CN101212564A - 改善图像质量的图像重现设备和方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种改善图像质量的图像重现设备和方法。所述图像重现设备包括：第一滤波器单元，其对输入图像信号进行滤波；第二滤波器单元，其对经第一滤波器单元滤波后的输入图像信号进行放大；和控制单元，其对输入图像信号的频率等级进行测量，并且在所测得的频率等级的基础上，控制第一滤波器单元以对输入图像信号进行滤波。测量输入图像信号中所包含的噪声量和输入图像信号的频率等级，并且基于所测得的噪声和频率等级对输入图像信号进行选择性地滤波，从而输入图像信号中所包含的噪声能够随着图像质量被改善而被减少。

Description

改善图像质量的图像重现设备和方法

技术领域

按照本发明的设备和方法涉及改善图像质量，并且，更具体而言，涉及这样地改善图像质量：其能够通过根据输入图像信号中所包含的噪声量对输入图像信号进行选择性地滤波来减少输入图像信号中所包含的噪声。

背景技术

图像重现设备为通过将由RGB彩色信号组成的图像信号投射到屏幕上来将图像显示在显示屏幕上的设备。电视接收机(TV)、可携式摄像机、数字照相机、机顶盒(STB)、PnP等等，可以是代表性的图像重现设备。

图1为示出了传统图像重现设备的构造的框图。

参照图1，传统图像重现设备100包含操作(manipulation)单元110、峰值增益提供单元120、和行/场(H/V)峰值滤波器120。

操作单元110由按钮、触摸板等组成，并从用户接收必要的信息。操作单元110从用户接收用于控制输入图像信号的行增益(horizontal gain)量和场增益(vertical gain)量的行增益控制命令和场增益控制命令。

如果通过操作单元110接收到行增益控制命令和场增益控制命令，则峰值增益提供单元120将与行增益控制命令和场增益控制命令分别对应的行增益值和场增益值输出到H/V峰值滤波器130。这里，行增益值为用于调整输入图像信号的行频的值，场增益值为用于调整输入图像信号的场频的值。

H/V峰值滤波器130通过将输入图像信号乘以从峰值增益提供单元120输入的行增益值和场增益值来生成输出图像信号。所生成的输出图像信号被以特定的方法处理，然后被输出到显示屏幕。

但是，根据如上所述的传统图像重现设备，由于输出图像信号是通过将输入图像信号乘以用户输入的行增益值和场增益值而生成，因此大量包含在输入图像信号中的噪声在上述处理过程中可能被放大，这导致图像质量变差。

发明内容

本发明的示范性实施例克服了上面的缺点及未在上面被描述的其它缺点。而且，不要求本发明克服上面所描述的缺点，并且本发明的示范性实施例可以不克服上面所描述的任何问题。

本发明提供了一种改善图像质量的图像重现设备和方法，其能够通过测量输入图像信号中所包含的噪声和输入图像信号的频率等级、并且基于所测得的噪声和频率等级对输入图像信号进行选择性地滤波来减少输入图像信号中所包含的噪声。

根据本发明的示范性实施例，通过提供一种图像重现设备基本实现了前述及其它目的和优点，该设备包含：第一滤波器单元，其以不同方式对输入图像信号进行滤波；第二滤波器单元，其对经第一滤波器单元滤波后的输入图像信号进行放大；和控制单元，其对输入图像信号的频率等级进行测量，并且基于所测得的频率等级，控制第一滤波器单元对输入图像信号进行滤波。

根据本发明的示范性实施例的图像重现设备还可以包含：噪声测量单元，其对输入图像信号中所包含的噪声量进行测量。在此情况中，如果输入图像信号中的噪声量在预定范围之内，则所述控制单元可以在所测得的输入图像信号的频率等级的基础上，控制第一滤波器单元以所述的不同方式对输入图像信号进行滤波。

所述第一滤波器单元可以包含低通滤波器、带通滤波器、和高通滤波器。在此情况中，如果判定输入图像信号的频率低于第一参考频率，则控制单元可以将输入图像信号输出到低通滤波器；如果判定输入图像信号的频率低于第二参考频率，则控制单元可以将输入图像信号输出到带通滤波器；以及，如果判定输入图像信号的频率高于第二参考频率，则控制单元可以将输入图像信号输出到高通滤波器。

所述低通滤波器可以使输入图像信号的频率中低于第一参考频率的频率分量通过；所述带通滤波器可以使输入图像信号的频率中高于第一参考频率、但是低于第二参考频率的频率分量通过；以及，所述高通滤波器可以使输入图像信号的频率中高于第二参考频率的第三频率分量通过。

如果判定输入图像信号中的噪声量在预定范围之内，则控制单元可以将输入图像信号输出到第二滤波器单元。

根据本发明的示范性实施例的图像重现设备，还可以包含：噪声测量单元，其对输入图像信号中所包含的噪声量进行测量。在此情况中，如果判定输入图像信号中的噪声量在预定的第一参考噪声范围之内，则控制单元可以将预定的第一峰值增益值提供给第二滤波器单元；如果判定噪声量在预定的第二参考噪声范围之内，则控制单元可以将预定的第二峰值增益值提供给第二滤波器单元；如果判定噪声量在预定的第三参考噪声范围之内，则控制单元可以将预定的第三峰值增益值提供给所述第二滤波器单元；并且，第二滤波器单元可以通过将输入图像信号乘以由控制单元输入的第一至第三峰值增益值其中任意之一来对输入图像信号进行放大。

根据本发明的示范性实施例的另一个方面，提供一种改善图像质量的方法，该方法包含：第一步，以不同方式对输入图像信号进行滤波；第二步，对滤波后的输入图像信号进行放大；以及第三步，测量输入图像信号的频率等级，并且在所测得的频率等级的基础上，以所述的不同方式对输入图像信号进行滤波。

根据本发明的示范性实施例的方法，还可以包含：测量输入图像信号中所包含的噪声量。在此情况中，如果输入图像信号中的噪声量在预定范围之内，则第三步可以控制第一步，以在所测得的输入图像信号的频率等级的基础上以所述的不同方式对输入图像信号进行滤波。

所述第一步可以包含低通滤波步骤、带通滤波步骤、和高通滤波步骤。在此情况中，如果判定输入图像信号的频率低于第一参考频率，则第三步可以将输入图像信号输出到低通滤波步骤；如果判定输入图像信号的频率低于第二参考频率，则第三步可以将输入图像信号输出到带通滤波步骤；以及如果判定输入图像信号的频率高于第二参考频率，则第三步可以将输入图像信号输出到高通滤波步骤。

所述低通滤波步骤可以使输入图像信号的频率中低于第一参考频率的频率分量通过；所述带通滤波步骤可以使输入图像信号的频率中高于第一参考频率、但是低于第二参考频率的频率分量通过；所述高通滤波步骤可以使输入图像信号的频率中高于第二参考频率的频率分量通过。

如果输入图像信号的噪声量在预定的范围之内，则第三步可以将输入图像信号输出到第二步。

根据本发明的示范性实施例的方法还可以包含：测量输入图像信号中所包含的噪声量。在此情况中，如果判定输入图像信号的噪声量在预定的第一参考噪声范围之内，则第三步可以将预定的第一峰值增益值提供给第二步；如果判定噪声量在预定的第二参考噪声范围之内，则第三步可以将预定的第二峰值增益值提供给第二步；如果判定噪声量在预定的第三参考噪声范围之内，则第三步可以将预定的第三峰值增益值提供给第二步；并且，第二步可以通过将输入图像信号乘以在第三步输入的第一至第三峰值增益值其中任意之一来对输入图像信号进行放大。

附图说明

通过参照附图对本发明的给定的示范性实施例进行描述，将使本发明的上述和/或其它方面更加显而易见，附图中：

图1为示出传统图像重现设备的构造的框图；

图2为示出根据本发明的示范性实施例的图像重现设备的构造的框图；以及

图3为示出操作根据本发明的示范性实施例的图像重现设备的方法的流程图；

贯穿附图，相似的参考标号应当被理解为指示相似的部分、成分和结构。

具体实施方式

现在将参照附图对本发明的给定的示范性实施例进行更加详细地描述。

在下面的描述中，即使在不同的附图中，相同的附图参考标号也被用于相同的元件。描述中所定义的内容，诸如详细的构造和元件，被提供以帮助对本发明的全面理解。因此，显而易见，能够在没有那些专门定义的内容的条件下实现本发明。而且，没有对公知的功能或构造进行详细描述，因其会具有不必要的细节而模糊了本发明。

图2为示出根据本发明的示范性实施例的图像重现设备的构造的框图。

参照图2，根据本发明的示范性实施例的图像重现设备200包含：噪声测量单元210、存储单元220、控制单元230、滤波器单元240、峰值滤波器单元250、操作单元260、信号处理单元270、和输出单元280。

噪声测量单元210测量输入图像信号中所包含的噪声量。即，噪声测量单元210测量在输入图像信号的场同步(v-sync)信号的空白期(blank period)中所包含的噪声量。这里，所述的空白期是在一个周期里没有图像信号存在的特定的前/后期。

具体而言，噪声测量单元210执行存在于空白期中的频率的抽样，并获得该抽样频率的平均值以测量噪声量。

存储单元220在其中存储图像重现设备200的操作所需要的不同种类的程序、第一至第三参考噪声范围、第一和第二参考频率、以及第一至第三峰值增益值。在此情况中，预先确定第一至第三参考噪声范围、第一和第二参考频率、以及第一至第三峰值增益值，并且用户可以通过操作单元260输入第一和第二峰值增益值。

参照存储单元220，控制单元230在噪声测量单元210所测得的噪声量的基础上测量输入图像信号的频率等级，并在所测得的频率等级的基础上操作以去除输入图像信号中所包含的噪声。控制单元230包含判断单元231、频率等级测量单元233、和操作控制单元235。

参照存储单元220，判断单元231将所测得的输入图像信号中的噪声量与第一至第三参考噪声范围进行比较，并判断输入图像信号的噪声量是否在第一至第三参考噪声范围其中任意一个之内。

如果判定输入图像信号中的噪声量在第一或第二参考噪声范围之内，则参照存储单元220，判断单元231将频率等级测量单元233所测得的输入图像信号的频率等级与预定的第一和第二参考频率等级进行比较，并将比较的结果输出到操作控制单元235，稍后将对操作控制单元235进行描述。

如果判断单元231判定输入图像信号中的噪声量是在第一或第二参考噪声范围之内，则频率等级测量单元233测量输入图像信号的频率等级。

具体而言，频率等级测量单元233通过获得输入图像信号中所包含的频率等级的平均值来测量输入图像信号的频率等级，并将所测得的输入图像信号的频率等级输出到判断单元231。

如果判断单元231判定输入图像信号中的噪声量是在第三参考噪声范围之内，则参照存储单元220，操作控制单元235提供第三峰值增益值作为峰值滤波器单元250的输入，稍后将对峰值滤波器单元250进行描述。此时，如果判定输入图像信号中的噪声量是在第三参考噪声范围之内，则操作控制单元235将输入图像信号不经过滤波地直接提供给峰值滤波器单元250。

具体而言，如果判定输入图像信号中的噪声量是在第三参考噪声范围之内，比如，如果判定输入图像信号中含有大量的噪声，则操作控制单元235不是将该输入图像信号提供给滤波器单元240，而是将该输入图像信号直接提供给峰值滤波器单元250。在此情况中，操作控制单元233还提供第三峰值增益值作为峰值滤波器单元250的输入，该值被用以将输入图像信号放大。这里，第三峰值增益值被预定为近似“1”的值，其与输入图像信号中所包含的几乎无放大的噪声相对应。

而且，如果判定输入图像信号中的噪声量是在第一参考噪声范围或第二参考噪声范围之内，则参照存储单元220，操作控制单元235分别提供第一或第二峰值增益值作为峰值滤波器单元250的输入，稍后将对峰值滤波器单元250进行描述。

另外，操作控制单元235在由判断单元231所提供的频率比较结果的基础上控制滤波器单元240以使输入图像信号的特定频带通过。

具体而言，如果判断单元231判定输入图像信号的频率低于第一参考频率，则操作控制单元235将该输入图像信号输出到低通滤波器(LPF)241。如果判断单元231判定输入图像信号的频率高于第一参考频率但是低于第二参考频率，则操作控制单元233将该图像信号输出到带通滤波器(BPF)243。如果判断单元231判定该图像信号的频率高于第二参考频率，则操作控制单元233将该图像信号输出到高通滤波器(HPF)245。

滤波器单元240在操作控制单元233的控制下，仅使输入图像信号的特定频带的信号通过。滤波器单元240包含低通滤波器241、带通滤波器243、和高通滤波器245。

低通滤波器241以这样的方式执行频率滤波：它使低于第一参考频率的输入图像信号的频率分量通过并去除高于第一参考频率的输入图像信号的频率分量，然后输出滤波后的图像信号。

带通滤波器243以这样的方式执行频率滤波：它使高于第一参考频率、但是低于第二参考频率的频率分量通过并去除高于第二参考频率的频率分量，然后输出滤波后的图像信号。

高通滤波器245以这样的方式执行频率滤波：它使高于第二参考频率的频率分量通过并去除低于第二参考频率的频率分量，然后输出滤波后的图像信号。

在由判断单元231所提供的判断结果的基础上，H/V峰值滤波器单元250通过将从控制单元230或者从滤波器单元240输入的图像信号乘以第一至第三峰值增益值其中的任意一个来对该输入图像信号进行放大，并且输出放大后的图像信号。

具体而言，如果判断单元231判定输入图像信号中的噪声量在第三参考噪声范围之内，则在操作控制单元233的控制下，峰值滤波器单元250将输入图像信号乘以所输入的第三峰值增益值，并输出相乘后的结果。如果判断单元231判定输入图像信号中的噪声量是在第一参考噪声范围之内，则在操作控制单元233的控制下，峰值滤波器单元250将输入图像信号乘以所输入的第一峰值增益值，并输出相乘后的结果。如果判断单元231判定输入图像信号中的噪声量是在第二参考噪声范围之内，则在操作控制单元233的控制下，峰值滤波器单元250将输入图像信号乘以所输入的第二峰值增益值，并输出相乘后的结果。

信号处理单元270从由峰值滤波器单元250输入的图像信号中去除噪声，执行图像信号的细节改善，然后生成可视的图像数据。之后，信号处理单元270将所生成的图像数据提供给输出单元280。

图3为示出操作根据本发明的示范性实施例的图像重现设备的方法的流程图。

参照图3，噪声测量单元210首先测量输入图像信号中所包含的噪声量(S310)。

具体而言，噪声测量单元210执行对存在于输入图像信号的场同步信号的空白期中的频率的采样，并获得采样频率的平均值以测量噪声量。

然后，判断单元231判断所测得的噪声量是否在预定的第三参考噪声范围之内(S320)。

如果判定所测得的噪声量不在第三参考噪声范围之内(否(S320))，则频率等级测量单元233测量输入图像信号的频率等级(S330)。

具体而言，如果判定所测得的噪声量不在第三参考噪声范围之内，但是在第一或第二参考噪声范围之内(S320)，则频率等级测量单元233通过获得输入图像信号中所包含的频率等级的平均值来测量输入图像信号的频率等级，并且将所测得的输入图像信号的频率等级输出。

然后，判断单元231将所测得的频率等级与预定的第一和第二频率进行比较，并且在频率比较结果的基础上控制滤波以使输入图像信号的特定频带通过。

具体而言，如果判断单元231判定所测得的输入图像信号的频率等级(S330)低于第一参考频率，则操作控制单元233将输入图像信号输出到低通滤波器241，并且低通滤波器241使图像信号的频率中低于第一参考频率的频率通过。

如果输入图像信号的频率高于第一参考频率但是低于第二参考频率，则操作控制单元233将输入图像信号输出到带通滤波器243，并且带通滤波器243使高于第一参考频率、但是低于第二参考频率的频率通过。

如果判定输入图像信号的频率等级高于第二参考频率，则操作控制单元233将输入图像信号输出到高通滤波器245，并且高通滤波器245使输入图像信号的频率中高于第二参考频率的频率通过。

与此同时，判断单元231判断输入图像信号中的噪声量是否是在第一参考噪声范围之内(S350)，并且峰值滤波器单元250通过将已对其特定频带进行了滤波的输入图像信号乘以预定的峰值增益值来对输入图像信号进行放大，并将放大后的输入图像信号输出(S360)。

具体而言，如果判断单元231判定所测得的噪声量(S310)是在预定的第一参考噪声的范围之内，则峰值滤波器单元250将滤波后的输入图像信号乘以预定的第一峰值增益值以输出放大后的信号。相对应地，如果判断单元231判定所测得的噪声量(S310)是在预定的第二参考噪声的范围之内，则峰值滤波器单元250将滤波后的输入图像信号乘以预定的第二峰值增益值以输出放大后的信号。

另一方面，如果判定所测得的噪声量在预定的第三参考噪声的范围之内(“是”(S320))，则峰值滤波器单元250将输入图像信号乘以预定的第三峰值增益值以输出放大后的信号。

在本发明的示范性实施例中，输入图像信号的特定频带使用多个滤波器通过。但是，本发明不局限于此，使用支持频率变化的单个滤波器对输入图像信号的频带进行滤波也是可能的。

另外，在本发明的示范性实施例中，如果输入图像信号为广播信号，则连同噪声测量单元210一起提供调谐器，同时，如果通过镜头接收输入图像信号，则连同噪声测量单元210一起提供镜头和诸如CCD、CMOS等等的图像获取单元。

如上所述，根据本发明的方面，由于对输入图像信号中所包含的噪声量和输入图像信号的频率等级进行测量，并且基于所测得的噪声和频率等级对输入图像信号进行选择性地滤波，因而输入图像信号中所包含的噪声能够随着图像质量被改善而被减少。

前述的示范性实施例和优点仅仅是示范性的，并且不应被解释为对本发明进行限制。本教导能够被容易地应用于其它类型的设备。而且，本发明的示范性实施例的描述意为说明性的，而非用以限制权利要求的范围，并且许多替换、修改和变化对于本领域的技术人员将是显而易见的。

Claims (22)

1.一种图像重现设备，其包含：

第一滤波器单元，其对输入图像信号进行滤波；

第二滤波器单元，其对经所述第一滤波器单元滤波后的输入图像信号进行放大；和

控制单元，其对所述输入图像信号的频率等级进行测量，并且基于所测得的所述输入图像信号的频率等级，控制所述第一滤波器单元对所述输入图像信号进行滤波。

2.如权利要求1所述的图像重现设备，还包含噪声测量单元，其对所述输入图像信号中的噪声量进行测量；

其中，如果所述输入图像信号中的噪声量是在预定范围之内，则所述控制单元基于所测得的所述输入图像信号的频率等级，控制所述第一滤波器单元对所述输入图像信号进行滤波。

3.如权利要求1所述的图像重现设备，其中，所述第一滤波器单元包含低通滤波器；

其中，如果所测得的所述输入图像信号的频率等级低于第一参考频率，则所述控制单元将所述输入图像信号输出到该低通滤波器。

4.如权利要求3所述的图像重现设备，其中，所述低通滤波器使所述输入图像信号的频率中低于所述第一参考频率的第一频率分量通过。

5.如权利要求3所述的图像重现设备，其中，所述第一滤波器单元还包含带通滤波器；

其中，如果所测得的所述输入图像信号的频率等级低于第二参考频率，则所述控制单元将所述输入图像信号输出到该带通滤波器。

6.如权利要求5所述的图像重现设备，其中，所述带通滤波器使所述输入图像信号的频率中高于所述第一参考频率、但低于第二参考频率的第二频率分量通过。

7.如权利要求5所述的图像重现设备，其中，所述第一滤波器单元还包含高通滤波器；

其中，如果所测得的所述输入图像信号的频率等级高于第二参考频率，则所述控制单元将所述输入图像信号输出到该高通滤波器。

8.如权利要求7所述的图像重现设备，其中，所述高通滤波器使所述输入图像信号的频率中高于第二参考频率的第三频率分量通过。

9.如权利要求1所述的图像重现设备，其中，如果判定所述输入图像信号中的噪声量是在预定范围之内，则所述控制单元将所述输入图像信号输出到所述第二滤波器单元。

10.如权利要求1所述的图像重现设备，还包含噪声测量单元，其对所述输入图像信号中的噪声量进行测量；

其中，如果所述输入图像信号中的噪声量是在预定的参考噪声范围之内，则所述控制单元将预定的峰值增益值提供给所述第二滤波器单元。

11.如权利要求10所述的图像重现设备，其中，如果判定所述输入图像信号的噪声量是在预定的第一参考噪声范围之内，则所述控制单元将预定的第一峰值增益值提供给所述第二滤波器单元；如果判定所述输入图像信号的噪声量是在预定的第二参考噪声范围之内，则所述控制单元将预定的第二峰值增益值提供给所述第二滤波器单元；和如果判定所述输入图像信号的噪声量是在预定的第三参考噪声范围之内，则所述控制单元将预定的第三峰值增益值提供给所述第二滤波器单元；并且

其中，所述第二滤波器单元通过将所述输入图像信号乘以所述第一峰值增益值、所述第二峰值增益值、和所述第三峰值增益值其中任意之一来对所述输入图像信号进行放大。

12.一种改善图像质量的方法，该方法包含：

对输入图像信号的频率等级进行测量；

基于所测得的所述输入图像信号的频率等级，对该输入图像信号进行滤波；并且

对滤波后的输入图像信号进行放大。

13.如权利要求12所述的方法，还包含测量所述输入图像信号中所包含的噪声量；

其中，所述基于所测得的所述输入图像信号的频率等级对所述输入图像信号进行滤波包含确定所述输入图像信号中的噪声量是否是在预定范围之内。

14.如权利要求12所述的方法，其中，对所述输入图像信号进行滤波包含：

如果所测得的所述输入图像信号的频率等级低于第一参考频率，则进行低通滤波。

15.如权利要求14所述的方法，其中，所述低通滤波包含使所述输入图像信号的频率中低于所述第一参考频率的第一频率分量通过。

16.如权利要求14所述的方法，其中，对所述输入图像信号进行滤波还包含：

如果所测得的所述输入图像信号的频率等级低于第二参考频率，则进行带通滤波。

17.如权利要求16所述的方法，其中，所述带通滤波包含使所述输入图像信号的频率中高于所述第一参考频率、但是低于所述第二参考频率的第二频率分量通过。

18.如权利要求12所述的方法，其中，对所述输入图像信号进行滤波还包含：

如果所测得的所述输入图像信号的频率等级高于所述第二参考频率，则进行高通滤波。

19.如权利要求18所述的方法，其中，所述高通滤波包含使所述输入图像信号的频率中高于所述第二参考频率的第三频率分量通过。

20.如权利要求12所述的方法，还包含如果所述输入图像信号的噪声量是在预定的范围之内，则对所述输入图像信号进行滤波。

21.如权利要求12所述的方法，还包含测量所述输入图像信号中所包含的噪声量；

如果所述输入图像信号的噪声量是在预定的参考噪声范围之内，则基于预定的峰值增益值，对所述输入图像信号进行放大。

22.一种用于从图像信号中去除噪声的控制器，其包含：

频率测量单元，其基于所述图像信号中的噪声量对该图像信号的频率进行测量；

比较单元，其将所述图像信号的频率与参考频率进行比较，并且生成比较结果；和

操作控制单元，其基于所生成的比较结果，控制将来自于所述图像信号的噪声滤除。

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