KR20070035800A - Removing apparatus and method for video noise using the slope of adjacent pixel - Google Patents
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Abstract
본 발명은 영상 처리 장치에 있어서, 특히 인접 화소(Neighborhood Pixel)간의 밝기 정보에 의한 기울기를 이용하여 잡음을 보간(Interpolation)할 수 있도록 한 인접 화소의 기울기를 이용한 영상 잡음 제거 장치 및 방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus and method for removing image noise using an inclination of adjacent pixels in order to interpolate noise using inclination of brightness information between neighboring pixels. .
본 발명에 따른 인접 화소의 기울기를 이용한 영상 잡음 제거 장치는, 입력된 화소에 인접한 화소들의 제 1영역별 기울기를 검출하는 영역별 기울기 검출수단; 상기 검출된 제 1영역별 기울기 값을 임계값과 비교하는 비교수단; 상기 비교수단의 비교결과, 제 1영역별 기울기 값이 미리 저장된 임계값 보다 클 경우 인접 화소들의 차이 절대값을 이용하여 제 2영역별 기울기를 검출하는 인접화소 영역별 기울기 검출수단; 상기 검출된 제 2영역별 기울기 값과 다른 인접 화소 값을 이용하여 상기 입력 화소 값을 추출하여 적용하는 화소 추출수단을 포함하는 것을 특징으로 한다. In accordance with another aspect of the present invention, an apparatus for removing noise of an image using a slope of an adjacent pixel includes: region-specific slope detection means for detecting a slope of a first region of pixels adjacent to an input pixel; Comparing means for comparing the detected first slope for each area with a threshold value; Comparison result of the comparison means, when the gradient value for each first region is larger than a previously stored threshold value, the gradient detection means for each adjacent pixel region using the absolute difference value of the adjacent pixels to detect the gradient for each second region; And pixel extracting means for extracting and applying the input pixel value by using the adjacent pixel value different from the detected inclination value of the second region.
영상, 화소, 인접 화소, 잡음 Image, Pixel, Adjacent Pixel, Noise
Description
도 1은 종래 영상 잡음 제거 장치의 제 1예를 나타낸 구성도.1 is a configuration diagram showing a first example of a conventional video noise reduction device.
도 2는 종래 영상 잡음 제거 장치의 제 2예를 나타낸 구성도.2 is a configuration diagram showing a second example of a conventional video noise reduction device.
도 3은 종래 영상 잡은 제거 장치의 제 3예를 나타낸 구성도.3 is a configuration diagram showing a third example of the conventional video capture removal device;
도 4는 종래 영상 잡음의 보상 방법을 나타낸 도면.4 is a diagram illustrating a conventional method of compensating for image noise.
도 5는 종래 영상 잡음 보상 예를 나타낸 도면.5 is a diagram illustrating an example of conventional image noise compensation.
도 6은 본 발명에 따른 인접 화소의 기울기를 이용한 영상 잡음 제거 장치를 나타낸 구성도.Figure 6 is a block diagram showing an image noise removing device using the slope of the adjacent pixel in accordance with the present invention.
도 7은 본 발명에 따른 초기 영상 및 잡음 영상을 나타낸 도면.7 is a view showing an initial image and a noise image according to the present invention.
도 8은 본 발명에서 영역별 기울기를 산출한 상태를 나타낸 도면.8 is a view showing a state for calculating the slope for each area in the present invention.
도 9 내지 도 11은 본 발명에서 인접 화소를 이용한 기울기 산출 예를 나타낸 도면.9 to 11 are diagrams showing examples of calculating tilt using adjacent pixels in the present invention.
도 12는 본 발명에 따른 수평 방향 잡음 픽셀의 보간 예를 나타낸 도면.12 illustrates an interpolation example of horizontal noise pixels according to the present invention.
도 13은 본 발명에 따른 인접 화소 기울기를 이용한 잡음 제거 방법을 나타낸 플로우 챠트.13 is a flowchart illustrating a method of removing noise using an adjacent pixel slope according to the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
101...영역별 기울기 검출부 102...임계값 저장부101 ...
103...기울기 비교부 104...인접화소 기울기 검출부103 ...
105...화소 추출부105.Pixel Extractor
본 발명은 영상 처리 장치에 있어서, 특히 인접 화소(Neighborhood Pixel)간의 밝기 정보에 의한 기울기를 이용하여 잡음을 보간(Interpolation)할 수 있도록 한 인접 화소의 기울기를 이용한 영상 잡음 제거 장치 및 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
정보 기술의 급격한 발달로 인해, 새로운 비디오 시스템(Video System)이 급격하게 개발되어지고, 상품화되어져 소비자들의 욕구를 자극한다. 특히, 액정표시장치(LCD: liquid crystal display)와 플라즈마 디스플레이 패널(PDP: plasma display panel)과 같은 신제품은 90년대의 개발단계를 지나서 새로운 제품을 출시하는 단계이다. 이러한 디스플레이 장치들은 제품 크기가 점차적으로 대형화 추세로 진행하고 있으며, 영상의 크기 역시 대형화가 진행된다는 점이다. Due to the rapid development of information technology, new video systems are rapidly developed and commercialized to stimulate consumer's desire. In particular, new products such as liquid crystal displays (LCDs) and plasma display panels (PDPs) are in the process of releasing new products after the development stage of the 90s. These display devices are gradually increasing in size, and the size of an image is also increasing in size.
예를 들면, LCD와 PDP의 제품의 크기는 30 인치(Inch)를 넘어 40 인치, 그리고 50 인치와 같이 빠른 속도로 개발되어지고 시장에 출시되고 있다. 또한 하드웨어(H/W)의 급격한 발달에 따라서 영상 데이터 역시 VGA : 640 x 480, XGA : 1024 x 768, SXGA :1280 x 1024,UXGA : 1600 x 1200등과 같이 대형화 추세를 보이고 있다For example, the size of LCD and PDP products is being developed and marketed at high speeds such as 40 inches and 50 inches beyond 30 inches. In addition, with the rapid development of hardware (H / W), image data is also becoming larger in size such as VGA: 640 x 480, XGA: 1024 x 768, SXGA: 1280 x 1024, UXGA: 1600 x 1200.
그러나 대형화가 진행됨에 따라 몇 가지 문제점들이 발생된다. 그 중에서 가장 중요한 것은 하드웨어 기능을 충분히 사용할 영상 콘텐츠(Contents)가 미비하다. 다시 말해서, 하드웨어는 대형화가 급속하게 추진되는 반면, 이를 지원할 영상이 하드웨어를 따라가지 못하는 실정이다. 영상 콘텐츠 중에 가장 많은 비율을 차지하는 영상 역시 HD(high definition) 급(XGA이상)의 영상은 좀처럼 발견하기 힘들다. 따라서 현재 대형화 비디오 시스템에서 사용되어지는 영상은 대부분 VGA급(640 x 480)의 영상을 셋 탑 박스(Set-Top Box) 내부에서 이 영상을 확대하여 대형 LCD 또는 PDP 화면에 표시하고 있는 실정이다. However, as the enlargement proceeds, some problems arise. The most important among them is the lack of video contents to fully utilize the hardware functions. In other words, while hardware is rapidly being enlarged, the image to support it cannot follow the hardware. It is hard to find high definition (HD) or higher (XGA or higher) video, which is the most common video content. Therefore, most of the video used in the large-scale video system currently displays VGA-level (640 x 480) images inside the set-top box and displays them on a large LCD or PDP screen.
따라서 현재와 같이 소형 영상을 대형 디스플레이 장치의 화면에서 사용하려면 반드시 필요한 것이 바로 스칼라(Scaler)라는 기능이다. 그러나, 사용되어지는 대부분의 작은 영상에는 화면에 잡음(Noise)이 포함되어 있다. 영상데이터에 잡음이 포함되어 있다면, 인간의 시각적인 화질을 저하시킬 뿐만 아니라, 영상 처리 시스템(정지영상 압축 및 동영상 압축, 영상 정보 전송 등)의 기능 저하를 발생시킨다. 또한 잡음이 석인 영상은 잡음이 포함되지 않은 영상에 비해 같은 압축 조건에서 압축비율이 잡음의 종류 및 강도에 따라 현저하게 떨어지는 것은 물론이며, 잡음이 고주파 성분을 갖고 있기 때문에 DCT(Discrete Cosine Transform) 변환과 같은 영상 정보 처리의 효율을 떨어드린다. Therefore, to use a small image on the screen of a large display device as it is today, a function called a scaler is a function. However, most small images used include noise on the screen. If noise is included in the image data, not only the visual quality of the human being is degraded, but also the functional degradation of the image processing system (still image compression, video compression, image information transmission, etc.) is generated. Also, compared to the image without noise, the image with noisy noise has a significantly lower compression ratio depending on the type and intensity of the noise under the same compression conditions, and since the noise has a high frequency component, DCT (Discrete Cosine Transform) transformation This reduces the efficiency of image information processing.
뿐만 아니라, 최근에는 NTSC/PAL/SECAM 등의 영상신호를 보다 큰 해상도(Resolution)를 디스플레이 할 수 있는 디스플레이 장치에 표시하기 위해서는 기존 영상신호(NTSC/PAL/SECEM) 신호에 포함되어 있는 잡음제거를 수행하는 전처리 기능 을 갖는 것이 중요하다. 만일 이러한 전처리 기능이 없이 수신된 영상신호가 바로 디스플레이 장치에 전달된다면 시각적으로 많은 어려움이 발생할 것이다. In addition, recently, in order to display a video signal such as NTSC / PAL / SECAM on a display device capable of displaying a larger resolution, noise reduction included in an existing video signal (NTSC / PAL / SECEM) signal has been removed. It is important to have a pretreatment function to perform. If the received image signal is directly transmitted to the display device without such a preprocessing function, many difficulties will occur visually.
도 1은 종래 영상 신호의 잡음을 제거하기 위한 블록도이다.1 is a block diagram for removing noise of a conventional video signal.
도 1에 도시된 바와 같이, 잡음 제거를 위한 중간 필터(3*3 Median Filter)(10)를 이용하여 잡음을 포함하는 입력 신호를 필터링하여 잡음이 제거된 출력 신호를 출력하게 된다. 이러한 중간 필터(10)는 중심 화소에 대해 그 주변의 3*3의 화소에 대해 중간 필터링을 통해 잡음 제거를 수행하게 된다.As shown in FIG. 1, an input signal including noise is filtered by using an intermediate filter (3 * 3 median filter) 10 for noise removal to output an output signal from which noise is removed. The
일반적으로 잡음 제거를 수행함에 있어서, 기본적으로 순수 신호는 인접 신호간의 서로 상관관계를 갖고 있으나, 잡음은 서로 상관관계를 갖고 있지 않아, 신호와 잡음을 구별할 수 있다. In general, in performing noise reduction, pure signals have correlations between adjacent signals, but noises do not have correlations with each other, so signals and noises can be distinguished from each other.
이와 같은 신호 및 잡음을 구별하여 3x3 중간 필터(10)는 입력된 현재의 화소(Pixel)(5)값과 그 위치에 인접한 8개의 화소(Pixel) 값(1,2,3,4,6,7,8,9)을 포함한 총 9개의 화소(Pixel)값을 크기 순으로 정렬한 후 그 중간 값을 새롭게 대치된 화소(Pixel)값으로 출력한다. 이러한 방법의 문제점은 현재의 화소(Pixel)값이 자신의 값과 이를 둘러싸고 있는 나머지 8개의 화소(Pixel)값의 중간 값으로 바뀌게 된다. 즉, 영상의 뭉개지는 현상(Blurring)이 발생된다.By distinguishing such a signal and noise, the 3x3
도 2는 도 1에서 개선된 발명으로서, 중간 필터(12)의 입력 단에 잡음 판단부(pre-judge)(11)와, 중간 필터(12)를 거친 픽셀 또는 중간 필터(12)를 거치지 않는 신호를 선택하는 선택부(13)를 포함하는 구성이다.FIG. 2 is an improved invention of FIG. 1, in which an input stage of an
이의 동작을 보면, 잡음 판단부(11)는 현재 입력된 화소가 잡음을 포함하고 있는지의 여부를 결정하고, 그 결정된 결과에 따라 선택 제어신호(selection)를 출력하게 된다. 상기 잡음 판단부(11)를 통과한 화소는 중간 필터(12)를 통해 필터링되어 출력되거나 직접 선택부(13)에 입력된다.In operation thereof, the noise determiner 11 determines whether the pixel currently input includes noise, and outputs a selection control signal according to the determined result. Pixels passing through the
상기 선택부(13)는 상기 잡음 판단부(11)의 선택 제어신호에 의해 잡음이 존재한다면 상기 중간 필터를 통해 잡음이 제거된 화소(med. pixel)를 선택하고, 잡음이 없다면 잡음 판단부(11)를 통해 직접 입력된 원 화소(org. pixel)를 선택하여 출력하게 된다.The
이에 따라 잡음이 없는 경우 원 화소를 그대로 사용함으로써, 도 1에서 발생되는 영상이 뭉개지는 현상을 방지할 수 있다. Accordingly, when no noise is present, the original pixel may be used as it is, thereby preventing the image from being crushed from occurring.
그러나, 이와 같은 기존의 선택적 중간 필터(12)를 이용한 방법에 다음과 같은 문제점이 있다. 먼저 선택적 중간 필터(12)의 기본 가정은 입력한 화소(Pixel)를 둘러싸고 있는 화소는 잡음이 포함되어 있지 않아야 한다는 것이다. 만일 입력된 화소(Pixel)를 둘러싸고 있는 화소에 잡음이 포함되어 있다면, 위와 같은 선택적 중간 필터(12)를 이용하면 잡음이 제거되지 않는 문제점이 있다. However, the conventional method using the selective
도 3은 종래 영상 잡음 제거 장치의 다른 예로서, 도 2의 기능을 개선하기 위해 사용되어 지는 임계값과 절대치의 비교 방법이다.3 is another example of a conventional image noise removing apparatus, and a threshold value and absolute value comparison method used to improve the function of FIG. 2.
화소값 차이 계산부(21)는 입력된 화소 값과 이의 인접 화소들과의 절대적 차이를 판단하게 된다. 비교부(23)는 상기 절대적 차이 값과 임계값 저장부(22)에 저장된 임계값의 비교 판단하게 된다. The pixel
잡음 화소 제거부(24)는 절대적 차이값이 임계값 보다 클 경우 잡음이 포함 된 화소를 잡음 제거 과정에서 삭제하게 된다. 이후, 필터부(25)의 필터링을 통해 잡음이 제거된 화소를 출력하게 된다. The noise
도 3과 같은 방식에서, 사용되어지는 필터부(25)에 의해 새롭게 추출하는 화소(Pixel)의 값이 주변 화소의 평균값에 제한된다는 것이다. 즉 이렇게 되면 잡음 감소(Noise Reduction)는 일정부분 가능하나, 색의 부드러운 표현이 힘들어지게 된다. 다시 말해서 중심 화소 주변에 있는 모든 색이 동일한 값을 가지는 환경일 경우에는 최대의 효과를 가지게 되지만, 에지(Edge)와 같은 부분에서는 위와 같은 중간 필터(Median Filter)를 사용할 경우 에지 부분에 상당한 평탄화 현상을 초래하여 화질에 열화를 초래한다. In the same manner as in FIG. 3, the value of the pixel Pixel newly extracted by the
도 4는 본 발명에 따른 (a) 초기 영상, (b) 잡음 영상, (c) 보상 영상을 나타낸 도면이다. 도 4의 (a)는 초기 영상을 생성하기 위해, (b)와 같이 잡음이 포함된 영상을 인접한 화소들의 평균값을 이용하여 픽셀을 보상하므로, (c)와 같이 보상 영상이 된다. 여기서, 도 5와 같이 보상 화소는 초기 영상의 화소값과 인접 영상의 화소 값을 중간 값을 취하게 된다. 그러나, 도 4의 (c)와 같이 보상 영상을 출력함으로써, 에지 부분에서는 원 영상의 복귀가 어려운 문제점을 가지고 있다.4 is a diagram illustrating (a) an initial image, (b) a noise image, and (c) a compensation image according to the present invention. (A) of FIG. 4 compensates the pixel by using the average value of adjacent pixels in the image including the noise as shown in (b), so as to generate the initial image, it becomes a compensated image as shown in (c). Here, as shown in FIG. 5, the compensation pixel takes an intermediate value between a pixel value of an initial image and a pixel value of an adjacent image. However, by outputting the compensation image as shown in FIG. 4C, it is difficult to return the original image at the edge portion.
본 발명의 제1목적은 인접 화소의 영역별 기울기를 이용하여 에지 부분에서의 잡음 제거를 개선하는 데 그 목적이 있다.A first object of the present invention is to improve noise cancellation at the edge part by using the area-specific gradient of adjacent pixels.
본 발명의 제2목적은 잡음이 발생된 화소가 에지 부분인가를 판단하고, 영역 별 기울기 및 선택된 화소의 영역별 픽셀을 계산할 수 있도록 한 인접화소를 이용한 잡음 제거 장치 및 방법을 제공함에 있다.A second object of the present invention is to provide an apparatus and a method for removing noise using adjacent pixels, which determine whether a pixel in which a noise is generated is an edge portion, and calculate a slope for each region and a pixel for each region of a selected pixel.
상기한 목적 달성을 위한 본 발명에 따른 인접 화소의 기울기를 이용한 영상 잡음 제거 장치는,In order to achieve the above object, an image noise removing apparatus using an inclination of an adjacent pixel according to the present invention is provided.
입력된 화소에 인접한 화소들의 제 1영역별 기울기를 검출하는 영역별 기울기 검출수단;Area-specific inclination detection means for detecting inclination for each first area of pixels adjacent to the input pixel;
상기 검출된 제 1영역별 기울기 값을 임계값과 비교하는 비교수단;Comparing means for comparing the detected first slope for each area with a threshold value;
상기 비교수단의 비교결과, 제 1영역별 기울기 값이 미리 저장된 임계값 보다 클 경우 인접 화소들의 차이 절대값을 이용하여 제 2영역별 기울기를 검출하는 인접화소 영역별 기울기 검출수단;Comparison result of the comparison means, when the gradient value for each first region is larger than a previously stored threshold value, the gradient detection means for each adjacent pixel region using the absolute difference value of the adjacent pixels to detect the gradient for each second region;
상기 검출된 제 2영역별 기울기 값과 다른 인접 화소 값을 이용하여 상기 입력 화소 값을 추출하여 적용하는 화소 추출수단을 포함하는 것을 특징으로 한다. And pixel extracting means for extracting and applying the input pixel value by using the adjacent pixel value different from the detected inclination value of the second region.
상기 비교수단의 비교결과, 영역별 기울기의 값이 임계값 보다 작을 경우 화소 값을 주변 화소의 평균값을 적용하여 보간하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인접 화소의 기울기를 이용한 영상 잡음 제거 장치.And a means for interpolating pixel values by applying an average value of neighboring pixels when the value of each region is smaller than a threshold as a result of the comparison by the comparing means.
바람직하게, 상기 인접화소 영역별 기울기 검출수단은 입력된 화소의 주변 화소들을 적어도 2개의 화소 단위로 그룹화하여 차이 절대값을 각각 구하고, 상기 차이 절대값 중에서 가장 큰 값과 인접한 차이 절대값에 의해 제 2영역별 기울기를 검출하는 것을 특징으로 한다. Preferably, the inclination detection means for each adjacent pixel region groups peripheral pixels of the input pixel into at least two pixel units to obtain absolute absolute values, and obtains an absolute difference value based on the largest absolute value and the adjacent absolute value of the difference absolute values. It is characterized by detecting the inclination by two areas.
바람직하게, 상기 적어도 2개의 화소 단위로 그룹화된 인접화소의 차이 절대값은 입력 화소의 인접 화소들의 가로 방향, 세로 방향, 대각선 방향으로 각각 구해지는 것을 특징으로 한다. Preferably, the absolute difference value of adjacent pixels grouped by the at least two pixel units is obtained in the horizontal, vertical, and diagonal directions of adjacent pixels of the input pixel, respectively.
바람직하게, 상기 제 2영역별 기울기 값은 가로 방향, 세로 방향, 대각선 방향의 절대적 차이 값들을 이용하여 구해진 화소 값의 이동 방향에 해당되는 기울기인 것을 특징으로 한다.Preferably, the second region-specific inclination value is a slope corresponding to a moving direction of a pixel value obtained by using absolute difference values in a horizontal direction, a vertical direction, and a diagonal direction.
바람직하게, 상기 화소 추출수단은 상기 검출된 제2영역별 기울기 값과, 화소의 변동량을 대응되는 상기 인접 화소 중에서 적어도 하나 이상의 화소 값을 곱하여 입력화소 값을 추출하는 것을 특징으로 한다. Preferably, the pixel extracting means extracts an input pixel value by multiplying the detected inclination value for each of the second regions and a variation amount of the pixel by at least one pixel value among the corresponding neighboring pixels.
그리고, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 인접 화소의 기울기를 이용한 영상 잡음 제거 방법은, In addition, according to another embodiment of the present invention, a method of removing noise of an image using a slope of an adjacent pixel is provided.
입력된 화소의 제 1영역별 기울기를 검출하는 단계; 상기 검출된 제 1영역별 기울기 값을 임계값과 비교하여 상기 입력 화소에 대해 영상의 에지 여부를 판단하는 단계; 상기 판단결과, 영상의 에지라고 판단되면 상기 입력화소의 인접화소들의 차이 절대값을 각각 구하고, 차이 절대값 중에서 가장 큰 값을 추출하는 단계; 상기 추출된 가장 큰 차이 절대값과 인접한 영역의 차이 절대값과의 제 2영역별 기울기를 계산하는 단계; 상기 계산된 제 2영역별 기울기 값과 상기 인접 화소 중에서 적어도 하나 이상의 화소의 값을 이용하여 상기 입력화소 값을 추출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. Detecting a slope for each first region of the input pixel; Determining whether an image is edged with respect to the input pixel by comparing the detected inclination value of each first region with a threshold value; If it is determined that the edge of the image is determined, obtaining absolute absolute values of adjacent pixels of the input pixel, and extracting a largest value among absolute absolute values; Calculating a slope for each second region between the extracted absolute maximum difference value and an absolute difference value of an adjacent region; And extracting the input pixel value by using the calculated inclination value for each second region and the value of at least one pixel among the adjacent pixels.
바람직하게, 상기 인접화소의 차이 절대값은 상기 입력화소의 주변 화소에 대해 가로 방향, 세로 방향, 대각선 방향으로 각각 검출하는 것을 특징으로 한다. Preferably, the absolute difference value of the adjacent pixels is detected in a horizontal direction, a vertical direction, and a diagonal direction with respect to neighboring pixels of the input pixel, respectively.
바람직하게, 상기 인접화소의 차이 절대값은 적어도 2개의 화소 값 사이의 차이 절대값인 것을 특징으로 한다. Preferably, the absolute difference value of the adjacent pixel is an absolute difference value between at least two pixel values.
바람직하게, 상기 입력된 화소는 중앙 화소이고, 중앙화소와 주변 화소를 포함하여 9개로 화소로 이루어진 것을 특징으로 한다. Preferably, the input pixel is a center pixel, and includes nine pixels including a central pixel and a peripheral pixel.
바람직하게, 상기 입력 화소 값은 상기 제2영역별 기울기 값과 인접 화소 중에서 복수개의 화소 값들의 평균값을 곱하여 구해지는 것을 특징으로 한다. Preferably, the input pixel value is obtained by multiplying an average value of a plurality of pixel values among adjacent pixels with a slope value for each second region.
이하 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings as follows.
도 6은 본 발명에 따른 인접 화소를 이용한 영상 잡음 제거 장치를 나타낸 블록 구성도이다.6 is a block diagram illustrating an image noise removing apparatus using adjacent pixels according to the present invention.
도 6을 참조하면, 입력되는 화소에 대해 영역별 기울기를 검출하는 영역별 기울기 검출부(101)와, 영역별 기울기의 비교 기준이 되는 임계값이 저장된 임계값 저장부(102)와, 상기 영역별 기울기 검출부(101)에 의해 검출된 영역별 기울기 값을 임계값과 비교하는 기울기 비교부(103)와, 상기 기울기 비교부(103)에 의해 임계값을 초과하는 영역별 기울기 값이 존재하면 인접 화소사이의 기울기를 검출하는 인접화소 기울기 검출부(104)와, 상기 추출된 인접화소의 영역별 기울기를 이용하여 잡음이 포함된 화소 값을 추출하여 출력하는 화소 추출부(105)를 포함하는 것을 특징으로 한다.Referring to FIG. 6, an
상기와 같이 구성되는 본 발명 실시 예에 따른 인접 화소를 이용한 영상 잡 음 제거 장치에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Referring to the accompanying drawings, an image noise removing apparatus using adjacent pixels according to an exemplary embodiment of the present invention configured as described above is as follows.
도 6을 참조하면, 영역별 기울기 검출부(101)는 입력된 화소의 영역(Domain)별 기울기를 판별하게 된다. 예들 들면, 화소의 영역별 기울기는 잡음 화소에 대해 보간을 행할 때 영상의 에지 부분인가를 판단하기 위해 실행하게 된다. 즉, 본 발명은 영상의 에지 부분에서 취약한 노이즈 감소를 개선하는 데 있다.Referring to FIG. 6, the
기울기 비교부(103)는 상기 검출된 영역별 기울기의 값과 임계값 저장부(102)에 저장된 임계값을 비교하게 된다. 여기서, 상기 임계값(102)은 이미지 센서마다 상이한 값을 가지게 되는데, 일정 조도 아래에서 각 이미지 센서가 획득된 밝기 값일 수도 있다. 임계값 저장부(102)는 상기와 같이 구해지는 임계값을 호스트(host)로부터 입력된 저장하게 된다.The
기울기 비교부(103)는 상기 검출된 영역별 기울기를 임계값과 비교하여 임계값 보다 큰 값이면 본 발명이 적용될 수 있도록 한다. 즉, 임계값 보다 큰 값일 경우 그 영상을 에지 부분으로 판단하게 된다. 그러나, 상기의 기울기 비교부(103)에서 영역별 기울기 값이 임계치 이하이면 기존처럼 중간 필터(즉, 3*3 median filter 등)를 이용하여 잡음 화소를 보간할 수도 있다. 또는 기존처럼 임계치 비교 및 추출수단을 이용하여 영역별 기울기의 값이 임계값 보다 작을 경우 화소 값을 주변 화소의 평균값을 적용하여 보간할 수도 있다. The
이때, 인접화소 기울기 검출부(104)는 영상 에지 부분인 잡음 화소의 인접에 적어도 2개 이상의 화소 영역을 묶음으로 하여 차이 절대값을 이용하여 방향별 상대적인 인접화소 사이의 기울기를 검출하게 된다.In this case, the adjacent
상기 인접 화소의 기울기를 검출할 때, 인접 화소는 적어도 2개 이상 화소 영역을 포함하며, 탐색 영역(예: 3*3)의 영상에 대해 잡음 화소의 주변에서 가로 방향 또는 세로 방향 또는 대각선 방향에 대해 각각 검출할 수 있다. 여기서 탐색 영역의 인접 화소 기울기를 검출할 때 잡음 화소는 제외하고 주변 화소들을 이용하게 된다.When detecting an inclination of the adjacent pixel, the adjacent pixel includes at least two pixel areas, and the image of the search area (for example, 3 * 3) is positioned horizontally or vertically or diagonally around the noise pixel. Can be detected respectively. In this case, when detecting an adjacent pixel slope of the search area, neighboring pixels are used except for the noisy pixel.
상기 인접화소 기울기 검출부(104)는 영역별 기울기 값이 임계치를 초과하면 임의의 잡음화소를 중심으로 하는 인접 화소 기울기 중에서 가장 큰 기울기 값을 화소 추출부(105)로 출력하게 된다. 다른 예로서, 인접 화소 기울기는 영역별 기울기 검출부(101)에서 영역별 및 인접 화소 영역별 기울기를 검출할 수도 있다.When the inclination value of each region exceeds a threshold, the neighboring
상기 화소 추출부(105)는 상기 인접 화소 기울기 검출부(104)에 의해 검출된 기울기들을 이용하여 탐색 영상의 밝기 정보가 어느 방향으로 진행하고 있는지를 판단하는 정보로 이용하게 된다. 즉, 화소 추출부(104)는 인접화소 기울기 값과 인접 화소 중에서 어느 하나 이상의 화소 또는 화소 평균 값을 적용함으로써, 기울기 차이를 이용하여 밝기 레벨의 진행 방향을 검출하여 잡음 화소의 색이 부드러운 영상으로 보간해 준다. 이에 따라 화소 추출부(105)는 상기 인접화소 기울기를 이용하여 잡음이 포함된 화소를 잡음 제거 과정에서 소거하게 된다. The
구체적으로 설명하면, 영역별 기울기 검출부(101)에 입력되는 화소는 도 7과 같이 자신을 포함한 주변의 9개의 화소로 구성된다. 도 7의 (a)는 잡음이 없는 초기 영상이며, 도 7의 (b)는 중심에 잡음 화소(P13)가 포함된 영상이다. 여기서, 도 7의 (a)에서 좌측의 화소영역(P11)인 1,4,7의 밝기 값은 유사하며, 우측의 화소 영 역(P12)인 2,3,4,5,8,9의 밝기 값이 유사하게 된다. 그러나, 도 7의 (b)와 같이 잡음이 포함된 중심 화소(P13)는 그 화소 값이 다른 인접 화소들과는 전혀 상관없는 값을 갖게 된다. 즉, 매 화소에 해당되는 신호는 신호간 상관관계를 가지고 있으나, 잡음은 잡음간에 상관 관계를 나타내고 있지 않는 특성을 갖게 되므로, 잡음은 상관관계가 갖고 있지 않게 되어 구분, 검출할 수 있게 된다. Specifically, the pixel input to the
도 8 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 5번 화소는 현재 입력되는 잡음화소라고 할 때, 영역별 기울기 검출부(101)는 도 8과 같이 각각의 영역(Domain)의 평균값(D1,D2,D3)을 계산하게 된다. 여기서, 5번 화소에서는 D2 평균값 계산에서 제외하게 된다.As shown in FIGS. 8 to 11, when the fifth pixel is a noise pixel currently input, the area-specific
그리고, 상기 계산된 평균값들의 절대 값의 차이를 계산하게 되는데, 상기 평균값 D1 및 D2의 절대 값(|D1-D2|)과 D2 및 D3의 절대 값(|D2-D3|)을 각각 구하고, 구해진 두 값의 절대 값의 차이를 계산하게 된다. 이때, 기울기 비교부(103)는 상기 계산된 절대값의 차이가 특정 임계치 이상일 경우 이 부분의 픽셀은 에지 부분이라고 가정한다. 통상 영상의 에지는 물체의 위치, 모양, 크기, 표면, 무늬 등에 대한 정보를 알려준다. 에지는 영상의 밝기가 낮은 값에서 높은 값으로 또는 높은 값에서 낮은 값으로 변화는 부분이다. 에지는 영상 안에서 상당한 밝기 차이가 있는 곳이고 이것은 물체의 윤곽선에 해당되는 곳이므로 픽셀 값의 불연속점이나 픽셀 미분 값의 불연속 점에 존재한다.The difference between the absolute values of the calculated average values is calculated, and the absolute values (| D1-D2 |) of the average values D1 and D2 and the absolute values (| D2-D3 |) of D2 and D3 are obtained, respectively. Calculate the difference between the absolute values of the two values. At this time, the
그리고, 인접 화소 기울기 검출부(104)는 입력 5번 화소가 영상의 에지라고 판단되면, 5번 화소의 인접 화소의 영역별 기울기를 판별하기 위해 가로 방향 및 대각선 방향, 그리고 세로 방향으로 차이 절대값을 각각 검출하게 된다. When the
도 9는 가로 방향의 인접 화소간의 기울기의 검출 예이다. 화소 1,2 영역의 차이 절대값(D4), 화소 2,3의 차이 절대값(D5)을 서로 비교하여 가로 방향(→,←)에 대한 두 인접 화소의 기울기(D5/D4)를 검출하게 된다. 또한 가로 방향의 인접 화소를 검출하기 위해 하부에 위치한 화소 7,8 및 화소 8,9의 차이 절대값을 비교하여 구하게 된다. 상기 인접화소의 차이 절대값을 구하기 위해서는 하나의 화소가 다른 인접화소에 포함된다.9 is an example of detecting the tilt between adjacent pixels in the horizontal direction. The absolute difference value D4 of the
도 10은 대각선 방향의 인접 화소간의 기울기 검출 예이다. 화소 4,2의 차이 절대값(D5), 화소 2,3의 차이 절대값(D6), 화소 3,6의 차이 절대값(D7), 화소 8,6의 차이 절대값(D8)을 이용하여 대각선 방향(↗,↙)에 대해 기울기의 형성을 검출할 수 있다. 10 is an example of tilt detection between adjacent pixels in a diagonal direction. Using absolute difference value D5 of
도 11은 다른 대각선 방향의 인접 화소간의 기울기 검출 예이다. 화소 2,6의 차이 절대값(D9), 화소 6,9의 차이 절대값(D10), 화소 8,9의 차이 절대값(D11), 화소 4,8의 차이 절대값(D12)을 비교하여 대각선 방향(↖,↘)의 형성하게 된다. 11 is an example of tilt detection between adjacent pixels in different diagonal directions. By comparing the absolute difference value D9 of
이러한 도9 내지 도11을 통해서 에지가 어느 부분으로 보다 형성되었는지를 판단할 수 있다. 상기 차이 절대값(D4~D12) 중에서 가장 큰 방향이 어디인지를 먼저 조사하게 된다. 9 to 11, it can be determined from which part the edge is formed. The largest direction among the absolute differences D4 to D12 is first examined.
여기서, 상기 차이 절대 값 중에서 D4가 가장 클 경우, 현재 화소의 변동량이 수평 방향으로 진행되고 있다는 것을 알 수 있게 된다. 이럴 경우 화소 추출부(105)는 가로 방향의 화소영역 D5 및 D4으로 구해진 기울기(D5/D4)로부터 5번 화소 의 값은 [ 6번 화소 값* 기울기(D5/D4) ]로 계산된다. 여기서는 적어도 2개의 인접 화소를 이용하여 기울기(D5/D4)를 판별한 후, 잡음 화소의 인접 화소 중에서 상대적인 위치에 있는 하나의 화소(예: 6번 화소)를 곱하여 잡음 화소 값을 구하게 된다. 여기서, 상대적인 위치에 있는 하나(또는 복수개)의 화소는 4번 화소, 또는 4번 화소와 6번 화소의 평균값, 또는 잡음 화소의 인접 화소의 평균값 중에서 어느 하나를 적용할 수도 있다.Here, when D4 is the largest of the absolute difference values, it can be seen that the amount of change of the current pixel is progressing in the horizontal direction. In this case, the
또한 상기 인접 화소 기울기를 도 12와 같이 미리 계산하여 저장한 후, 상기 인접 화소 기울기에 해당되는 값이 결정함으로써, 이를 이용하여 잡음 화소의 값을 추출할 수 있다. 상기 0/6~6/6은 D5/D4로 구해지는 값이다.In addition, after calculating and storing the adjacent pixel slope in advance as shown in FIG. 12, the value corresponding to the adjacent pixel slope is determined, and thus the value of the noise pixel may be extracted. The said 0/6-6/6 is a value calculated | required by D5 / D4.
상기에서 차이 절대값 D5의 변동량이 가장 클 경우, 화소의 이동이 대각선으로 이루어지고 있다는 것이므로, D6/D5의 기울기를 추출하여 5번 화소값 산출에 적용하게 된다. 여기서, 생성되는 5번 화소값의 검출은 다음과 같이 구할 수 있다. 즉, 5번 화소 값 = 4 * (|2-3|)/(|4-2|)로 구해진다. 여기서, 5번 화소에 고려 대상인 4번 화소를 적용하지 않고 에지 형성 방향에 위치한 2번 또는 8번 화소를 적용할 수도 있다. 또한 하나의 화소만을 고려하지 않고 다른 인접화소(들)과의 조합((4*2)/3)으로 하여 적용할 수도 있다.In the above case, when the variation amount of the absolute difference value D5 is the greatest, the pixel movement is performed diagonally. Therefore, the slope of D6 / D5 is extracted and applied to the calculation of
만약, 차이 절대값이 D8이 가장 클일 경우 5번 화소값은 D7/D8로 기울기를 구할 수 있으며, 5번 화소값 = 8*(|3-6|)/(|8-6|)로 구해진다. 이러한 D8은 D5와 유사한 방향으로 진행하므로, D5 및 D8에 대해 동일한 방식으로 구할 수도 있다. If the absolute difference value is the largest D8, the
이러한 방식으로 도 11의 진행 방향에 대해서도 기울기 및 인접 화소 값들을 이용하여 5번 화소 값을 검출할 수 있다.In this manner, the fifth pixel value may be detected using the slope and the adjacent pixel values in the advancing direction of FIG. 11.
본 발명은 인접 화소들의 차이 절대값을 구하고, 차이 절대값 중에서 가장 큰 차이 절대값을 기준으로 하나의 인접 화소 영역별 기울기를 검출하게 되는데, 다른 예로서 인접 화소의 차이 절대값을 이용하여 인접화소 영역별 기울기를 각각 구한 후, 구해진 영역별 기울기 중에서 가장 큰 하나의 인접화소 영역별 기울기를 구할 수도 있다.The present invention obtains the absolute difference value of the adjacent pixels and detects the slope of one adjacent pixel region based on the largest difference absolute value among the absolute differences. As another example, the adjacent pixel is determined using the absolute difference value of the adjacent pixels. After the respective area inclinations are obtained, one of the largest area inclinations obtained may be obtained.
도 13은 본 발명에 따른 인접 화소의 기울기를 이용한 잡음 제거 방법을 나타낸 플로우 챠트이다.13 is a flowchart illustrating a method of removing noise using a slope of an adjacent pixel according to the present invention.
도 13을 참조하면, 입력화소로부터 픽셀 영역별 기울기를 각각 구하게 된다(S101). 상기 구해진 영역별 기울기가 임계값 보다 큰가를 확인한 후(S103), 임계값 이하이면 기존 방법처럼 중간 필터를 이용하여 잡음 화소 값을 추출하게 된다(S104). 또는 상기 영역별 기울기 값이 임계값 이하이면 화소 값을 주변 화소의 평균값을 적용하여 보간할 수도 있다. Referring to FIG. 13, slopes of respective pixel areas are obtained from the input pixels (S101). After checking whether the obtained area gradient is greater than a threshold value (S103), if the threshold value is less than or equal to the threshold value, the noise pixel value is extracted using an intermediate filter as in the conventional method (S104). Alternatively, when the inclination value of each region is less than or equal to a threshold value, a pixel value may be interpolated by applying an average value of surrounding pixels.
상기 영역별 기울기 값이 임계값을 초과할 경우 에지 부분으로 판단하고, 상기에서 구해지는 픽셀 영역의 기울기를 비교하여 인접 화소 영역간의 기울기를 비교하게 된다(S105). 이때, 인접 화소 영역간의 상대적인 기울기를 비교하게 되며, 상기 상대적인 기울기 중에서 가장 큰 기울기 값을 계산하게 된다(S107). 여기서, 각각의 기울기는 적어도 2개로 묶어진 인접 화소의 절대적인 차이 값을 이용하여 나눈 값으로 인접화소 영역별 기울기가 구해지며, 현재 화소의 변동량이 가장 큰 기울기를 검출하게 된다.When the inclination value of each region exceeds a threshold, it is determined as an edge part, and the inclination of adjacent pixel regions is compared by comparing the inclination of the pixel region obtained above (S105). In this case, relative inclinations between adjacent pixel areas are compared, and the largest inclination value is calculated among the relative inclinations (S107). Here, each inclination is a value obtained by dividing the absolute difference between at least two adjacent pixels, and the inclination of each adjacent pixel area is obtained, and the inclination of the current pixel with the largest variation is detected.
이렇게 상대적으로 기울기 값이 가장 큰 기울기가 구해지면 이를 고려하여 잡음 화소 값을 추출하게 된다(S109). 여기서, 잡음 화소 값은 가장 큰 기울기 값과 입력 화소의 인접 화소 중에서 하나의 화소 또는 그 이상의 화소 평균값을 곱하여 구할 수 있다.When the slope having the largest gradient value is obtained as described above, the noise pixel value is extracted in consideration of this (S109). Here, the noise pixel value may be obtained by multiplying the largest gradient value by an average value of one pixel or more pixels among adjacent pixels of the input pixel.
본 발명은 상술한 바와 같이, 인접화소들의 기울기를 모두 검출하지 않고, 인접 화소 영역 사이의 차이 절대값을 각각 구하고, 이 중에서 가장 큰 값을 갖는 차이 절대값과 인접한 차이 절대값을 이용하여 인접화소 영역별 기울기를 검출할 수도 있다.In the present invention, as described above, the absolute difference value between adjacent pixel regions is obtained without detecting all the slopes of adjacent pixels, and the adjacent pixel is obtained by using the absolute difference value and the absolute difference value having the largest value among them. Region-specific tilt may also be detected.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시 예를 중심으로 살펴보았으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적 기술 범위 내에서 상기 본 발명의 상세한 설명과 다른 형태의 실시 예들을 구현할 수 있을 것이다. 여기서 본 발명의 본질적 기술범위는 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.So far, the present invention has been described with reference to the preferred embodiments, and those skilled in the art to which the present invention pertains to the detailed description of the present invention and other forms of embodiments within the essential technical scope of the present invention. Could be implemented. Here, the essential technical scope of the present invention is shown in the claims, and all differences within the equivalent range will be construed as being included in the present invention.
본 발명에 따른 인접 화소를 이용한 잡음 제거 장치 및 방법에 의하면, 잡음이 포함된 픽셀 영역이 에지 부분인가를 인접 화소의 기울기를 이용하여 잡음 픽셀을 보간하여, 잡음 픽셀을 감소시켜 줌으로써, 티브이 화상(NTSC/PAL/SECAM) 등에서 전송되어지는 영상에 기본적으로 필수 불가결하게 포함되는 잡음을 효과적으로 제거할 수 있는 효과가 있다. 또한 영상의 통신, 이동 망에서의 비디오 통신, 그리고 인터넷 상의 비디오 응용 서비스 등의 멀티 미디어 동영상 서비스의 필터로 그 활용 범위를 다양하게 응용할 수도 있다. According to an apparatus and method for removing noise using adjacent pixels according to the present invention, by interpolating a noise pixel by using an inclination of an adjacent pixel to determine whether a pixel area including noise is an edge portion, a noise image is reduced, thereby reducing the TV image ( NTSC / PAL / SECAM) can effectively remove noise that is indispensably included in the video transmitted from NTSC / PAL / SECAM. In addition, it can be applied to various applications with filters of multimedia video services such as video communication, video communication in mobile networks, and video application services on the Internet.
또한 본 발명은 인접 화소의 기울기를 이용하여 에지의 형성 방향이 가로 방향인지, 수직 방향인지, 대각선 방향으로 형성되는지를 판단, 검출함으로써, 인접 화소 영역의 기울기를 이용하여 보다 향상된 잡음 화소 값을 추출할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention extracts an improved noise pixel value by using an inclination of an adjacent pixel area by determining and detecting whether an edge is formed in a horizontal, vertical, or diagonal direction by using an inclination of an adjacent pixel. It can work.
Claims (11)
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Cited By (3)
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KR101338612B1 (en) * | 2007-08-08 | 2013-12-06 | 엘지디스플레이 주식회사 | Device and method for removing noise in video, liquid crystal display device having the same |
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- 2005-09-28 KR KR1020050090620A patent/KR20070035800A/en not_active Application Discontinuation
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