(57)【要約】      （修正有）【課題】ノイズを削減する方法と装置を提供する。【解決手段】ビデオ信号を受信して、該ビデオ信号に対して適応型空間フィルタリングを施した後、基本信号を生成する適応型空間フィルターと、前記基本信号をＮ個のバンド幅区分の多数個の空間域信号に分割する、Ｎは自然数である空間フィルター組と、適応型時間フィルターの各々に対応する前記各空間域信号に対してそれぞれ適応型時間フィルタリングして、時間フィルタリング信号を生成するＮ個の適応型時間フィルターと、ノイズ推計器の各々に対応する前記時間フィルタリング信号に対してそれぞれノイズ推計して対応するフィードバック信号を生成し、対応する前記適応型時間フィルタリングを制御するＮ個のノイズ推計器と、前記時間フィルタリング信号のすべてを総和して既に処理されたビデオ信号とする総和器とを備える。【選択図】図２
2006252508.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
デジタルビデオ信号処理に適応されてノイズを削減する装置であって、
ビデオ信号を受信して、該ビデオ信号に対して適応型空間フィルタリングを施した後、基本信号を生成する適応型空間フィルターと、
前記基本信号をＮ個のバンド幅区分の多数個の空間域信号に分割する、Ｎは自然数である空間フィルター組と、
適応型時間フィルターの各々に対応する前記各空間域信号に対してそれぞれ適応型時間フィルタリングして、時間フィルタリング信号を生成するＮ個の適応型時間フィルターと、
ノイズ推計器の各々に対応する前記時間フィルタリング信号に対してそれぞれノイズ推計して対応するフィードバック信号を生成し、対応する前記適応型時間フィルタリングを制御するＮ個のノイズ推計器と、
前記時間フィルタリング信号のすべてを総和して既に処理されたビデオ信号とする総和器と
を含むノイズを削減する装置。
【請求項２】
前記多数個の空間域信号のバンド幅がいずれも等しいものである請求項１記載のノイズを削減する装置。
【請求項３】
前記多数個の空間域信号のバンド幅が互いに部分的に等しいものである請求項１記載のノイズを削減する装置。
【請求項４】
前記多数個の空間域信号のバンド幅がいずれも完全に等しくないものである請求項１記載のノイズを削減する装置。
【請求項５】
前記適応型時間フィルターがＲ階数の無限インパルス応答（ＩＩＲ）フィルターであり、Ｒを自然数とするものである請求項１乃至４のいずれかに記載のノイズを削減する装置。
【請求項６】
前記Ｒ階数の無限インパルス応答（ＩＩＲ）フィルターが１階数の無限インパルス応答（ＩＩＲ）フィルターであり、前記１階数の無限インパルス応答（ＩＩＲ）フィルターのフィルタリング動作が下記する方程式：
ym(i,j,t)=[1-km(i,j,t)]ym(i,j,t-1)+km(i,j,t)xm(i,j,t)
で表され、式中、xm(i,j,t)を２次元空間の（i,j）位置および時間t時の第mの空間域信号、ｙm(i,j,t)を２次元空間の（i,j）位置および時間t時の第mの時間フィルタリング信号、km(i,j,t)を２次元空間の（i,j）位置および時間t時に実行される第mの適応型時間フィルタリングのパラメーター、mを自然数とし、かつm≦Nであり、i,j,tを任意の実数とするものである請求項５記載のノイズを削減する装置。
【請求項７】
前記km(i,j,t)は、第mの空間フィルターの現在の出力信号の平均移動ベクトルと、対応する第mの適応型時間フィルターの事前の出力信号の平均移動ベクトルとを合計することにより結果として得られた加重総和である請求項６記載のノイズを削減する装置。
【請求項８】
デジタルビデオ信号処理に用いられるノイズを削減する方法であって、
ビデオ信号を受信し、且つ該ビデオ信号に適応型空間フィルタリングを施した後に基本信号を生成するステップと、
前記基本信号をＮ個のバンド幅区分の多数個の空間域信号に分割する、Ｎを自然数とするステップと、
前記各空間域信号に対して適応型時間フィルタリングをそれぞれ行い、対応する時間フィルタリング信号を生成するステップと、
前記各時間フィルタリング信号に対して独立したノイズ推計を行い、対応するフィードバック信号を生成することで対応する前記適応型時間フィルタリングを制御するステップと、
前記時間フィルタリング信号のすべてを総和して既に処理されたビデオ信号とするステップと
を含むノイズを削減する方法。
【請求項９】
前記多数個の空間域信号のバンド幅がいずれも等しいものである請求項８記載のノイズを削減する方法。
【請求項１０】
前記多数個の空間域信号のバンド幅が互いに部分的に等しいものである請求項８記載のノイズを削減する方法。
【請求項１１】
前記多数個の空間域信号のバンド幅がいずれも完全に等しくないものである請求項８記載のノイズを削減する方法。
【請求項１２】
前記適応型時間フィルターがＲ階数の無限インパルス応答（ＩＩＲ）フィルターであり、Ｒを自然数とするものである請求項８乃至１１記載のノイズを削減する方法。
【請求項１３】
前記Ｒ階数の無限インパルス応答（ＩＩＲ）フィルターが１階数の無限インパルス応答（ＩＩＲ）フィルターであり、前記１階数の無限インパルス応答（ＩＩＲ）フィルターのフィルタリング動作が下記する方程式：
ym(i,j,t)=[1-km(i,j,t)]ym(i,j,t-1)+km(i,j,t)xm(i,j,t)
で表され、式中、xm(i,j,t)を２次元空間の（i,j）位置および時間t時の第mの空間域信号、ｙm(i,j,t)を２次元空間の（i,j）位置および時間t時の第mの時間フィルタリング信号、km(i,j,t)を２次元空間の（i,j）位置および時間t時に実行される第mの適応型時間フィルタリングのパラメーター、mを自然数とし、かつm≦Nであり、i,j,tを任意の実数とするものである請求項１２記載のノイズを削減する方法。
【請求項１４】
前記km(i,j,t)は、第mの空間フィルターの現在の出力信号の平均移動ベクトルと、対応する第mの適応型時間フィルターの事前の出力信号の平均移動ベクトルとを合計することにより結果として得られた加重総和である請求項１３記載のノイズを削減する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ノイズを有効に削減する方法と装置に関し、特に、ビデオ信号処理においてノイズを有効に削減する方法と装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ビデオ媒体は、現在の世界において、最強かつ最有力な情報伝達媒体であり、デジタル信号処理は、ビデオ方面の応用がさらに広範であって、ＨＤＴＶ（高画質テレビジョン）は、デジタル処理技術を大量に応用したものである。ビデオ信号をデジタル化するアナログステップにおいて様々なノイズを含んでいるので、これらの不必要なノイズを除去するために、画像処理技術を利用して、信号中の人の目にノイズとして感じられる成分をフィルタリング除去しなければならない。
【０００３】
ビデオは、通常、動画を指しているので、画像処理技術がビデオ処理技術の基礎となる。画像は、２次元（２Ｄ）であるため、その２Ｄ信号処理方法は、一般の１次元（１Ｄ）信号処理方式とは少し異なっており、その最も基本的な２Ｄ画像処理方法は、２Ｄ  ＦＦＴ（高速フーリエ変換= FFT）および２Ｄたたみ込み（convolution）演算である。２Ｄ  ＦＦＴを利用して、２Ｄ画像を２Ｄスペクトラム（spectrum）に変換してから、特定の周波数信号を一定のレベルに減衰させ、２Ｄ逆ＦＦＴを使用して２Ｄスペクトラムを原画像に還元することで、画面中の特定ノイズを消去することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図１は、ノイズを削減する従来の装置を模式的に示すものであり、該ノイズを削減する装置は、１組の適応型空間フィルター１０と、１組の適応型時間フィルター３０とを含む。処理されていないビデオ信号p(i,j,t)が適応型空間フィルター組１０に入力されて、適応型空間フィルタリングを経た後に基本信号z(i,j,t)を生成し、この基本信号z(i,j,t)が適応型時間フィルター組３０の適応型時間フィルタリングを経た後に既に処理されたビデオ信号y(i,j,t)を得ることができるが、このような構成のノイズ消去は、単一なフィルタリングバンドの特定パラメーターに制限されるため、ノイズ消去の結果が理想的なものでなく、この発明としては、更に有効な解決策を提供するものである。
【０００５】
そこで、この発明の目的は、単一のフィルタリングバンドの限定的な特定のパラメータを使用することによる理想的でないノイズ消去結果を改善することのできるノイズを削減する方法と装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決し、所望の目的を達成するために、この発明にかかるノイズを削減する装置は、デジタルビデオ信号処理に適応されてノイズを削減する装置であって、ビデオ信号を受信して、該ビデオ信号に対して適応型空間フィルタリングを施した後、基本信号を生成する適応型空間フィルターと、前記基本信号をＮ個のバンド幅区分の多数個の空間域信号に分割する、Ｎは自然数である空間フィルター組と、適応型時間フィルターの各々に対応する前記各空間域信号に対してそれぞれ適応型時間フィルタリングして、時間フィルタリング信号を生成するＮ個の適応型時間フィルターと、ノイズ推計器の各々に対応する前記時間フィルタリング信号に対してそれぞれノイズ推計して対応するフィードバック信号を生成し、対応する前記適応型時間フィルタリングを制御するＮ個のノイズ推計器と、前記時間フィルタリング信号のすべてを総和して既に処理されたビデオ信号とする総和器とを備えている。  
【０００７】
その好適な実施形態において、前記空間域信号のバンド幅は、いずれも等しい、部分的に等しい、または、いずれも完全に等しくないものである。
【０００８】
その好適な実施形態において、前記適応型時間フィルターのステップは、Ｒ階数の無限インパルス応答（ＩＩＲ）フィルタリングを行うものであり、Ｒを自然数とするものである。
【０００９】
本発明の他の好適な実施形態において、前記Ｒ階数の無限インパルス応答（ＩＩＲ）フィルタリングが１階数の無限インパルス応答（ＩＩＲ）フィルタリングであり、前記１階数の無限インパルス応答（ＩＩＲ）フィルタリングが下記する方程式：
ym(i,j,t)=[1-km(i,j,t)]ym(i,j,t-1)+km(i,j,t)xm(i,j,t)
で表され、式中、xm(i,j,t)を２次元空間の（i,j）位置および時間t時の第mの空間域信号、ｙm(i,j,t)を２次元空間の（i,j）位置および時間t時の第mの時間フィルタリング信号、km(i,j,t)を２次元空間の（i,j）位置および時間t時に実行される第mの適応型時間フィルタリングのパラメーター、mを自然数とし、かつm≦Nであり、i,j,tを任意の実数とするものである。
【００１０】
本発明のさらに他の好適な実施形態において、前記km(i,j,t)は、第mの空間フィルターの現在の出力信号の平均移動ベクトルと、対応する第mの適応型時間フィルターの事前の出力信号の平均移動ベクトルとを合計することにより結果として得られた加重総和である。
【００１１】
この発明にかかるノイズを削減する方法は、デジタルビデオ信号処理に用いられるノイズを削減する方法であって、ビデオ信号を受信し、且つ該ビデオ信号に適応型空間フィルタリングを施した後に基本信号を生成するステップと、前記基本信号をＮ個のバンド幅区分の多数個の空間域信号に分割する、Ｎを自然数とするステップと、前記各空間域信号に対して適応型時間フィルタリングをそれぞれ行い、対応する時間フィルタリング信号を生成するステップと、前記各時間フィルタリング信号に対して独立したノイズ推計を行い、対応するフィードバック信号を生成することで対応する前記適応型時間フィルタリングを制御するステップと、前記時間フィルタリング信号のすべてを総和して既に処理されたビデオ信号とするステップとを含むものである。
【発明の効果】
【００１２】
この発明は、サブバンド（sub-band）の適応型時間フィルタリング（adaptive temporal filtering）方式を利用して従来技術に見られたノイズをサブバンド中に分散させて、全体のノイズエネルギーを低下させるとともに、ノイズ推計（noise estimation）メカニズムを利用して、各バンドの適応型時間フィルタリングのステップをフィードバック制御することで、各バンドのノイズに起因する各種障害を削減するものである。
【００１３】
従ってこの発明は、多数組の方式によってノイズ除去するとともに元の画面品質を維持するので、従来技術中の適応型時間フィルタリングにおけるノイズ障害の問題を解消することができる。そのため、本発明は従来のビデオ信号処理における多くの問題点を有効に解決することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、この発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
【実施例】
【００１５】
図２は、ノイズを削減する装置およびその方法を模式的に示すものであり、本発明の好適な実施例に係るビデオ信号のノイズを効果的に削減する過程を示している。図２において、ノイズを削減する装置および方法は、適応型空間フィルター１００と、空間フィルター組２００と、第１適応型時間フィルター３１０と、第２適応型時間フィルター３２０と、第ｍ適応型時間フィルター３３０と、第Ｎ適応型時間フィルター３４０と、第１ノイズ推計器４１０と、第２ノイズ推計器４２０と、第ｍノイズ推計器４３０と、第Ｎノイズ推計器４４０と、総和器５００とを含んでいる。
【００１６】
処理されていないビデオ信号p(i,j,t)は、適応型空間フィルター１００に入力され、該処理されていないビデオ信号p(i,j,t)に対して適応型空間フィルタリングを施した後、基本信号z(i,j,t)を生成し、この基本信号z(i,j,t)は、空間フィルター組２００を介してＮ個のバンド幅の区分の多数個の空間域信号に分割され、各空間域信号x1(i,j,t), x2(i,j,t),...,xm(i,j,t),...,xN(i,j,t)は、動作検知に基づいて、対応する適応型時間フィルター、即ち第１適応型時間フィルター３１０と、第２適応型時間フィルター３２０と、第ｍ適応型時間フィルター３３０と、第Ｎ適応型時間フィルター３４０とを経て適応型時間フィルタリングを行い、さらに、それぞれ対応する時間フィルタリング信号y1(i,j,t),y2(i,j,t),...,ym(i,j,t),...,yN(i,j,t)を生成する。
【００１７】
各バンド組には、特定の周波数範囲があり、かつ各バンド幅をいずれも等しい、または、いずれも完全に等しくない場合があるので、それに適したノイズ推計は若干異なることになる。これらの差異に対応するために、対応する時間フィルタリング信号y1(i,j,t),y2(i,j,t),...,ym(i,j,t),...,yN(i,j,t)のそれぞれは独自のノイズ推計器、つまり図２に示した第１ノイズ推計器４１０と、第２ノイズ推計器４２０と、第ｍノイズ推計器４３０と、第Ｎノイズ推計器４４０とを有している。各ノイズ推計器は、それぞれ第１適応型時間フィルター３１０、第２適応型時間フィルター３２０、第ｍ適応型時間フィルター３３０、第Ｎ適応型時間フィルター３４０をフィードバック制御して、それぞれ異なるパラメーターを調整する。
【００１８】
そして、時間フィルタリング信号y1(i,j,t),y2(i,j,t),...,ym(i,j,t),...,yN(i,j,t)のすべてを、総和器５００を介して合計することにより、既に処理されたビデオ信号y(i,j,t)を獲得する。
【００１９】
この発明の適応型時間フィルターが実行する適応型時間フィルタリングは、好適な実施形態として、Ｒ階数の無限インパルス応答（Rth order Infinite Impulse Response = IIR）を利用するものであって、このＲ階数のＩＩＲは、１階数のＩＩＲとすることができるとともに、下記の方程式で表すことができる。
【００２０】
【数１】
2006252508.tif 000003
【００２１】
式中、xm(i,j,t)を２次元空間の（i,j）位置および時間t時の第m個の空間域信号、ｙm(i,j,t)を２次元空間の（i,j）位置および時間t時の第mの時間フィルタリング信号、km(i,j,t)を２次元空間の（i,j）位置および時間t時に実行される第m個の適応型時間フィルタリングのパラメーター、mを自然数とし、かつm≦Nであり、i,j,tを任意の実数とする。
【００２２】
第ｍ適応型時間フィルタリングのパラメーターkm(i,j,t)は、下記方式で生成する。
【００２３】
【数２】
2006252508.tif 000004
【００２４】
式中、Ｓはxm(i,j,t)を中心とするワーキングウインドウ、u,vは、それぞれワーキングウインドウＳ内の横軸および縦軸画素座標点、αmおよび式gm()は、各バンドに対する個々のノイズ推計器により設定、関数gm(dm)は、図３に示すようにdmと比例するものである。
【００２５】
図４において、ノイズを効果的に削減する過程にかかる好適な実施形態を示す。まず、ビデオ信号を受信して、適応型空間フィルタリングを経て基本信号を生成する（ステップ１０１）。次に、基本信号をＮ個のバンド幅区分の多数個の空間域信号に分割する（ステップ２０１）。その後、対応する時間フィルタリングステップにより各空間域信号に対してそれぞれ対応する適応型時間フィルタリングを行い、複数の対応する時間フィルタリング信号を生成する（ステップ３０１）。それから、各時間フィルタリング信号に対して独立したノイズ推計を行い、対応するフィードバック信号を生成して対応する適用型時間フィルタリングを制御する（ステップ４０１）。最後に、全部の時間フィルタリング信号を総和して既に処理されたビデオ信号とする（ステップ５０１）。
【００２６】
この発明は、サブバンドの適応型時間フィルタリングを利用して、元は単一な全バンドを多数組のサブバンドで適応型時間フィルタリングを行い、これにより各バンドに対するビデオ信号特性に基づきそれぞれの適応型時間フィルタリングパラメーターを調整できるようにしている。例えば、検出動作が多くなればなるほど、実行する周囲画素平均法の回数が少なくなり、反対に、検出動作が少なくなればなるほど、実行する周囲画素平均法の回数が多くなるものである。
【００２７】
以上のごとく、この発明を好適な実施例により開示したが、もとより、この発明を限定するためのものではなく、当業者であれば容易に理解できるように、この発明の技術思想の範囲内において、適当な変更ならびに修正が当然なされうるものであるから、その特許権保護の範囲は、特許請求の範囲および、それと均等な領域を基準として定めなければならない。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】従来の単一組のノイズ処理を示す図である。
【図２】この発明にかかる多数組のノイズ処理を示す図である。
【図３】関数gm(dm)dmとの関係図である。
【図４】この発明にかかるノイズ削減方法の効果的な過程を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００２９】
１００  適応型空間フィルター
２００  空間フィルター組
３１０  第１適応型時間フィルター
３２０  第２適応型時間フィルター
３３０  第ｍ適応型時間フィルター
３４０  第Ｎ適応型時間フィルター
４１０  第１ノイズ推計器
４２０  第２ノイズ推計器
４３０  第ｍノイズ推計器
４４０  第Ｎノイズ推計器
５００  総和器
１０１  ビデオ信号に対する適応型空間フィルタリングを経て基本信号を生成するステップ
２０１  基本信号をＮ個のバンド幅区分の多数個の空間域信号に分割するステップ
３０１  対応する時間フィルタリング工程により各空間域信号に対してそれぞれ対応する応型時間フィルタリングを行い、複数の対応する時間フィルタリング信号を生成するステップ
４０１  各時間フィルタリング信号に対して独立したノイズ推計を行い、対応するフィードバック信号を生成して対応する適用型時間フィルタリングを制御するステップ
５０１  全部の時間フィルタリング信号を総和し既に処理されたビデオ信号とするステップ
【図１】
2006252508.tif 000005
【図２】
2006252508.tif 000006
【図３】
2006252508.tif 000007
【図４】
2006252508.tif 000008
【外国語明細書】
TITLE OF THE INVENTION
METHOD AND APPARATUS FOR NOISE REDUCTION OF VIDEO SIGNALS 
TECHNICAL FIELD
【0001】      
The present invention relates to a method for effectively reducing noise, and more particularly, to a method for effectively reducing noise while processing video signals.
BACKGROUND ART
【0002】      
The video signal media is currently considered the most powerful media for transmitting message, and the digital signal processing is widely applied in the video signal applications.  An HDTV (High Definition Television) is a technique heavily relied on utilizing the digital processing.  Since various noises are contained in the analog step of video signal digitalization, in order to eliminate the undesired noise, an image processing technique has to be applied to filter out the undesired noise in the signal that makes human eyes uncomfortable.
【0003】      
The video signal usually means the motion picture image, thus the image processing technique is an essential part of the video signal processing techniques.  Since the image is two-dimensional (2D), the method for processing a 2D signal is slightly different from that used for processing a typical one-dimensional (1D) signal.  The most essential method for processing 2D image is using 2D FFT (Fast Fourier Transformation = FFT) and 2D convolution (convolution) operations.  By using 2D FFT, the 2D image is converted into a 2D spectrum (spectrum).  The signal having a specific frequency is then attenuated to a certain level, and the 2D spectrum is recovered to the original image by a 2D reverse FFT, such that the specific noise in the picture is eliminated.
disclosure of invention
PROBLEM TO BE SOLVED BY THE INVENTION
【0004】
FIG. 1 schematically shows a conventional apparatus for noise reduction, which comprises an adaptive spatial filter set 10 and an adaptive temporal filter set 30.  After an unprocessed video signal p (i, j, t) is input into the adaptive spatial filter set 10 and has been undergone an adaptive spatial filtering, a basic signal z (i, j, t) is generated.  Then, after the basic signal z (i, j, t) has been undergone an adaptive temporal filtering by the adaptive temporal filter set 30, a processed video signal y (i, j, t) is obtained.  Since the noise reduction in such configuration is limited by using the specific parameter of a single filtering band, the result of the noise reduction is poor.  Therefore, the present invention is aimed on a more effective way to resolve this issue.
【0005】
Therefore, it is an object of the present invention to provide a method and apparatus for noise reduction, such that the poor result of noise reduction obtained due to using the limited specific parameter of a single filtering band is reduced.
MEANS FOR SOLVING THE PROBLEM
【0006】      
To solve the above problem and accomplish the intended object, an apparatus for noise reduction according to the present invention is an apparatus for noise reduction adoptable in a digital video signal processing, the apparatus comprising: an adaptive spatial filter for receiving a video signal and generating a basic signal after the video signal is undergone an adaptive spatial filtering; a spatial filter set for dividing the basic signal into a number of N bandwidth divisions of spatial domain signals, where N is a natural number; N number of adaptive temporal filters for performing an adaptive temporal filtering on each of the spatial domain signals corresponding to each of the adaptive temporal filters respectively, so as to generate a temporal filtered signal; N number of noise estimators for performing a noise estimation on the temporal filtered signal corresponding to each of the noise estimators, and generating a corresponding feedback signal in order to control the corresponding adaptive temporal filtering; and a summator for summing up all of the temporal filtered signals to a processed video signal.
【0007】
In accordance with a preferred embodiment of the present invention, the bandwidths of the spatial domain signals may be equal, partially equal, or totally not equal with each other.
【0008】
In accordance with the preferred embodiment of the present invention, wherein the step of adaptive temporal filtering is to perform an Rth order infinite impulse response (IIR) filtering, where R is a natural number.
【0009】
In accordance with another preferred embodiment of the present invention, wherein the Rth order infinite impulse response (IIR) filtering may be a 1storder infinite impulse response (IIR) filtering, and the 1st order infinite impulse response (IIR) filtering is represented by the following equation:
ym(i,j,t) = [1-km(i,j,t)] ym(i,j,t-1) + km(i,j,t) xm(i,j,t),
Where xm(i,j,t) is an mth spatial domain signal on 2D position (i, j) and timing t; ym(i,j,t)is an mth temporal filtered signal on 2D position (i, j) and timing t; km(i,j,t) is a parameter of an mthadaptive temporal filtering executed on 2D position (i, j) and timing t; m is a natural number, and m≦N.
【0010】
In accordance with yet another preferred embodiment of the present invention, wherein km(i,j,t) is a weighted summation result obtained by summating an average shift vector of a current output signal of the mth spatial filter and an average shift vector of a previous output signal of the corresponding mthadaptive temporal filter.
【0011】
A method for noise reduction according to the present invention is a method for noise reduction using in a digital video signal processing, the method comprising: receiving a video signal and generating a basic signal after the video signal is undergone an adaptive spatial filtering; dividing the basic signal into a number of N bandwidth divisions of spatial domain signals, where N is a natural number; performing an adaptive temporal filtering on each of the spatial domain signals respectively, so as to generate a corresponding temporal filtered signal; performing an individual noise estimation on each of the temporal filtered signals and generating a corresponding feedback signal in order to control the corresponding adaptive temporal filtering; and summating all of the temporal filtered signals into a processed video signal.
EFFECT OF THE INVENTION
【0012】 
A sub-band (sub-band) adaptive temporal filtering (adaptive temporal filtering) is utilized in the present invention to reduce the entire noise energy as the noises commonly existed in the prior art are distributed in the sub-bands.  In addition, a noise estimation (noise estimation) mechanism is used to reversely control the step of adaptive temporal filtering for each band, so as to reduce various interferences caused by the noise contained in each band.
【0013】
Since the present invention removes the noises and maintains the original picture quality with a multi-set technique, the issue of the noise interference in the adaptive temporal filtering in the prior art is resolved.  Accordingly, the present invention effectively resolves the currently existing noise processing issue in the video signal processing.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
【0014】
Hereinafter, a best mode for carrying out the present invention will be described based on the drawings.
EMBODIMENT
【0015】
FIG. 2 schematically shows an apparatus for noise reduction and a method thereof, which illustrates a process of effectively reducing noise of the video signal according to a preferred embodiment of the present invention.  Referring to FIG. 2, the apparatus and the method for noise reduction comprises an adaptive spatial filter 100, a spatial filter set 200, a first adaptive temporal filter 310, a second adaptive temporal filter 320, an mth adaptive temporal filer 330, an Nthadaptive temporal filter 340, a first noise estimator 410, a second noise estimator 420, an mth noise estimator 430, an Nth noise estimator 440, and a summator 500.
【0016】
First, an unprocessed video signal p (i, j, t) is input into the adaptive spatial filter 100, and after the unprocessed video signal p (i, j, t) has been undergone an adaptive spatial filtering, a basic signal z (i, j, t) is generated.  Then, the basic signal z (i, j, t) is divided into a number of N bandwidth divisions of spatial domain signals by the spatial filter set 200.  Each of the spatial domain signals x1(i,j,t), x2(i,j,t), …, xm(i,j,t), …, and xN(i,j,t) is undergone an adaptive temporal filtering based on the motion detection by the corresponding adaptive temporal filter that are the first adaptive temporal filter 310, the second adaptive temporal filter 320, …, the mthadaptive temporal filter 330, …, and the Nth adaptive temporal filter 340; and the corresponding temporal filtered signals y1(i,j,t), y2(i,j,t), …, ym(i,j,t), …, and yN(i,j,t) are generated, respectively.
【0017】
Since each band set has its specific frequency range, and each bandwidth may be equal, or even totally not equal to with each other, the noise estimation suitable for it is slightly different.  In order to cope with these differences, each of the corresponding temporal filtered signals y1(i,j,t), y2(i,j,t), …, ym(i,j,t), …, and yN(i,j,t) has its own noise estimator, that is the first noise estimator 410, the second noise estimator 420, …, the mth noise estimator 430, …, and the Nthnoise estimator 440 shown in FIG. 2.  Then, each of the noise estimators reversely controls the first adaptive temporal filter 310, the second adaptive temporal filter 320, …, the mthadaptive temporal filter 330, …, the Nth adaptive temporal filter 340 respectively, so as to adjust each individual parameter.
【0018】
Then, all temporal filtered signals y1(i,j,t), y2(i,j,t), …, ym(i,j,t), …, and yN(i,j,t) are summated by the summator 500 so as to obtain a processed video signal y (i, j, t).
【0019】
In a preferred embodiment of the present invention, the step of adaptive temporal filtering executed by the adaptive temporal filter of the present invention uses an Rth order infinite impulse response (Rth order Infinite Impulse Response = IIR), and the Rthorder IIR may be a 1st order IIR represented by the following equation:
【0020】
【Equation 1】
2006252508.tif 000009
【0021】
In the equation, xm(i,j,t) is an mth spatial domain signal on 2D position (i, j) and timing t; ym(i,j,t) is an mth temporal filtered signal on 2D position (i, j) and timing t; km(i,j,t)is a parameter of an mth adaptive temporal filtering executed on 2D position (i, j) and timing t; m is a natural number and m≦N; and i, j, and t are any real numbers.
【0022】
The parameter km(i,j,t) of the mth adaptive temporal filtering is generated by the following equation:
【0023】
【Equation 2】
2006252508.tif 000010
【0024】
In the equation, S is a working window with a center of xm(i,j,t); u, v are the X-axis and Y-axis pixel coordinates in the working window S respectively; αm and gm() are set up by the individual noise estimator for each band; and function gm(dm) is proportional to dm as shown in FIG. 3.
【0025】
As shown in FIG. 4, the preferred embodiment of the present invention provides the effective steps of reducing noise.  First, a video signal is received; and after the adaptive spatial filtering, a basic signal is generated (step 101).  Then, the basic signal is divided into a number of N bandwidth divisions of spatial domain signals (step 201).  Then, each spatial domain signal is undergone a corresponding adaptive temporal filtering by the corresponding adaptive temporal filtering step respectively, and a plurality of corresponding temporal filtered signals is generated (step 301).  Then, each temporal filtered signal is undergone individual noise estimation, and the corresponding feedback signals are generated in order to control the corresponding adaptive temporal filtering (step 401).  Finally, all temporal filtered signals are summed to a processed video signal (step 501).
【0026】
The present invention uses the sub-band adaptive temporal filtering to perform an adaptive temporal filtering on the original single full-band with a multi-set of sub-bands, such that each individual adaptive temporal filtering parameter can be adjusted based on the characteristic of the video signal for each band, respectively.  For example, the higher the detected operation changes, the lower the number of the peripheral pixel averaging method to be executed.  Contrarily, the lower the detected operation changes, the higher the number of the peripheral pixel averaging method to be executed.
【0027】
Although the invention has been described with reference to a particular embodiment thereof, it will be apparent to one of the ordinary skill in the art that modifications to the described embodiment may be made without departing from the spirit of the invention.  Accordingly, the scope of the invention will be defined by the attached claims not by the above detailed description.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
【0028】
【FIG. 1】FIG. 1 is a diagram of a conventional single set of noise reduction.
【FIG. 2】FIG. 2 is a diagram of multiple sets of noise reduction according to the present invention.
【FIG. 3】FIG. 3 is a relationship diagram of the function gm(dm) and dm.
【FIG. 4】FIG. 4 is a flow chart illustrating the effective steps of a method for noise reduction according to the present invention.
DESCRIPTION OF NUMERALS
【0029】
100   Adaptive spatial filter
200   Spatial filter set
310   First adaptive temporal filter
320   Second adaptive temporal filter
330   mthadaptive temporal filter
340   Nthadaptive temporal filter
410   First noise estimator
420   Second noise estimator
430   mth noise estimator
440   Nthnoise estimator
500   Summator
101   A step of generating a basic signal after an adaptive spatial filtering of a video signal
201   A step of dividing the basic signal into a number of N bandwidth division of spatial domain signals
301   A step of performing an adaptive temporal filtering corresponding to each spatial domain signal by a corresponding adaptive temporal filtering step, respectively, and generating a plurality of corresponding temporal filtered signals
401   A step of performing an individual noise estimation on each of the temporal filtered signals and generating a corresponding feedback signal in order to control the corresponding adaptive temporal filtering
501   A step of summing all of the temporal filtered signals to a processed video signal
【CLAIM 1】
An apparatus for noise reduction adoptable in a digital video signal processing, the apparatus comprising:
an adaptive spatial filter for receiving a video signal and generating a basic signal after the video signal is undergone an adaptive spatial filtering;
a spatial filter set for dividing the basic signal into a number of N bandwidth divisions of spatial domain signals, where N is a natural number;
N number of adaptive temporal filters for performing an adaptive temporal filtering on each of the spatial domain signals corresponding to each of the adaptive temporal filters respectively, so as to generate a temporal filtered signal;
N number of noise estimators for performing a noise estimation on the temporal filtered signal corresponding to each of the noise estimators, and generating a corresponding feedback signal in order to control the corresponding adaptive temporal filtering; and
a summator for summing up all of the temporal filtered signals to a processed video signal.
【CLAIM 2】
The apparatus for noise reduction of claim 1, wherein the bandwidths of the spatial domain signals are all equal.
【CLAIM 3】
The apparatus for noise reduction of claim 1, wherein the bandwidths of the spatial domain signals are partially equal one another.
【CLAIM 4】
The apparatus for noise reduction of claim 1, wherein the bandwidths of the spatial domain signals are totally not equal.
【CLAIM 5】
The apparatus for noise reduction of any one of claims 1 to 4, wherein the adaptive temporal filter is an Rthorder infinite impulse response (IIR) filter, and R is a natural number.
【CLAIM 6】
The apparatus for noise reduction of claim 5, wherein the Rth order infinite impulse response (IIR) filter is a 1st order infinite impulse response (IIR) filter, and the filtering operation of the 1storder infinite impulse response (IIR) filter is represented by following equation:
ym(i,j,t) = [1-km(i,j,t)] ym(i,j,t-1) + km(i,j,t) xm(i,j,t),
where xm(i,j,t) is an mth spatial domain signal on 2D position (i, j) and timing t; ym(i,j,t) is an mth temporal filtered signal on 2D position (i, j) and timing t; km(i,j,t)is a parameter of an mth adaptive temporal filtering executed on 2D position (i, j) and timing t; m is a natural number and m≦N; and i, j, and t are any real numbers.
【CLAIM 7】
The apparatus for noise reduction of claim 6, wherein km(i,j,t) is a weighted summation result obtained by summating an average shift vector of a current output signal of the mthspatial filter and an average shift vector of a previous output signal of the corresponding mth adaptive temporal filter.
【CLAIM 8】
A method for noise reduction using in a digital video signal processing, the method comprising:
receiving a video signal and generating a basic signal after the video signal is undergone an adaptive spatial filtering;
dividing the basic signal into a number of N bandwidth divisions of spatial domain signals, where N is a natural number;
performing an adaptive temporal filtering on each of the spatial domain signals respectively, so as to generate a corresponding temporal filtered signal;
performing an individual noise estimation on each of the temporal filtered signals and generating a corresponding feedback signal in order to control the corresponding adaptive temporal filtering; and
summating all of the temporal filtered signals into a processed video signal.
【CLAIM 9】
The method for noise reduction of claim 8, wherein the bandwidths of the spatial domain signals are all equal.
【CLAIM 10】
The method for noise reduction of claim 8, wherein the bandwidths of the spatial domain signals are partially equal one another.
【CLAIM 11】
The method for noise reduction of claim 8, wherein the bandwidths of the spatial domain signals are totally not equal.
【CLAIM 12】
The method for noise reduction of any one of claims 8 to 11, wherein the step of adaptive temporal filtering is performing a Rth order infinite impulse response (IIR) filtering, and R is a natural number.
【CLAIM 13】
The method for noise reduction of claim 12, wherein the Rth order infinite impulse response (IIR) filter is a 1st order infinite impulse response (IIR) filter, and the filtering operation of the 1st order infinite impulse response (IIR) filter is represented by following equation:
ym(i,j,t) = [1-km(i,j,t)] ym(i,j,t-1) + km(i,j,t) xm(i,j,t),
where xm(i,j,t) is an mth spatial domain signal on 2D position (i, j) and timing t, ym(i,j,t) is an mth temporal filtered signal on 2D position (i, j) and timing t, km(i,j,t)is a parameter of an mth adaptive temporal filtering executed on 2D position (i, j) and timing t, m is a natural number and m≦N, and i, j, and t are any real numbers.
【CLAIM 14】
The method for noise reduction of claim 13, wherein km(i,j,t) is a weighted summation result obtained by summating an average shift vector of a current output signal of the mth spatial filter and an average shift vector of a previous output signal of the corresponding mthadaptive temporal filter. 
SUMMARY
OBJECT 
To provide a method and apparatus for noise reduction, such that the poor result of noise reduction obtained due to using the limited specific parameter of a single filtering band is reduced.
MEANS FOR SOLVING
An apparatus for noise reduction adoptable in a digital video signal processing of the present invention comprises: an adaptive spatial filter for receiving a video signal and generating a basic signal after the video signal is undergone an adaptive spatial filtering; a spatial filter set for dividing the basic signal into a number of N bandwidth divisions of spatial domain signals, where N is a natural number; N number of adaptive temporal filters for performing an adaptive temporal filtering on each of the spatial domain signals corresponding to each of the adaptive temporal filters respectively, so as to generate a temporal filtered signal; N number of noise estimators for performing a noise estimation on the temporal filtered signal corresponding to each of the noise estimators, and generating a corresponding feedback signal in order to control the corresponding adaptive temporal filtering; and a summator for summing up all of the temporal filtered signals to a processed video signal.
SELECTED DRAWING                FIG. 2
【FIG. 1】
2006252508.tif 000011
【FIG. 2】
2006252508.tif 000012
【FIG. 3】
2006252508.tif 000013
【FIG. 4】
2006252508.tif 000014