專利名稱：應(yīng)用于影像傳感器的噪聲去除方法與相關(guān)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及影像處理，尤指一種利用特定噪聲臨界值以去除影像傳感器中噪聲的 方法及相關(guān)裝置。
背景技術(shù)：
于影像系統(tǒng)中，三種色彩成份必須同時(shí)地被擷取以便可精確地表示出影像的內(nèi) 容，而為了建構(gòu)可同時(shí)擷取三種色彩成份的數(shù)字影像擷取系統(tǒng)，往往需要使用三個(gè)獨(dú)立 的影像傳感器，如此一來，將造成生產(chǎn)成本過高以及使產(chǎn)品結(jié)構(gòu)變得十分復(fù)雜，所以，為 了使數(shù)字影像擷取系統(tǒng)的成本與尺寸達(dá)到最小化，數(shù)字影像擷取系統(tǒng)上的影像傳感器陣 列(由多個(gè)硅芯片所構(gòu)成)亦必須讓其尺寸減小，換言之，色彩取樣的個(gè)數(shù)便必須是一個(gè) 較小的數(shù)值。一種可行的方法是使影像擷取系統(tǒng)中每一影像傳感器僅收集單一色彩的數(shù) 據(jù)來產(chǎn)生具有低數(shù)據(jù)量的擷取影像，所以，影像擷取系統(tǒng)一般而言便采用馬賽克式彩色濾 鏡(Mosaic Color Filter)，其中該馬賽克式彩色濾鏡又可被稱作彩色濾鏡陣列(Color Filter Array, CFA)，因此，影像擷取系統(tǒng)便經(jīng)由取樣三種色彩成份之一所得到的色彩陣列 來獲得擷取影像，其中該色彩陣列針對(duì)每一像素而儲(chǔ)存其所包含的單一色彩成份。由于影 像感測(cè)系統(tǒng)忽略各像素的其它兩種色彩成份，因此，對(duì)于每一像素而言，影像感測(cè)系統(tǒng)所獲 取的原始感測(cè)數(shù)據(jù)便包含較少的色彩取樣。由于彩色濾鏡陣列中的每一濾鏡對(duì)應(yīng)一像素并 僅允許位于特定頻帶的色彩成份通過，因此在所擷取的影像被進(jìn)一步處理或顯示之前，每 一像素所缺乏的色彩成份便必須先進(jìn)行重建以使每一像素能包含所有的三種色彩成份。不過，無論攝影機(jī)規(guī)格如何完善，仍沒有任何影像是絕對(duì)完美的，影像會(huì)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)。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環(huán)境情況，以及感測(cè)元件 本身的質(zhì)量，例如，在電荷耦合元件(Charge-Coupled Device, CCD)照相機(jī)的影像擷取中， 光度和傳感器的溫度是影響所產(chǎn)生影像中之噪聲量的重要因素。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(gè)影像處理中必要的 處理步驟，例如，由于許多應(yīng)用皆是基于影像運(yùn)算的應(yīng)用所得出的運(yùn)算子，因此影像中任 何的噪聲皆會(huì)造成嚴(yán)重的錯(cuò)誤結(jié)果。所以，噪聲衰減的目的不僅要改進(jìn)視覺質(zhì)量，而且更 能提升后續(xù)處理工作的效能，例如編碼(coding)、分析切割(analysis cutting)、辨識(shí) (identification)或者角軍釋(interpretation)等。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的之一在于提供一種利用特定噪聲臨界值以去除影像傳感器中 噪聲的方法及相關(guān)裝置，以在避免造成影像邊緣以及細(xì)節(jié)模糊的情況下盡可能的去除不必 要的噪聲。依據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，其揭露一種應(yīng)用于影像傳感器的噪聲去除方法，其中該 影像傳感器包含特定彩色濾鏡陣列以及像素陣列，該像素陣列包含有多個(gè)像素，以及每一
5像素皆對(duì)應(yīng)到一彩色濾鏡。因此，每一像素皆對(duì)應(yīng)多個(gè)色彩成分的其中之一。該噪聲去除方 法包含比較目標(biāo)像素的像素值與多個(gè)鄰近像素的像素值，其中該目標(biāo)像素與該多個(gè)鄰近 像素皆對(duì)應(yīng)特定色彩成分；針對(duì)該多個(gè)鄰近像素中每一鄰近像素，檢查該鄰近像素的像素 值與該目標(biāo)像素的像素值的差值是否小于特定噪聲臨界值，以及當(dāng)該鄰近像素的像素值與 該目標(biāo)像素的像素值的差值小于該特定噪聲臨界值時(shí)，將該鄰近像素設(shè)為相似鄰近像素； 以及根據(jù)該目標(biāo)像素的像素值以及每一相似鄰近像素的像素值來更新該目標(biāo)像素的像素 值。依據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，其揭露一種應(yīng)用于影像傳感器的噪聲去除裝置，其中 該影像傳感器包含特定彩色濾鏡陣列以及像素陣列，該像素陣列包含有多個(gè)像素，以及每 一像素皆對(duì)應(yīng)到一彩色濾鏡。因此，每一像素皆對(duì)應(yīng)多個(gè)色彩成分的其中之一。該噪聲去除 裝置包含比較電路、檢查電路以及像素值更新電路。該比較電路用以比較目標(biāo)像素的像素 值與多個(gè)鄰近像素的像素值，其中該目標(biāo)像素與該多個(gè)鄰近像素皆對(duì)應(yīng)特定色彩成分。針 對(duì)該多個(gè)鄰近像素中每一鄰近像素，該檢查電路檢查該鄰近像素的像素值與該目標(biāo)像素的 像素值的差值是否小于特定噪聲臨界值，以及當(dāng)該鄰近像素的像素值與該目標(biāo)像素的像素 值的差值小于該特定噪聲臨界值時(shí)，該檢查電路將該鄰近像素設(shè)為相似鄰近像素。該像素 值更新電路耦接于該檢查電路，用以根據(jù)該目標(biāo)像素的像素值以及每一相似鄰近像素的像 素值來更新該目標(biāo)像素的像素值。本發(fā)明的實(shí)施例提供一種利用特定噪聲臨界值以去除影像傳感器中噪聲的方法 及相關(guān)裝置，同時(shí)亦能保護(hù)影像邊緣以及其余影像細(xì)節(jié)。


圖1為本發(fā)明應(yīng)用于影像傳感器的噪聲去除裝置的一實(shí)施例的示意圖；圖2A為本發(fā)明影像傳感器的一實(shí)施例的示意圖；圖2B為本發(fā)明影像傳感器的另一實(shí)施例的示意圖；圖2C為本發(fā)明影像傳感器的再另一實(shí)施例的示意圖；圖3為本發(fā)明應(yīng)用于影像傳感器的噪聲去除方法的一實(shí)施例的流程圖。
具體實(shí)施例方式在說明書及后續(xù)的權(quán)利要求當(dāng)中使用了某些詞匯來指稱特定的元件。本領(lǐng)域技術(shù) 人員應(yīng)可理解，硬件制造商可能會(huì)用不同的名詞來稱呼同樣的元件。本說明書及后續(xù)的權(quán) 利要求并不以名稱的差異來作為區(qū)分元件的方式，而是以元件在功能上的差異來作為區(qū)分 的準(zhǔn)則。在通篇說明書及后續(xù)的權(quán)利要求當(dāng)中所提及的「包含」為開放式的用語，故應(yīng)解釋 成「包含但不限定于」。另外，「耦接」一詞在此指包含任何直接及間接的電氣連接手段。因 此，若文中描述第一裝置耦接于第二裝置，則代表該第一裝置可直接電氣連接于該第二裝 置，或通過其它裝置或連接手段間接地電氣連接至該第二裝置。參考圖1，圖1為本發(fā)明應(yīng)用于影像傳感器的噪聲去除裝置100的一實(shí)施例的示意 圖。噪聲去除裝置100利用特定噪聲臨界值Vs來去除影像傳感器的噪聲，而該影像傳感器 包含特定彩色濾鏡陣列以及像素陣列，每一像素皆對(duì)應(yīng)到一彩色濾鏡，從而對(duì)應(yīng)至多個(gè)色 彩成分的其中之一。為了便于說明，本發(fā)明的實(shí)施例以拜爾(Bayer)彩色濾鏡陣列來表示
6該特定彩色濾鏡陣列，然而，此僅是作為范例說明之用，并非為本發(fā)明的限制。噪聲去除裝置100包含比較電路10、檢查電路20、像素值更新電路30以及臨界值 設(shè)定電路40。比較電路10用以比較該像素陣列中目標(biāo)像素Pt的像素值與多個(gè)鄰近像素的 像素值，其中目標(biāo)像素Pt與該多個(gè)鄰近像素皆對(duì)應(yīng)特定色彩成分，也就是說，目標(biāo)像素Pt 與該多個(gè)被選來與目標(biāo)像素Pt比較的鄰近像素皆具有相同的色彩成分。比較電路10計(jì)算 每一鄰近像素的像素值與目標(biāo)像素Pt的像素值的差值Diff，并將差值DifT送至耦接于比 較電路10的檢查電路20。對(duì)于所選取的該多個(gè)鄰近像素中的每一鄰近像素Pn而言，檢查電路20會(huì)檢查鄰 近像素Pn的像素值與目標(biāo)像素Pt的像素值之間的差值DifT是否小于特定噪聲臨界值Vs， 在此實(shí)施例中，當(dāng)鄰近像素Pn的像素值與目標(biāo)像素Pt的像素值的差值Diff小于特定噪聲 臨界值Vs時(shí)，檢查電路20便將鄰近像素Pn設(shè)定為相似鄰近像素。像素值更新電路30耦接于檢查電路20，用以根據(jù)目標(biāo)像素Pt的像素值以及由檢 查電路20所認(rèn)定的每一相似鄰近像素的像素值來更新目標(biāo)像素Pt的像素值。臨界值設(shè)定 電路40耦接于檢查電路20，用以根據(jù)目標(biāo)像素Pt來設(shè)定特定噪聲臨界值Vs，而如何設(shè)定 特定噪聲臨界值Vs以及更新目標(biāo)像素Pt的像素值將在后續(xù)的實(shí)施例中加以說明。一并參考圖1以及圖2A。圖2A為本發(fā)明影像傳感器200的一實(shí)施例的示意圖。 如圖2A中所示，影像傳感器200包含對(duì)應(yīng)綠色色彩成分的像素G1-G13,對(duì)應(yīng)紅色色彩成分的 像素R1-R6,以及對(duì)應(yīng)藍(lán)色色彩成分的像素B1-B615由于噪聲在紅色以及藍(lán)色像素中通常比在 綠色像素中容易被看見，故臨界值設(shè)定電路40便會(huì)根據(jù)目標(biāo)像素Pt的色彩成分來設(shè)定特 定噪聲臨界值Vs。當(dāng)目標(biāo)像素Pt為影像傳感器200中綠色像素(如像素G1)時(shí)，臨界值設(shè) 定電路40將特定噪聲臨界值Vs設(shè)為第一色彩值Cl ；當(dāng)目標(biāo)像素Pt為影像傳感器200中 紅色像素(如像素札)時(shí)，臨界值設(shè)定電路40將特定噪聲臨界值Vs設(shè)為不同于第一色彩值 Cl的第二色彩值C2 ；當(dāng)目標(biāo)像素Pt為影像傳感器200中藍(lán)色像素(如像素B1)時(shí)，臨界值 設(shè)定電路40將特定噪聲臨界值Vs設(shè)為不同于第一色彩值Cl的第三色彩值C3。以對(duì)應(yīng)綠色色彩成分的像素G7作為目標(biāo)像素Pt為例，比較電路10會(huì)比較影像傳 感器200中目標(biāo)像素G7的像素值與多個(gè)鄰近像素G^ G2、G3、G4, G5, G6、G8、G9、G1(1、Gn、G12、G13 的像素值。請(qǐng)注意上述實(shí)施例中所選的像素僅作為范例說明之用，換句話說，目標(biāo)像素周圍 的鄰近像素的選取方式可依不同的設(shè)計(jì)需求作彈性調(diào)整。檢查電路20檢查鄰近像素G1的像素值與目標(biāo)像素G7的像素值之間的第一差值 Diff_l是否小于第一色彩值Cl，假若檢查電路20判定第一差值Diff_l小于第一色彩值 Cl，則將鄰近像素G1設(shè)為相似鄰近像素。接下來，檢查電路20繼續(xù)檢查另一鄰近像素G2的 像素值與目標(biāo)像素G7的像素值之間的第二差值Diff_2是否亦小于第一色彩值Cl，假若檢 查電路20判定第二差值Diff_2小于第一色彩值Cl，則將鄰近像素G2設(shè)為相似鄰近像素， 依此類推。在檢查電路20完成上述檢查操作之后，若鄰近像素G3、G5、G8、G1(i被認(rèn)定為相似 鄰近像素，則像素值更新電路30對(duì)目標(biāo)像素G7的像素值以及相似鄰近像素G3、G5、G8、G1Q的 像素值進(jìn)行平均來更新目標(biāo)像素G7的像素值，更具體的來說，目標(biāo)像素G7的更新像素值可 如以下算式⑴所示
權(quán)利要求
1. 一種應(yīng)用于影像傳感器的噪聲去除方法，所述影像傳感器包含特定彩色濾鏡陣列以 及像素陣列，所述像素陣列包含有多個(gè)像素，每一像素皆對(duì)應(yīng)多個(gè)色彩成分的其中之一，所 述噪聲去除方法包含有比較目標(biāo)像素的像素值與多個(gè)鄰近像素的像素值，其中所述目標(biāo)像素與所述多個(gè)鄰近 像素皆對(duì)應(yīng)特定色彩成分；針對(duì)所述多個(gè)鄰近像素中的每一鄰近像素利用檢查電路來檢查所述鄰近像素的像素值與所述目標(biāo)像素的像素值是否相似；以及 當(dāng)所述鄰近像素的像素值與所述目標(biāo)像素的像素值被認(rèn)定為相似時(shí)，將所述鄰近像素 設(shè)為相似鄰近像素；以及根據(jù)所述目標(biāo)像素的像素值以及每一相似鄰近像素的像素值來更新所述目標(biāo)像素的像素值。
2.如權(quán)利要求1所述的噪聲去除方法，其中當(dāng)所述鄰近像素的像素值與所述目標(biāo)像素 的像素值的差值小于特定噪聲臨界值時(shí)，所述鄰近像素的像素值與所述目標(biāo)像素的像素值 被認(rèn)定為相似。
3.如權(quán)利要求2所述的噪聲去除方法，還包含有根據(jù)所述目標(biāo)像素的特定色彩成分來設(shè)定所述特定噪聲臨界值； 其中當(dāng)所述目標(biāo)像素的特定色彩成分為第一色彩成分時(shí)，所述特定噪聲臨界值被設(shè)為 第一值；以及當(dāng)所述目標(biāo)像素的特定色彩成分為不同于所述第一色彩成分的第二色彩成分 時(shí)，所述特定噪聲臨界值被設(shè)為不同于所述第一值的第二值。
4.如權(quán)利要求3所述的噪聲去除方法，其中所述第一色彩成分可為紅色或藍(lán)色，所述 第二色彩成分為綠色，以及所述第二值小于所述第一值。
5.如權(quán)利要求2所述的噪聲去除方法，還包含有根據(jù)所述目標(biāo)像素在所述影像傳感器中的位置來設(shè)定所述特定噪聲臨界值； 其中當(dāng)所述目標(biāo)像素位于所述影像傳感器中第一位置時(shí)，所述特定噪聲臨界值被設(shè)為 第一值；以及當(dāng)所述目標(biāo)像素位于所述影像傳感器中第二位置時(shí)，所述特定噪聲臨界值被 設(shè)為不同于所述第一值的第二值，其中所述第二位置不同于所述第一位置。
6.如權(quán)利要求5所述的噪聲去除方法，其中所述第一位置較所述第二位置靠近所述影 像傳感器的中心位置，以及所述第一值小于所述第二值。
7.如權(quán)利要求2所述的噪聲去除方法，還包含有根據(jù)對(duì)應(yīng)光線強(qiáng)度的外部增益值來設(shè)定所述特定噪聲臨界值； 其中當(dāng)所述光線強(qiáng)度對(duì)應(yīng)第一亮度值時(shí)，所述特定噪聲臨界值被設(shè)為第一值；以及當(dāng) 所述光線強(qiáng)度對(duì)應(yīng)不同于所述第一亮度值的第二亮度值時(shí)，所述特定噪聲臨界值被設(shè)為不 同于所述第一值的第二值。
8.如權(quán)利要求7所述的噪聲去除方法，其中所述第一亮度值大于所述第二亮度值，以 及所述第一值小于所述第二值。
9.如權(quán)利要求2所述的噪聲去除方法，其中更新所述目標(biāo)像素的像素值的步驟包含有針對(duì)所述目標(biāo)像素的像素值以及每一相似鄰近像素的像素值執(zhí)行加權(quán)平均運(yùn)算以產(chǎn) 生平均值；以及根據(jù)所述平均值來更新所述目標(biāo)像素的像素值。
10.如權(quán)利要求9所述的噪聲去除方法，其中更新所述目標(biāo)像素的像素值的步驟還包 含有根據(jù)所述目標(biāo)像素與所述相似鄰近像素之間的距離來設(shè)定每一相似鄰近像素的權(quán)重值；其中當(dāng)所述目標(biāo)像素與所述相似鄰近像素的距離為第一距離值時(shí)，所述權(quán)重值被設(shè)為 第一值；當(dāng)所述目標(biāo)像素與所述相似鄰近像素的距離為不同于所述第一距離值的第二距離 值時(shí)，所述權(quán)重值被設(shè)為不同于所述第一值的第二值；以及當(dāng)所述第一距離值小于所述第 二距離值時(shí)，所述第一值大于所述第二值。
11.一種應(yīng)用于影像傳感器的噪聲去除裝置，所述影像傳感器包含特定彩色濾鏡陣列 以及像素陣列，所述像素陣列包含有多個(gè)像素，每一像素皆對(duì)應(yīng)多個(gè)色彩成分的其中之一， 所述噪聲去除裝置包含有比較電路，用以比較目標(biāo)像素的像素值與多個(gè)鄰近像素的像素值，其中所述目標(biāo)像素 與所述多個(gè)鄰近像素皆對(duì)應(yīng)特定色彩成分；檢查電路，耦接于所述比較電路，其中針對(duì)所述多個(gè)鄰近像素中每一鄰近像素所述檢查電路檢查所述鄰近像素的像素值與所述目標(biāo)像素的像素值是否相似，以及當(dāng) 所述鄰近像素的像素值與所述目標(biāo)像素的像素值被認(rèn)定為相似時(shí)，所述檢查電路將所述鄰 近像素設(shè)為相似鄰近像素；以及像素值更新電路，耦接于所述檢查電路，用以根據(jù)所述目標(biāo)像素的像素值以及每一相 似鄰近像素的像素值來更新所述目標(biāo)像素的像素值。
12.如權(quán)利要求11所述的噪聲去除裝置，其中當(dāng)所述鄰近像素的像素值與所述目標(biāo)像 素的像素值的差值小于特定噪聲臨界值時(shí)，所述鄰近像素的像素值與所述目標(biāo)像素的像素 值被所述檢查電路認(rèn)定為相似。
13.如權(quán)利要求12所述的噪聲去除裝置，還包含有臨界值設(shè)定電路，耦接于所述檢查電路，用以根據(jù)所述目標(biāo)像素的特定色彩成分來設(shè) 定所述特定噪聲臨界值；其中當(dāng)所述目標(biāo)像素的特定色彩成分為第一色彩成分時(shí)，所述臨界值設(shè)定電路將所述 特定噪聲臨界值設(shè)為第一值；以及當(dāng)所述目標(biāo)像素的特定色彩成分為不同于所述第一色彩 成分的第二色彩成分時(shí)，所述臨界值設(shè)定電路將所述特定噪聲臨界值設(shè)為不同于所述第一 值的第二值。
14.如權(quán)利要求13所述的噪聲去除裝置，其中所述第一色彩成分可為紅色或藍(lán)色，所 述第二色彩成分為綠色，以及所述第二值小于所述第一值。
15.如權(quán)利要求12所述的噪聲去除裝置，還包含有臨界值設(shè)定電路，耦接于所述檢查電路，用以根據(jù)所述目標(biāo)像素在所述影像傳感器中 的位置來設(shè)定所述特定噪聲臨界值；其中當(dāng)所述目標(biāo)像素位于所述影像傳感器中第一位置時(shí)，所述臨界值設(shè)定電路將所述 特定噪聲臨界值設(shè)為第一值；以及當(dāng)所述目標(biāo)像素位于所述影像傳感器中第二位置時(shí)，所 述臨界值設(shè)定電路將所述特定噪聲臨界值設(shè)為不同于所述第一值的第二值，其中所述第二 位置不同于所述第一位置。
16.如權(quán)利要求15所述的噪聲去除裝置，其中所述第一位置較所述第二位置靠近所述 影像傳感器的中心位置，以及所述第一值小于所述第二值。
17.如權(quán)利要求12所述的噪聲去除裝置，還包含有臨界值設(shè)定電路，耦接于所述檢查電路，用以根據(jù)對(duì)應(yīng)光線強(qiáng)度的外部增益值來設(shè)定 所述特定噪聲臨界值；其中當(dāng)所述光線強(qiáng)度對(duì)應(yīng)第一亮度值時(shí)，所述臨界值設(shè)定電路將所述特定噪聲臨界值 設(shè)為第一值；以及當(dāng)所述光線強(qiáng)度對(duì)應(yīng)不同于所述第一亮度值的第二亮度值時(shí)，所述臨界 值設(shè)定電路將所述特定噪聲臨界值設(shè)為不同于所述第一值的第二值。
18.如權(quán)利要求17所述的噪聲去除裝置，其中所述第一亮度值大于所述第二亮度值， 以及所述第一值小于所述第二值。
19.如權(quán)利要求12所述的噪聲去除裝置，其中所述像素值更新電路針對(duì)所述目標(biāo)像素 的像素值以及每一相似鄰近像素的像素值執(zhí)行加權(quán)平均運(yùn)算以產(chǎn)生平均值，以及藉由所述 平均值來更新所述目標(biāo)像素的像素值。
20.如權(quán)利要求19所述的噪聲去除裝置，其中所述像素值更新電路還根據(jù)所述目標(biāo) 像素與所述相似鄰近像素之間的距離來設(shè)定每一相似鄰近像素的權(quán)重值；當(dāng)所述目標(biāo)像素 與所述相似鄰近像素的距離為第一距離值時(shí)，所述像素值更新電路將所述權(quán)重值設(shè)為第一 值；當(dāng)所述目標(biāo)像素與所述相似鄰近像素的距離為不同于所述第一距離值的第二距離值 時(shí)，所述像素值更新電路將所述權(quán)重值設(shè)為不同于所述第一值的第二值；以及當(dāng)所述第一 距離值小于所述第二距離值時(shí)，所述第一值大于所述第二值。
全文摘要
一種去除噪聲的方法，包含有比較目標(biāo)像素的像素值與多個(gè)鄰近像素的像素值，其中所述目標(biāo)像素與所述多個(gè)鄰近像素皆對(duì)應(yīng)特定色彩成分；針對(duì)所述多個(gè)鄰近像素中每一鄰近像素，檢查所述鄰近像素的像素值與所述目標(biāo)像素的像素值的差值是否小于特定噪聲臨界值，以及當(dāng)鄰近像素的像素值與所述目標(biāo)像素的像素值的差值小于所述特定噪聲臨界值時(shí)，將所述鄰近像素設(shè)為相似鄰近像素；以及根據(jù)所述目標(biāo)像素的像素值以及每一相似鄰近像素的像素值來更新所述目標(biāo)像素的像素值。
文檔編號(hào)H04N5/357GK102006430SQ200910168648
公開日2011年4月6日 申請(qǐng)日期2009年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月2日
發(fā)明者史妙紅, 米塔艾民 申請(qǐng)人:英屬開曼群島商恒景科技股份有限公司