CN101335826B - 用于视讯处理系统的噪声消除装置 - Google Patents

Abstract

用于一视讯处理系统的噪声消除装置，包含有一接收端，用来接收视讯信号；一三维滤波单元，用来根据一移动估测值来调整一滤波系数，并对该视讯与一先前滤波结果进行滤波，以产生一当前滤波结果；一动态检测单元，用来比较该先前滤波结果及该视讯信号，以根据一先前移动系数，产生一当前移动系数及该移动估测值；一存储单元，用来接收该三维滤波单元所输出的该当前滤波结果及该动态检测单元所输出的该当前移动系数，以储存为该先前滤波结果及该先前移动系数；以及一输出端，用来输出该三维滤波单元所产生的该当前滤波结果。

Description

用于视讯处理系统的噪声消除装置

技术领域

本发明涉及一种用于视讯处理系统的噪声消除装置，尤其涉及一种可根据画面的移动程度，对视讯信号进行适当的滤波运算，以消除噪声，改善图像质量，并保持静态画面原有清晰度的噪声消除装置。

背景技术

随着通讯技术及计算机技术的快速发展，图像应用变得越来越多样化。不论是何种图像应用，简单来说，其架构可视为由一图像数据源及一播放装置所组成。图像数据源可以是计算机、DVD播放器、有线或无线电视信号发射站、电视游乐器等各种可输出视讯信号的装置，用以通过有线(缆线)或无线(地面波)传输方式，输出视讯信号至播放装置，以显示图像。在信号传输的过程中，信号或多或少都会受到噪声或地形、地物等干扰，甚至图像数据源或播放装置在处理视讯信号时，也会因电路瑕疵或环境(如温、湿度)等的影响，造成视讯信号夹杂无法分析的噪声成分，影响播放装置所输出的图像质量。

发明内容

因此，本发明的主要目的即在于提供一种用于一视讯处理系统的噪声消除装置。

本发明披露一种用于一视讯处理系统的噪声消除装置，包含有一接收端，用来接收一视讯信号；一三维滤波单元，用来根据一移动估测值来调整一滤波系数，并对该视讯与一先前滤波结果进行滤波，以产生一当前滤波结果；一动态检测单元，用来比较该先前滤波结果及该接收端所接收的该视讯信号，以根据一先前移动系数，产生一当前移动系数及该移动估测值；一存储单元，用来接收该三维滤波单元所输出的该当前滤波结果及该动态检测单元所输出的该当前移动系数，以储存为该先前滤波结果及该先前移动系数；以及一输出端，用来输出该三维滤波单元所产生的该当前滤波结果。

附图说明

图1为本发明实施例一噪声消除装置的功能方块图。

图2为一三维滤波单元的示意图。

图3为一动态检测单元的示意图。

图4为一估测值决定单元的示意图。

图5为本发明实施例一噪声消除装置的功能方块图。

附图符号说明

10、50                    噪声消除装置

100                       接收端

102、20                   三维滤波单元

104、30                   动态检测单元

106、506                  存储单元

108                       输出端

x(n)                      视讯信号

y(n)、y(m)～y(n-1)        滤波结果

mf(n)、mf(m)～mf(n-1)     移动系数

k                         移动估测值

200                       二维低通滤波器

202                       第一信号混合器

204                       第二信号混合器

206、208、212、214        乘法器

210、216                  加法器

300                       比较单元

302                       运算单元

304                       移动估测值决定单元

306                       低通滤波器

308                       扩展器

x1(n)                     二维低通滤波结果

x2(n)                     混合信号

cmf                            信号

具体实施方式

请参考图1，图1为本发明实施例一噪声消除装置10的功能方块图。噪声消除装置10用于一视讯处理系统中消除三维噪声，其包含一接收端100、一三维滤波单元102、一动态检测单元104、一存储单元106及一输出端108。噪声消除装置10通过接收端100接收当前画面的视讯信号x(n)，经过三维滤波单元102、动态检测单元104及存储单元106的处理后，由输出端108输出滤波结果y(n)。在图1中，y(n)表示当前画面的滤波结果，而y(n-1)则表示先前画面的滤波结果；mf(n)表示当前画面的移动系数，而mf(n-1)则表示先前画面的移动系数；此外，k表示一移动估测值，详细定义如下说明。其中，移动系数与移动估测值与视讯信号x(n)所对应的画面的移动程度正相关，即画面的动态程度越明显时，移动系数mf(n)越大，k值越大。

存储单元106用来储存滤波结果y(n)及对应的移动系数mf(n)，经过适当延迟后，待下一画面时再输出至三维滤波单元102及动态检测单元104。动态检测单元104用以判断当前画面的动态程度，其通过比较滤波结果y(n-1)及视讯信号x(n)，并根据先前画面的移动系数mf(n-1)，产生当前画面的移动系数mf(n)及移动估测值k。根据移动估测值k及滤波结果y(n-1)，三维滤波单元102可对视讯信号x(n)进行适当滤波，以产生滤波结果y(n)；较佳地，当画面为动态时，三维滤波单元102对视讯信号x(n)进行二维低通滤波运算，而当画面为静态时，对视讯信号x(n)进行无限脉冲响应(Infinite ImpulseResponse，IIR)运算。换句话说，动态检测单元104可判断画面的动态程度，而三维滤波单元102则根据画面的动态程度对视讯信号x(n)进行适当的滤波。如此一来，噪声消除装置10除可有效的消除噪声，改善图像的质量，又可保持静态画面原有的清晰度。

简单来说，存储单元106储存先前画面的滤波结果及移动系数，而三维滤波单元102及动态检测单元104则可根据存储单元106所储存的滤波结果及移动系数，判断画面的移动程度，以对视讯信号x(n)进行适当的滤波，产生当前画面的滤波结果及移动系数。在此情形下，噪声消除装置10可根据画面的移动程度，对视讯信号x(n)进行适当的滤波运算，除可有效的消除噪声，改善图像的质量外，还可以保持静态画面原有的清晰度。特别注意的是，图1仅为噪声消除装置10的功能方块图，凡能实现三维滤波单元102、动态检测单元104及存储单元106的电路或装置等都适用于本发明，且各组件间的信号连结线的数量、种类、型式等也不限于图中所示的例子。

举例来说，请参考图2，图2为一三维滤波单元20的示意图。三维滤波单元20用来实现图1中三维滤波单元102，其包含有一二维低通滤波器200、一第一信号混合器202及一第二信号混合器204。二维低通滤波器200耦接于接收端100，用来对视讯信号x(n)进行二维低通滤波，以输出一二维低通滤波结果x₁(n)。第一信号混合器202由乘法器206、208及一加法器210所组成，用来根据移动估测值k，调整二维低通滤波结果x₁(n)及视讯信号x(n)的权重，以产生一混合信号x₂(n)，其关系为x₂(n)＝k*x₁(n)+(1-k)*x(n)。第二信号混合器204由乘法器212、214及一加法器216所组成，用来根据移动估测值k，调整先前的滤波结果y(n-1)及混合信号x₂(n)的权重，以产生当前滤波结果y(n)，其关系为y(n)＝k*x₂(n)+(1-k)*y(n-1)。因此，当画面为动态时，k值越大，y(n)趋近于x₂(n)，且x₂(n)趋近于x₁(n)，亦即滤波结果y(n)趋近于二维低通滤波器200的二维低通滤波结果x₁(n)。相反地，当画面为静态时，k值越小，y(n)趋近于(k*x(n)+(1-k)y(n-1))，即为视讯信号x(n)与先前滤波结果y(n-1)的混合，可视为无限脉冲响应滤波结果。

因此，根据画面的动态程度，三维滤波单元20可调整滤波方式，以提升动态画面的质量，并保持静态画面原有的清晰度。

请参考图3，图3为一动态检测单元30的示意图。动态检测单元30用来实现图1中动态检测单元104，其包含有一比较单元300、一运算单元302、一移动估测值决定单元304、一低通滤波器306及一扩展器308。比较单元300用来比较视讯信号x(n)与先前滤波结果y(n-1)，其由一减法器310及一绝对值运算器312所组成。比较单元300所输出的比较结果会经过低通滤波器306滤除高频部分使画面更圆滑，并经过扩展器308扩大范围后，输出信号cmf至运算单元302。特别注意的是，在此例中，低通滤波器306及扩展器308加强动态检测单元30所输出的移动系数mf(n)及移动估测值k的准确度，即使不使用低通滤波器306及扩展器308也能达成相同目的。运算单元302可对信号cmf及先前的移动系数mf(n-1)进行一运算方程式，以输出当前移动系数mf(n)。在此例中，运算单元302由一衰减器314及一最大值选择器316所组成，其所对应的运算方程式为mf(n)＝max(a*mf(n-1)，cmf)，其中，a表示衰减器314的衰减参数。移动估测值决定单元304则根据当前移动系数mf(n)，依据特定规则输出移动估测值k。

特别注意的是，图3的动态检测单元30仅为实现图1中动态检测单元104的一实施例，本领域技术人员当可做适当的变化而不限于图3所示的例子。例如，估测值决定单元304可以图4所示的一查询表实现；当移动系数mf(n)大于一临限值th2时，移动估测值k为1，当移动系数mf(n)小于一临限值th1时，移动估测值k为k1，而当移动系数mf(n)介于临限值th1与临限值th2之间时，则移动估测值k为1与k1的线性内插的结果。

在本发明的较佳实施例中，噪声消除装置10根据前一画面的滤波结果及移动系数，产生当前画面的滤波结果及移动系数。在此情形下，存储单元106储存一画面的滤波结果及移动系数。当然，本发明也可根据先前多个画面的滤波结果及移动系数，产生当前画面的滤波结果及移动系数。举例来说，请参考图5，图5为本发明实施例一噪声消除装置50的功能方块图。噪声消除装置50可根据先前多个画面的滤波结果及移动系数，产生当前画面的滤波结果及移动系数，其运作方式及架构类似于图1的噪声消除装置10，在此不再赘述。在图5中，噪声消除装置50的存储单元506由多个子存储单元所组成，每一子存储单元可储存一画面的滤波结果及移动系数。如此一来，噪声消除装置50可根据先前多个画面的滤波结果y(m)～y(n-1)及移动系数mf(m)～mf(n-1)，产生当前画面的滤波结果y(n)及移动系数mf(n)。

综上所述，本发明根据画面的移动程度，对视讯信号进行适当的滤波运算，除可有效的消除噪声，改善图像的质量，又可保持静态画面原有的清晰度。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (14)

1.一种用于一视讯处理系统的噪声消除装置，包含有：

一接收端，用来接收一视讯信号；

一存储单元，储存先前滤波结果及先前移动系数；

一动态检测单元，用来比较该先前滤波结果及该接收端所接收的该视讯信号，以根据该先前移动系数，产生一当前移动系数及一移动估测值；

一三维滤波单元，用来根据该移动估测值来调整一滤波系数，并对该视讯信号与该先前滤波结果进行滤波，以产生一当前滤波结果；

一输出端，用来输出该三维滤波单元所产生的该当前滤波结果；

其中该动态检测单元包含有：

一比较单元，耦接于该接收端及该存储单元，用来比较该视讯信号与该存储单元所储存的该先前滤波结果，以输出一比较结果；

一运算单元，耦接于该比较单元及该存储单元，用来根据该存储单元所储存的该先前移动系数，对该比较单元所输出的该比较结果进行一运算方程式，以输出该当前移动系数；以及

一移动估测值决定单元，耦接于该运算单元，用来利用一查询表，以根据该当前移动系数，输出该移动估测值；

其中该运算单元包含有：

一衰减器，耦接于该存储单元，用来衰减该存储单元所储存的该先前移动系数，以产生一衰减结果；以及

一最大值选择器，耦接于该衰减器及该比较单元，用来取得该衰减结果与该比较结果的最大值，以产生该当前移动系数；

其中该存储单元还用来接收该三维滤波单元所输出的该当前滤波结果及该动态检测单元所输出的该当前移动系数，以储存为先前滤波结果及先前移动系数。

2.如权利要求1所述的噪声消除装置，其中该三维滤波单元包含有：

一二维低通滤波器，耦接于该接收端，用来对该视讯信号进行二维低通滤波，以输出一二维低通滤波结果；

一第一信号混合器，耦接于该接收端及该二维低通滤波器，用来根据该移动估测值，调整该二维低通滤波结果及该视讯信号的权重，以产生一混合信号；以及

一第二信号混合器，耦接于该存储单元及该第一信号混合器，用来根据该移动估测值，调整该先前滤波结果及该混合信号的权重，以产生该当前滤波结果。

3.如权利要求2所述的噪声消除装置，其中该第一信号混合器在该移动估测值较大时，增加该二维低通滤波结果的权重，及在该移动估测值较小时，降低该二维低通滤波结果的权重。

4.如权利要求2所述的噪声消除装置，其中该第一信号混合器包含有：

一第一乘法器，耦接于该二维低通滤波器，用来计算该二维低通滤波结果与该移动估测值的乘法结果，以产生一第一乘法结果；

一第二乘法器，耦接于该接收端，用来计算该视讯信号与该移动估测值的补码的乘法结果，以产生一第二乘法结果，其中该移动估测值的补码为1与该移动估测值之差；以及

一加法器，耦接于该第一乘法器及该第二乘法器，用来累加该第一乘法结果及该第二乘法结果，以产生该混合信号。

5.如权利要求2所述的噪声消除装置，其中该第二信号混合器在该移动估测值较大时，增加该混合信号的权重，及在该移动估测值较小时，降低该混合信号的权重。

6.如权利要求2所述的噪声消除装置，其中该第二信号混合器包含有：

一第一乘法器，耦接于该第一信号混合器，用来计算该混合信号与该移动估测值的乘法结果，以产生一第一乘法结果；

一第二乘法器，耦接于该存储单元，用来计算该先前滤波结果与该移动估测值的补码的乘法结果，以产生一第二乘法结果，其中该移动估测值的补码为1与该移动估测值之差；以及

一加法器，耦接于该第一乘法器及该第二乘法器，用来累加该第一乘法结果及该第二乘法结果，以产生该当前滤波结果。

7.如权利要求1所述的噪声消除装置，其中该比较单元包含有：

一减法器，耦接于该接收端及该存储单元，用来计算该视讯信号与该存储单元所储存的该先前滤波结果的差值，以产生一减法结果；以及

一绝对值运算器，耦接于该减法器与该运算单元之间，用来计算该减法结果的绝对值，以产生该比较结果。

8.如权利要求1所述的噪声消除装置，其还包含一低通滤波器，耦接于该比较单元与该运算单元之间，用来计算该比较结果的低通滤波结果。

9.如权利要求7所述的噪声消除装置，其还包含一扩展器，耦接于该比较单元与该运算单元之间，用来扩展该比较结果的范围。

10.如权利要求1所述的噪声消除装置，其中该存储单元储存一画面的滤波结果及移动系数。

11.如权利要求1所述的噪声消除装置，其中该存储单元储存多个画面的滤波结果及移动系数。

12.如权利要求11所述的噪声消除装置，其中该存储单元包含有：

一信号接收端，用来接收该当前滤波结果及该当前移动系数；

一信号输出端，用来输出该先前滤波结果及该先前移动系数；以及

一序列子存储单元，耦接于该信号接收端与该信号输出端之间，该序列子存储单元的每一子存储单元用来储存一画面的滤波结果及移动系数。

13.如权利要求1所述的噪声消除装置，其中该移动估测值与该视讯信号所对应的画面的移动程度正相关。

14.如权利要求1所述的噪声消除装置，其中该当前移动系数与该视讯信号所对应的画面的移动程度正相关。

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