KR101208237B1 - 디지털 이미지의 노이즈 감소 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

디지털 이미지 내에 존재하는 에지의 손상을 방지하면서 노이즈를 감소시킬 수 있는 장치 및 방법이 개시된다. 상기 노이즈 감소 장치는, 입력 이미지의 에지 영역을 판단하는 고역 통과 필터부; 상기 고역 통과 필터부에 의해 상기 에지 영역이 아닌 것으로 판단된 상기 입력 이미지의 영역에 대해 저역 통과 필터링을 수행하는 저역 통과 필터부; 및 상기 고역 통과 필터부에 의해 상기 에지 영역이 아닌 것으로 판단된 상기 입력 영상의 이미지에 대해 시그마 필터링을 수행하는 시그마 필터부를 포함한다.

Description

디지털 이미지의 노이즈 감소 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR REDUCING NOISE OF DIGITAL IMAGE}

본 발명은 디지털 이미지의 노이즈 감소 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 디지털 이미지 내에 존재하는 에지의 손상을 방지하면서 노이즈를 감소 시킬 수 있는 장치 및 방법에 관한 것이다.

최근 다양한 분야에 디지털 카메라를 이용한 장치의 보급이 확산되고 있다. 특히, 차량에 적용되는 전장용 카메라(예를 들어, 나이트 비전 시스템에 적용되는 카메라)의 적용이 증가하면서 야간에 촬영된 디지털 이미지에 포함된 노이즈를 제거하는 기술의 필요성이 더욱 증가하고 있는 실정이다.

이러한 디지털 이미지의 노이즈는 카메라에 적용되는 이미지 센서의 물리적 특성과 불안정성에 의해 발생하거나, 이미지 센서에서 생성된 디지털 이미지 신호를 가공 및 처리하는 과정에서 발생할 수 있다. 더욱 우수한 화질의 영상을 얻기 위해서는 이러한 노이즈를 제거하는 장치 및 과정이 필수적으로 적용되어야 한다.

디지털 이미지 처리 분야에서 노이즈 감소시키거나 제거하기 위한 다양한 방법들이 제안되고 있으나 영상의 밝기(휘도)나 윤곽선의 방향에 대한 고려와 영상과 노이즈의 패턴에 대한 고려가 적절하게 이루어지지 않아, 이미지에 존재하는 에지가 흐려지고 손상되어 이미지 품질에 악영향을 미치는 문제점을 갖는다.

본 발명은, 디지털 이미지 내에 존재하는 에지의 손상을 방지하면서 노이즈를 감소 시킬 수 있는 장치 및 방법을 제공하는 것을 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명은,

입력 이미지의 에지 영역을 판단하는 고역 통과 필터부;

상기 고역 통과 필터부에 의해 상기 에지 영역이 아닌 것으로 판단된 상기 입력 이미지의 영역에 대해 저역 통과 필터링을 수행하는 저역 통과 필터부; 및

상기 고역 통과 필터부에 의해 상기 에지 영역이 아닌 것으로 판단된 상기 입력 영상의 이미지에 대해 시그마 필터링을 수행하는 시그마 필터부

를 포함하는 디지털 이미지의 노이즈 감소 장치를 제공한다.

본 발명의 일실시형태에서, 상기 고역통과 필터부는, 상기 입력 이미지에서 수평 방향으로 존재하는 에지를 검출하기 위한 수평 방향 고역통과 필터; 상기 입력 이미지에서 수직 방향으로 존재하는 에지를 검출하기 위한 수직 방향 고역통과 필터; 및 상기 입력 이미지에서 두 개의 대각선 방향으로 존재하는 에지를 각각 검출하기 위한 제1 및 제2 대각선 방향 고역통과 필터를 포함할 수 있다.

이 실시형태에서, 상기 수평 방향 고역통과 필터, 수직 방향 고역통과 필터 및 제1 및 제2 대각선 방향 고역통과 필터는, 각각이 산출한 고역통과 필터링값이 상기 입력 이미지에 포함된 픽셀들의 평균 휘도값보다 큰 경우 에지가 존재하는 것으로 판단할 수 있다.

본 발명의 일실시형태에서, 상기 저역통과 필터부는, 저역통과 필터링에 사용되는 마스크의 내에 존재는 픽셀들의 평균 휘도와 상기 입력 이미지 내 픽셀들의 평균 휘도를 비교하여 상기 마스크 내에 존재 하는 픽셀들의 평균 휘도가 더 큰 경우에 저역 통과 필터링값을 산출할 수 있다.

본 발명의 일실시형태에서, 상기 저역통과 필터부는, 상기 입력 이미지의 수평 방향에 대한 저역 통과 필터링을 수행하는 수평 방향 저역통과 필터; 상기 입력 이미지의 수직 방향에 대한 저역 통과 필터링을 수행하는 수직 방향 저역통과 필터; 및 상기 입력 이미지의 두 개의 대각선 방향에 대한 저역 통과 필터링을 수행하는 제1 및 제2 대각선 방향 저역통과 필터를 포함할 수 있다.

본 발명의 일실시형태에서, 상기 시그마 필터부는,

상기 입력 이미지각 픽셀에 대해 시그마 필터링을 적용할 마스크의 사이즈를 결정하는 적용 마스크 결정부; 상기 적용할 마스크 내 픽셀들의 평균 휘도와 상기 적용할 마스크 내 각 픽셀의 휘도 편차를 산출하고 그 평균을 산출하는 평균 휘도 편차 산출부; 및 상기 적용 마스크 내 픽셀들의 평균 휘도와 상기 평균 휘도 편차 산출부에 의해 산출된 휘도 편차의 평균에 의해 결정되는 범위 내에 존재하는 픽셀을 갖는 마스크에 대해 시그마 필터링을 수행하는 시그마 필터링 연산부를 포함할 수 있다.

이 실시형태에서, 상기 적용 마스크 결정부는, 사전 설정된 기준 마스크 내의 픽셀의 평균 휘도값과 상기 입력 이미지 전체 픽셀들의 평균 휘도값을 비교하고, 상기 기준 마스크 내의 픽셀의 평균 휘도값과 입력 이미지 전체 픽셀들의 평균 휘도값의 비가 속하는 구간에 따라 시그마 필터링이 적용될 적용 마스크를 결정할 수 있다.

이 실시형태에서, 상기 평균 휘도 편차 산출부는, 상기 적용 마스크 내에 포함된 픽셀들의 평균 휘도값과 상기 적용 마스크 내에 포함된 픽셀 휘도값의 편차를 산출하고, 상기 산출된 휘도값의 편차들에 대한 평균을 산출하며, 상기 적용 마스크 내의 각 픽셀의 휘도가, 상기 적용 마스크 내 전체 픽셀의 휘도 평균값과 휘도 편차들에 대한 평균값에 의해 결정되는 상하한 범위 내에 있는지 판단할 수 있다.

이 실시형태에서, 상기 평균 휘도 편차 산출부는, 하기 식 1을 이용하여, 상기 적용 마스크 내 전체 픽셀의 휘도 평균값과 휘도 편차들에 대한 평균값에 의해 결정되는 상하한 범위 내에 있는지 판단할 수 있다.

[식 1]

상기 식 1에서, Yavg_mask는 상기 적용 마스크 내 전체 픽셀의 휘도 평균값, Davg는 상기 적용 마스크 내에 포함된 픽셀들의 평균 휘도값과 상기 적용 마스크 내에 포함된 픽셀 휘도값의 편차, Yp는 상기 적용 마스크 내의 임의의 픽셀의 휘도값을 나타낸다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 다른 수단으로서, 본 발명은, 입력 이미지의 에지 영역을 판단하기 위해 상기 입력 이미지에 대한 고역통과 필터링을 수행하는 단계; 상기 입력 이미지 중 에지영역이 아닌 것으로 판단된 영역에 대해 저역통과 필터링을 수행하는 단계; 및 상기 입력 이미지 중 에지영역이 아닌 것으로 판단된 영역에 대해 시그마 필터링을 수행하는 단계를 포함하는 디지털 이미지의 노이즈 감소 방법을 제공한다.

본 발명에 따르면, 픽셀간의 상관관계와 더불어 특정 영역을 나누어 인접 영역간의 상관관계를 고려하여 정확하고 효과적인 노이즈 제거가 가능한 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 필터링에 사용되는 마스크 내의 픽셀의 휘도와 전체 입력 이미지의 휘도를 고려하여 적응적으로 노이즈 제거가 가능하다.

또한, 본 발명에 따르면 에지 성분을 손상시키지 않는 상태에서 노이즈만 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시형태에 따른 디지털 이미지의 노이즈 감소 장치의 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일실시형태에 따른 디지털 이미지의 노이즈 감소 방법을 도시한 플로우 차트이다.
도 3은 본 발명의 일실시형태에 따른 디지털 이미지의 노이즈 감소 방법에 포함된 고역통과 필터링 단계를 더욱 상세하게 도시한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일실시형태에 따른 디지털 이미지의 노이즈 감소 방법에 포함된 저역통과 필터링 단계를 더욱 상세하게 도시한 흐름도이다.
도 5은 본 발명의 일실시형태에 따른 디지털 이미지의 노이즈 감소 방법에 포함된 시그마 필터링 단계를 더욱 상세하게 도시한 흐름도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시형태를 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명되는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시형태는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에 도시된 구성요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다는 점을 유념해야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시형태에 따른 디지털 이미지의 노이즈 감소 장치의 블록 구성도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명은 고역통과 필터부(11)와, 저역통과 필터부(12)와, 시그마 필터부(13)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 고역통과 필터부(11)는 입력 이미지를 고역통과 필터링하여 고주파 성분을 추출한다. 디지털 이미지에서 고주파 성분은 에지 영역에서 나타난다. 따라서, 고역통과 필터부(11)는 입력되는 디지털 이미지에서 에지 영역을 판단할 수 있다.

상기 고역통과 필터부(11)는, 입력 이미지에서 수평 방향으로 존재하는 에지를 검출하기 위한 수평 방향 고역통과 필터(111)와, 수직 방향으로 존재하는 에지를 검출하기 위한 수직 방향 고역통과 필터(112)와, 두 개의 대각선 방향으로 존재하는 에지를 각각 검출하기 위한 제1 및 제2 대각선 방향 고역통과 필터(113, 114)를 포함할 수 있다.

상기 복수의 고역통과 필터(111-114)는, 입력 이미지에서 해당 방향의 에지를 검출하기 위한 마스크의 형태로 구현될 수 있다. 각 고역통과 필터(111-114)에 대응되는 마스크는 마스크의 중심 픽셀과 그 주변 픽셀간의 관계를 이용하여 필터링 값을 산출하고, 필터링 값에 따라 마스크의 중심 픽셀이 에지 영역에 속하는 픽셀인지를 판단할 수 있다.

상기 복수의 고역통과 필터(111-114)는 출력한 고역통과 필터링값과 입력 이미지에 포함된 픽셀들의 평균 휘도를 상호 비교하여, 고역통과 필터링 값이 평균 휘도보다 큰 경우 에지가 존재하는 것으로 판단할 수 있다. 나이트 비전 영상의 경우 매우 어두운 영상이므로 노이즈에 의해 불필요하게 많은 에지 성분이 검출될 수 있기 때문에, 입력 이미지의 평균 휘도를 기준으로 그보다 큰 필터링값을 갖는 픽셀에 대해서 에지로 판단할 수 있다.

상기 고역통과 필터부(11)는 입력 이미지에 존재하는 에지가 존재하는 영역과 에지가 존재하지 않는 영역을 판단한 결과를 출력할 수 있다.

상기 저역통과 필터부(12)는 입력 이미지에 저역통과 필터링을 수행하여 노이즈 성분을 감소시킨다. 즉, 상기 저역통과 필터부(12)는 저역통과의 특성을 갖는 소정 사이즈의 마스크를 입력 이미지의 각 픽셀에 적용하여, 마스크의 중심 픽셀과 주변 픽셀과의 휘도 차를 감소시킨다.

전술한 고역통과 필터부(11)와 유사하게, 상기 저역통과 필터부(12)는 입력 이미지의 수평 방향, 수직 방향 및 두 개의 대각선 방향에 대한 저역통과 필터링을 수행하는 수평 방향 저역통과 필터(121), 수평 방향 저역통과 필터(122), 제1 및 제2 대각선 방향 저역통과 필터(123, 124)를 포함할 수 있다.

상기 수평 방향, 수직 방향 및 두 개의 대각선 방향 저역통과 필터(121-124)는, 두 가지 조건에 만족하는 영역에 대해 저역필터링을 수행할 수 있다. 제1 조건은, 전술한 바와 같이, 고역통과 필터부(11)에 의해 에지 영역이 아닌 것으로 판단된 영역의 픽셀이어야 한다는 점이다. 제2 조건은, 저역통과 필터에 사용되는 마스크의 내에 존재는 픽셀들의 평균 휘도와 전체 이미지 픽셀들의 평균 휘도를 비교하여 마스크 내에 존재 하는 픽셀들의 평균 휘도가 더 큰 조건이다. 상기 두 가지 조건이 만족하는 영역은 노이즈 영역으로 판단할 수 있으며, 저역통과 필터부(12)에 의해 저역통과 필터링을 수행하여 노이즈를 감소시킬 수 있다.

각 방향의 저역통과 필터링 값은 그 평균이 산출되어 해당 픽셀에 대한 최종 필터링값으로 결정될 수 있다.

상기 시그마 필터(13)는 입력 이미지에 대해 시그마 필터링을 수행한다.

본 발명의 일실시형태에 적용되는 시그마 필터(13)는, 각 픽셀에 대해 적용될 마스크의 사이즈를 결정하는 적용 마스크 결정부(131)와, 적용될 마스크 내의 픽셀들의 평균 휘도와 각 픽셀의 휘도 편차를 산출하고 이를 평균하는 평균 휘도 편차 산출부(132)와, 평균 휘도 편차와 적용 마스크 내 픽셀들의 평균 휘도에 의해 결정되는 범위 내에 존재하는 픽셀을 갖는 마스크에 대해 시그마 필터링을 수행하는 시그마 필터링 연산부(133)를 포함할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일실시형태에 따른 디지털 이미지의 노이즈 감소 방법을 도시한 플로우 차트이다.

도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일실시형태에 따른 디지털 이미지의 노이즈 감소 방법은, 입력 이미지의 에지 영역을 판단하기 위해 입력 이미지에 대한 고역통과 필터링을 수행하는 단계(S21)와, 에지영역이 아닌 것으로 판단된 입력 이미지의 영역에 대해 저역통과 필터링을 수행하는 단계(S23)와, 에지영역이 아닌 것으로 판단된 입력 이미지의 영역에 대해 시그마 필터링을 수행하는 단계(S24)를 포함할 수 있다.

도 3 내지 도 5는, 도 2에 도시된 본 발명의 일실시형태에 따른 디지털 이미지의 노이즈 감소 방법에 포함된 단계들(S21, S23, S24)을 더욱 상세하게 도시한 흐름도이다.

이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 일실시형태에 따른 디지털 이미지의 노이즈 감소 장치 및 방법의 작용 효과를 더욱 상세하게 설명하기로 한다.

먼저, 본 발명의 일실시형태는 입력 이미지에 대한 고역통과 필터링을 수행하는 것으로부터 시작될 수 있다(S21). 고역통과 필터링은 고역통과 필터부(11)에 의해 수행될 수 있다.

고역통과 필터부(11) 내의 수평방향 고역통과 필터(111), 수직 방향 고역통과 필터(112), 제1,2 대각선 방향 고역통과 필터(113, 114)에 의해 입력 이미지의 방향성에 따른 고역통과 필터링이 수행된다(S211-S214). 이러한 방향성을 고려한 고역통과 필터링에 의해 입력 이미지에 존재하는 에지성분을 방향성에 따라 추출할 수 있다.

고역통과 필터(111-114)를 이용하여 방향성에 따른 에지성분을 검출하는 기법에 대해서는 이미 다양한 기법들이 당 기술분야에 알려져 있으므로, 본 발명의 요점을 흐리는 것을 회피하기 위해 그에 대한 상세한 설명을 생략하기로 한다.

이어, 방향성을 고려한 복수의 고역통과 필터(111-114)는, 산출된 필터링값들을 각각 전체 입력 이미지에 포함된 전체 픽셀들의 평균 휘도값(Yavg)과 비교한다(S215-S218). 상기 복수의 고역통과 필터(111-114)는 출력한 고역통과 필터링값과 입력 이미지에 포함된 픽셀들의 평균 휘도를 상호 비교하여, 고역통과 필터링 값이 평균 휘도보다 큰 경우 에지가 존재하는 것으로 판단할 수 있다(S2191). 반대로, 고역통과 필터링 값이 평균 휘도보다 작은 경우 에지가 존재하지 않는 것으로 판단할 수 있다(S2192)

나이트 비전 영상의 경우 매우 어두운 영상이므로 노이즈에 의해 불필요하게 많은 에지 성분이 검출될 수 있기 때문에, 입력 이미지의 평균 휘도를 기준으로 그보다 큰 필터링값을 갖는 픽셀에 대해서 에지로 판단할 수 있다.

상기 고역통과 필터부(11)는 각각의 고역통과 필터(111-114)에 의해 판단된 에지 영역 여부의 결과를 출력할 수 있다. 상기 고역통과 필터부(11)에 의해 출력된 에지 판단 결과는 저역통과 필터부(12)와 시그마 필터부(13)에 전달된다.

고역통과 필터부(11)에 의해 에지 영역 판단이 수행된 후, 저역통과 필터부(12)에 의한 저역통과 필터링(S23)과 시그마 필터부(13)에 의한 시그마 필터링(S24)이 수행된다.

상기 저역통과 필터링(S23)과 시그마 필터링(S24)은 입력 이미지 중 고역통과 필터링(S21)에 의해 에지 영역으로 판단되지 않은 영역에 대해 수행될 수 있다.

저역통과 필터링(S23)은 저역통과 필터부(12)에서 수행되는 것으로 먼저 두 가지 조건이 충족되는지 판단(S221)한 후, 실질적인 저역통과 필터링에 대한 연산이 이루어질 수 있다.

저역통과 필터링을 수행하기 위한 제1 조건은, 전술한 바와 같이, 고역통과 필터부(11)에 의해 에지 영역이 아닌 것으로 판단된 영역의 픽셀이어야 한다는 점이다.

저역통과 필터링을 수행하기 위한 제2 조건은, 저역통과 필터에 사용되는 마스크의 내에 존재는 픽셀들의 평균 휘도와 전체 이미지 픽셀들의 평균 휘도를 비교하여 마스크 내에 존재 하는 픽셀들의 평균 휘도가 더 커야하는 조건이다.

상기 두 가지 조건이 만족하는 영역은 노이즈 영역으로 판단할 수 있으며, 저역통과 필터부(12)에 의해 저역통과 필터링을 수행하여 노이즈를 감소시킬 수 있다. 상기 두 조건 중 하나의 조건이라도 충족되지 않는 경우에는 저역통과 필터링을 수행하지 않을 수 있다(S227).

고역통과 필터부(11)에 의한 고역통과 필터링 연산과 유사하게, 저역통과 필터링도 입력 이미지의 방향성을 고려하여 이루어질 수 있다. 즉, 저역통과 필터부(12)에 포함된 수평 방향 저역통과 필터(121), 수직 방향 저역통과 필터(122) 및 제1,2 대각선 방향 저역통과 필터(123, 124)에 의해 각각 이미지의 방향성에 따른 저역통과 필터링을 수행할 수 있다(S222-S225).

저역통과 필터(121-124)를 이용하여 방향성에 따른 저역통과 필터링을 연산하는 기법에 대해서는 이미 당 기술분야에 잘 알려져 있으므로, 본 발명의 요점을 흐리는 것을 회피하기 위해 그에 대한 상세한 설명을 생략하기로 한다.

각 방향성에 따른 저역통과 필터링(S222-S225)의 출력값들은 평균이 연산되어 해당 픽셀의 저역통과 필터링 값이 될 수 있다(S226).

시그마 필터(13)에 의해 수행되는 시그마 필터링(S24) 역시 고역통과 필터부(11)에 의한 에지 영역 판단 결과에 따라 수행 여부가 결정될 수 있다(S241). 즉, 입력 이미지 중 에지 영역이 아닌 영역의 픽셀에 대해 시그마 필터링이 수행될 수 있다.

본 발명의 일실시형태에 의한 시그마 필터링은 사전 설정된 사이즈를 갖는 기준 마스크 내의 픽셀의 평균 휘도값과 입력 이미지 전체 픽셀들의 평균 휘도값을 비교하여(S242) 시그마 필터링이 적용될 적용 마스크를 결정하는 과정(S243)으로부터 시작될 수 있다.

즉, 시그마 필터부(13) 내의 적용 마스크 결정부(131)는, 기준 마스크 내의 픽셀의 평균 휘도값과 입력 이미지 전체 픽셀들의 평균 휘도값을 비교하고, 기준 마스크 내의 픽셀의 평균 휘도값과 입력 이미지 전체 픽셀들의 평균 휘도값의 비가 속하는 구간에 따라 실제 시그마 필터링이 적용될 적용 마스크를 결정할 수 있다.

예를 들어, 기준 마스크의 사이즈가 5×5이고, 기준 마스크 내의 픽셀의 평균 휘도값과 입력 이미지 전체 픽셀들의 평균 휘도값의 비를 비교하기 위한 구간이 총 3개의 기준 구간으로 나뉘는 경우를 가정할 수 있다. 이 경우, 기준 마스크 내의 픽셀의 평균 휘도값과 입력 이미지 전체 픽셀들의 평균 휘도값의 비가 제1 구간에 속하면 1×1의 적용 마스크가 결정될 수 있다. 또한, 기준 마스크 내의 픽셀의 평균 휘도값과 입력 이미지 전체 픽셀들의 평균 휘도값의 비가 제2 구간에 속하면 3×3의 적용 마스크가 결정될 수 있다. 또한, 기준 마스크 내의 픽셀의 평균 휘도값과 입력 이미지 전체 픽셀들의 평균 휘도값의 비가 제3 구간에 속하면 5×5의 적용 마스크가 결정될 수 있다.

이어, 시그마 필터부(13) 내의 평균 휘도 편차 산출부(132)는 적용 마스크 내에 포함된 픽셀들의 평균 휘도값과 적용 마스크 내에 포함된 픽셀 휘도값의 편차를 산출한다(S244).

이어, 평균 휘도 편차 산출부(132)는 단계(S244)에서 산출된 휘도값의 편차들에 대한 평균을 산출한다(S245).

이어, 평균 휘도 편차 산출부(132)는 적용 마스크 내의 각 픽셀의 휘도가, 적용 마스크 내 전체 픽셀의 휘도 평균값과 휘도 편차들에 대한 평균값에 의해 결정되는 상하한 범위 내에 있는지 판단한다(S246).

예를 들어, 하기 식 1과 같이, 단계(S246)에서의 판단을 위한 범위가 설정될 수 있다.

[식 1]

Yavg_mask는 적용 마스크 내 전체 픽셀의 휘도 평균값이고, Davg는 적용 마스크 내에 포함된 픽셀들의 평균 휘도값과 적용 마스크 내에 포함된 픽셀 휘도값의 편차이며, Yp는 적용 마스크 내의 임의의 픽셀의 휘도이다.

이어, 상기 식 1을 만족하는 적용 마스크에 대해서 시그마 필터링을 수행할 수 있으며(S247), 만족하지 못하는 적용 마스크에 대해서는 시그마 필터링을 생략할 수 있다(S248).

시그마 필터(13)를 구성하여 이미지에 적용하는 기법에 대해서는 이미 당 기술분야에 잘 알려져 있으므로, 본 발명의 요점을 흐리는 것을 회피하기 위해 그에 대한 상세한 설명을 생략하기로 한다.

전술한 바와 같이, 수행된 저역통과 필터링과 시그마 필터링의 결과는 수정 이미지 생성부(14)에 의해 입력 이미지에 적용되어, 에지 영역이 손상되지 않은 상태에서 효과적으로 노이즈가 제거된 영상을 획득할 수 있다.

본 발명에 의한 노이즈 제거의 효과는 야간 전장용 카메라인 나이트 비전용 카메라에서 촬상되는 어둡고 많은 노이즈를 갖는 이미지의 품질을 개선하는데 더욱 효과적일 수 있다.

본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되지 않으며, 후술되는 특허청구의 범위 및 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

11: 고역통과 필터부 111: 수평 방향 고역통과 필터부
112: 수직 방향 고역통과 필터부
113: 제1 대각선 방향 고역통과 필터부
114: 제2 대각선 방향 고역통과 필터부
12: 저역통과 필터부 121: 수평 방향 저역통과 필터부
122: 수직 방향 저역통과 필터부
123: 제1 대각선 방향 저역통과 필터부
124: 제2 대각선 방향 저역통과 필터부
13: 시그마 필터부 131: 적용 마스크 결정부
132: 평균 휘도 편차 산출부 133: 시그마 필터링 연산부
14: 수정 이미지 생성부

Claims (17)

1. 입력 이미지의 에지 영역을 판단하는 고역 통과 필터부;
   상기 고역 통과 필터부에 의해 상기 에지 영역이 아닌 것으로 판단된 상기 입력 이미지의 영역에 대해 저역 통과 필터링을 수행하는 저역 통과 필터부; 및
   상기 고역 통과 필터부에 의해 상기 에지 영역이 아닌 것으로 판단된 상기 입력 이미지에 대해 시그마 필터링을 수행하는 시그마 필터부를 포함하고,
   상기 저역통과 필터부는,
   저역통과 필터링에 사용되는 마스크의 내에 존재는 픽셀들의 평균 휘도와 상기 입력 이미지 내 픽셀들의 평균 휘도를 비교하여 상기 마스크 내에 존재 하는 픽셀들의 평균 휘도가 더 큰 경우에 저역 통과 필터링값을 산출하는 디지털 이미지의 노이즈 감소 장치.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 고역통과 필터부는,
   상기 입력 이미지에서 수평 방향으로 존재하는 에지를 검출하기 위한 수평 방향 고역통과 필터;
   상기 입력 이미지에서 수직 방향으로 존재하는 에지를 검출하기 위한 수직 방향 고역통과 필터; 및
   상기 입력 이미지에서 두 개의 대각선 방향으로 존재하는 에지를 각각 검출하기 위한 제1 및 제2 대각선 방향 고역통과 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 이미지의 노이즈 감소 장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 수평 방향 고역통과 필터, 수직 방향 고역통과 필터 및 제1 및 제2 대각선 방향 고역통과 필터는, 각각이 산출한 고역통과 필터링값이 상기 입력 이미지에 포함된 픽셀들의 평균 휘도값보다 큰 경우 에지가 존재하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 디지털 이미지의 노이즈 감소 장치.
   
4. 삭제
5. 제1항에 있어서, 상기 저역통과 필터부는,
   상기 입력 이미지의 수평 방향에 대한 저역 통과 필터링을 수행하는 수평 방향 저역통과 필터;
   상기 입력 이미지의 수직 방향에 대한 저역 통과 필터링을 수행하는 수직 방향 저역통과 필터; 및
   상기 입력 이미지의 두 개의 대각선 방향에 대한 저역 통과 필터링을 수행하는 제1 및 제2 대각선 방향 저역통과 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 이미지의 노이즈 감소 장치.
   
6. 입력 이미지의 에지 영역을 판단하는 고역 통과 필터부;
   상기 고역 통과 필터부에 의해 상기 에지 영역이 아닌 것으로 판단된 상기 입력 이미지의 영역에 대해 저역 통과 필터링을 수행하는 저역 통과 필터부; 및
   상기 고역 통과 필터부에 의해 상기 에지 영역이 아닌 것으로 판단된 상기 입력 이미지에 대해 시그마 필터링을 수행하는 시그마 필터부를 포함하고,
   상기 시그마 필터부는,
   상기 입력 이미지각 픽셀에 대해 시그마 필터링을 적용할 마스크의 사이즈를 결정하는 적용 마스크 결정부;
   상기 적용할 마스크 내 픽셀들의 평균 휘도와 상기 적용할 마스크 내 각 픽셀의 휘도 편차를 산출하고 그 평균을 산출하는 평균 휘도 편차 산출부; 및
   상기 적용 마스크 내 픽셀들의 평균 휘도와 상기 평균 휘도 편차 산출부에 의해 산출된 휘도 편차의 평균에 의해 결정되는 범위 내에 존재하는 픽셀을 갖는 마스크에 대해 시그마 필터링을 수행하는 시그마 필터링 연산부를 포함하는 디지털 이미지의 노이즈 감소 장치.
   
7. 제6항에 있어서, 상기 적용 마스크 결정부는,
   사전 설정된 기준 마스크 내의 픽셀의 평균 휘도값과 상기 입력 이미지 전체 픽셀들의 평균 휘도값을 비교하고, 상기 기준 마스크 내의 픽셀의 평균 휘도값과 입력 이미지 전체 픽셀들의 평균 휘도값의 비가 속하는 구간에 따라 시그마 필터링이 적용될 적용 마스크를 결정하는 것을 특징으로 하는 디지털 이미지의 노이즈 감소 장치.
   
8. 제7항에 있어서, 상기 평균 휘도 편차 산출부는,
   상기 적용 마스크 내에 포함된 픽셀들의 평균 휘도값과 상기 적용 마스크 내에 포함된 픽셀 휘도값의 편차를 산출하고, 상기 산출된 휘도값의 편차들에 대한 평균을 산출하며, 상기 적용 마스크 내의 각 픽셀의 휘도가, 상기 적용 마스크 내 전체 픽셀의 휘도 평균값과 휘도 편차들에 대한 평균값에 의해 결정되는 상하한 범위 내에 있는지 판단하는 것을 특징으로 하는 디지털 이미지의 노이즈 감소 장치.
   
9. 제8항에 있어서, 상기 평균 휘도 편차 산출부는,
   하기 식 1을 이용하여, 상기 적용 마스크 내 전체 픽셀의 휘도 평균값과 휘도 편차들에 대한 평균값에 의해 결정되는 상하한 범위 내에 있는지 판단하는 것을 특징으로 하는 디지털 이미지의 노이즈 감소 장치.
   [식 1]
   

   

   
   (Yavg_mask: 상기 적용 마스크 내 전체 픽셀의 휘도 평균값, Davg: 상기 적용 마스크 내에 포함된 픽셀들의 평균 휘도값과 상기 적용 마스크 내에 포함된 픽셀 휘도값의 편차, Yp는 상기 적용 마스크 내의 임의의 픽셀의 휘도값)
   
10. 입력 이미지의 에지 영역을 판단하기 위해 상기 입력 이미지에 대한 고역통과 필터링을 수행하는 단계;
    상기 입력 이미지 중 에지영역이 아닌 것으로 판단된 영역에 대해 저역통과 필터링을 수행하는 단계; 및
    상기 입력 이미지 중 에지영역이 아닌 것으로 판단된 영역에 대해 시그마 필터링을 수행하는 단계를 포함하고,
    상기 저역통과 필터링을 수행하는 단계는,
    저역통과 필터링에 사용되는 마스크의 내에 존재는 픽셀들의 평균 휘도와 상기 입력 이미지 내 픽셀들의 평균 휘도를 비교하여 상기 마스크 내에 존재 하는 픽셀들의 평균 휘도가 더 큰 경우에 저역 통과 필터링값을 산출하는 단계인 디지털 이미지의 노이즈 감소 방법.
    
11. 제10항에 있어서, 고역통과 필터링을 수행하는 단계는,
    상기 입력 이미지의 수평 방향에 대한 고역통과 필터링을 수행하는 단계;
    상기 입력 이미지의 수직 방향에 대한 고역통과 필터링을 수행하는 단계; 및
    상기 입력 이미지의 제1 및 제2 대각선 방향에 대한 고역통과 필터링을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 이미지의 노이즈 감소 방법.
    
12. 제11항에 있어서,
    상기 수평 방향에 대한 고역통과 필터링을 수행하는 단계, 상기 수직 방향에 대한 고역통과 필터링을 수행하는 단계 및 상기 제1 및 제2 대각선 방향에 대한 고역통과 필터링을 수행하는 단계에서 산출되는 고역통과 필터링값과, 상기 입력 이미지에 포함된 픽셀들의 평균 휘도값을 비교하는 단계;
    상기 각각의 고역통과 필터링을 수행하는 단계에서 산출된 고역통과 필터링값이 상기 입력 이미지에 포함된 픽셀들의 평균 휘도보다 큰 경우 에지가 존재하는 것으로 판단하는 단계; 및
    상기 각각의 고역통과 필터링을 수행하는 단계에서 산출된 고역통과 필터링값이 상기 입력 이미지에 포함된 픽셀들의 평균 휘도보다 작은 경우 에지가 존재하지 않는 것으로 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 이미지의 노이즈 감소 방법.
    
13. 삭제
14. 제10항에 있어서, 상기 저역통과 필터링을 수행하는 단계는,
    상기 입력 이미지의 수평 방향에 대한 저역 통과 필터링을 수행하는 단계;
    상기 입력 이미지의 수직 방향에 대한 저역 통과 필터링을 수행하는 단계; 및
    상기 입력 이미지의 두 개의 대각선 방향에 대한 저역 통과 필터링을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 이미지의 노이즈 감소 방법.
    
15. 입력 이미지의 에지 영역을 판단하기 위해 상기 입력 이미지에 대한 고역통과 필터링을 수행하는 단계;
    상기 입력 이미지 중 에지영역이 아닌 것으로 판단된 영역에 대해 저역통과 필터링을 수행하는 단계; 및
    상기 입력 이미지 중 에지영역이 아닌 것으로 판단된 영역에 대해 시그마 필터링을 수행하는 단계를 포함하고,
    상기 시그마 필터링을 수행하는 단계는,
    상기 입력 이미지각 픽셀에 대해 시그마 필터링을 적용할 마스크의 사이즈를 결정하는 단계;
    상기 적용할 마스크 내 픽셀들의 평균 휘도와 상기 적용할 마스크 내 각 픽셀의 휘도 편차를 산출하고 그 평균을 산출하는 단계;
    상기 적용 마스크 내 픽셀들의 평균 휘도와 상기 휘도 편차의 평균을 이용하여 시그마 필터링 연산의 기준 범위를 결정하는 단계; 및
    상기 기준 범위 내에 존재하는 픽셀을 갖는 마스크에 대해 시그마 필터링을 수행하는 시그마 필터링 연산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 이미지의 노이즈 감소 방법.
    
16. 제15항에 있어서, 상기 적용할 마스크의 사이즈를 결정하는 단계는,
    사전 설정된 기준 마스크 내의 픽셀의 평균 휘도값과 상기 입력 이미지 전체 픽셀들의 평균 휘도값을 비교하고, 상기 기준 마스크 내의 픽셀의 평균 휘도값과 입력 이미지 전체 픽셀들의 평균 휘도값의 비가 속하는 구간에 따라 시그마 필터링에 적용할 마스크의 사이즈를 결정하는 단계인 것을 특징으로 하는 디지털 이미지의 노이즈 감소 방법.
    
17. 제15항에 있어서, 상기 기준 범위를 결정하는 단계는,
    하기 식 1을 이용하여, 상기 적용 마스크 내 전체 픽셀의 휘도 평균값과 휘도 편차들에 대한 평균값에 의해 결정되는 상하한 범위 내에 있는지 판단하는 것을 특징으로 하는 디지털 이미지의 노이즈 감소 방법.
    [식 1]
    

    

    
    (Yavg_mask: 상기 적용 마스크 내 전체 픽셀의 휘도 평균값, Davg: 상기 적용 마스크 내에 포함된 픽셀들의 평균 휘도값과 상기 적용 마스크 내에 포함된 픽셀 휘도값의 편차, Yp는 상기 적용 마스크 내의 임의의 픽셀의 휘도값)

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