[发明专利]数字图像中降低的位置相关噪声

说明书

技术领域

本发明一般涉及数字成像系统，并且更特别地，涉及数字图像中场位置相关噪声的降低。 

背景技术

在摄像机中，于胶片或图像传感器所在的焦平面处形成的图像可能以对摄像机光轴的接近度的函数的形式变模糊。图像的一部分距离光轴(通常为图像的中心)越远，该部分变模糊的程度可能更大。诸如一次性摄像机的廉价摄像机所产生的图像放大了该问题。由于一次性摄像机的简单光学装置的关系，或者由于胶片可能不在整个焦平面的最佳聚焦位置中，一次性摄像机倾向于随着从光轴朝摄像机的图像框边缘方向移动而具有明显的锐度损失。 

已经设计了图像处理技术以校正数字图像中的场位置相关模糊。例如，给Kelly等的共同受让的题为“Correction of Position DependentBlur in a Digital Image”的美国专利第6628329号，教示了以场中位置的函数形式来修改模糊校正算法(例如，锐化过滤)的强度，并且通过引用将该专利结合在本文中。该技术意在显著提高能感觉到的图像质量。即便如此，该图像处理技术对数字图像的应用还可能增加该图像中的噪声。一般来说，所应用的模糊校正的量越大，生成的噪声量越大。因此，场位置相关的模糊校正算法的应用可能也会以场位置相关的方式提高噪声。 

为了降低数字图像中的噪声，已开发了一些降噪算法，诸如斑点过滤、均值过滤、中值过滤、局部区域过滤以及Sigma过滤。例如，在典型的Sigma过滤算法中，对具有在被过滤像素的信号值的固定标准偏差范围内的值的附近像素的信号值求平均，用通过该求平均确定的值来代替被过滤像素的信号值。该类型的过滤基于噪声以高斯分布在数字图像中产生的假设，使得在标准偏差范围内有效的噪声抑制是有可能的。如果附近像素和被过滤像素之间有较大的信号值差，该信号值差很有可能不是由噪声引起，而是由数字图像的某些其它内容引起的。因此，该附近像素的信号值不应包括在求平均中。 

尽管如此，没有对该常规降噪算法进行优化以校正场位置相关的噪声强度。因此，需要一种校正具有以场位置的函数形式变化的噪声强度的数字图像中的噪声的有效方法。 

发明内容

本发明的实施例通过提供用于降低数字图像中的场位置相关噪声的方法和设备来处理以上指出的需求。 

根据本发明的一方面，利用为数字图像将噪声等级表示为位置的函数的信息来降低由成像设备生成的数字图像中的噪声。将降噪算法应用于数字图像，在过程中改变降噪算法的一个或多个参数。基于作为场位置的函数的获得的噪声等级，一个或多个参数作为数字图像中场位置的函数变化。 

在说明性的实施例中，成像系统包括数字摄像机和通用计算机。由数字摄像机生成的数字图像包括随场位置变化的噪声。利用计算机将改良的Sigma过滤算法应用于数字图像。基于各场位置处的预定噪声等级，为数字图像中的各场位置改变改良的Sigma过滤算法的过滤范围。因此，改良的Sigma过滤算法适于响应局部噪声等级。以这种方式，数字图像中的噪声被显著降低，并且在空间上均匀分布。 

根据要结合附图来阅读的以下详细说明，本发明的这些以及其它特征和优点将变得明显。 

附图说明

图1示出了可在其中实施本发明的方面的数字成像系统的框图； 

图2示出了图1的数字成像系统中的数字摄像机的框图； 

图3示出了图1的数字成像系统中的计算机的框图； 

图4A示出了在图1的数字成像系统中生成的数字图像； 

图4B示出了噪声等级作为图4A的数字图像中的场位置的函数的曲线图。 

图5示出了用于在图1的数字成像系统中实施本发明的方面的说明性方法的流程图； 

图6示出了标准偏差和过滤范围与用于图4A的数字图像的信号值之间的关系曲线图 

图7示出了图4A的数字图像中的过滤窗口中的红色像素的示意图； 

图8示出了过滤范围与用于图4A的数字图像中的不同场位置的信号值的关系曲线图。 

具体实施方式

将参照说明性实施例来描述本发明。应当理解的是，可对这些实施例进行大量修改，并且结果将还是在本发明的范围内。不意图或应推断关于这些特定实施例的限制。