CN101527840B - 滤除蚊子噪声的影像处理方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明是提供一种影像处理方法，用以处理影像，该方法是包括：侦测该影像中至少一边缘；根据该边缘决定出至少一像素窗(pixel window)；侦测该像素窗中，是否存在一蚊子噪声；以及滤除该像素窗中所侦测到的该蚊子噪声。

Description

滤除蚊子噪声的影像处理方法及装置 

技术领域

本发明关于一种影像处理方法及装置，尤指一种用以侦测影像中至少一边缘的附近的蚊子噪声并将该蚊子噪声加以滤除的影像处理方法及装置。 

背景技术

在影像处理的技术领域中，MPEG(Moving Picture Experts Group)压缩技术及(或)JPEG(Joint Photographic Experts Group)压缩技术被大量地应用在影像的编解码、传送、储存及播放等相关应用上，一般而言，影像在压缩过程中会经过离散余弦变换(Discrete Cosine Transform，DCT)，因而同时会衍生出许多问题，举例而言，由于DCT在处理时是将影像的高频部分加以舍弃，属于一种破坏性压缩，因而影像中会出现随机分布的颗粒状噪声，被称为蚊子噪声(mosquito noise)。 

在已知的作法中，主要通过MPEG/JPEG在压缩时所提供的相关资讯，进而可以将影像中的蚊子噪声移除，然而，现今世界上影像传播的媒介相当多，使得原始的视讯来源往往已不可考，因此对于影像处理之后端而言，所能得到的压缩相关资讯亦非常少，在此情形下，如何能精确地将影像中的蚊子噪声移除，实为所面临的一大难题。 

发明内容

本发明的目的的在于提供一种用以侦测影像中至少一边缘的附近的一蚊子噪声并将该蚊子噪声加以滤除的影像处理方法及装置，以解决上述问题。 

本发明揭露一种影像处理方法，用以处理影像，包括：侦测该影像中至少一边缘；根据该边缘决定出至少一像素窗；侦测该像素窗中，是否存在蚊子噪声；以及滤除该像素窗中所侦测到的该蚊子噪声。 

本发明另揭露一种影像处理装置，用以处理一影像，包括：边缘侦测器，用以侦测该影像中至少一边缘；蚊子噪声侦测器，耦接至该边缘侦测器，包括：决定单元，用以根据该边缘决定出至少一像素窗；以及侦测单元，用以 侦测该像素窗中，是否存在蚊子噪声；以及蚊子噪声滤除器，耦接至该边缘侦测器及该蚊子噪声侦测器，用以滤除所侦测到的该蚊子噪声。 

附图说明

图1为本发明影像处理装置的一实施例的功能方块示意图。 

图2为本发明影像处理方法的一实施例的流程图。 

图3为对应图2的延续流程图。 

图4为像素窗与复数个预设图形的示意图。 

【主要元件符号说明】 

101    影像处理装置 

102    边缘侦测器 

103    蚊子噪声侦测器 

104    蚊子噪声滤除器 

105    边缘强化器 

106    计数器 

107    控制器 

201    决定单元 

202    侦测单元 

301    像素窗 

401、402、403    预设图形 

具体实施方式

请参阅图1，其为本发明影像处理装置101的一实施例的功能方块示意图。影像处理装置101用来处理影像，且本发明所称的影像为由复数个像素(pixel)所构成的数字影像(digital image)，而该像素所对应的像素值可为RGB格式中的R、G或B像素值、或可为YUV格式中的亮度值或彩度值、或为其他常见视讯规格中的任一种用来代表像素的显示特性的数值；如图所示，影像处理装置101包括边缘侦测器(edge detector)102、蚊子噪声侦测器(mosquito detector)103、蚊子噪声滤除器(mosquito filter)104、边缘强化器(edge enhancer)105、计数器(counter)106及控制器(controller)107，其中蚊子噪声侦测器103耦接至边缘侦测器102，用以侦测蚊子噪声； 蚊子噪声滤除器104耦接至边缘侦测器102及蚊子噪声侦测器103，用以滤除所侦测到的该蚊子噪声；边缘强化器105耦接至边缘侦测器102、蚊子噪声侦测器103及蚊子噪声滤除器104，用以于该蚊子噪声滤除器完成滤除所侦测到的该蚊子噪声后，对该像素窗进行边缘强化(edge enhance)处理；计数器106耦接至蚊子噪声侦测器103，用以累计所侦测到的蚊子噪声的总数；而控制器107则是耦接至蚊子噪声滤除器104、边缘强化器105及计数器106，用以根据该总数来控制该蚊子噪声滤除器；另外，本实施例中，蚊子噪声侦测器103包括决定单元201、侦测单元202，且决定单元201与侦测单元202相互耦接，其中决定单元201，用以根据所侦测的边缘决定出至少一像素窗(pixel window)，另外，依据本发明的一实施例，侦测单元202，藉由比对该像素窗与至少一目标图形(pattern)的方式，以侦测该像素窗是否符合该目标图形来判定该像素窗中是否存在蚊子噪声，然而，侦测单元202亦可采用其他的方式进行侦测，不以比对的方式为限。 

请同时参阅图2与图3，图2为本发明影像处理方法的一实施例的流程图，而图3为图2的延续流程图。如图所示，由图1所示的影像处理装置101所执行的影像处理方法包括以下步骤： 

步骤502：侦测影像中至少一边缘； 

步骤504：由该边缘所对应的复数个像素窗中选取像素窗来进行处理； 

步骤506：比对该像素窗与至少一目标图形以判断该像素窗是否符合该目标图形？若是，则继续下一个步骤508，否则，跳至步骤516； 

步骤508：判定该像素窗中存在一蚊子噪声； 

步骤510：将目前所侦测到的蚊子噪声的总数加上一递增值(例如1)； 

步骤512：对该像素窗进行低通滤波处理以滤除该蚊子噪声； 

步骤514：对该像素窗进行边缘强化处理； 

步骤516：判断是否已经处理完该边缘所对应的所有像素窗？若是，则继续下一个步骤520，否则，继续另一个步骤518； 

步骤518：由该像素窗中选取下一个像素窗，然后，回到步骤506以对该下一个像素窗进行处理； 

步骤520：判断目前所累计的所有蚊子噪声的总数是否低于一第一阀值？若是，则继续下一个步骤522，否则，继续另一个步骤524； 

步骤522：当处理下一个边缘时将步骤512及514略过不执行； 

步骤524：当处理下一个边缘时仍需执行步骤512及514； 

步骤526：判断目前所累计的所有蚊子噪声的总数是否高于一第二阀值？若是，则继续下一个步骤528，否则，跳至步骤530； 

步骤528：增加用以滤除该蚊子噪声的目前像素窗的大小； 

步骤530：判断是否已经处理完该影像中所有边缘？若是，则此流程结束，否则，继续下一个步骤532；以及 

步骤532：将目前所有蚊子噪声的总数重置为初始值(例如0)，然后回到步骤504以对该影像中下一个边缘进行处理。 

底下开始说明影像处理装置101执行第2、3图所示流程的影像处理方法的细节，此处可先说明的是，由于离散余弦变换(Discrete Cosine Transform，DCT)在处理影像时将影像的高频部分加以舍弃，因此会使得真实物体的边缘变得模糊，以人眼来说即形成一堆杂点，因此大体上而言，蚊子噪声即为出现在影像中真实物体的边缘附近的一堆杂点，因此，本发明影像处理方法便先找出影像中所存在的边缘，请参阅图2，首先，边缘侦测器102侦测出一影像中至少一边缘(edge)(步骤502)，一般而言，索贝尔滤波器(Sobelfilter)与拉普拉斯滤波器(Laplace filter)是两种常见的可用来侦测出边缘的滤波器，由于其运作为业界所知，故不另赘述于此；接着，蚊子噪声侦测器103的决定单元201会由该边缘所对应的复数个像素窗中选择像素窗(pixel window)来进行处理(步骤504)，并且该像素窗沿着该边缘而形成；然后，蚊子噪声侦测器103的侦测单元202会比对该像素窗与至少一目标图形(pattern)以判断该像素窗是否符合该目标图形(步骤506)。 

请参阅图4，其为像素窗301与复数个预设图形401、402及403的示意图。如图所示，决定单元201所决定出的像素窗301以边缘侦测器102所侦测出的该边缘所对应的一像素点E为中心，再加上周围的8个像素点A、B、C、D、F、G、H、I而形成，又，如前所述，这8个像素点的像素值可为RGB格式中的R、G或B像素值、或可为YUV格式中的亮度值或彩度值、或为其他常见视讯规格中的任一种可代表像素的显示特性的数值；另一方面，所示的复数个预设图形401、402及403中的预设图形402即为本发明所指的目标图形，其代表边缘的方向极为混乱，因而便判断主因是蚊子噪声，然而，此仅为本发明的范例说明，亦可依据其他判断蚊子噪声的规则来设定所要的目标图形，举例来说，若像素窗对应预设图形401、402及403其中之一均判断为 受蚊子噪声所干扰，亦属本发明的范畴。如图所示，当像素窗301满足(A＝B＝C＝D＝E＝F && G＝H＝I && A！＝G)此一判断式时，即表示像素窗301符合预设图形401，而当像素窗301满足(A＝B＝C＝E＝G＝H＝I && D＝F && A！＝D)此一判断式时，即表示像素窗301符合目标图形(即预设图形402)，又当像素窗301满足(A＝D＝G＝B＝E＝H && C＝F＝I && A！＝C)此一判断式时，即表示像素窗301符合预设图形403。 

请注意，虽然本实施例以包含9个像素的3×3像素窗为例，然而不应以此作为本发明的限制，即使使用其他尺寸(例如5×5、7×7)的像素窗，亦属于本发明的范围；再者，图3中的该预设图形401、402及403仅为举例说明而非用以构成本发明的限制，在不违背本发明的精神下，更可以使用其他样式的预设图形来定义出所要的目标图形。 

请回到图2，若在步骤506中判断得知像素窗301符合目标图形(即预设图形402)，则蚊子噪声侦测器103可判定像素窗301中存在蚊子噪声(mosquito noise)(步骤508)，即表示该边缘的附近存在蚊子噪声，更进一步而言，本发明一实施例中，步骤50判断像素窗(尺寸可能为3×3、5×5或7×7)中最常出现的边缘数量是否大于一半，若否，则表示像素窗中的边缘未呈现特定的趋势(例如边缘方向杂乱)，则表示像素窗中可能具有蚊子噪声，如本发明中图4的目标图形(即预设图形402)；又，请注意，在其他的实施例中，更可以用其他方法来判断出蚊子噪声的存在，例如使用像素值差异滤波器(Pixel Difference Filter)来决定出蚊子噪声；接下来，计数器106会将目前所侦测到的蚊子噪声的总数加1(步骤510)，然后蚊子噪声滤除器104会对像素窗301进行低通(low pass)滤波处理以滤除该蚊子噪声(步骤512)，一般而言，中间值(median)滤波处理即为一种常见的低通滤波处理，可以用来将高频噪声滤除而得到相当好的效果；再者，将蚊子噪声滤除所做的运算会使得边缘变得更为模糊，因此边缘强化器105另会对像素窗301进行边缘强化(edge enhance)处理(步骤514)，一般而言，3×3高斯平滑滤波器(gaussian smoothing filter)即为一种常见的边缘强化器；请注意，在本实施例中，步骤512及步骤514的顺序是可以互相替换而不致影响本发明的运作结果。 

另一方面，若在步骤506中判断得知像素窗301不符合目标图形(即预设图形402)，则会跳至步骤516，此时，蚊子噪声侦测器103将判断是否已经处理完该边缘所对应的所有像素窗(步骤516)。 

若在步骤516中判断得知并未处理完所有的像素窗，则蚊子噪声侦测器103的决定单元201将由该像素窗中选择尚未处理过的下一个像素窗(步骤518)，而后回到步骤506以对下一个像素窗进行处理，更进一步而言，本实施例是以像素窗为处理单位，也就是说，在针对影像中的任一像素窗来进行上述处理流程(步骤506至514)之后，再针对下一个像素窗进行处理，如此依序进行直到该边缘所对应的所有像素窗均处理完毕为止，请注意，本发明并未限定像素窗的处理顺序。 

另一方面，若在步骤516中判断得知所有像素窗都已经处理完毕，控制器107将判断目前所累计的所有蚊子噪声的总数是否低于第一阀值(threshold)(步骤520)；若此时蚊子噪声的总数确实低于第一阀值，表示先前所侦测出的蚊子噪声只是一般的噪声而不是真正的蚊子噪声，则控制器107会控制蚊子噪声滤除器104及边缘强化器105暂时被禁用(disabled)，如此一来，当影像处理装置101处理下一个边缘时便会略过步骤512及514而不执行(步骤522)以避免不当地进行蚊子噪声滤除的操作而造成影像品质恶化；请注意，任何本领域的技术人员只要在理解上述原理之后，即有能力依据实际情形(例如实验经验值)而决定出适当的第一阀值；另一方面，若此时蚊子噪声的总数并未低于第一阀值，则控制器107会维持将蚊子噪声滤除器104及边缘强化器105致能(enabled)，如此一来，当影像处理装置101处理下一个边缘时，步骤512及514便会被执行(步骤524)。 

接着，控制器107将判断目前所累计的所有蚊子噪声的总数是否高于第二阀值(步骤526)；若此时蚊子噪声的总数确实高于第二阀值，则控制器107会增加用以滤除该蚊子噪声的目前像素窗的大小(步骤528)，例如将像素窗301的尺寸由原本的3x3增加为11x11或其他尺寸；请注意，任何本领域的技术人员只要在理解上述原理之后，即有能力依据实际情形(例如实验经验值)而决定出适当的第二阀值；另一方面，若此时蚊子噪声的总数并未高于第二阀值，则会跳至步骤530，届时蚊子噪声侦测器103将判断是否已经处理完该影像中所有边缘(步骤530)；若判断得知该影像中所有边缘都已经处理完毕，则整个流程至此结束，另一方面，若判断得知并未处理完所有的边缘，则计数器106会将目前所有蚊子噪声的总数重置为0(步骤532)，而后回到步骤504以继续对该影像中下一个边缘进行处理。 

在此实施例中，控制器107在每一个边缘的所有像素窗都处理完毕后，才判断目前所累计的所有蚊子噪声的总数是否低于该第一阀值或高于该第二阀值，然而不应以此来作为本发明的限制，更进一步而言，控制器107亦可以于其他时间点来对蚊子噪声的总数进行判断作业，例如可于每一个边缘中至少10个像素窗处理完毕后进行判断。 

在本发明中，不仅能将蚊子噪声滤除而增加影像的清晰度，更能提高影像中真实物体边缘的锐利度，并且完全不需要MPEG(Moving Picture ExpertsGroup)或JPEG(Joint Photographic Experts Group)压缩与解压缩时的资讯，也无须利用原始未压缩前的影像及时间轴上的相关资讯，因此，不管影像有没有经过压缩，也不管影像是否经过放大(例如8×8区块放大为16×16区块)、缩小(例如16×16区块缩小为8×8区块)或平移(shift)，都可以经由实施本发明而侦测出蚊子噪声并加以滤除。 

请注意，本发明的实施例中所描述的技术及原理可应用于各种不同的影像处理装置中，例如静态图像处理装置如数字相机、或是动态视讯统，如液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)、液晶电视(LCD TV)或数字电视(digital TV)等，任何本领域的技术人员只要在理解本发明所揭露的实施例的操作方式及原理之后，即有能力将本发明应用于其他相类似的技术领域当中。 

又，任何熟习电子电路设计、数字讯号处理或数字影像处理的人士在了解本发明实施例的运作原理之后，当可依据各种硬体电路设计或软体程式编辑的原理来实现上述的影像处理方法及装置。 

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。 

Claims (18)

1.一种影像处理方法，用以处理影像，包括：

侦测该影像中至少一边缘；

根据该边缘决定出至少一像素窗；

侦测该像素窗中，是否存在一蚊子噪声；以及

滤除该像素窗中所侦测到的该蚊子噪声，

其中，侦测该像素窗中，是否存在该蚊子噪声的步骤包括：

比对该像素窗与至少一目标图形，以判断该像素窗是否符合该目标图形；以及

若该像素窗符合该目标图形，则判定该像素窗中存在该蚊子噪声。

2.如权利要求1所述的影像处理方法，其中滤除该像素窗中所侦测到的该蚊子噪声的步骤包括：

当判定该像素窗中存在该蚊子噪声时，对该像素窗进行低通滤波处理以滤除该蚊子噪声。

3.如权利要求1所述的影像处理方法，还包括：

在滤除该像素窗中所侦测到的该蚊子噪声后，对该像素窗进行边缘强化处理。

4.如权利要求1所述的影像处理方法，还包括：

当判定该像素窗中存在该蚊子噪声时，对该像素窗进行边缘强化处理。

5.权利要求4所述的影像处理方法，其中滤除该像素窗中所侦测到的该蚊子噪声的步骤包括：

在该像素窗完成边缘强化处理之后，对该像素窗进行低通滤波处理以滤除该蚊子噪声。

6.如权利要求1所述的影像处理方法，还包括：

累计所侦测到的蚊子噪声的总数；以及

根据该总数控制滤除该像素窗中所侦测到的该蚊子噪声的步骤的执行。

7.如权利要求6所述的影像处理方法，其中根据该总数控制滤除该像素窗中所侦测到的该蚊子噪声的步骤的执行的步骤包括：

当该总数低于第一临界值时，暂停滤除该像素窗中所侦测到的该蚊子噪声的步骤的执行。

8.如权利要求6所述的影像处理方法，其中根据该总数控制滤除该像素窗中所侦测到的该蚊子噪声的步骤的执行的步骤包括：

当该总数高于第二临界值时，增加目前像素窗的大小。

9.如权利要求1所述的影像处理方法，还包括：

累计所侦测到的蚊子噪声的总数；以及

根据该总数控制滤除该像素窗中所侦测到的该蚊子噪声的步骤的执行。

10.如权利要求9所述的影像处理方法，其中根据该总数控制滤除该像素窗中所侦测到的该蚊子噪声的步骤的执行的步骤包括：

当该总数低于第一临界值时，暂停滤除该像素窗中所侦测到的该蚊子噪声的步骤的执行

11.如权利要求9所述的影像处理方法，其中根据该总数控制滤除该像素窗中所侦测到的该蚊子噪声的步骤的执行的步骤包括：

当该总数高于第二临界值时，增加用以滤除该像素窗中该蚊子噪声的目前像素窗的大小。

12.一种影像处理装置，用以处理影像，包括：

边缘侦测器，用以侦测该影像中至少一边缘；

蚊子噪声侦测器，耦接至该边缘侦测器，包括：

决定单元，用以根据该边缘决定出至少一像素窗；以及

侦测单元，用以侦测该像素窗中，是否存在蚊子噪声；

以及

蚊子噪声滤除器，耦接至该边缘侦测器及该蚊子噪声侦测器，用以滤除所侦测到的该蚊子噪声，

其中，该侦测单元是用以比对该像素窗与至少一目标图形，以判断该像素窗是否符合该目标图形；若该像素窗符合该目标图形，则该蚊子噪声侦测器判定该像素窗中存在该蚊子噪声。

13.如权利要求12所述的影像处理装置，其中当该蚊子噪声侦测器判定该像素窗中存在该蚊子噪声时，该蚊子噪声滤除器对该像素窗进行低通滤波处理以滤除该蚊子噪声。

14.如权利要求12所述的影像处理装置，还包括：

边缘强化器，耦接至该边缘侦测器及该蚊子噪声滤除器，用以于该蚊子噪声滤除器完成滤除所侦测到的该蚊子噪声后，对该像素窗进行边缘强化处理。

15.如权利要求12所述的影像处理装置，还包括：

计数器，耦接至该蚊子噪声侦测器，用以累计所侦测到的蚊子噪声的总数；以及

控制器，耦接至该计数器及该蚊子噪声滤除器，用以根据该总数来控制该蚊子噪声滤除器。

16.如权利要求15所述的影像处理装置，其中该控制器是当该总数低于第一临界值时，将该蚊子噪声滤除器禁用。

17.如权利要求15所述的影像处理装置，其中该控制器是于该总数高于第二阀值时，增加目前像素窗的大小。

18.如权利要求15所述的影像处理装置，其中该边缘侦测器是索贝尔侦测器。

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