DE60200579T2

DE60200579T2 - Verfahren und -vorrichtung zur rauschverminderung in bildern

Info

Publication number: DE60200579T2
Application number: DE60200579T
Authority: DE
Inventors: Ken Shinagawa-ku NAKAJIMA; Satoshi Shinagawa-ku MITSUI
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2001-02-26
Filing date: 2002-02-20
Publication date: 2005-06-16
Anticipated expiration: 2022-02-21
Also published as: US20040008902A1; JP4089163B2; KR20020093073A; CN1223968C; EP1291821A1; TW545044B; JP2002259962A; DE60200579D1; EP1291821B1; EP1291821A4; CN1461454A; US7120310B2; WO2002069263A1; KR100864337B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Rauschverminderung in Bildern und auf eine Vorrichtung, die vorzugsweise benutzt wird, um z. B. ein Bildsignal durch Digitalisieren desselben zu verarbeiten. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zur Rauschverminderung in Bildern und eine Vorrichtung zur Lösung eines Problems, das sich ergibt, wenn Rauschkomponenten eines Bildsignals unter Benutzung eines sog. ε-Filters vermindert werden.
Als Beispiele sind bisher verschiedenartige Verfahren zur Verminderung von Rauschkomponenten, die in einem Bildsignal enthalten sind, vorgeschlagen worden. Insbesondere ist eines der einfachsten Verfahren, das einen großen Rauschminderungs-Effekt hat, ein solches, das ein Tiefpass-Filter (im folgenden als LPF bezeichnet) benutzt. Das LPF ist eine Einrichtung zum Übertragen nur solcher Signale, die Komponenten mit einer Frequenz haben, die niedriger als eine Referenz-Frequenz ist. Das bedeutet, dass durch Eingeben eines Signals, dessen Frequenzen sich für das LPF ändern, und Überwachen der Amplitude eines Ausgangssignals eine Kennlinie derart gewonnen wird, dass sich eine Komponente bei einer höheren Frequenz pegelmäßig verringert.
Von einem anderen Standpunkt aus betrachtet benutzt das LPF jedoch den Durchschnittswert eines überwachten Pixels und benachbarte Pixel um das überwachte Pixel herum als einen neuen Wert des überwachten Pixels. Das bedeutet, dass im Falle dieses Verfahrens die Signalpegel der überwachten Pixel, die stark mit umgebenden Pixeln korreliert sind, selbst dann nicht bedeutend hinsichtlich ihrer Werte verändert werden, wenn die Pegel gemittelt werden. Zufällige Rauschkomponenten, die keine Korrelation haben, werden jedoch mit Rauschkomponenten gemittelt, die in umgebenden Pixeln enthalten sind, und dadurch nähert sich der Wert der Komponente dm Wert "0".
Daher erhöht sich der Rauschunterdückungs-Effekt, wenn das zuvor genannte LPF benutzt wird, dann, wenn der Suchbereich der umgebenden Pixel erweitert wird. Im Falle des Mittelungsvorgangs mit umgebenden Pixeln durch das LPF wird jedoch ähnlich dem Rauschen Bildrand-Information vermindert, und im Ergebnis wird das gesamte Bild verschwommen, obwohl das Rauschen vermindert wird, und es ergibt sich ein Nachteil dahingehend, dass die Bildqualität verschlechtert wird. Daher wird ein LPF, das als Rauschminderungsmittel dient, nicht allgemein benutzt.
Um den Nachteil des LPF zu beseitigen, ist ein sog. ε-Filter offenbart worden (s. Journal of Institute of Electronics, Information, and Communication Engineers Bd. 77, Nr. 8, S. 844 bis 852, April, 1994, Kaoru Arakawa "Nonlinear Digital Filter und Its Application"). Das bedeutet, dass im Falle des ε-Filters, das in diese Dokument offenbart ist, beim Überwachen eines Pixel und peripherer Pixel zuerst bestimmt wird, ob die peripheren Pixel eine Korrelation mit dem überwachten Pixel haben.
Typischerweie werden die Pegel der umgebenden Pixel durch Setzen eines bestimmten Referenzpegels θ in Mittelungsfaktoren aufgenommen, wenn die Pegel in dem Bereich ±θ des Pegels des überwachten Pixels enthalten sind. Sie werden jedoch nicht in die Mittelungsfaktoren aufgenommen, wenn sie nicht in the Bereich of +θ enthalten sind. Demzufolge werden alle umgebenden Faktoren daraufhin untersucht, ob sie in die Mittelungsfaktoren aufzunehmen sind, und es wird ein neuer Wert des überwachten Pixels durch Mittelungsvorgänge mit dem überwachten Pixel und den umgebenden Pixeln gewonnen, die als Verarbeitungsobjekte angesehen werden.
Daher wird selbst dann, wenn ein Bildrand in den Suchbe reich eintritt, wenn die Pegel von Pixeln, die den Rand bilden, den Bereich +θ des Pegels des überwachten Pixels überschreiten, der Rand nicht als ein Verarbeitungsobjekt angesehen. Beispielsweise kommt es niemals vor, dass ein Bild infolge von Pixeln, die den Rand bilden, der in der Mittelung enthalten ist, verschwommen wird. Das bedeutet, dass es mit dem ε-Filter möglich ist, durch richtiges Auswählen des Werts des Referenzpegels θ nur Rauschkomponenten zu unterdrücken, während ein Bildrand, wie er vorliegt, belassen wird.
Im folgenden wird eine tatsächliche Schaltungs-Konfiguration eines ε-Filters unter Benutzung von 5 beschrieben.
In der Darstellung gemäß 5 bezeichnet das Bezugszeichen 1 einen bestimmten Punkt in ein Bildbereich, und es sind Zustände eines überwachten Pixels o und seiner umgebenden Pixel a, b, c, d, e, f, g u. h gezeigt. Überdies werden die Pegelwerte a bis h dieser umgebenden Pixel, wenn die Pegelwerte dieser Pixel mit der gleichen Schreibweise, wie a bis h u. o, ersetzt sind, einer Auswahlschaltung 2 zugeführt. Ferner werden der Wert des zuvor genannten Referenzpegels θ und der Pegelwert o des überwachten Pixels in die Auswahlschaltung 2 eingegeben.
In der Auswahlschaltung 2 wird zuerst der absolute Wert (|a–o|) der Differenz zwischen dem Pegelwert a des umgebenden Pixels a und dem Pegelwert o des überwachten Pixels o berechnet, und der absolute Wert der Differenz wird mit dem Referenzpegel θ verglichen. Dann wird der Pegelwert a, wenn der absolute Wert der zuvor genannten Differenz kleiner als der Wert des Referenzpegels θ ist, an eine Ausgabeklemme 3 ausgegeben. Ferner wird der Pegelwert a, wenn der absolute Wert der Differenz größer als der Wert des Referenzpegels θ ist, nicht an den Ausgabeklemme 3 ausgegeben, sondern es wird der Wert "0" ausgegeben. Überdies werden die gleichen Berechnungen auf die Pegelwerte b bis h der anderen umgebenden Pixel b bis h angewendet.
Daher sind z. B. gleich der Anzahl der umgebenden Pixel acht Ausgabeklemmen 3 für die Auswahlschaltung 2 vorgesehen, und an die Ausgabeklemmen 3 werden die Pegelwerte a bis h ausgegeben, wenn der absolute Wert der zuvor genannten Differenz kleiner als der Wert des Referenzpegels θ ist, und der Wert "0" wird an die Ausgabeklemmen 3 ausgegeben, wenn der absolute Wert der Differenz größer als der Wert des Referenzpegels θ ist. Ferner ist eine Ausgabeklemme 4 für die Auswahlschaltung 2 vorgesehen, und es wird ein Wert, der durch Addieren von "1" zu der Anzahl der Ausgabeklemmen 3 gewonnen ist, an welche die zuvor genannten Pegelwerte a bis h ausgegeben werden, an die Ausgabeklemme 4 ausgegeben.
Das bedeutet, dass Pegelwerte a bis h von den Ausgabeklemmen 3 der Auswahlschaltung 2 ausgegeben werden, wenn absolute Werte von Differenzen zwischen einem überwachten Pixel und umgebenden Pixeln alle kleiner als der Wert des Referenzpegels θ sind, und der Wert "9" an die Ausgabeklemme 4 ausgegeben wird. Ferner wird von allen Ausgabeklemmen 3, wenn absolute Werte der Differenzen zwischen dem überwachten Pixel und umgebenden Pixeln alle größer als der Wert des Referenzpegels θ sind, der Wert "0" ausgegeben, und von der Ausgabeklemme 4 wird der Wert "1" ausgegeben.
Die Ausgangssignale der Ausgabeklemmen 3 der Auswahlschaltung 2 und der Pegelwert o des überwachten Pixels o werden einem Addierer 5 zugeführt, und ein Wert, der über die Ausgabeklemme 6 des Addierer 5 ausgewählt ist, wird einem Subtrahierer 7 zugeführt. Ferner wird ein Wert, der von der Ausgabeklemme 4 der Auswahlschaltung 2 ausgegeben ist, einem Dividierer 7 zugeführt. Dann wird in dem Dividierer 7 ein Wert, der von der Ausgabeklemme 6 des Addierers 5 ausgegeben ist, durch einen Wert dividiert, der von der Aus gabeklemme 4 der Auswahlschaltung 2 ausgegeben ist, und der Wert des zuvor genannten Operationsergegnisses wird über eine Ausgabeklemme 8 ausgegeben.
Es wird ein bestimmter Referenzpegel θ gesetzt, und die Pegel der umgebenden Pixel werden in Mittelungsfaktoren aufgenommen, wenn die Pegel in dem Bereich ± θ des Pegels eines überwachten Pixels enthalten sind. Die Pegel werden jedoch nicht in Mittelungsfaktoren aufgenomen, wenn sie nicht in dem Bereich enthalten sind, und dann wird untersucht, ob alle umgebenden Pixel in Mittelungsfaktoren aufzunehmen sind. Es werden nur umgebende Pixel, die als Mittelungsfaktoren aufzunehmen sind, als Operationsobjekte betrachtet, und als Ergebnis wird ein neuer Wert eines überwachten Pixels, der durch die Mittelungsoperation mit dem überwachten Pixel gewonnen ist, an die Ausgabeklemme 8 ausgegeben.
Eine bestimmte Schaltungskonfiguration der Auswahlschaltung 2 der zuvor genannten Einrichtung ist ähnlich der Konfiguration, die in 6 gezeigt ist. Das bedeutet, dass in 6 z. B. gleich der Anzahl der zuvor genannten umgebenden Pixel acht Komparatoren 20 vorgesehen sind. Den Komparatoren 20 werden die Pegelwerte a bis h der zuvor genannten umgebenden Pixel, der Pegelwert o des überwachten Pixels und der Wert des Referenzpegels θ eingegeben. Dann gibt jeder Komparator 20 den Wert "1" aus, wenn der absolute Wert der Differenz zwischen einem umgebenden Pixel und dem überwachten Pixel kleiner als der Wert des Referenzpegels θ ist.
Ferner wird ein Signal, das von jedem der Komparatoren 20 ausgegeben ist, einem UND-Glied 21 zugeführt. Überdies werden den UND-Gliedern 21 die Pegelwerte a bis h der umgebenden Pixel zugeführt, und ein entsprechender der Pegelwerte a bis h der umgebenden Pixel wird jeweils den Ausgabeklemmen 3 durch das UND-Glied 21 zuzgeführt, wenn ein Signal, das von jedem der zuvor genannten Komparatoren 20 ausgege ben ist, gleich "1" ist. Überdies werden die Signale, die von den Komparatoren 20 ausgegeben sind, einem Addierer 22 zugeführt. Ferner wird ein Additions-Ausgangssignal des Addierers 22 einem Addierer 23 zugeführt, und es wird der Wert "1" addiert und an die Ausgabeklemme 4 ausgegeben.
Dadurch werden im Falle dieser Schaltungskonfiguration jeweils die Pegelwerte a bis h der umgebenden Pixel durch das UND-Glied 21 ausgegeben, wenn die absoluten Werte der Differenzen zwischen den Pegelwerten a bis h und dem Pegelwert o des überwachten Pixels kleiner als der Wert des Referenzpegels θ sind. Ferner wird der Wert "1" ausgegeben, wenn die absoluten Werte der Differenzen größer als der Wert des Referenzpegels θ sind. Überdies wird ein Wert, der durch Addieren von "1" zu der Anzahl der Pegelwerte a bis h, die jeweils durch ddas zuvor genannte UND-Glied 21 an die Ausgabeklemmen 3 ausgegeben sind, gewonnen ist, an die Ausgabeklemme 4 ausgegeben.
Auf diese Weise gibt die Auswahlschaltung 2 Pegelwerte a bis h, wenn die absoluten Werte der zuvor genannten Differenzen kleiner als der Wert des Referenzpegels θ ist, und einen Wert aus, der durch Addieren von "1" zu der Anzahl der ausgegebenen Pegelwerte a bis h gewonnen ist. Ferner werden die Pegelwerte a bis h und der Pegelwert o des überwachten Pixels addiert, und der Additionswert wird durch einen Wert dividiert, der durch Addieren zu der Anzahl der ausgegebenen Pegelwerte a bis h gewonnen ist. Die Mittelungsoperation wird nur auf Pixel angewendet, die als Mittelungsfaktoren betrachtet werden, und es wird ein neuer Wert des überwachten Pixels gewonnen.
Auf diese Weise macht es das zuvor genannte ε-Filter möglich, ein Rauschen wirksam zu vermindern, während Bildränder bewahrt bleiben. In diesem Fall tritt jedoch ein Phänomen dahingehend auf, dass ein Bereich zur Mittelung eines überwachten Pixels abhängig von der Position eines Pixels, das als ein Mittelungsfaktor betrachtet wird, bewegt wird, und daher weicht eine Signalphase, die als der Schwerpunkt eines Pixels dient, von der Position eines überwachten Pixels ab. Wenn beispielsweise Pixel, die in Mittelungsfaktoren aufzunehmen sind, einen Versatz haben, wird eine gemittelte Signalphase in das Zentrum solcher Pixel gebracht und weicht dadurch von der Position eines überwachten Pixels ab.
Das bedeutet, dass wenn Pixel, die in Mittelungsfaktoren aufzunehmen sind, nur Pixel b, c, e, g u. h sind, dann die gemittelte Pixel-Signalphase in das Zentrum (den zwischenliegenden Punkt zwischen Pixel e u. o) von sechs Pixeln einschließlich des Pixels o, wie er durch das Symbol ⦁ angegeben ist, gebracht wird und dadurch von der Position des überwachten Pixels o abweicht, wie dies in 7A gezeigt ist. Ferner sind im Falle von 7B bis 7D die gemittelten Pixel-Signalphasen, die jeweils durch das Symbol ⦁ angegeben sind, von der ursprünglichen Position des überwachten Pixels o abgewichen.
Außerdem werden die Operationen für Bildränder, die einen zwischenliegende Pegel enthalten, wie dies in 8A gezeigt ist, unstabil, und daher können die Ränder durcheinandergebracht werden. Das heißt, dass ein überwachtes Pixel, das in der Position des zwischenliegenden Pegels vorliegt, irgendeinen Pegel annehmen kann, der am dichtesten bei demjenigen des überwachten Pixels liegt. Wenn jedoch absolute Werte von Differenzen zwischen dem zwischenliegenden Pegel und Pegeln von Pixeln vor und nach einem Rand dicht an einem Referenzpegel θ liegen, wird eine herbeizuführende Richtung infolge einer geringfügigen Schwankung des zwischenliegenden Pegels umgekehrt, und es können Ränder durcheinandergebracht werden, wie dies in 8B gezeigt ist, Das bedeutet, dass gemäß 8A bestimmt wird, dass wenn ein überwachtes Pixel in der Position des zwischenliegenden Pegels dicht an Schwarz liegt, sechs Pixel, die drei schwarze Pixel enthalten, gemittelt werden, wie dies in 7A gezeigt ist, und die Signalphase um 0.5 Pixel nach rechts bewegt wird. Wenn jdoch bestimmt wird, dass das überwachte Pixel dicht an Weiß liegt, werden im Gegensatz zu dem zuvor genannten Fall sechs Pixel, die drei weiße Pixel enthalten, gemittelt, und die Signalphase wird um 0.5 Pixel nach links bewegt. Demzufolge wird die Signalphase infolge einer geringfügigen Schwankung des zwischenliegenden Pegels nach rechts und links bewegt.
Ferner werden, wenn in einer Datenfolge eines optional linearen Pixels eine Bewegung der Signalphase nach rechts und links auftritt, Bildränder durcheinandergebracht, wie dies in 8B gezeigt ist, und erscheinen auf einem Bildschirm als Rauschen, das von ursprünglichen Rändern abweicht. Das zuvor genannte Durcheinanderbringen von Bildrändern tritt nicht nur in den veranschaulichten vertikalen Rändern, sondern auch in horizontalen oder diagonalen Rändern auf. In jedem Fall erscheinen solche Ränder als Rauschen auf einem Bildschirm, das jeweils von dem ursprünglichen Rand abweicht.
Die vorliegende Erfindung ist ausführlich in den vorliegenden Ansprüchen dargelegt. Die Erfindung macht es möglich, eine Verschiebung einer gemittelten Signalphase aus der Position eines überwachten Pixels zu verhindern und die Möglichkeit zu beseitigen, dass erzeugte Bildränder durcheinandergebracht werden. Im Falle der vorliegenden Erfindung werden daher Pixel in punktsymmetrischen Positionen um ein überwachtes Pixel herum kombiniert, und die Mittelungsoperationen werden unter Benutzung kombinierter Pixel nur durchgeführt, wenn beide Pixel ausgewählt sind.
Im folgenden werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verminderung des Bildrauschens gemäß der vorliegenden Er findung beschrieben, die sich auf das zuvor Erwähnte bezieht.
1 zeigt ein Blockschaltbild einer Konfiguration eines Ausführungsbeispiels einer Auswahlschaltung, die für das Verfahren und die Vorrichtung zur Rauschverminderung in Bildern benutzt wird, auf welche die vorliegende Erfindung angewendet ist.
2 zeigt eine veranschaulichende Darstellung zur Erklärung der Operationen des Ausführungsbeispiels gemäß 1.
3 zeigt ein veranschaulichende Darstellung zur Erklärung eines weiteren Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
4 zeigt ein Blockschaltbild einer Konfiguration eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Auswahlschaltung, die für das Verfahren und die Vorrichtung zur Rauschverminderung in Bildern benutzt wird, auf welche die vorliegende Erfindung angewendet ist.
5 zeigt ein Blockschaltbild zur Erklärung eines Systems, auf welches das Verfahren und die Vorrichtung zur Rauschverminderung in Bildern gemäß der vorliegenden Erfindung angewendet werden.
6 zeigt ein Blockschaltbild einer Konfiguration einer Auswahlschaltung, die für ein herkömmliches Verfahren und eine herkömmliche Vorrichtung zur Rauschverminderung benutzt wird.
7 zeigt eine veranschaulichende Darstellung zu Erklärung der Konfiguration gemäß 6.
8 zeigt eine veranschaulichende Darstellung zu Erklärung der Konfiguration gemäß 6.
Im folgenden wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die vorliegenden Figuren beschrieben.
1 zeigt das Blockschaltbild einer Konfiguration eines Ausführungsbeispiels einer Auswahlschaltung 2, die für das Verfahren und die Vorrichtung zur Verminderung des Bildrauschens benutzt wird, auf welche die vorliegende Erfindung angewendet ist. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die gesamte Vorrichtungs-Konfiguration die gleiche wie eine Konfiguration nach dem Stand der Technik, die in 5 gezeigt ist. Ferner löst die vorliegende Erfindung die Probleme des zuvor beschriebenen herkömmlichen ε-Filters durch Verbesserung der Auswahlschaltung 2, die in 6 gezeigt ist.
Gemäß 1 sind z. B. wie im Falle von 6 gleich der Anzahl umgebender Pixel und der Pegelwerte a bis h der zuvor genannten umgebenden Pixel acht Komparatoren 11 vorgesehen. Diesen Komparatoren 11 werden der Pegelwert o des überwachten Pixels und der Wert des Referenzpegels θ eingegeben. Ferner wird von jedem Komparator 11 der Wert "1" ausgegeben, wenn absolute Werte von Differenzen zwischen umgebenden Pixeln und einem überwachten Pixel kleiner als der Wert des Referenzpegels θ sind. Diese Konfiguration ist die gleiche wie diejenige eines herkömmlichen Komparators 20.
Ferner werden Pixel unter den zuvor genannten umgebenden Pixeln a bis h in punktsymmetrischen Positionen um das überwachte Pixel o herum kombiniert. Das bedeutet, dass jeweils umgebende Pixel a u. h, b u. g, c u. f und d u. e kombiniert werden. Dann werden Signale, die von den Komparatoren 11 ausgegeben werden, vier UND-Schaltungen 12 zugeführt. Dadurch wird von den UND-Schaltungen 12 der Wert "1" ausgegeben, wenn beide von absoluten Werten von Differenzen zwischen Pegelwerten von kombinierten Pixeln und dem überwachten Pixel kleiner als der Referenzpegel θ sind.
Ferner werden diese Signale, die von den UND-Schaltungen 12 ausgegeben werden, in Übereinstimmung mit den zuvor genannten Kombinationen acht UND-Glieder 13 zugeführt. Überdies werden den UND-Gliedern 13 die Pegelwerte a bis h der umgebenden Pixel zugeführt, und die Pegelwerte a bis h der entsprechenden umgebenden Pixel werden durch die UND-Glieder 13 an Ausgabeklemmen 3 ausgegeben, wenn das betreffende Signal, das von der UND-Schaltung 12 ausgegeben ist, den Wert "1" hat. Die Konfiguration dieser UND-Glieder 13 ist die gleiche wie die Konfiguration eines herkömmlichen UND-Glieds 21.
Überdies wird ein Signal, das von der UND-Schaltung 12 ausgegeben ist, einem Addierer 14 zugeführt. Ferner wird ein Additions-Ausgangssignal des Addierers 14 einem Multiplizierer 15 zugeführt und verdoppelt. Dann wird ein Multiplikations-Ausgangssignal der Multiplizierers 15 einem Addierer 16 zugeführt, mit dem Wert "1" addiert und an eine Ausgabeklemme 4 ausgegeben. Das bedeutet, dass in diesem Fall, weil ein Signal, das von der UND-Schaltung 12 ausgegeben ist, ein Signal repräsentiert, das von dem Komparator 11 für zwei kombinierte umgebende Pixel ausgegeben ist, das Signal durch Verdoppelung desselben mittels des Multiplizierers 15 auf den ursprünglichen Wert gesetzt wird.
Dadurch werden im Falle der zuvor genannten Schaltungskonfiguration die Pegelwerte a bis h der umgebenden Pixel dann, wenn die absoluten Werte der Differenzen zwischen den Pegelwerten a bis h und dem Pegelwert o des überwachten Pixels alle kleiner als der Wert des Referenzpegels θ um die umgebenden Pixel herum sind, der durch Kombinieren punktsymmetrischer Positionen um das überwachte Pixel o herum gewonnen ist, durch die UND-Glieder 13 an die Ausga beklemmen 3 ausgegeben. Ferner wird ein Wert, der durch Addieren von "1" zu der Anzahl der Ausgabeklemmen 3, an welche die Pegelwerte a bis h durch die zuvor genannten UND-Glieder 13 ausgegeben werden, gewonnen ist, an die Ausgabeklemme 4 ausgegeben.
Auf diese Weise gibt die Auswahlschaltung 2 die Pegelwerte a bis h aus, wenn die absoluten Werte derzuvor genannten Differenzen kleiner als der Wert des Referenzpegels θ sind, und es wird ein Wert durch Addieren von "1" zu der Anzahl der Pegelwerte a bis h gewonnen, ausgegeben sind. Dann werden diese Pegelwerte a bis h mit dem Pegelwert o des überwachten Pixels addiert, und der Additionswert wird durch einen Wert dividiert, der durch Addieren von "1" zu der Anzahl der Pegelwerte a bis h, die ausgegeben sind, gewonnen wird. Dadurch wird die Mittelungsoperation nur auf Pixel angewendet, die als Mittelungsfaktoren betrachtet werden, und es wird ein neuer Wert des überwachten Pixels ausgewählt.
Dann werden in diesem Fall die Pegelwerte a bis h umgebender Pixel, die von der Auswahlschaltung 2 ausgegeben sind, notwendigerweise mit Pixeln in punktsymmetrischen Positionen um das überwacht Pixel o heraum kombiniert. Daher weicht die gemittelte Signalphase nicht von der ursprünglichen Position des überwachten Pixels ab, wenn die Mittelungsoperation durchgeführt wird. Vielmehr fällt die Signalphase stets mit der Position des überwachten Pixels zusammen. Dadurch ist es möglich, die Möglichkeit zu beseitigen, dass Bildränder gemäß 8 durcheinandergebracht werden, wie dies für den Stand der Technik beschrieben wurde.
Das bedeutet, dass z. B. im Falle der Bildränder gemäß 8A selbst dann, wenn bestimmt wird, dass das überwachte Pixel in der Position des zwischenliegenden Pegels dicht an Weiß oder Schwarz liegt, nur eines der punktsymmetrischen Pixel nicht in Mittelungsfaktoren aufgenommen wird. In die sem Fall werden nur obere und untere umgebende Pixel mit zwischenliegendem Pegel in Mittelungsfaktoren aufgenommen. Daher wird eine Signalphase nicht infolge einer geringfügigen Schwankung eines zwischenliegenden Pegels naxh rechts und links bewegt, Bildränder gemäß 8A werden direkt ausgegeben und das Durcheinanderbringen der Bildränder gemäß 8A wird vermieden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird, wenn nur ein Punkt des überwachten Pixels o, das in 2 gezeigt ist, pegelmäßig schwankt, der Pegelwert des überwachten Pixels o gemittelt, wenn die absoluten Werte der Differenzen zwischen dem Pegelwert o des überwachten Pixels und den Pegelwerten a bis h der umgebenden Pixel kleiner als der Wert des Referenzpegels θ sind, und das Rauschen wird vermindert. Ferner werden die Pegelwerte, wenn die absoluten Werte der Differenzen zwischen dem Pegelwert o des überwachten Pixels und den Pegelwerten a bis h der umgebenden Pixel größer als der Wert des Referenzpegels θ sind, als korrekte Pegelwerte bewahrt.
Daher weicht im Falle des zuvor genannten Ausführungsbeispiels eine gemittelte Signalphase durch Kombinieren von Pixeln in punktsymmetrischen Positionen um ein überwachtes Pixel herum und Benutzen nur von Pixeln, die beide ausgewählt sind, und dadurch Durchführen der Mittelungsoperation nicht von der ursprünglichen Position des überwachten Pixels ab, und ferner kann die Möglichkeit, dass erzeugte Bildränder durcheinandergebracht werden, beseitigt werden.
Im Falle einer herkömmlichen Vorrichtung weicht eine Signalphase, wenn ein Pixel, das in Mittelungsfaktoren aufzunehmen ist, einen Versatz hat, von der ursprünglichen Position eines überwacht Pixels ab, und dadurch können Probleme bezüglich des Durcheinanderbringens von Bildrändern und dgl. nicht beseitigt werden. Die vorliegende Erfindung macht es jedoch möglich, diese Probleme leicht zu beheben.
Ferner gibt es gemäß der vorliegenden Erfindung keine Möglichkeit, dass ein Versatz in einem Pixel auftritt, das in Mittelungsfaktoren aufzunehmen ist, und dadurch gibt es keine Möglichkeit des Problems, dass eine gemittelte Signalphase von der ursprünglichen Position eines überwachten Pixels abweicht. Daher ist es möglich, den Bereich zum Suchen umgebender Pixel zu erweitern. Das bedeutet, dass im Falle des zuvor genannten Ausführungsbeispiels 3 × 3 Pixel durchsucht werden. Es ist jedoch auch möglich, 5 × 5 Pixel oder mehr Pixel zu durchsuchen, wie dies in 3 gezeigt ist.
Um (wie in 3 gezeigt) 5 × 5 Pixel zu durchsuchen, werden der Pegelwert o eines überwachten Pixels, die Pegelwerte a bis y (ohne o) der umgebenden Pixel und der Wert des Referenzpegels θ 24 Komparatoren 41 der Auswahlschaltung 2 eingegeben, die in 4 gezeigt ist. Dann wird von jedem Komparator 41 der Wert "1" ausgegeben, wenn die absoluten Werte von Differenzen zwischen den Pegeln der umgebenden Pixel und des überwachten Pixels kleiner als der Wert des Referenzpegels θ sind. Die zuvor genannte Konfiguration wird durch Vergrößern der Konfiguration gewonnen, welche die gleiche wie diejenige des herkömmlichen Komparators 20 ist.
Ferner werden die zuvor genannten Pixel a bis y (ohne o) in punktsymmetrischen Positionen um das überwachte Pixel o herum kombiniert. Das bedeutet, dass jeweils die umgebenden Pixel a u. y, b u. x, c u. w ... kombiniert werden. Dann werden Signale, die von den Komparatoren 41 ausgegeben sind, zwölf UND-Schaltungen 42 zugeführt. Dadurch geben die UND-Schaltungen 42 jeweils den Wert "1" aus, wenn die absoluten Werte von Differenzen zwischen den Pegelwerten der kombinierten Pixel und des überwachten Pixels kleiner als der Wert des Referenzpegels θ sind.
Dann werden die Signale, die von den UND-Schaltungen 42 ausgegeben sind, in Übereinstimmung mit den zuvor genannten Kombinationen vierundzwanzig UND-Gliedern 43 zugeführt. Den UND-Gliedern 43 werden ferner jeweils die Pegelwerte a bis y (ohne o) der umgebenden Pixel zugeführt, und wenn die Signale, die von den zuvor genannten UND-Schaltungen 42 ausgegeben werden, jeweils den Wert "1" haben, werden Pegelwerte a bis y (ohne o) der entsprechenden umgebenden Pixel durch die UND-Glieder 43 die Ausgabeklemmen 3 ausgegeben. Die Konfiguration dieser UND-Glieder 43 wird durch Vergrößern der Konfiguration gewonnen, welche die gleiche wie diejenige des herkömmlichen UND-Glieds 21 ist.
Ferner werden (obwohl nicht veranschaulicht) die Signale, die von den UND-Schaltungen 42 ausgegeben werden, einem Addierer zugeführt, und das Additions-Ausgangssignal wird durch einen Multiplizierer verdoppelt. Dann wird das Multiplikations-Ausgangssignal des Multiplizierers einem Addierer zugeführt, zu dem Wert "1" addiert und an die Ausgabeklemme 4 ausgegeben. Das bedeutet, dass in diesem Fall, weil die Signale, die von den UND-Schaltungen 42 ausgegeben werden, Signale repräsentieren, die von den Komparatoren 41 für jeweils zwei umgebende kombinierte Pixel ausgegeben werden, die ersteren Signale durch Verdoppeln der Signale mittels eines Multiplizierers auf die ursprünglichen Werte gesetzt werden.
Auf diese Weise gibt die Auswahlschaltung 2 die Pegelwerte a bis y (ohne o) aus, wenn die zuvor genannten absoluten Werte der Differenzen kleiner als der Wert des Referenzpegels θ sind, und es wird ein Wert ausgegeben, der durch Addieren von "1" zu der Anzahl der Pegelwerte gewonnen ist. Dann werden diese Pegelwerte und der Pegelwert o des überwachten Pixels addiert und durch den Wert dividiert, der durch Addieren von "1" zu der Anzahl von Pegelwerten, die ausgegeben sind, gewonnen ist. Dadurch wird die Mittelungsoperation nur für Pixel durchgeführt, die als Mittelungsfaktoren betrachtet werden, und es wird ein neuer Wert des überwachten Pixels ausgewählt.
Auch im Falle dieses Ausführungsbeispiel werden die Mittelungsoperationens nur unter Benutzung von Pixeln durchgeführt, in welchen Pixel in punktsymmetrischen Positionen um ein überwachtes Pixel herum kombiniert und beide ausgewählt werden. Daher weicht eine gemittelte Signalphase nicht von der ursprünglichen Position des überwachten Pixels ab, und es ist auch möglich, die Möglichkeit eines Durcheinanderbringens von erzeugten Bildrändern oder dgl. zu beseitigen. Die zuvor genannte Konfiguration kann einem Fall entprechen, in dem ein Durchsuchen von 7 × 7 Pixeln oder mehr nur durch Vergrößern der Schaltung erfolgt.
Das bedeutet, dass wenn sich der Rauschunterdückungs-Effekt eines ε-Filters als maximal erweist, die Mittelungsoperation auf ein kontrastarmes Bild, d. h. auf alle Pixel a bis h gemäß 2 angewendet wird. Wenn die Anzahl von Mittelungsfaktoren herabesetzt wird, wie dies 7 gezeigt, wird auch der Rauschunterdückungs-Effekt herabgesetzt. Daher ist im Falle dieses Bildes selbst dann, wenn die Operationen eines ε-Filters ausgeschaltet sind, der Grad des Einflusses auf das Bild is klein.
Daher wird im Falle der vorliegenden Erfindung eine Verarbeitung durchgeführt, die dazu führt, dass die Mittelungsfaktoren verringert werden. Wenn die zuvor genannten Bildränder jedoch in eine begrenzte Fläche eintreten, wird der Effekt der Mittelung ursprünglich herabgesetzt. Daher wird durch die vorliegende Erfindung keine Verschlechterung eines Bildes bewirkt, während es möglich ist, Ränder in ihren natürlichen Formen zu bewahren und um Falle eines kontrastarmen Bildes einen maximalen Rauschunterdückungs-Effekt zu erreichen.
Das zuvor angegebene Verfahren zur Verminderung des Bildrauschens ist ein Verfahren zur Verringerung von Rauschkom ponenten durch Erfassen von Pegeldifferenzen zwischen einem überwachten Pixel und seinen es umgebenden Pixeln und Auswählen nur von Pixeln, deren Pegeldifferenzen kleiner als ein Referenzwert sind, um die Mittelungsoperation anzuwenden, wobei die Mittelungsoperationen nur unter Benutzung von Pixeln durchgeführt werden, in denen Pixel in punktsymmetrischen Positionen um ein überwachtes Pixel herum kombiniert und beide ausgewählt werden. Auf diese Weise weicht eine gemittelte Signalphase nicht von der ursprünglichen Position des überwachten Pixels ab, und die Möglichkeit eines Durcheinanderbringens von Bildrändern kann beseitigt werden.
Ferner ist die zuvor angegebene Vorrichtung zur Verminderung des Bildrauschens eine Vorrichtung zur Verringerung von Rauschkomponenten, die umfasst: Erfassungsmittel zum Erfassen von Pegeldifferenzen zwischen einem überwachten Pixel und seinen es umgebenden Pixeln, Auswahlmittel zum Auswählen nur von Pixeln, deren Pegeldifferenzen kleiner als ein Referenzwert sind, und Operationsmittel zum Durchführen der Mittelungsoperation durch Benutzen der ausgewählten Pixel, dadurch gekennzeichnet, dass eine gemittelte Signalphase nicht von der ursprünglich Position des überwachten Pixels abweicht und die Möglichkeit eines Durcheinanderbringens von Bildrändern oder dgl. durch Benutzen von Mitteln zum Kombinieren von Pixeln in punktsymmetrischen Positionen um das überwachte Pixel herum und Auswählen nur von Pixeln, für welche die kombinierten Pixel beide ausgewählt werden, und dadurch Durchführen der Mittelungsoperation durch beide Operationsmittel beseitigt werden kann.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern es können verschiedenartige Modifizierungen vorgemommen werden, sofern sie nicht den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung verlassen.
Das bedeutet, dass gemäß der vorliegenden Erfindung die Mittelungsoperation nur unter Benutzung von Pixeln, in denen Pixel in punktsymmetrischen Positionen um ein überwachtes Pixel herum kombiniert und beide ausgewählt werden, durchgeführt wird. Daher weicht eine gemittelte Signalphase nicht von der ursprünglichen Position des überwachten Pixels ab, und die Möglichkeit eines Durcheinanderbringens von Bildrändern kann beseitigt werden.
Ferner ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, den Suchbereich der umgebenden Pixel durch Setzen des Be-reichs der umgebenden Pixel auf einen Bereich von 3 × 3 weiter zu erweitern.
Überdies ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, to further widen den Suchbereich der umgebenden Pixel durch Setzen des Bereichs der umgebenden Pixel auf einen Bereich von 5 × 5 weiter zu erweitern.
Ferner ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, den Suchbereich der umgebenden Pixel durch Setzen des Bereichs der umgebenden Pixel auf einen Bereich, der 5 × 5 übersteigt, weiter zu erweitern.
Außerdem ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, eine vorzuziehende Verarbeitung durch Digitalisieren und Verarbeiten jedes Pixel-Pegels durchzuführen.
Überdies weicht gemäß der vorliegende Erfindung eine gemittelte Signalphase nicht von der ursprünglichen Position eines überwachten Pixels ab, und die Möglichkeit des Durcheinanderbringens von erzeugten Bildrändern kann durch Benutzung nur von Pixeln, für die Pixel in punktsymmetrischen Positionen um das überwacht Pixel herum kombiniert und beide ausgewählt sind, beseitigt werden.
Ferner ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, den Suchbereich der umgebenden Pixel durch Setzen des Bereichs der umgebenden Pixel auf einen Bereich von 3 × 3, 5 × 5 oder mehr weiter zu erweitern.
Außerdem ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, den Suchbereich der umgebenden Pixel durch Setzen des Bereichs umgebender Pixel auf einen Bereich von 3 × 3 weiter zu erweitern.
Überdies ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, den Suchbereich umgebender Pixel durch Setzen des Bereichs umgebender Pixel auf einen Bereich von 5 × 5 weiter zu erweitern.
Überdies ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, den Suchbereich umgebender Pixel durch Setzen des Bereichs umgebender Pixel auf einen Bereich weiter zu erweitern, der 5 × 5 übersteigt.
Ferner ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, eine vorzuziehende Verarbeitung durch Digitalisieren und Verarbeiten jedes Pixel-Pegels durchzuführen.
Im Falle einer herkömmlichen Vorrichtung kann dann, wenn ein Pixel, das in Mittelungsfaktoren aufzunehmen ist, einen Versatz in dem sog. ε-Filter hat, eine gemittelte Signalphase von der ursprünglichen Position eines überwachten Pixels abweichen, und dadurch ist es unmöglich, das Problem des Durcheinanderbringens von Bildrändern zu lösen. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es jedoch leicht möglich, die Probleme zu lösen.

1: Muster, das einen bestimmten Punkt im Bildbe
: reich zeigt
2: Auswahlschaltung
3,4: Ausgabeklemme
11: Komparator
12: UND-Schaltung
13: UND-Glied
14,16: Addierer
15: Multiplzierer

Claims

Verfahren zur Rauschverminderung in Bildern durch Erfassen von Pegeldifferenzen zwischen einem überwachten Pixel und dessen es umgebenden Pixeln und zum Auswählen nur solcher Pixel, deren Pegeldifferenzen kleiner als ein Referenzwert sind, um Mittelungsoperationen zur Rauschverminderung durchzuführen, dadurch gekennzeichnet, dass Pixel in punktsymmetrischen Positionen um das überwachte Pixel herum kombiniert werden und die Mittelungsoperationen unter Benutzung nur solcher Pixelkombinationen durchgeführt werden, in denen beide Pixel ausgewählt wurden.
Verfahren zur Rauschverminderung in Bildern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich der umgebenden Pixel auf einen Bereich von 3 × 3 gesetzt ist.
Verfahren zur Rauschverminderung in Bildern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich der umgebenden Pixel auf einen Bereich von 5 × 5 gesetzt ist.
Verfahren zur Rauschverminderung in Bildern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich der umgebenden Pixel auf einen Bereich gesetzt ist, der 5 × 5 übersteigt.
Verfahren zur Rauschverminderung in Bildern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass der Pegel jedes der Pixel digitalisiert und verarbeitet wird.
Vorrichtung zur Rauschkomponenten-Verminderung in Bildern, die umfasst: ein Erfassungsmittel zum Erfassen von Pegeldifferenzen zwischen einem überwachten Pixel und dessen es umgebenden Pixeln, ein Auswahlmittel zum Auswählen nur solcher Pixel, deren Pegeldifferenzen kleiner als ein Referenzwert sind, und ein Operationsmittel zum Durchführen von Mittelungsoperationen zur Rauschverminderung, dadurch gekennzeichnet, dass Pixel in punktsymmetrischen Positionen um das überwachte Pixel herum kombiniert werden und ein Mittel zum weiteren Auswählen nur solcher Kombinationen von Pixeln vorgesehen ist, in denen beide ausgewählte Pixel sind, und die Mittelungsoperationen unter Benutzung nur der weiter ausgewählten Pixel durchgeführt werden.
Vorrichtung zur Rauschverminderung in Bildern nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich der umgebenden Pixel auf einen Bereich von 3 × 3 gesetzt ist.
Vorrichtung zur Rauschverminderung in Bildern nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich der umgebenden Pixel auf einen Bereich von 5 × 5 gesetzt ist.
Vorrichtung zur Rauschverminderung in Bildern nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich der umgebenden Pixel auf einen Bereich gesetzt ist, der 5 × 5 übersteigt.
Vorrichtung zur Rauschverminderung in Bildern nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Pegel jedes der Pixel digitalisiert und verarbeitet wird.