CN100405817C - 基于噪声状态自适应处理视频信号的装置和方法 - Google Patents
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Abstract
提供了一种基于噪声状态自适应处理视频信号的装置和方法。该装置包括：存储器设备，用于存储查询表，其中记录有对应于多个噪声级的最佳滤波器抽头系数；噪声测量单元，用于在预定周期内从输入视频信号中获得噪声量度；滤波器系数确定单元，用于基于由该噪声测量单元获得的该噪声量度，从该存储器设备中选择最佳滤波器抽头系数；噪声抑制滤波器，用于采用由该滤波器系数确定单元选择的该最佳滤波器抽头系数，来滤波该输入视频信号，并从该输入视频信号中去除噪声；以及视频信号处理器，用于对由该噪声抑制滤波器输出的结果执行视频信号处理。
Description
相关申请的交叉参考
本申请要求2003年7月15日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第2003-48306号的优先权，其公开的全部内容引用于此作为参考。
技术领域
本发明涉及一种处理视频信号的装置和方法，并且特别涉及一种根据噪声状态自适应处理视频信号的装置和方法，其中根据包含在输入视频信号中的噪声的幅度来最佳地调整滤波器的系数，然后利用经过调整的滤波器对所述输入视频信号进行滤波。
背景技术
在韩国专利第1999-2523号和日本专利第2002-341850号中公开了相关的视频信号处理技术。日本专利第2002-341850号公开了一种技术，其中通过视频放大器来调整输入视频信号的对比度，并利用低通滤波器来去除由该视频放大器输出的信号的高频噪声，从而能够调整该视频信号的对比度，而不受噪声的影响。
韩国专利第1999-2523号公开了一种技术，用于通过相对于原始图像的直方图选择参考直方图，比较该参考直方图的累积分布函数和原始图像的直方图的累积分布函数，以产生转换函数，并将该转换函数应用于该原始图像，来在图像亮度级的概率密度函数的直方图转换中，增强图像的亮度分布特征。
典型地，用于处理视频信号的装置使用噪声抑制滤波器来去除输入视频信号中的噪声。然而，在噪声抑制滤波器中，由于其抽头系数是固定的而与噪声状态无关，所以视频质量会由于噪声状态改变而恶化。
发明内容
本发明提供一种根据噪声状态自适应处理视频信号的装置和方法，其中根据噪声状态最佳地调整滤波器的抽头系数，所述噪声包含在输入视频信号中。
根据本发明的一个方面，提供一种用于处理视频信号的装置，该装置包括：存储器设备，用于存储查询表，其中记录(registered)有对应于许多噪声级(noise level)的最佳滤波器抽头系数；噪声测量单元，用于在预定时间周期内从输入视频信号中获得噪声量度(noise measurement)；滤波器系数确定单元，用于基于由噪声测量单元获得的噪声量度，从该存储器设备中选择最佳的滤波器抽头系数；噪声抑制滤波器，用于采用由滤波器系数确定单元选择的最佳滤波器抽头系数，滤波该输入视频信号，并从该输入视频信号中去除噪声；以及视频信号处理器，用于对由噪声抑制滤波器输出的结果执行视频信号处理。
根据一个示范性实施例，该视频信号处理器包括视频增强器电路。
根据另一个实施例，该预定周期被设置为一帧。
根据另一个实施例，该预定周期被设置为一场。
根据另一个实施例，该噪声测量单元包括：延迟单元，将输入视频信号延迟预定时间；减法单元，计算当前输入视频信号和由该延迟单元延迟的前一个输入视频信号之间的差值；绝对值生成器，产生由该减法单元输出的差值的绝对值；以及累加器，计算在该预定周期内由绝对值生成器产生的绝对值的总和，并将结果输出作为噪声量度。
根据另一个实施例，该预定时间被设置为一帧。
根据另一个实施例，该预定时间被设置为一场。
根据另一个实施例，该滤波器系数确定单元包括硬件和软件，用于确定对应于该噪声量度的噪声级，计算当前和前一个噪声级之间的差值，并且，如果该差值不为零，则基于该差值从存储器中的查询表中读取最佳滤波器抽头系数，并将通过该查询表读取的该滤波器抽头系数应用于噪声抑制滤波器。
根据本发明的另一个方面，提供一种处理视频信号的方法，包括：在预定周期内从输入视频信号中获得噪声量度；根据该噪声量度确定最佳滤波器抽头系数；以及用该最佳滤波器抽头系数取代该噪声抑制滤波器的滤波器抽头系数。
根据一个针对上述方面的实施例，该预定周期被设置为一帧。
根据另一个实施例，该预定周期被设置为一场。
根据再一个实施例，该最佳滤波器抽头系数的确定包括：确定对应于该噪声量度的噪声级；计算前一个噪声级和当前噪声级之间的差值；以及如果该差值不为零，则从查询表中选择最佳滤波器抽头系数，反映该噪声级的差值。
附图说明
通过结合附图对本发明的示范性实施例进行详细描述，本发明的上述和其它方面以及优点将变得更加清楚，其中：
图1是根据本发明的示范性实施例的、用于基于噪声状态自适应处理视频信号的装置的示意框图；
图2是图1的噪声测量单元的详细框图；以及
图3是由图1的滤波器系数确定单元执行的、用于确定最佳滤波器抽头系数的方法的流程图。
具体实施方式
现在将参考示出了本发明的示范性实施例的附图，对本发明进行更全面的描述。然而，可以以许多不同的形式来体现本发明，而不应将本发明解释为仅限于在这里所描述的实施例；相反，这些实施例是示范性的，并且旨在将本发明的概念全面传达给本领域的技术人员。
图1是根据本发明的实施例的、用于根据噪声状态自适应处理视频信号的装置的框图。
参考图1，该装置包括噪声测量单元110、滤波器系数确定单元120、存储器130、噪声抑制滤波器140和视频信号处理器150。
存储器130存储滤波器抽头系数的查询表。该查询表被设计成将噪声范围细分为N个噪声级，其中N是大于1的整数，从而允许将最佳滤波器抽头系数匹配到每个噪声级。
例如，N被设置为6，所以噪声范围被划分成6个噪声级。在这种情况下，将噪声级1指定为与等于或小于噪声的最小值的噪声值相对应，将噪声级6指定为与等于或大于噪声的最大值的噪声值相对应，而将噪声级2到5指定为与在噪声的最小值和最大值之间的噪声值相对应。
当N为6时，确定最佳滤波器抽头系数，并将其指定给噪声级1到6的每一个。最佳滤波器抽头系数和噪声级之间的这种关系被记录到存储器130的查询表中。
即，由于噪声级1对应于视频信号中的噪声级小的情况，所以可以确定对应于噪声级1的滤波器抽头系数，从而相当地减少噪声抑制，因此降低了视频信号的损失。
此外，由于噪声级6对应于视频信号中的噪声级大的情况，所以可以确定对应于噪声级6的滤波器抽头系数，从而相当地加强噪声抑制，因此冒着一定程度的视频信号的损失的危险，以减少噪声。
噪声测量单元110在一帧或一场的周期内，从输入视频信号中获得噪声量度，该噪声测量单元110的详细结构示出在图2中。
参考图2，噪声测量单元110包括延迟单元110-1、减法单元110-2、绝对值运算单元110-3和累加器110-4。
延迟单元110-1将输入视频信号延迟，例如，一帧或一场。
当延迟单元110-1的延迟时间是一帧时，减法单元110-2计算两个连续帧中同一个位置上的像素数据之差。
绝对值生成器110-3产生由减法单元110-2输出的差值的绝对值。
累加器110-4计算所有两个连续帧中同一个位置上的像素数据之差的绝对值的总和。
输入视频信号中的噪声级越高，连续帧中同一个位置上的像素数据之差就越大。因此，由累加器110-4输出的结果对应于一帧周期内的噪声量度。
如上所述，图2的噪声测量单元110在一帧周期内(或者，在一场周期内)从输入视频信号中获得噪声量度。
参考图1，滤波器系数确定单元120使用存储器130的查询表，来基于该噪声量度确定该噪声抑制滤波器140的最佳抽头系数。确定最佳抽头系数的方法将结合图3进行描述。
首先，在步骤S301，滤波系数确定单元120从噪声测量单元110接收当前帧的噪声量度N(i)，并在步骤S302，确定匹配该噪声量度N(i)的噪声级L(i)。
之后，在步骤S303，滤波器系数确定单元120计算前一个帧的噪声级L(i-1)和当前帧的噪声级L(i)之间的差值D。
在步骤S304，滤波器系数确定单元120确定该差值D是否为零。
如果在步骤S304中该差值D不为零，则滤波器系数确定单元120在步骤S305产生反映该差值D的指针值。该指针值是用于指示查询表中的特定位置的指示符，从该查询表中读出噪声抑制滤波器140的最佳抽头系数。
然后，在步骤S305中产生的指针值的帮助下，在步骤S306，滤波器系数确定单元120从在存储器130中的查询表中读取最佳滤波器抽头系数。
同时，如果在步骤S304该差值D为零，则滤波器系数确定单元120确定当前帧和前一个帧的噪声级没有变化，并且不需要改变噪声抑制滤波器140的当前滤波器抽头系数，所以滤波器系数确定单元120跳过从存储器130中读取滤波器抽头系数。
因此，噪声抑制滤波器140能够具有根据在输入视频信号中的噪声级的最佳滤波器抽头系数，从而在最小化输入视频信号的损失的同时，有效去除噪声。
再参考图1，视频信号处理器150接收已经由具有最佳滤波器抽头系数的噪声抑制滤波器140滤波的输入视频信号，并将输入视频信号的格式转换为适合于显示器(未示出)的格式。而且，该视频信号处理器150可以包括用于改善视频信号的质量的视频增强器电路。
如上所述，根据本发明，即使输入视频信号中的噪声级发生变化，通过根据噪声量来改变噪声抑制滤波器的滤波器抽头系数，能够最佳地处理视频信号。
根据本发明的上述方法和装置也能够被实现为记录在可由计算机访问的记录介质上的计算机可读代码。该记录介质的例子包括所有类型的记录设备，诸如其中能够存储计算机可读数据的ROM、RAM、CD-ROM、磁带、硬盘、软盘、闪存、光数据存储设备和载波。此外，能够将该计算机可读代码分布在连接到网络的多个计算机系统的记录介质中，并使用分布(distribution)方法以分布的形式来执行该计算机可读代码。
虽然参考本发明的示范性实施例特别示出和描述了本发明，但是本领域的技术人员应当理解：在不脱离由所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以进行各种形式和细节上的变化。
Claims (12)
1.一种用于处理视频信号的装置，包括：
存储器设备，用于存储查询表，其中记录有对应于多个噪声级的最佳滤波器抽头系数；
噪声测量单元，用于在预定周期内从输入视频信号中获得噪声量度；
滤波器系数确定单元，用于基于由该噪声测量单元获得的该噪声量度，从该存储器设备中选择最佳滤波器抽头系数；
噪声抑制滤波器，用于采用由该滤波器系数确定单元选择的该最佳滤波器抽头系数，来滤波该输入视频信号，并从该输入视频信号中去除噪声；以及
视频信号处理器，用于对由该噪声抑制滤波器输出的结果执行视频信号处理。
2.如权利要求1所述的装置，其中该视频信号处理器包括用于增强该视频信号的质量的视频增强器电路。
3.如权利要求1所述的装置，其中该预定周期包括一帧视频数据。
4.如权利要求1所述的装置，其中该预定周期包括一场视频数据。
5.如权利要求1所述的装置，其中该噪声测量单元包括：
延迟单元，用于将该输入视频信号延迟预定时间量；
减法单元，用于计算当前输入视频信号和由该延迟单元延迟的前一个输入视频信号之间的差值；
绝对值生成器，用于产生由该减法单元计算的差值的绝对值；以及
累加器，用于对在预定周期内由该绝对值生成器产生的一个或多个绝对值求和，并将结果输出作为噪声量度。
6.如权利要求5所述的装置，其中该预定时间量包括对应于一帧视频数据的时间量。
7.如权利要求5所述的装置，其中该预定时间量包括对应于一场视频数据的时间量。
8.如权利要求1所述的装置，其中该滤波器系数确定单元包括硬件和软件，用于确定对应于该噪声量度的噪声级，计算当前和前一个噪声级之间的差值，并且，如果该差值不为零，则基于该差值从存储器设备中的查询表中读取最佳滤波器抽头系数，并将通过该查询表读取的该滤波器抽头系数应用于该噪声抑制滤波器。
9.一种处理视频信号的方法，包括：
在预定周期内从输入视频信号中获得噪声量度；
通过使用查询表，根据该噪声量度确定最佳滤波器抽头系数，其中，所述查询表定义了与噪声级匹配的最佳滤波器抽头系数；以及
用该最佳滤波器抽头系数取代噪声抑制滤波器的滤波器抽头系数。
10.如权利要求9所述的方法，其中该预定周期包括对应于一帧视频数据的周期。
11.如权利要求9所述的方法，其中该预定周期包括对应于一场视频数据的周期。
12.如权利要求9所述的方法，其中该最佳滤波器抽头系数的确定包括：
确定对应于该噪声量度的噪声级；
计算前一个噪声级和当前噪声级之间的差值；以及
如果该差值不为零，则从查询表中选择最佳滤波器抽头系数，反映该噪声级的差值。
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