KR100468858B1 - Apparatus and method for estimating noise in image - Google Patents
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Abstract
본 발명은 원영상의 평균차 영상으로부터 원영상의 잡음분산을 추정하고 영상의 복잡도를 계산하여 복잡도에 따라 상기한 잡음분산을 보정하여 원영상의 잡음분산 추정의 정확도를 향상시킴으로써 원영상의 잡음 수준 추정에 보다 만전을 기할 수 있고 종국적으로는 원영상의 화질 개선에 이바지 할 수 있는 영상의 잡음 수준 추정 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명에 의하면 영상의 잡음 추정의 전제가 되는 평탄영역과 특징영역의 분리를 위해 종전과는 달리 원영상의 계조값의 구배치를 이용하지 않고 평균차 영상만으로 분리가 가능하므로 추정에 있어서의 계산량을 감축할 수 가 있으며, 영상 각 프레임의 특성이 반영된 분포 곡선에서 직접 문턱값을 결정하고 잡음에 대한 분산의 추정시에 영상의 실제 복잡도가 반영되므로 추정의 정확성을 보다 높일 수 있는 이점이 있다.The present invention estimates the noise variance of the original image from the average difference image of the original image, calculates the complexity of the image, and corrects the noise variance according to the complexity to improve the accuracy of the noise variance estimation of the original image. The present invention relates to an apparatus and method for estimating the noise level of an image, which is able to make a more complete estimation and ultimately contribute to the improvement of the image quality of the original image. According to the present invention, since it is possible to separate the flat region and the feature region which are the premise of the noise estimation of the image, it is possible to separate only the average difference image without using the gradient value of the gradation value of the original image. Since the threshold value is directly determined from the distribution curve reflecting the characteristics of each frame of the image, and the actual complexity of the image is reflected when estimating the variance of the noise, the accuracy of the estimation can be further improved.
Description
본 발명은 영상의 잡음 수준 추정 장치 및 방법에 관한 것으로서 특히 영상의 화질개선을 위한 적응적 영상처리에 있어서의 전제조건인 잡음 수준의 추정에 영상의 특징을 반영시킴으로써 잡음 추정의 정확성을 기할 수 있는 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for estimating noise level of an image. In particular, an accuracy of noise estimation can be obtained by reflecting a characteristic of an image to noise level estimation, which is a prerequisite for adaptive image processing for image quality improvement. An apparatus and method are provided.
영상의 잡음 수준 추정은 영상의 최적의 재현을 위한 적응적 영상처리에 있어서 선행되어야 하는 필수적 절차이다. 추정에 있어서 가장 중요한 요소는 추정의 정확성과 추정을 위한 계산량의 최소화이다.Estimation of the noise level of an image is an essential procedure that must be preceded in adaptive image processing for optimal reproduction of the image. The most important factor in the estimation is the accuracy of the estimation and the minimization of the calculation amount for the estimation.
잡음 추정에 관한 종전의 기술로 여러 가지가 있으며 이에 관한 국내외의 특허출원도 많이 있다. 여러 관련 기술들 중 일례로서 Olsen이라는 사람은 그의 논문 "Estimation of noise in images:An Evaluation", CVGIP:Graphical Models and Image Processing, Vol.55, No.4, July pp319-323, 1993에 잡음추정에 관한 대표적인 방법 5가지를 언급하고 있다. 5가지의 방법이란 평균치 방법(Average method), 구배치 방법(Gradient method), 블록 방법(Black method), 산란 방법(Scatter method), 피라미드 방법(Pyramid method)을 일컬으며 이에 대한 상세한 설명은 위에서 언급한 논문에 상세히 기재되어 있으므로 약하기로 한다. Olsen은 그의 논문에서 이 5가지 방법들 중 평균치 방법이 여러 측면에서 추정에 가장 최적의 방법이라고 소개하고 있다.There are many conventional techniques for noise estimation, and there are many domestic and international patent applications. As an example of a number of related technologies, Olsen, in his article "Estimation of noise in images: An Evaluation", CVGIP: Graphical Models and Image Processing, Vol. 55, No. 4, July pp319-323, 1993, Five representative methods are mentioned. The five methods are called Average Method, Gradient Method, Black Method, Scatter Method, and Pyramid Method. Since it is described in detail in one paper, it is weak. Olsen introduces in his paper that the mean method is the best method for estimation in many respects.
여러 관련 기술들 중 또 다른 일례로서 K.Rank, M.Lendl and R.Unbehauen라는 사람의 논문 "Estimation of image noise variance", IEEE Proc-Vis. Image Signal Process, Vol. 146, No.2 pp80-84, April 1999에 제시된 반복적 방법(Iterative method)이 있는데 이 방법은 방향차(Directional difference), 국지 표준편차 히스토그램(Histogram of local standard deviation), 반복적 히스토그램 분석(Iterative histogram analysis)을 사용하여 잡음을 추정하는 방법이다. 본 방법은 영상 복잡도를 고려하지 못하여 추정의 정확성이 떨어지는 문제점이 있다.Another example of several related technologies is the article by K.Rank, M.Lendl and R.Unbehauen, "Estimation of image noise variance", IEEE Proc-Vis. Image Signal Process, Vol. 146, No. 2 pp80-84, April 1999, iterative method, which includes the directional difference, the histogram of local standard deviation, and the iterative histogram analysis. ) To estimate the noise. This method does not consider the image complexity and has a problem in that the accuracy of estimation is inferior.
여러 관련 기술들 중 또 다른 일례로서 미국특허 5923775, "Apparatus and Method for Signal Dependent Noise Estimation and Reduction in Digital Images"에 제시되어 있는 신호종속 방법(Signal-dependent method)인데 본 방법은 영상 분할(Image segmentation), 영상 구배 히스토그램(Image gradient histogram), 히스토그램 문턱값 계산(Histogram threshold calculation)을 사용하여 잡음을 추정하는 방법이다. 본 방법은 추정을 위해 많은 계산량이 필요한 단점이 있다.Another example of the related technologies is a signal-dependent method described in US Patent 5923775, "Apparatus and Method for Signal Dependent Noise Estimation and Reduction in Digital Images," which is an image segmentation method. ), A method of estimating noise using an image gradient histogram and a histogram threshold calculation. This method has a disadvantage in that a large amount of calculation is required for estimation.
위에서 언급한 평균치 방법이 잡음의 추정에 있어서 가장 범용적으로 사용되고 있다. 평균치 방법은 원영상의 평균 영상(average image)을 구한 후 원영상과 평균치 영상의 차의 절대치를 구하여 원영상의 평균차 영상(average difference image)을 구한다. 평균차 영상을 구하면 저주파대의 거의 모든 영상 특징(imagefeature) 성분을 제거할 수 있게 되어 평균차 영상에는 거의 고주파의 영상신호 성분 즉, 특징영역 성분, 잡음성분 등만이 존재하게 된다. 평균차 영상을 구함과 아울러 원영상의 구배치(경사도, grandient)를 계산한다. 구배치는 영상의 평탄화 정도를 나타내는 지표로서 이 값이 작을수록 영상이 더 평탄함을 의미한다. 구배치의 계산은 원영상의 특징영역(feature area)과 평탄영역(uniform area)을 구분짓기 위해 행해진다. 영상에서 이 두 영역의 구분은 잡음 추정에 있어서 매우 중요한데 특징영역에 있는 잡음성분은 영상의 재현에 그리 큰 영향을 주지 않으나 평탄영역의 잡음성분은 영상의 재현 품질에 많은 부정적인 영향을 미치기 때문이다. 따라서 이를 구분함이 잡음 추정에 있어서의 정확성 및 계산에서의 효율성을 추구할 수 있기에 이 두 영역의 구분은 잡음 추정에 있어서 매우 중요하다. 영역의 구분은 구배치에 문턱값(threshold value)을 부여하여 소정의 문턱값 이하를 갖는 부분을 평탄영역으로 하고 원영상의 잡음분산을 추정하게 된다.The average method mentioned above is the most widely used for the estimation of noise. The average method obtains an average difference image of the original image by obtaining an average image of the original image and then obtaining an absolute value of the difference between the original image and the average image. When the average difference image is obtained, almost all imagefeature components of the low frequency band can be removed, and only the high frequency image signal components, that is, the feature region components and the noise components, exist in the average difference image. In addition to obtaining the mean difference image, the gradient of the original image is also calculated. The gradient is an index indicating the degree of flattening of the image, and the smaller this value is, the flatter the image is. The calculation of the gradient is performed to distinguish between the feature area and the uniform area of the original image. The distinction between these two areas in the image is very important for noise estimation because the noise component in the feature region does not have a significant effect on the image reproduction, but the noise component in the flat region has a lot of negative effects on the image reproduction quality. Therefore, the distinction between these two areas is very important for noise estimation because it can pursue accuracy and calculation efficiency in noise estimation. In the division of the area, a threshold value is given to a gradient value, and a portion having a predetermined value or less is set as a flat area, and noise variance of the original image is estimated.
그러나 종전의 평균치 방법은 다음과 같은 문제점을 내포하고 있다.However, the previous average method has the following problems.
원영상의 평균영상을 얻기 위해 원영상에 대하여 최소 멱수(least-square) 기법을 이용한 직선 근사화(linear-fit)를 수행하게 되는데 이는 계산시간의 장기화를 초래하는 문제점이 있으며, 평탄영역의 분리를 위해 원영상에 대한 구배치를 별도로 구해야 하고, 모든 영상 프레임에 대하여 구배치 문턱값을 고정하기 때문에 각 프레임마다 영상 특성이 다른 측면을 반영하지 못하여 특징영역과 평탄영역이 정확하게 구분이 되지 않는 문제점이 있다. 또한 잡음수준이 낮은 복잡한 영상(특징영역이 많은 영상)의 잡음 분산이 과도하게 추정되는 문제점 즉, 영상의 복잡도가 반영되지 않아 잡음분산 산출의 부정확성의 문제점도 아울러 내포하고 있다.In order to obtain an average image of the original image, linear-fit is performed using the least-square method on the original image, which causes a prolonged computation time. In order to solve this problem, the gradient of the original image must be obtained separately, and the threshold of the gradient is fixed for all image frames. Therefore, the characteristic characteristics and the flat region cannot be accurately distinguished because the image characteristics do not reflect different aspects in each frame. have. In addition, the problem of excessive estimation of noise variance in a complex image having a low noise level (image having many feature areas), that is, the complexity of the image is not reflected and also includes a problem of inaccuracy in calculating the noise variance.
따라서 본 발명은 상기와 같은 종전 기술들의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서 본 발명의 목적은 잡음 분산 추정에 소요되는 계산량의 감축과 추정의 정확도를 향상시킴으로써 종국적으로는 영상의 화질 개선에 이바지 할 수 있는 영상의 잡음 수준 추정 장치 및 방법을 제공함에 있다.Therefore, the present invention was devised to solve the above problems of the prior arts, and an object of the present invention is to reduce the amount of computation required for noise variance estimation and to improve the accuracy of estimation. The present invention provides an apparatus and method for estimating noise level of an image.
도 1a은 본 장치발명의 구성도.1A is a block diagram of the present invention.
도 1b는 영상 특성 분석부의 상세구성도.1b is a detailed configuration diagram of an image characteristic analyzer;
도 1c는 원영상의 일례도.1C is an example of an original image.
도 1d는 평균 영상의 일례도.1D is an example of an average image.
도 1e은 평균차 영상의 일례도.1E is an example of an average difference image.
도 1f은 평균차 영상 계조값의 분포와 문턱값의 결정을 위한 분포 곡선의 일례도.1F is an example of a distribution curve for determining a distribution of average difference image gray values and a threshold value.
도 1g은 보정분산 산출부의 상세구성도.1G is a detailed configuration diagram of a correction variance calculation unit.
도 1h은 보정상수의 산출을 위한 그래프의 일례도.1H is an example of the graph for calculation of a correction constant.
도 2a는 본 방법발명의 흐름도.2A is a flow chart of the present invention.
도 2b은 원영상 분석 단계의 상세흐름도.Figure 2b is a detailed flow diagram of the original image analysis step.
도 2c는 보정분산 산출 단계의 상세흐름도.Figure 2c is a detailed flowchart of the correction variance calculation step.
<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
10:영상 특성 분석부 11:보정분산 산출부10: image characteristic analysis unit 11: correction variance calculation unit
101:LPF 102:ABS 103:문턱값 산출부101: LPF 102: ABS 103: threshold value calculation unit
104:평균/복잡도 산출부 105:추정분산 산출부104: average / complexity calculation unit 105: estimated variance calculation unit
111:보정상수 산출부 112:곱셈기111: correction constant calculation unit 112: multiplier
이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명이 제공하는 영상의 잡음 수준 추정 장치는 원영상의 계조값으로부터 획득된 평균차 영상의 계조값의 분포로부터 원영상의 잡음에 대한 추정분산과 원영상의 복잡도를 산출하는 영상 특성 분석부 및 추정분산을 복잡도의 함수에 따라 보정된 보정분산을 산출하는 보정분산 산출부를 포함함을 그 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the noise level estimation apparatus of an image provided by the present invention estimates the complexity of the original image and the estimated variance of the noise of the original image from the distribution of the gray level values of the average difference image obtained from the gray level values of the original image. And a correction variance calculator for calculating a correction variance corrected according to a function of complexity.
또한 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명이 제공하는 영상의 잡음 수준 추정 방법은 기지의 분산을 갖는 잡음이 포함된 추정대상 영상의 계조값으로부터 획득된 평균차 영상의 계조값 분포로부터 원영상의 잡음에 대한 추정분산과 원영상의 복잡도를 산출하는 영상 특성 분석 단계 및 추정분산에 복잡도를 반영시켜 보정분산을 산출하는 하는 보정분산 산출 단계를 포함함을 그 특징으로 한다.In addition, in order to achieve the above object, the noise level estimation method of an image provided by the present invention includes a method for estimating the original image from a gray scale distribution of an average difference image obtained from gray scale values of an estimated target image including noise having a known variance. And an image characteristic analysis step of calculating the estimated variance of the noise and the complexity of the original image, and a correction variance calculating step of calculating the correction variance by reflecting the complexity in the estimated variance.
이하 본 발명의 구성, 작용 및 최적의 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하되 도면의 구성요소들에 참조번호를 부여함에 있어서 동일 구성요소에 대해서는 비록 다른 도면상에 있더라도 동일 참조번호를 부여하였으며 당해 도면에대한 설명시 필요한 경우 다른 도면의 구성요소를 인용할 수 있음을 미리 밝혀둔다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT Hereinafter, the configuration, operation, and optimal embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, in which like reference numerals are used to designate like elements. It is noted that in the description of the drawings, components of other drawings may be cited as necessary.
도 1a은 본 장치발명의 구성도이며 도 1b는 원영상 분석부의 상세구성도이다.Figure 1a is a block diagram of the present invention and Figure 1b is a detailed block diagram of the original image analysis unit.
영상 특성 분석부(10)는 원영상 프레임의 픽셀값()으로부터 원영상의 평균차 영상의 픽셀값을 획득한 후 이 픽셀값의 분포로부터 원영상의 잡음에 대한 추정분산()과 복잡도()를 산출하는 부분이다. 여기서 첨자 k은 원영상 프레임의 순번이다. 즉,은 k번째 프레임의 추정분산을 의미하며은 k번째 프레임의 복잡도를 의미한다. 평균차 영상 픽셀값의 획득은 바람직하게는 원영상의 각 픽셀값()을 입력받아 이를 저역 필터링 시켜(LPF, 101) 필터링 된 영상의 픽셀값()을 획득한다. 저역 필터링의 방식은 여러 방식이 있을 수 있으며 그 한 예로는 저역필터 행렬(예로서 3×3 저역필터 행렬)을 원영상의 프레임에 스캔시켜 얻어진 결과를로 하는 방식을 들 수 있다. 필터링 후 원영상의 픽셀값()과 필터링 된 영상의 픽셀값()의 차를 구한 후, 이 차에 절대치(ABS, 102)를 취함으로써 평균차 영상의 픽셀값(|-|)을 획득하게 된다. 이 때 픽셀값은 통상적으로 픽셀의 계조값(gray level)을 나타낸다. 영상의 잡음 추정에 있어서는 계조값을 추정 처리에 주로 이용하므로 이하에서는 '픽셀값'이라는 용어 대신 계조값을 사용하기로 한다. 원영상과 이로부터 필터링된 영상 및 평균차 영상의 예시도가 각각 도 1c 내지 도 1e에 제시되어 있다.The image characteristic analyzer 10 may use pixel values of the original image frame ( After obtaining the pixel value of the average difference image of the original image from the estimated distribution of the original image noise from the distribution of this pixel value ) And complexity ( ) Is calculated. Here, the subscript k is the sequence number of the original image frame. In other words, Is the estimated variance of the kth frame Denotes the complexity of the k-th frame. The acquisition of the average difference image pixel value is preferably performed for each pixel value of the original image ( ) And low pass filtering (LPF, 101) ). There are various methods of low pass filtering. For example, a low pass filter matrix (for example, a 3x3 low pass filter matrix) is scanned into a frame of an original image. It may be a way to. After filtering, the pixel value of the original image ( ) And pixel values of the filtered image ( ), And the absolute value (ABS) 102 is taken as the difference to obtain the pixel value (| - Is obtained. In this case, the pixel value generally represents a gray level of the pixel. In the noise estimation of the image, the gray value is mainly used for the estimation process, and therefore, the gray value is used instead of the term 'pixel value'. Exemplary views of the original image, the filtered image, and the average difference image are shown in FIGS. 1C to 1E, respectively.
문턱값 산출부(103)는 원영상의 평탄영역과 특징영역의 구분을 위한 문턱값(threshold value)을 산출하는 부분으로서 우선 획득된 평균차 영상의 계조값(|-|)에 대하여, 수평축을 평균차 영상의 계조값 크기(x)로 수직축을 그 계조값의 빈도값(y)으로 하는, 평균차 영상의 계조값 분포 곡선을 추출하게 된다. 이 때 분포 곡선은 히스토그램 곡선으로 구체화 될 수 있다. 이 히스토그램 곡선의 일례가 도 1f에 제시되어 있다. 이 곡선으로부터 원영상의 평탄영역과 특징영역의 구분을 위한 문턱값()을 결정하게 된다. 본 발명은 종전의 평균치 방법에 근간을 두고 있으나 원영상의 계조값에 대한 구배치를 구하지 않고 평균치 영상의 계조값을 그대로 히스토그램화하여 잡음을 추정하는데 평균치 영상의 계조값이 원영상 계조값의 구배치와 근접하기 때문이다. 따라서 평균치 영상의 계조값만으로 원영상의 평탄영역과 특징영역을 구분해 낼 수 있게 된다.The threshold calculating unit 103 calculates a threshold value for distinguishing the flat region and the feature region of the original image. The threshold value calculating unit 103 first obtains the gray level value of the average difference image (| - With respect to |), a gray scale value distribution curve of the average difference image is extracted, in which the horizontal axis is the gray scale value magnitude (x) of the average difference image and the vertical axis is the frequency value y of the gray scale value. At this time, the distribution curve may be embodied as a histogram curve. An example of this histogram curve is shown in FIG. 1F. The threshold for distinguishing the flat and feature areas of the original image from this curve ). Although the present invention is based on the previous average method, the noise is estimated by histogramizing the gray level value of the average image as it is, without obtaining a gradient of the gray level value of the original image. Because it is close to the layout. Therefore, the flat area and the feature area of the original image can be distinguished only by the gray level value of the average image.
의 결정은 먼저 히스토그램 분포 곡선(도 1f에 제시)상의 최대의 빈도값(y)에 해당하는 수평축상의 값(Xpeak)을 구한 후 Xpeak로부터 a만큼 이격된 (Xpeak+a=X1, Y1), Xpeak로부터 b만큼 이격된 (Xpeak+b=X2, Y2)를 구한다. 이 때 a와 b의 결정 기준은 어떤 수학적 원칙에 근거한 것이 아니라 실험적으로 결정되는 값이다. 다만 빈도값(y)의 평균치 영상의 계조값(x)에 대한 미분치() 즉, 곡선의 임의의 점에 대한 접선의 기울기가 소정 값 이하(또는 이상)인 이내에서 a와 b는 결정되게 된다. 그렇지 아니하면 실제로 특징영역이 평탄영역으로 판단될 수 있는 오류가 발생할 수 있기 때문이다. 소정 값은 분포곡선의 형상에 따라 결정되며 기울기가 급격하게 변하는 점이 소정 값 결정의 표준이 될 것이다. 다음으로 이 두 점을 연결한 직선의 방정식을 구한 후 이 직선이 분포 곡선의 수평축과 만나는 점의 좌표가 바로에 해당하는 값이 된다. The first decision is to find the value on the horizontal axis (Xpeak) that corresponds to the maximum frequency value (y) on the histogram distribution curve (shown in Figure 1f) and then (Xpeak + a = X1, Y1), Xpeak spaced a distance from Xpeak. Find (Xpeak + b = X2, Y2) separated by b from. The decision criteria for a and b are values determined experimentally, not based on any mathematical principle. However, the derivative of the mean value of the frequency value (y) and the gradation value (x) of the image ( In other words, a and b are determined within a slope of a tangent line with respect to any point of the curve is less than (or more than) a predetermined value. Otherwise, an error may occur in which the feature region may actually be determined to be a flat region. The predetermined value is determined according to the shape of the distribution curve, and the point at which the slope changes rapidly will be the standard for determining the predetermined value. Next, find the equation of the line connecting these two points, and the coordinates of the point where the line meets the horizontal axis of the Will be the value corresponding to.
평균 산출부(104)는 문턱값 산출부(103)로부터 문턱값()을 입력받아 평균차 영상 계조값의 평균()을 산출하며 복잡도 산출부(105)는 문턱값 산출부(103)로부터 문턱값()을 입력받아 k번째 영상 프레임의 복잡도(complexity,)를 산출하는데 이 들은 바람직하게 아래의 수학식 1에 의하여 산출한다.The average calculator 104 calculates a threshold value from the threshold calculator 103. ) Is the average of the average difference image gray value ( The complexity calculator 105 calculates a threshold value from the threshold calculator 103. ), The complexity of the kth image frame (complexity, ) Are preferably calculated by Equation 1 below.
여기서는 원영상 k번째 프레임의 평탄화(smooth) 정도를 나타내는 지수이다. 수학식 1에 의하면는 0에서 1의 범위를 가지게 되며가 1에 가까울수록(가 0에 가까울수록) 원영상은 평탄영역을 많이 가지고 있음을 즉, 복잡도가 낮음을 의미한다. 여기서 Xmax는 평균차 영상 계조값의최대값을 의미한다.here Is an index indicating the smoothing degree of the k-th frame of the original image. According to Equation 1 Has a range from 0 to 1 Is closer to 1 ( The closer to is 0, the more the original image has a flat area, which means that the complexity is low. Here, Xmax means the maximum value of the average difference image gray value.
추정분산 산출부(106)는 평균차 영상 계조값의 평균(Xcent,k)으로부터 추정분산을 산출하는데 이는 바람직하게 아래의 수학식 2에 의하여 구할 수 있다.The estimated variance calculator 106 estimates the variance from the mean (Xcent, k) of the mean difference image gray values. This can be obtained by Equation 2 below.
여기서 const은 실험에 의해 결정되는 상수이다.Where const is a constant determined by experiment.
도 1b에 제시된 영상 특성 분석부(10)는 자체적으로 영상 특성 분석 장치로서 기능함이 가능하다. 즉, 영상 특성 분석 장치를 사용하여 획득된 복잡도와 추정분산을 이용하여 필요한 경우 타 영상 처리 장치와 결합되어 타 처리 장치의 기능 수행에 연관되어 질 수 있다. 예를 들어 영상의 색도 조정 장치가 있을 경우, 색도를 조정함에 있어서 복잡도와 추정분산이 필요한 경우에 색도 조정 장치는 영상 특성 분석 장치로부터 이 두 값을 입력받아 소정의 색도 조정기능을 수행할 수 있게 된다.The image characteristic analyzer 10 shown in FIG. 1B may function as an image characteristic analyzer by itself. That is, the complexity and estimation variance obtained using the image characteristic analyzer may be combined with other image processing apparatuses to be associated with performance of functions of other processing apparatuses if necessary. For example, if there is a chromaticity adjusting device for an image, and when complexity and estimation dispersion are required to adjust chromaticity, the chromaticity adjusting device receives these two values from the image characteristic analyzer and performs a predetermined chromaticity adjusting function. do.
도 1g은 보정분산 산출부의 상세구성도이다.1G is a detailed configuration diagram of the correction dispersion calculator.
보정분산 산출의 필요성은 특히 특징영역(잡음수준이 낮은 복잡한 영역)이 많은 영상의 잡음 분산 추정에 있어서 정확성을 기하기 위해서이다. 위에서 언급한 바와 같이 특징영역이 많은 영상에 대하여 종전의 평균차 방법은 잡음분산이 과도하게 추정되는 문제점이 있었다. 이의 원인은 영상의 복잡도를 고려하지 않고 일률적 방식으로 잡음을 추정하기 때문이다. 따라서 추정분산만을 가지고는 원영상이 평탄영역이 많은 지 특징영역이 많은 지 구분이 되지 아니 하였다. 그러므로 추정된 분산에 대하여 특징영역이 많은 영역에 대해서는(가 작은 영역에 대해서는) 보정을 해줄, 정확하게는 감소시켜 줄 필요가 있는 것이다.The necessity of calculating the variance variance is to ensure accuracy in estimating the noise variance of an image having a large number of feature areas (low noise level). As mentioned above, the conventional average difference method has a problem that the noise variance is excessively estimated for the image having many feature regions. The reason for this is that noise is estimated in a uniform manner without considering the complexity of the image. Therefore, it is not possible to distinguish between the original image and the feature region. Therefore estimated variance For areas with many feature areas For small areas), the correction needs to be reduced, exactly.
보정분산 산출부(11)는 추정분산 산출부(105)에 의하여 산출된 추정분산()에 복잡도()를 반영시킨 보정분산을 산출하는 부분이다. 보정상수 산출부(111)는 추정분산 산출부(105)로부터을 입력받아 소정의 방식으로 기설정된 복잡도의 함수를 이용하여로부터 복잡도가 반영된 보정상수를 산출하는데 복잡도의 함수는 소정의 모델링 과정에 의해 설정될 수 있으며 그 모델링 방식의 일례를 제시한다.The correction variance calculator 11 estimates the variance calculated by the estimated variance calculator 105 ( ) On complexity ( This part calculates the correction variance reflecting). The correction constant calculator 111 calculates from the estimated variance calculator 105. Is inputted using a function of complexity set in a predetermined manner. Correction constant reflecting complexity from The function of complexity in calculating a may be set by a predetermined modeling process and provides an example of the modeling method.
모델링은 추정분산 산출부(106)에 의하여 산출된 추정분산과 복잡도의 관계를 설정하는 작업이다. 우선 기준분산()과 추정분산의 비()를 구한다. 이 때은 원영상 계조값의 실제 잡음분산으로 임의로 설정된 값이다. 기준분산을 설정하는 이유는 기준분산을 기준으로 추정분산의 보정의 정도를 예측할 수 있기 때문이다. 이만으로도 추정분산의 보정의 정도를 어느 정도 예측할 수가 있겠으나 영상의 복잡도가 반영되지 않아 이를 바로 보정상수로 취하기에는 문제가 있다. 따라서에를 반영시켜 보정상수를 산출해야 한다.The modeling is an estimated variance calculated by the estimated variance calculator 106. And complexity It is the task of establishing the relationship. First, baseline variance ( ) And estimated variance Of ( ) At this time Is the original image gradation value This is a randomly set value of the actual noise variance of. The reason for setting the reference variance is that the degree of correction of the estimated variance can be predicted based on the reference variance. this Although it is possible to predict the degree of correction of the estimated variance alone, the complexity of the image There is a problem to take this as a correction constant since it is not reflected. therefore on Should be used to calculate the correction constant.
도 1h은와의 관계 설정을 위한 그래프의 일례이다.1H Wow This is an example of a graph for setting the relationship of.
와의 관계 설정은 우선 각에 대응되는 각에 해당하는 점(도 1h상의 x점)들을 좌표평면상에 도시한 후 이 점들을 연결시켜 소정의 형상을 가지는 곡선을 추출한다. 이 곡선을 어떤 규칙성을 가지는 곡선(도 1h에 굵은실선의 포물선)으로 근사화시킨다. 근사화된 곡선으로부터을의 함수로 근사적으로 표현할 수 있다. 이 함수는 n차 정함수로 표현됨이 통상적이며 또한 대부분의 영상에 있어서 2차 이하의 정함수로 주어진다. 2차 정함수의 일례가 수학식 3에 제시되어 있다. Wow The relationship setting of each Corresponding to The points corresponding to (x points on FIG. 1H) are shown on the coordinate plane, and then the points are connected to extract a curve having a predetermined shape. This curve is approximated by a curve having a certain regularity (bold solid line in Fig. 1H). From approximated curve of It can be approximated as a function of. This function is usually represented by an nth order constant and is also given as a second or lower order constant for most images. An example of a quadratic constant function is shown in equation (3).
도 1h에는 i번째 프레임의,,값인,,가 제시되어 있다.1H shows the i-th frame , , Value , , Is presented.
이 함수는 보정상수 산출부(111)에 디폴트(default)로 설정되며 이 함수에 의해 얻어진 값으로 보정상수를 삼게 된다. 이 때 상수값,,는 회귀 기법(Regression technique) 등 여러 통계적 분석 기법을 이용하여 얻어질 수 있으며 통계적 분석 기법은 통계학 관련 문헌에 자세히 나와 있으므로 그 자세한 설명은 약한다.This function is set as default in the correction constant calculating section 111 and is a value obtained by this function. Will be taken. At this time , , Can be obtained by using various statistical analysis techniques such as regression technique, and the detailed analysis is weak because statistical analysis techniques are described in detail in the literature on statistics.
곱셈기(112)는 보정상수 산출부(111)로부터를 입력받아 이를 추정분산에 곱함으로써 보정분산를 산출하게 된다.The multiplier 112 from the correction constant calculation unit 111 Input and estimate it Correction variance by multiplying by Will yield.
도 2a는 본 방법발명의 흐름도이고 도 2b은 영상 특성 분석 단계의 상세 흐름도이다.2A is a flowchart of the present invention, and FIG. 2B is a detailed flowchart of an image characteristic analysis step.
영상 특성 분석 단계(S20)에서는 우선 원영상의 계조값()을 입력받아 이를 저역 필터링 시켜 필터링 된 영상의 계조값()을 획득한다. 저역 필터링의 방식은 장치발명에서 언급한 바와 같이 여러 방식이 있을 수 있으며 그 한 예로는 저역통과필터 행렬을 원영상 의 프레임에 스캔시켜 얻어진 결과를로 하는 방식을 들 수 있다. 필터링 후와의 차를 구한 후 이 차에 절대치를 취하여 평균차 영상의 계조값 |-| 를 획득한다(S201). 다음으로 평균차 영상의 계조값 분포에 대한 분포 곡선을 추출하여 평탄영역과 특징영역의 분리를 위한 문턱값을 결정하게 되는데(S202) 그 분포 곡선 및 문턱값 결정의 방식은 위에서 언급한 바와 동일하게 할 수 있다. 문턱값이 결정되면 이로부터 평균차 영상의 계조값에 대한 평균(Xcent,k)과 원영상의 복잡도()를 위에서 언급한 바와 같이 산출하게 되며(S203) 평균으로부터 추정분산()을 산출함으로써(S204) 영상 특성 분석 단계(S20)는 종결된다. 이 때 Xcent,k와및는 위에서와 동일한 방식으로 구할 수 있다.In the image characteristic analysis step (S20), first, a gray value of the original image ( ) Is input and low-pass filtered to adjust the grayscale value of the filtered image ( ). As mentioned in the device invention, there are various methods of low pass filtering. For example, a low pass filter matrix is scanned into a frame of an original image. It may be a way to. After filtering Wow Finds the difference between the two differences and takes the absolute value of the difference. - Obtain (S201). Next, the distribution curve for the gray level distribution of the average difference image is extracted to determine the threshold for separation of the flat region and the feature region (S202). can do. Once the threshold is determined, the mean (Xcent, k) and the complexity of the original image ) Is calculated as described above (S203) and the estimated variance ( ), The image characteristic analysis step S20 is terminated. Where Xcent, k And Can be obtained in the same manner as above.
도 2b에 제시된 영상 특성 분석 단계(S20)는 자체적으로 영상 특성 분석 방법으로 기능함이 가능하다. 즉, 영상 특성 분석 방법을 사용하여 획득된 복잡도와 추정 분산을 이용하여 필요한 경우 타 영상 처리 방법과 결합되어 타 처리 방법의 기능 수행에 연관되어 질 수 있다. 예를 들어 영상의 색도를 조정하는 방법이 있을 경우, 색도를 조정함에 있어서 복잡도와 추정분산이 필요한 경우에 색도 조정 방법은 영상 특성 분석 방법을 통해 이 두 값을 입력받아 소정의 색도 조정기능을 수행할 수 있게 된다.The image characteristic analysis step S20 shown in FIG. 2B may function as an image characteristic analysis method by itself. That is, the complexity and the estimated variance obtained using the image characteristic analysis method may be combined with other image processing methods if necessary to be related to the performance of other processing methods. For example, if there is a method of adjusting the chromaticity of the image, when the complexity and the estimated dispersion are required to adjust the chromaticity, the chromaticity adjustment method receives the two values through the image characteristic analysis method and performs a predetermined chromaticity adjustment function. You can do it.
도 2c는 보정분산 산출 단계의 상세 흐름도이다.2C is a detailed flowchart of the correction variance calculation step.
이 단계(S21)는 원영상의 복잡도()가 반영되도록 추정분산을 보정하여 보정분산을 산출함으로써 원영상에 대한 잡음 수준을 추정하는 단계인데 원영상의 복잡도()로부터 보정상수를 산출하는 단계(S211)와 보정상수와 추정분산을 곱하여 보정분산을 산출하는 단계(S212)로 이루어진다.는 장치 발명에서의 경우와 마찬가지로 구할 수 있다.This step (S21) is the complexity of the original image ( ) Is a step of estimating the noise level for the original image by correcting the estimated variance to reflect the estimated variance. Correction constant from Calculating (S211) by multiplying the correction constant and the estimated variance Comprising the step (S212). Can be obtained as in the device invention.
본 방법발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.The present invention can also be embodied as computer readable code on a computer readable recording medium. The computer-readable recording medium includes all kinds of recording devices in which data that can be read by a computer system is stored. Examples of computer-readable recording media include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disks, optical data storage devices, and the like, which may also be implemented in the form of carrier waves (for example, transmission over the Internet). do. The computer readable recording medium can also be distributed over network coupled computer systems so that the computer readable code is stored and executed in a distributed fashion.
이상 본 발명의 바람직한 동작 방식을 예를 들어 상세히 기술하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 첨부된 청구 범위에 정의된 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명을 여러 가지로 변형 또는 변경하여 실시할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 앞의 실시예의 변경은 본 발명의 기술을 벗어날 수 없을 것이다.Although the preferred mode of operation of the present invention has been described in detail by way of example, those skilled in the art will appreciate that the present invention may be made without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims. It will be appreciated that the various modifications or changes may be made. Accordingly, modifications to the foregoing embodiments of the present invention will not depart from the techniques of the present invention.
본 발명을 이용, 실시하면 다음과 같은 이점이 있다.The use of the present invention provides the following advantages.
영상의 잡음 추정의 전제가 되는 평탄영역과 특징영역의 분리를 위해 종전과는 달리 원영상의 계조값의 구배치를 이용하지 않고 평균차 영상만으로 분리가 가능하므로 추정에 있어서의 계산량을 감축할 수가 있으며, 영상 각 프레임의 특성이 반영된 분포 곡선에서 직접 문턱값을 결정하고 잡음에 대한 분산의 추정시에 영상의 실제 복잡도가 반영되므로 추정의 정확성을 보다 높일 수 있다.Unlike in the past, it is possible to separate the flat area and the feature area, which are the premise of the noise of the image, without using the gradient of the gradation value of the original image. In addition, since the threshold is directly determined from the distribution curve reflecting the characteristics of each frame of the image and the actual complexity of the image is reflected when the variance of the noise is estimated, the accuracy of the estimation can be further improved.
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