CN101854539B - 消除蚊状噪声的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种消除蚊状噪声装置及方法，可依据影像的复杂度，适应性地决定适当的消除蚊状噪声强度，以兼顾去除噪声的效果与影像细节的质量。该消除蚊状噪声装置包含缓冲器、查询表及去噪声强度决定单元。缓冲器用以暂存一像素数组，该像素数组包含一目标像素；查询表用以储存复数个强度系数；去噪声强度决定单元耦接至缓冲器与查询表，用以侦测像素数组的影像复杂度，并依据像素数组的影像复杂度查询查询表，以输出一去噪声强度系数。

Description

消除蚊状噪声的装置及方法

技术领域

本发明涉及影像处理，尤指一种消除蚊状噪声(mosquito noise)装置及方法。

背景技术

为了提供更高的影像压缩比，大多数的影像压缩技术会将影像中的高频部分舍弃。但是，这样会使影像在解压缩回来时，于高频区(如影像边缘)附近产生一点一点的噪声，称为蚊状噪声(mosquito noise)，如图1所示。在先前技术中，系利用低通滤波器来消除此种噪声。然而，若使用的滤波器效果太强，会造成影像模糊，破坏影像细节；反之，若使用的滤波器效果太弱，则无法去除蚊状噪声。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种消除蚊状噪声装置及方法，可依据影像的复杂度，适应性地(adaptively)决定适当的消除蚊状噪声强度，以兼顾去除噪声的效果与影像细节的质量。

为了解决以上技术问题，本发明提供了如下技术方案：

本发明提供了一种消除蚊状噪声装置，包含：缓冲器，用以接收输入影像讯号并暂存相关于目标像素的像素数组；查询表，用以储存复数个强度系数；以及去噪声强度决定单元，耦接至缓冲器与该查询表，用以侦测像素数组的第一影像复杂度与第二影像复杂度，并依据第一影像复杂度与第二影像复杂度查询该查询表，以输出去噪声强度系数，举例而言，像素数组包含第一像素数组与第二像素数组，第一影像复杂度与第二影像复杂度分别相关于第一像素数组与第二像素数组，第二像素数组大于该第一像素数组且皆以目标像素为中心；去噪声电路，对该输入影像讯号执行一去蚊状噪声动作，以输出对应于该目标像素的一调整像素；以及混合单元，耦接至去噪声电路及去噪声强度决定单元，用以依据去噪声强度系数，对目标像素及调整像素执行混合运算，以产生输出像素。

本发明亦提供了一种消除蚊状噪声的方法，包含步骤：侦测相关于目标像素的像素数组的第一影像复杂度与第二影像复杂度；以及依据该像素数组的该第一影像复杂度与该第二影像复杂度，决定该目标像素所对应的一去噪声强度系数；举例而言，像素数组包含第一像素数组与第二像素数组，第一影像复杂度与第二影像复杂度分别相关于第一像素数组与第二像素数组，第二像素数组大于该第一像素数组且皆以目标像素为中心。

本发明采用的消除蚊状噪声装置及方法，可依据影像的复杂度，适应性地(adaptively)决定适当的消除蚊状噪声强度，以兼顾去除噪声的效果与影像细节的质量。

附图说明

图1系影像经压缩与解压缩后产生蚊状噪声的示意图。

图2系本发明一较佳实施例的消除蚊状噪声装置的方块图。

图3系第一与第二像素数组的影像复杂度与去噪声强度系数间关系的一实施例。

图4系本发明另一较佳实施例的消除蚊状噪声装置的方块图。

图5系本发明较佳实施例的消除蚊状噪声方法的流程图。

图式主要图号说明：

20、40：消除蚊状噪声装置    21：去噪声电路

22：去噪声强度控制器        221：缓冲器

222：查询表                 223：去噪声强度决定单元

23：混合单元                231、232：乘法器

233：加法器

具体实施方式

图2系本发明一较佳实施例的消除蚊状噪声装置20的方块图，包含去噪声电路21、去噪声强度控制器22及混合单元23。由于去除蚊状噪声的动作可能会同时损及影像的细节，于此实施例中，消除蚊状噪声装置20对于画面影像中所出现的蚊状噪声，依据其所在影像区域的特性，适应性地决定适当的消除蚊状噪声强度，以兼顾去除噪声的效果与影像细节的质量。去噪声强度控制器22包含缓冲器221、查询表222及去噪声强度决定单元223。缓冲器221接收一输入影像讯号，并将其中所包含的第一像素数组与第二像素数组暂存起来。第一像素数组与第二像素数组分别对应画面影像的一部份，两者皆包含同一目标像素，较佳地，第二像素数组大于且包含第一像素数组，例如目标像素是数组的中心点。举例而言，第一像素数组可为3×3的数组，内含9个像素，而目标像素可为位于数组中心的像素；第二像素数组可为17×3的数组，内含51个像素，而目标像素可为位于数组中心的像素。第一与第二像素数组的大小以及目标像素的位置可依据实际需要调整。查询表222储存复数个强度系数。去噪声强度决定单元223分别侦测第一像素数组与第二像素数组的影像复杂度，再根据查询表222决定出目标像素所对应的去噪声强度系数。去噪声强度决定单元223对于输入影像讯号所包含的每个像素，决定出对应的去噪声强度系数，以供混合单元23执行混合运算之用(后详)。

第一像素数组与第二像素数组可视为记忆窗口(window)，透过记忆窗口分别看到画面影像中相关于目标像素的不同范围的像素。举例而言，第一像素数组涵盖目标像素外围较小范围的像素，第二像素数组则涵盖目标像素外围较大范围的像素。藉由第一与第二像素数组的影像复杂度，可判断目标像素是位于影像的平坦区或复杂区，以及目标像素是否接近高频的影像区域。第一与第二像素数组的影像复杂度有多种方式可以侦测，举例而言，第一像素数组的影像复杂度可依据第一像素数组的各像素值的平均值与各像素值之差而决定，例如，可表示为平均值与各像素值之差的絶对值强度总和；第二像素数组的影像复杂度可依据第二像素数组中的最大像素值与最小像素值之差而决定。熟知此技术领域的人士根据以上揭示，当能对于第一像素数组与第二像素数组的影像复杂度的侦测，做出诸多可能变化，仍不跳脱本发明的范围。

去噪声电路21可利用如滤波器的电路，将输入影像讯号进行滤波以去除蚊状噪声，而输出一调整影像讯号。此调整影像讯号包含经去噪声处理的目标像素(下文称为调整像素)。在一实施例中，去噪声电路21可为任何类型的低通滤波器，例如中值滤波器(median filter)、均值滤波器(meanfilter)等。

混合单元23耦接至去噪声电路21及去噪声强度控制器22，可依据去噪声强度控制器22所产生的去噪声强度系数(称为α)，对输入影像讯号及去噪声电路21所产生的调整影像讯号执行一α混合(alpha blending)运算，以产生输出影像讯号。因此，混合单元23可依据去噪声强度系数，对目标像素及调整像素执行α混合运算，以产生一输出像素。举例而言，混合单元23包含乘法器231、232及加法器233。乘法器231将去噪声电路21所产生的调整像素乘上去噪声强度决定单元22所产生的去噪声强度系数α，而乘法器232则将目标像素乘上互补系数(1-α)，加法器233再将乘法器231、232的输出相加，完成α混合运算。因此，当去噪声强度系数越大时，调整影像讯号在α混合运算中所占的比例就越大，亦即输入影像讯号的比例越小，代表越倾向于去除蚊状噪声，因此消除蚊状噪声的强度就越高；反之，当去噪声强度系数越小时，调整影像讯号在α混合运算中所占的比例就越小，亦即输入影像讯号的比例越大，代表越倾向于维持输入影像讯号的原状，因此消除蚊状噪声的强度就越低。应注意到，混合单元23所执行的混合运算并不限于α混合运算，熟知此技术领域的人士可了解多种混合运算变化，使最后产生的输出影像讯号中，输入影像讯号与调整影像讯号各自所占的比例可随着去噪声强度系数的变动而改变，仍应属于本发明的范畴。

以下叙述如何依据第一与第二像素数组的影像复杂度，来决定目标像素所对应的去噪声强度系数。于此实施例中，第一像素数组涵盖目标像素外围较小范围的像素，因此当第一像素数组的影像复杂度偏高时，代表目标像素处于影像的复杂区；而偏低时，则代表处于平坦区。在复杂区的影像中若出现蚊状噪声，其看起来较不明显，甚至可强化影像细节，较佳地，当目标像素处于复杂区时，亦即第一像素数组的影像复杂度偏高，去噪声强度控制器22所产生的去噪声强度系数要降低，以产生较低的消除蚊状噪声强度，保留较多影像细节。

另一方面，当目标像素处于平坦区时，则需进一步依据目标像素附近是否出现高频的影像区域，例如复杂区或影像边缘，来决定去噪声强度系数。可藉由第二像素数组的影像复杂度高低进行判断，较佳地，第二像素数组涵盖目标像素外围较大范围的像素，因此，当第一像素数组的影像复杂度低且第二像素数组的影像复杂度高时，表示从较小范围来看，目标像素处于平坦区，但从较大范围来看，目标像素附近有出现复杂区或影像边缘。亦即，此时目标像素系位于影像边缘旁的平坦区，因而会产生蚊状噪声。在平坦区的影像中若出现蚊状噪声，会显得非常突兀，因此需使用较大的去噪声强度系数，以产生较高的消除蚊状噪声强度，避免蚊状噪声影响视觉效果。另一种情况是，当第一与第二像素数组的影像复杂度两者皆低时，表示目标像素处于平坦区且附近亦无出现复杂区或影像边缘，此时并不会产生蚊状噪声，或者仅产生少量的蚊状噪声，因此使用较小的去噪声强度系数，以产生较低的消除蚊状噪声强度。

进一步言，当第一像素数组的影像复杂度越高时，去噪声强度系数所对应的消除蚊状噪声强度就越低，亦即，目标像素所处的影像区域越复杂，蚊状噪声看起来越不明显，此时需要越低的消除蚊状噪声强度，以保留更多的影像细节；而当第一像素数组的影像复杂度越低时，第二像素数组的影像复杂度与去噪声强度系数间的关联性越大，亦即，消除蚊状噪声强度的大小越依赖第二像素数组的影像复杂度的高低来做决定。于一实施例中，如图3所示，其中，x轴与y轴分别代表第一像素数组与第二像素数组的影像复杂度C1与C2，其范围皆为从1至8；z轴则代表对应的去噪声强度系数α值，其范围为从0至1。由图3可看出，当C1越高时，α值就越低；当C1越低时，α值随着C2而变动的范围就越大，此即代表C2与α的关联性越大。

应注意到，查询表222可依据图3来建构，例如，查询表222可为二维的表格，水平与垂直方向分别代表C1与C2的大小，因此去噪声强度决定单元223藉由一组C1与C2的值，可从查询表222中查询出一个对应的去噪声强度系数α。另一方面，当实施二维的查询表222的水平与垂直方向的分辨率较低以节省硬件成本时，去噪声强度决定单元223可利用内插(interpolation)运算，以取得更精确的去噪声强度系数，并减少查询表222所需的硬件储存空间需求；或者，图2中，查询表222亦可设置于去噪声强度控制器22的外部。

图4系本发明另一较佳实施例的消除蚊状噪声装置40的方块图，与图2的消除蚊状噪声装置20所包含的组件类似，而主要差异在于组件的连接方式，使得在混合单元23所执行的α混合运算中，输入影像讯号系直接与去噪声强度控制器22所产生的去噪声强度系数α相乘，而去噪声电路21所输出的调整影像讯号则与(1-α)相乘。因此，消除蚊状噪声装置50可藉由调整去噪声强度系数α的大小，来调整最后所产生的输出影像讯号中，调整影像讯号与输入影像讯号各自所占的比例，而达到所要的消除蚊状噪声的效果。应注意到，在图2的较佳实施例中，去噪声强度系数α的大小与对应的消除蚊状噪声强度的高低成正比；在图4的较佳实施例中，去噪声强度系数α的大小则与对应的消除蚊状噪声强度的高低成反比。本发明可兼顾消除蚊状噪声的效果与画面细节的表现。

图5系本发明较佳实施例的消除蚊状噪声方法的流程图。步骤50中，分别侦测第一像素数组与第二像素数组的影像复杂度。第一与第二像素数组分别对应画面影像的一部份，两者皆包含同一目标像素，于此实施例中，第二像素数组大于且包含第一像素数组。第一像素数组的影像复杂度可依据第一像素数组中各像素值的平均值与各像素值之差而决定，举例而言，可表示为平均值与各像素值之差的绝对值强度总和；第二像素数组的影像复杂度可依据第二像素数组中的最大像素值与最小像素值之差而决定。

步骤51中，依据所侦测的第一与第二像素数组的影像复杂度，来决定目标像素对应的去噪声强度系数。举例而言，可预先建构一个二维的查询表，内存复数个强度系数，并可使用第一与第二像素数组的影像复杂度作为索引来进行查询，快速取得去噪声强度系数。

当第一像素数组的影像复杂度越高时，去噪声强度系数所对应的消除蚊状噪声强度就越小；当第一像素数组的影像复杂度越低时，第二像素数组的影像复杂度与去噪声强度系数间的关联性就越大。较佳地，当第一像素数组的影像复杂度低且第二像素数组的影像复杂度高时，去噪声强度系数对应于高消除蚊状噪声强度；当第一与第二像素数组的影像复杂度两者皆低时，去噪声强度系数对应于低消除蚊状噪声强度。

步骤52中，对输入影像讯号执行一消除蚊状噪声动作，例如执行低通滤波，以输出经去噪声处理的目标像素，即调整像素。

步骤53中，依据所决定的去噪声强度系数，对目标像素及调整像素执行一混合运算，以产生一输出像素。此混合运算可为α混合运算，但不限于此。只要步骤53所执行的混合运算能使最后产生的输出影像讯号中，输入影像讯号与调整影像讯号各自所占的比例可随着去噪声强度系数的变动而改变，仍属于本发明的范围。

综上所述，本发明揭露一种消除蚊状噪声装置，包含：缓冲器，用以接收输入影像讯号并暂存相关于目标像素的像素数组；查询表，用以储存复数个强度系数；以及去噪声强度决定单元，耦接至缓冲器与该查询表，用以侦测像素数组的第一影像复杂度与第二影像复杂度，并依据第一影像复杂度与第二影像复杂度查询该查询表，以输出去噪声强度系数，举例而言，像素数组包含第一像素数组与第二像素数组，第一影像复杂度与第二影像复杂度分别相关于第一像素数组与第二像素数组，第二像素数组大于第一像素数组且皆以目标像素为中心；去噪声电路，对该输入影像讯号执行一去蚊状噪声动作，以输出对应于该目标像素的一调整像素；以及混合单元，耦接至去噪声电路及去噪声强度决定单元，用以依据去噪声强度系数，对目标像素及调整像素执行混合运算，以产生输出像素于输出影像讯号。

本发明亦揭露一种消除蚊状噪声的方法，包含步骤：侦测一相关于目标像素的像素数组的第一影像复杂度与第二影像复杂度；以及依据该像素数组的该第一影像复杂度与该第二影像复杂度，决定该目标像素所对应的一去噪声强度系数；举例而言，像素数组包含第一像素数组与第二像素数组，第一影像复杂度与第二影像复杂度分别相关于第一像素数组与第二像素数组，第二像素数组大于该第一像素数组且皆以目标像素为中心。

以上所述系利用较佳实施例详细说明本发明，而非限制本发明的范围。凡熟知此类技艺人士皆能明了，可根据以上实施例的揭示而做出诸多可能变化，仍不脱离本发明的精神和范围。

Claims (17)

1.一种消除蚊状噪声装置，其特征在于，包含：

一缓冲器，用以接收一输入影像讯号并暂存一相关于一目标像素的像素数组；

一查询表，用以储存复数个强度系数；以及

一去噪声强度决定单元，耦接至该缓冲器与该查询表，用以侦测该像素数组的一第一影像复杂度与一第二影像复杂度，该像素数组包含一第一像素数组与第二像素数组，该第二像素数组大于该第一像素数组，该第一影像复杂度与该第二影像复杂度分别相关于该第一像素数组与该第二像素数组，并依据该第一影像复杂度与该第二影像复杂度查询该查询表，以输出一去噪声强度系数；

一去噪声电路，对该输入影像讯号执行一去蚊状噪声动作，以输出对应于该目标像素的一调整像素；以及

一混合单元，耦接至该去噪声电路及该去噪声强度决定单元，用以依据该去噪声强度系数，对该目标像素及该调整像素执行一混合运算，以产生一输出像素。

2.如权利要求1所述的消除蚊状噪声装置，其特征在于，该去噪声电路系一低通滤波器。

3.如权利要求1所述的消除蚊状噪声装置，其特征在于，该混合运算系一α混合运算。

4.如权利要求1所述的消除蚊状噪声装置，其特征在于，当该第一影像复杂度越高时，该去噪声强度系数所对应的一去蚊状噪声强度越低。

5.如权利要求1所述的消除蚊状噪声装置，其特征在于，该第一影像复杂度系依据该第一像素数组的各像素值的一平均值与各像素值之差而决定。

6.如权利要求5所述的消除蚊状噪声装置，其特征在于，该第一影像复杂度系依据该平均值与该各像素值之差的绝对值总和而决定。

7.如权利要求5所述的消除蚊状噪声装置，其特征在于，该第二影像复杂度系依据该第二像素数组中的最大像素值与最小像素值之差而决定。

8.如权利要求5所述的消除蚊状噪声装置，其特征在于，当该第一影像复杂度越低时，该第二影像复杂度与该去噪声强度系数间的关联性越大。

9.如权利要求5所述的消除蚊状噪声装置，其特征在于，当该第一影像复杂度低且该第二影像复杂度高时，该去噪声强度系数对应于一高去蚊状噪声强度。

10.如权利要求5所述的消除蚊状噪声装置，其特征在于，当该第一影像复杂度与该第二影像复杂度两者皆低时，该去噪声强度系数对应于一低去蚊状噪声强度。

11.一种消除蚊状噪声的方法，其特征在于，包含：

侦测一相关于一目标像素的像素数组的一第一影像复杂度与一第二影像复杂度，该像素数组包含一第一像素组与一第二像素组，该第二像素组大于该第一像素组，该第一影像复杂度与该第二影像复杂度分别相关于该第一像素组与该第二像素数组；以及

依据该像素数组的该第一影像复杂度与该第二影像复杂度查询一查询表，决定该目标像素所对应的一去噪声强度系数；以及

对该输入影像讯号执行一去蚊状噪声动作，以输出对应于该目标像素的一调整像素；以及

依据该去噪声强度系数，对该目标像素及该调整像素执行一混合运算，以产生一输出像素。

12.如权利要求11所述的消除蚊状噪声的方法，其特征在于，更包含：

接收一输入影像讯号以暂存该像素数组。

13.如权利要求12所述的消除蚊状噪声的方法，其特征在于，更包含：

对该输入影像讯号执行一去蚊状噪声动作，以输出对应于该目标像素的一调整像素；以及

依据该去噪声强度系数，对该目标像素及该调整像素执行一混合运算，以产生一输出像素。

14.如权利要求13所述的消除蚊状噪声的方法，其特征在于，而该第一影像复杂度系依据该第一像素数组的各像素值的一平均值与各像素值之差而决定。

15.如权利要求14所述的消除蚊状噪声的方法，其特征在于，该第一影像复杂度系依据该平均值与该各像素值之差的绝对值总和而决定。

16.如权利要求15所述的消除蚊状噪声的方法，其特征在于，该第二影像复杂度系依据该第二像素数组中的最大像素值与最小像素值之差而决定。

17.如权利要求11所述的消除蚊状噪声的方法，其特征在于，当该第一影像复杂度越低时，该第二影像复杂度与该去噪声强度系数间的关联性越大。

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