檢測水平量；以及(e)如果在輸入信號中存在脈沖分量，且檢測到的水平量高于一個預(yù)定常數(shù)，則在預(yù)定大小的調(diào)整觸發(fā)脈沖里調(diào)整樣值。
5.如權(quán)利要求4的降低噪聲的方法，其中，在所述步驟(c)中，如果至少在二個觸發(fā)脈沖中檢測到輸入信號中存在脈沖分量，則確定在輸入信號中存在脈沖分量。
6.如權(quán)利要求4的降低噪聲的方法，其中，調(diào)整觸發(fā)脈沖是多個觸發(fā)脈沖中的一個。
7.如權(quán)利要求4的降低噪聲的方法，其中，在所述步驟(d)中，加權(quán)向量具有高通濾波器特性。
8.一種用于降低存在于輸入信號中的脈沖噪聲的降低噪聲的方法，包括以下步驟(a)產(chǎn)生多個具有不同大小并包括一個輸入樣值的多個觸發(fā)脈沖；(b)相對于各個觸發(fā)脈沖獲得一個平均取樣值和樣值的絕對偏差平均；(c)利用相對于各個觸發(fā)脈沖的平均取樣值和樣值的絕對偏差平均值，在輸入信號中檢測脈沖分量的存在；(d)如果在輸入信號中存在脈沖分量，則在預(yù)定大小的調(diào)整觸發(fā)脈沖中調(diào)整該樣值，否則，將輸入信號旁路；以及(e)用輸出信號代替輸入信號，輸入下一個樣值，并 返回到所述步驟(a)。
9.如權(quán)利要求8所述的降低噪聲方法，其中，在所述步驟(c)中，如果在至少二個觸發(fā)脈沖中檢測到輸入信號中存在脈沖分量，則可確定在輸入信號中存在脈沖分量。
10.一種用于降低存在于輸入信號中的脈沖噪聲的降低噪聲的方法，包括以下步驟(a)產(chǎn)生多個具有不同大小并包括一個輸入樣值的觸發(fā)脈沖；(b)獲得一個相對于各個觸發(fā)脈沖的平均取樣值和一個樣值的絕對偏差平均值；(c)利用相對于各個觸發(fā)脈沖的平均取樣值和樣值的絕對偏差平均值在輸入信號中檢測脈沖分量的存在；(d)通過相對于預(yù)定大小的水平向量和一個包括輸入信號的預(yù)定加權(quán)向量進(jìn)行向量運(yùn)算來檢測水平量；以及(e)在多個觸發(fā)脈沖之一中的調(diào)整觸發(fā)脈沖中調(diào)整樣值，當(dāng)輸入信號中存在脈沖分量并且檢測到的水平量高于一個預(yù)定常量時，則將調(diào)整過的信號作為輸出信號來輸出，否則，就將輸入信號照原樣作為輸出信號輸出；以及(f)用輸出信號代替輸入信號，輸入下一個樣值并返回到所述步驟(a)。
11.如權(quán)利要求10的降低噪聲的方法，其中，在所述步驟(c)中，如果在至少兩個觸發(fā)脈沖中檢測到輸入信號中存在脈沖分量，則確定輸入信號中存在脈沖分量。
12.如權(quán)利要求10所述的降低噪聲的方法，其中，在所述步驟(d)中，該加權(quán)向量具有高通濾波器特性。
13.一種通過抑制輸入信號中所檢測的脈沖分量用于降低噪聲的降低噪聲電路，它包括觸發(fā)脈沖發(fā)生裝置，用于產(chǎn)生包括一個輸入樣值的不同大小的多個觸發(fā)脈沖；噪聲檢測裝置，用于通過獲得各個觸發(fā)脈沖的平均取樣值和一個樣值的絕對偏差平均值，來確定輸入信號是否一個噪聲；如果在所述噪聲檢測裝置中確定輸入信號是一個噪聲，則用于產(chǎn)生一個選擇控制信號的裝置；調(diào)整裝置，用于在一個預(yù)定大小的調(diào)整觸發(fā)脈沖中調(diào)整該樣值并輸出該調(diào)整的信號；以及選擇裝置，根據(jù)選擇控制信號，如果輸入信號中存在脈沖分量，則將調(diào)整后的信號作為輸出信號輸出，否則就將輸入信號照原樣作為輸出信號來輸出。
14.如權(quán)利要求13的降低噪聲的電路，其中，所述觸發(fā)脈沖發(fā)生裝置根據(jù)遞歸/非遞歸模式，通過用遞歸模式中的輸出信號代替輸入信號來產(chǎn)生多個觸發(fā)脈沖。
15.如權(quán)利要求13的降低噪聲電路，其中，它還包括用于通過相對于一個包括輸入樣值的預(yù)定大小的水平向量和一個預(yù)定加權(quán)向量執(zhí)行向量運(yùn)算而檢測一個水平量的裝置；以及用于將該水平量與預(yù)定常量進(jìn)行比較以產(chǎn)生一個比較控制信號的比較裝置。
16.如權(quán)利要求15的降低噪聲電路，其中，當(dāng)接收到選擇控制信號和比較控制信號時，所述選擇裝置輸出調(diào)整后的信號，否則就照原樣輸出該輸入信號。
17.如權(quán)利要求14的降低噪聲電路，其中，它還包括用于通過相對于包括輸入樣值的預(yù)定大小的水平向量和一個預(yù)定加權(quán)向量進(jìn)行向量運(yùn)算來檢測一個水平量；以及用于將該水平量與一個預(yù)定常量進(jìn)行比較以產(chǎn)生一個比較控制信號的比較裝置。
18.如權(quán)利要求17的降低噪聲電路，其中，當(dāng)接收到選擇控制信號和比較控制信號時，所述選擇裝置輸出該調(diào)整后的信號，否則就照原樣輸出輸入信號。
19.如權(quán)利要求13的降低噪聲電路，其中，所述觸發(fā)脈沖發(fā)生裝置產(chǎn)生具有不同大小的第一和第二觸發(fā)脈沖。
20.如權(quán)利要求19的降低噪聲電路，其中，所述噪聲檢測裝置包括一個第一噪聲檢測器，如果輸入樣值和第一觸發(fā)脈沖的平均取樣值之間的絕對差值比乘以一個預(yù)定常數(shù)的第一觸發(fā)脈沖的絕對偏差平均值大，則確定輸入樣值包括脈沖分量，并輸出一個第一噪聲檢測信號；以及一個第二噪聲檢測器，如果輸入樣值和第二觸發(fā)脈沖的平均取樣值之間的絕對差值比乘以所述預(yù)定常量的第二觸發(fā)脈沖的絕對偏差平均值大，則確定輸入樣值中包括脈沖分量，并輸出一個第二噪聲檢測信號。
21.如權(quán)利要求13的降低噪聲電路，其中，所述調(diào)整裝置是一個微調(diào)平均值濾波器。
22.如權(quán)利要求13的降低噪聲電路，其中，所述調(diào)整觸發(fā)脈沖是在多個觸發(fā)脈沖中被選中的一個。
23.如權(quán)利要求13的降低噪聲電路，其中，所述各個觸發(fā)脈沖是由一個二維視頻信號的樣值構(gòu)成的。
24.如權(quán)利要求13的降低噪聲電路，其中，所述各個觸發(fā)脈沖是由一個一維通信信號的樣值構(gòu)成的。
全文摘要
一種降低噪聲的方法和電路，通過產(chǎn)生二個不同大小的觸發(fā)脈沖并在二個相應(yīng)的觸發(fā)脈沖中檢測脈沖分量來確定當(dāng)前的輸入樣值中脈沖分量的存在，以避免由于錯誤檢測而產(chǎn)生的輸入圖像信號的衰減，如果在樣值中沒有檢測到脈沖分量，則旁路該樣值，但是，如果檢測到脈沖分量，則該樣值由一個微調(diào)平均值濾波器調(diào)整并輸出。
文檔編號H04N5/21GK1166103SQ97109699
公開日1997年11月26日 申請日期1997年4月17日 優(yōu)先權(quán)日1996年4月17日
發(fā)明者金永澤 申請人:三星電子株式會社