KR100927458B1 - Filtering Method in Spatial Domain by Combining Sort and Average Operations - Google Patents

Filtering Method in Spatial Domain by Combining Sort and Average Operations Download PDF

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Abstract

본 발명은, 정렬과 평균 연산 조합에 의한 공간영역에서의 필터 처리 방법에 관한 것으로서, (a) 마스크 내의 화소를 화소값 순서대로 정렬하는 단계; (b) 상기 마스크 내의 중앙 화소와 정렬된 화소값 중 중간값을 갖는 화소의 화소값이 동일하지 않은 경우, 상기 정렬된 화소값 중 양 끝단으로부터 소정 영역의 화소값을 제거하는 단계; 및 (c) 잔여 화소의 화소값에 대한 평균 연산을 통해 결과 화소값을 계산하는 단계;를 포함하며, (b-1) 상기 마스크 내의 중앙 화소와 정렬된 화소값 중 중간값을 갖는 화소의 화소값이 동일한 경우, 상기 마스크 내의 중앙 화소에는 자신의 원래 화소값(마스크 계수의 중앙값)을 부여하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a filter processing method in a spatial domain by a combination of alignment and averaging, comprising: (a) arranging pixels in a mask in order of pixel values; (b) removing pixel values of a predetermined region from both ends of the aligned pixel values when the pixel values of pixels having an intermediate value among the aligned pixel values are not the same; And (c) calculating a resultant pixel value by averaging the pixel values of the remaining pixels; and (b-1) a pixel of a pixel having an intermediate value among pixel values aligned with a center pixel in the mask. If the values are the same, the method may further include assigning an original pixel value (a median of mask coefficients) to the center pixel in the mask.

본 발명에 따르면, 마스크 내의 전체 화소 중 일부분을 제거한 후 잔여 화소에 대하여 각각 다른 가중치를 부여함으로써 영상의 압축과정에서 발생하는 블록 효과 또는 통신신호와 관련한 각종 잡음을 최소화하는 효과가 있다.According to the present invention, after removing a part of all the pixels in the mask and assigning different weights to the remaining pixels, there is an effect of minimizing the block effect or various noises related to the communication signal generated during the compression of the image.

영상 필터, 공간영역, 정렬, 평균 연산, 블록 효과, 잡음, 가중치 Image Filter, Spatial Domain, Sort, Average, Block Effect, Noise, Weight

Description

정렬과 평균 연산 조합에 의한 공간영역에서의 필터 처리 방법 {Method for Filtering by Sorting and Mean Operation in Spatial Domain}Filtering Method in Spatial Domain by Combining Sort and Average Operations {Method for Filtering by Sorting and Mean Operation in Spatial Domain}

본 발명은 정렬과 평균 연산 조합에 의한 공간영역에서의 필터 처리 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 마스크 내의 전체 화소 중 일부분을 제거한 후 잔여 화소에 대하여 각각 다른 가중치를 부여함으로써 영상의 압축과정에서 발생하는 블록 효과 또는 통신신호와 관련하여 발생하는 각종 잡음을 효과적으로 완화할 수 있는 정렬과 평균 연산 조합에 의한 공간영역에서의 필터 처리 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of processing a filter in a spatial domain by a combination of alignment and averaging, and more particularly, by removing a part of all pixels in a mask and assigning different weights to residual pixels, thereby generating an image compression process. The present invention relates to a filter processing method in a spatial domain by a combination of an alignment and an average operation that can effectively mitigate various noises generated in association with a block effect or a communication signal.

최근 이동통신의 급격한 발달로 인하여 이동통신 단말기 상으로 인터넷을 통한 고속의 데이터 교환이 가능하게 되었다. 그런데, 이러한 데이터 교환 과정은 필수적으로 영상 및 음성의 압축을 요구하므로, 우수한 서비스 품질을 제공하는 통신망에서도 일정량의 잡음 발생은 필연적이다.Recently, due to the rapid development of mobile communication, high-speed data exchange is possible through the Internet on a mobile communication terminal. However, since the data exchange process necessarily requires compression of video and audio, a certain amount of noise is inevitable even in a communication network providing excellent service quality.

이에 따라, 상술한 바와 같은 영상의 압축과정에서 발생하는 손실 또는 통신신호와 관련한 잡음을 완화시키기 위하여, 수신측의 필터 설계에 관련된 연구들이 있어 왔다. 이는 종래의 통신이 음성만을 취급했던 것에 비하여 최근의 통신은 멀티미디어 콘텐츠를 주로 다루고 있기 때문에, 영상 필터의 중요성이 계속적으로 증대되는 현실을 반영하는 것이다.Accordingly, there have been studies related to the filter design of the receiver in order to mitigate the noise related to the loss or the communication signal generated in the compression process of the image as described above. This reflects the reality that the importance of the image filter is continuously increased because the recent communication mainly deals with the multimedia contents, whereas the conventional communication handles only the voice.

디지털 영상 필터의 기능은 원래의 영상을 처리하여 그 결과가 특정한 응용 목적에 부합하도록 변형하는 것이다. 영상 필터의 영상 처리 방법으로는 공간영역(Spatial Domain)에서 처리하는 방법 및 주파수영역(Frequency Domain)에서 처리하는 방법이 있다. 공간영역에서의 처리는 마스크 연산을 이용하여 영상의 원하는 성분을 분리하거나 강화 또는 약화시키는 과정을 의미한다. 그러므로, 영상 필터의 설계에 있어서 마스크의 설계가 핵심적인 부분을 차지한다.The function of the digital image filter is to process the original image and transform the result to suit a particular application. Image processing methods of an image filter include a method of processing in a spatial domain and a method of processing in a frequency domain. Processing in the spatial domain refers to a process of separating, enhancing or weakening a desired component of an image using a mask operation. Therefore, the mask design is an important part in the design of the image filter.

종래의 영상 필터로는 크게 평균 필터(Mean Filter) 및 중간값 필터(Median Filter)를 들 수 있다.Conventional image filters include a mean filter and a median filter.

이 중, 평균 필터는 평활한 선형 공간적 필터로서, 단순히 필터 마스크의 이웃점 내에 포함된 화소들의 평균값을 출력한다. 영상 내의 모든 화소값을 필터 마스크에 의해 정의된 이웃 화소들의 명암도 평균값으로 교체함으로써, 명암도의 뚜렷한 전이를 감소시킨 영상을 생성하는 것이다. 일반적으로 랜덤 잡음은 명암도의 뚜렷한 전이로 이루어지므로, 평균 필터의 응용분야는 주로 랜덤 잡음의 감소에 국한된다.Among these, the average filter is a smooth linear spatial filter, and simply outputs an average value of pixels included in neighboring points of the filter mask. By replacing all pixel values in the image with the average intensity values of the neighboring pixels defined by the filter mask, an image having reduced sharp transitions of the intensity levels is generated. In general, since random noise consists of distinct transitions of contrast, the average filter application is mainly limited to the reduction of random noise.

평균 필터를 사용한 경우의 필터처리 결과 f(x,y)는 다음의 [수학식 1]과 같이 나타낼 수 있다.The result of the filter process f (x, y) in the case of using the average filter can be expressed by the following [Equation 1].

Figure 112007093824513-pat00001
Figure 112007093824513-pat00001

상기 [수학식 1]에서 m 및 n은 마스크의 가로 및 세로의 크기를 나타내며, Sxy는 마스크 내의 화소집합을 나타내고, g(s,t)는 마스크 내의 화소값을 나타낸다.In Equation 1, m and n represent the horizontal and vertical sizes of the mask, S xy represents a pixel set in the mask, and g (s, t) represents a pixel value in the mask.

도 1a에 이산 코사인 변환(Discrete Cosine Transform, DCT) 및 압축과정을 통해 발생한 영상의 블록 효과를 나타내었으며, 도 1b에 이에 대한 5×5의 평균 필터 처리된 영상의 일 예를 나타내었다.FIG. 1A illustrates a block effect of an image generated through a discrete cosine transform (DCT) and a compression process, and FIG. 1B illustrates an example of a 5 × 5 average filtered image.

다음으로, 중간값 필터는 상술한 평균 필터와 같은 선형 필터가 아니라, 화소를 정렬(Ranking)하여 처리하는 비선형 필터이다. 중간값 필터는 임의의 화소값을 화소의 주변에 존재하는 명암도의 중간값으로 대체한다.Next, the median filter is not a linear filter such as the above-described average filter, but a nonlinear filter that processes the pixels by sorting them. The median filter replaces any pixel value with the median of the intensity levels that exist around the pixel.

중간값 필터는 특정한 종류의 잡음에 대해서는 동일한 크기의 평균 필터보다 적은 블러링(Blurring) 현상을 나타내며 우수한 잡음 감소 능력을 제공한다. 즉, 솔트앤페퍼(Salt-and-Pepper)와 같은 임펄스 잡음 제거에 유용하나, 비선형 필터이므로 경우에 따라 필터의 적용결과에 대한 예측이 어렵다.The median filter exhibits less blurring for certain types of noise than the average filter of the same magnitude and provides excellent noise reduction. In other words, it is useful for removing impulse noise such as salt-and-pepper, but it is difficult to predict the application result of the filter in some cases because it is a nonlinear filter.

중간값 필터를 사용한 경우의 필터처리 결과 f(x,y)는 다음의 [수학식 2]와 같이 나타낼 수 있다.The result of the filter process f (x, y) in the case of using the median filter can be expressed by the following [Equation 2].

Figure 112007093824513-pat00002
Figure 112007093824513-pat00002

도 2a 및 도 2b에 각각 임펄스 잡음 영상의 일 예 및 중간값 필터 처리된 영상을 나타내었다.2A and 2B show an example of an impulse noise image and an image of a median-filtered image, respectively.

상술한 바와 같은 평균 필터 또는 중간값 필터는 특정한 잡음의 제거에 있어서는 부분적으로 유용한 결과를 나타내었으나, 다양한 잡음에 대처하기 곤란하며 실시간 통신상의 제약이 존재하는 환경에서는 효과적으로 구현되기 어렵다. 그리고, 필터 처리된 영상, 특히 경계선 또는 물체의 코너 부분을 흐리게 하는 블러링 현상이 발생하는 문제점이 있었다.Although the average filter or the median filter described above has a partially useful result in removing specific noise, it is difficult to cope with various noises and is difficult to be effectively implemented in an environment in which real time communication constraints exist. In addition, there is a problem in that a blurring phenomenon that blurs the filtered image, in particular, a boundary line or a corner of an object, occurs.

즉, 평균 필터는 랜덤 잡음을 감소시키는 데에는 일부 유용성이 있으나, 원치 않는 영역에 대한 블러링 현상을 발생시키는 문제점이 있었으며, 중간값 필터는 임펄스 잡음 등과 같은 특수한 잡음에 대하여는 일부 유용성이 있으나, 그 외의 영상에 대해서는 별다른 유용성이 없다는 문제점이 있었다.That is, the average filter has some usefulness in reducing random noise, but has a problem of blurring in unwanted areas. The median filter has some usefulness in special noise such as impulse noise. There was a problem that the image is not very useful.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 마스크 내의 전체 화소 중 일부분을 제거한 후 잔여 화소에 대하여 각각 다른 가중치를 부여함으로써 영상의 압축과정에서 발생하는 블록 효과 또는 통신신호와 관련한 각종 잡음을 최소화하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and removes a part of all pixels in a mask and assigns different weights to the remaining pixels to relate to a block effect or a communication signal generated in the compression process of an image. Minimize noise.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 간단한 연산만으로도 종래의 필터에 의한 영상보다 현저히 향상된 화질을 구현할 수 있으며, 다양한 종류의 손상된 영상에 대해서도 적용할 수 있는 필터 처리 방법을 제공하는 것이다.Another problem to be solved by the present invention is to solve the above problems, the filter processing method that can be implemented significantly improved image quality than the conventional filter by a simple operation, and can be applied to various kinds of damaged image To provide.

본 발명은 정렬과 평균 연산 조합에 의한 공간영역에서의 필터 처리 방법에 관한 것으로서, (a) 마스크 내의 화소를 화소값 순서대로 정렬하는 단계; (b) 상기 마스크 내의 중앙 화소와 정렬된 화소값 중 중간값을 갖는 화소의 화소값이 동일하지 않은 경우, 상기 정렬된 화소값 중 양 끝단으로부터 소정 영역의 화소값을 제거하는 단계; 및 (c) 잔여 화소의 화소값에 대한 평균 연산을 통해 결과 화소값을 계산하는 단계;를 포함한다.The present invention relates to a filter processing method in a spatial domain by a combination of alignment and averaging, comprising: (a) arranging pixels in a mask in order of pixel values; (b) removing pixel values of a predetermined region from both ends of the aligned pixel values when the pixel values of pixels having an intermediate value among the aligned pixel values are not the same; And (c) calculating a result pixel value by averaging the pixel values of the remaining pixels.

바람직하게는, 상기 (c) 단계의 평균 연산은 가중 평균 연산인 것을 특징으로 한다.Preferably, the average operation of the step (c) is characterized in that the weighted average operation.

또한 바람직하게는, 상기 (c) 단계는, (c-1) 상기 잔여 화소에 대하여 가중치를 부여하는 단계; 및 (c-2) 상기 잔여 화소의 각각의 화소값과 상기 가중치를 곱한 결과값에 대한 평균값을 계산하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.Also preferably, the step (c) may include: (c-1) weighting the remaining pixels; And (c-2) calculating an average value of a result value obtained by multiplying each pixel value of the residual pixels by the weight value.

또한 바람직하게는, 상기 가중치는 상기 잔여 화소 중 중앙의 화소에 대하여 가장 크게 부여하는 것을 특징으로 한다.Also preferably, the weight is given to the largest of the remaining pixels.

또한 바람직하게는, 상기 가중치는 상기 잔여 화소 중 중앙의 화소의 화소값을 기준으로 가우시안 분포를 형성하도록 부여하는 것을 특징으로 한다.Also preferably, the weight may be assigned to form a Gaussian distribution based on the pixel value of the center pixel among the remaining pixels.

또한 바람직하게는, 상기 평균값은 다음의 수학식에 의하여 계산되는 것을 특징으로 한다.

Figure 112009042487569-pat00020
Also preferably, the average value may be calculated by the following equation.
Figure 112009042487569-pat00020

(상기 수학식에서, m 및 n은 상기 마스크의 가로 및 세로의 크기를 나타내며, d는 상기 (b) 단계에 따라 상기 정렬된 화소값 중 일 끝단에서 제거된 화소값 개수를 나타내고, z는 상기 (c) 단계에서의 잔여 화소의 개수를 나타내며, wi는 정렬된 화소 중 (d+i)번째 화소의 가중치를 나타내며, R은 필터 처리된 결과 계산되는 화소값을 나타낸다.)(In the above equation, m and n represent the horizontal and vertical sizes of the mask, d represents the number of pixel values removed at one end of the aligned pixel values according to step (b), and z represents the ( c) represents the number of remaining pixels in step c), w i represents a weight of the (d + i) -th pixel among the aligned pixels, and R represents a pixel value calculated as a result of the filtering process.)

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그리고 바람직하게는, (b-1) 상기 마스크 내의 중앙 화소와 정렬된 화소값 중 중간값을 갖는 화소의 화소값이 동일한 경우, 상기 마스크 내의 중앙 화소에는 자신의 원래 화소값(마스크 계수의 중앙값)을 부여하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.And preferably, (b-1) when the pixel value of a pixel having an intermediate value among the pixel values aligned with the center pixel in the mask is the same, the original pixel value (the median value of the mask coefficient) is set to the center pixel in the mask. To give a; characterized in that it further comprises.

본 발명에 따르면, 마스크 내의 전체 화소 중 일부분을 제거한 후 잔여 화소에 대하여 각각 다른 가중치를 부여함으로써 영상의 압축과정에서 발생하는 블록 효과 또는 통신신호와 관련한 각종 잡음을 최소화하는 효과가 있다.According to the present invention, after removing a part of all the pixels in the mask and assigning different weights to the remaining pixels, there is an effect of minimizing the block effect or various noises related to the communication signal generated during the compression of the image.

본 발명에 따르면, 간단한 연산만으로도 종래의 필터에 의한 영상보다 현저히 향상된 화질을 구현할 수 있으며, 다양한 종류의 손상된 영상에 대해서도 적용할 수 있는 효과도 있다.According to the present invention, it is possible to realize a significantly improved image quality than the image of the conventional filter by a simple operation, there is also an effect that can be applied to various kinds of damaged image.

본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 설명하기에 앞서, 본 발명의 기술적 요지와 직접적 관련이 없는 구성에 대하여는 본 발명의 기술적 요지를 흩뜨리지 않는 범위 내에서 생략하였음을 유의하여야 할 것이다.Before describing the details for carrying out the present invention, it should be noted that configurations that are not directly related to the technical gist of the present invention are omitted within the scope of not distracting the technical gist of the present invention.

또한, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 할 것이다.In addition, the terms or words used in the present specification and claims are consistent with the technical spirit of the present invention on the basis of the principle that the inventor can appropriately define the concept of the term in order to explain the invention in the best way. It should be interpreted as meaning and concept.

본 발명에서는 공간영역에서의 영상 처리에 있어서 종래 제안되었던 평균 필터 및 중간값 필터의 장점을 결합한 디지털 필터를 설계함으로써 종래의 기술보다 현저히 향상된 효과를 도출할 수 있는 필터 처리 방법을 개시한다. 즉, 마스크 내의 화소를 정렬하여 잡음이라고 간주되는 양 끝단의 일부 화소를 제거한 후 잔여 화소에 대하여 필터 처리를 수행한다.The present invention discloses a filter processing method which can derive a remarkably improved effect over the prior art by designing a digital filter combining the advantages of an average filter and a median filter, which have been proposed in the spatial domain. That is, the pixels in the mask are aligned to remove some pixels at both ends, which are considered noise, and then filter processing is performed on the remaining pixels.

종래의 필터는 마스크의 위치에 직접 가중치를 지정하거나 미리 정해진 가중치 값으로 필터를 적용하였으나, 본 발명에서는 마스크의 위치에 의존하는 것이 아니라 화소가 가지고 있는 화소값을 기준으로 하는 필터 처리 방법을 개시한다. 다시 말하면, 마스크 내의 화소들이 어떠한 화소값을 가지고 있느냐에 따라서 필터에 적용되는 화소들의 선택이 결정되고, 각각의 화소에 대한 가중치도 지정된다.In the conventional filter, the weight is directly assigned to the position of the mask or the filter is applied with a predetermined weight value. However, the present invention discloses a filter processing method based on the pixel value of a pixel rather than depending on the position of the mask. . In other words, the selection of pixels to be applied to the filter is determined according to which pixel values the pixels in the mask have, and weights for each pixel are also specified.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 정렬과 평균 연산 조합에 의한 공간영역에서의 필터 처리 방법에 관하여 도 3 내지 도 6b를 참조하여 설명한다.Hereinafter, a method of processing a filter in a spatial domain by a combination of an alignment and an average operation according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 to 6B.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 정렬과 평균 연산 조합에 의한 공간영역에서의 필터 처리 방법에 관한 전체 흐름도이며, 도 4는 일차원으로 정렬된 화소값(픽셀값)의 일 예시도이고, 도 5는 선택된 화소에 대하여 가중치를 부여한 결과의 일 예시도이며, 도 6a는 3×3 마스크의 일 예시도이고, 도 6b는 마스크 내 정렬된 화소값(픽셀값)의 일 예시도이다.3 is a flowchart illustrating a filter processing method in a spatial domain by a combination of an alignment and an average operation according to a preferred embodiment of the present invention, and FIG. 4 is an exemplary diagram of pixel values (pixel values) aligned in one dimension. FIG. 5 is an exemplary diagram of a result of weighting a selected pixel, FIG. 6A is an exemplary diagram of a 3 × 3 mask, and FIG. 6B is an exemplary diagram of pixel values (pixel values) aligned in the mask.

먼저, 상기 도 3에 도시된 바와 같이, m×n 마스크 내의 mn개의 화소를 화소값 순서대로 정렬한다(S10).First, as illustrated in FIG. 3, mn pixels in the m × n mask are arranged in pixel value order (S10).

다음으로, 정렬된 화소값에 대하여 마스크 내의 중앙 화소와 정렬된 화소값 중 중간값을 갖는 화소의 화소값이 동일한지를 판단한다(S20).Next, it is determined whether the pixel value of the pixel having the intermediate value among the aligned pixel values is the same as the aligned pixel values (S20).

다음으로, 상기 S20 단계의 판단 결과, 마스크 내의 중앙 화소와 정렬된 화소값 중 중간값을 갖는 화소의 화소값이 동일하지 않은 경우, 도 4에 도시된 바와 같이, 정렬된 화소값 중 양 끝단의 화소값(픽셀값) 일부분을 제거한다(S30).Next, as a result of the determination in step S20, when the pixel value of the pixel having the middle value among the aligned pixel values is not the same as the center pixel in the mask, as shown in FIG. 4, at both ends of the aligned pixel values. A part of the pixel value (pixel value) is removed (S30).

통신상의 잡음은 기존의 화소값보다 현저히 낮거나 높은 값을 가지는 특징이 있다. 그러므로 양 끝단의 화소값(픽셀값) 중 일부분(끝단의 픽셀 중 d개씩)을 제거함으로써 잡음의 영향을 최소화할 수 있다.Communication noise is characterized by having a significantly lower or higher value than the existing pixel value. Therefore, the effect of noise can be minimized by removing a part of the pixel values (pixel values) at both ends (d by each of the pixels at the ends).

마지막으로, 잔여 화소값들에 대하여 다음의 [수학식 3]에 의한 가중 평균 연산을 통해 필터 처리된 화소값을 구한다(S40).Finally, the filtered pixel values are obtained through the weighted average operation according to Equation 3 below with respect to the remaining pixel values (S40).

가중 평균 연산을 위한 화소 개수 = m × n - 2dNumber of pixels for weighted average operation = m × n-2d

구체적으로, 잔여 화소 z개 중에서 중앙의 화소에 대하여 가장 큰 가중치를 부여하고 다른 화소들에 대해서는 가중치가 부여된 중앙의 화소값(픽셀값)을 기준으로 가우시안 분포를 형성하도록 가중치를 부여한다. 도 5에 선택된 화소들에 대하여 가중치를 부여한 결과의 일 예를 나타내었다.Specifically, weights are assigned to form a Gaussian distribution based on the center pixel value (pixel value) weighted with respect to the center pixel among the z residual pixels and weighted to other pixels. An example of a result of weighting the selected pixels in FIG. 5 is illustrated.

그리고, 상술한 바와 같이 일차원으로 배열된 각각의 화소값과 가중치를 곱한 결과값에 대해 다음의 [수학식 4]와 같이 평균값을 구하고 구한 평균값을 필터 처리된 화소값으로 부여한다.As described above, an average value is obtained as shown in Equation 4 with respect to the result value of multiplying each pixel value arranged in one dimension and a weight, and the average value obtained is given as a filtered pixel value.

Figure 112009042487569-pat00021
Figure 112009042487569-pat00021

상기 [수학식 4]에서, wi는 정렬된 화소 중 (d+i)번째 화소의 가중치를 나타내며, R은 필터 처리된 결과 구해지는 화소값을 나타낸다.In Equation 4, w i represents a weight of the (d + i) -th pixel among the aligned pixels, and R represents a pixel value obtained as a result of the filtering process.

상기 S20 단계의 판단 결과, 마스크 내의 중앙 화소와 정렬된 화소값 중 중간값을 갖는 화소의 화소값이 동일한 경우, 상기 마스크 내의 중앙 화소에는 원래 자신의 화소값(마스크 계수의 중앙값)을 부여한다(S50).As a result of the determination in step S20, when the pixel value of the pixel having the middle value among the aligned pixel values is the same as the center pixel in the mask, the original pixel value (the median value of the mask coefficient) is originally assigned to the center pixel in the mask ( S50).

예컨대, 도 6a에서 마스크 내의 중앙 화소인 5번과 도 6b에서 화소 정렬 후의 중간값인 4번의 값이 같은 경우, 마스크 내의 5번 화소값으로는 원래 자신이 가지고 있던 화소값을 부여한다. 이를 수식으로 표현하면 다음의 [수학식 5]와 같다.For example, when the number 5, which is the center pixel in the mask in FIG. 6A, and the value 4, which is the intermediate value after pixel alignment in FIG. 6B, are the same, the pixel value originally owned is given as the value 5 in the mask. If this is expressed as an equation, Equation 5 below.

Figure 112007093824513-pat00005
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이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 정렬과 평균 연산 조합에 의한 공간영역에서의 필터 처리 방법에 관한 실험 결과에 대하여 도 7a 내지 도 9c를 참조하여 설명한다.Hereinafter, an experimental result of a filter processing method in a spatial domain by a combination of an alignment and an average operation according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 7A to 9C.

상술한 실험은 도 7a 및 도 7b에 도시된 영상을 사용하여 수행하였다.The experiment described above was performed using the images shown in FIGS. 7A and 7B.

도 7a는 실험에 사용된 원래의 영상을 나타내며, 도 7b는 손상된 영상으로서, 이진 코사인 변환에 의한 부호화 및 양자화(Quantization Parameter = 8) 과정을 통해 블록 결함(Blocking Artifact)을 나타내며, 필터의 성능을 비교하기 위해 임펄스(Salt-and-Pepper) 잡음이 부여된 영상이다.FIG. 7A illustrates the original image used in the experiment, and FIG. 7B illustrates the damaged image, which shows a blocking artifact through encoding and quantization (Quantization Parameter = 8) by a binary cosine transform, and shows the performance of the filter. For comparison, the image is imparted with Salt-and-Pepper noise.

도 8의 (a) 내지 도 9의 (c)는 상기 도 7b와 같이 손상된 영상 중 두 개의 사각형으로 표시된 영역 각각에 대하여 평균 필터, 중간값 필터 및 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 필터 처리 방법을 5×5 마스크에 적용한 영상을 나타낸다. 총 25개의 픽셀 중 양 끝단의 16개의 픽셀을 제거한 후 9개의 픽셀에 대해 각각의 가중치를 가우시안 분포를 따르도록 부여하고 평균을 구하여 적용한 것이다.8 (a) to 9 (c) illustrate an average filter, a median filter, and a filter processing method according to a preferred embodiment of the present invention for each of the areas indicated by two squares of the damaged image as shown in FIG. 7B. The image applied to the 5x5 mask is shown. After removing 16 pixels at both ends of the total 25 pixels, each weight is assigned to follow the Gaussian distribution for 9 pixels and averaged.

상기 도 8의 (a) 및 도 9의 (a)의 영상은 25 화소 크기의 정사각형 평균 필터를 사용하여 얻어진 평활화된 결과를 나타내고 있다. 전체 영상에 걸쳐서 전반적인 근소한 블러링 현상이 나타났으며, 특히 경계선 부분이 현저히 흐릿한 것을 알 수 있다.The images of FIGS. 8A and 9A show smoothed results obtained by using a square average filter having a size of 25 pixels. The overall blurring phenomenon was observed over the whole image, and the boundary part was noticeably blurred.

상기 도 8의 (b) 및 도 9의 (b)의 영상은 중간값 필터를 사용하여 얻어진 영상이다. 상술한 바와 같이, 평균 필터에서 발생한 블러링 현상은 다소 완화되었으나 경계면이 굉장히 거칠 뿐만 아니라 뚜렷하게 나타나지도 않았다는 것을 알 수 있다.The images of FIGS. 8B and 9B are images obtained using a median filter. As described above, the blurring phenomenon occurring in the average filter is somewhat alleviated, but it can be seen that the interface is not only very rough but also not apparent.

상기 도 8의 (c) 및 도 9의 (c)의 영상은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 필터 처리 방법을 적용한 결과를 나타낸다. 중간값 필터를 사용한 경우의 거친 면이 상당히 개선되어 매끄러워진 사실과 평균 필터를 사용한 경우의 경계선에 대한 블러링 현상이 상당히 완화된 사실을 알 수 있다. 평균 필터의 장점을 이용하여 블록 효과를 감소시키고 중간값 필터의 장점을 이용하여 잡음 및 블러링 현상을 완화시켜 선명도 등의 화질이 현저히 향상된 영상을 얻을 수 있었다.8 (c) and 9 (c) show the results of applying the filter processing method according to the preferred embodiment of the present invention. The roughness of the median filter has been significantly improved, resulting in smoother smoothing and the blurring of the borderline with the average filter. By using the advantage of the average filter, the block effect is reduced, and the advantage of the median filter is used to reduce the noise and blurring.

추가적으로, 상술한 바와 같은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 필터 처리 방법은 가우스 잡음 및 임펄스 잡음에 대하여 각각 다른 결과를 산출한다. 또한, 다음의 [표 1]에 나타낸 바와 같이, 화소의 일부분을 제거한 후 잔여 화소에 대하여 부여되는 각각의 가중치도 결과 영상의 특징을 결정짓는 요소이다.Additionally, the filter processing method according to the preferred embodiment of the present invention as described above produces different results for Gaussian noise and impulse noise. In addition, as shown in Table 1 below, each weight applied to the remaining pixels after removing a portion of the pixels is also a factor that determines the characteristics of the resultant image.

가중치 (9개 픽셀)Weight (9 pixels) 랜덤 잡음 (PSNR)Random Noise (PSNR) 임펄스 잡음 (PSNR)Impulse Noise (PSNR) 2 2 2 2 5 2 2 2 2 2 2 2 2 5 2 2 2 2 31.015631.0156 31.023331.0233 2 2 3 3 5 3 3 2 2 2 2 3 3 5 3 3 2 2 31.016131.0161 31.026831.0268 1 2 3 4 5 4 3 2 1 1 2 3 4 5 4 3 2 1 31.016631.0166 31.027031.0270 1 3 6 15 20 15 6 3 1 1 3 6 15 20 15 6 3 1 31.020131.0201 31.027631.0276

상기 [표 1]에서, 가중치의 분포가 점점 가우시안 분포를 따르는 방향으로 변화함에 따라 랜덤 잡음 또는 임펄스 잡음의 수치도 함께 증가함을 알 수 있다. 가중치의 분포가 [ 1 3 6 15 20 15 6 3 1 ]과 같은 가우시안 필터 계수를 나타내는 경우 원래 영상과의 랜덤 잡음 또는 임펄스 잡음이 가장 높았다. 또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 필터 처리 방법에 의하여 랜덤 잡음 및 임펄스 잡음이 모두 상당히 개선되었으나, 랜덤 잡음보다는 임펄스 잡음의 제거에 대하여 더욱 적합한 효과를 나타냄을 알 수 있다.In Table 1, it can be seen that as the distribution of weight gradually changes in the direction along the Gaussian distribution, the values of random noise or impulse noise also increase. When the weight distribution shows a Gaussian filter coefficient such as [1 3 6 15 20 15 6 3 1], the random or impulse noise of the original image is the highest. In addition, although both the random noise and the impulse noise have been significantly improved by the filter processing method according to the preferred embodiment of the present invention, it can be seen that the effect is more suitable for the removal of the impulse noise than the random noise.

이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.As described above and described with reference to a preferred embodiment for illustrating the technical idea of the present invention, the present invention is not limited to the configuration and operation as shown and described as described above, it is a deviation from the scope of the technical idea It will be understood by those skilled in the art that many modifications and variations can be made to the invention without departing from the scope of the invention. Accordingly, all such suitable changes and modifications and equivalents should be considered to be within the scope of the present invention.

도 1a는 이산 코사인 변환(Discrete Cosine Transform, DCT) 및 압축과정을 통해 블록 효과가 발생한 영상의 일 예시도.FIG. 1A illustrates an example of an image in which a block effect occurs through a discrete cosine transform (DCT) and a compression process. FIG.

도 1b는 도 1a의 영상을 평균 필터 처리한 영상의 일 예시도.FIG. 1B is an exemplary diagram of an image obtained by average filtering the image of FIG. 1A; FIG.

도 2a는 임펄스 잡음이 발생한 영상의 일 예시도.2A is an exemplary diagram of an image in which an impulse noise is generated.

도 2b는 도 2a의 영상을 중간값 필터 처리한 영상의 일 예시도.FIG. 2B illustrates an example of an image obtained by performing a median filter on the image of FIG. 2A; FIG.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 정렬과 평균 연산 조합에 의한 공간영역에서의 필터 처리 방법에 관한 전체 흐름도.3 is an overall flowchart of a filter processing method in a spatial domain by a combination of an alignment and an average operation according to a preferred embodiment of the present invention.

도 4는 일차원으로 정렬된 화소값(픽셀값)의 일 예시도.4 is an exemplary diagram of pixel values (pixel values) aligned in one dimension.

도 5는 선택된 화소에 대하여 가중치를 부여한 결과의 일 예시도.5 is an exemplary diagram of a result of weighting a selected pixel.

도 6a는 3×3 마스크의 일 예시도.6A is an illustration of a 3x3 mask.

도 6b는 마스크 내 정렬된 화소값(픽셀값)의 일 예시도.6B is an illustration of aligned pixel values (pixel values) in a mask.

도 7a 및 도 7b는 원래의 실험 대상 영상 및 블록 효과와 임펄스 잡음이 추가된 영상.7A and 7B are original experimental subject images and images in which block effects and impulse noise are added.

도 8의 (a) 내지 도 8의 (c)는 도 7b의 영상 중 일부에 대하여 각각 평균 필터, 중간값 필터 및 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 필터 처리 방법을 적용한 영상.8 (a) to 8 (c) are images of which an average filter, a median filter, and a filter processing method according to a preferred embodiment of the present invention are applied to a portion of the image of FIG. 7B, respectively.

도 9의 (a) 내지 도 9의 (c)는 도 7b의 영상 중 다른 일부에 대하여 각각 평균 필터, 중간값 필터 및 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 필터 처리 방법을 적용한 영상.9 (a) to 9 (c) are images of which an average filter, a median filter, and a filter processing method according to a preferred embodiment of the present invention are applied to other portions of the image of FIG. 7B.

Claims (7)

정렬과 평균 연산 조합에 의한 공간영역에서의 필터 처리 방법에 있어서,In the filter processing method in the spatial domain by the combination of the alignment and the average operation, (a) 마스크 내의 화소를 화소값 순서대로 정렬하는 단계;(a) sorting pixels in the mask in pixel value order; (b) 상기 마스크 내의 중앙 화소와 정렬된 화소값 중 중간값을 갖는 화소의 화소값이 동일하지 않은 경우, 상기 정렬된 화소값 중 양 끝단으로부터 소정 영역의 화소값을 제거하는 단계; 및(b) removing pixel values of a predetermined region from both ends of the aligned pixel values when the pixel values of pixels having an intermediate value among the aligned pixel values are not the same; And (c) 잔여 화소의 화소값에 대한 평균 연산을 통해 결과 화소값을 계산하는 단계;를 포함하는 정렬과 평균 연산 조합에 의한 공간영역에서의 필터 처리 방법.and (c) calculating a resultant pixel value by averaging the pixel values of the remaining pixels. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 (c) 단계의 평균 연산은 가중 평균 연산인 것을 특징으로 하는 정렬과 평균 연산 조합에 의한 공간영역에서의 필터 처리 방법.And the average operation of the step (c) is a weighted average operation. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 (c) 단계는,In step (c), (c-1) 상기 잔여 화소에 대하여 가중치를 부여하는 단계; 및(c-1) weighting the residual pixels; And (c-2) 상기 잔여 화소의 각각의 화소값과 상기 가중치를 곱한 결과값에 대한 평균값을 계산하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 정렬과 평균 연산 조합에 의한 공간영역에서의 필터 처리 방법.and (c-2) calculating an average value of a result value of multiplying each pixel value and the weight value of the remaining pixels by using a combination and arithmetic arithmetic combination. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 가중치는 상기 잔여 화소 중 중앙의 화소에 대하여 가장 크게 부여하는 것을 특징으로 하는 정렬과 평균 연산 조합에 의한 공간영역에서의 필터 처리 방법.And the weight is given to the center pixel among the remaining pixels to be the largest. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 가중치는 상기 잔여 화소 중 중앙의 화소의 화소값을 기준으로 가우시안 분포를 형성하도록 부여하는 것을 특징으로 하는 정렬과 평균 연산 조합에 의한 공간영역에서의 필터 처리 방법.And said weights are assigned to form a Gaussian distribution based on pixel values of pixels in the center of the remaining pixels. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 평균값은 다음의 수학식에 의하여 계산되는 것을 특징으로 하는 정렬과 평균 연산 조합에 의한 공간영역에서의 필터 처리 방법.And the average value is calculated by the following equation.
Figure 112009042487569-pat00022
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(상기 수학식에서, m 및 n은 상기 마스크의 가로 및 세로의 크기를 나타내며, d는 상기 (b) 단계에 따라 상기 정렬된 화소값 중 일 끝단에서 제거된 화소값 개수를 나타내고, z는 상기 (c) 단계에서의 잔여 화소의 개수를 나타내며, wi는 정렬된 화소 중 (d+i)번째 화소의 가중치를 나타내며, R은 필터 처리된 결과 계산되는 화소값을 나타낸다.)(In the above equation, m and n represent the horizontal and vertical sizes of the mask, d represents the number of pixel values removed at one end of the aligned pixel values according to step (b), and z represents the ( c) represents the number of remaining pixels in step c), w i represents a weight of the (d + i) -th pixel among the aligned pixels, and R represents a pixel value calculated as a result of the filtering process.)
제 1 항에 있어서,The method of claim 1, (b-1) 상기 마스크 내의 중앙 화소와 정렬된 화소값 중 중간값을 갖는 화소의 화소값이 동일한 경우, 상기 마스크 내의 중앙 화소에는 자신의 원래 화소값(마스크 계수의 중앙값)을 부여하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정렬과 평균 연산 조합에 의한 공간영역에서의 필터 처리 방법.(b-1) if a pixel value of a pixel having an intermediate value among the aligned pixel values is the same as the center pixel in the mask, giving the original pixel value (the median of mask coefficients) to the center pixel in the mask; Filter processing method in the spatial domain by the combination and sorting average operation characterized in that it further comprises.
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