KR20010003018A - Recursive noise reduction system - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 동영상 내에 분포된 백그라운드 노이즈 제거시 발생되는 정보상실을 최대한 억제하는 순환 노이즈 제거 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a cyclic noise removal system that suppresses the loss of information generated when removing background noise distributed in a video.
영상신호 처리과정에서 발생되는 노이즈를 통계적 특성으로 분류하면 임펄스노이즈(impulse noise), 가우스노이즈(gausion noise), 유니폼노이즈(uniform noise)등으로 분류된다.When the noise generated during the video signal processing is classified into statistical characteristics, it is classified into impulse noise, Gaussian noise, and uniform noise.
동영상 디스플레이시 화면내에 랜덤하게 발생된 노이즈를 백그라운드 노이즈라 말하며, 랜덤노이즈 픽셀(pixel)을 확률로써 계산해 보면 도 1 의 (가)(나)와 같은 형태를 갖는 가우스노이즈 또는 유니폼노이즈가 대부분을 차지한다.Background noise is randomly generated in the screen when displaying a video, and when the random noise pixel is calculated as a probability, most of the Gaussian or uniform noise having the form as shown in FIG. do.
참고로 임펄스노이즈는 도 1 의 (다)와 같이 특정진폭에 집중적으로 발생되는 것을 말한다.For reference, impulse noise refers to intensively generated at a specific amplitude as shown in FIG.
동영상화면에서 백그라운드 노이즈를 제거시키기 위하여 일괄적으로 노이즈제거용 필터를 이용하는 방식을 채택하였으나, 필터로 백그라운드 노이즈를 제거시키는 경우 노이즈와 함께 동영상정보도 함께 상실되어 버리는 문제가 있었다.In order to remove background noise from a video screen, a method using a noise removal filter is collectively adopted, but when background noise is removed by a filter, there is a problem that video information is also lost along with the noise.
본 발명은 동영상 정보의 손실을 최소화시키면서도 동영상 내에 분포하고 있는 가우스노이즈 또는 유니폼노이즈와 같은 백그라운드노이즈를 제거해주기 위한 것이다.The present invention is to remove background noise such as gaussian or uniform noise distributed in the video while minimizing the loss of the video information.
이러한 본 발명은 동영상(motion)과 노이즈의 정도를 추출하고 추출된 정보를 수치화 한 후 비데오입력과 순환데이타를 적응(adaptive)하게 바이어스함으로써 노이즈제거 효과를 얻도록 한 것으로, 동영상과 노이즈정보를 분리하는 필터링수단과, 필터링수단에서 분리된 정보를 수치화하여 계수를 얻어내는 히스토그램과, 히스토그램에서 얻어진 계수를 이용하여 비데오입력과 순환데이타를 바이어스하는 크로스페이드 수단을 구비시킴으로써 이루어진다.The present invention extracts the degree of motion and noise, quantifies the extracted information, and adaptively biases the video input and the cyclic data to obtain a noise removing effect. And a histogram for digitizing information separated by the filtering means to obtain coefficients, and a crossfade means for biasing video input and cyclic data using coefficients obtained from the histogram.
도 1 은 백그라운드 노이즈 및 임펄스 노이즈 상태도1 is a background noise and impulse noise state diagram
도 2 는 본 발명의 실시예 회로도2 is an exemplary circuit diagram of the present invention.
도 3 은 본 발명의 다른실시예 회로도3 is a circuit diagram of another embodiment of the present invention.
도 4 는 본 발명의 애버리지 필터의 필터링 상태도4 is a filtering state diagram of the average filter of the present invention.
[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명][Explanation of symbols on the main parts of the drawings]
1,2 : 라인메모리 및 회로 3,4 : 지연기1,2: line memory and circuit 3,4: delay
5,6 : 차신호 출력기 10 : 필터부5,6: difference signal output unit 10: filter unit
11,12 : 애버리지 필터 20 : 히스토그램부11,12: average filter 20: histogram
23,24 : 히스토그램 30 : 크로스페이드부23,24: histogram 30: crossfade
32 : 크로스페이드32: crossfade
도 2 는 본 발명의 실시회로도로써, 비데오입력과 순환데이타에 포함된 동영상과 노이즈를 분리하는 필터부(10)와, 필터부(10)의 분리정보를 수치화하여 계수를 얻어내는 히스토그램부(20)와, 히스토그램부(20)에서 얻어낸 계수를 이용하여 비데오입력과 순환데이타를 바이어스하는 크로스페이드부(30)로 구성된다.FIG. 2 is an exemplary circuit diagram of the present invention, and includes a filter unit 10 for separating video and noise included in video input and cyclic data, and a histogram unit 20 for obtaining coefficients by digitizing separation information of the filter unit 10. And a crossfade section 30 for biasing the video input and the circulating data using the coefficients obtained by the histogram section 20.
필터부(10)는 비데오입력을 필터링하는 애버리지필터(11)와, 메모리(13)에 저장되어 입력되는 순환데이타(recursive data)입력을 필터링하는 애버리지필터(12)로 구성된다.The filter unit 10 includes an average filter 11 for filtering a video input, and an average filter 12 for filtering recursive data input stored and input to the memory 13.
히스토그램부(20)는 애버리지필터(11)(12)의 출력(Cm1)(Cm2)를 입력으로 하여 차신호를 얻어내는 차신호출력기(21)와, 비데오입력과 순환데이타의 센터픽셀(m1)(m2)을 입력으로 하여 차신호를 얻어내는 차신호출력기(22)와, 상기 차신호출력기(21)(22)의 픽셀진폭을 8 레벨(bucket)으로 나눈 후 각 레벨의 합을 구하는 히스토그램 1,2(23)(24)로 구성된다.The histogram unit 20 includes a difference signal output unit 21 which obtains a difference signal by inputting outputs Cm1 and Cm2 of the average filters 11 and 12, and a center pixel m1 of video input and cyclic data. Histogram 1 for dividing the pixel amplitudes of the difference signal output unit 22 that obtains the difference signal by inputting (m2) and the pixel amplitudes of the difference signal output units 21 and 22 into eight levels, and then obtaining the sum of the respective levels. , 2 (23) and (24).
크로스페이드부(30)는 히스토그램 1,2(23)(24)의 출력(sum-Cm3)(sum-m3)의 차신호(sum-cm3)(sum-m3)의 차신호(sumdiff: 노이즈정보)를 얻어내는 차신호출력기(31)와, 상기 차신호출력기(31)의 출력(sumdiff)과 차신호출력기(21)(22)의 출력(cm3)(m3) 및 히스토그램 1(23)에서 가장 상위레벨값의 합(hibucket: 동영상정보)과 비데오입력 및 순환데이타 입력의 센터픽셀(m1)(m2)를 입력으로 하여 비데오입력과 순환데이타를 바이어스하는 크로스페이드(32)로 구성된다.The crossfade section 30 is a sum signal of the difference signal sum-cm3 (sum-m3) of the outputs sum-Cm3 (sum-m3) of the histograms 1,2 (23) and 24 (sum-m3). ) Is obtained from the difference signal output unit 31, the sum of the difference signal output unit 31, the output (cm3) (m3) of the difference signal output units 21 and 22, and the histogram 1 (23). It consists of a crossfade 32 which biases the video input and the cyclic data by inputting the sum of the upper level values (video information) and the center pixels m1 (m2) of the video input and the cyclic data input.
크로스페이드(32)에서의 출력은 다음식에 의하여 구해진다.The output from the crossfade 32 is obtained by the following equation.
mxfade = {[Limit(sumdiff ×mxfade-coeff/256)] ×hibucket}/256mxfade = {[Limit (sumdiff × mxfade-coeff / 256)] × hibucket} / 256
K = Limit{[m3 ×(QUANT-mxfade)+(m3 ×mxfade)/QUANT}K = Limit {[m3 × (QUANT-mxfade) + (m3 × mxfade) / QUANT}
Video-Out = m2 + (m1-m2) ×crossfade-yuvVideo-Out = m2 + (m1-m2) × crossfade-yuv
(mxfade : 프레임 단위의 크로스페이드 계수(mxfade: crossfade coefficient in frames
K : 픽셀 단위의 크로스페이드 계수)K: crossfade coefficient in pixels)
본 발명의 출력(video-out)은 현재 입력되어지는 프레임 내에 노이즈가 분포되어 있다고 판단되어지면 순환데이타로 바이어스되어지고, 이와 반대의 경우에는 현재 입력프레임의 데이타로 바이어스되어지는 것이다.The video-out of the present invention is biased to the cyclic data when it is determined that noise is distributed in the currently input frame, and vice versa to the data of the current input frame.
그러나 입력프레임 내에 노이즈와 동영상이 동시에 존재하는 경우 출력은 노이즈와 동영상 모두를 고려하여 계산되어져야 한다.However, if noise and video exist simultaneously in the input frame, the output should be calculated considering both noise and video.
이경우는 아래의 (식-1)으로 표현되어지며 이때 크로스페이드 계수 K는 노이즈와 동영상을 동시에 고려하여 계산되어져야 한다.In this case, the following formula (1) is used, and the crossfade coefficient K should be calculated considering noise and video at the same time.
(식-1) Video-Out = m2+(m1-m2) ×K(Equation-1) Video-Out = m2 + (m1-m2) × K
Video-Out : 출력Video-Out: Output
m1 : 현재 입력되어지는 프레임데이타m1: Frame data currently input
m2 : 순환되어진 프레임데이타m2: rotated frame data
K : 크로스페이드 계수(바이어스 계수)K: crossfade coefficient (bias coefficient)
이와 같이 크로스페이드 계수 K를 구하기 위해서는 프레임 내에 존재하는 노이즈의 양을 정확히 측정하고 프레임간에 발생하는 동영상을 정확히 검출(detect)할 수 있는 알고리즘이 필요하며 이는 다음과 같은 식에 의거 구현되어진다.In order to obtain the crossfade coefficient K as described above, an algorithm capable of accurately measuring the amount of noise present in a frame and accurately detecting a video generated between frames is required, which is implemented based on the following equation.
(가) 프레임 단위의 동영상과 노이즈 정보 동영상 : 도 2 에서 애버리지 필터(11)(12)의 출력인 cm1과 cm2의 차신호인 cm3가 동영상정보를 나타낸다.(A) Moving picture and noise information moving picture in frame unit: In FIG. 2, cm3 which is the difference signal between cm1 and cm2 output of average filter 11 and 12 represents moving picture information.
프레임간의 동영상의 정도는 히스토그램 1(23)의 출력(sum-cm3)과 히스토그램 2(24)의 출력(sum-m3)의 차인 sumdiff는 노이즈의 척도가 된다.The degree of moving picture between frames is sumdiff, which is the difference between the output (sum-cm3) of the histogram 1 (23) and the output (sum-m3) of the histogram 2 (24), which is a measure of noise.
아래에 표기되는 (식-2)는 프레임 단위의 크로스페이드 계수이다.(Equation-2) shown below is a crossfade coefficient in units of frames.
(식-2) mxfade = sumdiff ×hibucket(Mx-2) mxfade = sumdiff x hibucket
(나) 픽셀단위의 동영상과 노이즈.(B) Video and noise in pixels.
상기된 (식-2)와 같이 프레임 단위의 동영상과 노이즈정보를 출력의 바이어스 그대로 적용할 경우 동영상의 변화에 적용할 수 없게 된다.As shown in Equation 2, when the video and noise information in the frame unit are applied as the bias of the output, the video cannot be applied to the change of the video.
그러나 아래의 (식-3)를 이용하며 상기된 단점을 보완할 픽셀단위로 변하는 크로스페이드 계수를 계산할 수 있다.However, using the following Equation-3, the crossfade coefficient that changes in units of pixels can be calculated to compensate for the above disadvantage.
(식-3) K = (m3×(QUANT-mxfade)+cm3×mxfade)/QUANTK = (m3 × (QUANT-mxfade) + cm3 × mxfade) / QUANT
여기서 QUANT는 상수로써 본 알고리즘에서는 256을 사용하였음.Where QUANT is a constant and 256 is used in this algorithm.
이같이 본 발명은 크로스페이드 계수 K는 (식-1)에서와 같이 m1과 m2를 동영상과 노이즈의 정도에 적응되게 바이어스함으로써 일괄적으로 애버리지 필터를 사용하여 노이즈를 제거할 때 발생되는 영상정보 상실현상을 방지할 수 있는 것이다.As described above, in the present invention, the crossfade coefficient K is biased to m1 and m2 to the degree of motion picture and noise as shown in (Equation-1). This can be prevented.
본 발명은 도 3 과 같은 다른 실시예에 의해서도 실시되는 것으로, 비데오입력은 입력신호 중 센터픽셀을 기준으로 주위의 픽셀을 추출하기 위한 라인메모리 및 회로(1)에 인가되고, 순환프레임데이타 입력도 센터픽셀을 기준으로 주위의 9픽셀을 추출하기 위한 라인메모리 및 회로(2)에 인가된다.The present invention is also implemented by another embodiment as shown in FIG. 3, wherein a video input is applied to a line memory and a circuit 1 for extracting surrounding pixels based on a center pixel among input signals, and a cyclic frame data input diagram is also provided. It is applied to the line memory and the circuit 2 for extracting 9 pixels around the center pixel.
라인메모리 및 회로(1)(2)에서 추출된 9픽셀은 애버리지 필터(11)(12)에 인가되어 센터픽셀을 기준으로 9개 픽셀에 각각의 계수를 이용하여 필터링되게 한다.Nine pixels extracted from the line memory and the circuit (1) (2) are applied to the average filter (11) (12) so that nine pixels based on the center pixel are filtered using respective coefficients.
여기서 애버리지필터(11)(12)의 필터링 계수는 센터픽셀을 기준으로 도 4 에 도시된 바와 같이 한다.In this case, the filtering coefficients of the average filters 11 and 12 are as shown in FIG. 4 based on the center pixel.
지연기(3)(4)는 상기된 애버리지필터(11)(12)의 필터링 과정에서 발생하는 정보지연을 고려하기 위해 비데오 입력 또는 순환데이타 입력의 센터픽셀에 대한 데이타 경로에 추가되어진다.The retarders 3 and 4 are added to the data path for the center pixel of the video input or the cyclic data input in order to take into account the information delay occurring in the filtering process of the average filter 11 and 12 described above.
차신호출력기(5)는 애버리지필터(11)(12)의 출력에 대한 차를 구하게 되고 차신호출력기(6)는 지연기(3)(4)를 거친 센터픽셀에 대한 차를 구하게 된다.The difference signal output unit 5 obtains a difference between the outputs of the average filters 11 and 12, and the difference signal output unit 6 obtains a difference with respect to the center pixel passing through the delay units 3 and 4. As shown in FIG.
상기 차신호출력기(5)(6)의 차신호출력(m3)(cm3)은 히스토그램(20)에 인가되어 각 입력픽셀 진폭을 8레벨로 나눈 후 각 레벨의 합을 구하게 되며 상기 히스토그램(20)의 출력은 mxfade 생성부(8)에 인가시킨다.The difference signal output m3 (cm3) of the difference signal outputs 5 and 6 is applied to the histogram 20 to divide each input pixel amplitude by eight levels and obtain the sum of each level. The histogram 20 Is supplied to the mxfade generating section 8.
mxfade 생성부(8)에서는 히스토그램(20)의 출력인 sum-diff와 Hibucket의 값을 이용하여 프레임단위의 크로스페이드 계수인 mxfade를 생성시키도록 한다.The mxfade generator 8 generates mxfade, which is a crossfade coefficient in units of frames, using sum-diff and Hibucket values, which are outputs of the histogram 20.
이때 칼라에 대해서는 mxuvfade를 생성시키도록 한다.At this time, generate mxuvfade for color.
그리고 크로스페이드생성부(7)에서는 mxfade생성부(8)의 출력(mxfade)과 차신호생성기(5)(6)의 출력(m3)(cm3)을 이용하여 크로스페이드계수(K)를 생성시키게 되며 크로스페이드계수(K)는 크로스페이드(32)에 인가되어 비데오출력을 센터픽셀(m1)(m2)에 의해 결정하게 된다.The crossfade generator 7 generates a crossfade coefficient K using the output of the mxfade generator 8 and the output m3 of the difference signal generator 5 and cm3. The crossfade coefficient K is applied to the crossfade 32 to determine the video output by the center pixel m1 (m2).
본 발명은 동영상과 노이즈 정도를 추출하고 이를 수치화하여 비데오입력과 순환데이타를 적응바이어스시킴으로써 영상정보 손실은 최소화하면서 백그라운드 노이즈를 제거시킬 수 있는 것이다.According to the present invention, it is possible to remove background noise while minimizing video information loss by adaptively biasing video input and cyclic data by extracting and digitizing video and noise.
즉 백그라운드 노이즈 제거시 일괄적으로 필터를 적용시키는 경우에 비하여 본 발명은 영상정보 발생을 최소화시키게 된다.That is, the present invention minimizes the generation of the image information as compared with the case of applying the filter collectively when removing the background noise.
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100444094B1 (en) * | 2000-06-19 | 2004-08-09 | 지이 메디컬 시스템즈 글로발 테크놀러지 캄파니 엘엘씨 | Image processing method and apparatus, recording medium, and imaging apparatus |
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1999
- 1999-06-19 KR KR1019990023129A patent/KR100317674B1/en not_active IP Right Cessation
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KR100444094B1 (en) * | 2000-06-19 | 2004-08-09 | 지이 메디컬 시스템즈 글로발 테크놀러지 캄파니 엘엘씨 | Image processing method and apparatus, recording medium, and imaging apparatus |
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KR100317674B1 (en) | 2001-12-24 |
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