[发明专利]对图象序列的噪声滤除

说明书

本发明涉及对图象序列的噪声滤除。本发明还涉及编码图象序列，其中图象序列被噪声滤除。

图象序列通常包含噪声是熟知的，这个噪声可能是在图象获取的初始阶段期间，或在处理与传输运行期间，或甚至在存储阶段期间引起的。这个噪声不单恶化序列的质量，也恶化以后可能的压缩运行(例如，MPEG，小波，分位数等等)的性能。为此，在尽可能多地减小噪声而又不会不可接受地影响图象质量方面，有很大的兴趣。

为了减小噪声，滤波运行是必须的。这样的滤波运行可以导致图象的模糊和“重影”的影响，这导致对于观看者的不可接受的质量。这是由于几乎所有的图象都具有带有边缘，轮廓等等的详细的区域。

本发明的一个目的是提供有利的滤波。为此，本发明提供用于对图象序列进行噪声滤除的方法和设备，以及用于编码图象序列的方法和设备，正如在独立的权利要求中被规定的。有利的实施例在所附权利要求中被限定。

在本发明的第一实施例中，确定在图象序列的至少一个图象中的统计特性，以及根据从至少一个图象得出的一组原先的象素数值计算至少一个滤波的象素数值，其中原先的象素数值在统计特性的控制下被加权。本发明提供执行自适应滤波的简单的方法，它优选地被应用于压缩系统的预处理级。统计特性可以通过任何已知的(或还未知的)计算，例如在至少一个图象的子组中的方差或相关(或它们的近似)，而容易地被得出。

在本发明的另一个实施例中，计算步骤包括在统计特性的控制下加权原先的象素数值组，得出加权的象素数值组，以及把加权的象素数值组提供给静态滤波器，在该静态滤波器中，至少一个滤波的象素数值从加权的象素数值组中被算出。这个实施例尤其具有优点：滤波的自适应性可通过使用分开的加权步骤被得出，以及静态滤波器与加权相组合地被使用。代替使用可变滤波器，它的实施方案是更复杂的，本发明提供简单的象素数值的适配，它与静态滤波器相组合导致自适应滤波。

有利地，统计特性包括原先的象素数值组的空间和/或时间扩散。在本实施例中，自适应是基于为得出滤波的象素数值而被处理的象素数值的“扩散”的计算。扩散是基于在象素数值之间的差别的度量，扩散优选地是作为绝对差值的和值被计算的，给定的绝对差值是通过从给定的原先的象素值中减去平均象素值而得出的。本地“扩散”，即，从其中计算滤波的象素数值的、原先的象素组的扩散，是图象的本地活动性的良好的指示。这样，根据被处理的象素的统计特性，有可能本地地控制滤波器的强度，以避免在图象内容是关键的地方处(例如在边缘处)的赝像。在预滤波中，即，在进入编码环路以前，在运动物体附近以及特别是在运动边缘处的缺陷，通过根据图象的本地统计性质的自适应性，而被消除，以便完成空间滤波以及空间时间滤波，能够非常有效地对抗高斯噪声，而不在图象序列中产生不可接受的赝像。这在应用平均滤波器时特别正确。中值滤波减小高斯噪声和难对付的噪声。

有利地，通过对于原先的象素组中的每个象素取原先的象素数值的一个部分α和中心的象素数值的一个部分1-α的组合，而得出加权象素数值。事实上，α表示原先的象素数值占中心象素数值的量。在α＝0的情形下，所有的原先的象素数值具有与中心象素数值的相同的数值，即，不考虑不同于中心象素数值的所有原先的象素数值。这是在本地扩散很高时优选的情形。在α＝1的情形下，所有的原先的象素数值保持它们的原先的数值。这是在本地扩散很低时优选的情形。通常，扩散越高，α越低。在本实施例中，控制信号只包含一个数值，即α，这样，实施方案可被保持为尽可能小。

本地扩散最好配备有查找表，它的输出控制加权。查找表提供简单和快速的达到加权的控制。

本发明中的优选的滤波运行包括中值滤波和平均滤波。当例如在空间时间平均滤波中使用时间方向上的扩散时，最好使用第二查找表用于时间方向，因为在时间方向上的象素数值常常与空间方向上的象素数值不同地互相相关。而且，在时间方向上的象素与空间方向上象素不太相关；所以，有利地在与空间方向上的象素数值相比较，在总的结果中减小在时间方向上相邻的象素的加权。

在使用时间方向的情形下，时间移位的原先的象素数值优选地包括在同一个帧中来自不同的区(具有不等的奇偶校验)的两个原先的象素数值以及先前的帧的至少一个原先的象素数值。这个实施例比起存储在不同的帧的、具有相同的奇偶校验的区的象素数值来说，节省存储器，因为在后面的情形下，至少两个帧需要被存储来使得两个区是可提供的。

而且，可以使用滤波的时间移位的象素数值，而不是时间移位的原先的象素数值，来减小滤波器的实施方案的带宽要求。