專利名稱：降低影像噪聲的方法及相關(guān)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種降低影像噪聲的方法及其裝置，尤其涉及一種利用噪聲的分布范圍來降低影像噪聲的方法及其裝置。
背景技術(shù)：
隨著數(shù)字?jǐn)z影、播放器材的普及，業(yè)界及一般消費(fèi)者對數(shù)字影像處理技術(shù)的需求逐漸增加。因?yàn)闊o論攝影機(jī)規(guī)格如何完善，仍沒有任何影像是絕對完美的，影像會因噪聲的存在而被干擾。在數(shù)字影像中，噪聲的主要來源是在影像擷取、數(shù)字化及/或傳輸期間出現(xiàn)。而影像傳感器的表現(xiàn)受到很多因素的影響，像是在影像擷取期間的環(huán)境情況，以及感測組件本身的質(zhì)量，例如，在電荷稱合組件(Charge-Coupled Device,CCD)照相機(jī)的影像擷取中，亮度是影響所產(chǎn)生影像中的噪聲量的重要因素。過濾數(shù)字影像以于保護(hù)影像細(xì)節(jié)的過程中衰減噪聲，是一個影像處理中必要的處理步驟。舉例來說，在一影像信號中，高頻成分是相關(guān)于物體邊緣及紋理細(xì)節(jié)等特征，因此，影像銳化的概念主要是加強(qiáng)影像信號的高頻成分，進(jìn)而加強(qiáng)畫面的清晰度。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。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(shí)際應(yīng)用中，去除噪聲操作一般通過噪聲濾除技術(shù)來加強(qiáng)畫面的清晰度，如空間濾波器(spatial filter)、雙向?yàn)V波器(Bilateral filter)及時(shí)間平均濾波器(Temporal filter)。以空間濾波器來說，如盒型濾波器(box filter)或高斯濾波(Gaussian filter)其在去除噪聲的過程中，由于無法判別是影像信號還是噪聲，雖然可以定義不同程度的濾波系數(shù)，但影像的細(xì)節(jié)(如紋理)或邊緣處會變得模糊不清。雙向?yàn)V波器為空間與亮度(luminance)加乘的濾波器，可用來影像中亮度值變化較小的噪聲給平滑消除掉，而把亮度值變化較大的影像邊緣保留下來，但因計(jì)算過于復(fù)雜，且只考慮亮度與噪聲之間的關(guān)系，因此無法有效地去除噪聲。時(shí)間平均濾波器需利用兩個連續(xù)的影像間的變化來取得噪聲特征，因此無法在單張影像上進(jìn)行濾波來去除噪聲，且對內(nèi)存限制的系統(tǒng)無法實(shí)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種降低影像噪聲的方法及相關(guān)裝置，以有效區(qū)分出影像信號及噪聲，進(jìn)而正確過濾掉噪聲并保留影像細(xì)節(jié)。本發(fā)明公開一種降低一影像噪聲的方法，該方法包含有:通過一影像傳感器擷取一影像，其中該影像包含多個像素，每一像素對應(yīng)于一色彩成分；選取該多個像素中的一目標(biāo)像素；根據(jù)一噪聲擾動函數(shù)，產(chǎn)生對應(yīng)于該目標(biāo)像素的一噪聲臨界值，其中該噪聲擾動函數(shù)是關(guān)于該影像傳感器的噪聲分布范圍；計(jì)算該目標(biāo)像素與一鄰近像素的一像素差值，其中該鄰近像素與該目標(biāo)像素具有相同的色彩成分；比較該像素差值與該噪聲臨界值的大小關(guān)系，以判斷該鄰近像素是否為該目標(biāo)像素的噪聲；以及當(dāng)判斷該鄰近像素為該目標(biāo)像素的噪聲時(shí)，進(jìn)行一像素平滑運(yùn)算，以降低該目標(biāo)像素的噪聲。本發(fā)明還公開一種噪聲處理裝置，用來降低一影像傳感器所擷取的一影像的噪聲，該噪聲處理裝置包含有:一選取單元，用來選取該影像所包含的多個像素中的一目標(biāo)像素，其中每一像素對應(yīng)于一色彩成分；一運(yùn)算單元，用來根據(jù)一噪聲擾動函數(shù)，產(chǎn)生對應(yīng)于該目標(biāo)像素的一噪聲臨界值，其中該噪聲擾動函數(shù)是關(guān)于該影像傳感器的噪聲分布范圍；一比較單元，用來計(jì)算該目標(biāo)像素與一鄰近像素的一像素差值，其中該鄰近像素與該目標(biāo)像素具有相同的色彩成分；一判斷單元，用來比較該像素差值與該噪聲臨界值的大小關(guān)系，以判斷該鄰近像素是否為該目標(biāo)像素的噪聲；以及一過濾單元，用來當(dāng)判斷該鄰近像素為該目標(biāo)像素的噪聲時(shí)，進(jìn)行一像素平滑運(yùn)算，以降低該目標(biāo)像素的噪聲。本發(fā)明還公開一種影像處理系統(tǒng)，包含有:一影像擷取裝置，包含有一影像傳感器，用來擷取一影像，該影像包含多個像素，每一像素對應(yīng)于一色彩成分；以及一影像處理裝置，用來接收從該影像擷取裝置的該影像，并對該影像進(jìn)行至少一影像程序；其中，該影像處理裝置包含有一噪聲處理裝置，用來降低該影像的噪聲，該噪聲處理裝置包含有:一選取單元，用來選取該多個像素中的一目標(biāo)像素；一運(yùn)算單元，用來根據(jù)一噪聲擾動函數(shù)，產(chǎn)生對應(yīng)于該目標(biāo)像素的一噪聲臨 界值，其中該噪聲擾動函數(shù)是關(guān)于該影像傳感器的噪聲分布范圍；一比較單元，用來計(jì)算該目標(biāo)像素與一鄰近像素的一像素差值，其中該鄰近像素與該目標(biāo)像素具有相同的色彩成分；一判斷單元，用來比較該像素差值與該噪聲臨界值的大小關(guān)系，以判斷該鄰近像素是否為該目標(biāo)像素的噪聲；以及一過濾單元，用來當(dāng)判斷該鄰近像素為該目標(biāo)像素的噪聲時(shí)，進(jìn)行一像素平滑運(yùn)算，以降低該目標(biāo)像素的噪聲。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例一影像處理系統(tǒng)的示意圖。圖2為本發(fā)明實(shí)施例一噪聲去除流程的示意圖。圖3為本發(fā)明實(shí)施例一影像傳感器的噪聲分布機(jī)率圖。圖4為本發(fā)明實(shí)施例一影像傳感器的噪聲分布標(biāo)準(zhǔn)偏差與亮度的關(guān)系圖。圖5為本發(fā)明另一實(shí)施例一影像傳感器的噪聲分布標(biāo)準(zhǔn)偏差與亮度的關(guān)系圖。圖6為本發(fā)明實(shí)施例一影像傳感器的亮度增益補(bǔ)償值與噪聲分布標(biāo)準(zhǔn)偏差的關(guān)系圖。圖7為本發(fā)明實(shí)施例一噪聲處理裝置的不意圖。圖8為本發(fā)明實(shí)施例一像素窗口的示意圖。其中，附圖標(biāo)記說明如下:10影像處理系統(tǒng)100影像擷取裝置102彩色濾鏡數(shù)組1021彩色濾鏡104取樣單元106模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換單元110影像處理裝置
112影像處理單元20噪聲去除流程200、210、220、230、240、250、260 步驟70噪聲處理裝置702選取單元704運(yùn)算單元

706比較單元708判斷單元710過濾單元712窗口選取單元714像素更新單元80像素窗口G6目標(biāo)像素G0-, G1-, G2 > G3> G4> G5-, G7-, G8-,鄰近像素G9-, G10-, G11-, G12Reg_Lum_Slope亮度與標(biāo)準(zhǔn)偏差關(guān)系參數(shù)Reg_Std_Percentage噪聲分布機(jī)率參數(shù)Reg_IS0_Spee d_Ga i η增益補(bǔ)償參數(shù)Reg_Min_STD小標(biāo)準(zhǔn)偏差參數(shù)
具體實(shí)施例方式請參考圖1，圖1為本發(fā)明實(shí)施例一影像處理系統(tǒng)10的示意圖。影像處理系統(tǒng)10包含一影像擷取裝置100及一影像處理裝置110。影像擷取裝置100包含一影像傳感器(如電荷稱合組件(Charge-Coupled Device, CCD))、一取樣單元104及一模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換單元(Analog-to-Digital Converter, ADC) 106。影像傳感器用來擷取一影像,其包含一彩色濾鏡數(shù)組(color filter array, CFA) 102,用以產(chǎn)生關(guān)于該影像的一像素?cái)?shù)組,其中像素?cái)?shù)組中的每一像素皆對應(yīng)到一彩色濾鏡1021，從而對應(yīng)至多個色彩成分(如紅、藍(lán)及綠色)的其中之一。像素?cái)?shù)組通過取樣單元104的取樣(sampling)及模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換單元(Analog-to-Digital Converter, ADC) 106的處理后,輸出至影像處理裝置110。為了便于說明，本發(fā)明實(shí)施例以拜爾(Bayer)彩色濾鏡數(shù)組來表示上述的彩色濾鏡數(shù)組。影像處理裝置110用來接收從影像擷取裝置100的影像數(shù)據(jù)(可稱為拜爾影像(Bayer image))，并通過影像處理單元112進(jìn)行特定影像程序(如像素補(bǔ)償(pixel compensation)、色彩修正(color interpolation)及影像增強(qiáng)(image enhancement))后，輸出完整的彩色影像。請參考圖2,圖2為本發(fā)明實(shí)施例一噪聲去除(noise reduction)流程20的示意圖。噪聲去除流程20可用于影像處理裝置110，并包含有以下步驟:步驟200:接收從該影像擷取裝置100的影像，其中該影像包含多個像素，每一個像素對應(yīng)于一色彩成分。步驟210:選取該多個像素中的一目標(biāo)像素。步驟220:根據(jù)一噪聲擾動函數(shù)，產(chǎn)生對應(yīng)于該目標(biāo)像素的一噪聲臨界值，其中該噪聲臨界值關(guān)于該目標(biāo)像素的噪聲分布范圍。步驟230:計(jì)算該目標(biāo)像素與一鄰近像素的像素差值，其中該鄰近像素與該目標(biāo)像素具有相同的色彩成分。步驟240:比較該像素差值與該噪聲臨界值的大小，以判斷該鄰近像素是否為該目標(biāo)像素的噪聲。步驟250:若該鄰近像素被認(rèn)為是該目標(biāo)像素的噪聲時(shí)，則通過一像素平滑運(yùn)算，以降低該目標(biāo)像素的噪聲。步驟260:結(jié)束。根據(jù)噪聲去除流程20，影像處理裝置110選取一目標(biāo)像素，并根據(jù)噪聲擾動函數(shù)計(jì)算對應(yīng)于目標(biāo)像素的噪聲臨界值。接著，影像處理裝置110計(jì)算目標(biāo)像素與具有相同色彩成分(如紅、藍(lán)或綠色)的鄰近像素的像素差值，以及比較像素差值與噪聲臨界值的大小關(guān)系，用以判斷此鄰近像素是否為目標(biāo)像素的噪聲。當(dāng)像素差值小于噪聲臨界值時(shí)，判斷鄰近像素為目標(biāo)像素的噪聲，而當(dāng)像素差值大于噪聲臨界值時(shí)，判斷鄰近像素不是目標(biāo)像素的該噪聲，而是一邊緣像素。另外，當(dāng)判斷鄰近像素為噪聲時(shí)，影像處理裝置110通過一像素平滑運(yùn)算將目標(biāo)像素與鄰近像素的像素值作平均，并利用計(jì)算出來的像素平均值作為目標(biāo)像素的新的像素值，藉以降低目標(biāo)像素的噪聲，得到較平滑的影像。值得注意的是，若判斷鄰近像素不為噪聲時(shí)，不使用此鄰近像素與目標(biāo)像素的像素值作平滑運(yùn)算，藉以避免模糊影像的細(xì)節(jié)。另外，本發(fā)明實(shí)施例不限于比較目標(biāo)像素與單一個鄰近像素的像素差值與噪聲臨界值。舉例來說，在一實(shí)施例中，影像處理裝置110可依據(jù)目標(biāo)像素的位置，界定一特定尺寸的像素窗口。在像素窗口范圍內(nèi)且與目標(biāo)像素具有相同色彩成分的像素，皆可視為鄰近像素，因此影像處理裝置110分別比較各個鄰近像素與目標(biāo)像素的像素差值與噪聲臨界值，以判斷各個鄰近像素是否為一噪聲，進(jìn)而決定是否進(jìn)行像素平滑運(yùn)算，以降低影像噪聲并保留影像細(xì)節(jié)。值得注意的是，噪聲臨界值“Adaptive_Thr”是根據(jù)噪聲擾動函數(shù)計(jì)算得出，而噪聲擾動函數(shù)是根據(jù)影像傳感器的特性來設(shè)計(jì)。噪聲擾動函數(shù)包含最小標(biāo)準(zhǔn)偏差參數(shù)“Reg_Min_STD”、目標(biāo)像素的像素值“Pixcel_Value”、噪聲分布機(jī)率參數(shù)“Reg_Std_Percentage ”、亮度與標(biāo)準(zhǔn)偏差關(guān)系參數(shù)“Reg_Lum_Slope ”及增益補(bǔ)償參數(shù)“Reg_IS0_Speed_Gain”。詳細(xì)來說,計(jì)算噪聲臨界值“Adaptive_Thr”的公式可表示為:Adaptive_Thr = Reg_Min_STD+Pixcel_Value X Reg_Std_Percentage X Reg_Lum_Slope XReg_ISO_Speed_Gain。請繼續(xù)參考圖3至圖6，圖3為本發(fā)明實(shí)施例一影像傳感器的噪聲分布機(jī)率圖。一般來說，影像傳感器的噪聲分布通常是呈現(xiàn)高斯分布，并可通過機(jī)率密度函數(shù)來表示，即通過平均數(shù)(mean)與標(biāo)準(zhǔn)偏差(standard deviation, STD)來表示。在本發(fā)明實(shí)施例中，噪聲分布機(jī)率參數(shù)“Reg_Std_PerCentage”用來表示有多少比率的噪聲落在標(biāo)準(zhǔn)偏差的范圍內(nèi)。舉列來說，在圖3中，假設(shè)平均數(shù)μ為65、標(biāo)準(zhǔn)偏差值σ為5，在一個標(biāo)準(zhǔn)偏差值的范圍內(nèi)，有35%的噪聲是落在此范圍內(nèi)。值得注意的是，噪聲分布機(jī)率參數(shù)“Reg_Std_PerCentage”并不限于代表一個標(biāo)準(zhǔn)偏差值范圍內(nèi)的噪聲所占比率，也可為二個或以上的標(biāo)準(zhǔn)偏差值范圍內(nèi)的噪聲所占比率，端看噪聲去除流程20欲去除影像噪聲的程度。舉例來說，根據(jù)上述噪聲臨界值“Adaptive_Thr”的計(jì)算公式，相較于去除30%噪聲，去除50%的噪聲會使噪聲臨界值“Adaptive_Thr”增加，因此目標(biāo)像素周圍的鄰近像素被認(rèn)為是噪聲的機(jī)會增加，使目標(biāo)像素的噪聲清除程度亦增加。換句話說，噪聲擾動范圍會依據(jù)不同的噪聲分布機(jī)率參數(shù)“ Reg_Std_Percentage ”值而動態(tài)的改變。請參考圖4，圖4為本發(fā)明實(shí)施例一影像傳感器的噪聲分布標(biāo)準(zhǔn)偏差與亮度的關(guān)系圖。如4圖所示，隨著亮度ISO的增加，影像傳感器的噪聲分布(即標(biāo)準(zhǔn)偏差)會跟著增力口，然而隨著亮度ISO增加，標(biāo)準(zhǔn)偏差會收斂到一個最大值，在本文中稱為最大標(biāo)準(zhǔn)偏差參數(shù)“Reg_Max_STD”，以及在亮度ISO趨進(jìn)于零時(shí)，亦會收斂至一最小值，在本文中稱為最小標(biāo)準(zhǔn)偏差參數(shù)“Reg_Min_STD”。由圖4可知，影像傳感器的噪聲擾動范圍會受到亮度的影響，即亮度ISO愈高，噪聲擾動范圍增加。在本發(fā)明實(shí)施例中，利用二次線性回歸計(jì)算出此函數(shù)的斜率(即為亮度與標(biāo)準(zhǔn)偏差關(guān)系參數(shù)“Reg_Lum_Sl0pe”)，即可得到亮度與標(biāo)準(zhǔn)偏差的關(guān)系，藉以預(yù)測影像傳感器的噪聲擾動范圍。由上述可知，噪聲擾動范圍會依據(jù)亮度與標(biāo)準(zhǔn)偏差關(guān)系參數(shù)“Reg_Lum_Sl0pe”值及最小標(biāo)準(zhǔn)偏差參數(shù)“Reg_Min_STD”而動態(tài)的改變。值得注意的是，如圖5所示，針對不同的色彩成分(紅Red、藍(lán)B及綠色Gb、Gr)，亮度ISO與標(biāo)準(zhǔn)偏差的關(guān)系亦不同(即噪聲擾動范圍會因?yàn)椴煌伾兴淖?，因此亮度與標(biāo)準(zhǔn)偏差關(guān)系參數(shù)“Reg_Lum_Sl0pe ”值也會不同。請參考圖6，圖6為本發(fā)明實(shí)施例一影像傳感器的亮度增益補(bǔ)償值與噪聲分布標(biāo)準(zhǔn)偏差的關(guān)系圖。如圖6所示，隨著亮度增益Gain的增加，影像傳感器的噪聲分布會跟著增加。舉例來說，當(dāng)亮度增益為(GainX2)時(shí)，(即增益值為二倍時(shí))，噪聲分布標(biāo)準(zhǔn)偏差為
10.165 ;當(dāng)亮度增益為(GainX4)時(shí)，噪聲分布標(biāo)準(zhǔn)偏差為14.608。由此可知，影像傳感器的噪聲擾動范圍會受到亮度增益Gain的影響，即亮度增益Gain愈高，噪聲擾動范圍增加。在本發(fā)明實(shí)施例中，增益補(bǔ)償參數(shù)“Reg_ISO_Speed_Gain”用來表示亮度增益Gain與標(biāo)準(zhǔn)偏差的關(guān)系。由上述可知，噪聲擾動范圍會根據(jù)增益補(bǔ)償參數(shù)“Reg_ISO_Speed_Gain”而動態(tài)的改變。關(guān)于噪聲去除流程20的實(shí)現(xiàn)，本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可以軟件或硬件方式來實(shí)現(xiàn)。舉例來說，請參考圖1。影像處理裝置110包含一內(nèi)存，其可為任一數(shù)據(jù)儲存裝置(如只讀式內(nèi)存(read-only memory, ROM))，用以儲存數(shù)據(jù)，且儲存數(shù)據(jù)包含有根據(jù)流程20所編譯的一程序代碼，并由一處理器讀取及處理，以執(zhí)行并實(shí)現(xiàn)噪聲去除流程20的步驟?；蚴?，請參考圖7，圖7為本發(fā)明實(shí)施例一噪聲處理裝置70的示意圖。噪聲處理裝置70包含一選取單元702、一運(yùn)算單元704、一比較單元706、一判斷單元708、一過濾單元710、一窗口選取單元712及一像素更新單元714。選取單元702用來選取一影像所包含的多個像素中的一目標(biāo)像素。運(yùn)算單元704用來根據(jù)一噪聲擾動函數(shù)，產(chǎn)生對應(yīng)于該目標(biāo)像素的一噪聲臨界值，其中該噪聲臨界值關(guān)于該目標(biāo)像素的噪聲分布幅度。比較單元706用來計(jì)算該目標(biāo)像素與一鄰近像素的一像素差值，其中該鄰近像素與該目標(biāo)像素具有相同的色彩成分。判斷單元708用來比較該標(biāo)準(zhǔn)偏差值與該噪聲臨界值，以判斷該鄰近像素是否為該目標(biāo)像素的噪聲。過濾單元710用來通過像素平滑運(yùn)算，過濾該目標(biāo)像素的噪聲。窗口選取單元712用來依據(jù)該目標(biāo)像素的位置，界定一特定尺寸的像素窗口。像素更新單元714用來使用該像素平滑運(yùn)算所計(jì)算出來的像素值，作為該目標(biāo)像素的新的像素值。關(guān)于噪聲處理裝置70的運(yùn)作方式，詳細(xì)說明如下。噪聲處理裝置70的選取單元702從原影像(即影像擷取裝置100收集的影像數(shù)據(jù))選取一像素(在本文中稱為目標(biāo)像素)后，窗口選取單元712以目標(biāo)像素的位置為中心點(diǎn)，界定出5X5的像素窗口。請參考圖8，圖8為本發(fā)明實(shí)施例一像素窗口 80的示意圖。如圖所示，假設(shè)選取到的目標(biāo)像素G6為綠色成分，在5X5的像素窗口范圍內(nèi)具有相同色彩成分的像素為鄰近像素Gtl G12。請注意，本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可據(jù)以進(jìn)行修飾或變化，而不在此限，舉例來說，像素窗口不限于5X5。運(yùn)算單元704會根據(jù)上述的噪聲擾動函數(shù)公式(Adaptive_Thr = Reg Min_STD+G6X Reg_Std_Percentage X Reg_Lum_Slope X Reg_ISO_Speed_Gain),計(jì)算出目標(biāo)像素G6的噪聲臨界值。接著，比較單元706依序計(jì)算目標(biāo)像素G6與每一個鄰近像素&、G1, G2,G3> G4, G5, G7, G8, G9, G10, G11, G12的像素差值。比較單元706首先計(jì)算目標(biāo)像素G6與鄰近像素Gtl的第一像素差值，接著計(jì)算目標(biāo)像素G6與鄰近像素G1的第二像素差值，并以此類推。判斷單元708比較第一像素差值與噪聲臨界值，若第一像素差值小于噪聲臨界值時(shí)，判斷單元708認(rèn)為鄰近像素Gtl為目標(biāo)像素的噪聲；若第一像素差值大于噪聲臨界值時(shí)，判斷單元708則認(rèn)為鄰近像素Gtl為一邊緣像素而非噪聲。判斷單元708接著繼續(xù)比較第二像素差值與噪聲臨界值，并以此類推，以根據(jù)像素差值與噪聲臨界值的大小關(guān)系來判斷各個鄰近像素是否為噪聲。當(dāng)判斷單元708完成判斷鄰近像素Gp G1^G2, G3> G4, G5, G7, G8, G9, G10,G11, G12是否為噪聲的程序后，過濾單元710將被認(rèn)為是噪聲的鄰近像素的像素值通過像素平滑運(yùn)算，來降低目標(biāo)像素的噪聲。 更具體的來說，假設(shè)鄰近像素h、GpG2Xlt^G1PG12被判斷單元708認(rèn)定為噪聲，過濾單元710會將鄰近像素GtlXpG2Xlt^G11X12的像素值加總后，除以鄰近像素的個數(shù)來計(jì)算出一個平均值。最后，像素更新單元714會使用此平均值更新目標(biāo)像素66的像素值。因此，目標(biāo)像素G6周圍的噪聲會被模糊掉(此為像素平滑運(yùn)算的功效，應(yīng)為此領(lǐng)域者的技術(shù)人員所熟知，在此不再贅述)。值得注意的是，在本發(fā)明實(shí)施例中，未被判斷單元708認(rèn)定為噪聲的鄰近像素不會被用來進(jìn)行像素平滑運(yùn)算，因此可保留目標(biāo)像素的細(xì)節(jié)部分，進(jìn)而達(dá)到降低或去除目標(biāo)像素的噪聲的功效。請注意，雖然上述實(shí)施例中去除噪聲的操作是應(yīng)用在綠色成分的目標(biāo)像素，然而，上述噪聲去除流程20的操作亦可應(yīng)用于對應(yīng)其它色彩成份(如紅色或藍(lán)色)的目標(biāo)像素。詳細(xì)運(yùn)作方式可參考上述，在此不再贅述。簡單來說，本發(fā)明實(shí)施例的噪聲處理裝置70通過動態(tài)地計(jì)算出適當(dāng)?shù)脑肼暸R界值來有效的去除影像中的噪聲。除此之外，噪聲臨界值可依據(jù)噪聲的嚴(yán)重程度以及分布作調(diào)整，使得噪聲處理裝置70降低影像噪聲的效能達(dá)到最佳化。此外，噪聲去除流程20及/或噪聲處理裝置70除了設(shè)計(jì)于影像處理裝置110，亦可設(shè)計(jì)于影像擷取裝置100，如此一來，噪聲可在影像處理系統(tǒng)10的前端就被移除，以避免后續(xù)影像處理裝置110進(jìn)行特定影像程序(如像素補(bǔ)償、色彩修正或影像增強(qiáng))時(shí)的噪聲干擾。綜上所述，相較于傳統(tǒng)空間濾波器無法區(qū)分影像信號及噪聲，本發(fā)明實(shí)施例能有效區(qū)分影像信號與噪聲，因此在濾除噪聲的過程中不會過濾掉影像數(shù)據(jù)而造成細(xì)節(jié)損失。另外，本發(fā)明實(shí)例判斷噪聲的擾動范圍不僅是考慮到亮度(如雙向?yàn)V波器的運(yùn)作法式)，亦考慮到如亮度增益所造成的影響，因此能更有效的降低影像噪聲。另外，本發(fā)明實(shí)施例可用在單一影像而不需連續(xù)影像，以克服系統(tǒng)內(nèi)存的限制。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，凡依本發(fā)明權(quán)利要求所做的均等變化與修 飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1.一種降低一影像噪聲的方法,其特征在于,該方法包含有: 通過一影像傳感器擷取一影像，其中該影像包含多個像素，每一像素對應(yīng)于一色彩成分； 選取該多個像素中的一目標(biāo)像素； 根據(jù)一噪聲擾動函數(shù)，產(chǎn)生對應(yīng)于該目標(biāo)像素的一噪聲臨界值，其中該噪聲擾動函數(shù)是關(guān)于該影像傳感器的噪聲分布范圍； 計(jì)算該目標(biāo)像素與一鄰近像素的一像素差值，其中該鄰近像素與該目標(biāo)像素具有相同的色彩成分； 比較該像素差值與該噪聲臨界值的大小關(guān)系，以判斷該鄰近像素是否為該目標(biāo)像素的噪聲；以及 當(dāng)判斷該鄰近像素為該目標(biāo)像素的噪聲時(shí)，進(jìn)行一像素平滑運(yùn)算，以降低該目標(biāo)像素的噪聲。
2.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該方法還包含有: 依據(jù)該目標(biāo)像素的位置，界定一特定尺寸的像素窗口。
3.按權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，計(jì)算該目標(biāo)像素與該鄰近像素的該像素差值的步驟包含有: 計(jì)算該目標(biāo)像素與該像素窗口中具有與該目標(biāo)像素相同色彩成分的每一像素的像素差值。
4.按權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，比較該像素差值與該噪聲臨界值的大小關(guān)系的步驟包含有: 分別比較該目標(biāo)像素與每一像素的像素差值與該噪聲臨界值的大小關(guān)系，以判斷該像素是否為該目標(biāo)像素的噪聲。
5.按權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，分別比較該目標(biāo)像素與每一像素的像素差值與該噪聲臨界值的大小關(guān)系，以判斷該像素是否為該目標(biāo)像素的噪聲的步驟包含有: 當(dāng)該像素差值小于該噪聲臨界值時(shí)，判斷該像素為該目標(biāo)像素的噪聲；以及當(dāng)該像素差值大于該噪聲臨界值時(shí)，判斷該像素不為該目標(biāo)像素的噪聲，而為一影像像素。
6.按權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，當(dāng)判斷該鄰近像素為該目標(biāo)像素的噪聲時(shí)，進(jìn)行該像素平滑運(yùn)算，以降低該目標(biāo)像素的噪聲的步驟包含有: 當(dāng)判斷該像素為該目標(biāo)像素的噪聲時(shí)，使用該像素的像素值與該目標(biāo)像素的像素值進(jìn)行該像素平滑運(yùn)算，以降低該目標(biāo)像素的噪聲。
7.按權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，該方法還包含有: 使用該像素平滑運(yùn)算所計(jì)算出來的像素值，作為該目標(biāo)像素的新的像素值。
8.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該噪聲擾動函數(shù)包含有關(guān)于該影像傳感器的噪聲分布標(biāo)準(zhǔn)偏差與亮度的關(guān)系參數(shù)、關(guān)于該影像傳感器的噪聲分布機(jī)率參數(shù)，以及關(guān)于該影像傳感器的亮度增益補(bǔ)償值與該噪聲分布標(biāo)準(zhǔn)偏差的關(guān)系參數(shù)。
9.一種噪聲處理裝置，用來降低一影像傳感器所擷取的一影像的噪聲，其特征在于，該噪聲處理裝置包含有: 一選取單元，用來選取該影像所包含的多個像素中的一目標(biāo)像素，其中每一像素對應(yīng)于一色彩成分； 一運(yùn)算單元，用來根據(jù)一噪聲擾動函數(shù)，產(chǎn)生對應(yīng)于該目標(biāo)像素的一噪聲臨界值，其中該噪聲擾動函數(shù)系關(guān)于該影像傳感器的噪聲分布范圍； 一比較單元，用來計(jì)算該目標(biāo)像素與一鄰近像素的一像素差值，其中該鄰近像素與該目標(biāo)像素具有相同的色彩成分； 一判斷單元，用來比較該像素差值與該噪聲臨界值的大小關(guān)系，以判斷該鄰近像素是否為該目標(biāo)像素的噪聲；以及 一過濾單元，用來當(dāng)判斷該鄰近像素為該目標(biāo)像素的噪聲時(shí)，進(jìn)行一像素平滑運(yùn)算，以降低該目標(biāo)像素的噪聲。
10.按權(quán)利要求9所述的噪聲處理裝置，其特征在于，該噪聲處理裝置還包含有: 一窗口選取單元，用來依據(jù)該目標(biāo)像素的位置，界定一特定尺寸的像素窗口。
11.按權(quán)利要求10所述的噪聲處理裝置，其特征在于，該比較單元更用來計(jì)算該目標(biāo)像素與該像素窗口中具有與該目標(biāo)像素相同色彩成分的每一像素的像素差值。
12.按權(quán)利要求11所述的噪聲處理裝置，其特征在于，該判斷單元更用來分別比較該目標(biāo)像素與每一像素的像素差值與該噪聲臨界值的大小關(guān)系，以判斷該像素是否為該目標(biāo)像素的噪聲。
13.按權(quán)利要求12所述的噪聲處理裝置，其特征在于，該判斷單元更用來當(dāng)該像素差值小于該噪聲臨界值時(shí)，判斷該像素為該目標(biāo)像素的噪聲，以及當(dāng)該像素差值大于該噪聲臨界值時(shí)，判斷該像素不為該目標(biāo)像素的噪聲，而為一影像像素。
14.按權(quán)利要求13所述的噪聲處理裝置，其特征在于，該過濾單元更用來當(dāng)判斷該像素為該目標(biāo)像素的噪聲時(shí)，使用該像素的像素值與該目標(biāo)像素的像素值進(jìn)行該像素平滑運(yùn)算，以降低該目標(biāo)像素的噪聲，以及當(dāng)判斷該像素不為噪聲時(shí)，不使用該像素的像素值與該目標(biāo)像素的像素值進(jìn)行該像素平滑運(yùn)算，以維持影像細(xì)節(jié)。
15.按權(quán)利要求14所述的噪聲處理裝置，其特征在于，該噪聲處理裝置還包含有: 一像素更新單元，用來使用該像素平滑運(yùn)算所計(jì)算出來的像素值，作為該目標(biāo)像素的新的像素值。
16.按權(quán)利要求9所述的噪聲處理裝置，其特征在于，該噪聲擾動函數(shù)包含有關(guān)于該影像傳感器的噪聲分布標(biāo)準(zhǔn)偏差與亮度的關(guān)系參數(shù)、關(guān)于該影像傳感器的噪聲分布機(jī)率參數(shù)，以及關(guān)于該影像傳感器的亮度增益補(bǔ)償值與該噪聲分布標(biāo)準(zhǔn)偏差的關(guān)系參數(shù)。
17.一種影像處理系統(tǒng)，其特征在于，該影像處理系統(tǒng)包含有: 一影像擷取裝置，包含有一影像傳感器，用來擷取一影像，該影像包含多個像素，每一像素對應(yīng)于一色彩成分；以及 一影像處理裝置，用來接收從該影像擷取裝置的該影像，并對該影像進(jìn)行至少一影像程序； 其中，該影像處理裝置包含有一噪聲處理裝置，用來降低該影像的噪聲，該噪聲處理裝置包含有: 一選取單元，用來選取該多個像素中的一目標(biāo)像素； 一運(yùn)算單元，用來根據(jù)一噪聲擾動函數(shù)，產(chǎn)生對應(yīng)于該目標(biāo)像素的一噪聲臨界值，其中該噪聲擾動函數(shù)是關(guān)于該影像傳感器的噪聲分布范圍；一比較單元，用來計(jì)算該目標(biāo)像素與一鄰近像素的一像素差值，其中該鄰近像素與該目標(biāo)像素具有相同的色彩成分； 一判斷單元，用來比較該像素差值與該噪聲臨界值的大小關(guān)系，以判斷該鄰近像素是否為該目標(biāo)像素的噪聲；以及 一過濾單元，用來當(dāng)判斷該鄰近像素為該目標(biāo)像素的噪聲時(shí)，進(jìn)行一像素平滑運(yùn)算，以降低該目標(biāo)像素的噪聲。
18.按權(quán)利要求17所述的影像處理系統(tǒng)，其特征在于，該噪聲處理裝置還包含有: 一窗口選取單元，用來依據(jù)該目標(biāo)像素的位置，界定一特定尺寸的像素窗口。
19.按權(quán)利要求18所述的影像處理系統(tǒng)，其特征在于，該比較單元更用來計(jì)算該目標(biāo)像素與該像素窗口中具有與該目標(biāo)像素相同色彩成分的每一像素的像素差值。
20.按權(quán)利要求19所述的影像處理系統(tǒng)，其特征在于，該判斷單元更用來分別比較該目標(biāo)像素與每一像素的像素差值 與該噪聲臨界值的大小關(guān)系，以判斷該像素是否為該目標(biāo)像素的噪聲。
21.按權(quán)利要求20所述的影像處理系統(tǒng)，其特征在于，該判斷單元更用來當(dāng)該像素差值小于該噪聲臨界值時(shí)，判斷該像素為該目標(biāo)像素的噪聲，以及當(dāng)該像素差值大于該噪聲臨界值時(shí)，判斷該像素不為該目標(biāo)像素的噪聲，而為一影像像素。
22.按權(quán)利要求21所述的影像處理系統(tǒng)，其特征在于，該過濾單元更用來當(dāng)判斷該像素為該目標(biāo)像素的噪聲時(shí)，使用該鄰近像素的像素值與該目標(biāo)像素的像素值進(jìn)行該像素平滑運(yùn)算，以降低該目標(biāo)像素的噪聲，以及當(dāng)判斷該像素不為該目標(biāo)像素的噪聲時(shí)，不使用該鄰近像素的像素值與該目標(biāo)像素的像素值進(jìn)行該像素平滑運(yùn)算，以維持影像細(xì)節(jié)。
23.按權(quán)利要求22所述的影像處理系統(tǒng)，其特征在于，該噪聲處理裝置還包含有: 一像素更新單元，用來使用該像素平滑運(yùn)算所計(jì)算出來的像素值，作為該目標(biāo)像素的新的像素值。
24.按權(quán)利要求17所述的影像處理系統(tǒng)，其特征在于，該噪聲擾動函數(shù)包含有關(guān)于該影像傳感器的噪聲分布標(biāo)準(zhǔn)偏差與亮度的關(guān)系參數(shù)、關(guān)于該影像傳感器的噪聲分布機(jī)率參數(shù)，以及關(guān)于該影像傳感器的亮度增益補(bǔ)償值與該噪聲分布標(biāo)準(zhǔn)偏差的關(guān)系參數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種降低一影像噪聲的方法，該方法包含有通過一影像傳感器擷取一影像，其中該影像包含多個像素；選取該多個像素中的一目標(biāo)像素；根據(jù)一噪聲擾動函數(shù)，產(chǎn)生對應(yīng)于該目標(biāo)像素的一噪聲臨界值，其中該噪聲擾動函數(shù)是關(guān)于該影像傳感器的噪聲分布范圍；計(jì)算該目標(biāo)像素與一鄰近像素的一像素差值，其中該鄰近像素與該目標(biāo)像素具有相同的色彩成分；比較該像素差值與該噪聲臨界值的大小關(guān)系，以判斷該鄰近像素是否為該目標(biāo)像素的噪聲；以及當(dāng)判斷該鄰近像素為該目標(biāo)像素的噪聲時(shí)，進(jìn)行一像素平滑運(yùn)算，以降低該目標(biāo)像素的噪聲。
文檔編號H04N5/357GK103095999SQ20111033187
公開日2013年5月8日 申請日期2011年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月27日
發(fā)明者徐緯 申請人:聯(lián)詠科技股份有限公司