SE536510C2 - Bildbehandlingsmetod för detaljförstärkning och brusreduktion - Google Patents

Description

15 20 25 30 536 510 presentation för operatör. Orsaken till detta är en anpassning till videostandarder. En ren linjär komprimering av signalen är nästan alltid olämplig då ett litet område med starkt avvikande signalnivå riskerar att använda allt dynamikomfång varpå en bild med i princip ett fåtal färg- och gråskalenivåer fås.

Ett vanligt sätt att komma runt detta är att utnyttja bildens histogram (fördelning av signalnivåer) och utifrån detta fastställa lämplig konvertering från t.ex. 16 till 8 bitar så att tillgänglig dynamik inte förbrukas eller används på nivåer där det inte finns någon signal. Även om histogramutjämning är mycket effektiv i många sammanhang så är det i regel svårt att förutse om rätt detalj er verkligen framhävs. Därför används andra metoder som ger mer robusta resultat. En sådan metod är att använda ett kantbevarande lågpassfilter för att ta fram en bakgrundsbild utan detalj er eller struktur och subtrahera denna bild från originalbilden för att på så sätt ta fram de små signalvariationema där de små signalvariationema utgörs av detalj ema.

Kantbevarande lågpassfilter är förut kända och ett exempel på ett sådant filter beskrivs i C. Tomasi och R. Manduchi, Bilateral Filtering for Gray and Color Images, Proc. 1998 IEEE 6th Int. Conf on Computer Vison, Bombay India. Genom att ersätta varje bildpunkts värde med medelvärdet av närliggande bildpunkters värden erhålles en slät bild. Om icke kantbevarande filter används kommer bildpunkter med grannar med kraftigt avvikande signalintensitet att påverkas så att de hamnar på en högre eller lägre nivå än de egentligen borde.

Problem med de idag kända metodema för detalj förstärkning och brusreduktion av bildinformation är att vid hög kantförstärkning så fås även en hög brusnivå.

Ett syfte med föreliggande uppfinning är att föreslå en metod för detalj förstärkning och brusreduktion av bildinformation så att även vid hög kantförstärkning så fås en låg brusnivå.

Andra syften med uppfinningen beskrivs mer i detalj i samband med den detaljerade beskrivningen av uppfinningen. 10 15 20 25 30 35 536 510 Uppfinningen avser en bildbehandlingsmetod för detalj förstärkning och brusreducering där följande steg innefattas; (a) en originalbild skaffas, (b) ett informationsmått beräknas utifrån originalbilden, (c) ett viktningsmått beräknas utifrån informationsmåttet, (d) originalbilden lågpassfiltreras med ett lågpassfilter till en lågpassfiltrerad bild, (e) en högpassfiltrerad bild beräknas genom att subtrahera den lågpassfiltrerade bilden från originalbilden, (f) en detalj förstärkt och brusreducerad bild fås av att en med viktningsmåttet skalad högpassbild adderas till lågpassbilden.

Enligt ytterligare aspekter för det förbättrade bildbehandlingsmetoden för detalj förstärkning och brusreducering enligt uppfinningen gäller; att viktningsmåttet beräknas utifrån en uppslagstabell med resultaten för det beräknade inforrnationsmåttet som indata. att viktningsmåttet beräknas utifrån skalning med en konstant med det beräknade inforrnationsmåttet som indata. att inforrnationsmåttet är ett spridningsmått. att spridningsmåttet är en standardavvikelse. att inforrnationsmåttet är ett kantdetekteringsmått. att informationsmåttet är ett entropimått.

Vidare utgörs uppfinningen av en anordning för bildbehandling innefattande registreringsanordning for bild, bildbehandlingsenhet, samt bildvisningsenhet för bild där; (a) en originalbild skaffas med registreringsanordningen, (b) ett informationsmått beräknas i bildbehandlingsenhet utifrån originalbilden, (c) ett viktningsmått beräknas i bildbehandlingsenhet utifrån inforrnationsmåttet, (d) originalbilden lågpassfiltreras i bildbehandlingsenheten med ett lågpassfilter till en lågpassfiltrerad bild, 10 15 20 25 30 35 536 510 (e) en högpassfiltrerad bild beräknas i bildbehandlingsenheten genom att subtrahera den lågpassfiltrerade bilden från originalbilden, (i) en detalj förstärkt och brusreducerad bild fås av att en med viktningsmåttet skalad högpassbild adderas till lågpassbilden i bildbehandlingsenheten, (g) den detalj förstärkta och brusreducerade bilden Visualiseras i bildvisningsenheten.

Enligt ytterligare aspekter för det förbättrade anordning fór bildbehandling enligt uppfinningen gäller; att registreringsanordningen för bild är en IR-kamera. att den detalj förstärkta och brusreducerade bilden komprimeras innan visualisering i bildvisningsenheten. att viktningsmåttet beräknas i bildbehandlingsenheten utifrån en uppslagstabell med resultaten for det beräknade informationsmåttet som indata. att viktningsmåttet beräknas i bildbehandlingsenheten utifrån skalning med en konstant med det beräknade inforrnationsmåttet som indata. att inforrnationsmåttet är ett spridningsmått. att spridningsmåttet är en standardavvikelse. att informationsmåttet är ett kantdetekteringsmått. att inforrnationsmåttet är ett entropimått.

Uppfinningen kommer i det följ ande att beskrivas närmare under hänvisning till de bifogade figurerna där: Fig. 1 visar blockschema för bildbehandlingsmetod for detalj förstärkning och brusreducering enligt uppfinningen.

Fig. 2 visar blockschema för komponenter i ett bildbehandlingssystem enligt uppfinningen. 10 15 20 25 30 35 536 510 Ett blockschema for bildbehandlingsmetod for detalj förstärkning och brusreducering enligt uppfinningen visas i fig. 1. Bildbehandlingsmetoden utgår från en gruppering av bildinforrnation till delar av den kompletta bilden vidare kallad originalbild 2.

Grupperingen av bildinforrnation sker företrädesvis i forrn av en 16 bit ram där ram definierar en uppsättning av digital information i form av ett antal digitala bit. En komplett digital bild delas upp i ett stort antal mindre grupper eller ramar för att enklare kunna bildbehandlas.

Originalbilden 2 lågpassfiltreras i blocket LP-filter 3 som är ett kantbevarande lägpassfilter. Kantbevarande lägpassfilter är väl kända och beskrivna i litteraturen och behandlas ej mer ingående i ansökningstexten. Den lågpassfiltrerade bilden 4 subtraheras från originalbilden 2 för skapandet av en högpassfiltrerad bild 5. Den lågpassfiltrerade bilden 4 kan även komprimeras med lämplig algoritm, exempelvis histogramutj ämning, huvudsakligen för att minska inforniationsinnehållet i den lågpassfiltrerade bilden och därmed även originalbilden. Originalbilden 2 används för att beräkna ett informationsmätt 7, som utgör ett mått på inforrnationsinnehållet i originalbilden 2, exempelvis en standardavvikelse. Även andra beräknade mått än standardavvikelse kan användas så som olika former av spridningsmått eller andra mått för identifikation av informationsinnehäll i originalbilden 2. Exempel på andra infonnationsmätt 7 är mått som identifierar framträdande, utmärkande eller urskiljbara detalj er ur originalbilden 2, även benämnt saliency. Därtill kan informationsmåttet vara ett mått på kanter i bilden benämnt kantdetekteringsmått eller ett mått på entropin i bilden benämnt entropimått eller andra mätt avseende ordning eller att en bild eller annan inforrnationsmängd har ett visst tillstånd. Det beräknade inforrnationsmåttet 7 viktas eller skalas utifrån den av den aktuella tillämpningen vald metod i blocket faktorskalning 8. Genom att addera den lågpassfiltrerade bilden 4 till den högpassfiltrerade bilden 5 med viktning av det beräknade informationsmåttet 7 eller av ett värde proportionellt mot det beräknade inforrnationsmåttet 7 kan en filtrerad bild 6 skapas. Den filtrerade bilden 6 är en detalj förstärkt och brusreducerad bild av originalbilden 2. Viktningen sker genom att den högpassfiltrerade bilden 5 multipliceras med en faktor från blocket faktorskalning 8. Det faktorskalade resultatet adderas till den lågpassfiltrerade bilden 4 för skapandet av en filtrerad bild 6. Den filtrerade bilden 6 innehåller företrädesvis mindre information än originalbilden 2 och är anpassad för den aktuella tillämpningen och/eller utrustningen. Exempelvis genom att antalet gråtoner har minskats. 10 15 20 25 536 510 I f1g. 2 visas ett blockschema för komponenter i ett bildbehandlingssystem 10 enligt uppfinningen. Bildbehandlingssystemet 10 består av en registreringsanordning 11 som är en bildhämtningsenhet och kan vara en kamera eller bildsensor, en bildbehandlingsenhet 12 samt en bildvisningsenhet 13. Registreringsanordningen 11 registrerar en bild på det mål eller område mot vilket bildhämtningsenheten riktats.

Registreringsanordningen 11 är företrädesvis i detta fall en IR-kamera men kan även vara andra typer av bildhämtande utrustning så som kameror eller sensorer.

Bildbehandlingsenheten 12 behandlar bilden från registreringsanordningen 11 med för ändamålet lämpliga algoritmer. Exempel på lämpliga algoritmer är kantförstärkning, komprimering, brusreducering och andra typer av filtreringsalgoritmer respektive bildmodifieringsalgoritmer. Bildbehandlingen utförs företrädesvis i programmerbar elektronik innefattande mikroprocessorer och/eller signalprocessorer.

Bildbehandlingsenheten 12 utgörs således av anordning för hantering av bildinformation från registreringsanordningen 11, anordning för att bildbehandla bildinformationen från bildhämtningsenheten samt anordning för att överföra den bildbehandlade bildinforrnationen till en bildvisningsenhet 13. Bildvisningsenheten 13 kan utgöras av en display eller annan optisk visualiseringsutrustning anpassad utifrån bildbehandlingssystemets 10 användning och installation.

Uppfinningen är inte begränsad till de speciellt visade utföringsforrnerna utan kan varieras på olika sätt inom patentkravens ram.

Det inses att ovan beskrivna metoden för bildbehandling och/eller den anordning för registrering av bild, bildbehandling och presentation av bildbehandlad bild kan tillämpas för i princip alla bildbehandlingssystem som IR-kameror, kameror eller andra optiska sensorer.

Claims (1)

1. 0 15 20 25 30 35 536 510 PATENTKRAV 1. Bildbehandlingsmetod för detaljförstärkning och brusreducering kännetecknad av att följande steg innefattas; (a) en originalbild skaffas, (b) ett informationsmått, där informationsmåttet kan vara ett spridningsmått, kantdetekteringsmått eller entropimått, beräknas utifrån originalbilden, (c) ett viktningsmått beräknas utifrån informationsmåttet, (d) originalbilden lågpassfiltreras med ett lågpassfilter till en lågpassfiltrerad bild, (e) en högpassfiltrerad bild beräknas genom att subtrahera den lågpassfiltrerade bilden från originalbilden, (f) en detaljförstärkt och brusreducerad bild fås av att en med viktningsmåttet skalad högpassbild adderas till lågpassbilden. Bildbehandlingsmetod enligt krav 1 kännetecknad av att viktningsmåttet beräknas utifrån en uppslagstabell med resultaten för det beräknade informationsmåttet som indata. Bildbehandlingsmetod enligt krav 1 kännetecknad av att Viktningsmåttet beräknas utifrån skalning med en konstant med det beräknade informationsmåttet som indata. Bildbehandlingsmetod enligt något av krav 1 till 3 kännetecknad av att spridningsmåttet är en standardavvikelse. Anordning för bildbehandling innefattande registreringsanordning (11) för bild, bildbehandlingsenhet (12), samt bildvisningsenhet (13) för bild kännetecknad av att; (a) en originalbild skaffas med registreringsanordningen (11), (b) ett informationsmått, där informationsmåttet kan vara ett spridningsmått, kantdetekteringsmått eller entropimått, beräknas i bildbehandlingsenhet (12) utifrån originalbilden, (c) ett viktningsmått beräknas i bildbehandlingsenhet (12) utifrån informationsmåttet, (d) originalbilden lågpassfiltreras i bildbehandlingsenheten (12) med ett lågpassfilter till en lågpassfiltrerad bild, (e) en högpassfiltrerad bild beräknas i bildbehandlingsenheten (12) genom 10 15 20 25 10. 536 510 att subtrahera den lågpassfiltrerade bilden från originalbilden, (f) en detaljförstärkt och brusreducerad bild fås av att en med viktningsmåttet skalad högpassbild adderas till lågpassbilden i bildbehandlingsenheten (12), (g) den detaljförstärkta och brusreducerade bilden visualiseras i bildvisningsenheten (13). Anordning för bildbehandling enligt krav 5 kännetecknad av att registreringsanordningen (11) för bild är en IR-kamera. Anordning för bildbehandling enligt något av krav 5 eller 6 kännetecknad av att den detaljförstärkta och brusreducerade bilden komprimeras innan visualisering i bildvisningsenheten (13). Anordning för bildbehandling enligt något av krav 5 till 7 kännetecknad av att viktningsmåttet beräknas i bildbehandlingsenheten (12) utifrån en uppslagstabell med resultaten för det beräknade informationsmåttet som indata. Anordning för bildbehandling enligt något av krav 5 till 7 kännetecknad av att viktningsmåttet beräknas i bildbehandlingsenheten ( 12) utifrån skalning med en konstant med det beräknade'informationsmåttet som indata. Anordning för bildbehandling enligt något av krav 5 till 9 kännetecknad av att spridningsmåttet är en standardavvikelse.