專利名稱：適應性濾除影像噪聲的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種影像處理方法及裝置，尤其涉及一種通過偵測影像中的邊緣方向，適應性地濾除影像中噪聲的影像處理方法及裝置。
背景技術(shù)：
隨著數(shù)字攝影、播放器材的普及，工業(yè)界及一般消費者對數(shù)字影像處理技術(shù)的需求逐漸增加。舉例來說，顯示器中經(jīng)常通過影像銳化(imagesharpening)技術(shù)，加強畫面的清晰度。在一影像信號中，高頻成分是相關(guān)于物體邊緣及紋理細節(jié)等特征，因此，影像銳化的概念主要是加強影像信號的高頻成分，進而加強畫面的清晰度。一般來說，公知影像銳化技術(shù)是擷取原始影像的高頻成分，再將高頻成分迭加至原始影像。然而，在產(chǎn)生或傳輸影像信號的過程中，或多或少都會受到噪聲的干擾，造成影像信號中摻雜有噪聲成分，而噪聲的頻譜是橫跨低頻至高頻。因此，在擷取高頻成分之前，須對影像信號執(zhí)行去噪聲操作。若不先執(zhí)行去噪聲操作，則高頻噪聲在影像銳化的過程中會被放大并加入原始影像，造成影像的質(zhì)量降低。在實際應用中，去噪聲操作一般通過將原始影像送至一低通濾波器處理來實現(xiàn)。 低通濾波器可用來去除影像信號中的高頻噪聲。然而，在去除高頻噪聲的過程中，原始影像的高頻成分也一并遭到去除或衰減，使得影像的邊緣、紋理變得模糊不清。也就是說，傳統(tǒng)的低通濾波器無法分辨影像的高頻噪聲與高頻成分，使得銳化影像的同時亦蒙受影像細節(jié)的損失。因此，如何在去除噪聲的過程中，保留原始影像中的高頻成分，已成為工業(yè)界的努力目標。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的主要目的即在于提供一種影像處理方法及影像處理裝置。本發(fā)明公開一種影像處理方法，用來適應性地濾除一影像中的噪聲，包含有針對該影像的多個像素中的一像素，計算該像素于多個方向的多個梯度；根據(jù)該多個梯度，判斷該像素的一邊緣程度及一邊緣方向；根據(jù)該邊緣程度及該邊緣方向，于該多個像素中，選擇該像素附近的多個鄰近像素；計算該多個鄰近像素與該像素的多個相似度；根據(jù)該多個相似度，產(chǎn)生多個權(quán)重；以及根據(jù)該多個權(quán)重，對該多個鄰近像素及該像素執(zhí)行加權(quán)平均低通運算，以產(chǎn)生一輸出像素。本發(fā)明還公開一種影像處理裝置，用來適應性地濾除一影像中的噪聲，包含有一接收端，用來接收一影像的多個像素；一輸出端，用來輸出一輸出像素；一邊緣偵測器，包含有多個梯度偵測器，用來針對該多個像素的一像素，計算該像素于多個方向的多個梯度； 以及一梯度分析器，用來根據(jù)該多個梯度，判斷該像素的一邊緣程度及一邊緣方向；一像素延遲裝置，用來延遲該多個像素，以等待該邊緣偵測器輸出該邊緣程度及該邊緣方向；一像素選擇器，用來根據(jù)該邊緣程度及該邊緣方向，于該多個像素中，選擇該像素附近的多個鄰近像素；以及一適應性低通濾波裝置，包含有一相似度計算裝置，用來計算該多個鄰近像素與該像素的多個相似度；一權(quán)重產(chǎn)生器，用來根據(jù)該多個相似度，產(chǎn)生多個權(quán)重；以及一低通濾波器，用來根據(jù)該多個權(quán)重，對該多個鄰近像素及該像素執(zhí)行加權(quán)平均低通運算，以產(chǎn)生該輸出像素。


圖IA為本發(fā)明實施例一影像處理裝置的示意圖。
圖IB為圖IA的影像處理裝置的--邊緣偵測器的示意圖。
圖IC為圖IA的影像處理裝置的--適應性低通濾波裝置的示意圖。
圖2A至圖2C為圖IA的一像素選擇器，選擇多個鄰近像素的實施例的示意圖。
圖3為本發(fā)明實施例一影像處理流程的示意圖。
其中，附圖標記說明如下
IMG、IMG_f 影像LV邊緣程度
DRC邊緣方向P (1，1)、P (N，Μ)、P (χ-2，y)、P (χ-1，y)、
P (x, y)、P(x+l，y)>P(x+2, y)、P(x，y-2)
P(x，y-l)、P(x，y+l)、P(x，y+2)像素
P_nr(l),P_nr(L)鄰近像素P_out(x, y)輸出像素
g_l、g_2、g_K 梯度LH⑴、LH (L)相似度
W(I)、W(L)權(quán)重
10影像處理裝置100輸入端
102輸出端110邊緣偵測器
112_1、112_2、112_K 梯度偵測器114梯度分析器
120像素延遲裝置130像素選擇器
140適應性低通濾波裝置142相似度計算裝置
144權(quán)重產(chǎn)生器146低通濾波器
30影像處理流程300、302、304、306、308、310、312、
314步驟
具體實施例方式
請參考圖1A，圖IA為本發(fā)明實施例一影像處理裝置10的示意圖。影像處理裝置 10用來適應性地濾除一影像IMG中的噪聲，其包含有一接收端100、一輸出端102、一邊緣偵測器110、一像素延遲裝置120、一像素選擇器130及一適應性低通濾波裝置140。接收端100用來接收一影像IMG的像素P(l，l) P(N，M)。輸出端102用來輸出一輸出像素P_ out (χ, y)。邊緣偵測器110包含有梯度偵測器112_1 112J(及一梯度分析器114，如圖 IB所示。梯度偵測器112_1 112_K用來針對像素P(l，l) P(N，M)中的一像素P(x，y)， 計算像素P(x，y)于K個方向的梯度g_l g_K(K>2)。梯度分析器114用來根據(jù)梯度 g_l g_K，判斷像素P(x，y)的一邊緣程度LV及一邊緣方向DRC。像素延遲裝置130用來延遲像素P (1，1) P(N，M)，以等待邊緣偵測器110完成邊緣程度LV及邊緣方向DRC的計算。像素選擇器130用來根據(jù)邊緣程度LV及邊緣方向DRC，于像素P(1，1) P(N，M)中，選擇像素P(x，y)附近的像素，作為鄰近像素P_nr(l) P_nr(L)。適應性低通濾波裝置140 包含有一相似度計算裝置142、一權(quán)重產(chǎn)生器144及一低通濾波器146，如圖IC所示。相似度計算裝置142用來計算鄰近像素P_nr(l) P_nr(L)與像素P(x，y)的相似度LH⑴ LH(L)0權(quán)重產(chǎn)生器144用來根據(jù)相似度LH(I) LH(L)，產(chǎn)生權(quán)重W(I) W(L)。最后，低通濾波器146根據(jù)權(quán)重W(I) W(L)，對鄰近像素P_nr(l) P_nr(L)及像素P(x，y)執(zhí)行加權(quán)平均低通運算，以產(chǎn)生輸出像素P_out (χ, y)。簡單來說，針對公知技術(shù)中，影像的高頻成分于去噪聲過程中一并遭到濾除的缺點，邊緣偵測器110計算影像中每一像素于K個方向的梯度g_l g_K，以判斷像素P(X， y)的邊緣程度LV及邊緣方向DRC。接著，像素選擇器130「方向性」地選擇鄰近像素P_ nr(l) P_nr(L)，以于后續(xù)的加權(quán)低通運算中，避免在濾除高頻噪聲的同時，濾除影像IMG 的高頻成分。換言之，影像處理裝置10利用物體邊緣、紋理細節(jié)等高頻成分皆有方向性，而高頻噪聲無方向性的特性，在執(zhí)行低通去噪聲操作時，將邊緣方向納入計算，以區(qū)別高頻噪聲與高頻成分。須注意的是，影像IMG中的邊緣方向可能是任何方向，但在實際應用時可能受限于硬件計算能力不足，而無法負荷同時計算像素P(X，y)于所有方向的梯度。因此，在實務上，為降低運算復雜度，邊緣偵測器110可較佳地僅計算像素P(x，y)于兩正交方向(如垂直方向與水平方向)的梯度g_l、g_2，以此模擬實際的邊緣方向。當然，本領(lǐng)域具通常知識者可計算像素P(x，y)于更多方向的梯度，以更進一步地降低模擬邊緣方向與實際邊緣方向的差距，進而提高保留高頻成分的效率。以水平及垂直方向為例，請參考圖2A、圖2B及圖2C，圖2A、圖2B及圖2C為像素選擇器130選擇鄰近像素P_nr(l) P_nr(L)的實施例的示意圖。若像素P(x，y)于水平方向的梯度的絕對值大于像素P (χ，y)于垂直方向的梯度的絕對值，梯度分析器114判定邊緣方向DRC為水平方向。接著，像素選擇器130于所有像素P(l，l) P(N，M)中，選擇像素P (χ，y)附近沿水平方向的像素P (x-2, y)、P (χ-l，y)、P (χ+l，y)、P (x+2, y)，作為鄰近像素？_皿(1) P_nr(L)，如圖2A所示。相反地，若像素P (x，y)于水平方向的梯度的絕對值小于像素P(x，y)于垂直方向的梯度的絕對值，梯度分析器114判定邊緣方向DRC為垂直方向，而像素選擇器130于所有像素P (1，1) P(N，M)中，選擇于像素P(x，y)附近沿垂直方向的像素 P (X，1-2)、P (X，y-1)、P (χ，y+1)、P (χ, y+2)，作為鄰近像素 P_nr (1) P_nr (L)， 如圖2B所示。當然，像素P(x，y)亦可能不屬于任何邊緣地區(qū)，亦即水平及垂直方向的梯度皆顯示邊緣程度LV不顯著時，像素選擇器130于所有像素P(l，l) P(N，M)中，可平均、無方向性地選擇像素P (x, y)附近的像素P (χ-l，y)、P (χ+l，y)、P (χ, y-1)、P (χ, y+1)，作為鄰近像素P_nr (1) P_nr (L)，如圖2C所示。須特別注意的是，圖2A、圖2B及圖2C僅用來說明本發(fā)明實現(xiàn)「方向性」低通濾波的實施例，本領(lǐng)域具通常知識者可根據(jù)不同的需求、應用，調(diào)整所選擇鄰近像素的范圍、方向等，而不限于此。一旦鄰近像素P_nr⑴ P_nr (L)已選定，相似度計算裝置142計算每一鄰近像素與像素P(x，y)的灰階差值的倒數(shù)的絕對值，作為相似度。以圖2A的情形為例，鄰近像素P(X-2，y)、P(X-l，y)、P(X+l，y)、P(X+2，y)與像素 P(x，y)的相似度依序為

權(quán)利要求
1.一種影像處理方法，用來適應性地濾除一影像中的噪聲，其特征在于， 該影像處理方法包含有針對該影像的多個像素中的一像素，計算該像素于多個方向的多個梯度； 根據(jù)該多個梯度，判斷該像素的一邊緣程度及一邊緣方向； 根據(jù)該邊緣程度及該邊緣方向，于該多個像素中，選擇該像素附近的多個鄰近像素； 計算該多個鄰近像素與該像素的多個相似度； 根據(jù)該多個相似度，產(chǎn)生多個權(quán)重；以及根據(jù)該多個權(quán)重，對該多個鄰近像素及該像素執(zhí)行加權(quán)平均低通運算，以產(chǎn)生一輸出像素。
2.如權(quán)利要求1所述的影像處理方法，其特征在于，該多個方向包含有互為正交的一第一方向及一第二方向。
3.如權(quán)利要求1所述的影像處理方法，其特征在于，根據(jù)該邊緣程度及該邊緣方向， 于該多個像素中，選擇該像素附近的該多個鄰近像素的步驟，包含有當該邊緣方向為一水平方向時，于該多個像素中，選擇該像素沿該水平方向附近的多個像素，作為該多個鄰近像
4.如權(quán)利要求1所述的影像處理方法，其特征在于，根據(jù)該邊緣程度及該邊緣方向， 于該多個像素中，選擇該像素附近的該多個鄰近像素的步驟，包含有當該邊緣方向為一垂直方向時，于該多個像素中，選擇該像素沿該垂直方向附近的多個像素，作為該多個鄰近像
5.如權(quán)利要求1所述的影像處理方法，其特征在于，根據(jù)該邊緣程度及該邊緣方向，于該多個像素中，選擇該像素附近的該多個鄰近像素的步驟，包含有當該邊緣方向不顯著時， 于該多個像素中，平均、無方向性地選擇該像素附近的多個像素，作為該多個鄰近像素。
6.如權(quán)利要求1所述的影像處理方法，其特征在于，計算該多個鄰近像素與該像素的該多個相似度的步驟，包含有計算該多個鄰近像素與該像素的多個灰階差值的多個倒數(shù)的多個絕對值，作為該多個相似度。
7.如權(quán)利要求1所述的影像處理方法，其特征在于，根據(jù)該多個相似度，產(chǎn)生該多個權(quán)重的步驟包含有當該多個相似度的一相似度較高時，維持該相似度對應的該權(quán)重為一標準權(quán)重。
8.如權(quán)利要求1所述的影像處理方法，其特征在于，根據(jù)該多個相似度，產(chǎn)生該多個權(quán)重的步驟包含有當該多個相似度的一相似度較低時，降低該相似度對應的該權(quán)重。
9.一種影像處理裝置，用來適應性地濾除一影像中的噪聲，其特征在于，該影像處理裝置包含有一接收端，用來接收一影像的多個像素； 一輸出端，用來輸出一輸出像素； 一邊緣偵測器，包含有至少一梯度偵測器，用來針對該多個像素的一像素，計算該像素于多個方向的多個梯度；以及一梯度分析器，用來根據(jù)該多個梯度，判斷該像素的一邊緣程度及一邊緣方向； 一像素延遲裝置，用來延遲該多個像素，以等待該邊緣偵測器輸出該邊緣程度及該邊緣方向；一像素選擇器，用來根據(jù)該邊緣程度及該邊緣方向，于該多個像素中，選擇該像素附近的多個鄰近像素；以及一適應性低通濾波裝置，包含有一相似度計算裝置，用來計算該多個鄰近像素與該像素的多個相似度； 一權(quán)重產(chǎn)生器，用來根據(jù)該多個相似度，產(chǎn)生多個權(quán)重；以及一低通濾波器，用來根據(jù)該多個權(quán)重，對該多個鄰近像素及該像素執(zhí)行加權(quán)平均低通運算，以產(chǎn)生該輸出像素。
10.如權(quán)利要求9所述的影像處理裝置，其特征在于，該多個方向包含有互為正交的一第一方向及一第二方向。
11.如權(quán)利要求9所述的影像處理裝置，其特征在于，該像素選擇器于該邊緣方向為一水平方向時，于該多個像素中，選擇該像素沿該水平方向附近的多個像素，作為該多個鄰近像素。
12.如權(quán)利要求9所述的影像處理裝置，其特征在于，該像素選擇器于該邊緣方向為一垂直方向時，于該多個像素中，選擇該像素沿該垂直方向附近的多個像素，作為該多個鄰近像素。
13.如權(quán)利要求9所述的影像處理裝置，其特征在于，該像素選擇器于該邊緣方向不顯著時，于該多個像素中，平均、無方向性地選擇該像素附近的多個像素，作為該多個鄰近像素。
14.如權(quán)利要求9所述的影像處理裝置，其特征在于，該相似度計算裝置計算該多個鄰近像素與該像素的多個灰階差值的多個倒數(shù)的多個絕對值，作為該多個相似度。
15.如權(quán)利要求9所述的影像處理裝置，其特征在于，該權(quán)重產(chǎn)生器于該多個相似度的一相似度較高時，維持該相似度對應的該權(quán)重為一標準權(quán)重。
16.如權(quán)利要求9所述的影像處理裝置，其特征在于，該權(quán)重產(chǎn)生器于該多個相似度的一相似度較低時，降低該相似度對應的該權(quán)重。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種影像處理方法及裝置，用來適應性地濾除一影像中的噪聲。該種影像處理方法包含有針對該影像的多個像素中的一像素，計算該像素于多個方向的多個梯度；根據(jù)該多個梯度，判斷該像素的一邊緣程度及一邊緣方向；根據(jù)該邊緣程度及該邊緣方向，于該多個像素中，選擇該像素附近的多個鄰近像素；計算該多個鄰近像素與該像素的多個相似度；根據(jù)該多個相似度，產(chǎn)生多個權(quán)重；以及根據(jù)該多個權(quán)重，對該多個鄰近像素及該像素執(zhí)行加權(quán)平均低通運算，以產(chǎn)生一輸出像素。
文檔編號G06T5/00GK102281388SQ20101019932
公開日2011年12月14日 申請日期2010年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月9日
發(fā)明者林裕貿(mào) 申請人:聯(lián)詠科技股份有限公司