KR100281877B1

KR100281877B1 - 임펄스노이즈감소장치및그방법

Info

Publication number: KR100281877B1
Application number: KR1019970059070A
Authority: KR
Inventors: 박세웅
Original assignee: 윤종용; 삼성전자주식회사
Priority date: 1997-11-10
Filing date: 1997-11-10
Publication date: 2001-02-15
Also published as: EP0915618A2; EP0915618A3; EP0915618B1; US6137917A; CN1217623A; JP3267560B2; DE69826409D1; CN1110208C; KR19990039108A; DE69826409T2; JPH11177854A

Abstract

본 발명은 미디안(median) 필터를 이용하여 임펄스 노이즈를 제거하는 장치 및 그 방법에 관한 것이며, 복수개의 픽셀중에서 크기가 중간값인 중간값 픽셀을 선택하는 제1과정; 상기 제1과정에서 선택된 중간값과 옵셋값간의 조합에의한 기준범위와 상기 복수개의 픽셀중에서 딜레이가 중심인 중심 픽셀을 비교하여 임펄스 노이즈 유무를 판단하고 그에 따라 제1소정값(k1)을 생성하는 제2과정; 상기 픽셀의 휘도 성분 및 칼라 성분의 상기 제2과정의 제1소정값(k1)의 상관도에 따라 제2소정값(k2)을 생성하는 제3과정; 상기 제3과정의 제2소정값(k2)에 따라 상기 중간값 픽셀 및 상기 중심 픽셀을 크로스페이드하는 제4과정을 포함한다.

Description

임펄스 노이즈 감소 장치 및 그 방법{Impulse noise reduction apparatus and method}

본 발명은 임펄스(Impulse) 노이즈 감소 장치에 관한 것으로서, 특히 미디안(median) 필터를 이용하여 임펄스 노이즈를 제거하는 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

영상 기기가 고급화, 다양화되면서 점점 고화질에 대한 욕구가 증가함에 따라 영상에서의 대표적 노이즈인 임펄스 노이즈를 감소시키려는 장치가 개발되어 왔다.

도 1은 일반적인 임펄스 노이즈 감소 장치를 보이는 블록도이다.

도 1에 도시된 바와 같이 먼저, 윈도우(110)를 정해서 n개의 픽셀을 평균하여 평균값을 구한다. 윈도우내의 n개의 픽셀은 a1,a2,a3,a4,a5의 5개이고 a5가 중심값이다. 다음 뺄셈기(120)는 중심값(114)과 평균값(112)을 뺄셈하여 뺄셈값을 구한다. 비교기(130)는 뺄셈기(120)에서 구한 뺄셈값과 기준값을 비교하여 뺄셈값이 기준값보다 크면 노이즈로 판단하는 제1비교값을 출력하고 그렇지 않으면 정상적인 데이터로 판단하는 제2비교값을 출력한다. 멀티플렉서(140)는 비교기(130)로부터 제1비교값을 인가받으면 즉, 노이즈인 경우에 윈도우(110)에서 평균한 값이 선택되어 출력된다.

도 2의 입력대 출력의 파형도에서 보듯이 고주파까지 노이즈로 인식하여 임펄스 노이즈가 제거한다. 따라서 도 1의 임펄스 노이즈 감소 장치는 주파수 특성이 저하하는 문제점이 있다.

본 발명이 이루고자하는 기술적과제는 미디안 필터를 이용하여 고주파 성분을 제외하고 임펄스 노이즈만 제거하는 장치 및 그 방법을 제공하는 데있다.

도 2는 도 1의 장치에 의한 입력 및 출력 파형도이다.

도 3은 임펄스 노이즈 감소 장치를 보이는 블록도이다.

도 4는 미디안 필터(340)에서 정렬된 데이터를 이용한 윈도우를 도시한 것이다.

도 5는 윈도우비교부(370)에서의 윈도우 비교 신호를 보이는 파형도이다.

상기의 기술적 과제를 해결하기 위하여, 휘도 성분과 칼라 성분으로 구성된 픽셀들로 이루어지는 영상 신호 임펄스 노이즈 감소 장치에 있어서, 복수개의 픽셀중에서 크기가 중간값인 픽셀을 선택하는 미디안 필터부; 상기 미디안필터부에서 선택된 중간값과 옵셋값간의 조합에의한 기준범위와 상기 복수개의 픽셀중에서 딜레이가 중심인 중심 픽셀을 비교하여 임펄스 노이즈 정도에 해당하는 판단값을 출력하는 비교부; 상기 픽셀의 휘도 성분과 칼라 성분의 판단값의 상관도에 따라 상관값을 평가하는 상관도 평가부; 상기 상관도 평가부에서 평가된 상관값에 따라 상기 중심 픽셀 및 중간값 픽셀을 크로스 페이드하는 크로스 페이드부를 포함하는 것을 특징으로 하는 임펄스 노이즈 감소 장치.

상기의 기술적 과제를 해결하기 위하여, 휘도 성분과 칼라 성분으로 구성된 픽셀들로 이루어지는 영상 신호 임펄스 노이즈 감소 방법에 있어서, 복수개의 픽셀중에서 크기가 중간값인 중간값 픽셀을 선택하는 제1과정; 상기 제1과정에서 선택된 중간값과 옵셋값간의 조합에의한 기준범위와 상기 복수개의 픽셀중에서 딜레이가 중심인 중심 픽셀을 비교하여 임펄스 노이즈 유무를 판단하고 그에 따라 제1소정값(k1)을 생성하는 제2과정; 상기 픽셀의 휘도 성분 및 칼라 성분의 상기 제2과정의 제1소정값(k1)의 상관도에 따라 제2소정값(k2)을 생성하는 제3과정; 상기 제3과정의 제2소정값(k2)에 따라 상기 중간값 픽셀 및 상기 중심 픽셀을 크로스페이드하는 제4과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 임펄스 노이즈 감소 방법.

이하 첨부된 도면을 참조로하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다.

도 3은 임펄스 노이즈 감소 장치를 보이는 블록도이며, 영상 데이터를 정렬시키는 버퍼(310), 상기 버퍼(310)에서 발생하는 영상 데이터를 1라인지연시키는 제1라인메모리(320), 상기 제1라인메모리(320)에서 지연된 데이터를 1라인지연시키는 제2라인메모리(330), 상기 버퍼(310) 및 상기 제1,제2라인메모리(320,330)의 데이터를 입력받아 그 중간값(median_res)의 픽셀을 선택하는 미디안필터(340), 상기 중간값(median_res) 및 오프셋의 조합과 중심픽셀(mid_sample)을 윈도우비교하여 비교값(ka)를 발생하는 윈도우 비교부(370), 상기 비교값(ka)를 입력하여 제1상관값(kxfade1) 및 제2상관값(kxfade2)을 발생하는 페이드평가부(360), 상기 제1상관값(kxfade1) 및 제2상관값(kxfade2)에 따라 중심픽셀(mid_sample) 및 중간값(median_res)의 픽셀을 크로스페이드하여 출력하는 크로스페이드부(350)로 구성된다.

도 4는 미디안 필터(340)에서 정렬된 데이터를 이용한 윈도우를 도시한 것이며, u는 R-Y이고, v는 B-Y이고, Y는 Luminance 이다.

도 3 ∼도 5를 참조하여 본 발명의 작용 및 효과를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 영상 데이터는 휘도 성분과 칼라 성분으로 구성된 픽셀들로 이루어진다. 도 4에 도시된 바와 같이 버퍼(310)는 루미넌스(Luminance: 이하 Y)와 칼라(Color: 이하 C)를 같이 처리하기 위하여 입력되는 영상 데이터를 정렬시킨다. 미디안필터(340)는 컴페레이터(도시안됨)를 이용하여 영상 데이터중에서 중간값(median_res) 크기의 픽셀을 선택한다. 미디안필터(340)는 n-1번째 라인 픽셀, n번째 라인 픽셀, n+1번째 라인 픽셀을 입력하며, 도 4에 도시된 바와 같이 3 라인의 5 픽셀로 윈도우한다. 여기서 n-1번째 라인 픽셀(p1)이 현재입력되는 영상 데이터이며, n, n+1번째 라인 픽셀은 각각 제1라인메모리(320) 및 제2라인메모리(330)를 통과한 영상 데이터이다. 또한 딜레이가 중심인 제1라인메모리(320)에서 출력되는 픽셀을 중심 픽셀로 정한다. 도 4에서 중심 픽셀(mid_sample)은 U5, Y9, V5, Y10이다.

미디안필터(340)에서 윈도우를 보면,

U5의 윈도우는 U1 U3

U5

U7 U9

V5의 윈도우는 V1 V3

V5

V7 V9

Y9의 윈도우는 Y2 Y4

Y9

Y14 U18

Y10의 윈도우는 Y3 Y5

Y10

Y15 V17

미디안 필터(340)에서 U5의 중간값(median_res)은 U1,U3,U5,U7,U9에서 선택한다. 예를 들면 U1=0, U3=100, U5=100, U7=150, U8=200에서 중간 크기 값은 U5이다. 따라서 미디안 필터(340)는 평균값을 취하지 않고 중간값(median_res)을 취하기 때문에 고주파가 없어지지 않는다. 윈도우비교부(370)는 중심 픽셀(mid_sample)을 중간값(median_res) 및 옵셋(offset)의 조합에 의해 설정된 기준(reference) 범위와 비교하여 노이즈를 판별한다. 도 5에 도시된 바와 같이 중심 픽셀(mid_sample)이 중간값(median_res) + 옵셋(offset)의 기준(reference) 범위 또는 중간값(median_res) - 옵셋(offset)의 기준 범위 안에 존재하면 정상적인 데이터이고 그렇지 않으면 노이즈로 판단하는 비교값(ka)을 출력한다. 즉, 중심 픽셀(mid_sample)이 중간값(median_res) + 옵셋(offset) 보다 크면 비교값(ka) = 중심 픽셀(mid_sample)-{중간값(median_res) + 옵셋(offset)}을 선택하고, 그렇지 않고 중심 픽셀(mid_sample)이 중간값(median_res) - 옵셋(offset)보다 적으면 비교값(ka) = {중간값(median_res) - 옵셋(offset)}-중심 픽셀(mid_sample)을 선택하고, 그렇지 않으면 비교값(ka) = 0을 선택한다. 여기서 비교값(ka)가 "0"이면 정상적인 데이터이고 비교값(ka)이 클수록 임펄스 노이즈이다.

페이드평가부(350)는 비교값(ka)을 입력하여 Y와 C의 상관도를 평가한다. 즉, Y와 C(R-Y)의 비교값(ka)을 각각 곱한값에서 큰 값이 제1상관값(kxfade1)이며, Y와 C(B-Y)의 비교값(ka)을 각각 곱한값에서 큰 값이 제2상관값(kxfade2)이다. 중심 픽셀(mid_sample)이 U5, Y9, V5, Y10일 때 U5의 비교값(ka)을 k2라하고, Y9의 비교값(ka)을 k라하고, V5의 비교값(ka)를 k3라하고 Y10의 비교값(ka)을 k1이라한다. 여기서 각각(Y와 C)의 제1상관값(kxfade1) 및 제2상관값(kxfade2)을 나타내보면 다음과 같다. ((k*k3)/256 〉 kxfade1 이면 kxfade1 = (k*k3)/256 이고 그외에 kxfade1 = (k*k2)/256이다. 또한 ((k*k3)/256 〉 kxfade2 이면 kxfade2 = (k1*k3)/256 이고 그외에 kxfade2 = (k1*k2)/256이다. 즉, Y9와 V5,U5의 비교값(ka)을 평가하여 Y9와 V5,U5의 제1상관값(kxfade1)를 구하며, Y10와 V5,U5의 비교값(ka)을 평가하여 Y10의 제2상관값(kxfade2)을 구한다. 크로스페이드부(350)는 제1상관값(kxfade1) 및 제2상관값(kxfade2)을 이용하여 입력되는 중심 픽셀(mid_sample), 중간값(median_res)의 픽셀을 크로스 페이드한다. 예를 들면 크로스 페이드부(350)에서 데이터(U5) 출력 = 중심 픽셀(mid_sample)(1-kxfade1) + kxfade1*중간값(median_res)이고, 데이터(Y9) 출력 = 중심 픽셀(mid_sample)(1-kxfade1) + kxfade1*중간값(median_res)이고, 데이터(V5) 출력 = 중심 픽셀(mid_sample)(1-kxfade1) + kxfade1*중간값(median_res)이고, 데이터(Y10) 출력 = 중심 픽셀(mid_sample)(1-kxfade2) + kxfade2*중간값(median_res)이다.

본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상내에서 당업자에 의한 변형이 가능함은 물론이다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 영상 신호에서 고주파 성분을 그대로 두면서 임펄스 노이즈만을 제거함으로서 고화질의 해상도를 도모할 수있다.

Claims

휘도 성분과 칼라 성분으로 구성된 픽셀들로 이루어지는 영상 신호 임펄스 노이즈 감소 장치에 있어서,

복수개의 픽셀중에서 크기가 중간값인 픽셀을 선택하는 미디안 필터부;

상기 미디안필터부에서 선택된 중간값과 옵셋값간의 조합에의한 기준범위와 복수개의 픽셀중에서 딜레이가 중심인 중심 픽셀을 비교하여, 중심 픽셀의 크기가 기준범위보다 크면 노이즈 성분으로 판단하고 적으면 정상 데이터로 판단함과 함께 그에 따른 노이즈 계수를 출력하는 비교부;

상기 비교부에서 판단된 발생된 노이즈계수에 따라 상기 픽셀의 휘도 성분 및 칼라 성분의 상관도를 계산하는 평가부;

상기 평가부에서 계산된 상관도 및 노이즈계수에 따라 상기 중심 픽셀 및 중간값 픽셀을 크로스 페이드하거나 중심 픽셀을 그대로 출력하는 크로스 페이드부를 포함하는 것을 특징으로 하는 임펄스 노이즈 감소 장치.
제1항에 있어서, 상기 미디안 필터부는 컴퍼레이터인 것을 특징으로 하는 임펄스 노이즈 감소 장치.
제1항에 있어서, 상기 비교부는 중심 픽셀(mid_sample)이 중간값(median_res) + 옵셋(offset) 보다 크면 판단값(ka) = 중심 픽셀(mid_sample)-{중간값(median_res) + 옵셋(offset)}을 이고, 그렇지 않고 중심 픽셀(mid_sample)이 중간값(median_res) - 옵셋(offset)보다 적으면 판단값(ka) = {중간값(median_res) - 옵셋(offset)}-중심 픽셀(mid_sample)이고, 그렇지 않으면 판단값(ka) = 0로 연산되는 것을 특징으로 하는 임펄스 노이즈 감소 장치.
제1항에 있어서, 상기 상관도 평가부의 상관값은 상기 휘도 성분과 색차 성분(R-Y), 휘도 성분과 색차 성분(B-Y)의 상기 비교부의 상관값을 각각 곱한값에서 큰 값인 것을 특징으로 하는 임펄스 노이즈 감소 장치.
제1항에 있어서, 상기 크로스페이드부는 데이터 출력 = 중심 픽셀(mid_sample)(1-상관값) + 상관값*중간값(median_res)인 것을 특징으로 하는 임펄스 노이즈 감소 장치.
휘도 성분과 칼라 성분으로 구성된 픽셀들로 이루어지는 영상 신호 임펄스 노이즈 감소 방법에 있어서,

복수개의 픽셀중에서 크기가 중간값인 중간값 픽셀을 선택하는 제1과정;

상기 제1과정에서 선택된 중간값과 옵셋값간의 조합에의한 기준범위와 상기 복수개의 픽셀중에서 딜레이가 중심인 중심 픽셀을 비교하여 임펄스 노이즈 유무를 판단하고 그에 따라 제1소정값(k1)을 생성하는 제2과정;

상기 픽셀의 휘도 성분 및 칼라 성분의 상기 제2과정의 제1소정값(k1)의 상관도에 따라 제2소정값(k2)을 생성하는 제3과정;

상기 제3과정의 제2소정값(k2)에 따라 상기 중간값 픽셀 및 상기 중심 픽셀을 크로스페이드하는 제4과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 임펄스 노이즈 감소 방법.