KR101753365B1 - Method and apparatus for reducing noise of image using non local means - Google Patents

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KR101753365B1
KR101753365B1 KR1020160050947A KR20160050947A KR101753365B1 KR 101753365 B1 KR101753365 B1 KR 101753365B1 KR 1020160050947 A KR1020160050947 A KR 1020160050947A KR 20160050947 A KR20160050947 A KR 20160050947A KR 101753365 B1 KR101753365 B1 KR 101753365B1
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Abstract

본 발명은 영상의 잡음 제거시 NL means(Non-Local means) 방법을 사용하여 영상의 잡음 제거 성능을 향상시킬 뿐 아니라 영상의 잡음을 효율적으로 제거할 수 있는 영상 잡음 제거방법 및 장치에 관한 것으로, 본 발명은 잡음이 포함된 영상을 이산코사인 변환(Discrete Cosine Transform, DCT) 영역으로 변환하는 단계와, 상기 이산코사인 변환된 영역의 블록에서 일부 계수를 선택하는 단계와, 상기 선택된 일부 계수에 대해 NL(Non-Local) means 방법을 적용하여 보정값을 산출하는 단계와, 상기 산출된 보정값을 공간 영역 상에 적용하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to an image noise reduction method and apparatus capable of effectively removing noise of an image as well as enhancing noise removal performance of an image using a NL means (Non-Local means) The method includes the steps of transforming a noise-containing image into a Discrete Cosine Transform (DCT) region, selecting a coefficient in a block of the discrete cosine transformed region, Calculating a correction value by applying a non-local means method, and applying the calculated correction value to a spatial region.

Figure 112016040182163-pat00007
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Description

Non-local means 방법을 이용한 효율적인 영상 잡음 제거 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR REDUCING NOISE OF IMAGE USING NON LOCAL MEANS}Technical Field [0001] The present invention relates to a method and apparatus for efficiently removing image noise using non-local means,

본 발명은 영상 잡음 제거 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 영상의 잡음 제거시 NL means(non-local means) 방법을 사용하여 영상의 잡음 제거 성능을 향상시킬 뿐 아니라 영상 잡음 제거를 효과적으로 수행할 수 있는 영상 잡음 제거 방법 및 장치에 관한 것이다.[0001] The present invention relates to a method and apparatus for eliminating image noise, and more particularly, to a method and apparatus for eliminating image noise using NL means (non-local means) And more particularly, to a method and apparatus for eliminating image noise.

영상에 불규칙한 잡음(noise)이 첨가되었을 때 이를 제거하기 위하여 다양한 방법이 적용되고 있다.Various methods have been applied to remove irregular noise when added to the image.

일반적으로, 영상의 잡음을 제거하는데 있어서, 영상이 갖는 잡음의 정도를 검출한 후, 검출된 잡음의 정도를 통해 잡음이 많다고 판단되면 영상을 강하게 필터링하고, 잡음이 적다고 판단되면 영상을 약하게 필터링하는 방식을 적용하였다.Generally, in removing noise of an image, after detecting the degree of noise of an image, if the noise is determined to be high through the detected noise level, the image is strongly filtered. If it is determined that the noise is small, .

여기서, 영상의 필터링을 강하게 한다는 것은 잡음을 제거하고자 하는 화소의 주변 화소들을 많이 이용하여 그 화소의 잡음을 제거하는 것을 의미하고, 반대로, 영상의 필터링을 약하게 한다는 것은 잡음을 제거하고자 하는 화소의 주변 화소들을 적게 이용하여 그 화소의 잡음을 제거한다는 것을 의미하게 된다.The stronger filtering of the image means that the noise of the pixel is removed by using a large number of peripheral pixels of the pixel to be removed. On the contrary, the weakening of the filtering of the image means that the surrounding of the pixel It means that the noise of the pixel is removed using fewer pixels.

영상의 잡음을 제거하는 방법과 관련하여, 로우 패스 필터(Low-pass filter) 및 메디안 필터(median filter)를 사용한 영상 잡음 제거에서부터 웨이브렛 필터(wavelet filter)를 이용한 영상 잡음 제거 기법 및 바이래터럴 필터(bilateral filter)를 이용한 잡음 제거 방법이 적용되고 있다.In order to remove the noise of an image, a method of removing image noise using a low-pass filter and a median filter, a method of removing an image noise using a wavelet filter, (bilateral filter).

로우 패스 필터를 사용한 영상 잡음 제거 방법은 가장 고전적인 방식으로, 영상의 잡음을 제거할 수 있는 반면, 영상의 고주파 성분도 함께 손실되어 얼룩(blur)이 발생할 가능성이 높다. 또한, 메디안 필터를 사용하면 로우 패스 필터를 사용할 때 발생하는 얼룩(blur)을 어느 정도 줄일 수 있지만 군집 잡음에 대하여 잘 동작하지 않는 단점이 있다.The image noise cancellation method using the low pass filter is the most classical method, and it is possible to remove the noise of the image, but also the high frequency component of the image is lost together, and blur is likely to occur. In addition, the use of the median filter can reduce the blur that occurs when using the low-pass filter to some extent, but it has a disadvantage that it does not work well against the cluster noise.

바이래터럴 필터는 주변 화소간의 거리뿐만 아니라 주변 화소간의 유사도를 고려한 가중치를 이용하여 출력값을 구함으로써 영상의 에지(edge) 성분을 보존하면서 영상을 부드럽게(smoothing)하여 영상 잡음도 제거하도록 하고 있다.The Binary Lateral filter eliminates image noise by smoothing the image while preserving the edge component of the image by obtaining the output value using the weight considering the similarity between the neighboring pixels as well as the distance between the neighboring pixels.

변환 영역의 잡음 감소 방법으로는 웨이브렛 필터(wavelet filter)를 이용한 방법이 주로 사용되는데, 웨이브렛 필터를 이용하여 영상을 부대역으로 분할하고 영상의 특성을 분석하여 고주파 대역 신호를 영상의 특성에 따라서 축소하여 영상의 잡음을 감소시키는데, 영상의 잡음은 대부분 고주파 성분을 많이 포함하고 있고 각 부대역별로 포함된 잡음의 정도가 다르기 때문에 각 부대역별로 각 영상 신호의 특성을 통계적으로 분석하여 영상의 국부적인 특성에 맞게 고주파 신호를 부대역별로 적절히 감소시킴으로써 영상의 잡음을 효율적으로 감소시킬 수 있으며, 기존의 로우 패스 필터에 비해서 고주파 성분을 잘 보존할 수 있기 때문에 좋은 성능을 보이지만 잡음이 큰 경우에 각 영상 신호의 통계적인 특성을 정확하게 분석하기 어려운 단점이 있다.As a noise reduction method of the transform domain, a wavelet filter method is mainly used. By dividing the image into subbands using a wavelet filter and analyzing the characteristics of the image, a high frequency band signal is applied to the characteristics of the image Therefore, the image noise is reduced by reducing the noise of the image. Since the noise of the image mostly includes the high frequency component and the degree of noise included in each subband is different, the characteristic of each image signal is statistically analyzed for each subband, By appropriately reducing the high-frequency signal according to the local characteristics, it is possible to effectively reduce the noise of the image, and the high-frequency component can be well preserved compared to the conventional low-pass filter, It is difficult to accurately analyze the statistical characteristics of each video signal.

한편, NL means 방법은 컴퓨터 장치로 입력된 영상의 국부적인 부분의 유사성을 측정하고 국부적인 특성의 유사도에 따라서 가중치를 계산하여 가중합을 구함으로써 영상의 국부적인 특성을 살리면서 잡음을 효율적으로 제거하는 방법인데, 이 방법은 다음의 관계식을 이용하여 영상의 잡음을 제거한다.On the other hand, the NL means method measures the similarity of a local portion of an image input to a computer device and calculates a weight according to the similarity of the local characteristics, thereby obtaining a weighted sum, thereby efficiently removing noise This method removes image noise by using the following relation.

[식 1][Formula 1]

Figure 112016040182163-pat00001
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여기에서, v(i)와 v(j)는 화소 i와 화소 j의 밝기를 나타내고, 가중치 w(i, j)는 화소 i와 화소 j의 유사성을 나타내며, 0≤w(i, j)≤1 및

Figure 112016040182163-pat00002
을 만족하는 값을 가진다.Here, v (i) and v (j) represent the brightness of the pixel i and the pixel j, and the weight w (i, j) represents the similarity between the pixel i and the pixel j, 1 and
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Lt; / RTI >

위 식에서 가중치의 경우 전체 영상에 대해서 구하는 것이 이상적이지만 계산량을 고려하여 주변 일정 범위에 있는 화소에 대한 가중치를 구함으로써 계산량을 줄이게 된다. 이러한 가중치는 두 화소 i, j의 주변 화소로 이루어진 화소 벡터의 밝기 벡터 v(Ni)와 v(Nj)의 유사성을 이용하여 다음 관계식과 같이 구할 수 있다.In the above equation, it is ideal to obtain the weight for the entire image, but the calculation amount is reduced by calculating the weight for the pixels within a certain range in consideration of the calculation amount. This weight can be obtained by using the similarity between the brightness vectors v (N i ) and v (N j ) of the pixel vector composed of the surrounding pixels of the two pixels i and j,

[식 2][Formula 2]

Figure 112016040182163-pat00003
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이때, Z(i)는 정규화를 위한 계수를 나타내고 h는 잡음의 표준편차의 4~10 배 값이 주로 사용된다.In this case, Z (i) represents a coefficient for normalization and h is a value which is 4 to 10 times the standard deviation of noise.

[식 3][Formula 3]

Figure 112016040182163-pat00004
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NL means 방법은 한 화소의 밝기 값만을 비교하는 것이 아니라, 주변 화소들의 기하학적 모양을 비교하여 유사도에 따라서 가중치를 계산하기 때문에 영상의 기하학적인 모양을 유지하면서 잡음을 제거할 수 있다.In the NL means method, instead of comparing only the brightness value of one pixel, the geometric shape of neighboring pixels is compared and the weight is calculated according to the similarity, so that the noise can be removed while maintaining the geometric shape of the image.

NL means 방법에서 여러 화소에 대한 가중치를 한번에 계산하는 패치-기반(patch-based)의 NL means 방법은 다음 관계식과 같이 나타낼 수 있다.In the NL means method, a patch-based NL means method for calculating weights for several pixels at once can be expressed as the following relation.

[식 4][Formula 4]

Figure 112016040182163-pat00005
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여기에서, P(i) 및 P(j)는 k× k 개의 화소들로 이루어진 패치(patch)의 밝기를 각각 나타내고, 가중치 w(P(i),P(j))는 패치 P(i) 및 P(j)의 유사성을 나타내며, 화소 단위의 NL means 방법과 같이 주변 화소들의 밝기 정보를 이용하면 패치(patch) 단위로 잡음 제거를 수행할 수 있다.The weight w (P (i), P (j)) represents the brightness of the patch P (i), where P (i) And P (j), and using the brightness information of neighboring pixels as in the pixel-by-pixel NL means method, noise can be removed in units of patches.

위에서 설명한 NL means 방법을 이용한 영상 잡음 제거 기법의 경우 우수한 성능을 보이지만 국부적인 유사성을 계산하기 위하여 많은 계산량이 필요한 단점이 있다.Although the image noise cancellation technique using the NL means described above is superior in performance, it requires a large amount of computation to calculate the local similarity.

또한, 영상의 잡음 제거기술과 관련하여, 공개특허 제10-2011-0068645호는 블록 기반의 영상 잡음 제거 방법 및 장치에 관한 것으로, 소정 크기의 블록들로 구획된 입력 영상의 블록들 중, 현재 블록을 위한 검색 범위 내의 참조 블록들 및 현재 블록 간의 유사도를 결정하고, 유사도에 기초하여 상기 현재 블록에 대한 참조 블록별 가중치를 결정하여 현재 블록의 잡음을 제거하는 기술이 개시되고 있다.In addition, in relation to a technique for eliminating noise in an image, Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 10-2011-0068645 relates to a block-based image noise cancellation method and apparatus, A similarity degree between reference blocks in a search range for a block and a current block is determined and a weight for a reference block for the current block is determined based on the similarity to remove noise in the current block.

그러나, 상기와 같은 종래 기술에서는 다수의 참조 블록들과 현재 블록 간의 유사도를 계산해야 하기 때문에, 전체 영상의 잡음 제거시 계산량이 증가할 수 있다는 문제점이 발생할 수 있다.However, since the similarity between a plurality of reference blocks and a current block needs to be calculated in the above conventional art, there is a problem that the amount of calculation may increase when noise is removed from the entire image.

공개특허 제10-2011-0068645호(2011. 06. 22., 공개)Published Patent No. 10-2011-0068645 (published on June 22, 2011)

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, NL means(non-local means) 방법을 사용하고 일부 계수만을 사용하여 가중치를 계산함으로써 영상의 잡음 제거 시 계산량을 감소시키면서 잡음 제거 성능을 향상시킬 수 있는 NL means 방법을 이용한 효율적인 영상 잡음 제거방법 및 시스템의 제공을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been conceived to solve the problems described above, and it is an object of the present invention to provide a noise reduction method and a noise reduction method which reduce a calculation amount in image noise removal by using NL means (non-local means) And an object of the present invention is to provide an efficient image noise removal method and system using the NL means method which can improve the image noise.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 NL means 기법을 이용한 효율적인 영상 잡음 제거 방법은, 잡음이 포함된 영상을 이산코사인 변환(Discrete Cosine Transform, DCT) 영역으로 변환하는 단계와, 상기 이산코사인 변환된 영역의 블록에서 일부 계수를 선택하는 단계와, 상기 선택된 일부 계수에 대해 NL means 방법을 적용하여 보정값을 산출하는 단계와, 상기 산출된 보정값을 공간 영역 상에 적용하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an efficient image noise canceling method using the NL means technique, including: converting a noise-containing image into a Discrete Cosine Transform (DCT) region; A step of selecting some coefficients in the block of the discrete cosine transformed region, a step of calculating a correction value by applying the NL means method to the selected partial coefficient, the step of applying the calculated correction value to a spatial region And a control unit.

또한, 본 발명에 따른 영상 잡음 제거방법은, 상기 일부 계수를 선택하는 단계에서, 미리 결정된 에너지 집중도 이상을 가지는 계수를 선택하는 것을 특징으로 한다.In the method of removing image noise according to the present invention, a coefficient having a predetermined energy concentration degree or more may be selected in the step of selecting the partial coefficient.

또한, 본 발명에 따른 영상 잡음 제거방법은, 상기 보정값을 산출하는 단계에서, 상기 이산코사인 변환된 영역의 블록에 포함되고 중심에 위치한 패치(patch)에 대한 가중합을 계산하여 보정값을 산출하는 것을 특징으로 한다.The method of the present invention further includes calculating a correction value by calculating a weighted sum for a patch located at the center and included in a block of the discrete cosine transformed region in the step of calculating the correction value, .

본 발명의 다른 실시예에 따른 영상 잡음 제거방법은, 중복 변환(lapped transform)을 이용하여, 잡음이 포함된 영상을 중복 변환 영역으로 변환하는 단계와, 상기 중복 변환된 영역의 블록에서 일부 계수를 선택하는 단계와, 상기 선택된 일부 계수에 대해 NL means 방법을 적용하여 보정값을 산출하는 단계 및 상기 산출된 보정값을 공간 영역 상에 적용하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of removing image noise, comprising: converting a noise-containing image into a redundant transform domain using a lapped transform; Calculating a correction value by applying the NL means method to the selected partial coefficient, and applying the calculated correction value to the spatial region.

본 발명의 일실시예에 따른 영상 잡음(noise) 제거장치는, 잡음이 포함된 영상을 이산코사인 변환(Discrete Cosine Transform, DCT) 영역으로 변환하는 DCT 변환 모듈과, 상기 DCT 변환 모듈을 통해 이산코사인 변환된 영역의 블록에서 일부 계수를 선택하는 대상 화소 선택 모듈 및 상기 대상 화소 선택 모듈에 의해 선택된 일부 계수에 대해 NL means 방법을 적용하여 보정값을 산출하는 보정값 산출 모듈을 포함하고, 상기 보정값 산출 모듈에서 계산된 보정값을 공간 영역 상에 적용하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an image noise removing apparatus including a DCT transform module for transforming a noise-containing image into a discrete cosine transform (DCT) domain, And a correction value calculation module for calculating a correction value by applying an NL means method to some coefficients selected by the target pixel selection module, And the correction value calculated in the calculation module is applied to the spatial region.

본 발명의 다른 실시예에 따른 영상 잡음(noise) 제거장치는, 잡음이 포함된 영상을 중복 변환(lapped transform) 영역으로 변환하는 중복 변환 모듈과, 상기 중복 변환 모듈에 의해 중복 변환된 영역의 블록에서 일부 계수를 선택하는 대상 화소 선택 모듈 및 상기 대상 화소 선택 모듈에 의해 선택된 일부 계수에 대해 NL means 방법을 적용하여 보정값을 산출하는 보정값 산출 모듈을 포함하고, 상기 보정값 산출 모듈에서 산출된 보정값을 공간 영역 상에 적용하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided an apparatus for removing noise in an image, the apparatus comprising: a redundancy conversion module for converting a noise-containing image into a lapped transform region; And a correction value calculation module for calculating a correction value by applying the NL means method to some coefficients selected by the target pixel selection module, wherein the correction value calculation module calculates a correction value And the correction value is applied on the spatial region.

본 발명의 Non-local means 기법을 이용한 효율적인 영상 잡음 제거 방법 및 시스템에 따르면, 변환 영역에서 일부 계수만을 이용하여 Non-Local means 기법으로 가중치를 계산함으로써 영상의 잡음 제거 시 계산량을 감소시키면서 잡음 제거 성능을 향상시킬 수 있는 특징이 있다.According to the efficient image noise cancellation method and system using the non-local means technique of the present invention, the weight is calculated by non-local means technique using only some coefficients in the transform domain, Can be improved.

또한, 본 발명에 따르면 중복 변환(lapped transform) 영역에서 일부 계수만을 이용하여 각 블록의 유사성을 계산하면, 중복 변환의 높은 에너지 집중도로 인하여 NL means 기법의 성능을 높일 수 있는 이점이 있다.Also, according to the present invention, if similarity of each block is calculated using only a few coefficients in the lapped transform region, there is an advantage that performance of the NL means can be improved due to high energy concentration of the redundant transform.

도 1은, 본 발명의 일실시예 따른 NL(Non-local) means 방법을 이용한 효율적인 영상 잡음 제거장치의 구성을 개략적으로 나타내는 블럭도이다.
도 2는, 본 발명에 따른 NL means 방법을 이용한 효율적인 영상 잡음 제거방법을 나타내는 흐름도이다.
도 3은, 변환 영역에서 본 발명의 NL means 방법의 적용을 예시적으로 나타내는 예시도이다.
도 4는, 본 발명의 다른 실시예 따른 NL(Non-local) means 방법을 이용한 효율적인 영상 잡음 제거장치의 구성을 개략적으로 나타내는 블럭도이다.
도 5는, 본 발명에 따른 NL means 방법을 이용한 효율적인 영상 잡음 제거방법을 나타내는 흐름도이다.
도 6 및 도 7은, 본 발명의 NL means 방법을 적용하여 영상의 잡음을 제거한 결과를 예시적으로 나타내는 예시도이다.
FIG. 1 is a block diagram schematically illustrating a configuration of an efficient image noise removing apparatus using an NL (Non-local) means method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart illustrating an efficient method of removing an image noise using the NL means method according to the present invention.
3 is an exemplary diagram illustrating an application of the NL means method of the present invention in a transform domain;
4 is a block diagram schematically illustrating the configuration of an efficient image noise removing apparatus using a non-local means (NL) method according to another embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a flowchart illustrating an efficient image noise removal method using the NL means method according to the present invention.
FIGS. 6 and 7 are illustrations showing exemplary results of eliminating image noise by applying the NL means method of the present invention.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예의 상세한 설명은 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a detailed description of preferred embodiments of the present invention will be given with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

본 발명의 개념에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Embodiments in accordance with the concepts of the present invention can make various changes and have various forms, so that specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in this specification or application. It is to be understood, however, that it is not intended to limit the embodiments according to the concepts of the present invention to the particular forms of disclosure, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

도 1은 본 발명에 따른 NL(Non-local) means 기법을 이용한 효율적인 영상 잡음 시스템의 구성을 개략적으로 나타내는 블럭도이고, 도 2는 본 발명에 따른 NL means 기법을 이용한 효율적인 영상 잡음 제거방법을 나타내는 흐름도이다.FIG. 1 is a block diagram schematically showing the configuration of an efficient image noise system using an NL (Non-local) means technique according to the present invention, FIG. 2 is a block diagram illustrating an efficient image noise canceling method using the NL means technique according to the present invention FIG.

또한, 도 3은 변환 영역에서 본 발명의 일부 계수에 대한 NL means 방법의 적용을 예시적으로 나타내는 예시도이다.3 is an exemplary diagram illustrating an exemplary application of the NL means method for some coefficients of the present invention in a transform domain.

본 발명에 따른 방법은 컴퓨팅 장치를 통해 이루어지는 것이 일반적일 것이다.The method according to the invention will generally be done via a computing device.

도면을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 NL(Non-local) means 방법을 이용한 효율적인 영상 잡음 제거장치(10)는 DCT 변환모듈(100), 대상 화소 선택모듈(110) 및 보정값 산출모듈(120)을 포함하여 구성될 수 있다.Referring to the drawings, an efficient image noise removing apparatus 10 using an NL (Non-local) means according to an embodiment of the present invention includes a DCT transform module 100, a target pixel selection module 110, Module 120, as shown in FIG.

본 발명에 따른 장치는 우선 잡음을 제거해야 하는 영상을 입력부를 통해 입력받은 후 이를 메모리(도시하지 않음)에 저장한다.The apparatus according to the present invention first receives an image to be noise-canceled through an input unit, and then stores it in a memory (not shown).

이후 DCT 변환모듈(100)은 저장된 영상을 이산코사인 변환(Discrete Cosine Transform, DCT) 영역으로 변환한다(S101). 이 후 대상 화소 선택모듈(110)에서는 상기 DCT 변환 모듈을 통해 이산코사인 변환된 영역의 블록에서, 도 3의 (b)에 나타낸 바와 같이 에너지 집중도가 높은 일부 계수(회색의 격자로 표현됨)를 선택한다(S102).Thereafter, the DCT transform module 100 converts the stored image into a Discrete Cosine Transform (DCT) region (S101). Then, the target pixel selection module 110 selects some coefficients (represented by a gray lattice) having a high energy concentration as shown in FIG. 3 (b) in the block of the discrete cosine transformed region through the DCT transform module (S102).

에너지 집중도가 높은 계수는 DCT변환의 특징에 따라 발생하는데, DCT 변환시에는 낮은 주파수에 데이터(신호)가 몰리게 되는 에너지 집중현상이 일어난다. 이러한 에너지 집중현상에 따라 도 3의 (b)에서 회색의 격자(화소)로 표현된 부분으로 데이터가 몰리게 되는데, 미리 결정된 수준 이상의 데이터 몰림현상이 발생하는 격자(화소)만을 선택하는 것이다.The coefficient of high energy concentration occurs according to the characteristic of DCT conversion. In the DCT conversion, energy concentration phenomenon occurs in which data (signal) is driven at a low frequency. According to such an energy concentration phenomenon, data is crowded in a portion represented by a gray lattice (pixel) in FIG. 3 (b), and only a lattice (pixel) in which a data rounding phenomenon above a predetermined level occurs is selected.

그 이후, 보정값 산출모듈(120)에서는 [식 4]를 이용해서 대상 화소 선택모듈(110)을 통해 선택된 화소의 계수만을 이용하여 계산한다.Thereafter, the correction value calculation module 120 calculates using only the coefficient of the pixel selected through the target pixel selection module 110 using [Equation 4].

다음에, 보정값 산출모듈(120)에서 계산된 결과값을 공간 영역 상에 적용한다(S104).Next, the correction value calculation module 120 applies the calculated result to the spatial area (S104).

상기와 같이, NL means 방법을 이용한 영상 잡음 제거방법에서 국부적인 유사성을 계산하기 위하여 많은 계산량이 필요한 단점이 있으나, 본 발명에서는 영상을 변환 영역으로 변환하고 변환 영역에서 에너지 집중도가 높은 일부 계수에 대해서만 국부적인 유사성을 계산함으로써, NL means 방법을 이용한 영상 잡음 제거를 효율적으로 구현할 수 있는 특징이 있다.As described above, there is a disadvantage in that a large amount of calculation is required in order to calculate the local similarity in the image noise cancellation method using the NL means, but in the present invention, the image is transformed into the transform domain, By calculating the local similarity, image noise cancellation using NL means can be efficiently implemented.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 NL(Non-local) means 기법을 이용한 효율적인 영상 잡음 시스템의 구성을 개략적으로 나타내는 블럭도이고, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 NL means 기법을 이용한 효율적인 영상 잡음 제거방법을 나타내는 흐름도이다.FIG. 4 is a block diagram schematically illustrating the configuration of an efficient image noise system using an NL (Non-local) means according to another embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a block diagram illustrating an NL means technique according to another embodiment of the present invention. FIG. 2 is a flowchart illustrating an efficient method for removing an image noise.

도면에 나타낸 바와 같이, 영상 잡음 제거장치(20)는 중복 변환모듈(200), 대상 화소 선택모듈(210) 및 보정값 산출모듈(220)을 포함하여 구성될 수 있다.As shown in the figure, the image noise removing apparatus 20 may include an overlap conversion module 200, a target pixel selection module 210, and a correction value calculation module 220.

중복 변환모듈(200)은 메모리(도시하지 않음)에 저장된 영상을 중복 변환(lapped transform) 방법을 적용하여 중복 변환 영역으로 변환한다(S201).The redundancy conversion module 200 converts an image stored in a memory (not shown) into a redundancy conversion area by applying a lapped transform method (S201).

이후 대상 화소 선택모듈(210)에서는 중복 변환모듈(200)을 통해 중복 변환된 영역의 블록에서, 도 3의 (b)에 나타낸 바와 같이, 에너지 집중도가 높은 일부 계수를 선택한다(S202).Then, the target pixel selection module 210 selects some coefficients having a high energy concentration as shown in FIG. 3 (b) in the block of the overlap-transformed region through the redundancy conversion module 200 (S202).

그 이후, 보정값 산출모듈(220)에서는 다음의 관계식을 이용해서 대상 화소 선택모듈(210)을 통해 선택된 화소의 계수만을 이용하여 보정값을 계산한다(S203). 이때, 중복 변환의 높은 에너지 집중도로 인하여 NL means 방법의 성능을 높일 수 있다.Thereafter, the correction value calculation module 220 calculates correction values using only the coefficients of the pixels selected through the target pixel selection module 210 using the following relational expression (S203). At this time, the performance of the NL means can be improved due to the high energy concentration of the redundant transform.

다음에, 보정값 산출모듈(220)에서 계산된 결과값을 공간 영역 상에 적용함으로써(S204), 잡음이 제거된 영상을 제공할 수 있다.Next, by applying the resultant value calculated by the correction value calculation module 220 to the spatial region (S204), it is possible to provide a noise-free image.

도 6 및 도 7은 본 발명의 NL means 기법을 적용하여 영상의 잡음을 제거한 결과를 예시적으로 나타내는 예시도이다.FIG. 6 and FIG. 7 illustrate exemplary results of eliminating image noise by applying the NL means technique of the present invention.

본 발명의 NL means을 이용한 영상 잡음 제거 기법의 성능을 분석하기 위하여, 도 6 및 도 7에 나타낸 바와 같이, 768×512 Kodak 표준 영상의 밝기 성분을 이용하여 다양한 조건에서 NL means 방법의 성능을 분석하였다.In order to analyze the performance of the image noise cancellation technique using the NL means of the present invention, as shown in FIGS. 6 and 7, the performance of the NL means method under various conditions using the brightness components of the 768 × 512 Kodak standard image Respectively.

먼저, 표 1 및 표 2에는 기존의 화소 단위 및 패치단위로 NL means 방법의 성능을 분석한 결과를 나타냈다.First, Table 1 and Table 2 show the results of analyzing the performance of the NL means in the conventional pixel unit and patch unit.

hh 비교블록Comparison block capcap parrotparrot 3×33 x 3 31.5631.56 32.9932.99 5×55 × 5 31.9531.95 32.6532.65 7×77 × 7 31.5231.52 32.4632.46

hh 비교블록Comparison block cap cap parrotparrot 4×44 × 4 31.9231.92 32.4932.49 6×66 x 6 31.8131.81 32.2032.20 8×88 x 8 31.6731.67 32.2932.29

상기 표 1 및 표 2에 나타낸 바와 같이, 화소 단위로 잡음을 제거하는 경우에 비해서, 패치 단위로 잡음을 제거하는 경우, 잡음 제거 성능이 저하되지만 그 차이는 크지 않은 것으로 나타났다.As shown in Tables 1 and 2, when noise is removed in units of patches, the noise reduction performance is lowered, but the difference is not large compared with the case where noise is removed on a pixel-by-pixel basis.

표 3 및 표 4는, 본 발명에 따른 DCT 영역 및 중복 변환(lapped transform) 영역에서 일부 계수만을 사용하여 성능을 분석한 결과를 나타냈다.Table 3 and Table 4 show the results of performance analysis using only some coefficients in the DCT domain and the lapped transform domain according to the present invention.

hh 비교블록Comparison block capcap parrotparrot 4×44 × 4 32.2232.22 32.9332.93 8×88 x 8 32.2332.23 33.1733.17

hh 비교블록Comparison block capcap parrotparrot 4×44 × 4 32.1932.19 32.7332.73 8×88 x 8 32.3532.35 33.1333.13

DCT 영역의 일부 계수를 이용한 NL means 결과, 4×4 DCT의 경우 5 개의 계수 사용하고, 8×8 DCT의 경우 16 개의 계수를 사용하였다. 또한, 중복 변환(Lapped transform) 영역에서, 4×4 lapped transform의 경우 6 개의 계수를 사용하고, 8×8 lapped transform의 경우 16 개의 계수를 사용하였다.NL means using some coefficients of the DCT domain, using 5 coefficients for 4 × 4 DCT and 16 coefficients for 8 × 8 DCT. In the Lapped transform domain, 6 coefficients are used for the 4 × 4 lapped transform and 16 coefficients are used for the 8 × 8 lapped transform.

도 3의 (b)에 도시한 것과 같이, 블록 크기 4×4 인 경우에 5개 혹은 6개의 계수만을 사용하여 가중치를 구하고, 8×8 블록의 경우 16개의 계수만을 사용하여 가중치를 구한 결과가 전체 계수를 이용하여 가중치를 구한 결과보다 잡음 제거 성능이 우수한 것을 알 수 있다.As shown in FIG. 3 (b), a weight is obtained by using only five or six coefficients in the case of a block size of 4 × 4, and a weight is obtained by using only 16 coefficients in the case of an 8 × 8 block It can be seen that the noise cancellation performance is superior to the result obtained by weighting using the total coefficient.

이는 영상의 잡음은 고주파 성분이므로 도 3의 (b)에 도시한 것과 같이 고주파 성분 중에서 일부만 제외하고 가중치를 구하면 영상의 잡음 중 일부가 제거되는 효과에 의한 것으로 판단될 수 있다.Since the noise of the image is a high-frequency component, it can be determined that a part of the noise of the image is removed when a weight is obtained by excluding only a part of high-frequency components as shown in FIG. 3 (b).

또한, 표 5 및 표 6에는 2×2 패치의 상대적 위치가 다른 4가지 경우에 대해서 영상의 잡음을 제거한 후에 평균을 구한 결과를 각각 제시하였다.In addition, Table 5 and Table 6 show the results obtained by eliminating the noise of the image for the four cases in which the relative positions of the 2 × 2 patches are different, and then obtaining the averages.

hh 비교블록Comparison block capcap parrotparrot 4×44 × 4 32.4932.49 33.3333.33 8×88 x 8 32.4832.48 33.3633.36

hh 비교블록Comparison block capcap parrotparrot 4×44 × 4 32.6332.63 33.1933.19 8×88 x 8 32.6432.64 33.3333.33

상기 표 5에서는 DCT 영역의 일부 계수를 이용한 NL means 적용 후 4개의 offset에 대해서 평균을 구한 결과를 나타내고 있고, 표 6에서는 중복 변환(Lapped transform) 영역의 일부 계수를 이용한 NL means 적용 후 4개의 offset에 대해서 평균을 구한 결과를 나타내고 있다.Table 5 shows the average of four offsets after applying the NL means using some coefficients of the DCT domain. Table 6 shows the results of the four offsets after applying the NL means using the partial coefficients of the lapped transform region. And the average value is obtained.

상기와 같이, 일부 계수만을 사용하여 잡음을 제거하는 경우, 기존의 전체 계수에 대해 NL means 방법을 적용하여 잡음을 제거하는 결과와 큰 차이가 없음을 확인할 수 있으며, 일부 계수에 대해서만 국부적인 유사성을 계산함으로써 계산량을 줄일 수 있는 특징이 있다.As described above, when noise is removed using only some coefficients, it can be seen that there is no significant difference from the result of removing noise by applying the NL means to the existing total coefficients, and it can be confirmed that only local coefficients There is a characteristic that calculation can be reduced by calculation.

상기 본 발명의 내용은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. will be. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

10, 20 : 영상 잡음 제거장치
100 : DCT 변환모듈
200 : 중복 변환모듈
110, 210 : 대상 화소 선택모듈
120, 220 : 보정값 산출모듈
10, 20: Image noise canceller
100: DCT conversion module
200: Redundant conversion module
110, 210: target pixel selection module
120, 220: correction value calculating module

Claims (10)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 영상 잡음(noise) 제거방법에 있어서,
중복 변환(lapped transform)을 이용하여, 잡음이 포함된 영상을 중복 변환 영역으로 변환하는 단계;
상기 중복 변환된 영역의 블록에서 미리 결정된 에너지 집중도 이상을 가지는 일부 계수를 선택하는 단계;
선택된 상기 일부 계수에 대해 NL(Non-Local) means 방법을 적용하여, 상기 중복 변환된 영역의 블록에 포함되고 중심에 위치한 패치(patch)에 대한 가중합을 계산하여 보정값을 산출하는 단계; 및
상기 산출된 보정값을 공간 영역 상에 적용하는 단계를 포함하여 구성됨으로써,
중복 변환 영역에서 에너지 집중도가 높은 일부 계수에 대해서만 국부적인 유사성을 계산하는 것에 의해 계산량을 감소시키면서 잡음 제거 성능을 향상시킬 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 영상 잡음 제거 방법.
A method for eliminating image noise,
Converting an image including a noise into a redundant transform region using a lapped transform;
Selecting a partial coefficient having a predetermined energy concentration degree or more in a block of the redundantly transformed region;
Calculating a correction value by calculating a weighted sum for a patch located at a center and included in a block of the redundantly transformed region by applying a non-local means method to the selected partial coefficient; And
And applying the calculated correction value on the spatial region,
Wherein the noise cancellation performance is improved while reducing the amount of calculation by calculating local similarities only for some coefficients with a high energy concentration in the redundant transform domain.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 청구항 4항에 기재된 영상 잡음 제거 방법을 이용한 영상 잡음(noise) 제거장치에 있어서,
잡음이 포함된 영상을 중복 변환(lapped transform) 영역으로 변환하는 중복 변환모듈;
상기 중복 변환모듈에 의해 중복 변환된 영역의 블록에서 일부 계수를 선택하는 대상 화소 선택 모듈; 및
상기 대상 화소 선택모듈에 의해 선택된 일부 계수에 대해 NL(Non-Local) means 방법을 적용하여 보정값을 산출하는 보정값 산출 모듈을 포함하여 구성되고,
상기 보정값 산출모듈에서 산출된 보정값을 공간 영역 상에 적용하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 영상 잡음 제거 장치.
An image noise removing apparatus using the image noise removing method according to claim 4,
A redundancy conversion module for converting an image including noise into a lapped transform region;
A target pixel selection module for selecting some coefficients in a block of a region subjected to redundancy conversion by the redundancy conversion module; And
And a correction value calculation module for calculating a correction value by applying a non-local means method to some coefficients selected by the target pixel selection module,
And applying the correction value calculated by the correction value calculating module to the spatial region.
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