CN1199436C - 图像处理器 - Google Patents

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Abstract

一种能够降低包含在输入图像数据中的噪声的图像处理器。通过确定亮度Y的AC成分的绝对值中，是否存在至少一个值大于阈值A，确定这些成分是图像的有效边缘成分还是噪声成分。当确定这些成分是图像的有效边缘成分，把supress_flag设置成“0”，以便不执行抑制过程。当确定这些成分是噪声成分时，把supress_flag设置成“1”，以便执行抑制过程。本发明可应用于捕获目标的图像的视频摄像机。

Description

图像处理器
技术领域
本发明涉及图像处理设备，尤其涉及适合用于消除包含在图像数据中的噪声成分的图像处理设备。
背景技术
JPEG(联合图像专家组)技术和MPEG(运动图像专家组)技术等用作编码静止图像和运动图像的技术。例如，在JPEG技术中，以把捕获的静止图像划分成8×8个部分为一个块，和对那个块进行DCT(离散余弦变换)处理和量化处理的方式，执行编码过程。
在上述利用DCT的编码过程中，存在着为了降低噪声，执行抑制亮度和色差的AC(交流)系数的过程的情况。在以这样的方式降低噪声的情况中，存在着有时会发生块失真的问题。
发明内容
本发明就是在考虑了这样的情况之后作出的。本发明的目的是通过将噪声成分和边缘成分与阈值相比较，降低噪声。
本发明的图像处理设备包括正交变换装置，用于对输入图像数据进行正交变换；比较装置，用于将正交变换装置已经对其进行正交变换的图像数据的亮度数据的AC成分和色差数据的AC成分的至少一个与一个相应的预定阈值相比较；和抑制装置，用于当比较装置确定大于阈值的成分没有存在于AC成分之中时，抑制色差数据的高频成分。
比较装置可以将亮度数据的AC成分的低频成分与阈值相比较。
比较装置可以将色差数据的AC成分的低频成分与阈值相比较。
正交变换装置的正交变换可以是DCT。
图像处理设备可以包括含有图像捕获装置的视频摄像机部分。
本发明的图像处理方法包括正交变换步骤，对输入图像数据进行正交变换；比较步骤，将在正交变换步骤的过程中已经对其进行正交变换的图像数据的亮度数据的AC成分和色差数据的AC成分的至少一个与一个相应的预定阈值相比较；和抑制步骤，当在比较步骤的过程中确定大于阈值的成分没有存在于AC成分之中时，抑制色差数据的高频成分。
本发明的记录媒体上的程序包括正交变换步骤，对输入图像数据进行正交变换；比较步骤，将在正交变换步骤的过程中已经对其进行正交变换的图像数据的亮度数据的AC成分和色差数据的AC成分的至少一个与预定阈值相比较；和抑制步骤，当在比较步骤的过程中确定大于阈值的成分没有存在于AC成分之中时，抑制色差数据的高频成分。
本发明的程序使计算机可以执行正交变换步骤，对输入图像数据进行正交变换；比较步骤，将在正交变换步骤的过程中已经对其进行正交变换的图像数据的亮度数据的AC成分和色差数据的AC成分的至少一个与预定阈值相比较；和抑制步骤，当在比较步骤的过程中确定大于阈值的成分没有存在于AC成分之中时，抑制色差数据的高频成分。
在本发明的图像处理设备和方法、和程序中，将已经对其进行正交变换的图像数据的亮度数据的AC成分和色差数据的AC成分的至少一个与预定阈值相比较。当根据比较结果确定大于阈值的成分没有存在于AC成分之中时，色差数据的高频成分得到抑制。
附图说明
图1显示了本发明所应用的图像处理设备的实施例的配置；
图2是显示图像压缩部分8的操作的流程图；
图3显示了折线扫描；和
图4是显示在图2的步骤S4中执行的噪声降低过程的细节的流程图。
具体实施方式
下面参照附图描述本发明的实施例。图1显示了本发明所应用的图像处理设备的实施例的配置。图像处理设备1是用于为数字照相机、数字视频摄像机、和便携式摄像放像机(camcoder)等管理，例如，静止图像和运动图像的设备。由图像处理设备1的图像传感器2捕获的图像的图像数据输出到数据处理部分3。图像传感器2由驱动部分4来驱动。
数据处理部分3从输入图像数据中生成亮度数据和色差数据，并且通过数据总线5把数据输出到存储部分6。存储部分6暂时存储亮度数据和色差数据。把存储在存储部分6中的亮度数据和色差数据输出到滤波器7。滤波器7对输入亮度数据进行转换成所需图像尺寸的分辨率的处理，并且使数据再次存储在存储部分6中。
将分辨率经过转换的、存储在存储部分中的亮度数据和色差数据输出到图像压缩部分8，从而执行压缩过程。已经执行了编码过程的亮度数据和色差数据由记录/回放处理部分9记录到记录媒体(未示出)上。这楼的记录过程是在操作快门按钮10的时候执行的，并且从微型计算机发出执行与那个操作相对应的过程的指令。
驱动器12用在对记录媒体，譬如，磁盘21、光盘22、磁光盘23或半导体存储器24读写数据的时候。
图2是显示中图像压缩部分8中执行的过程的流程图。在步骤S1中，通过数据总线5输入存储在存储部分6中用作图像数据的亮度数据和色差数据。在如下的描述中，假设图像数据是以亮度和色差的4:2:2色空间取样的数据。
在步骤S2中，进行DCT(离散余弦变换)。首先，把图像数据划分成8×8个像素为一块。对划分的块进行DCT。在这种情况中，由于使用了4:2:2色空间，因此，对亮度以2个块为单位，和对色差Cb和Cr的每一个以1个块为单位进行DCT。
在步骤S3中，以8×8个像素为单位对块的图像数据进行折线扫描。如图3所示，假设左上角的像素是0，以进行折线扫描的顺序指定1到63的序号(系数)，直到右下角。系数0表示DC(直流)成分，和系数1到63表示AC成分。对AC成分进行折线扫描的结果是，把图像数据转换成一组零游程长度和数据。
在步骤S4中，执行噪声降低过程。以后再描述噪声降低过程。在步骤S5中，对已经执行了噪声降低过程的图像数据进行量化。量化是以将已经进行了DCT的图像数据除以预定系数的方式进行的。进行量化的结果是，可以降低图像数据的熵。然后，在步骤S6中，进行二维Huffman(霍夫曼)编码。
在步骤S7中，将以这种方式编码的图像数据输出到记录/回放处理部分9，从而把数据记录在记录媒体(未示出)上。
现在参照图4所示的流程图，给出在图2的步骤S4中执行的噪声降低过程的描述。基于图4所示的流程图的噪声降低过程是以宏块(macroblock)为单位进行的。在本实施例中，通过抑制平坦部分的色度的高频成分进行噪声降低。
在步骤S11中，通过把suppress_flag设置成“1”进行初始化。这个suppress_flag是指示是否应该抑制平坦部分的色度的高频成分的标志。当已经把suppress_flag设置成“1”时，这意味着要进行抑制。当已经把suppress_flag设置成“0”时，这意味着不要进行抑制。
在步骤S12中确定，在亮度Y的AC系数的绝对值当中，是否存在至少一个系数大于阈值A。正如参照图3所述的那样，对于亮度Y的AC成分，存在系数1到63。在步骤S12中，将亮度Y的系数1到63的各个成分的所有绝对值与阈值A相比较。但是，这里假设将亮度Y的系数1到27的各个成分的绝对值与阈值A相比较。
上面这样做的理由是，即使这些成分都是小幅度的，当某个图像的边缘成分包含在经过DCT处理之后的块中时，由于大部分成分出现在AC系数1到27的某些成分中的可能性很高，因此，也可以认为，在步骤S12中，作为与阈值A比较的目标，AC系数1到27的成分足够了。当然，AC系数1到63的成分也可以用作与阈值A比较的目标。
正如上面所讨论的，通过减少与阈值A比较的目标数(通过使AC成分当中的低频成分成为目标)，可以缩短噪声降低过程所需的处理时间。此外，通过适当地选择比较目标(在这种情况下，选择AC系数1到27)，可以可靠地执行噪声降低过程，而不会使噪声降低过程恶化。
当在步骤S12中确定，在亮度Y的AC系数1到27的成分的绝对值当中，存在至少一个值大于阈值A时，过程转到步骤S13。当确定没有一个值大于阈值A时，跳过步骤S13的过程，过程转到步骤S14。在步骤S13中，把suppressflag标志设置成“0”。也就是说，在随后的过程中，进行设置，以便按需要执行抑制过程。抑制涉及到经过处理被设置成0数据的成分。
当确定，在亮度Y的AC系数1到27的成分的绝对值当中，存在至少一个值大于阈值A和把suppress_flag标志设置成“0”时，可以确定某个图像的边缘成分包含在要处理的DCT块的图像中。但是，即使没有包含图像的有效边缘成分，也会从，例如，图像传感器2(图1)的图像捕获设备输出小幅度的噪声成分，并且，这些噪声成分可能对亮度Y的成分施加影响。
在考虑了上面情况之后，把阈值A设置成可以把DCT块的图像内的成分标识成由图像的有效边缘成分形成的成分或由噪声成分形成的成分的值。阈值C(如后所述)也可以类似地设置。
在步骤S14中，执行压缩亮度Y的DCT块的过程。在步骤S15中确定执行压缩亮度Y的DCT块的过程是否结束。
当要处理的是4:2:2图像的宏块时，存在两个亮度Y的DCT块，因此，重复步骤S12到15的过程两次。当在步骤S15中确定压缩亮度Y的DCT块的过程结束时，过程转到步骤S16。在步骤S16中确定，在小于色差Cb的阈值B的AC系数的成分的绝对值当中，是否存在至少一个其值大于阈值C的成分。
阈值B被设置成指示色差Cb(色差Cr)的低频成分和高频成分之间的边界的值。当在步骤S16中确定，在小于设置的阈值B的的色差Cb的AC系数的成分的绝对值当中，存在其值大于阈值C的AC系数的成分时，过程转到步骤S17。当确定没有这样的成分时，过程转到步骤S18。
在步骤S17中，把suppress_flag标志设置成“0”，也就是说，把suppress_flag标志设置成在随后的过程中不进行抑制。在步骤S18中，确定suppress_flag是否是“1”。当确定suppress_flag是“1”时，过程转到步骤S19。由于suppress_flag被确定成“1”，因此，在步骤S19中，把AC系数大于色差Cb的阈值B的成分抑制成“0”。然后，在步骤S20中，对色差Cb的DCT块执行压缩过程。
另一方面，当在步骤S18中确定suppress_flag不是“1”，也就是说，suppress_flag是“0”时，或者，当在步骤S17中，suppress_flag被设置成“0”时，过程转到步骤S20，在步骤S20中，对色差Cb的DCT块执行压缩过程。
当在步骤S20中色差Cb的DCT块的压缩过程结束时，过程转到步骤S21。步骤S21到步骤S25的处理是对色差Cr的DCT块的处理，这些处理基本上与在步骤S16到S20中对色差Cb的DCT块的处理相同。因此，略去不述。
对于阈值B和阈值C，在对色差Cb和色差Cr的处理过程中可以使用相同的值，也可以使用不同的值。
上述噪声降低过程是以使亮度Y的AC成分，尤其是，位于DCT块的左上角的AC成分1到27、色差Cb的低频成分(AC系数小于阈值B的成分)、和色差Cr的低频成分(AC系数小于阈值B的成分)成为检测目标(与阈值A或阈值C相比较的目标)的方式执行的，和以使色差Cb的高频成分和色差Cr的高频成分成为抑制目标的方式执行的。其结果是，消除了由图像传感器2等生成的噪声。
作为上述内容的结果，可以防止图像的有效边缘成分被确定为噪声和被抑制掉，相反，可以防止噪声被确定为图像的有效边缘成分和没有被抑制掉。因此，可以可靠地留下图像的边缘成分和消除有害的噪声。
在上述实施例中，把在4:2:2色空间上取样的图像数据的情况作为例子加以描述。当然，本发明也可以应用于4:2:0色空间和4:1:1色空间。
尽管上述一系列过程可以由硬件来执行，但是，这些过程也可以由软件来执行。在一系列过程由软件来执行的情况下，把形成软件的程序从记录媒体安装到与专用硬件合并在一起的计算机中，或者，安装通过安装各种软件能够执行各种各样功能的通用计算机中。
记录媒体可以由如图1所示，为了与个人计算机分开把程序提供的用户而分配的、上面记录着程序的套装媒体，例如，磁盘21(包括软盘(注册商标名))、光盘22(CD-ROM(只读光盘存储器)和DVD(数字多功能盘))、磁光盘23(包括MD(小型盘)(注册商标名))、或半导体存储器等构成。记录媒体还可以由上面记录着程序的ROM(只读存储器)或硬盘构成，把这样的记录媒体事先插在计算机中提供给用户。
在本说明书中，可以按照写入命令，以时间先后顺序来执行以记录媒体形式提供的程序的组成步骤。然而，这些步骤不必以时间先后顺序来执行，也可以同时或分别执行。
工业可应用性
正如上面所描述的那样，根据本发明的图像处理设备和方法、以及程序，将已经经过正交变换的图像数据的亮度数据的AC成分和色差数据的AC成分的至少一个与阈值相比较。当根据比较结果确定在AC成分中不存在大于阈值的成分时，抑制色差的高频成分。因此，可以降低噪声成分，而不会引起块失真。

Claims (6)

1.一种图像处理设备，包括：
正交变换装置，用于对输入图像数据进行正交变换；
比较装置，用于将所述正交变换装置已经对其进行正交变换的所述图像数据的亮度数据的AC成分和色差数据的AC成分的至少一个与一个相应的预定阈值相比较；和
抑制装置，用于当所述比较装置确定大于所述阈值的成分没有存在于所述AC成分之中时，抑制所述色差数据的高频成分。
2.根据权利要求1所述的图像处理设备，其中，所述比较装置将所述亮度数据的AC成分的低频成分与所述阈值相比较。
3.根据权利要求1所述的图像处理设备，其中，所述比较装置将所述色差数据的AC成分的低频成分与所述阈值相比较。
4.根据权利要求1所述的图像处理设备，其中，所述正交变换装置的所述正交变换是DCT。
5.根据权利要求1所述的图像处理设备，其中，所述图像处理设备包括含有图像捕获装置的视频摄像机部分。
6.一种图像处理方法，包括：
正交变换步骤，对输入图像数据进行正交变换；
比较步骤，将在所述正交变换步骤的过程中已经对其进行正交变换的所述图像数据的亮度数据的AC成分和色差数据的AC成分的至少一个与一个相应的预定阈值相比较；和
抑制步骤，当在所述比较步骤的过程中确定大于所述阈值的成分没有存在于AC成分之中时，抑制所述色差数据的高频成分。
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