影像滤波方法及其影像滤波装置制造方法及图纸

一种影像滤波方法，包含：获取目标影像值以及包含输入像素值的输入影像；决定欲输出影像的滤波响应值与目标影像值间的差值函数，其中滤波响应值为欲输出影像的欲输出像素值经由特征滤波系数进行滤波产生；根据差值函数，通过与特征滤波系数相关的线性方程式计算欲输出影像的欲输出中心像素值的最佳解，其中最佳解使差值函数的值最小；由最佳解中求取欲输出中心像素值以及输入像素值间的对应关系，以根据对应关系计算最佳化滤波系数；以及使滤波器电路根据最佳化滤波系数，对待处理影像的每一像素进行滤波。本发明专利技术提供的影像滤波方法能够根据当前影像特性，适当调整滤波系数而改善滤波效果。

Image filtering method and image filtering device

Contains an image filtering method: get the target image and the input image pixel value input value contains the output image filtering; to determine the response value and the difference value between the function of target image, the filter response value through the characteristics of the filter coefficients are filtered to produce the output to the output image pixel value; according to the difference of function. The linear equations associated with the characteristics of filter coefficients to calculate the optimal solution output center pixel values to the output image, the optimal solution to the minimum value function; obtain corresponding relation to output center pixel value and pixel value between the input from the optimal solution, the optimal filter coefficients are calculated according to the corresponding relationship; and the filter circuit according to the optimal filter coefficients to filter each pixel of image processing. The image filtering method provided by the present invention can adjust the filter coefficient appropriately according to the current image characteristics and improve the filtering effect.

【技术实现步骤摘要】
影像滤波方法及其影像滤波装置
本专利技术涉及影像处理
，具体涉及一种影像滤波方法及其影像滤波装置。
技术介绍
在影像处理中，最常见的处理方法是使用滤波器。滤波器不仅能针对影像信号中的不同成分进行处理，滤波响应的结果也有效地代表影像中某种特征的强度。然而，在某些应用上，现存的滤波技术并无法有效地达到强化所需特征的目的。举例而言，在错色消除的应用中常使用中值滤波(medianfilter)。虽然中值滤波对移除锐利边缘的错误颜色很有效，但是在较缓的边界却容易导致效果减弱。此外，中值滤波器无法预测高频信号变化，无法确保输出影像维持清晰度。因此，如何设计一个新的影像滤波方法及其影像滤波装置，以解决上述的问题，为业界亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术提供一种影像滤波方法，包含：获取多个目标影像值以及包含多个输入像素值的输入影像；决定欲输出影像的多个滤波响应值与目标影像值间的差值函数，其中滤波响应值为欲输出影像的多个欲输出像素值经由至少一组特征滤波系数进行滤波产生；根据差值函数，通过与该组特征滤波系数相关的线性方程式计算欲输出影像的欲输出中心像素值的最佳解，其中最佳解使差值函数的值最小；由最佳解中求取欲输出中心像素值以及输入像素值间的对应关系，以根据对应关系计算至少一组最佳化滤波系数；以及使滤波器电路根据该组最佳化滤波系数，对待处理影像的每一像素进行滤波。本专利技术提供的影像滤波方法能够根据当前影像特性，适当调整滤波系数而改善滤波效果。附图说明图1为本专利技术一实施例中一种影像滤波装置的方框图；图2为本专利技术一实施例中以矩阵乘法形式表现的低通滤波系数和高通滤波系数的示意图；以及图3为本专利技术一实施例中一种影像滤波方法的流程图。附图标记说明：1：影像滤波装置100：计算模块102：滤波器电路Alow：低通滤波系数Ahigh：高通滤波系数fopt,low、fopt,high：最佳化滤波系数I：待处理影像Ti：目标影像值PI：输入影像301-305：步骤300：影像滤波方法具体实施方式请参照图1。图1为本专利技术提出的影像滤波装置一实施例的方框图。影像滤波装置1可用以对包含多个像素(pixel)的待处理影像I进行滤波，以产生滤波后的影像。于本实施例中，影像滤波装置1包含：计算模块100以及滤波器电路102。计算模块100获取包含多个目标影像值Ti以及多个输入像素值Pin的输入影像PI，输入影像PI包含N×N个像素，N为奇数且小于或等于5。举例来说，输入影像PI可为包含3×3个像素的影像。并且，输入影像PI的输入像素值Pin可包括红色输入像素值Pin,R、蓝色输入像素值Pin,B以及绿色输入像素值Pin,G，但不以此为限。计算模块100决定欲输出影像PO(未绘示于图中)的多个滤波响应值Ai×Pout与目标影像值Ti间的差值函数E。滤波响应值Ai×Pout为欲输出影像PO的多个欲输出像素值Pout经由至少一组特征滤波系数Ai进行滤波产生。其中，欲输出像素值Pout包括红色欲输出像素值Pout,R、蓝色欲输出像素值Pout,B以及绿色欲输出像素值Pout,G。以错色消除(falsecolorreduction)的应用为例，为了符合人眼特性，用以获取影像的摄像装置的颜色滤波阵列(colorfilterarray；CFA)中，绿色像素通道的取样率较高，具有较为可靠的高频信息。因此，理想的滤波结果是输出在红色、蓝色像素通道的低通滤波响应接近原始值，而在高通滤波响应接近绿色像素通道高通滤波响应值的影像，以去除错误的颜色。基于上述，由于所感兴趣的影像特征是局部强度趋势及纹理，因此所用以滤波的特征滤波系数Ai可采用低通滤波系数Alow和高通滤波系数Ahigh获取。对于上述3×3个像素的影像来说，在将其向量化为9×1的向量后，使用滤波系数进行卷积(convolution)的运算可表示为矩阵乘法。请参照图2。图2为本专利技术一实施例中，以矩阵乘法形式表现的低通滤波系数Alow和高通滤波系数Ahigh的示意图。其中，每列系数是在各像素不同的边界条件，例如位于影像中央或是影像边缘的情形下，对向量化为9×1向量的欲输出像素值Pout进行滤波。如上所述，对于欲输出像素值Pout，以红色欲输出像素值Pout,R为例，理想的滤波结果是在低频表现接近于红色输入像素值Pin,R，并在高频表现接近于绿色输入像素值Pin,G。因此，上述的需求可以下二式表示：Alow×Pout,R＝Alow×Pin,R(运算式一)Ahigh×Pout,R＝Ahigh×Pin,G(运算式二)根据上二式，Alow×Pout,R以及Ahigh×Pout,R分别为红色欲输出像素值Pout,R在低频及高频的滤波响应值。而Alow×Pin,R和Ahigh×Pin,G则为目标影像值Ti。于一实施例中，计算模块100所决定的差值函数E可为滤波响应值Ai×Pout与目标影像值Ti间的加权平方误差。当特征滤波系数Ai对应的权重系数为λi时，差值函数E可以下式表示：当特征滤波系数Ai为低通滤波系数Alow和高通滤波系数Ahigh，欲输出像素值Pout为红色欲输出像素值Pout,R，滤波响应值Ai×Pout为Alow×Pout,R以及Ahigh×Pout,R，目标影像值Ti为Alow×Pin,R和Ahigh×Pin,G，且低通滤波系数Alow和高通滤波系数Ahigh对应的权重系数分别为λlow和λhigh时，运算式三可进一步表示为：E＝λlow||AlowPout,R-AlowPin,R||2+λhigh||AhighPout,R-AhighPin,G||2(运算式四)计算模块100进一步根据差值函数E，通过与该组特征滤波系数Ai(亦即低通滤波系数Alow和高通滤波系数Ahigh)相关的线性方程式，计算欲输出像素值Pout的最佳解。详细而言，欲输出像素值Pout最佳解将使差值函数E的值最小。由线性代数理论可以计算得知，对于欲输出像素值Pout来说，最佳解是下述的线性方程式的解：因此，当欲输出像素值Pout为红色欲输出像素值Pout,R且低通滤波系数Alow和高通滤波系数Ahigh对应的权重系数分别为λlow和λhigh时，最佳解可进一步表示为：(λlowAlowTAlow+λhighAhighTAhigh)Pout,R＝λlowAlowT(AlowPin,R)+λhighAhighT(AhighPin,G)(运算式六)于一实施例中，对所有的红色欲输出像素值Pout,R求解将造成运算量庞大。若是以滑动视窗(slidingwindow)的方式处理，则仅需求取欲输出影像PO的视窗中心像素值的最佳解。以3×3个像素的欲输出影像PO为例，其欲输出中心像素是第5个像素。因此，最佳解可表示为Pout,R,5，并由克拉玛法则(Cramer’srule)求解后以下式表示：Pout,R,5＝det(B)/det(A)(运算式七)其中，矩阵A为更详细的说即为λlowAlowTAlow+λhighAhighTAhigh。矩阵B为为矩阵A的第5行取代为更详细的说即为λlowAlowT(AlowPin,R)+λhighAhighT(AhighPin,G)所产生。因此，矩阵A实际上与输入影像I的内容无关，可直接计算。另一方面，当矩阵B中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种影像滤波方法，包含：获取多个目标影像值以及包含多个输入像素值的一输入影像；决定一欲输出影像的多个滤波响应值与所述目标影像值间的一差值函数，其中所述滤波响应值为该欲输出影像的多个欲输出像素值经由至少一组特征滤波系数进行滤波产生；根据该差值函数，通过与该组特征滤波系数相关的一线性方程式计算该欲输出影像的一欲输出中心像素值的一最佳解，其中该最佳解使该差值函数的值最小；由该最佳解中求取该欲输出中心像素值以及所述输入像素值间的一对应关系，以根据该对应关系计算至少一组最佳化滤波系数；以及使一滤波器电路根据该组最佳化滤波系数，对一待处理影像的每一像素进行滤波。

【技术特征摘要】
1.一种影像滤波方法，包含：获取多个目标影像值以及包含多个输入像素值的一输入影像；决定一欲输出影像的多个滤波响应值与所述目标影像值间的一差值函数，其中所述滤波响应值为该欲输出影像的多个欲输出像素值经由至少一组特征滤波系数进行滤波产生；根据该差值函数，通过与该组特征滤波系数相关的一线性方程式计算该欲输出影像的一欲输出中心像素值的一最佳解，其中该最佳解使该差值函数的值最小；由该最佳解中求取该欲输出中心像素值以及所述输入像素值间的一对应关系，以根据该对应关系计算至少一组最佳化滤波系数；以及使一滤波器电路根据该组最佳化滤波系数，对一待处理影像的每一像素进行滤波。2.如权利要求1所述的影像滤波方法，其中该输入影像以及该欲输出影像分别包含N×N个像素，N为奇数且小于或等于5。3.如权利要求1所述的影像滤波方法，其中该差值函数为所述滤波响应值以及所述目标影像值间的一加权平方误差。4.如权利要求3所述的影像滤波方法，其中该组特征滤波系数为矩阵Ai，所述输出像素值为向量Pout，该目标像素值为向量Ti，且该组特征滤波系数对应的一组权重系数为λi，则该差值函数为且当一第一矩阵A为一第二矩阵B为该第一矩阵A的第n行取代为所产生，则该欲输出中心像素值的该最佳解为det(B)/det(A)。5.如权利要求4所述的影像滤波方法，其中当该第二矩阵B的一余因子为B1...B(2n-1)，且一第三矩阵D为则该组最佳化滤波系数为6.一种影像滤波装置，包含：一计算模块，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李宗轩，姜昊天，陈世泽，
申请(专利权)人：瑞昱半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71