專(zhuān)利名稱(chēng)：減少塊狀噪聲的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過(guò)梗用自適應(yīng)濾波器(adaptive filter)，提高圖像的品 質(zhì)，計(jì)算與塊邊界附近的像素相關(guān)的調(diào)整后的值的裝置以及方法。更詳細(xì) 而言，本發(fā)明涉及消除塊狀噪聲的自適應(yīng)濾波器。塊狀噪聲例如像JPEG 文件那樣在靜止圖像被壓縮時(shí)，或例如像MPEG文件那樣在視頻被壓縮時(shí) 產(chǎn)生。這些壓縮后的圖像在電影、廣播節(jié)目以及多媒體流中得到廣泛使用。 本發(fā)明取得具有塊狀噪聲的圖像，隨后通過(guò)使用上述自適應(yīng)濾波器提高圖 像品質(zhì)，求出與塊邊界附近的像素相關(guān)的調(diào)整后的值。自適應(yīng)濾波器包括 用于計(jì)算權(quán)重的高通濾波器，和用于計(jì)算減少塊邊界附近的像素的不連續(xù) 性的濾波值的低通濾波器。自適應(yīng)濾波器通過(guò)計(jì)算原始像素值與濾波值的 加權(quán)和，決定調(diào)整后的值。本發(fā)明能夠在DVD播放器、數(shù)碼相機(jī)等圖像 處理裝置，計(jì)算機(jī)程序以及LCD、 PDP及CRT等圖像顯示裝置中使用。
背景技術(shù)：
專(zhuān)利文獻(xiàn)l的以往例子揭示了使用多個(gè)塊編碼動(dòng)態(tài)圖像的方法。該方
法包括決定塊邊界周邊的SO、 Sl、 S2的像素集合的步驟；在取得模式
決定值后，按照塊狀噪聲的程度，作為默認(rèn)模式或DC偏置模式，選擇性 地決定去塊模式(deblockingmode)的步驟；在決定默認(rèn)模式的情況下， 使用4點(diǎn)DCT核，對(duì)每個(gè)像素取得塊邊界周邊的頻率信息的步驟；將屬 于塊邊界的非連續(xù)要素的大小替換為屬于頻域中的塊邊界周?chē)姆沁B續(xù) 要素的最小大小的步驟；將該替換步驟應(yīng)用于空間域的步驟；在決定DC 偏置模式的情況下，判斷是否需要執(zhí)行該DC偏置模式的步驟；以及若通 過(guò)該步驟判斷為需要執(zhí)行DC偏置模式，則在光滑區(qū)域中消除塊狀噪聲的 步驟。表示該以往例子的處理的流程圖在圖1中表示。 專(zhuān)利文獻(xiàn)l:美國(guó)專(zhuān)利6240135號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問(wèn)題
該以往例子通過(guò)使用兩個(gè)模式，即默認(rèn)模式與DC偏置模式，調(diào)整形 成塊狀噪聲的像素值。在該默認(rèn)模式中，通過(guò)使用4點(diǎn)DCT核取得每個(gè) 像素的塊邊界周邊的頻率信息。屬于該塊邊界的非連續(xù)要素的大小被替換 為屬于頻域中的塊邊界周?chē)姆沁B續(xù)要素的最小大小。在DC偏置模式中，
執(zhí)行低通濾波。在默認(rèn)模式中，僅補(bǔ)償邊界像素值。這樣，默認(rèn)模式對(duì)于 消除照片中的設(shè)定等非常光滑的區(qū)域中的塊狀噪聲是不夠的。因此，光滑 區(qū)域中的塊狀噪聲通過(guò)DC偏置模式消除。
該以往例子將基于DCT的濾波器或低通濾波器應(yīng)用于沿著塊邊界的 像素，使非常光滑的區(qū)域造成的不連續(xù)性變得平滑。低通濾波器在非常光 滑的區(qū)域中使用，基于DCT的濾波器在其他種類(lèi)的區(qū)域中使用。塊邊界 周邊的像素間的差異通過(guò)使用這樣的濾波器而減少，因此能夠減少不連續(xù) 性，消除塊狀噪聲。但是，基于DCT的濾波器或低通濾波器不僅減少異 常的不連續(xù)性，還消除像素間的自然變化。消除像素間的自然變化的結(jié)果 是失去了鮮明度。該以往例子使用基于DCT的濾波器或低通濾波器消除 塊狀噪聲和不鮮明的狀態(tài)。其結(jié)果是，像素的價(jià)值會(huì)降低。
在像素的值沿著塊邊界形成異常的不連續(xù)性時(shí)，在塊邊界中產(chǎn)生塊狀 噪聲。以往的方法將基于DCT的濾波器或低通濾波器應(yīng)用于沿著塊邊界 的像素，使不連續(xù)性變得光滑。但是，基于DCT的濾波器或低通濾波器 不僅減少異常的不連續(xù)性，還消除像素間的自然變化。使用消除塊狀噪聲 的以往方法，圖像變得不鮮明，并且圖像的品質(zhì)會(huì)惡化。
用于解決問(wèn)題的手段
在本發(fā)明中，通過(guò)使用自適應(yīng)濾波器，減少塊邊界附近的異常的不連 續(xù)性。在自適應(yīng)濾波器中，塊邊界附近的像素的權(quán)重通過(guò)使用高通濾波器 求出，使用權(quán)重求出與塊邊界附近的像素相關(guān)的調(diào)整后的值。應(yīng)用于塊邊 界各側(cè)的像素的高通濾波器識(shí)別塊邊界附近的像素的特征。在連接關(guān)注像 素與位于其兩鄰的像素的亮度電平的線為倒V字型的情況下，高通濾波值 為正值，另一方面，為V字型的情況下，高通濾波值為負(fù)值。高通濾波值 的絕對(duì)值越大，表示倒V字型或V字型的彎折角度為越尖銳的角。另外，
5關(guān)注像素是位于與塊邊界線相鄰的位置的像素。另外，為了視覺(jué)上容易理 解，定義了 "倒V字型"、"V字型"，也可以將作為平滑連接關(guān)注像素 與位于其兩鄰的像素的近似曲線或近似直線的函數(shù)的二次微分值為負(fù)的 情況稱(chēng)為倒V字型，將二次微分值為正的情況稱(chēng)為V字型。在此情況下，
所謂倒v字型、v字型的彎折角度為較尖銳的角，表現(xiàn)為二次微分值的絕
對(duì)值較大。
隨后，連續(xù)像素的鮮明度能夠由高通濾波器的輸出電平識(shí)別。高通濾 波器的輸出電平意味著連續(xù)像素的變化程度。高電平的輸出意味著形成峰 值的高鮮明度。相反，低電平的輸出意味著形成非峰值形狀的低鮮明度。 根據(jù)高通濾波器的輸出，推測(cè)像素間的自然變化以及異常的不連續(xù)性。自 適應(yīng)濾波器通過(guò)使用利用高通濾波器求出的權(quán)重，計(jì)算與塊邊界附近的像 素相關(guān)的調(diào)整后的值。計(jì)算與塊邊界附近的像素相關(guān)的調(diào)整后的值后，通 過(guò)自適應(yīng)濾波器，經(jīng)由權(quán)重來(lái)識(shí)別并研究塊邊界附近的像素的特征。
發(fā)明效果
因此，本發(fā)明減少異常的不連續(xù)性，保持塊邊界附近的自然變化。圖 像的品質(zhì)在消除塊狀噪聲時(shí)能夠得到提高。
在原圖像中，與輪廓線垂直相鄰的兩個(gè)像素的亮度電平表現(xiàn)出較大的 差。在該輪廓線和塊與塊的邊界線一致的情況下，利用消除塊狀噪聲的低 通濾波器，輪廓線變?yōu)榫哂袧u變性的平滑的亮度變化后，輪廓線變得模糊， 原圖像的鮮明度受到損失。但是，在本發(fā)明中，在認(rèn)為輪廓線和塊與塊的 邊界線一致的情況下，調(diào)整低通濾波器的濾波值，能夠使輪廓線不模糊。


圖1是表示以往例子的處理的流程圖。
圖2是表示本發(fā)明的減少塊狀噪聲的裝置的模塊圖。 圖3是表示本發(fā)明的自適應(yīng)濾波器200的計(jì)算流程的流程圖。 圖4是表示本發(fā)明的減少塊狀噪聲的裝置的另一例子的模塊圖。 圖5是表示本發(fā)明的減少塊狀噪聲的裝置中圖4的例子的計(jì)算流程的 流程圖。
圖6是表示本發(fā)明的減少塊狀噪聲的裝置的第一實(shí)施例的模塊圖。
6圖7是表示包括連續(xù)的水平像素的輸入圖像數(shù)據(jù)的例子的模式圖。
圖8是表示本發(fā)明的自適應(yīng)濾波器600的計(jì)算流程的流程圖。 圖9A是表示本發(fā)明的高通濾波器的符號(hào)的模式圖。 圖9B是表示本發(fā)明的高通濾波器的符號(hào)的模式圖。 圖IOA是表示本發(fā)明的高通濾波器的鮮明度的模式圖。 圖10B是表示本發(fā)明的高通濾波器的鮮明度的模式圖。 圖IIA是表示本發(fā)明的低通濾波器的動(dòng)作的模式圖。 圖IIB是表示本發(fā)明的低通濾波器的動(dòng)作的模式圖。 圖IIC是表示本發(fā)明的低通濾波器的動(dòng)作的模式圖。 圖IID是表示本發(fā)明的低通濾波器的動(dòng)作的模式圖。 圖IIE是表示本發(fā)明的低通濾波器的動(dòng)作的模式圖。 圖IIF是表示本發(fā)明的低通濾波器的動(dòng)作的模式圖。 圖12A是表示本發(fā)明的自適應(yīng)濾波器的動(dòng)作的模式圖。 圖12B是表示本發(fā)明的自適應(yīng)濾波器的動(dòng)作的模式圖。 圖12C是表示本發(fā)明的自適應(yīng)濾波器的動(dòng)作的模式圖。 圖12D是表示本發(fā)明的自適應(yīng)濾波器的動(dòng)作的模式圖。 圖12E是表示本發(fā)明的自適應(yīng)濾波器的動(dòng)作的模式圖。 圖12F是表示本發(fā)明的自適應(yīng)濾波器的動(dòng)作的模式圖。 圖13是表示本發(fā)明中消除塊狀噪聲的動(dòng)作的模式圖。 圖14是表示本發(fā)明中消除塊狀噪聲的動(dòng)作的模式圖。 圖15是表示本發(fā)明中消除塊狀噪聲的動(dòng)作的模式圖。 圖16是本發(fā)明的減少塊狀噪聲的裝置中的模塊圖。 圖17是表示本發(fā)明的減少塊狀噪聲的裝置中圖16的例子的計(jì)算流程 的流程圖。 符號(hào)說(shuō)明
200自適應(yīng)濾波器 201計(jì)算單元 202決定單元 402檢測(cè)單元 403切換器 603高通濾波器 604權(quán)重計(jì)算單元 605低通濾波器 606加權(quán)和計(jì)算單元
具體實(shí)施方式
圖說(shuō)明消除塊狀噪聲的裝置。消除塊狀噪
聲的裝置包括計(jì)算調(diào)整后的值的自適應(yīng)濾波器200。自適應(yīng)濾波器200進(jìn) 一步包括通過(guò)高通濾波器計(jì)算權(quán)重的計(jì)算單元201，和通過(guò)使用權(quán)重來(lái)決 定塊邊界附近的像素值的決定單元202。
自適應(yīng)濾波器200取得輸入圖像數(shù)據(jù)，輸出調(diào)整后的值。在自適應(yīng)濾 波器200中，計(jì)算單元201通過(guò)使用應(yīng)用于橫穿塊邊界設(shè)置的多個(gè)像素的 高通濾波器的輸出，計(jì)算塊邊界附近的像素的權(quán)重。像素的權(quán)重被輸出到 決定單元202。決定單元202取得輸入圖像數(shù)據(jù)以及計(jì)算單元201的輸出， 通過(guò)使用原始像素值和像素的權(quán)重，決定調(diào)整后的值。
自適應(yīng)濾波器200的計(jì)算流程在圖3中表示。塊邊界附近的像素的權(quán) 重在步驟301中通過(guò)使用高通濾波器計(jì)算。步驟301中計(jì)算的權(quán)重在步驟 302中用于決定與塊邊界附近的像素相關(guān)的調(diào)整后的值。
消除塊狀噪聲的裝置還包括圖4所示的檢測(cè)單元402以及切換器403。 自適應(yīng)濾波器200除了輸出之外與圖2的上述自適應(yīng)濾波器200相同，與 切換器403連接。檢測(cè)單元402取得輸入圖像數(shù)據(jù)，檢測(cè)形成塊狀噪聲的 噪聲像素。檢測(cè)單元402的輸出與切換器403連接。切換器403取得輸入 圖像數(shù)據(jù)、自適應(yīng)濾波器200的輸出以及檢測(cè)單元402的輸出。切換器403 按照檢測(cè)單元402的輸出，輸出輸入圖像數(shù)據(jù)的原始像素值或者從自適應(yīng) 濾波器200輸出的調(diào)整后的值。若檢測(cè)單元402檢測(cè)出了形成塊狀噪聲的 噪聲像素，則切換器403輸出調(diào)整后的值。否則，切換器403輸出原始像 素值。
圖5中表示計(jì)算流程。與塊邊界附近的像素相關(guān)的調(diào)整后的值在步驟 501中通過(guò)使用自適應(yīng)濾波器200計(jì)算。檢測(cè)單元402在步驟502中檢測(cè) 形成塊狀噪聲的噪聲像素。切換器403的計(jì)算參照步驟503、504以及505。 通過(guò)確認(rèn)像素是否為噪聲像素，在步驟503中分離為兩個(gè)步驟。若檢測(cè)出 噪聲像素，則進(jìn)入步驟504，進(jìn)一步輸出調(diào)整后的值。否則，進(jìn)入步驟505， 進(jìn)一步輸出原始像素值。此外，步驟501及步驟502的順序不影響處理的 結(jié)果，因此能夠交換步驟501及步驟502的順序，此外兩個(gè)步驟也能同時(shí) 計(jì)算。
(第一實(shí)施例)參照?qǐng)D6以及圖8說(shuō)明本發(fā)明的第一實(shí)施例。第一實(shí)施例的模塊圖在
圖6中表示。第一實(shí)施例包括用于計(jì)算調(diào)整后的值的自適應(yīng)濾波器200。 自適應(yīng)濾波器200進(jìn)一步包括計(jì)算權(quán)重的計(jì)算單元201，和使用權(quán)重決定 塊邊界附近的像素值的決定單元202。
自適應(yīng)濾波器200取得輸入圖像，輸出調(diào)整后的值。在自適應(yīng)濾波器 200中，計(jì)算單元201取得輸入圖像數(shù)據(jù)，通過(guò)使用應(yīng)用于橫穿塊邊界設(shè) 置的多個(gè)像素的高通濾波器的輸出，計(jì)算塊邊界附近的像素的權(quán)重。計(jì)算 單元201將權(quán)重輸出到?jīng)Q定單元202。決定單元202取得輸入圖像數(shù)據(jù)和 從計(jì)算單元201輸出的權(quán)重，通過(guò)計(jì)算塊邊界附近的像素的加權(quán)和，決定 調(diào)整后的值。
計(jì)算單元201進(jìn)一步包括高通濾波器603以及權(quán)重計(jì)算單元604。高 通濾波器603取得輸入圖像數(shù)據(jù)，對(duì)塊邊界各側(cè)的像素進(jìn)行濾波處理后輸 出到權(quán)重計(jì)算單元604。包括對(duì)像素進(jìn)行水平及垂直濾波處理的高通濾波 器603的系數(shù)的向量分別用式(1)及(2)表示。 (1)
_r
2 (2) —1
圖7表示沿水平方向相鄰的兩個(gè)塊的邊界線、沿該邊界線的左垂直方 向排列的像素MO， Ml， M2， M3以及沿右垂直方向排列的像素NO， Nl， N2， N3。此外，PO， Pl， P2， P3分別表示像素M0， Ml， M2， M3的亮 度電平，QO， Ql， Q2， Q3分別表示像素N0， Nl， N2， N3的亮度電平。
高通濾波器603輸出強(qiáng)調(diào)某個(gè)關(guān)注像素與和它相鄰的兩鄰(左右或上 下)的相鄰像素的亮度電平的差的高通濾波值HPF。在該實(shí)施例中，高通 濾波值HPF(Xi)的一般式用式(3)表示。
HPF(Xi) = [—12— l][L(i-l) Li L(i+1)] T
=(-1)* L (i-l)+(2)* L i+(-l)* L (i+l) ( 3 )
在此，Li表示關(guān)注像素的亮度電平，L(i-l)、 L(i+1)表示與關(guān)注像素相
9鄰的兩鄰(左右或上下)的相鄰像素的亮度電平。
在圖7中，在使關(guān)注像素為與邊界線相鄰的像素的情況下，像素M0 的高通濾波值HPF (M0)由式(4)決定，像素NO的高通濾波值HPF (NO) 由式(5)決定。
HPF(MO) = [— 1 2 —l][Pl PO QO]t (4) HPF(NO) = [—12—l][POQOQ1]t (5)
權(quán)重計(jì)算單元604取得高通濾波器603的輸出，通過(guò)式(6) 、 (7)、 (8)以及(9)計(jì)算權(quán)重。
AM0= (HPF (MO) +HPF AN0= (HPF (NO) +HPF AMi= 1 ， ifi # 0 ANi= 1 ， ifi # 0
(N 0 )) / H P F (M 0 ) ( 6 )
(MO))/HPF(NO) (7)
(8 ) (9 )
在此，AM表示像素Mi的權(quán)重，HPF (Mi)表示像素Mi的作為高通 濾波器603的輸出的高通濾波值HPF (Mi)。權(quán)重被輸出到用于決定調(diào)整 后的值的決定單元202。像素MO的權(quán)重通過(guò)使用式(6)決定，像素NO 的權(quán)重通過(guò)使用式(7)決定。式(8)表示Ml， M2， M3，……的權(quán)重 為1，式(9)表示N1， N2， N3， 的權(quán)重為1。
連續(xù)的垂直像素的計(jì)算與連續(xù)的水平像素的例子類(lèi)似。由于描述會(huì)變 得冗長(zhǎng)，所以在此不重復(fù)描述。
在連接關(guān)注像素與位于其兩鄰的像素的亮度電平的線為倒V字型的 情況下，高通濾波值為正值，另一方面，在V字型的情況下，高通濾波值 為負(fù)值。高通濾波值的絕對(duì)值越大，表示倒V字型或V字型的彎折角度 為越尖銳的角。另外，關(guān)注像素是位于與塊邊界線相鄰的位置的像素。
決定單元202進(jìn)一步包括低通濾波器605和加權(quán)和計(jì)算單元606。低 通濾波器605接收輸入圖像數(shù)據(jù)，應(yīng)用于塊邊界附近的像素，決定濾波處
10理后的值。包括用于對(duì)像素進(jìn)行水平或垂直濾波處理的低通濾波器605的
系數(shù)的向量如式(10a)及(10b)所示。<formula>formula see original document page 11</formula>
低通濾波器605輸出減少某個(gè)關(guān)注像素與和它相鄰的兩鄰(左右或上 下)的相鄰像素的亮度電平的差的低通濾波值LPF。在該實(shí)施例中，低通 濾波值LPF(Xi)的一般式用式(11)表示。<formula>formula see original document page 11</formula>在此，LPF (MO)由式(12)決定，LPF (NO)由式(13)決定。
<formula>formula see original document page 11</formula>
加權(quán)和計(jì)算單元606取得輸入圖像數(shù)據(jù)、作為低通濾波器605的輸出 的濾波處理后的值和作為權(quán)重計(jì)算單元604的輸出的權(quán)重，通過(guò)基于式 (14)計(jì)算原始像素值與濾波處理后的值的加權(quán)和，決定調(diào)整后的值。
<formula>formula see original document page 11</formula>
在此，yk'表示與像素K相關(guān)的調(diào)整后的亮度電平，Yk表示像素K的
原始的亮度電平，ak表示作為權(quán)重計(jì)算單元604的輸出的像素K的權(quán)重。 此外，LPF (K)表示像素K的濾波處理后的值，是像素K的低通濾波器 605的輸出。因此，MO， NO的調(diào)整后的亮度電平用下面的式子表示。
<formula>formula see original document page 11</formula>Y (NO)' =Y (NO) *AN0+L P F (N 0 ) * ( 1 — AN0) (16)
在此，使用具體的數(shù)值，使用圖12A的例子說(shuō)明圖6的高通濾波器
603進(jìn)行的使用式(4) 、 (5)的計(jì)算、權(quán)重計(jì)算單元604進(jìn)行的使用式 (6) 、 (7)的計(jì)算、低通濾波器605進(jìn)行的使用式(12) 、 (13)的計(jì) 算、加權(quán)和計(jì)算單元606進(jìn)行的式(14)。
在圖12A中，像素MO與NO之間存在塊的邊界線。此外，亮度電平 是Pl為160， PO為200， QO為80， Ql為40。像素MO的亮度電平PO 與像素NO的亮度電平QO的差比較大，因此認(rèn)為原圖像的輪廓線與塊的 邊界線一致地存在。
在高通濾波器603中，基于式(4) 、 (5)進(jìn)行以下計(jì)算。
HPF(M0) = [_12_1][16020080 )]T =(-1)*( 1 6 0 )+(2)* ( 2 0 0 ) +(-1)* ( 8 0 ) =—160+400—80=160 (17)
HPF(N0) = [—12—1][ 2 0 08 04 0 )] T =(-1)*( 2 0 0 )+(2)* ( 8 0 ) +(-1)* ( 4 0 ) =—200+160—40=—80 (18)
這兩個(gè)HPF值被送至權(quán)重計(jì)算單元604，使用式(6) 、 (7)進(jìn)行以
下計(jì)算。
AM0= (HPF (M0)+HPF (NO)) / HPF (MO)
=(160+(— 80 ))/4=20 (19)
AN0= (HPF (NO) +HPF (MO)) /HPF (NO) =((一80)+160)/(—2)=80/(—2)=—40 (20)
另一方面，在低通濾波器605中，基于式(12) 、 (13)進(jìn)行以下計(jì)算。l p f (m 0 ) = ( 1 / 4 ) [ 1 2 1][ 1 6 0 2 0 0 8 0 ]t =(1 / 4 ) {(1)*( 1 6 0 )+(2) * ( 2 0 0 ) +(1) * ( 8 0 )} = (1/4)*640 = 160 (21)
l p f (n 0 ) = ( 1 / 4 ) [ 1 2 1][ 2 0 0 8 0 4 0 ]丁 =(1 / 4 ) {(1)*(2 0 0 )+(2)* ( 8 0 ) +(1)*(4 0 )} = (1/4)*400 = 100 (22)
將上述式(19) 、 (21)代入式(15)后，得到以下值。
y (m 0 )， = 2 0 0 * ( 1 / 2 ) +1 6 0 * ( 1 — ( 1 / 2 ))
=1 8 0 ( 2 3 )
y (n 0 )' = 8 0 * (— 1 ) +1 0 0 *( 1 —(一1))
=1 2 0 ( 2 4 )
在圖12A中，式(23)得到的Y(MO)，480用黑色正方形"■"標(biāo)記 表示，式(24)得到的Y(NO)，420用白色正方形"□"標(biāo)記表示。此外， 在圖12A中，式(21)得到的LPF(M0hl60用黑色菱形" "標(biāo)記表示， 式(22)得到的LPF(N0)二100用白色菱形" "標(biāo)記表示。
另外，關(guān)于上述式(14)表示的調(diào)整后的亮度電平，在與邊界相鄰的
像素MO， Ml以外的像素，即像素M1， M2， M3， ......， Ql， Q2， Q3，......
中，根據(jù)式(8) 、 (9) ， AK=1，所以忌是Yk^Yk，輸入值原樣成為輸 出值。
自適應(yīng)濾波器200的計(jì)算流程在圖8中表示。自適應(yīng)濾波器200在步 驟801中通過(guò)高通濾波器計(jì)算權(quán)重。如上所述，步驟801進(jìn)一步使用高通 濾波器603以及權(quán)重計(jì)算單元604執(zhí)行。使用在步驟801中決定的權(quán)重， 在步驟802中決定調(diào)整后的值。步驟802進(jìn)一步包括步驟803以及步驟 804。在步驟803中，低通濾波器605取得輸入圖像數(shù)據(jù)，決定塊邊界附 近的像素的濾波處理后的值。在步驟804中，加權(quán)和計(jì)算單元606參照式 (14)計(jì)算原始像素值與濾波處理后的值的加權(quán)和，決定調(diào)整后的和。 本發(fā)明的數(shù)學(xué)以及幾何學(xué)的特點(diǎn)以及優(yōu)點(diǎn)如下面所述。應(yīng)用于塊邊界 各側(cè)的像素的高通濾波器識(shí)別塊邊界附近的連續(xù)像素的特征。首先，由連續(xù)像素形成的曲線的形狀能夠通過(guò)高通濾波器的符號(hào)(+/—)識(shí)別。
在連接關(guān)注像素與位于其兩鄰的像素的亮度電平的線為倒V字型的
情況下，高通濾波值為正值(圖9A)，另一方面，在V字型的情況下， 高通濾波值為負(fù)值(圖9B)。高通濾波值的絕對(duì)值越大，表示倒V字型 或V字型的彎折角度為越尖銳的角。另外，關(guān)注像素是位于與塊邊界線相 鄰的位置的像素。連續(xù)像素的亮度電平的變化度能夠通過(guò)高通濾波器的輸 出的程度識(shí)別。高通濾波器的輸出的電平意味著連續(xù)像素的變化程度。如 圖IOA所示，在高通濾波器的輸出的電平為高電平的情況下，意味著亮度 電平的變化度如形成峰值那樣劇烈。相反，如圖IOB所示，在高通濾波器 的輸出的電平為低電平的情況下，意味著并非峰值，亮度電平緩慢變化。 在此，可以說(shuō)，如形成峰值那樣，亮度電平的變化度越劇烈，則輸出圖像 的鮮明度越高。
應(yīng)用于塊邊界附近的像素的低通濾波器決定低域?yàn)V波處理后的LPF 值，減少鄰近像素間的像素值差異。圖11A，圖11B，圖11C，圖11D， 圖11E以及圖11F表示原始像素值與LPF濾波處理后的值之間的比較例 子。對(duì)原始像素值附加黑色圓形"參"標(biāo)記。對(duì)像素MO的低域?yàn)V波處理 后的LPF值附加黑色菱形" "標(biāo)記。對(duì)像素N0的低域?yàn)V波處理后的LPF 值附加白色菱形" "標(biāo)記。如圖IIA至圖IIF所示，通過(guò)對(duì)像素應(yīng)用低 通濾波器，像素M0與像素N0的濾波處理后的值相對(duì)于原始像素值而言 相互靠近。由于減少了塊邊界的各側(cè)間的像素差異，所以也能夠減少塊狀 噪聲。
但是，通過(guò)使用低通濾波器，不僅減少了塊狀噪聲，也減少了鮮明度。 在本發(fā)明中，通過(guò)使用高通濾波器，識(shí)別塊邊界附近的連續(xù)像素的特征。 此外，通過(guò)使用低通濾波器，減少塊邊界的各側(cè)間的像素值差異。因此， 既能減少塊狀噪聲，此外在原圖像中亮度電平的變化度較大的情況下，也 能無(wú)損失地保持其亮度電平的變化度。
圖12A，圖12B，圖12C，圖12D，圖12E以及圖12F表示濾波處理 后的LPF值與調(diào)整后的Yk'但的幾個(gè)比狡例子。對(duì)原始像素值附加黑色圓 形"參"標(biāo)記。對(duì)像素M0的低域?yàn)V波處理后的LPF值附加黑色菱形" " 標(biāo)記。對(duì)像素NO的低域?yàn)V波處理后的LPF值附加白色菱形" "標(biāo)記。
14對(duì)像素M0的調(diào)整后的Yk，但附加黒色正方形"■"標(biāo)記表示，對(duì)像素NO
的調(diào)整后的yk"直附加白色正方形"□"標(biāo)記。
調(diào)整后的yk，值通過(guò)計(jì)算原始像素值與濾波處理后的值的加權(quán)和來(lái)決
定。加權(quán)和的計(jì)算中使用的權(quán)重由高通濾波器決定。因此，在對(duì)應(yīng)像素的 高通濾波器的輸出比塊邊界另一側(cè)的像素的高通濾波器的輸出高的情況
下，像素MO以及像素NO的調(diào)整后的值比濾波處理后的值更加靠近對(duì)應(yīng) 的原始像素值。相反，在對(duì)應(yīng)像素的高通濾波器的輸出比塊邊界另一側(cè)的 像素的高通濾波器的輸出低的情況下，像素MO以及像素NO的調(diào)整后的 值比濾波處理后的值更加遠(yuǎn)離對(duì)應(yīng)的原始像素值。
在圖12A、圖12C表示的情況中，像素MO的高通濾波器的輸出比像 素NO的高通濾波器的輸出的絕對(duì)值高。因此，像素MO的調(diào)整后的值比 濾波處理后的值更加靠近對(duì)應(yīng)的原始像素值。此外，像素NO的高通濾波 器的輸出的絕對(duì)值比像素MO的高通濾波器的輸出低。因此，像素NO的 調(diào)整后的值比濾波處理后的值更加遠(yuǎn)離對(duì)應(yīng)的原始像素值。像素MO的高 通濾波器的輸出的絕對(duì)值比像素NO的高通濾波器的輸出低這樣的相反情 況在圖12B、圖12E中表示。由于說(shuō)明變得冗長(zhǎng)，所以在此不再重復(fù)。在 圖12D以及圖12F表示的情況中，像素MO的高通濾波器的輸出的絕對(duì)值 與像素NO的高通濾波器的輸出的絕對(duì)值相同，因此像素MO以及像素NO 的調(diào)整后的值與濾波處理后的值相同。
若用其他算法說(shuō)明圖6所示的模塊圖，則有如下說(shuō)明。
首先，求出像素MO、 NO的像素值PO、 QO。
接著，求出像素MO、 NO的低通濾波值LPF(MO)、 LPF(NO)，進(jìn)而求 出像素MO、 NO的高通濾波值HPF(MO)、 HPF(NO)。
比較高通濾波值的絕對(duì)值I HPF(MO) I 、 I HPF(NO) | ，確定較大一 方和較小一方。從圖12A的情況來(lái)說(shuō)，該比較相當(dāng)于角度PI PO QO與 角度P0'Q0'Q1的比較，角度較小的一方(更尖銳的角的一方)相當(dāng)于 高通濾波值的絕對(duì)值較大的 一方。
對(duì)于高通濾波值的絕對(duì)值較大的一方，例如在圖12A的情況下對(duì)于像 素MO的一方，設(shè)定為使調(diào)整后的值Y(MO)，位于像素值PO與低通濾波值 LPF(MO)之間的內(nèi)分點(diǎn)，對(duì)于高通濾波值的絕對(duì)值較小的一方，例如在圖
1512A的情況下對(duì)于像素NO的一方，設(shè)定為使調(diào)整后的值Y(M0)'位于像素 值Q0與低通濾波值LPF(N0)的外側(cè)，LPF(NO)的外分點(diǎn)。
若在圖12A中進(jìn)行說(shuō)明，則LPF(M0)與Y(MO)，之間的距離大致等于 LPF(N0)與Y(N0)，之間的距離，根據(jù)兩絕對(duì)值I HPF(M0) I 、 | HPF(N0)
I的差進(jìn)行變化。例如，以如下方式變化差越大，距離也變得越大，差
越小，距離也變得越小。作為其他例子，上述距離可以階段性變化，也可 以總是以一定量變化。
上述式(1)至(16)滿足上述算法。
另外，圖4的檢測(cè)單元402例如比較隔著邊界線相鄰的兩個(gè)像素M0、 NO的像素值P0、 Q0，在像素值的差的絕對(duì)值I P0 — Q0 I在指定閾值以下 的情況下將切換器403與端子b連接，輸出原始像素值或調(diào)整前的像素值， 另一方面，在大于指定閾值的情況下，將切換器403與端子a連接，輸出 調(diào)整后的值。
作為其他例子，檢測(cè)單元402也可以接收高通濾波值的絕對(duì)值I HPF(M0) i 、 I HPF(NO) I ，并在任一方的絕對(duì)值在指定值以上的情況下， 將切換器403與端子a連接，在兩個(gè)絕對(duì)值均不足指定值的情況下，將切 換器403與端子b連接。
另外，檢測(cè)單元402可以組合使用上述兩個(gè)例子，也可以基于其他判 斷基準(zhǔn)對(duì)切換器403進(jìn)行切換。
在以上的說(shuō)明中，說(shuō)明了關(guān)于隔著邊界線相鄰的相鄰像素MO、 N0進(jìn) 行調(diào)整，也可以關(guān)于邊界線附近的像素M1、 M2、 M3、 Ql、 Q2、 Q3進(jìn)行 調(diào)整。
塊狀噪聲的三個(gè)例子在圖13、圖14以及圖15中表示。對(duì)原始像素值 附加黑色圓形"參"標(biāo)記。對(duì)調(diào)整后的值附加白色圓形"〇"標(biāo)記。像素 M0以及像素N0的原始像素值之間的異常差異在塊邊界中形成垂直的塊 狀噪聲。鮮明度能夠由高通濾波器決定。在圖13以及圖14的例子中，像 素M0的鮮明度具有比像素N0的鮮明度高的鮮明度。因此，調(diào)整后的值 PO，比由低通濾波器決定的濾波處理后的值更加靠近對(duì)應(yīng)的原始值。另一 方面，調(diào)整后的值QO'比濾波處理后的值更加遠(yuǎn)離對(duì)應(yīng)的原始值。在圖15 的例子中，像素MO以 像素NO具有相同的鮮明度。因此，調(diào)整后的值P0，以及Q0'與濾波處理后的值相同。進(jìn)一步?jīng)Q定調(diào)整后的值P1'、P2'、P3'、 Ql'、 Q2，以及Q3'，以消除異常的不連續(xù)性。
利用通過(guò)由高通濾波器計(jì)算原始像素值與濾波處理后的值的加權(quán)和 而決定的與塊邊界附近的像素相關(guān)的調(diào)整后的值，通過(guò)權(quán)重的計(jì)算決定塊 邊界的各側(cè)的鮮明度，因此，本發(fā)明消除塊狀噪聲，并保持鮮明度。
圖16是將圖2、圖4、圖6匯總為一個(gè)的圖。也可以將圖16表示的
電路組合為一個(gè)或多個(gè)集成電路。
此外，圖17是將圖3、圖5匯總為一個(gè)的圖。也可以使用計(jì)算機(jī)程序 執(zhí)行本發(fā)明。
(其他變形例)
另外，基于上述實(shí)施例說(shuō)明了本發(fā)明，但本發(fā)明當(dāng)然不限定于上述實(shí) 施例。以下情況也包含在本發(fā)明中。
(1) 上述各裝置具體而言是由微處理器、ROM、 RAM、硬盤(pán)部件、 顯示器部件、鍵盤(pán)、鼠標(biāo)等構(gòu)成的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。上述RAM或硬盤(pán)部件中 存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)程序。通過(guò)上述微處理器按照上述計(jì)算機(jī)程序進(jìn)行動(dòng)作，各裝 置實(shí)現(xiàn)其功能。在此，計(jì)算機(jī)程序是為了實(shí)現(xiàn)指定的功能，組合多個(gè)表示 對(duì)計(jì)算機(jī)的指令的命令代碼而構(gòu)成的。
(2) 構(gòu)成上述各裝置的結(jié)構(gòu)要素的一部分或全部也可以由一個(gè)系統(tǒng) LSI (Large Scale Integration:大規(guī)模集成電路)構(gòu)成。系統(tǒng)LSI是將多個(gè) 結(jié)構(gòu)部集成在一個(gè)芯片上制造的超多功能LSI,具體而言是包含微處理器、 ROM、 RAM等構(gòu)成的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。上述RAM中存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)程序。通過(guò) 上述微處理器按照上述計(jì)算機(jī)程序進(jìn)行動(dòng)作，系統(tǒng)LSI實(shí)現(xiàn)其功能。
(3) 構(gòu)成上述各裝置的結(jié)構(gòu)要素的一部分或全部也可以由能夠裝卸 于各裝置的IC卡或單獨(dú)的模塊構(gòu)成。上述IC卡或上述模塊是由微處理器、 ROM、 RAM等構(gòu)成的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。上述IC卡或上述模塊也可以包含上述 超多功能LSI。通過(guò)微處理器按照計(jì)算機(jī)程序進(jìn)行動(dòng)作，上述IC卡或上述 模塊實(shí)現(xiàn)其功能。該IC卡或該模塊也可以具有耐篡改性。
(4) 本發(fā)明也可以是上面所示的方法。此外，也可以是利用計(jì)算機(jī) 實(shí)現(xiàn)這些方法的計(jì)算機(jī)程序，還可以是包括上述計(jì)算機(jī)程序的數(shù)字信號(hào)。
此外，本發(fā)明也可以是將上述計(jì)算機(jī)程序或上述數(shù)字信號(hào)存儲(chǔ)到計(jì)算機(jī)能夠讀取的存儲(chǔ)介質(zhì)，例如，軟盤(pán)、硬盤(pán)、CD-ROM、 MO、 DVD、 DVD-ROM、 DVD-RAM、 BD (Bul-ray Disc，藍(lán)光光盤(pán))、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器 等上的方案。此外，也可以是存儲(chǔ)在這些存儲(chǔ)介質(zhì)上的上述數(shù)字信號(hào)。
此外，本發(fā)明也可以是將上述計(jì)算機(jī)程序或上述數(shù)字信號(hào)經(jīng)由電氣通 信線路、無(wú)線或有線通信線路、以因特網(wǎng)為代表的網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)廣播等傳送 的方案。
此外，本發(fā)明也可以是包括微處理器和存儲(chǔ)器的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，上述存 儲(chǔ)器存儲(chǔ)上述計(jì)算機(jī)程序，上述微處理器按照上述計(jì)算機(jī)程序進(jìn)行動(dòng)作。
此外，也可以通過(guò)將上述程序或上述數(shù)字信號(hào)存儲(chǔ)到上述存儲(chǔ)介質(zhì)中 并傳送，或者通過(guò)將上述程序或上述數(shù)字信號(hào)經(jīng)由上述網(wǎng)絡(luò)等傳送，利用 獨(dú)立的其他計(jì)算機(jī)系統(tǒng)執(zhí)行。
(5)也可以分別組合上述實(shí)施例以及上述變形例。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性
本發(fā)明能夠在減少塊狀噪聲的方法以及裝置中利用。
18
權(quán)利要求
1、一種消除塊狀噪聲的塊狀噪聲消除方法，其中分別接收相鄰的兩個(gè)隔著塊邊界線的第一像素以及第二像素的像素值，分別求出第一像素以及第二像素的高通濾波值；基于第一像素以及第二像素的高通濾波值，分別求出第一像素以及第二像素的權(quán)重；分別求出第一像素以及第二像素的低通濾波值；基于第一像素以及第二像素的權(quán)重，分別求出第一像素以及第二像素的低通濾波值的調(diào)整值。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的塊狀噪聲消除方法，其特征在于， 所述第一像素的調(diào)整值是該像素的像素值與低通濾波值之間的內(nèi)分點(diǎn)或外分點(diǎn)中的任一個(gè)，第二像素的調(diào)整值是該像素的像素值與低通濾波 值之間的內(nèi)分點(diǎn)或外分點(diǎn)中的另一個(gè)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的塊狀噪聲消除方法，其特征在于， 進(jìn)一步檢測(cè)塊狀噪聲是否存在；在塊狀噪聲存在的情況下使用調(diào)整值，在塊狀噪聲不存在的情況下使 用原像素值。
4、 一種消除塊狀噪聲的塊狀噪聲消除裝置，包括高通濾波器，分別接收相鄰的兩個(gè)隔著塊邊界線的第一像素以及第二 像素的像素值，分別求出第一像素以及第二像素的高通濾波值；權(quán)重計(jì)算單元，基于第一像素以及第二像素的高通濾波值，分別求出 第一像素以及第二像素的權(quán)重；低通濾波器，分別求出第一像素以及第二像素的低通濾波值；以及加權(quán)和計(jì)算單元，基于第一像素以及第二像素的權(quán)重，分別求出第一 像素以及第二像素的低通濾波值的調(diào)整值。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的塊狀噪聲消除裝置，其特征在于， 所述第一像素的調(diào)整值是該像素的像素值與低通濾波值之間的內(nèi)分點(diǎn)或外分點(diǎn)中的任一個(gè)，第二像素的調(diào)整值是該像素的像素值與低通濾波 值之間的內(nèi)分點(diǎn)或外分點(diǎn)中的另 一個(gè)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的塊狀噪聲消除裝置，其特征在于，進(jìn)一步設(shè)置檢測(cè)塊狀噪聲是否存在的檢測(cè)單元；在塊狀噪聲存在的情況下使用調(diào)整值，在塊狀噪聲不存在的情況下使 用原像素值。
7、 一種能夠利用計(jì)算機(jī)執(zhí)行權(quán)利要求1所述的塊狀噪聲消除方法的 程序。
8、 一種組合了權(quán)利要求4所述的塊狀噪聲消除裝置的集成電路。
全文摘要
本發(fā)明提供一種減少塊狀噪聲的方法及裝置，消除塊邊界線中的變形，并在原圖像的輪廓線與塊邊界線一致的情況下調(diào)整變形的消除程度，提高畫(huà)質(zhì)。自適應(yīng)濾波器包括利用高通濾波器計(jì)算塊邊界附近的像素的權(quán)重的步驟，和利用該權(quán)重決定與塊邊界附近的像素相關(guān)的調(diào)整后的值的步驟。塊邊界附近的像素值被調(diào)整，消除塊狀噪聲。為了決定濾波處理后的值而將低通濾波器應(yīng)用于塊邊界附近的像素。與塊邊界附近的像素相關(guān)的調(diào)整后的值通過(guò)求出原始像素值與濾波值的加權(quán)和來(lái)決定。高通濾波器識(shí)別塊邊界附近的像素的鮮明度，低通濾波器減少塊邊界附近的像素間的差異，因此自適應(yīng)濾波器輸出調(diào)整后的值，該值消除塊狀噪聲，并保持圖像的鮮明度。
文檔編號(hào)H04N7/26GK101569199SQ200880001259
公開(kāi)日2009年10月28日 申請(qǐng)日期2008年10月2日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月3日
發(fā)明者侯沛霖, 林志榮, 近藤敏志 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社