TW545044B - Method and device for reducing image noise - Google Patents

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545044 A7 _____ B7___ 五、發明説明（彳） 技術分野 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明係關於使用於數位化晝像訊號處理時之較佳晝 像雜訊減低方法及裝置。尤其，係關於解除使用所謂ε -濾波器進行畫像訊號的雜訊成分的減低時的不完備情形之 畫像雜訊減低方法及裝置。 背景技術 例如，作爲進行包含畫像訊號之雜訊成份的減低手段 ，自以往提案有種種方法。其中，最簡單的方式有大雜訊 減低效果之方法之一，有低通濾波器所成之方法（Low Pass Filter:以下，簡稱爲L P F )。此L P F係僅傳送較某基準 頻率，爲低之成分的訊號之裝置。即，顯示輸入於此 L P F之頻率的變化訊號，觀測輸出訊號的振幅時，頻率 愈局成分位準會愈低特性。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 另一方面，如此L P F由別的方面看來時，根據於關 鍵晝素與鄰接於關鍵畫素的周圍畫素的平均値，做爲關鍵 畫素的新値。即，此方法中，與周圍畫素相關關係強烈之 關鍵晝素的訊號位準，即使平均化，該値雖不會產生大的 變化，但無關的隨機雜訊成份係經由與包含周圍畫素之雜 訊成份平均化，而將該値接近至” 0 ” 。 因此，使用此L P F時，周圍畫素的探索區域愈廣之 時雜訊抑壓效果則會變大。可是與經由此L P F所成周圍 畫素的平均化動作，例如亦會使畫像的邊緣資訊，與雜訊 同樣地被減低，結果，雜訊雖然減少，晝像整體會變得模 本紙張&度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐) -4- 545044 A7 B7 2 五、發明説明（ 糊，而產生畫像品質下降之不利。爲此作爲減低雜訊手段 的LPF，一般而言，不太過於使用。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 作爲消除此L P F的缺點方法，提案有所謂ε 一濾波 器（參照電子資訊通訊學會誌Vol.77 No.8 ρρ.844-852 1994 年8月，荒川薰「非線形數位濾波器與該應用」。即，於此文 獻’所倡ε -爐波器係進行關鍵畫素與周圍晝素的平均 化動作時’首先，該周圍晝素判斷是否持有與關鍵畫素相 關關係者。 具體而言，設定某一基準位準0，於關鍵晝素的位準 ± 0的範圍內，該周圍晝素的位準在此範圍的話，置入平 均化要素，未在± 0的範圍內時，不進行平均化要素。如 此，對於全部的周圍晝素，探索是否置入平均化要素，僅 將置入作爲平均化要素之周圍晝素做爲演算對象，經由與 關鍵畫素之平均化演算，求得關鍵晝素新値。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 因此，即使於探索區域內，置入畫像邊緣時，構成邊 緣畫素的位準超越關鍵畫素位準：t 0的範圍的話，不成爲 平均化的演算對象，例如不會由於構成邊緣畫素包含於平 均化，使畫像鈍化。即，根據此ε濾波器時’可適切選擇 基準位準Θ之値，晝像邊緣則被保持，僅雜訊成份被加以 抑制。 更且，使用第5圖對於ε濾波器的實際電路構成進行 說明。於第5圖，圖形1係顯示畫像區域的1點’圖像化 關鍵畫素〇與該周圍畫素a ，b，c ，d ’ e ’ f ’ g ’ h的情形者。然後，將此等畫素的位準値，各個符號a〜 本紙張尺度適用中.國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 545044 A7 ____ B7__ 五、發明説明（3 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) h及〇，以同樣之記號代用，此等的周圍晝素的位準値a 〜h供給至選擇電路2。又，此於選擇電路2中，輸入上 述的基準位準β値，和關鍵晝素位準値〇。 此選擇電路2中，首先，計算周圍畫素a的位準値a 與關鍵晝素〇的位準値〇差之絶對値（| a - 〇 | )，比 較此差異絶對値與基準位準Θ。然後，上述差絶對値較基 準位準0値小的話，於輸出埠3，輸出位準値a。又，差 絶對値較基準位準0値大時，於輸出埠3，不輸出位準値 a ，輸出値” 0 ” 。更且，對於其他的周圍晝素b〜h的 位準値b〜h，亦進行相同的計算。 因此，此選擇電路2中，與周圍畫素的數目相同，例 如設置8條的輸出埠3，於此等輸出埠3，各個上述的差 絶對値較基準位準β値小時，輸出該位準値a〜h，差絶 對値較基準位準0値大時，輸出値” 〇 ” 。又，於選擇電 路2，設置輸出瑋4，輸出於此輸出璋4，於輸出上述的 位準値a〜h之輸出埠3的數値，加算” 1 ”之値。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 即，自選擇電路2，例如關鍵晝素與周圍畫素的差絶 對値全部較基準位準0値小時，各個位準値a〜h自輸出 捧3加以輸出之同時，數値” 9 ”則輸出至輸出璋4。又 ，例如關鍵畫素與周圍畫素的差異絶對値全部較基準位準 Θ値大時，自輸出璋3全部輸出値” 0 ”之同時，於輸出 點4，輸出値” 1 ” 。 然後’自此選擇電路2的輸出ί阜3之輸出與關鍵晝素 〇的位準値〇則供給至加法器5，於此加法器5的輸出埠 本紙張&度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210 X 297公釐） " --- 、 -6- 545044 A7 B7 五、發明説明（5 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 根據此之電路構成，於輸出埠3，位準値a〜h與關 鍵晝素位準値〇之差絕對値，較基準位準0値小之周圍畫 素位準値a〜h則透過A N D閘極2 1加以輸出。又，差 絕對値較基準位準0値大時，輸出“ 0 ”値。更且，於輸 出埠4，透過上述A N D閘極2 1，於位準値a〜h輸出 至輸出埠3之數値，加算値“ 1 ”加以輸出。 如此，自選擇電路2，於輸出上述差絕對値較基準位 準Θ小之位準値a〜h，和此位準値a〜h之數，加算値 “ 1 ”加以輸出。然後，加算此等位準値a〜h與關鍵畫 素位準値〇，此加算値經由以於位準値a〜h的輸出數加 算値“ 1 ”加以除算，僅將成爲平均化要素之畫素作爲演 算對象，進行平均化演算，取出關鍵畫素新値。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 如此，於上述ε濾波器中，保存影像邊緣原狀，可有 效果地減低雜訊。但，此時，關鍵畫素的平均化區域則經 由成爲平均化要素畫素位置而移動，因此會有晝素之重心 的信號相位自關鍵畫素之位置偏移之現象。例如有偏移至 置入平均化要素之畫素時，平均化訊號相位係成爲該晝素 的中心，自關鍵晝素的位置偏移。 即，例如如第7 Α圖所示置入平均化要素之晝素，僅 於右側的晝素b，c ，e ，g，h時，顯示平均化畫素的 訊號相位係例如•所示，成爲包含畫素〇之6晝素之中心 (畫素〇與中間點），由關鍵畫素〇的位置偏移。又，於 第7 B〜D圖時，各平均化晝素的訊號相位係如·所示， 自原來之關鍵畫素〇位置偏移。 本紙張又度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇χ297公釐） -8- 545044 A7 B7 五、發明説明（6 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 又，例如對於包含如第8 A圖所示中間位準之畫像邊 緣，動作會變得不安定，邊緣有變亂之虞。即，於此中間 位準的位置，有關鍵畫素時，此關鍵畫素係會被引導於任 一接近之部份的位準，但此中間位準與邊緣前後畫素位準 差之絶對値，接近基準位準0値時，根據中間位準的些微 變動，引導方向被反轉，如第8 B圖所示邊緣有變亂之虞 〇 即，例如於第8 A圖，位於中間位準的位置之關鍵畫 素判斷爲接近黑色時，例如第7圖A於包含3個黑色畫素 之6個畫素，進行平均化，訊號相位係向右移動〇 . 5畫 素。對於此，判斷關鍵畫素接近白色時，與上述相反地， 於包含3個白色畫素之6個畫素，進行平均化，訊號相位 係向左移動0 · 5畫素。如此，經由中間位準的些微變動 ，訊號相位則左右移動。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 然後，向訊號相位的左右移動，發生於任意的線狀晝 素時，例如如第8圖A所示畫像邊緣變亂，成爲與原來的 邊緣不同的雜訊顯現於畫面。然而，如此畫像邊緣之混亂 係不限定於如圖所示的垂直邊緣，亦發生於水平的邊緣或 斜邊邊緣，無論何時則成爲與原來的邊緣不同的雑訊，顯 現於晝面。 發明開示 本發明係平均化訊號相位不會自原來的關鍵畫素的位 置偏移，且可消除所發生畫像邊緣的混亂等之疑慮，爲此 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -9- 545044 A7 B7 五、發明説明（9 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ’供給至8個A N D聞極1 3。又，周圍晝素位準値a〜 h ’各自供給至AND閘極1 3，自上述AND電路1 2 的訊號爲値“ 1 ”時，對應周圍晝素位準値a〜h，透過 A N D閘極1 3，輸出至輸出埠3。此等的A N D閘極 1 3的構成係與以往的A N D閘極2 1相同。 又，自A N D電路1 2的訊號供給至加法器1 4。更 且’此加法器1 4的加算輸出供給至乘法器1 5而成爲2 倍。然後，此乘法器1 5的乘算輸出，供給至加法器丄6 ，加算値“ 1 ”之後，輸出至輸出埠4。即，此時，自 A N D電路1 2的訊號係因代表自對於各自組合2個周圍 畫素之比較器1 1的訊號之故，經由以乘法器1 5成爲2 倍’而成爲原來的値。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 根據此，於此電路構成中，於輸出埠3中，對於組合 關鍵畫素爲中心點對稱位置之周圍畫素，位準値a〜h與 關鍵晝素位準値〇的差絕對値同時較基準位準0値小之周 圍畫素位準値a〜h，透過A N D閘極1 3輸出。又，於 輸出埠4，透過上述A N D閘極1 3，於位準値a〜h輸 出至輸出埠3之數，加算値“ 1 ”加以輸出。 如此’自選擇電路2，上述差絕對値較基準位準0値 小之位準値a〜h時，輸出在於輸出此位準値a〜h之數 ’加算値“ 1 ”之値。然後，加算此等位準値a〜h與關 鍵晝素位準値◦，經由此加算値於位準値a〜h的輸出數 ，加算値“ 1 ”加以除算，進行將僅成爲平均化要素之晝 素作爲演算對象的平均化演算，取出關鍵畫素新値。 本姑]張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ""~' -12- 545044 A7 B7 五、發明説明（1〇 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 然後，此時，自選擇電路2的輸出周圍畫素位準値a 〜h，係必然組合關鍵晝素0爲中心點對稱位置畫素’因 此，進行平均化演算時’平均化訊號之相位’不會自原來 的關鍵畫素位置偏移，經常爲一致於關鍵畫素位置者。經 由如此，例如於第8圖顯示以往技術之畫像邊緣’可消除 邊緣混亂之疑慮。 即，例如於第8 A圖的畫像邊緣’位於中間位準的位 置之關鍵畫素判定接近白/黑之任一者時，僅點對稱的一 方晝素，不組合平均化要素’於此’例如僅上下中間位準 的周圍畫素，置入平均化要素。因此’不會由於中間位準 之些微變動使得訊號位相向左右移動’第8 A圖畫像邊緣 則依原有輸出，解除第8 B圖的畫像邊緣混亂。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 然而，根據本發明，例如第2圖所示僅關鍵畫素〇的 一點位準變動時，此關鍵畫素的位準値〇與周圍晝素位準 値a〜h差絕對値較基準位準Θ値小時，平均化此關鍵畫 素〇位準値，減低雜訊。又，關鍵晝素位準値〇與周圍晝 素位準値a〜h差絕對値較基準位準0値大時，作爲正確 位準値而加以保存。 因此，於上述實施形態，經由組合關鍵畫素作爲中心 點對稱位置畫素，僅使用共同選擇該兩者之畫素，進行平 均化演算，平均化訊號相位不會自原來的關鍵畫素位置偏 移，而可消除所產生畫像邊緣混亂等之疑慮。 根據此，以往的裝置中，於所謂ε濾波器中，有向置 入於平均化要素之畫素偏移時，平均化訊號相位會有自原 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） -13- 545044 A7 ________B7 _ 五、發明説明（11 ) 來的關鍵晝素位置偏移，根據此，所產生無法解除之晝像 邊緣混亂等問題，根據本發明時，可容易解除此等的問題 點。 更且’根據本發明，不會發生偏移至置入平均化要素 之晝素之虞’由此，該平均化訊號相位不會有自原來的關 鍵畫素位置發生偏移問題之疑慮之故，可將周圍畫素的探 索範圍如變得更爲寛廣範圍。即，於上述實施形態中，雖 於3 X 3畫素進行探索，可將之成爲例如第3圖所示5 X 5晝素，或進行此以上的畫素數。 因此，例如對於第3圖所示5 X 5晝素進行探索時， 例如於第4圖所示選擇電路2中，將關鍵畫素位準値〇與 周圍畫素位準値a〜y ( 〇係除外）與基準位準値θ，輸 入至2 4個比較器4 1。然後，自各比較器4 1 ，周圍晝 素與關鍵畫素的位準値差絕對値，較基準位準0値小時， 輸出値“ 1 ” 。此構成係擴大與以往的比較器2 0，同等 構成者。 更且，對於上述周圍畫素a〜y ( 〇係除外），組合 關鍵晝素〇爲中心點對稱位置的畫素。即，組合周圍晝素 a與y，b與X，c與w…。然後，根據此等組合，自比 較器4 1的訊號供給至1 2個的A N D電路。根據此，自 A N D電路4 2，各組合畫素同時與關鍵畫素的位準値差 絕對値較基準位準0値小時，輸出値“ 1 ” 。 然後，自此等A N D電路4 2的訊號，根據上述各自 的組合，供給至2 4個A N D閘極4 3。又，將周圍晝素 本紙張尺渡適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 11 ·*-· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -14- 545044 Α7 Β7 五、發明説明（12 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 位準値a〜y ( 〇係除外），供給至各自A N D閘極4 3 ，上述的A N D電路4 2的訊號爲値“ 1 ”時’對應周圍 畫素位準値a〜y ( 〇係除外），透過A N D閘極4 3輸 出至輸出埠3。此等的A N D閘極4 3的構成係擴大與以 往的A N D閘極2 1同等的構成者。 又，雖未圖示，自A N D電路4 2的訊號供給至加法 器，此加算輸出以乘法器而成爲2倍。然後’此乘法器的 乘算輸出則供給至加法器，加算値“ 1 ”輸出至輸出埠4 。即，此時，自A N D電路4 2的訊號，係因代表對於各 組合2個周圍晝素之比較器4 1的訊號之故’經由以乘法 器成爲2倍而成爲原來的値。 如此，自選擇電路2，係上述差之絕對値較基準位準 0値小之位準値a〜y ( 〇係除外）時，於輸出此位準値 數値加算値“ 1 ”加以輸出。然後，加算此等的位準値與 關鍵畫素位準値0 ’經由此加算値於位準値的輸出數加算 値“ 1 ”加以除算，僅平均化要素之畫素作爲演算對象， 進行平均化演算，取得關鍵畫素新値。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 如此，於本實施形態中，經由組合關鍵畫素爲中心點 對稱的位置畫素，僅使用共同選擇該兩者畫素，進行平均 化演算，平均化訊號相位不會自原來的關鍵畫素位置偏移 ，可消除所發生晝像邊緣混亂之疑慮。然而，此構成係對 於進行7 X 7晝素以上的探索範圍時，需直接電路擴大加 以對應即可。 即，原ε濾波器的雜訊抑制效果被發揮至最大限時， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） " -15- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 545044 A7 ____B7 五、發明説明（13 ) 平坦的畫像，即例如可進行第2圖之晝素a〜h全部的平 均化演算時，如第7圖所示於平均化要素少之時，雜訊抑 制效果亦會變小。因此，如此畫像中，即使關閉ε濾波器 的動作，對於畫像之影響度亦小。 因此，於本發明，雖朝削減平均化要素方向進行處理 ，如上述畫像邊緣置入區域內時，是爲原平均化所成效果 減低時，本發明所成畫像不會更爲劣化，以自然的形式保 存邊緣，另一方面，於平坦的畫像中，可發揮最大之雜訊 抑制效果。 如此，根據上述晝像雜訊減低方法時，檢測出關鍵畫 素與該周圍畫素的位準差，僅選擇位準差較基準値小之畫 素，經由進行平均化的演算減低雜訊成份之畫像雜訊減低 方法中，經由組合關鍵關素爲中心點對稱的位置畫素，僅 使用共同選擇該兩者之畫素，進行平均化的演算，平均化 訊號相位，不會自原來的關鍵畫素位置偏移，可消除所發 生畫像邊緣混亂等之疑慮。 又，根據上述晝像雜訊減低裝置，具有檢出關鍵畫素 與該周邊畫素的位準差之檢出手段，和僅選擇位準差較基 準値小的晝素之選擇手段，和使用選擇畫素，進行平均化 的演算之演算手段，以進行雜訊成份的減低之晝像雜訊減 低裝置中，經由組合關鍵畫素爲中心點對稱的位置畫素， 設置僅取出共同選擇該兩者畫素之手段’採用僅取出畫素 ，以演算手段進行平均化的演算，平均化訊號相位不會自 原來的關鍵畫素位置偏移，亦可消除所發生畫像邊緣混亂 本紙張尺反適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

-16- 545044 Α7 Β7 五、發明説明（14 ) 等之疑慮。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 然而，本發明係非限定於上述說明之實施形態，在未 脫離本發明的精神下，可進行種種的變形者。 即，根據本發明，組合關鍵畫素爲中心點對稱的位置 畫素，僅使用共同選擇該兩者畫素，進行平均化演算，平 均化訊號相位不會自原來的關鍵畫素的位置偏移，可解除 所發生畫像邊緣的混亂等之疑慮。 又’根據本發明時，將周圍畫素的範圍成爲3 X 3的 範圍時’可使周圍畫素的探索範圍更爲擴大。 又’根據本發明時，將周圍畫素的範圍成爲5 X 5範 圍時，可使周圍晝素的探索的範圍更爲廣擴。 又’根據本發明時，將周圍畫素的範圍超過5 X 5範 圍時’可使周圍畫素的探索範圍更爲廣擴。 又’根據本發明，各畫素位準經由數位化處理，可進 行極爲良好的處理。 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 更且’根據本發明，組合關鍵晝素爲中心點對稱的位 置畫素’僅使用共同選擇該兩者畫素，進行平均化的演算 ’平均化訊號相位不會自原來的關鍵畫素的位置偏移，可 消除發生晝像邊緣的混亂等之疑慮。 又，根據本發明，將周圍畫素的範圍經由成爲3 X 3 ，5 X 5 ，或以上該範圍，可將周圍晝素的探索的範圍更 爲廣擴。 又，根據本發明，將周圍畫素的範圍經由成爲3 x 3 的車β圍’可將周圍畫素的探索範圍更爲廣擴。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） -17- 545044 Α7 Β7 五、、發明説明（15) 又’根據本發明，將周圍畫素的範圍經由成爲5 X 5 的範圍，可將周圍畫素的探索的範圍更爲廣擴。 又，根據本發明，將周圍晝素的範圍成爲超過5 X 5 的範圍，可將周圍晝素的探索範圍更爲廣擴。 又，根據本發明，各晝素位準經由數位化處理，可進 行極良好處理。 根據此，以往的裝置中，於所謂的ε濾波器，有向置 入平均化要素之畫素偏移時’平均化訊號相位會自原來的 關鍵畫素的位置偏移，如根據此時，未能解除發生晝像邊 緣的混亂等的問題，而根據本發明時，可容易解除此等白勺 問題點。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） -18^

Claims (1)

1. 545044 88 8 8 ABCD 夂、申請專利範圍 ” 1 · 一種晝像雜訊減低方法，屬於檢出關鍵畫素與該 周邊晝素的位準差，· 僅選擇上述位準差較基準値小之畫素，經由進行平均 化的演算減低雜訊成份之晝像雜訊減低方法，其特徵係 組合上述關鍵畫素爲中心之點對稱的位置晝素，僅使用 共同選擇該兩者晝素，進行上述平均化演算。 法徵 方特 低爲 減圍 訊範 雜的 像 3 晝X 之 3 載爲 記成 所圍 項範 1 的 第素 圍晝 範圍 利周 專述 請上 申將 如， . 中 2 其 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 法 方徵 低特 減爲 訊圍 隹 爸 雜簟 像 5 畫X 之 5 載爲 記成 所圍 項範 1 的 第素 圍畫 範圍 利周 專述 請上 申將 如， .中 3 其 訂 法 徵 法 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 ·如申請專利範圍第1項所記載之畫像雜訊減低方 其中，將上述周圍畫素的範圍超過5 X 5範圍時爲特 5 ·如申請專利範圍第1項所記載之畫像雜訊減低方 其中，上述各畫素位準經由數位化處理。 6 . —種畫像雜訊減低裝置，屬於具備： 具有檢出關鍵晝素與該周邊晝素的位準差之檢出手段 和僅選擇上述位準差較基準値小的畫素之選擇手段， 和使用上述選擇畫素，進行平均化的演算之演算手段 以進行雜訊成份的減低之晝像雜訊減低裝置中，其特 19- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 545044 ns C8 D8 六、申請專利範圍 2 徵係 組合上述關鍵畫素爲中心點對稱的位置晝素，設置僅 取出共同選擇該兩者晝素之手段， .採用上述僅取出畫素，以上述演算手段進行平均化的 演算。 7 ·如申請專利範圍第6項所記載之晝像雜訊減低裝 置，其中，將上述周圍畫素的範圍成爲3 X 3的範圍爲特 徵。 8 ·如申請專利範圍第6項所記載之晝像雜訊減低裝 置，其中，將上述周圍畫素的範圍成爲5 X 5的範圍爲特 9 ·如申請專利範圍第6項所記載之晝像雜訊減低裝 置，其中，將上述周圍畫素的範圍成爲超過5 X 5的範圍 爲特徵。 1 〇 .如申請專利範圍第6項所記載之晝像雜訊減低 裝置，其中，上述各畫素位準經由數位化處理爲特徵。 ----------Φ------訂------乎 (請先閱讀f*面之t意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -20-