KR100617651B1 - Apparatus and method for removing grid noise - Google Patents
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Abstract
본 발명은 격자 무늬 노이즈 제거 장치 및 방법에 관한 것으로, 입력되는 베이어 패턴 이미지의 각 라인의 평균값을 연산하고, 베이어 패턴 이미지의 홀수 라인 사이에 배치되는 짝수 라인과, 짝수 라인 사이에 배치되는 홀수 라인의 평균을 추정하는 추정값을 연산하여, 상기 추정값과 상기 평균값의 차이값을 이용하여 보정계수를 구한 후, 상기 보정계수를 상기 베이어 패턴 이미지에 연산하여, 보정된 베이어 패턴 이미지를 출력하게 된다. 본 발명에 따르면, 세밀한 부분의 손상 없이 격자 무늬 노이즈를 제거할 수 있다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a lattice noise removing device and a method, and to calculate an average value of each line of an input Bayer pattern image, an even line disposed between odd lines of a Bayer pattern image, and an odd line disposed between even lines. After calculating an estimated value for estimating the average of the obtained value, a correction coefficient is obtained using the difference between the estimated value and the average value, and then the correction coefficient is calculated on the Bayer pattern image to output the corrected Bayer pattern image. According to the present invention, the plaid noise can be removed without damaging the details.
격자 무늬, 노이즈, 베이어 패턴 이미지, 추정, 평균, 보정계수 Plaid, Noise, Bayer Pattern Image, Estimation, Average, Correction Factor
Description
도 1은 일반적인 베이어 패턴 이미지의 수평 방향으로의 녹색 성분 화소의 평균값의 예시도,1 is an exemplary diagram of average values of green component pixels in the horizontal direction of a typical Bayer pattern image;
도 2는 종래의 영상 처리 시스템에서 컬러 보간에 의해 발생한 격자 무늬 노이즈를 설명하기 위한 예시도,2 is an exemplary diagram for describing a grid noise generated by color interpolation in a conventional image processing system;
도 3은 본 발명의 제거 장치에 입력되는 베이어 패턴 이미지의 마스크를 설명하기 위한 일예시도,3 is an exemplary view for explaining a mask of a Bayer pattern image input to the removing device of the present invention;
도 4는 본 발명에 따른 격자 무늬 노이즈 제거 장치의 일실시예 구조도,4 is a structural diagram of an embodiment of a plaid noise removing device according to the present invention;
도 5는 도 1의 보정계수 생성부가 생성한 보정계수를 설명하기 위한 일예시도,5 is an exemplary view for explaining a correction coefficient generated by the correction coefficient generator of FIG. 1;
도 6은 도 1의 보정부가 수행하는 보정을 설명하기 위한 일예시도,6 is an exemplary view for explaining a correction performed by the correction unit of FIG. 1;
도 7a는 본 발명에 의해 격자 무늬 노이즈가 제어된 이후의 수평 방향으로의 녹색 성분의 화소들의 평균값을 나타낸 일실시예 그래프, 7A is an exemplary graph illustrating average values of pixels of a green component in a horizontal direction after a plaid noise is controlled by the present invention;
도 7b는 도 7a의 부분 확대도,7B is an enlarged partial view of FIG. 7A;
도 8은 본 발명에 따라 격자 무늬 노이즈가 제거된 영상의 일예,8 is an example of an image in which a plaid noise is removed according to the present invention;
도 9는 본 발명에 따라 구한 보정계수를 최적화한 것을 설명하기 위한 일예시도,9 is an exemplary view for explaining that the correction coefficient obtained in accordance with the present invention is optimized;
도 10은 본 발명에 따라 6×6 마스크에서 구한 보정계수를 설명하기 위한 일예시도.10 is an exemplary view for explaining a correction coefficient obtained from a 6x6 mask according to the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
410 : 라인 평균값 연산부 420 : 라인 추정부410: line average calculation unit 420: line estimation unit
430 : 차이 연산부 440 : 보정계수 생성부430: difference calculation unit 440: correction coefficient generation unit
450 : 보정부450: correction unit
본 발명은 격자 무늬 노이즈 제거 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 영상 처리 시스템 등에 사용하기 위한 격자 무늬 노이즈 제거 장치 및 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
일반적으로, 영상 처리 시스템에 입력되는 베이어 패턴 영상(bayer pattern image)은 Gr(적색(red)에 인접한 녹색(green))과 Gb(청색(blue)에 인접한 녹색) 라인 값의 차이에 의해 컬러 보간(color interpolation) 과정에서 격자 무늬의 노이즈가 발생한다. 이를 도면을 참조로 하여 설명하기로 하자.In general, a Bayer pattern image input to an image processing system is interpolated by a difference between Gr (green adjacent to red) and Gb (green adjacent to blue) line values. Color interpolation produces grid noise. This will be described with reference to the drawings.
도 1은 일반적인 베이어 패턴 이미지의 수평 방향으로의 녹색 성분 화소의 평균값의 예시도이다.1 is an exemplary diagram of an average value of green component pixels in a horizontal direction of a general Bayer pattern image.
도면에 도시된 바와 같이, 베이어 패턴 이미지에서 수평방향으로의 녹색 성분 화소들의 평균값을 살펴보면, 짝수 번호의 라인과 홀수 번호의 라인 사이에 값의 차이가 상당히 심한 것을 살펴볼 수 있다. 이러한 값 차이는 컬러 보간을 통해 도 2와 같은 격자 무늬의 노이즈를 발생시키는 원인이 된다. 도 2는 종래의 영상 처리 시스템에서 컬러 보간에 의해 발생한 격자 무늬 노이즈를 설명하기 위한 예시도이다.As shown in the figure, when looking at the average value of the green component pixels in the horizontal direction in the Bayer pattern image, it can be seen that the difference in the value between the even-numbered lines and the odd-numbered lines is quite severe. This difference in value causes the noise of the lattice pattern as shown in FIG. 2 through color interpolation. FIG. 2 is an exemplary diagram for describing lattice noise caused by color interpolation in a conventional image processing system.
이러한 격자 무늬 노이즈를 제거하기 위하여, 종래에는 가우시안(gaussian) 필터, 또는 메디안(median) 필터 등의 필터를 주로 사용하였으나, 이렇게 필터를 사용하는 경우 격자 무늬 노이즈를 제거할 수는 있지만, 이와 함께 영상의 디테일(detail)한 부분(즉, 고주파 성분이 있는 에지(edge) 또는 경계 등)을 함께 손상시키는 문제점이 있다. 즉, 종래의 필터를 사용하여 격자 무늬 노이즈를 제거하는 방법은, 영상의 디테일한 부분을 유지하면서 동시에 격자 무늬 노이즈를 제거하는 것이 사실상 불가능한 문제점이 있다.In order to remove such a plaid noise, a filter such as a Gaussian filter or a median filter is mainly used in the related art, but in the case of using the filter, the plaid noise can be removed, but the image There is a problem of damaging the details (i.e., edges or boundaries with high frequency components, etc.) together. That is, the method of removing the plaid noise using a conventional filter has a problem that it is practically impossible to remove the plaid noise while maintaining the detail of the image.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 마스크 내의 중심 화소가 녹색 성분인 경우 짝수 라인과 홀수 라인의 화소들의 평균값의 차이를 이용하여 영상의 손상 없이 격자 무늬 노이즈를 제거하기 위한, 격자 무늬 노이즈 제거 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been proposed to solve the above problems, and when the center pixel in the mask is a green component, it is possible to remove the grid noise without damaging the image by using the difference between the average values of the pixels in the even and odd lines. It is an object of the present invention to provide an apparatus and method for removing a plaid noise.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 입력되는 베이어 패턴 이미지의 각 라인의 평균값을 연산하기 위한 평균값 연산부; 베이어 패턴 이미지의 홀수 라인 사이에 배치되는 짝수 라인과, 짝수 라인 사이에 배치되는 홀수 라인의 평균을 추정하는 추정값을 연산하기 위한 추정부; 상기 추정부가 연산한 추정값과 상기 평균값 연산부가 연산한 평균값의 차이값을 연산하기 위한 차이 연산부; 상기 차이 연산부가 생성한 차이값을 이용하여 보정계수를 연산하기 위한 보정계수 연산부를 포함하는 격자 무늬 노이즈 제거 장치가 제공된다.In order to achieve the above object, according to a preferred embodiment of the present invention, an average value calculation unit for calculating the average value of each line of the input Bayer pattern image; An estimator for calculating an estimated value for estimating an average of even lines disposed between odd lines of the Bayer pattern image and odd lines disposed between even lines; A difference calculator for calculating a difference value between the estimated value calculated by the estimator and the average value calculated by the average value calculator; A grid noise removing device including a correction coefficient calculator for calculating a correction coefficient using a difference value generated by the difference calculator is provided.
이때, 상기 보정계수를 상기 베이어 패턴 이미지에 연산하여, 보정된 베이어 패턴 이미지를 출력하기 위한 보정부를 더 포함하는 것이 바람직하다.At this time, it is preferable to further include a correction unit for outputting the corrected Bayer pattern image by calculating the correction coefficient to the Bayer pattern image.
상기 보정계수 연산부가 구한 상기 보정계수는, 상기 차이 연산부가 연산한 차이값의 평균을 구하여, 해당 평균을 1/2한 것이 바람직하며, 또한 상기 보정계수는, 베이어 패턴 이미지의 각 녹색 성분마다 결정될 수 있다.Preferably, the correction coefficient obtained by the correction coefficient calculating unit obtains an average of the difference values calculated by the difference calculating unit and halves the average, and the correction coefficient may be determined for each green component of the Bayer pattern image. Can be.
한편, 상기 보정부는, 홀수 라인에 대해서는 베이어 패턴 이미지의 각 녹색 성분에 대하여 각 녹색 성분의 보정계수의 차 연산을 수행하고, 짝수 라인에 대해서는 베이어 패턴 이미지의 각 녹색 성분에 대하여 각 녹색 성분의 보정계수의 합 연산을 수행한다.On the other hand, the correction unit performs a difference operation of the correction coefficient of each green component for each green component of the Bayer pattern image for odd lines, and corrects each green component for each green component of the Bayer pattern image for even lines Perform the sum operation of the coefficients.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 입력되는 베이어 패턴 이미지의 각 라인의 평균값을 연산하는 단계; 베이어 패턴 이미지의 홀수 라인 사이에 배치되는 짝수 라인과, 짝수 라인 사이에 배치되는 홀수 라인의 평균을 추정하는 추정값을 연산하는 단계; 상기 추정값과 상기 평균값의 차이값을 연산하는 단계; 상기 차이값을 이용하여 보정계수를 연산하는 단계; 및 상기 보정계수를 상기 베이어 패턴 이미지에 연산하여, 보정된 베이어 패턴 이미지를 출력하는 단계를 포함하는 격자 무늬 노이즈 제거 방법이 제공된다.Further, according to another embodiment of the invention, the step of calculating the average value of each line of the input Bayer pattern image; Calculating an estimated value for estimating an average of even lines disposed between odd lines of the Bayer pattern image and odd lines disposed between the even lines; Calculating a difference value between the estimated value and the average value; Calculating a correction coefficient using the difference value; And calculating the Bayer pattern image by outputting the corrected coefficient to the Bayer pattern image.
상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조 번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.The above objects, features and advantages will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings. First of all, in adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same components have the same number as much as possible even if displayed on different drawings. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명의 제거 장치에 입력되는 베이어 패턴 이미지의 마스크를 설명하기 위한 일예시도로서, 본 발명은 도 3과 같은 5×5 마스크 내의 중심 화소가 녹색일 경우에 적용되는 것이다. 다만, 설명의 편의를 위하여 영상 처리에서 가장 많이 사용되는 5×5 마스크를 그 예를 들어 설명하겠으나, 이에 한정되는 것은 아니다.FIG. 3 is an exemplary view for explaining a mask of a Bayer pattern image input to the removing device of the present invention. The present invention is applied when the center pixel in the 5 × 5 mask as shown in FIG. 3 is green. However, for convenience of description, the 5 × 5 mask that is most used in image processing will be described as an example, but is not limited thereto.
도 4는 본 발명에 따른 격자 무늬 노이즈 제거 장치의 일실시예 구조도이다.Figure 4 is a structural diagram of an embodiment of a lattice noise removing device according to the present invention.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제거 장치는, 라인 평균값 연산부(410), 라인 추정부(420), 차이 연산부(430), 보정계수 생성부(440) 및 보정부(450)를 포함하여 구성된다.As shown in the figure, the removal apparatus of the present invention, including a line
라인 평균값 연산부(410)는 도 3과 같이 입력되는 베이어 패턴 이미지의 각 라인의 평균값을 연산하는 기능을 담당한다. 각 라인의 평균값은 각각 다음의 수학식 1 내지 수학식 5와 같다.The line
이와 같이 구한 각 라인의 평균값을 이용하여, 라인 추정부(420)는 각 라인 의 사이에 배치되는 라인의 평균값을 추정하는 기능을 담당한다. 즉, 제1 및 제3라인에 대한 화소의 평균값을 이용하여 제2라인을 추정해 보고, 제2 및 제4라인에 대한 화소의 평균값을 이용하여 제3라인을 추정하고, 제3 및 제5라인에 대한 화소의 평균값을 이용하여 제4라인을 추정하는 기능을 담당한다. 이는, 짝수 라인이 홀수 라인에 대한 정보가 없어서(또는 홀수 라인이 짝수 라인에 대한 정보가 없어서) 도 1과 같은 평균값의 차이가 발생하므로, 먼저 각 라인의 사이에 배치된 라인을 추정해 보는 것이다. Using the average value of each line thus obtained, the
이와 같이 추정한 추정값과 라인 평균값 연산부(410)가 연산한 평균값의 차이에 대하여 평균을 구한 뒤 1/2을 하면, 도 1의 짝수 라인과 홀수 라인의 간격의 1/2에 해당하는 값이 될 것이다. 이에 대해서는 후술하기로 한다.When the average of the difference between the estimated value and the line average
라인 추정부(420)가 추정한 제2, 제3 및 제4라인의 추정값은 다음 수학식 6 내지 수학식 8과 같다. 라인 추정부(420)의 추정은 두 라인의 평균값을 구하여 수행하는 것으로 한다.The estimated values of the second, third and fourth lines estimated by the
도 1의 차이 연산부(430)는 라인 추정부(420)가 구한 추정값에서 라인 평균값 연산부(410)가 구한 평균값의 차이를 구하는 기능을 담당한다. 즉, 도 1의 짝수 라인의 그래프와 홀수 라인의 그래프의 차이를 구하는 것이다. 따라서, 차이 연산부(430)가 구한 차는 다음의 수학식 9 내지 수학식 11과 같다.The
이때, 짝수 라인에 대해서 ‘(추정값)-(평균값)’을 연산하고, 홀수 라인에 대해서는 ‘(평균값)-(추정값)’을 연산하는 것은, 도 1에서 일반적으로 짝수 라인은 평균값이 추정값보다 작은 값을 가지며, 홀수 라인은 평균값이 추정값보다 큰 값을 가지기 때문이며, 추후 보정계수의 적용시에 홀수 라인에 대해서는 뺄셈 연산을 수행하며, 짝수 라인에 대해서는 덧셈 연산을 적용하게 될 것이다.In this case, calculating '(estimated value)-(average value)' for even lines, and calculating '(average value)-(estimated value)' for odd lines, the average value of even lines is generally smaller than the estimated value in FIG. This is because the average value of the odd line has a larger value than the estimated value, and the subtraction operation is performed on the odd line, and the addition operation is applied to the even line when the correction factor is applied later.
도 4의 보정계수 생성부(440)는 수학식 9 내지 수학식 11에서 구한 차를 이용하여, 베이어 패턴 이미지에 적용할 보정계수 α를 생성하는 기능을 담당한다. 이는 수학식 9 내지 수학식 11의 평균값의 1/2과 같다. 즉, 다음 수학식 12와 같다.The
이를 도면으로 나타내면 도 5와 같다. 도 5는 도 1의 보정계수 생성부가 생성한 보정계수를 설명하기 위한 일예시도이다. 도면에 도시된 바와 같이, 도 3의 베이어 패턴의 5×5 마스크에 상수를 곱하여 보정계수를 생성할 수 있다. 여기서 ‘.×’는 같은 위치에서의 원소들의 곱을 의미하는 것이다.This is shown in FIG. 5. 5 is an exemplary diagram for describing a correction coefficient generated by the correction coefficient generator of FIG. 1. As shown in the figure, a correction coefficient may be generated by multiplying a 5 × 5 mask of the Bayer pattern of FIG. 3 by a constant. Here '. ×' means the product of elements in the same position.
보정부(450)는 이와 같이 연산한 보정계수 α를 입력 베이어 패턴 이미지에 적용하여 격자 무늬 노이즈를 제거하는 기능을 담당한다. 즉, 최종적으로 구한 보정계수 α를 도 3의 베이어 패턴의 녹색 성분에 더하거나 빼는 기능을 담당하게 된다. 이를 도 6을 참조로 하면 다음과 같다.The
도 6은 도 1의 보정부가 수행하는 보정을 설명하기 위한 일예시도이다.6 is an exemplary view for explaining a correction performed by the correction unit of FIG. 1.
도면에 도시된 바와 같이, 보정계수 생성부가 구한 보정계수 α를 베이어 패턴 이미지의 녹색 성분에 더하거나 빼준다. 보정계수의 적용시에 홀수 라인에 대 해서는 뺄셈 연산을 수행하며, 짝수 라인에 대해서는 덧셈 연산을 적용하게 됨은 이미 설명한 바와 같다.As shown in the figure, the correction coefficient α obtained by the correction coefficient generation unit is added to or subtracted from the green component of the Bayer pattern image. The subtraction operation is performed on odd lines when the correction factor is applied, and the addition operation is applied to even lines as described above.
도 7a는 본 발명에 의해 격자 무늬 노이즈가 제어된 이후의 수평 방향으로의 녹색 성분의 화소들의 평균값을 나타낸 일실시예 그래프이며, 도 7b는 도 7a의 부분 확대도로서, 도 7a의 점선 부분을 확대한 것이다.FIG. 7A is an exemplary graph illustrating average values of pixels of a green component in the horizontal direction after the grid noise is controlled by the present invention, and FIG. 7B is an enlarged view of a portion of FIG. It is enlarged.
도면에 도시된 바와 같이, 도 1과 비교하였을 때, 수평 방향의 화소들의 평균값은 그 차이가 줄었음을 알 수 있다.As shown in the figure, when compared with FIG. 1, it can be seen that the average value of the pixels in the horizontal direction is reduced.
도 8은 본 발명에 따라 격자 무늬 노이즈가 제거된 영상의 일예이다. 도면에 도시된 바와 같이, 도 2의 종래 기술에 비해 격자 무늬 노이즈가 월등하게 제거되었음을 알 수 있다.8 is an example of an image from which the grid noise is removed according to the present invention. As shown in the figure, it can be seen that the grid noise is significantly removed compared to the prior art of FIG.
도 9는 본 발명에 따라 구한 보정계수를 최적화한 것을 설명하기 위한 일예시도로서, 위 과정을 통하여 구한 보정계수 α를 시스템에 대하여 최적화(optimized)한 것이다.FIG. 9 is an exemplary view illustrating an optimization of a correction coefficient obtained according to the present invention. The correction coefficient α obtained through the above process is optimized for a system.
이상에서는 5×5 마스크를 그 예를 들어 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되는 것은 아니라 할 것이다.In the above, the 5x5 mask has been described as an example, but the present invention is not limited thereto.
도 10은 본 발명에 따라 6×6 마스크에서 구한 보정계수를 설명하기 위한 일예시도이다.10 is an exemplary view for explaining a correction coefficient obtained from a 6x6 mask according to the present invention.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 격자 무늬 노이즈 제거 장치는, N×N 마스크에 대하여 보정계수를 구하여, 입력되는 영상의 녹색 성분에 이를 더함으로써, 격자 무늬 노이즈를 제거할 수 있을 것이다.As shown in the figure, the grid noise removing apparatus of the present invention can remove the grid noise by obtaining a correction coefficient for the N × N mask and adding it to the green component of the input image.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.The present invention described above is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications, and changes are possible in the art without departing from the technical spirit of the present invention. It will be clear to those of ordinary knowledge.
상기한 바와 같은 본 발명은, 기존에 필터를 이용한 방법이 격자 무늬 노이즈를 제거할 수는 있지만 세밀한 부분(고주파 성분이 많은 에지나 경계 등)을 함께 손상시켜 영상의 화질을 떨어뜨리게 되는 문제점을 개선한 것으로, 짝수 라인과 홀수 라인의 화소들의 특성은 그대로 유지하면서 단지 두 라인 사이의 차이를 보정하여 같은 라인상에서 조절하도록 함으로써 세밀한 부분의 손상 없이 격자 무늬 노이즈를 제거할 수 있도록 하는 효과가 있다.As described above, the present invention improves the problem of deteriorating image quality by damaging fine parts (edges or boundaries with many high frequency components etc.), although the method using a filter can remove the grid noise. For example, while maintaining the characteristics of the pixels of the even and odd lines, it is possible to remove the lattice noise without damaging the minute parts by correcting the difference between the two lines and adjusting them on the same line.
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