CN1893551A - 中值滤波方法和装置 - Google Patents

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Abstract

中值滤波方法和装置。中值滤波方法将多个像素数据制作成包括有中心像素以及与该中心像素相邻的多个周围像素的固定单位区域块。单位区域中的像素数据被划分成比单位区域更小的多个子单位区域。针对各个子单位区域，按照固定顺序对所划分的像素数据的数据值进行排列。根据各个子单位区域中的被排列的像素数据来确定中间值。计算从各个子单元区域提取的中间值的平均值，并且利用该平均值，与单位区域的中心像素相对应地确定中心像素数据。

Description

中值滤波方法和装置
技术领域
本技术领域涉及中值滤波，更具体地，涉及一种中值滤波方法，该方法通过区别视频数据中的数字噪声并利用中值滤波器替换掉该数字噪声，从而适于实现生动、清晰的图片质量。
背景技术
在制造显示器时，数字噪声极大地劣化了可视图片的质量。为了对其进行改善，中值滤波器从固定区域中的灰度级值中提取中间值，并且利用该中间值来替换数字噪声，从而替换掉该数字噪声。
如图1所示，现有技术的中值滤波器将各个像素排列在固定单位区域块中。如图2所示，在该单位区域块中，按照升序或降序来排列各个像素的灰度级值，并且选择中间值。如图3所示，利用该中间值替换单位区域中中心像素的数据。如图4所示，如果使用类似的中值滤波器，则数字噪声被去除并且可以防止图片质量的劣化。在静止图像或文本图像中通过使用中值滤波器将所有的中心像素数据替换为别的值的情况下，结果是使用了中值滤波器的图像的图片质量比现有图像更加劣化。另外，因为应该对位于单位区域中的所有像素的灰度级值进行排列并且应该提取中间值，因而存在的问题是滤波器的容量可能很大，当排列灰度级值并提取中间值时可能占用很长时间，并且计算替换值很复杂。
发明内容
公开了一种中值滤波方法，该方法通过区别视频数据中的数字噪声并利用中值滤波器替换掉该数字噪声，从而适于实现生动、清晰的图片质量。
一种中值滤波方法包括：将多个像素数据制作成固定单位区域块，该块包括有中心像素以及与该中心像素相邻的多个周围像素；并且将该单位区域中的多个像素数据划分成比该单位区域更小的子单位区域。针对各个子单位区域，以固定顺序来排列经划分的像素数据的数据值，并且从各个子单位区域中的经排列的像素数据中提取中间值。对从各个子单位区域提取的中间值计算平均值，并利用该平均值来替换与单位区域的中心像素相对应的中心像素数据。
附图说明
所述公开包括以下的详细说明并参照附图，在附图中：
图1至图3是现有技术的中值滤波器。
图4是根据现有技术的中值滤波器的效果图。
图5是表示应用了中值滤波器的方法的一个示例的视图。
图6是划分图5中的子单位区域的方法的视图。
图7是划分图5中的子单位区域的另选方法的视图。
图8是划分图5中的子单位区域的另一另选方法的视图。
图9是用于应用中值滤波器的方法的一个示例的视图。
图10是执行图9的动作902至911的视图。
图11是用于应用中值滤波器的方法的一个示例的视图。
图12是示出了用于实现本发明的中值滤波的中值滤波装置的框图。
图13是示出了图12中的中值滤波器的框图。
图14是示出了各个排序单元和中间计算单元的结构的框图。
图15是示出了各个排序单元和中间计算单元的另一种结构类型的框图。
具体实施方式
现在将详细地参照在附图中例示的示例。只要可能，在所有附图中将使用相同的附图标记来表示相同或相似的部分。
参照图5，中值滤波器把多个像素数据制作成固定单位区域块(动作502)，并将该单位区域中的像素数据划分成子单位区域(动作504)。针对各个子单位区域，按照升序或降序来排列位于子单位区域中的像素数据(动作506)，并且提取中间值(动作508)。对所提取的中间值计算出计算值，诸如平均值、中值、模、偏离(skew)、峰度，或者其它统计值(动作510)，利用要应用的计算值来替换中心像素的数据(动作512)。将计算出的值，诸如平均值四舍五入到第一个小数位。因为没有必要排列单位区域中的所有像素数据，所以占用了较短的时间用于排列，并且计算变得更加简单。图6和图8中示出了在动作504中将单位区域的像素划分成子单位区域的方法。
参照图6，将单位区域制作成块，诸如3×3、5×5或m×m(其中m是大于1的自然奇数)的块(动作502)，将单位区域中的像素数据基于中心像素数据等分成十字方向和对角线方向的子单位区域(动作504)。将十字方向的子单位区域和对角线方向的子单位区域中的像素数据的每一个进行排列(动作506)，并且提取中间值(动作508)。对所提取的两个中间值计算出计算值，诸如平均值(动作510)，并利用通过四舍五入到第一个小数位而产生的要应用的值(即，18)来替换中心像素数据(动作512)。
参照图7，将单位区域制作成3×3的块(动作502)，基于中心像素数据将单位区域中的像素数据划分成四个子单位区域(动作504)。对四个子单位区域的每一个中的像素数据进行排列(动作506)，并且提取中间值(动作508)。此时，因为子单位区域中的数据数量是偶数，因此计算两个中间位置数据的计算值，诸如平均值，将其四舍五入到第一个小数位，以便被提取作为中间值，并且计算出被提取的四个中间值的平均值(动作510)，并且利用通过四舍五入到第一个小数位而产生的要应用的值(即，23)来替换中心像素数据(动作512)。
参照图8，将单位区域制作成3×3、5×5或m×m(其中m是大于1的自然奇数)的块(动作502)，基于中心像素数据将单位区域中的像素数据划分成左侧和右侧两个子单位区域(动作504)。此时，可以基于中心像素数据，按照左侧和右侧或者上侧和下侧来进行划分。对等分后的子单位区域的像素数据的每一个进行排列(动作506)，并且提取中间值(动作508)。计算所提取的两个中间值的平均值(动作510)，并且利用所计算的要应用的平均值(即，20)来替换中心像素数据(动作512)。
参照图9，中值滤波器将多个像素数据制作成固定单位区域块(动作902)，并将该单位区域中的像素数据划分成子单位区域(动作904)。针对各个子单位区域，按照升序或降序来排列位于子单位区域中的像素数据(动作906)，并且提取中间值(动作908)。并将所提取的中间值与视频数据的中心像素数据进行比较(动作910)，如果它们之间一致，则不改变现有的中心像素数据，并原样地使用(动作911)。在不存在相同值的情况下，对所提取的中间值计算出计算值，诸如平均值、中值、模、偏离、峰度，或者其它统计值(动作912)，并且利用计算出的要应用的平均值来替换中心像素的数据(动作914)。可以将平均值四舍五入到第一个小数位。在动作904中将单位区域的像素划分成子单位区域与在图6至图8中说明的动作504相同。
图10是图9的动作902至911的视图。参照图10，将单位区域制作成块，诸如3×3、5×5或m×m(其中m是大于1的自然奇数)的块(动作902)，通过图6的方法对单位区域中的像素数据进行等分(动作904)。将等分后的子单位区域中的像素数据的每一个进行排列(动作906)，并且提取中间值(动作908)。当将所提取的两个中间值与现有的中心像素数据进行比较时(动作910)，因为现有值“200”与十字方向的中间值“200”相同，所以原样地使用现有值(动作911)。
在通过图5所示的方法对所有像素的数据进行转换的情况下，正常的视频数据被改变，在显示图像中产生问题，但是因为应用图9所示的方法，所以可以防止对数据而非数字噪声进行改变的问题。
参照图11，在将像素数据制作成固定单位区域块之后，如果相邻的4个或更多个像素数据在前一帧中是相同的，并且该像素数据在当前帧中具有与前一帧中相同的灰度级值，那么将该像素数据判断为正常数据，而不加改变地使用。在不存在相同数据的情况下，应用与图5中所示的方法的动作502至动作512类似的处理。在通过图11所描述的方法中，可以防止将诸如静态图像、文本图像等数据识别为数字噪声，而在即使该数据表示正常数据的情况下被改变成新数据。
下面，将参照图12至图15对用于实现上述的应用中值滤波器的方法的中值滤波装置进行说明。
参照图12，中值滤波装置包括：用于对来自系统90的第一数据R1G1B1进行滤波的中值滤波器100；以及用于对显示板进行控制的定时控制器200，在该显示板中，通过来自中值滤波器100的经滤波的第二数据R2G2B2来显示图片。
如图13所示，中值滤波器100包括有第一转换器102、单位区域选择器110、子单位区域选择器120、排序单元130、中值确定单元140、中心像素数据确定单元150、延迟单元160以及第二转换器170。
第一转换器102将第一数据R1G1B1划分成辉度分量Y和色度分量UV。例如，通过以下等式(1)至等式(3)来限定各个辉度分量Y和色度分量UV。
Y＝0.229×R1+0.587×G1+0.114×B1...(1)
U＝0.493×(B1-Y)…(2)
V＝0.887×(R1-Y)…(3)
单位区域选择器110将辉度分量Y划分成帧单元的灰度级，并将多个像素数据限定在一个固定单位区域中。
子单位区域选择器120将单位区域中的像素数据划分为子单位区域。
排序单元130使用固定规则对各个子单位区域中的像素数据进行排列，中值确定单元140对按照固定规则排序后的数据提取或计算中间值。排序单元130和中值确定单元140的每一个都包括有与通过划分单位区域而产生的子单位区域的数量相对应的排序器132和计算器142。例如，参照图6和图8，如果将单位区域划分成2个子单位区域，则如图14所示，排序单元130包括有用于各子单位区域的排序器132，中值确定单元140包括有用于各子单位区域的计算器142。类似地，结合图15来参照图7，如果将单位区域划分成4个子单位区域，则如图15所示，排序单元130包括有用于各子单位区域的排序器132，中值确定单元140包括有用于各子单位区域的计算器142。
中心像素确定单元150包括有比较器152、平均值计算单元和中心像素选择器156。
比较器152将从中值确定单元140提取或计算的中间值与运动图像数据的中心像素数据进行比较。
如果比较器152确定中间值与运动图像数据的中心像素数据相等，则中心像素选择器156就采用无需转换中心像素数据时的值。
反之，如果比较器152确定中间值与运动图像数据的中心像素数据不相等，则平均值计算单元154就计算从中值确定单元140提取或计算的中间值的平均值，并将计算出的平均值传送到中心像素选择器156。在该情况下，中心像素选择器156将中心像素的数据替换为来自平均值计算器154的平均值。
延迟单元160对色度分量UV进行延迟，直到与从第一转换器105分离出的辉度分量Y相对应的像素数据中的中心数据被过滤为止，并且延迟单元160将经延迟的色度分量UV提供给第二转换器170，以与经过滤的亮度分量Y’同步。
第二转换器170通过使用经延迟单元160延迟的色度分量UV、以及来自中心像素数据确定单元150的经过滤的亮度分量Y’，来形成第二数据R2G2B2，并将该第二数据提供给定时控制器200。
例如，通过以下等式(4)至等式(6)来限定第二数据R2G2B2。
R2＝Y’+0.000×U+1.140×V…(4)
G2＝Y’-0.000×U-0.581×V…(5)
B2＝Y’+2.029×U+0.000×V…(6)
定时控制器200将第二数据R2G2B2提供给驱动器用于驱动显示板。
返回参照图12，定时控制器200被提供有第一垂直/水平同步信号Vsync1和Hsync1、第一时钟信号DCLK1和第一数据使能信号DE1。为了与第二数据R2G2B2同步，定时控制器200生成第二垂直/水平同步信号Vsync2和Hsync2、第二时钟信号DCLK2和第二数据使能信号DE2。
对在前面实施例中示出的中值滤波器进行应用的方法是通过在此公开的中值滤波装置来执行的。
如上所述，中值滤波方法分离了视频数据中的数字噪声，并应用了使计算简化的中值滤波器。因此，数字噪声被有效地分离，以得到生动、清晰的图片质量。
尽管通过上述附图中所示的示例对本发明进行了说明，但是本领域的技术人员应该理解，该方法并不限于所公开的示例，而是可以对其进行各种改变和修改。因此，所公开的范围应该仅由所附权利要求及其等同物来限定。
本发明要求于2005年6月28日提交的韩国专利申请No.P2005-0056530的优先权，在此通过引用将其并入。

Claims (28)

1、一种中值滤波方法，包括：
将多个显示器像素数据制作成包括有中心像素以及与该中心像素相邻的多个周围像素的固定单位区域块；
将所述单位区域中的像素数据划分成比所述单位区域更小的多个子单位区域；
针对各个所述子单位区域，按照固定顺序对所划分的像素数据的数据值进行排列；
从各个所述子单位区域中的被排列的像素数据中提取第一计算值；
对从各个所述子单位区域提取的多个第一计算值计算第二计算值；并且
基于所述第二计算值来确定所述中心像素数据。
2、根据权利要求1所述的中值滤波方法，其中对所划分的像素数据的数据值进行排列的步骤包括针对所述各个子单位区域按照升序对所划分的像素数据的数据值进行排列。
3、根据权利要求1所述的中值滤波方法，其中对所划分的像素数据的数据值进行排列的步骤包括，针对所述各个子单位区域按照降序对所划分的像素数据的数据值进行排列。
4、根据权利要求1所述的中值滤波方法，其中确定所述中心像素数据的步骤包括，如果所述中心像素数据等于所述第二计算值，则使用所述中心像素数据。
5、根据权利要求4所述的中值滤波方法，还包括，基于所述单位区域的所述中心像素，将所述单位区域沿十字方向和对角线方向划分成两个子单位区域。
6、根据权利要求4所述的中值滤波方法，还包括，基于所述单位区域的所述中心像素，将所述单位区域划分成包含所述中心像素的四个子单位区域。
7、根据权利要求4所述的中值滤波方法，还包括，基于所述单位区域的所述中心像素，将所述单位区域划分成包含所述中心像素的两个子单位区域。
8、根据权利要求1所述的中值滤波方法，其中位于多个子单位区域的每一个中的像素数据的数量是偶数，并且各个所述子单位区域中的像素数据按照降序或升序中的至少一种来排列，还包括通过对位于降序数据或升序数据的其中至少一种中的中间的两个数据求平均，来确定从各个子单位区域中提取的中间值。
9、根据权利要求4所述的中值滤波方法，还包括，
当在单位区域的前一帧中具有相同灰度级的相邻的四个或更多个像素具有相同的灰度值并且与当前帧中的位置相似时，使用输入到所述单位区域的中心像素的所述中心像素数据。
10、一种中值滤波方法，包括：
将多个显示器像素数据制作成包括有中心像素以及与该中心像素相邻的多个周围像素的固定单位区域块，其中所述多个周围像素包括像素阵列；
将所述单位区域中的像素数据划分成比所述单位区域更小的多个子单位区域；
针对各个所述子单位区域，按照固定顺序对所划分的像素数据的数据值进行排列；
从各个所述子单位区域中被排列的像素数据中提取第一计算值；
对从各个所述子单位区域提取的多个第一计算值计算第二计算值；并且
基于所述第二计算值来确定所述中心像素数据。
11、根据权利要求10所述的中值滤波方法，其中所述像素阵列包括相等数量的行和列，并且所述列数等于比1大的自然奇数。
12、根据权利要求10所述的中值滤波方法，其中对所划分的像素数据的数据值进行排列的步骤包括针对所述各个子单位区域按照升序对所划分的像素数据的数据值进行排列。
13、根据权利要求10所述的中值滤波方法，其中对所划分的像素数据的数据值进行排列的步骤包括，针对所述各个子单位区域按照降序对所划分的像素数据的数据值进行排列。
14、根据权利要求10所述的中值滤波方法，其中确定所述中心像素数据的步骤包括，如果所述中心像素数据等于所述第二计算值，则使用所述中心像素数据。
15、根据权利要求14所述的中值滤波方法，还包括，基于所述单位区域的所述中心像素，将所述单位区域沿十字方向和对角线方向划分成两个子单位区域。
16、根据权利要求14所述的中值滤波方法，还包括，基于所述单位区域的所述中心像素，将所述单位区域划分成包含所述中心像素的四个子单位区域。
17、根据权利要求14所述的中值滤波方法，还包括，基于所述单位区域的所述中心像素，将所述单位区域划分成包含所述中心像素的两个子单位区域。
18、根据权利要求10所述的中值滤波方法，其中位于多个子单位区域的每一个中的像素数据的数量是偶数，并且各个所述子单位区域中的像素数据按照降序或升序中的至少一种来排列，还包括通过对位于降序数据或升序数据的其中至少一种中的中间的两个数据求平均，来确定从各个所述子单位区域中提取的中间值。
19、根据权利要求14所述的中值滤波方法，还包括，
当在单位区域的前一帧中具有相同灰度值的相邻的四个或更多个像素具有相同的灰度值并且与当前帧中的位置类似时，使用输入到所述单位区域的中心像素的所述中心像素数据。
20、根据权利要求1所述的中值滤波方法，其中所述第一计算值包括所排列的像素数据的中值，其中所述第二计算值包括所述第一计算值的平均值。
21、根据权利要求1所述的中值滤波方法，其中确定所述中心像素数据包括，如果所述第二计算值不同于所述中心像素数据时，将所述中心像素数据替换成所述第二计算值。
22、根据权利要求1所述的中值滤波方法，其中确定所述中心像素数据包括，如果所述第二计算值等于所述中心像素数据时，就使用所述中心像素数据。
23、一种中值滤波装置，包括有：
第一转换器，用于将第一数据转换成辉度分量和色度分量；
单位区域选择器，用于将所述亮度分量限定到包括有第一中心像素以及与所述第一中心像素相邻的多个周围像素的单位区域中；
子单位区域选择器，用于将所述单位区域中的像素数据划分成比所述单位区域的尺寸更小的多个子单位区域；
排序单元，用于使用固定规则，对各个子单位区域的像素数据的数据值进行排列；
中值确定单元，用于根据各个子单位区域的所述像素数据来确定中间值；
中心像素数据确定单元，其使用来自各个子单位区域的所述中间值来确定第二中心像素数据值；并且
第二转换器，其利用通过使用所述第二中心像素数据确定的色度分量和辉度分量来形成第二数据。
24、根据权利要求23所述的中值滤波装置，其中所述中心像素数据确定单元包括：
比较器，用于对所提取的中间值与所述第一中心像素数据进行比较，以产生表明所述中间值在数值上是否与所述第一中心像素数据相等的结果；
中心像素选择器，用于基于由所述比较器产生的结果，来选择第二中心像素数据；以及
平均值计算器，用于计算所述中间值的平均值，并且还基于由所述比较器产生的结果来将所述平均值提供给所述中心像素选择器。
25、根据权利要求24所述的中值滤波装置，其中所述中心像素选择器基于由所述比较器产生的结果，选择待作为第二中心像素数据的所述第一中心像素数据。
26、根据权利要求24所述的中值滤波装置，其中所述中心像素选择器基于由所述比较器产生的结果，选择由所述平均值计算器产生的平均值作为所述第二中心像素数据。
27、根据权利要求23所述的中值滤波装置，还包括：
延迟单元，用于将来自所述第一转换器的色度分量延迟指定的时间段。
28、根据权利要求23所述的中值滤波装置，还包括：
定时控制器，其使用与所述第一数据同步的第一同步信号来形成与所述第二转换器产生的所述第二数据同步的同步信号。
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