DD298982A5 - METHOD AND CIRCUIT ARRANGEMENT FOR BETTER ADAPTIVE NOISE REDUCTION IN PICTURE PROCESSING - Google Patents

METHOD AND CIRCUIT ARRANGEMENT FOR BETTER ADAPTIVE NOISE REDUCTION IN PICTURE PROCESSING Download PDF

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DD298982A5
DD298982A5 DD28829786A DD28829786A DD298982A5 DD 298982 A5 DD298982 A5 DD 298982A5 DD 28829786 A DD28829786 A DD 28829786A DD 28829786 A DD28829786 A DD 28829786A DD 298982 A5 DD298982 A5 DD 298982A5
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DD28829786A
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Hilmar Lorenz
Gotthard Richter
Herbert Schmatz
Elke Stahl
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Institut Fuer Schiffbautechnik,De
Zentralinstitut Fuer Astrophysik Sternwarte Babelsberg,De
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur adaptiven Rauschminderung bei Bildverarbeitung nichtstationaerer Bilder. Ziel der Erfindung ist es, durch Rauschminderung die Entdeckungswahrscheinlichkeit und Erkennbarkeit von Nutzsignalen in gestoerten Bildern zu erhoehen. Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren mit Schaltungsanordnung zu entwickeln, mittels welchem das Rauschen in Einzelbildern vermindert wird und das Ergebnisbild ohne Ruecktransformation und weitere Schritte zur Glaettung zur Verfuegung steht. Erfindungsgemaesz wird die Aufgabe durch ein Verfahren geloest, bei welchem von einem Bild beliebigen Ausmaszes aus den Signalamplituden Koeffizienten aus sich ueberlappenden Teilgebieten durch Bildungsvorschriften ermittelt werden. Hierbei erfolgt die Koeffizientenbildung in einem Verfahrensschritt nach der Bildungsvorschrift hin(x, y) 1 4&pn(x, y)pn(xv, y)The invention relates to a method and a circuit arrangement for adaptive noise reduction in image processing of nonstationary images. The aim of the invention is to increase the detection probability and recognizability of useful signals in distorted images by reducing noise. The object of the invention is to develop a method with circuit arrangement by means of which the noise in individual images is reduced and the result image is available without back transformation and further steps for glazing. According to the invention, the object is achieved by a method in which coefficients from overlapping subregions are determined from an image of any size from the signal amplitudes by educational regulations. In this case, the coefficient formation takes place in a method step according to the formation specification (x, y) 1 4 & pn (x, y) pn (xv, y)

Description

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur adaptlvon Rauschmlndorung bei Bildverarbeitung nichtatationärer Bilder, bolsplolsweiso Unterwassor-Viclooblldor.The invention relates to a method and a circuit arrangement for the adaptation of noise detection in image processing of non-stationary images, bolsplolsweiso underwater Viclooblldor.

Charakteristik der bekennten technischen LotungenCharacteristics of the known technical soundings

Zur Minderung vo.i Störungen In Bildern sind eine Violzahl von Verfahren und Schaltung -unordnungon bekannt, die mit unterschiedlichen technischen Mitteln realisiert worden.To mitigate vo.i disturbances In pictures a Violzahl of procedures and circuit -unordnungon are known, which were realized with different technical means.

So sind t. B. Verfahren zur Rauschminderung mittels zwoldimensionaler stationärer Filter oder variabler Filter, die sich den spektralen Eigenschaften das anliegenden Signals anpassen, bekannt.So are t. Example, methods for noise reduction by means of zwoldimensional stationary filter or variable filter, which adapt to the spectral characteristics of the applied signal known.

Nach'eilig bei den Verfahren mit stationären Filtern, die z.B. nach dem Prinzip des Wiener-Filters arbeiten, ist, daß die Rauschminderung nur für einzolne Bildteile optimal ist und in andoren Bildabschnitten starko Artefakte Auftreten, die sich durch Verschleifen der Kanten oder mangelhaftes Rauschunterdrücken zeigen.According to the methods with stationary filters, e.g. operate on the principle of the Wiener filter, is that the noise reduction is optimal only for einolne image portions and strongo artefacts occur in other parts of the image, which show up by sanding the edges or poor noise suppression.

Im Artikel Richter, Q., .Zur Auswertung astronomischer Aufnahmon mit dem automatischen Flächonphotometer", Astronomische Nachrichten, 299 (1978), S.283-303, Ist ein Rauschmindorungsvorfahren mit Hilfe einer 2 D-H Transformation beschrieben, welches ein adaptives Filter ist, das den Forderungen einer automatischen Erkennung der Signaleigenschaften mit variablen Filtern entspricht.In the article Richter, Q., "For the Evaluation of Astronomical Imaging with the Automatic Flächonphotometer", Astronomical News, 299 (1978), p.283-303, a noise-mimicking ancestor using a 2 DH transformation is described, which is an adaptive filter, the meets the requirements of automatic detection of the signal characteristics with variable filters.

Nachteilig bei diesem Verfahren ist, daß vor der Darstellung des Bildes unbedingt eino Rücktransformation aus dem Transformationsraum vorgonomnnn werden muß, wobol die gewünschte Charakteristik des Filters, abhängig vom Slgnalgohalt, über unterschiedlich große» Flächen im Bild mittolt, wodurch vor der visuellen Betrachtung am Display des Rauschminderungsgerätes ein weiterer Schritt zur Glättung notwendig wird und außerdem durch die blockweise Verarbeitung das zu verarbeitende Bildformat an ein Vielfaches der Blockgröße gebunden ist.A disadvantage of this method is that before the image is displayed, it is absolutely necessary to pregone a back transformation out of the transformation space, whereby the desired characteristic of the filter, depending on the signal content, is averaged over different sized areas in the image, thus avoiding visual observation on the display Noise reduction device, a further step for smoothing is necessary and also by the block-by-block processing, the image format to be processed is bound to a multiple of the block size.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziol der Erfindung ist es, diese Nachteile zu beseitigen, das Rauschen zu vermindern und die Entdeckungswahrscheinlichkeit und Erkennbarkeit von Nutzsignalen in gestörten BiIcWn, besonders bei Unterwasseraufnahmen, zu erhöhen.Ziol the invention is to eliminate these disadvantages, to reduce the noise and to increase the detection probability and recognizability of useful signals in disturbed BiIcWn, especially underwater shots.

Dariugung des Wesens der ErfindungDaring the essence of the invention

Die technischen Ursachen der Mängel liegen in der Anwondung blockweiser Transformationsverfahren und Operationen im Transformationsraum sowie der notwendigen Rücktransformation.The technical causes of the defects lie in the application of blockwise transformation methods and operations in the transformation space as well as the necessary inverse transformation.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zu entwickeln, mittels weichen ein Bild beliebigen Formates verarbeitet werden kann, das Rauschen in Einzelbildern mit nichtstationärem Informationsgehalt vermindert wird und das Ergebnisbild ohne Rücktransformation und ohne weitere Schritte *ur Glättung zur Verfügung steht.The object of the invention is to develop a method and a circuit arrangement, by means of which an image of any format can be processed, the noise in individual images with nonstationary information content is reduced and the resulting image is without back transformation and without further steps * smoothing available.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren gelöst, bei welchem von einem Bild beliebigen Ausmaßes aus den Signalamplituden Koeffizienten aus sich überlappenden Teilgebieten erzeugt werden.According to the invention, the object is achieved by a method in which coefficients from overlapping subregions are generated from an image of any extent from the signal amplitudes.

Die Koeffizienten werden durch eine Bildungsvorschrift ermittelt, die einem lokalen Operator entspricht und HOP 2 (H-Operator 2) genannt wird.The coefficients are determined by an education protocol that corresponds to a local operator and is called HOP 2 (H operator 2).

Der HOP 2 besteht aus einem Verfahrensschritt mit der Bildungsvorschrift:The HOP 2 consists of a procedural step with the educational requirement:

h?(x,y) = -j[± pn(x,y) ± pn(x - v,y) ± (pn(x,y - v) ± pn(x - v,y-v)|.? h (x, y) = j [± p n (x, y) ± p n (x - v, y) ± (p n (x, yv) p ± n (x - v, y v) |.

Hierzu ist i die Richtung der Koeffizienten im betrachteten Bildabschnitt und definiert die entsprechenden Vorzeichen des Ausdrucks. Der Abstand v, der zur Bildung des Schrittes des HOP 2 herangezogenen Punkte ist abhängig von der Ordnung η mit ν = 2nund0:ä η ü N.For this, i is the direction of the coefficients in the considered image section and defines the corresponding signs of the expression. The distance v, the points used to form the step of the HOP 2 is dependent on the order η with ν = 2 n and 0: ä η ü N.

Für die Ordnung η = 0 ist p°(x, y) = ha (x, y).For the order η = 0, p ° (x, y) = ha (x, y).

Erfindungsgemäß wird vor Abarbeitung des HOP 2 in der Ordnung η = 0 ein Zwischenschritt eingefügt, der zur Symmetrierung der Umgebung des betrachteten Bildpunktes dient.According to the invention, an intermediate step is inserted before the processing of the HOP 2 in the order η = 0, which serves to symmetrize the environment of the observed pixel.

In diesem Zwischenschritt wird aus einem Bild beliebigen Ausmaßes ein Zwischenbild, bestehend aus den Mittelwerten benachbarter Punkte p°(x, y), p°(x + 1,y),p°(x,y + 1)undp°(x + 1,y + 1) wie folgt erzeugt:In this intermediate step, an intermediate image consisting of the mean values of adjacent points p 0 (x, y), p 0 (x + 1, y), p 0 (x, y + 1) and p 0 (x + 1, y + 1) is generated as follows:

h;(x,y) = 4-tp0(x'y) + P0Ix + 1,y) + p°ix,y + 1) + P°(x + i,y + D]h; (x, y) = 4-t p0 (x'y ) + P 0 Ix + 1, y) + p ° ix, y + 1) + P ° (x + i, y + D]

Erfindungsgemäß worden zur spektralen Filterung aus dem Eingangsbild Eingangszwischenbilder höherer Ordnung erzeugt, die nach dem vorgenannten Verfahrensschritt verarbeitet werden. Die Eingangszwischenbilder entstehen durch Mittelwertbildung aus dem Eingangszwischenbild der vorangegangenen Ordnung, d. h. in der Bildungsvorschrift sind alle Vorzeichen positiv. Die Punkte pn(x, y), die zur Mittelwertbildung herangezogen werden, ontsprechend bei η > 0 den Mittelwerten h" ~ '(x, y), d.h. den Mittelwerten der vorangegangenen Ordnung η = η - 1.According to the invention, higher-order input intermediate images have been generated for the spectral filtering from the input image, which are processed after the aforementioned method step. The input intermediate images are formed by averaging from the input intermediate image of the preceding order, ie in the formation specification all the signs are positive. The points p n (x, y), which are used for averaging, corresponding to η> 0, the mean values h "~ '(x, y), ie the mean values of the previous order η = η - 1.

Erfindungsgemäß werden die Koeffizienten h?, für die nach der Bildungsvorschrift ungleiche Vorzeichen definiert waren, einem nachfolgenden Test auf Signifikanz unterzogen.According to the invention, the coefficients h for which unequal signs were defined according to the formation instruction are subjected to a subsequent test for significance.

Erfindungsgemäß ist dabei, daß bei dem Test signifikante Signalstruktur vorliegt, wenn mindestens ein Koeffizient h? des zugehörigen Abtastwerkes im Test signifikant ist.According to the invention, there is significant signal structure in the test when at least one coefficient h? of the associated scanning in the test is significant.

Erfindungsgemäß werden die Ergebnlese der Signifikanteste In den verschiedenen Ordnungen n(OsnsN)ln Form einerAccording to the invention, the results are the most significant in the various orders n (OsnsN) in the form of a Maske dem Eingangszwischenbild derart überlagert, daß In das Ausgangsbild nur die signifikanten Bildelemento derMask superimposed on the input intermediate image such that in the output image only the significant Bildelemento the Eingangszwischenbilder der jeweiligem Ordnung übernommen worden.Input intermediate images of the respective order have been adopted. Erfindungsgemäß worden nach dom leuton Verarbeitungsschritt dor letzten zu bearbeitenden Ordnung die noch nicht signifikantIn accordance with the present invention, after dom leuton processing step of the last order to be processed which is not yet significant

gesetzten Bildelemente dos Ausgangszwischonbildos mit den Bildolomenten dos Eingangszwischenbildos belogt, so daß einvollständiges Ausgangsbild entsteht.set pixels of the output intermediate image with the image moments of the input intermediate image so that a complete output image is produced.

Erfindungsgemäß ist auch eine Schaltungsanordnung zur adaptlven Rauschminderung von Bildern und zur Durchführung dosAccording to the invention, a circuit arrangement is also provided for the adaptive noise reduction of images and for the implementation of dos Verfahrens, bei welch or zwischen dom Signalausgpng eines Elngangszwlschenbildspelchers und dom Signaleingang einesMethod, at what or between dom Signalausgpng a Elngangszwlschenbildspelchers and dom signal input of a Auewahlgatters ein Operationsgattor mit vorgeschaltetem Symmotrlorgatter und Eingangszwischonblldspolchor angeordnetAuedahlgatters an operation gate with upstream Symmotrlorgatter and Eingangszwischonblldspolchor arranged

ist, welches dio Signale dos Einganyszwischenbildspelchers ebtastot und zugeordnete Mittelwort- undis what sbtastot dio signals of the input signal interleaver and associated center word and

Koeffiz! mtenzwischenbilder erzeugt, dio In Koeffizlontenzwlschenspeichern abgelegt werden und dio mit einem TostgattorDCF! Intermediate pictures are created, the data are stored in coefficient buffer memories and dio with a toostgattor

verbunden sind, dessen Ausgangssignale in einem Signifikanzmaskenzwischenspeicher abgelegt werden und über festgelegtewhose output signals are stored in a significance mask cache and fixed

Auswahlkriterien in einem Auswahlgatztor signifikante Signalolomento dos Eingangszwischenbildspoichers in denSelection criteria in a Auswahlgatztor significant Signalolomento the input Zwischenbildspoichers in the Ausgangszwischenbildspoichor übertragen worden.Output intermediate image port has been transferred. Erfindungsgemäß ist dazu, daß die Zwischenspeicher für Mittelwerte, Signifikanz und das Ausgangszwl6chenbild überAccording to the invention, the buffers for the mean values, significance and the output intermediate picture are over

zwischengeschaltete Rückführglieder mit den vorgelegten Gattern verbunden sind.interconnected feedback links are connected to the gates presented.

AusführungsbeispleloAusführungsbeisplelo

An zwji Beispielen sollen die Erfindungen näher erläutert werden. Beide Beispiele gehen von Bildaufzeichnungen nichtstationärer Bilder im Unterwassorbereich aus.At zwji examples, the inventions will be explained in more detail. Both examples assume image recordings of non-stationary images in the underwater area.

Im ersten Beispiel werden bei dem Vorfahren aua don Signalamplituden eines Bildes beliebiger Größe Koeffizienten gebildet. Für die Ordnung η = 0 wird aus dem Eingangsbild ein Zwischenbild erzeugt, das aus don Mittelwerten benachbarter Punkte p(x, y). p(x + 1,y), p(x, y + 1), p(x + 1,y + 1) besteht:In the first example coefficients are formed in the ancestor aua don signal amplitudes of an image of any size. For the order η = 0, an intermediate image is generated from the input image, which consists of don average values of neighboring points p (x, y). p (x + 1, y), p (x, y + 1), p (x + 1, y + 1) consists of:

h;<x,y) - -~[p(x,y) + p(x+ i,y) + p(x,y + D + p(x+ i.y + D]h; <x, y) - - ~ [p (x, y) + p (x + i, y) + p (x, y + D + p (x + i.y + D]

Das iührt zu einor Symmetrierung der Umgebung der betrachteten Bildpunkte. Nach folgender Bildungsvorschrift dos HOP 2This leads to a symmetrization of the environment of the pixels considered. According to the following education regulation dos HOP 2

hS(x, y) = -^- (pn(x, y) + pn(x - v, y) + p"(x, y + v) + pn(x - v, y - v)]hS (x, y) = - ^ - (p n (x, y) + p n (x - v, y) + P "(x, y + v) + p n (x - v, y - v) ]

hl(x, y) = — (pn(x, y) - pn(x - v, y) + pn(x, y - v) - pn(x - v, y - v)] hj(x, y) - 4" (P"(x' v'+ P"lx - v. y) - pn(x, y - v) - pn(x - v, y - v)]hl (x, y) = - (p n (x, y) - p n (x - v, y) + p n (x, y - v) - p n (x - v, y - v)] hj (x, y) - 4 "(P" (x 'v' + P " lx - v. y) - p n (x, y - v) - p n (x - v, y - v)]

h2(x, y) = £- [pn(x, y) - Pn(x - v, y) - pn(x, y - v) + pn(x - v, y - v)]h2 (x, y) = £ - [p n (x, y) - P n (x - v y) - p n (x, y - v) + p n (x - v, y - v)]

mit ν = 2n, wobei η dio Ordnung ist mit O S η s N, entstehen Mittelwerte hj(x, y) der symmetrisch zum Punkt pn(x, γ) liegendenwith ν = 2 n , where η dio is in order with OS η s N, averages hj (x, y) of symmetrical to the point p n (x, γ) are obtained

Umgebung, dio Koeffizienten hj(x, y) als Gradienten in x-Richtung der symmetrisch zum Punkt p"(x, y) liegenden Umgebung, dieEnvironment, dio coefficients hj (x, y) as gradients in the x direction of the symmetrical to the point p "(x, y) lying environment, the Koeffizienten hj(x, y) als Gradienten in y-Richtung der symmetrisch zum Punkt pn(x, y) liegenden Umgebung und dioCoefficients hj (x, y) as gradients in the y-direction of the symmetric to the point p n (x, y) lying environment and dio Koeffizienten hjlx, y) als Krümmungstherme der symmetrisch zum Punkt p"(x, y) liegenden Umgebung.Coefficients hjlx, y) as curvature terms of the symmetry to the point p "(x, y) lying environment. Für η = 0 ist p°(x, y) = hö(x, y).For η = 0, p ° (x, y) = hö (x, y). Die Koeffizienten h£(x, y), hj(x, y) und H2(x, y) werden nachfolgend einem Signifikanztest unterzogen.The coefficients h £ (x, y), hj (x, y) and H2 (x, y) are subsequently subjected to a significance test. Wird im Testergebnis mindestens einer der Koeffizienten signifikant, so ist der Wert des Bildpunktes p"(x, y) signifikant, d. h. esIf at least one of the coefficients becomes significant in the test result, the value of the pixel p "(x, y) is significant, that is, it

liegt signifikante Signalstruktur vor.there is a significant signal structure.

Das Ergebnis des Signifikanztests wird in Form einer Maske dem Eingangsbild derart überlagert, daß nur die signifikantenThe result of the significance test is superimposed in the form of a mask on the input image such that only the significant Bildpunkte in ein Ausgangszwischenbild übernommen worden.Pixels have been adopted in an output intermediate image. Zur spektralen Filterung werden die Mittelwerte h£{x,y) für alle Koordinatenpunkte (x, y) des Bildes gleich p" * 1Ix, y) gesetzt undFor spectral filtering, the mean values h £ {x, y) for all coordinate points (x, y) of the image are set equal to p "* 1 Ix, y) and

nach Bildungsvorschrift des HOP 2 in dor nächsten Ordnung die Mittelwerte hj * Mx, y) sowie die Koeffizienten hj * 1Ix, y), h" * 1Ix,in the next order, the mean values hj * Mx, y) as well as the coefficients hj * 1 Ix, y), h "* 1 Ix,

y) und hj * '(x, y) bostimmt.y) and hj * '(x, y) holds.

Die ermittelten Koeffizienten werden einem nachfolgenden Signifikanztest unterzogen, dessen Ergebnis die SignifikanzmaskeThe determined coefficients are subjected to a subsequent significance test, the result of which is the significance mask

modifiziert.modified.

Die in dieser Ordnung signifikanten Bildpunkte p" * '(x, y), für die in vorangegangenen Ordnungen noch keine Signifikanz vorlag,The significant pixels p "* '(x, y) in this order, for which there was no significance in previous orders,

werden in das Ausgangszwischenbld übernommen. Diese Verfahrensschritte werden N-mal wiederholt.are adopted in the output intermediate. These process steps are repeated N times.

Nach der Abarbeitung des letzten Verfahrensschrittes der Ordnung N nehmen alle im Ausgangszwischenbild noch nichtAfter the processing of the last method step of order N, all in the output intermediate picture do not yet take

signifikanten Bildpunkte die Mittelwerte hjj(x, y) an.significant pixels the mean values hjj (x, y).

Im zweiten Beispiel wird eine mögliche Schaltungsanordnung gezeigt. Gemäß dem Blockschaltbild Fig. 1 besteht dieseThe second example shows a possible circuit arrangement. According to the block diagram Fig. 1, this consists Schaltungsanordnung aus drei Typen von Grundbausteinen:Circuit arrangement of three types of basic building blocks:

1. Aus zweidimensionalen Speichern 1 bis 10 mit beliebigem, abor innerhalb eines Systems gleichen Formates.1. From two-dimensional memories 1 to 10 with any Abor within a system of the same format.

Bei digitalen Signalen können diese Speicher z. B. als RAMs realisiert werden, bei analogen Signalen evtl. durch CCD-Matrizen oder durch parallele galvanische Verbindungen.For digital signals, these memory z. B. can be realized as RAMs, with analog signals possibly by CCD arrays or by parallel galvanic connections.

2. Aus Gattern 14 bis 19, die bei einem oder mehreren Eingangsbildern ein oder mehrere Ausgangsbilder bilden.2. From gates 14 to 19, which form one or more input images in one or more input images.

Das Eingangsgatter 14 ist ein Umschalter, der bei der Ordnung = 0 die Information des Eingangsbildspeichers 1 und bei η Φ Ο die Informationen aus dem Rückführglied 11 auf den Eingangszwischenbildspeicher 2 schaltet.The input gate 14 is a changeover switch which switches the information from the input frame memory 1 at the order = 0 and the information from the feedback element 11 to the input intermediate frame memory 2 at η Φ Ο.

Das Symmetriergatter 15 bestoht aus Arithmetikeinheiten, die bei der Ordnung N»0 aus den Werten des Eingangszwiechonbildspolchors 2 die Mittelwertbildung realisiert und diese Mittelwerte auf den Elngangszwischenbildspolcher 3 durchstellt.The balancing gate 15 consists of arithmetic units which, on the order N »0, realize the averaging from the values of the input picture field 2 and pass these averages on the intermediate intermediate picture pole 3.

Für η Φ 0 schaltet das Symmetrlergatter 1B die Informationen von Speicher 2 auf Speichor 3 direkt durch.For η Φ 0, the symmetry gate 1B directly switches the information from memory 2 to memory 3.

Das HOP 2 Gatter 16 realisiert die Bildungsvorschrift HOP 2 Indem es die zur Bildungsvorschrift dos HOP 2 benötigten Bildpunkte selektiert und die Abtastwerte entsprechend verknüpft. Die Elemente des Gatters 1 θ sind Arithmetikeinheiten, die Addition, Substi aktion und Division durch vier durchführen.The HOP 2 gate 16 implements the HOP 2 education specification by selecting the pixels required for the HOP 2 education specification and correspondingly linking the samples. The elements of the gate 1 θ are arithmetic units which perform addition, substitution and division by four.

Das Testgatter 17 besteht aus Diskriminator (z. B. Schwellwertschalter oder Fonsterdlskrlminator), die die Ausgangssignale der Koeffizientenzwischenspeicher 6 bis 7 mit vorgegebenen Testgrößen vergleichen, woboi die logischen Ausgangsslgnalo in einer ODER-Schaltung logisch verknüpft und mit dom Wort aus Rückführglied 12 über eine logische UND-Schaltung das Ausgangssignal des Testgatters 17 erzeugt wird.The test gate 17 consists of a discriminator (eg threshold switch or Fonsterdlskrlminator), which compare the output signals of the coefficient latches 6 to 7 with predetermined test sizes, wherein the logical Ausgangsslgnalo logically linked in an OR circuit and with dom word from feedback element 12 via a logical AND circuit, the output signal of the test gate 17 is generated.

Das Auswahlgatter 18 besteht aus einem Schalter, die die Information des Elngangszwischonbildspelchers 2 auf den Ausgangszwlschenb Idspelcher 9 schaltet.The selection gate 18 consists of a switch which switches the information of the Zwangszwischonbildspelchers 2 on the Ausgangszwlschenb Idspelcher 9.

Die Steuerung diese) Schalters erfolgt durch die Information aus dem Signifikanzmaskenzwischenspeicher 8 und den Informationen aus eiern Rückführgllod 13.The control of this) switch is effected by the information from the significance mask buffer 8 and the information from eggs Rückführgllod 13th

Nach der letzten zu bearbeitenden Ordnung η = N werden die Informationen des Eingangszwischonbildspeichers 2 auf den Ausgangszwischenblldspeicher 9 direkt durchgeschaltet, sofern diese in vorangegangenen Ordnungen belegt wurden.After the last order to be processed η = N, the information of the input intermediate image memory 2 is directly switched to the output intermediate memory 9 if they have been allocated in previous orders.

Oae Ausgangsgatter 19 schaltet das Ausgangszwischenbild des Ausgangszwischenbildspeichers 9 nach Abarbeitung derOae output gate 19 switches the output intermediate image of the output intermediate image memory 9 after processing the

letzten Ordnung η = N auf den Ausgangsbildspeicher 10. Sonst ist das Ausgangsgatter 19 gesperrt. 3. Aus Rückführgliedern 11 bis 13, welche ein Bild für die nächste zu bearbeitende Ordnung auf den Eingang eines logisch vorhergehenden Gatters legen.last order η = N to the output frame memory 10. Otherwise, the output gate 19 is disabled. 3. From feedback elements 11 to 13, which place an image for the next order to be processed on the input of a logically preceding gate.

Im Prinzip sind diese Rückführgliedor sample- and hold-Schaltungen und werden genutzt zur Realisierung der η = 0,..., N spektralen Ordnungen.In principle, these feedback elements are sample and hold circuits and are used to realize the η = 0, ..., N spectral orders.

Das Rückführglied 11 speichert die Werte des Koeffizientenzwischenspeichers für Mittelwerte 4, die für die nächstfolgende Ordnung η (n > 0) über das Eingangsgatter 14 als Eingangsbild in den Eingangszwischenbildspeicher 2 eingespeichert werden.The feedback element 11 stores the values of the intermediate coefficient buffer 4, which are stored for the next successive order η (n> 0) via the input gate 14 as an input image in the input intermediate image memory 2.

Das Rückführglied 12 speichert die Werte des Signifikanzmaskonzwischenspelchors 8, um sie für die nächsten Ordnungen η " η + 1 dem Testgatter 17 zur Verfügung zu stellen.The feedback element 12 stores the values of the significance mask intermediate 8 in order to provide them to the test gate 17 for the next orders η " η + 1.

Das Rückführglied 13 speichert die noch nicht belegten Speicherplätze des Ausgangszwischenbildspeichers 9 und stellt sie für die nächste Ordnung η = η + 1 dem Auswahlgatter 18 zur Steuerung zur Verfügung.The feedback element 13 stores the unused memory locations of the output intermediate image memory 9 and provides them for the next order η = η + 1 to the selection gate 18 for control.

Zur Bildverarbeitung wird ein Eingangsbild, das im Eingangsbildspeicher 1 anliegt, Über das Eingangsgatter 14 auf einen Eingangszwischenbildspeicher 2 geschaltot und weiter über ein Symmetriergatter 15 auf einen Eingangszwischonbildspeicher 3. Für Ordnung η => 0 wird im Symmetriergatter 15 eine Symmetrierung realisiert. Für η > 0 schaltet dieses Gatter das Eingangszwischenbild 2 unverändert auf den Eingangszwischenbildspeicher 3 durch. Von dort werden die Informationen übor das HOP-2-Gatter 16 geschaltet, das den H-Operator 2 (HOP 2) entsprechend der Bildungsvorschrift realisiert und Signale erzeugt, die entsprechend ihrer Charakteristik den Koeffizientenzwischenspeichern 4 bis 7 zwischengespeichert werden. Die Inhalte dor Koeffizientenzwischenspeicher 5 bis 7 werden im Testgitter 17 einem Signi ikanztest unterzogen.For image processing, an input image which is present in the input image memory 1 is switched via the input gate 14 to an input intermediate image memory 2 and further via a balancing gate 15 to an input intermediate image memory 3. For order η => 0 symmetrization is realized in the balancing gate 15. For η> 0, this gate switches the input intermediate image 2 unchanged to the input intermediate-image memory 3. From there, the information is switched via the HOP-2 gate 16, which realizes the H-operator 2 (HOP 2) according to the educational specification and generates signals which are latched according to their characteristics to the coefficient latches 4 to 7. The contents of the coefficient buffers 5 to 7 are subjected to a signal check test in the test grid 17.

Das Ergebnis des Signifikanztests wird in einem Signifikanzmaskenzwischenspoichor 8 abgelegt. Diese Signifikanzmaske steuert das AuswaMgattor 18, dessen Ausgangssignale dem Ausgangszwischenblldspeicher 9 zugeführt werden. Das Ausgangsgatter 19 schaltet nach der vollständigen Bearbeitung, d.h. bei η = N das Ausgangszwischenbild aus dem Ausgangszwischenbildspeicher 9 auf den Ausgangsbildspeichor 10 und stellt somit das rauschgeminderte Ausgangsbild zur Verfügung.The result of the significance test is stored in a significance mask intermediate pointer 8. This significance mask controls the select gate 18 whose output signals are supplied to the output buffer memory 9. The output gate 19 switches after complete processing, i. at η = N, the output intermediate image from the output intermediate image memory 9 onto the output image memory 10 and thus provides the noise-reduced output image.

Claims (5)

1. Verfahren zur adaptiven Rauschminderung bei Bildverarbeitung nichtstationärer Bilder mittels zeitlich aufeinanderfolgender Aufnahmen, bei welchem aus den Signalamplituden eines Bildes Koeffizienten gebildet werden, gekennzeichnet dadurch, daß von einem Bild beliebigen Ausmaßes aus den Signalamplituden Koeffizienten aus sich überlappenden Teilgebieten erzeugt werden, in dem mit einem sogenannten lokalen Operator (H-Operator 2) aus den Dildpunkten p(x, γ) eine Koeffizientenbildung nach der Bildungsvorschrift1. A method for adaptive noise reduction in image processing of non-stationary images by means of temporally successive shots, in which the signal amplitudes of an image coefficients are formed, characterized in that are generated from an image of arbitrary extent from the signal amplitudes coefficients from overlapping sub-areas, in which so-called local operator (H-operator 2) from the delta points p (x, γ) a coefficient formation according to the education regulation h"(x,y) = -J- Pn(x,y) + Pn<x - v,y) ± pn(x,y - v) ± pn(x - v,y - v)]h '(x, y) = -J- P n (x, y) + P n <x - v, y) ± p n (x, y - v) ± p n (x - v, y - v)] erfolgt.he follows. Hierbei ist i die Richtung der Koeffizienten im betrachteten Bildabschnitt und definiert die entsprechenden Vorzeichen des Ausdruckes. Der Abstand v, der zur Bildung des Schrittes des HOP 2 herangezogenen Punkte ist abhängig von der Ordnung η mit ν = 2" und 0 s η s N, wobei für die Ordnung η = 0 p°(x, y) = hj(x, y) ist und vor Abarbeitung des HOP 2 in der Ordnung η = 0 ein Zwischenschritt eingefügt wird, der zur Symmetrierung der Umgebung des betrachteten Bildpunktes dient. In diesem Zwischenschritt wird aus einem Bild beliebigen Ausmaßes ein Zwischenbild, bestehend aus den Mittelwerten benachbarter Punkte p°(x, y), p°(x + 1, y), p°(x, y + 1)undp°(x + 1,y + 1) wie folgt erzeugt:Here, i is the direction of the coefficients in the considered image section and defines the corresponding signs of the expression. The distance v, the points used to form the step of the HOP 2 is dependent on the order η with ν = 2 "and 0 s η s N, where for the order η = 0 p ° (x, y) = hj (x , y) and before the processing of the HOP 2 in the order η = 0 an intermediate step is inserted, which serves to symmetrize the environment of the pixel under consideration In this intermediate step an intermediate image, consisting of the mean values of adjacent points p ° (x, y), p ° (x + 1, y), p ° (x, y + 1) and p ° (x + 1, y + 1) are generated as follows: h>,y)= -J-[p°(x,y) + Po(x + Ly) + p°(x,v + D + p°(x + i.y + D]h>, y) = -J- [p ° (x, y) + Po (x + Ly) + p ° (x, v + D + p ° (x + i.y + D] 2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß für eine spektrale Filterung aus einem Eingangsbild Eingangszwischenbilder höherer Ordnung erzeugt und verarbeitet werden, welche durch Mittelwertbildung nach der Bildungsvorschrift entstehen, wobei alle Vorzeichen positiv sind und die zur Mittelwertbildung herangezogenen Punkte pn(x, y) bei η > O den Mittelwerten der vorangegangenen Ordnung η = η - 1 entsprechen.2. The method according to item 1, characterized in that are generated and processed for a spectral filtering from an input image input intermediate images of higher order, which arise by averaging according to the education rule, all signs are positive and the averaging used points p n (x, y) at η> O correspond to the mean values of the previous order η = η - 1. 3. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die nach der Bildungsvorschrift ermittelten Koeffizienten h", für die ungleiche Vorzeichen definiert waren, einem nachfolgenden Test auf Signifikanz unterzogen werden, bei dem signifikante Signalstruktur vorliegt, wenn mindestens ein Koeffizient h" des zugehörigen Abtastwertes im Test signifikant Ist und das Ergebnis des Signifikanztestes in den verschiedenen Ordnungen η (O ^ η < N) in Form einer Maske dem Eingangszwischenbild derart überlagert wird, daß nur signifikante Bildelemente der Eingangszwischenbilder der jeweiligen Ordnung in das Ausgangsbild übernommen werden und nach dem letzten Verarbeitungsschritt der letzten zu bearbeitenden Ordnung (n = N) die noch nicht signifikant gesetzten Bildelemente des Ausgangszwischenbildes mit den Bildelementen des Eingangszwischenbildes belegt werden, so daß ein vollständiges Ausgangsbild entsteht.3. Method according to item 1, characterized in that the coefficients h ", for which unequal signs were defined, are subjected to a subsequent test for significance, in which significant signal structure exists, if at least one coefficient h" of the associated sample value is significant in the test and the result of the significance test in the various orders η (O ^ η <N) is superimposed in the form of a mask on the input intermediate image such that only significant picture elements of the input intermediate images of the respective order are taken over into the output image and after the last processing step the last order to be processed (n = N), the not significantly set pixels of the output intermediate image are occupied by the pixels of the input intermediate image, so that a complete output image is formed. 4., Schaltungsanordnung zur adaptiven Rauschminderung bei Bildverarbeitung und zur Durchführung des Verfahrens nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß zwischen dem Signalausgang eines Eingangszwischenbildspeichers (2) und dem Signaleingang eines Auswahlgatters (18) ein Operatorgatter (16) angeordnet ist, welches die Signale des Eingangszwischenbildspeichers (2) über ein vorgeschaltetes Symmetriergatter (15) und einem zweiten Eingangszwischenbildspeicher (3) abtastet und zugeordnete Mittelwert- und Koeffizientenzwischenbilder erzeugt, die in Koeffizientenzwischenspeichern (5; 6; 7) abgelegt werden und mit einem Testgatter (17) verbunden sind, dessen Ausgangssignale in einem Signifikanzmaskenzwischenspeicher (8) abgelegt werden und über festgelegte Auswahlkriterien signifikante Signalelemente des Eingangszwischenbildspeichers (2) unter Steuerung durch den Signifikanzmaskenzwischenspeichor (8) in den Ausgangszwischenbildspeicher (9) übertragen werden, wobei die Zwischenspeicher (4; 8; 9) über zwischengeschaltete Rückführglieder (11; 12; 13) mit den vorgelagerten Gattern (14; 17; 18) verbunden sind.4., Adaptive noise reduction circuit arrangement in image processing and for carrying out the method according to item 1, characterized in that between the signal output of an input intermediate image memory (2) and the signal input of a selection gate (18) an operator gate (16) is arranged, which the signals of Input intermediate image memory (2) via an upstream balancing gate (15) and a second input intermediate image memory (3) and generates associated average and coefficient intermediate images, which are stored in coefficient buffers (5; 6; 7) and connected to a test gate (17) whose Output signals are stored in a significance mask latch (8) and predetermined signal elements of the input buffer memory (2) are transferred under control of the significance mask buffer (8) to the output buffer memory (9), the latches (4; 8, 9) via intermediate feedback members (11; 12; 13) are connected to the upstream gates (14; 17; 18). 5. Schaltungsanordnung nach Punkt 4, gekennzeichnet dadurch, daß bei η Φ 0 das Symmetriergatter (15) die Informationen vom Eingangszwischenbildspeicher (2) auf den zweiten Eingangszwischenbildspeicher (3) direkt durchschaltet.5. The circuit arrangement according to item 4, characterized in that at η Φ 0, the balancing gate (15), the information from the input intermediate image memory (2) to the second input intermediate image memory (3) directly switches. Hierzu 1 Seite ZeichnungFor this 1 page drawing
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