WO1998011718A1 - Noise reduction process for image signals - Google Patents

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WO1998011718A1
WO1998011718A1 PCT/DE1997/001859 DE9701859W WO9811718A1 WO 1998011718 A1 WO1998011718 A1 WO 1998011718A1 DE 9701859 W DE9701859 W DE 9701859W WO 9811718 A1 WO9811718 A1 WO 9811718A1
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WO
WIPO (PCT)
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image signal
input
signal
images
delayed
Prior art date
Application number
PCT/DE1997/001859
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German (de)
French (fr)
Inventor
Aishy Amer
Hartmut Schröder
Udo Bremer
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Aktiengesellschaft filed Critical Siemens Aktiengesellschaft
Publication of WO1998011718A1 publication Critical patent/WO1998011718A1/en

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N5/00Details of television systems
    • H04N5/14Picture signal circuitry for video frequency region
    • H04N5/21Circuitry for suppressing or minimising disturbance, e.g. moiré or halo

Definitions

  • the invention relates to a method for noise reduction of an image signal according to the preamble of patent claim 1.
  • the object of the invention is to provide a method for noise reduction of an image signal, which provides better results when there is movement in the image signal.
  • the image content of images of the feedback image signal is converted to the movement phase of the images of the input image signal using motion vectors.
  • the detection areas created by the movement are replaced in the feedback path by image portions of the input image, which are subjected to a local noise reduction.
  • an incorrect movement determination is taken into account.
  • smaller errors lead to a disproportionately larger weighting factor k, that is to say a disproportionately higher weighting of the input path compared to the feedback path.
  • a fallback mode is provided in which only the image on the input side is locally reduced in noise.
  • the method works in a motion vector error-tolerant manner with non-linear filter control and a non-linear fallback mode which is influenced by the threshold value.
  • To correct the motion vector field it is advantageous to carry out a homogenization of the motion vectors within the moving object. If the original and homogenized motion vector is used in parallel, two vectors are optionally available, of which the one that delivers the lower error is selected for motion compensation.
  • FIG. 1 shows a circuit diagram for carrying out the method according to the invention
  • Figure 2 characteristic curves for the reduction factor k and F igur 3 is a diagram considering a homogenization ⁇ overbased motion vector.
  • the basic circuit diagram of FIG. 1 has an input connection 1, to which an image signal S is fed, the
  • the image signals S, G comprise a sequence of images, for example zeilenver- k ammten fields or frames for noise reduction, a recursive filtering is performed.
  • This means that the output signal G - as described in more detail below - is delayed frame-wise and is linked to the input channel by means of an adder 3.
  • the fed-back image signal is weighted in a multiplier 4 with the factor 1-k, the signal S in the input channel is weighted in a multiplier 5 with the factor k. By changing k, the relation of the input path to the feedback path is set.
  • a memory device 20 is provided for the image-wise delay of the noise-reduced image signal G on the output side within the feedback loop.
  • the embodiment shown relates to image signals S, G with interlaced fields.
  • the device 20 then has two field memories 21, 22 which are connected in series n rows.
  • the image memory 22 then contains a field delayed twice by one field duration, which is supplied as the image signal G * via a connection 23 to the multiplier 4 of the feedback path.
  • the fields fed back to adder 3 for linking have the same raster position in comparison to the field S on the input side.
  • the fed back fields are motion-compensated depending on the existing movement.
  • the motion information is onnection at a A 7 fed.
  • a signal D is present at connection 7, which contains a motion vector field for the input field.
  • T his means that for each pixel the displacement rela t iv to the position of the corresponding Jardinpu kts is indicated in the previous field.
  • Motion vector fields can be obtained in various conventional ways. For example, a motion vector field can be determined on the receiver side by forming the spatial difference of the pixels of two fields.
  • the motion vector field can, however, also be transmitted on the transmitter side, which is the case in particular in the case of motion-based coding methods by means of prediction, for example according to the MPEG standard.
  • the motion vector field can contain a motion vector for each pixel or for image blocks composed in blocks. The former variant is used in the exemplary embodiment.
  • detection areas which result from the different movement of objects in an image are taken into account in the method according to the invention. If there is a detection area, this is indicated by a corresponding identifier for each pixel or for each block by a signal F at connection 6.
  • the motion compensation i.e. the conversion of the feedback signal G to the movement phase on the input side by means of the motion vectors present in the motion vector field is carried out by means of the image memories 21, 22.
  • Pixels m as a function of the displacement vectors in the vector field D.
  • the image memory is written nonlinearly with the pixels of the noise-reduced output signal G to be compensated as a function of the respective displacement vectors of the vector field D.
  • the pixels are written to the position in the image memory that is assigned to them by the motion vector.
  • the motion compensated t en image points are read out linearly.
  • the image memory therefore has a partial image memory 21a which is designed as an image memory with random access.
  • the large beta e of this section is determined by the maximum possible V ektorverschiebung.
  • a memory part 21b is provided which can be linearly addressed.
  • the image memory 22 is organized accordingly.
  • a multiplexer 24 or 25 is provided on the output side of the image memories 21, 22.
  • the output of the respectively assigned image memory and correspondingly prepared pixels of the input image signal S are fed to the multiplexer.
  • the switching control of the multiplexers 24, 25 takes place by means of the signal F m as a function of the detection areas. If there is a detection area, the pixels of this detection area are filled with pixels from the preferably locally noise-reduced input image S.
  • the pixels fed to the multiplexer 25 at the connection 26 are already in the correct grid.
  • the pixels supplied to the multiplexer 24 at the connection 27 are to be converted by a linear raster interpolation 28 to the raster of the field read out from the image memory 21. For raster interpolation, averaging of the image lines immediately adjacent to the image line to be generated is expediently suitable.
  • the pixel signals fed to the raster interpolation 28 or the connection 26 are preferably generated from the input signal S by a local noise reduction 29. In contrast to a temporal feedback, this noise reduction only works locally within a single field of the input signal S. It is expedient to calculate a centrally weighted average value with pixels of a neighborhood including the pixel currently being viewed that are homogeneous with the input pixel.
  • the neighborhood pixels are those in horizontal, vertical and in two diagonal directions ver t ei t l are. If the absolute difference of a neighboring point b i ld of a neighborhood to the central center pixel within a predetermined Wert Schl ⁇ is, this means that this neighbor pixel not beyond an edge l IEGT It is called homogeneous.
  • the two Nachbarsent- points are homogeneous and that of the homogeneity is optimum for all four directions with respect to this direction ge f reasons, so ng the neighboring sheep m that direction ex- pandiert until either a maximum defined size of the
  • Neighbor sheep or an inhomogeneity is achieved. Those pixels that lie within the expansion range in the direction found are center-weighted If no direction is found to be homogeneous, the neighborhood is searched for as large a number of similar points as possible and these are averaged with the weighted current point If no homogeneous neighboring point is found, the current input image point is output unchanged from the device 29 so that the sharpness of the image is not reduced.
  • the central weighting of the image points is expediently carried out as a function of an estimated noise power described below.
  • a device 30 takes account of incorrect motion vectors in order to reduce their negative effects on the image quality.
  • An error measurement is carried out by determining the difference between the field on the input side and the feedback, motion-compensated field G * at the output 23 of the memory device 20 in a subtractor 31.
  • the difference signal is rectified in a device 32 and smoothed in a low-pass filter 33, on which the error signal V to be processed is present on the output side. Since the input image signal as the reference signal is subject to the noise disturbance to be reduced, the deviation becomes zwec preferably not k separately for each pixel, son ⁇ d ren picture b ereichrii determined.
  • the area is central to those pixel to be arranged, the noise is reduced just we d.
  • the measurement of the deviation takes place as a linear development center-he d values of the differences between the Referenzsentpun kt s and the collocated compensated pixels.
  • the error signal V is evaluated in a device 34 with a characteristic curve. The weighting factors k and 1-k result from this. Since the measured deviation only depends on the image signals themselves, motion vector errors are only corrected if there is a pixel error. Motion vector errors that do not produce a pixel error have no visible effect.
  • the characteristic curve formed in block 34 is expediently also made dependent on the noise power contained in the input image sequence S.
  • the amplitude of the evaluation characteristic curve of block 34 must be adjusted.
  • a device 35 therefore carries out a noise level estimation with respect to the input image signal S. Homogeneity considerations are carried out, the pixels lying within a neighborhood being regarded as the more homogeneous the less the amplitude of the neighboring pixels deviate from the center pixel. The homogeneity measures determined in this way for a large number of smaller neighborhoods are then summed up and standardized within a larger neighborhood. The larger neighborhood that was determined to be the most homogeneous is used to calculate the noise power contained.
  • the characteristic curve is made dependent on the noise level estimate determined in this way.
  • V mapping rule
  • FIG. 2 shows two curve curves 34b and 34c which are different depending on the noise level estimate.
  • the block 34 executes the characteristic curve shown in FIG. 2, a reduction factor k being taken directly from an input value of the error! Signal V by means of the noise-dependent characteristic curves 34a, b, c.
  • a fallback mode is advantageously provided. This is activated when the error signal V exceeds a threshold value. Then, instead of the temporally noise-filtered signal output by the adder 3, the locally noise-filtered signal output by the device 29 is switched through to the noise-reduced image signal G at the output 2.
  • a multiplexer 40 is provided, to which the output of the adder 3 or the output of the device 29 is alternatively fed and which is connected on the output side to the connection 2.
  • the multiplexer 40 is controlled by a threshold detector 41, to which the error signal V is fed.
  • the threshold value detector 41 is preferably also controlled by the detection signal F. If the error signal V exceeds the threshold value within a detection range, the temporally noise-reduced signal is nevertheless preferred and the output of the adder 3 is switched through in the multiplexer 40. This takes into account that the high error indicated by the error signal V is essentially due to the local noise reduction in the detection area.
  • the motion-compensated image storage device 20 can also be designed for the temporary storage and motion compensation of progressive images.
  • the image memories 21, 22 are connected in parallel, in that the image memory 21 receives the upper half of the progressive image, the image memory 22 the lower half of the progressive image.
  • a raster interpolation 28 is not required.
  • the image of the input image signal S just processed is bmarized, that is to say the brightness pixel values of the corresponding input image are compared with a threshold value, so that a binar image is generated.
  • the binarization is not sensitive to noise.
  • Edges are determined from the binary image by a shape-preserving edge detection. The edges are then linked together to form closed contours. Objects can be reconstructed from this.
  • An output signal generated by the reconstruction indicates the object affiliation of the pixels of a neighborhood of the current pixel to the object to which this current pixel belongs.
  • the majority of motion vectors within an object can be assumed to be correct and it can be expected that only some of the motion vectors are defective, especially in the peripheral areas of objects, the minority of incorrect vectors can be corrected without error if they refer to the majority motion vector within the Object boundaries adjusted, eg replaced.
  • the reliability of determining a correct majority motion vector decreases. Faulty vectors can be determined by object-based vector homogenization because, for example, a faulty majority vector is calculated on the basis of a too small object size. It is therefore advisable to use an error signal both for a motion vector that is actually fed with the motion compensated image and for an image motion compensated with the majority motion vector.
  • the motion-compensated image signal that supplies the minimum error signal is used for the time filtering for feedback.
  • FIG. 3 A circuit section taking into account the use of a homogenized motion vector is shown in FIG. 3.
  • the motion-compensated memory 40 which corresponds to the memory 20 in FIG. 1, generates two motion-compensated output image signals G * 1, G * 2, one of which is motion-compensated according to FIG. 1 by the motion vector field D, the other by the homogenized motion vector DH.
  • devices 41, 42 which correspond to elements 31, 32, 33 of FIG. 1, an error signal VI or V2 is calculated in each case by forming the difference with the image signal S on the input side.
  • the minimum error signal which corresponds to the error signal V of FIG. 1 and is supplied to the movement device 34 is determined in a device 43 from the error signals VI, V2.
  • a switch 44 is controlled, which forwards that of the image signals G * l, G * 2 as signal G * to the recursive filter 3, 4, 5, which has provided the minimum of the error signals VI and V2.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Picture Signal Circuits (AREA)

Abstract

In a noise reduction process for image signals with a recursive filter (3, 4, 5), the fedback image signals (G*) are converted on the basis of the motion vector into the motion phase of the input image signals (S). In the event of conversion errors, recursion is appropriately reduced (k, 1-k). Local noise reduction (29) is provided for revealed areas and for a release mode.

Description

Beschreibung description
Verfahren zur Rauschreduktion eines Bildsignals V out for noise reduction of an image signal
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Rauschreduktion eines Bildsignals nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a method for noise reduction of an image signal according to the preamble of patent claim 1.
Bei herkömmlichen Rauschreduktionsverfahren für Videosignale wie beispielsweise in der EP-A-0 581 059 beschrieben, wird eine zeitliche, rekursive Filterung des Bildsignals durchgeführt . Hierzu wird das ausgangsseitige rauschreduzierte Bildsignal in einem Bildspeicher verzögert und nach Gewichtung mit einem Faktor 1-k dem eingangsseitigen Bildsignal additiv überlagert, wobei letzteres mit dem Faktor k gewichtet ist. Das Filter hat Tiefpaßeigenschaf . Die Filterung wirkt nicht nur auf den im Videosignal enthaltenen Rauschanteil, sondern auch auf die Bildpunktinformation. Die zeitliche Tie paßfil- terung führt somit zu einer Bewegungsverschleifung. Zur Abhilfe wird vorgeschlagen, den Gewichtungsfaktor k abhängig von der Bewegung zu beeinflussen. Üblicherweise erfolgt dies derart, daß der Rückkopplungsanteil verringert und dadurch der Anteil des Eingangssignals im Ausgangssignal erhöht wird. Dadurch wird aber auch die Rauschreduktion mit zunehmender Bewegung verringert . Ist die Bewegung hinreichend großflächig und langsam, so daß das Auge dem bewegten Objekt folgen kann, bleibt die innerhalb der bewegten Fläche vorhandene Rauschstörung wahrnehmbar.In conventional noise reduction methods for video signals, as described, for example, in EP-A-0 581 059, temporal, recursive filtering of the image signal is carried out. For this purpose, the noise-reduced image signal on the output side is delayed in an image memory and, after weighting with a factor 1-k, is additionally superimposed on the input-side image signal, the latter being weighted with the factor k. The filter has low pass characteristics. The filtering affects not only the noise component contained in the video signal, but also the pixel information. The low-pass filtering over time leads to a smoothing of motion. To remedy this, it is proposed to influence the weighting factor k depending on the movement. This is usually done in such a way that the feedback component is reduced and the proportion of the input signal in the output signal is thereby increased. However, this also reduces the noise reduction with increasing movement. If the movement is sufficiently large and slow so that the eye can follow the moving object, the noise disturbance present within the moving surface remains perceptible.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Rauschreduktion eines Bildsignals anzugeben, das bei im Bildsignal enthaltener Bewegung bessere Ergebnisse liefert.The object of the invention is to provide a method for noise reduction of an image signal, which provides better results when there is movement in the image signal.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach den Merkmalen des Patentanspruchs l gelös . Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben .This object is achieved by a method according to the features of patent claim 1. V orteilhafte embodiments and further developments of the OF INVENTION d ungsgemäßen method are specified in the dependent claims.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird der Bildinhalt von Bildern des rückgekoppelten Bildsignals unter Verwendung von Bewegungsvektoren auf die Bewegungsphase der Bilder des eingangsseitigen Bildsignals umgesetzt . Die durch die Bewegung entstandenen Aufdeckungsbereiche werden im Rückkopplungspfad durch Bildanteile des eingangsseitigen Bilds ersetzt, die einer ortlichen Rauschreduktion unterzogen werden. Zur Veränderung des Gewichtungs aktorε k bzw. 1-k wird eine fehlerhafte Bewegungsermittlung berücksichtigt. Vorteilhaf erweise führen kleinere Fehler zu einem uberproportional größeren Gewich- tungsfaktor k, also einer überproportional höheren Gewichtung des Eingangspfads im Vergleich zum Rückkopplungspfad . Für große Fehler im bewegungskompensierten rückgekoppelten Bild ist ein Rückfallmodus vorgesehen, bei dem nur das eingangs- seitige Bild örtlich rauschreduziert wird. Das Verfahren ar- beitet insgesamt bewegungsvektorfehlertolerant mit nichtlinearer Filtersteuerung und einem nichtlinearen, schwellwert- beeinflußten Rückfallmodus . Zur Korrektur des Bewegungsvek- torfeldeε ist es vorteilhaft, innerhalb des bewegten Objektes eine Homogenisierung der Bewegungsvektoren durchzuführen. Bei paralleler Verwendung des ursprünglichen und homogenisierten Bewegungsvektors stehen wahlweise zwei Vektoren zur Verfügung, von denen derjenige, der den geringeren Fehler liefert, zur Bewegungskompensation ausgewählt wird. In the method according to the invention, the image content of images of the feedback image signal is converted to the movement phase of the images of the input image signal using motion vectors. The detection areas created by the movement are replaced in the feedback path by image portions of the input image, which are subjected to a local noise reduction. To change the weighting actuator k or 1-k, an incorrect movement determination is taken into account. Advantageously, smaller errors lead to a disproportionately larger weighting factor k, that is to say a disproportionately higher weighting of the input path compared to the feedback path. For large errors in the motion-compensated feedback image, a fallback mode is provided in which only the image on the input side is locally reduced in noise. Overall, the method works in a motion vector error-tolerant manner with non-linear filter control and a non-linear fallback mode which is influenced by the threshold value. To correct the motion vector field, it is advantageous to carry out a homogenization of the motion vectors within the moving object. If the original and homogenized motion vector is used in parallel, two vectors are optionally available, of which the one that delivers the lower error is selected for motion compensation.
Nachfolgend w rd die Erfindung anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher beschrieben. Es zeigen:The invention is described in more detail below with reference to the figures shown in the drawing. Show it:
Figur 1 ein Schaltbild zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,FIG. 1 shows a circuit diagram for carrying out the method according to the invention,
Figur 2 Bewertungskennlinien für den Reduktionsfaktor k und Figur 3 ein Schaltbild zur Berücksichtigung eines homogeni¬ sierten Bewegungsvektors.Figure 2 characteristic curves for the reduction factor k and F igur 3 is a diagram considering a homogenization ¬ overbased motion vector.
Das Prinzipschaltbild der Figur 1 weist einen Emgangsan- schluß 1 auf, dem ein Bildsignal S zugeführt wird, dessen The basic circuit diagram of FIG. 1 has an input connection 1, to which an image signal S is fed, the
Rauschen zu reduzieren ist. An einem Ausgangsanschluß 2 liegt das rauschreduzierte Bildsignal G vor. Die Bildsignale S, G enthalten eine Folge von Bildern, beispielsweise zeilenver- kammten Halbbildern oder Vollbilder Zur Rauschreduktion wird eine rekursive Filterung durchgeführt. Dies bedeutet, daß das Ausgangssignal G - wie weiter unten noch ausführlicher beschrieben - bildweise verzögert wird und mittels eines Addierers 3 mit dem Emgangskanal verkn pft wird. Das ruckgekoppelte Bildsignal wird m einem Multiplizierer 4 mit dem Fak- tor 1-k gewichtet, das Signal S im Eingangskanal wird in einem Multiplizierer 5 mit dem Faktor k gewichtet Durch Veränderung von k wird die Relation von Eingangspfad zu Rückkopp- lungspfad eingestellt. Am Rand des Wertebereichs von k bei k=l wird die Rückkopplung unterbunden, so daß nur das em- gangsseitige Bildsignal S weitergeleitet wird. Zur bildweisen Verzögerung des ausgangsseitigen rauschreduzierten Bildsignals G innerhalb der Rückkoppelschleife ist eine Spei- cheremrichtung 20 vorgesehen. Die dargestellte Ausführung bezieht sich auf Bildsignale S, G mit zeilenverkammten Halb- bildern. Die Einrichtung 20 weist dann zwei Halbbildspeicher 21, 22 auf, die n Reihe hintereinander geschaltet sind. Der Bildspeicher 22 enthält dann ein zweimal um eine Halbbilddau- er verzögertes Halbbild, das als Bildsignal G* über einen Anschluß 23 dem Multiplizierer 4 des Rückkopplungspfads zuge- führt wird. Die an Addierer 3 zur Verknüpfung ruckgekoppelten Halbbilder weisen im Vergleich zum eingangsseitigen Halbbild S die gleiche Rasterlage auf .Is to reduce oise R. D as noise-reduced image signal G is present at an output terminal. 2 The image signals S, G comprise a sequence of images, for example zeilenver- k ammten fields or frames for noise reduction, a recursive filtering is performed. This means that the output signal G - as described in more detail below - is delayed frame-wise and is linked to the input channel by means of an adder 3. The fed-back image signal is weighted in a multiplier 4 with the factor 1-k, the signal S in the input channel is weighted in a multiplier 5 with the factor k. By changing k, the relation of the input path to the feedback path is set. At the edge of the value range of k at k = 1, the feedback is prevented, so that only the image signal S on the input side is forwarded. A memory device 20 is provided for the image-wise delay of the noise-reduced image signal G on the output side within the feedback loop. The embodiment shown relates to image signals S, G with interlaced fields. The device 20 then has two field memories 21, 22 which are connected in series n rows. The image memory 22 then contains a field delayed twice by one field duration, which is supplied as the image signal G * via a connection 23 to the multiplier 4 of the feedback path. The fields fed back to adder 3 for linking have the same raster position in comparison to the field S on the input side.
Die rückgekoppelten Halbbilder werden in Abhängigkeit von der vorliegenden Bewegung bewegungskompensiert . Dies bedeutet, daß der Bildinhalt der jeweiligen Halbbilder auf diejenige Bewegungsphase umgesetzt wird, die das entsprechende Halbbild des Eingangssignalε S zum Zeitpunkt der Verknüpfung im Addierer 3 aufweist. Hierzu wird die BewegungsInformation an einem Anschluß 7 eingespeist. Am Anschluß 7 liegt ein Signal D an, das ein Bewegungsvektorfeld für das Eingangshalbbild enthäl . Dies bedeutet, daß für jeden Bildpunkt die Verschiebung relativ zur Position des entsprechenden Bildpu kts im vorhergehenden Halbbild angegeben ist . Bewegungsvektorfelder können auf verschiedene herkömmliche Weisen erhalten werden. Beispielsweise kann ein Bewegungsvektorfeld durch Ortsdifferenz- bildung der Bildpunkte zweier Halbbilder empf ngerseitig ermittelt werden. Das Bewegungsvektorfeld kann aber auch sen- derseitig übertragen werden, was insbesondere bei bewegungε- gestutzten Kodierungsverfahren mittels Pradiktion, z.B. nach dem MPEG-Standard, der Fall ist. Das Bewegungsvektorfeld kann ein Bewegungsvektor für jeden Bildpunkt enthalten oder für blockweise zusammengesetzte Bildblöcke. Im Ausführungsbei- spiel wird erstere Variante angewandt .The fed back fields are motion-compensated depending on the existing movement. This means that the image content of the respective fields is converted to the j enige movement phase containing the corresponding field d it ingangssignalε E S comprises the time of the link in the adder. 3 For this purpose, the motion information is onnection at a A 7 fed. A signal D is present at connection 7, which contains a motion vector field for the input field. T his means that for each pixel the displacement rela t iv to the position of the corresponding Bildpu kts is indicated in the previous field. Motion vector fields can be obtained in various conventional ways. For example, a motion vector field can be determined on the receiver side by forming the spatial difference of the pixels of two fields. The motion vector field can, however, also be transmitted on the transmitter side, which is the case in particular in the case of motion-based coding methods by means of prediction, for example according to the MPEG standard. The motion vector field can contain a motion vector for each pixel or for image blocks composed in blocks. The former variant is used in the exemplary embodiment.
Darüber hinaus werden im erfindungsgemäßen Verfahren Aufdek- kungsbereiche berücksichtigt, die sich durch die unterschiedliche Bewegung von Objekten in einem Bild ergeben. Wenn ein Aufdeckungsbereich vorliegt, wird dies durch ein entsprechendes Kennzeichen für jeden Bildpunkt bzw. für jeden Block durch ein Signal F am Anschluß 6 angezeigt .In addition, detection areas which result from the different movement of objects in an image are taken into account in the method according to the invention. If there is a detection area, this is indicated by a corresponding identifier for each pixel or for each block by a signal F at connection 6.
Die Bewegungskompensation, d.h. die Umsetzung des rück∑ukop- pelnden Bildsignals G auf die emgangsseitige Bewegungsphase mittels der im Bewegungsvektorfeld vorliegenden Bewegungsvektoren wird mittels der Bildspeicher 21, 22 ausgeführt. Diese ermöglichen eine bewegungskompensative Bildspeicherung vonThe motion compensation, i.e. the conversion of the feedback signal G to the movement phase on the input side by means of the motion vectors present in the motion vector field is carried out by means of the image memories 21, 22. These enable motion-compensated image storage of
Bildpunkten m Abhängigkeit von den Verschiebungsvektoren im Vektorfeld D. Der Bildspeicher wird nichtlinear mit den zu kompensierenden Bildpunkten des rauschreduzierten Ausgangssignals G in Abhängigkeit von den jeweiligen Verschiebungs- vektoren des Vektorfelds D beschrieben. Die Bildpunkte werden an diejenige Stelle des Bildspeichers geschrieben, die ihnen vom Bewegungsvektor zugewiesen wird. Die bewegungskompensier- ten Bildpunkte werden linear ausgelesen. Der Bildspeicher weist deshalb einen Teilbildspeicher 21a auf, der als Bildspeicher mit wahlfreiem Zugriff ausgebildet ist. Die Größe dieses Abschnitts richtet sich nach der maximal möglichen Vektorverschiebung. Ausgangsseitig ist ein Speicherteil 21b vorgesehen, der linear adressierbar ist. Der Bildspeicher 22 ist entsprechend organisiert.Pixels m as a function of the displacement vectors in the vector field D. The image memory is written nonlinearly with the pixels of the noise-reduced output signal G to be compensated as a function of the respective displacement vectors of the vector field D. The pixels are written to the position in the image memory that is assigned to them by the motion vector. The motion compensated t en image points are read out linearly. The image memory therefore has a partial image memory 21a which is designed as an image memory with random access. The large beta e of this section is determined by the maximum possible V ektorverschiebung. On the output side, a memory part 21b is provided which can be linearly addressed. The image memory 22 is organized accordingly.
Ausgangsseitig an den Bildspeichern 21, 22 ist e ein Multi- plexer 24 bzw. 25 vorgesehen. Dem Multiplexer werden der Ausgang des jeweils zugeordneten Bildspeichers sowie entsprechend aufbereitete Bildpunkte des Eingangsbildsignals S zugeführt. Die UmschaltSteuerung der Multiplexer 24, 25 erfolgt durch das Signal F m Abhängigkeit von den Aufdeckungsberei- chen. Wenn ein Aufdeckungsbereich vorliegt, werden die Bildpunkte dieses Aufdeckungsbereichs mit Bildpunkten aus dem vorzugsweise örtlich rauschreduzierten Eingangsbild S aufgefüllt. Die am Anschluß 26 dem Multiplexer 25 zugeführten Bildpunkte liegen bereits rasterrichtig vor. Die am Anschluß 27 dem Multiplexer 24 zugeführten Bildpunkte sind durch eine lineare Rasteruminterpolation 28 auf das Raster des aus dem Bildspeicher 21 ausgelesenen Halbbilds umzusetzen. Zur Rasteruminterpolation eignet sich zweckmäßigerweise eine Mittelwertbildung der der zu erzeugenden Bildzeile unmittelbar benachbart liegenden Bildzeilen. A multiplexer 24 or 25 is provided on the output side of the image memories 21, 22. The output of the respectively assigned image memory and correspondingly prepared pixels of the input image signal S are fed to the multiplexer. The switching control of the multiplexers 24, 25 takes place by means of the signal F m as a function of the detection areas. If there is a detection area, the pixels of this detection area are filled with pixels from the preferably locally noise-reduced input image S. The pixels fed to the multiplexer 25 at the connection 26 are already in the correct grid. The pixels supplied to the multiplexer 24 at the connection 27 are to be converted by a linear raster interpolation 28 to the raster of the field read out from the image memory 21. For raster interpolation, averaging of the image lines immediately adjacent to the image line to be generated is expediently suitable.
Die der Rasteruminterpolation 28 bzw. dem Anschluß 26 zugeführten BildpunktSignale werden aus dem Eingangssignal S vorzugsweise durch eine örtliche Rauschreduktion 29 erzeugt. Diese Rauschreduktion wirkt im Unterschied zu einer zeitlichen Rückkopplung nur örtlich innerhalb eines einzigen Halbbilds des Eingangssignals S. Zweckmäßigerweise wird eine zentral gewichtete Mittelwertbildung mit solchen Bildpunkten einer Nachbarschaft einschließlich des aktuell betrachteten Bildpunktes berechnet, die zum Eingangsbildpunkt homogen sind. Die Nachbarschaftsbildpunkte sind diejenigen, die in horizontaler, vertikaler und in zwei diagonalen Richtungen verteilt liegen. Wenn die absolute Differenz eines Nachbar- bildpunktes einer Nachbarschaft zum zentralen Mittenbildpunkt innerhalb eines vorbestimmten Wertbereichε liegt, bedeutet dies, daß dieser Nachbarbildpunkt nicht jenseits einer Kante liegt Er wird als homogen bezeichnet. Aus den vier möglichen Richtungen wird diejenige ermittelt, deren zwei Nachbarbild- punkte homogen sind und die bezüglich der Homogenitat das Optimum aller vier Richtungen darstellt Ist diese Richtung gefunden, so w rd die Nachbarschaf m eben diese Richtung ex- pandiert, bis entweder eine maximal definierte Größe derThe pixel signals fed to the raster interpolation 28 or the connection 26 are preferably generated from the input signal S by a local noise reduction 29. In contrast to a temporal feedback, this noise reduction only works locally within a single field of the input signal S. It is expedient to calculate a centrally weighted average value with pixels of a neighborhood including the pixel currently being viewed that are homogeneous with the input pixel. The neighborhood pixels are those in horizontal, vertical and in two diagonal directions ver t ei t l are. If the absolute difference of a neighboring point b i ld of a neighborhood to the central center pixel within a predetermined Wertbereichε is, this means that this neighbor pixel not beyond an edge l IEGT It is called homogeneous. That is determined from the four directions, the two Nachbarbild- points are homogeneous and that of the homogeneity is optimum for all four directions with respect to this direction ge f reasons, so ng the neighboring sheep m that direction ex- pandiert until either a maximum defined size of the
Nachbarschaf oder eine Inhomogenität erreicht wird. Diejenigen Bildpunkte, die m der gefundenen Richtung innerhalb des Expansionsbereichs liegen, werden zentrumgewichtet gemittelt Wenn keine Richtung als homogen gefunden wird, wird m der Nachbarschaft nach einer möglichst großen Anzahl ähnlicher Punkte gesucht und diese mit dem gewichteten aktuellen Punkt gemittelt Wird kein homogener Nachbarpunkt gefunden, wird der aktuelle Eingangsbildpunkt aus der Einrichtung 29 unverändert ausgegeben, damit die Bildschärfe nicht verringert wird Die zentrale Gewichtung der Bildpunkte erfolgt zweckmäßigerweise abhangig von einer weiter unten beschriebenen geschätzten Rauschleistung.Neighbor sheep or an inhomogeneity is achieved. Those pixels that lie within the expansion range in the direction found are center-weighted If no direction is found to be homogeneous, the neighborhood is searched for as large a number of similar points as possible and these are averaged with the weighted current point If no homogeneous neighboring point is found, the current input image point is output unchanged from the device 29 so that the sharpness of the image is not reduced. The central weighting of the image points is expediently carried out as a function of an estimated noise power described below.
Problematisch an den Verschiebungsvektoren ist die Genauig- keit Praktischerweise sind die Bewegungsvektoren mit einemThe problem with the displacement vectors is the accuracy. Practically, the motion vectors are with one
Fehler m Betrag und/oder Richtung versehen Eine Einrichtung 30 sorgt für eine Berücksichtigung fehlerhafter Bewegungsvektoren, um deren negative Auswirkungen auf die Bildqualität zu verringern. Es wird eine Fehlermesεung durchgeführt, indem in einem Subtrahierglied 31 die Differenz zwischen dem eingangsseitigen Halbbild und dem rückgekoppelten, bewegungskompen- sierten Halbbild G* am Ausgang 23 der Speichereinrichtung 20 ermittelt wird. Das Differenzsignal wird m einer Einrichtung 32 gleichgerichtet und in einem Tiefpaß 33 geglättet, an dem ausgangsseitig das weiter zu verarbeitende Fehlersignal V vorliegt. Da das Eingangsbildsignal als Referenzsignal der zu reduzierenden Rauschstörung unterliegt, wird die Abweichung zweckmäßigerweise nicht für jeden Bildpunkt gesondert, son¬ dern bildbereichsweise ermittelt. Der Bereich ist zentral um denjenigen Bildpunkt anzuordnen, der gerade rauschreduziert wird. Die Messung der Abweichung erfolgt als lineare Mitte- lung der Beträge der Differenzen zwischen den Referenzbildpunkten und den ortsgleichen kompensierten Bildpunkten. Das Fehlersignal V wird in einer Einrichtung 34 mit einer Kennlinie bewerte . Es ergeben sich daraus die Gewichtungsfaktoren k und 1-k. Da die gemessene Abweichung nur von den Bildsigna- len an sich abhängt, werden Bewegungsvektorfehler nur dann korrigiert, wenn ein Bildpunktfehler vorliegt. Bewegungsvek- torfehler, die keinen Bildpunktfehler erzeugen, haben keine sichtbare Auswirkung.Provide errors in the amount and / or direction A device 30 takes account of incorrect motion vectors in order to reduce their negative effects on the image quality. An error measurement is carried out by determining the difference between the field on the input side and the feedback, motion-compensated field G * at the output 23 of the memory device 20 in a subtractor 31. The difference signal is rectified in a device 32 and smoothed in a low-pass filter 33, on which the error signal V to be processed is present on the output side. Since the input image signal as the reference signal is subject to the noise disturbance to be reduced, the deviation becomes zwec preferably not k separately for each pixel, son ¬ d ren picture b ereichsweise determined. The area is central to those pixel to be arranged, the noise is reduced just we d. The measurement of the deviation takes place as a linear development center-he d values of the differences between the Referenzbildpun kt s and the collocated compensated pixels. The error signal V is evaluated in a device 34 with a characteristic curve. The weighting factors k and 1-k result from this. Since the measured deviation only depends on the image signals themselves, motion vector errors are only corrected if there is a pixel error. Motion vector errors that do not produce a pixel error have no visible effect.
Die im Block 34 gebildete Kennlinie wird zweckmäßigerweise auch von der in der Eingangsbildfolge S enthaltenen Rau- schleistung abhängig gemacht. Um einen möglichst großen Rau- schleistungsbereich von beispielsweise 25dB bis zu 50dB Si- gnal-zu-Rauschverhältnis bearbeiten zu können, ist eine An- passung der Amplitude der Bewertungskennlinie des Blocks 34 erforderlich. In einer Einrichtung 35 wird deshalb bezüglich des Eingangsbildsignals S eine Rauschpegelschätzung durchgeführt. Es werden Homogenitätsbetrachtungen durchgeführt, wobei die innerhalb einer Nachbarschaft liegenden Bildpunkte als um so homogener gelten, je weniger die Nachbarbildpunkte vom Mittenbildpunkt in ihrer Amplitude abweichen. Die derart ermittelten Homogenitätsmaße für eine Vielzahl von kleineren Nachbarschaf en werden dann innerhalb einer größeren Nachbarschaft summiert und normiert. Diejenige größere Nachbar- schaft, die als am homogensten ermittelt wurde, wird zur Berechnung der enthaltenen Rauschleistung verwendet. Die Kennlinie wird von der derart ermittelten Rauschpegelschätzung abhängig gemacht.The characteristic curve formed in block 34 is expediently also made dependent on the noise power contained in the input image sequence S. In order to be able to process the largest possible noise power range from, for example, 25 dB to 50 dB signal-to-noise ratio, the amplitude of the evaluation characteristic curve of block 34 must be adjusted. A device 35 therefore carries out a noise level estimation with respect to the input image signal S. Homogeneity considerations are carried out, the pixels lying within a neighborhood being regarded as the more homogeneous the less the amplitude of the neighboring pixels deviate from the center pixel. The homogeneity measures determined in this way for a large number of smaller neighborhoods are then summed up and standardized within a larger neighborhood. The larger neighborhood that was determined to be the most homogeneous is used to calculate the noise power contained. The characteristic curve is made dependent on the noise level estimate determined in this way.
Die Kennlinie weist grundsätzlich einen negativ quadratischen Verlauf auf gemäß der Abbildungsvorschrift k(V)=2V-V2. Zur Berücksichtigung der Rauschleistung wird sowohl die Amplitude als auch das Fehlersignal V in Abhängigkeit von der ermittelten Rauschleistung verzerrt. In der Figur 2 sind neben dem grundsätzlichen Verlauf 34a zwei in Abhängigkeit von der Rauschpegelschätzung unterschiedliche Kurvenverlaufe 34b und 34c angegeben. Der Block 34 führt die in der Figur 2 angegebene Kennlinie aus, wobei einem Eingangswert des Fehlers!- gnals V mittels der rauschabhängigen Kennlinien 34a, b, c ein Reduktionsfaktor k unmittelbar entnommen wird.The characteristic curve basically has a negative quadratic course according to the mapping rule k (V) = 2V-V 2 . To take into account the noise power, both the amplitude as well as the error signal V depending on the noise power determined. In addition to the basic curve 34a, FIG. 2 shows two curve curves 34b and 34c which are different depending on the noise level estimate. The block 34 executes the characteristic curve shown in FIG. 2, a reduction factor k being taken directly from an input value of the error! Signal V by means of the noise-dependent characteristic curves 34a, b, c.
Vorteilhafterweise ist ein Rückfallmodus vorgesehen. Dieser wird aktiviert, wenn das Fehlersignal V einen Schwellwert überschreitet. Dann wird anstelle des vom Addierer 3 ausgegebenen zeitlich rauschgefilterten Signals das von der Einrichtung 29 abgegebene örtlich rauschgefilterte Signal auf das rauschreduzierte Bildsignal G am Ausgang 2 durchgeschaltet . Hierzu ist ein Multiplexer 40 vorgesehen, dem alternativ der Ausgang des Addierers 3 oder der Ausgang der Einrichtung 29 zugeführt wird und der ausgangsseitig mit dem Anschluß 2 verbunden ist. Der Multiplexer 40 wird von einem Schwellwertde- tektor 41 gesteuert, dem das Fehlersignal V zugeführt wird.A fallback mode is advantageously provided. This is activated when the error signal V exceeds a threshold value. Then, instead of the temporally noise-filtered signal output by the adder 3, the locally noise-filtered signal output by the device 29 is switched through to the noise-reduced image signal G at the output 2. For this purpose, a multiplexer 40 is provided, to which the output of the adder 3 or the output of the device 29 is alternatively fed and which is connected on the output side to the connection 2. The multiplexer 40 is controlled by a threshold detector 41, to which the error signal V is fed.
Vorzugsweise wird der Schwellwertdetektor 41 auch vom Aufdek- kungssignal F angesteuert. Wenn das Fehlersignal V den Schwellwert innerhalb eines Aufdeckungsbereichs überschreitet, wird trotzdem das zeitlich rauschreduzierte Signal vor- gezogen und der Ausgang des Addierers 3 im Multiplexer 40 durchgeschaltet. Dadurch wird berücksichtigt, daß der durch das Fehlersignal V angezeigte hohe Fehler im wesentlichen auf die örtliche Rauschreduktion im Aufdeckungsbereich zurückzuführen is .The threshold value detector 41 is preferably also controlled by the detection signal F. If the error signal V exceeds the threshold value within a detection range, the temporally noise-reduced signal is nevertheless preferred and the output of the adder 3 is switched through in the multiplexer 40. This takes into account that the high error indicated by the error signal V is essentially due to the local noise reduction in the detection area.
Die bewegungskompensative Bildspeichereinrichtung 20 kann auch zur Zwischenspeicherung und Bewegungskompensation progressiver Bilder ausgelegt werden. Hierzu werden die Bildspeicher 21, 22 parallel geschaltet, indem der Bildspei- eher 21 die obere Hälfte des progressiven Bildes aufnimmt, der Bildspeicher 22 die untere Hälfte des progressiven Bil- des. Eine Rasteruminterpolation 28 ist dabei nicht erforderlich.The motion-compensated image storage device 20 can also be designed for the temporary storage and motion compensation of progressive images. For this purpose, the image memories 21, 22 are connected in parallel, in that the image memory 21 receives the upper half of the progressive image, the image memory 22 the lower half of the progressive image. A raster interpolation 28 is not required.
Da fehlerhafte Bewegungsvektoren Kompensationsfehler m der Bildspeichereinrichtung 20 erzeugen und somit ein hohes Fehlersignal V und eine durch den Reduktionsfaktor k entsprechend verringerte Rauschreduktion, ist es vorteilhaft, eine Homogenisierung der Bewegungsvektoren innerhalb von Objekten durchzuführen. Hierzu wird das gerade bearbeitete Bild des Emgangsbildsignals S bmarisiert, das heißt die Helligkeits- bildpunktwerte des entsprechenden Emgangsbilds werden mit einem Schwellwert verglichen, so daß ein Binarbild erzeugt wird Die Binarisierung ist rauschunempfmdlich . Durch eine formerhaltenden Kantendetektion werden aus dem Binarbild Kan- ten ermittelt. Die Kanten werden anschließend durch eine Verkettung zu geschlossenen Konturen zusammengefügt. Daraus können Objekte rekonstruiert werden. Ein durch die Rekonstruktion erzeugtes AusgangsSignal gibt die Objektzugehörigkeit der Bildpunkte einer Nachbarschaft des aktuellen Bildpunkts zu dem Objekt an, zu dem dieser aktuelle Bildpunkt gehört. DieSince erroneous motion vectors generate compensation errors m of the image storage device 20 and thus a high error signal V and a noise reduction correspondingly reduced by the reduction factor k, it is advantageous to carry out a homogenization of the motion vectors within objects. For this purpose, the image of the input image signal S just processed is bmarized, that is to say the brightness pixel values of the corresponding input image are compared with a threshold value, so that a binar image is generated. The binarization is not sensitive to noise. Edges are determined from the binary image by a shape-preserving edge detection. The edges are then linked together to form closed contours. Objects can be reconstructed from this. An output signal generated by the reconstruction indicates the object affiliation of the pixels of a neighborhood of the current pixel to the object to which this current pixel belongs. The
Ob ektzugehörigkeit trifft auch auf die entsprechenden Ver- schiebungsvektoren zu.Whether ect membership also applies to the corresponding displacement vectors.
Da innerhalb eines Objekts die Mehrzahl der Bewegungsvektoren als korrekt angenommen werden kann und zu erwarten ist, daß nur e n Teil der Bewegungsvektoren fehlerhaft vorliegt, insbesondere in Randbereichen von Objekten, läßt sich die Mindermenge der falschen Vektoren fehlerfrei korrigieren, wenn sie an den Majoritätsbewegungsvektor innerhalb der Objekt- grenzen angepaßt, z.B. ersetzt wird. Mit der Abnahme der Größe eines Objekts nimmt die Verläßlichkeit der Ermittlung eines korrekten Majoritätsbewegungsvektors ab. Durch die objektbasierte Vektorhomogenisierung können fehlerhafte Vektoren ermittelt werden, weil z.B. aufgrund einer zu geringen Objektgröße eine fehlerhafter Majoritätsvektor berechnet wird. Es ist deshalb zweckmäßig, ein Fehlersignal sowohl für ein mit den tatsächlich eingespeisten Bewegungsvektoren bewe- gungskompensiertes Bild und für ein mit dem Majoritätsbewe- gungsvektor bewegungskompensiertes Bild durchzuführen. Dasjenige bewegungskompensierte Bildsignal, welches das minimale Fehlersignal liefert, wird bei der zeitlichen Filterung zur Rückkopplung verwendet .Since the majority of motion vectors within an object can be assumed to be correct and it can be expected that only some of the motion vectors are defective, especially in the peripheral areas of objects, the minority of incorrect vectors can be corrected without error if they refer to the majority motion vector within the Object boundaries adjusted, eg replaced. As the size of an object decreases, the reliability of determining a correct majority motion vector decreases. Faulty vectors can be determined by object-based vector homogenization because, for example, a faulty majority vector is calculated on the basis of a too small object size. It is therefore advisable to use an error signal both for a motion vector that is actually fed with the motion compensated image and for an image motion compensated with the majority motion vector. The motion-compensated image signal that supplies the minimum error signal is used for the time filtering for feedback.
Ein die Verwendung eines homogenisierten Bewegungsvektors berücksichtigender Schaltungsausschnitt ist in Figur 3 gezeigt. Der bewegungskompensative Speicher 40, der dem Speicher 20 in Figur 1 entspricht, erzeugt zwei bewegungskompensierte Auε- gangsbildsignale G*l, G*2, von denen eines entsprechend der Figur l durch das Bewegungsvektorfeld D bewegungskompensiert ist, das andere durch den homogenisierten Bewegungsvektor DH. In Einrichtungen 41, 42, die den Elementen 31, 32, 33 der Fi- gur 1 entsprechen, wird durch Differenzbildung mit dem eingangsseitigen Bildsignal S je ein Fehlersignal VI bzw. V2 berechnet . In einer Einrichtung 43 wird aus den Fehlersignalen VI, V2 das minimale Fehlersignal ermittelt, welches dem Fehlersignal V der Figur 1 entspricht und der Bewegungseinrich- tung 34 zugeführt wird. Abhängig vom minimalen Fehlersignal- wird ein Schalter 44 gesteuert, der dasjenige der Bildsignale G*l, G*2 als Signal G* an das rekursive Filter 3, 4, 5 weiterleitet, welches das minimale der Fehlersignale VI bzw. V2 geliefert hat. A circuit section taking into account the use of a homogenized motion vector is shown in FIG. 3. The motion-compensated memory 40, which corresponds to the memory 20 in FIG. 1, generates two motion-compensated output image signals G * 1, G * 2, one of which is motion-compensated according to FIG. 1 by the motion vector field D, the other by the homogenized motion vector DH. In devices 41, 42, which correspond to elements 31, 32, 33 of FIG. 1, an error signal VI or V2 is calculated in each case by forming the difference with the image signal S on the input side. The minimum error signal which corresponds to the error signal V of FIG. 1 and is supplied to the movement device 34 is determined in a device 43 from the error signals VI, V2. Depending on the minimum error signal, a switch 44 is controlled, which forwards that of the image signals G * l, G * 2 as signal G * to the recursive filter 3, 4, 5, which has provided the minimum of the error signals VI and V2.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Rauschreduktion eines Bildsignals, bei dem das eingangsseitige Bildsignal (S) eine Folge von Bildern um- faßt, ein rauschreduziertes ausgangsseitiges Bildsignal (G) um die Dauer mindestens eines Bildes verzögert wird und das verzögerte rauschreduzierte Bildsignal (G*) mit dem eingangsseitigen Bildsignal (S) verknüpft wird (3) , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Bilder des verzögerten Bildsignals (G*) in Abhängigkeit von zwischen Bildern des eingangsseitigen Bildsignals (S) vorliegender Bewegung korrigiert werden.1. Method for noise reduction of an image signal, in which the input-side image signal (S) comprises a sequence of images, a noise-reduced output-side image signal (G) is delayed by the duration of at least one image and the delayed noise-reduced image signal (G *) with the input-side image signal (S) is linked (3), characterized in that the images of the delayed image signal (G *) are corrected as a function of movement existing between images of the input-side image signal (S).
2. Verfahren nach Anspruch l, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Bildinhalt von Bildern des verzögerten rauschreduzierten Bildsignals (G*) auf die Bewegungsphase derjenigen Bilder des eingangsseitigen Bildsignals (S) , mit denen die Bilder des verzögerten Bildsignals (G*) verknüpft werden, in Abhängig- keit von zwischen Bildern des eingangsseitigen Bildsignals vorliegender Bewegungsinformation (D) umgesetzt werden.2. The method according to claim l, characterized in that the image content of images of the delayed noise-reduced image signal (G *) on the movement phase of those images of the input image signal (S) with which the images of the delayed image signal (G *) are linked, depending - Speed of motion information (D) present between images of the input image signal.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß Bildpunkte in Aufdeckungsbereichen (F) ermittelt werden, die durch die zwischen den Bildern vorliegende Bewegung erzeugt werden, daß diese Bildpunkte zur bewegungsabhängigen Korrektur im verzögerten Bildsignal (G*) durch eine in den Bildern des eingangsseitigen Bildsignals durchgeführte örtliche Rauschreduktion (29) ersetzt werden.3. The method according to any one of claims 1 or 2, characterized in that pixels in detection areas (F) are determined, which are generated by the movement between the images, that these pixels for motion-dependent correction in the delayed image signal (G *) by a local noise reduction (29) carried out on the images of the input image signal.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß vor der Verknüpfung (3) eine Gewichtung des eingangsseitigen Bildsignals (S) mit einem ersten Faktor (k) und eine Gewichtung des verzögerten Bildsignals (G*) mit einem vom ersten linear abhängigen zweiten Faktor (l - k) durchgeführt wird, daß mittels Differenzbildung (31) zwischen dem eingangsseitigen Bildsignal (S) und dem verzögerten Bildsignal (G*) ein Fehlersignal (V) erzeugt wird, in Abhängigkeit dessen die Faktoren <k, 1 - k) gesteuert werden.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that before the link (3) a weighting of the input-side image signal (S) with a first factor (k) and a weighting of the delayed image signal (G *) with one of the first linear dependent second factor (l - k) is carried out that an error signal (V) is generated by forming the difference (31) between the input-side image signal (S) and the delayed image signal (G *), depending on which the factors <k, 1 - k) are controlled.
5. Verfahren nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der erste Faktor (k) n Abhängigkeit vom Fehlersignal (V) für kleinere Werte des Fehlersignals (V) überproportional größer gesteuert wird als für größere Werte des Fehlersignals (V)5. The method of claim 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the first factor (k) n depending on the error signal (V) for smaller values of the error signal (V) is controlled disproportionately larger than for larger values of the error signal (V)
6 Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß innerhalb eines der Bilder des eingangsseitigen Bildsignals (S) die Rauschleistung (35) ermittelt wird und davon abhangig die Faktoren (k, 1 - k) gesteuert werden.6 Method according to one of claims 4 or 5, so that the noise power (35) is determined within one of the images of the input image signal (S) and the factors (k, 1 - k) are controlled as a function thereof.
7 Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß abhängig von einem Vergleich des Fehlersignals (V) mit einem7. The method according to any one of claims 4 to 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that depending on a comparison of the error signal (V) with a
Schwellwert (41) die Verknüpfung des eingangsseitigen Bildsignals (S) mit dem verzögerten Bildsignal (G*) abgeschaltet wird und daß das rauschreduzierte Ausgangssignal (G) durch ein Signal gebildet wird, das durch eine nur in einem emzi- gen der Bilder des eingangsseitigen Bildsignals durchgeführte örtliche Rauschreduktion (29) erhalten w rdThreshold (41) the linkage of the input-side image signal (S) with the delayed image signal (G *) is switched off and that the noise-reduced output signal (G) is formed by a signal consisting of only one of the images of the input-side image signal performed local noise reduction (29) is obtained
8 Verfahren nach einem der Ansprüche l bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß e ne Erkennung von Objekten in den Bildern des eingangsseitigen Bildsignals (S) durchgeführt wird, daß für Bewegungsvektoren von Bildpunkten innerhalb eines der Objekte ein Ma ori- tätsbewegungsvektor ermittelt wird und daß diese Bewegungs- vektoren in Abhängigkeit vom Ma oritätsbewegungsvektor durch einen homogenisierten Bewegungsvektor (DH) ersetzt werden.8. The method according to any one of claims l to 7, characterized in that a detection of objects in the images of the input image signal (S) is carried out, that a motion motion vector is determined for motion vectors of pixels within one of the objects and that this motion - vectors are replaced depending on the Ma oritäts movement vector by a homogenized movement vector (DH).
9 Verfahren nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zur Objekterkennung eine Binarisierung des jeweiligen Bildes durch Vergleich der uminanzwerte jedes Bildpunktes mit einem Schwellwert durchgeführt wird, daß im binarisierten Bild Hel- ligkeitskanten ermittelt werden und daß durch Verkettung der Kanten Objekte ermittelt werden.9. The method according to claim 8, characterized in that for object recognition a binarization of the respective image is carried out by comparing the uminance values of each pixel with a threshold value, that brightness edges are determined in the binarized image and that objects are determined by concatenating the edges.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, sofern rückbe∑ogen auf einen der Ansprüche 4 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß ein weiteres verzögertes Bildsignal (G*2) erzeugt wird, das mittels des homogenisierten Bewegungsvektors (DH) bewegungε- kompenεiert ist, daß das Fehlersignal (V) als Minimum aus weiteren Fehlersignalen (VI, V2) ermittelt wird, die durch Differenzbildung zwischen dem eingangsseitigen Bildsignal (S) und dem verzögerten Bildsignal (G*l) bzw. dem weiteren verzögerten Bildsignal (G*2) gebildet werden, und daß das das minimale Fehlersignal (V) liefernde verzögerte Bildsignal (G*l oder G*2) mit dem eingangsseitigen Bildsignal (S) verknüpft wird. 10. The method according to claim 8 or 9, if referred to one of claims 4 to 7, characterized in that a further delayed image signal (G * 2) is generated which is movement-compensated by means of the homogenized motion vector (DH) that the error signal (V) is determined as a minimum from further error signals (VI, V2) which are formed by forming the difference between the input-side image signal (S) and the delayed image signal (G * l) or the further delayed image signal (G * 2) , and that the delayed image signal (G * l or G * 2) providing the minimum error signal (V) is linked to the input-side image signal (S).
GEÄNDERTE ANSPRÜCHECHANGED REQUIREMENTS
[beim Internationalen Büro am 16.Januar 1998 (16.01.98) eingegangen; ursprüngliche Ansprüche 1-10 durch geänderte Ansprüche 1-7 ersetzt (3 Seiten)][Received at the International Bureau on January 16, 1998 (January 16, 1998); original claims 1-10 replaced by amended claims 1-7 (3 pages)]
1. Verfahren zur Rauschreduktion eines Bildsignals, bei dem das eingangsseitige Bildsignal (S) eine Folge von Bildern um- 5 faßt, mit folgenden Merkmalen:1. A method for noise reduction of an image signal, in which the input-side image signal (S) comprises a sequence of images, with the following features:
- ein rauschreduziertes ausgangsseitiges Bildsignal (G) wird um die Dauer mindestens eines Bildes verzögert,a noise-reduced output-side image signal (G) is delayed by the duration of at least one image,
- mittels Differenzbildung (31) zwischen dem eingangsseitigen Bildsignal (S) und dem verzögerten Bildsignal (G*) wird ein lυ Fehlersignal (V) erzeugt,- By forming the difference (31) between the input-side image signal (S) and the delayed image signal (G *), an υ error signal (V) is generated,
- innerhalb eines der Bilder des eingangsseitigen Bildsignals (Ξ) wird die Rauschleistung (35) ermittelt,the noise power (35) is determined within one of the images of the input image signal (Ξ),
- eine Gewichtung des eingangsseitigen Bildsignals (S) mit einem ersten Faktor (k) und eine Gewichtung des verzögerten- A weighting of the input image signal (S) with a first factor (k) and a weighting of the delayed
15 rauschreduzierten Bildsignals (G*) mit einem vom ersten linear abhangigen zweiten Faktor (1 - k) wird durchgeführt, wobei die Faktoren (k, 1 - k) m Abhängigkeit des Fehlersignals (V) und m Abhängigkeit der ermittelten Rauschleistung (35) gesteuert werden, 0 - das mit dem zweiten Faktor (1-k) gewichtete verzögerte rauschreduzierte Bildsignal (G*) wird mit dem mit dem ersten Faktor (k) gewichteten eingangsseitigen Bildsignal (S) verknüpft ( 3) ,15 noise-reduced image signal (G *) with a second factor (1 - k) which is dependent on the first linear is carried out, the factors (k, 1 - k) being controlled as a function of the error signal (V) and as a function of the determined noise power (35) 0 - the delayed noise-reduced image signal (G *) weighted by the second factor (1-k) is linked to the input-side image signal (S) weighted by the first factor (k) (3),
- der Bildmhalt von Bildern des mit dem zweiten Faktor (1-k) 5 gewichteten verzögerten rauschreduzierten Bildsignals (G*) wird auf die Bewegungsphase derjenigen Bilder des eingangsseitigen Bildsignals (S) , mit denen die Bilder des mit dem zweiten Faktor (1-k) gewichteten verzögerten Bildsignals (G*) verknüpft werden, in Abhängigkeit von zwischen Bildern 30 des eingangsseitigen Bildsignals vorliegender Bewegungsinformation (D) umgesetzt.- The image content of images of the delayed noise-reduced image signal (G *) weighted by the second factor (1-k) 5 is based on the movement phase of those images of the input-side image signal (S) with which the images of the image factor (1-k ) weighted delayed image signal (G *) are linked, depending on the movement information (D) present between images 30 of the input-side image signal.
35 2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der erste Faktor (k) m Abhängigkeit vom Fehlersignal (V) für kleinere Werte des Fehlersignals (V) uberproportional großer gesteuert wird als für größere Werte des Fehlersignals (V) .35 2. The method according to claim 1, characterized in that the first factor (k) m as a function of the error signal (V) is controlled disproportionately larger for smaller values of the error signal (V) than for larger values of the error signal (V).
5 3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß Bildpunkte m Aufdeckungsbereichen (F) ermittelt werden, die durch die zwischen den Bildern vorliegende Bewegung erzeugt werden, daß diese Bildpunkte zur bewegungsabhangigen Korrek- U tur im verzögerten Bildsignal (G*) durch eine in den Bildern des eingangsseitigen Bildsignals durchgeführte örtliche Rauschreduktion (29) ersetzt werden.5 3. Method according to one of claims 1 or 2, characterized in that pixels m detection areas (F) are determined, which are generated by the movement between the images, that these pixels for movement-dependent correction U ture in the delayed image signal (G * ) are replaced by a local noise reduction (29) carried out in the images of the input-side image signal.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, 5 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß abhangig von einem Vergleich des Fehlersignals (V) mit einem Schwellwert (41) die Verknüpfung des eingangsseitigen Bildsignals (S) mit dem verzögerten Bildsignal (G*) abgeschaltet wird und daß das rauschreduzierte Ausgangssignal (G) durch ein Signal gebildet wird, das durch eine nur in einem einzigen der Bilder des eingangsseitigen Bildsignals durchgeführte ortliche Rauschreduktion (29) erhalten wird.4. The method according to any one of claims 1 to 3, 5 characterized in that depending on a comparison of the error signal (V) with a threshold (41), the linkage of the input image signal (S) with the delayed image signal (G *) is switched off and that the noise-reduced output signal (G) is formed by a signal which is obtained by local noise reduction (29) carried out in only one of the images of the input-side image signal.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß eine Erkennung von Objekten in den Bildern des eingangsseitigen Bildsignals (S) durchgeführt wird, daß für Bewegungsvektoren von Bildpunkten innerhalb eines der Objekte ein Ma ori- tatsbewegungsvektor ermittelt wird und daß diese Bewegungs- vektoren in Abhängigkeit vom Ma oπtatsbewegungsvektor durch einen homogenisierten Bewegungsvektor (DH) ersetzt werden.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that a detection of objects in the images of the input-side image signal (S) is carried out, that for motion vectors of pixels within one of the objects a Ma oritatsungsvectorvector is determined and that this motion - Vectors depending on the Ma πtatsbewegungvektor be replaced by a homogenized motion vector (DH).
6. Verfahren nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zur Objekterkennung eine Bmarisierung des jeweiligen Bildes durch Vergleich der Lummanzwerte jedes Bildpunktes m t einem Schwellwert durchgeführt wird, daß im binarisierten Bild Hel- ligkeitskanten ermittelt werden und daß durch Verkettung der Kanten Objekte ermittelt werden.6. The method according to claim 5, characterized in that for object detection a bmarization of the respective image is carried out by comparing the luminance values of each pixel with a threshold value that Hel- in the binarized image Liability edges are determined and that objects are determined by concatenating the edges.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß ein weiteres verzögertes Bildsignal (G*2) erzeugt wird, das mittels des homogenisierten Bewegungsvektors (DH) bewegungs- kompensiert ist, daß das Fehlersignal (V) als Minimum aus weiteren Fehlersignalen (VI, V2 ) ermittelt wird, die durch Differenzbildung zwischen dem eingangsseitigen Bildsignal (S) und dem verzögerten Bildsignal (G*l) bzw. dem weiteren verzögerten Bildsignal (G*2) gebildet werden, und daß das das minimale Fehlersignal (V) liefernde verzögerte Bildsignal (G^l oder G*2) mit dem eingangsseitigen Bildsignal (S) verknüpft wird. 7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that a further delayed image signal (G * 2) is generated, which is motion-compensated by means of the homogenized motion vector (DH) that the error signal (V) as a minimum of further error signals (VI, V2) is determined, which are formed by forming the difference between the input-side image signal (S) and the delayed image signal (G * l) or the further delayed image signal (G * 2), and that this is the minimum error signal (V) delivering delayed image signal (G ^ l or G * 2) is linked to the input image signal (S).
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