專利名稱：圖像處理設(shè)備和圖像處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及 一 種圖像處理設(shè)備和圖像處理方法以及程序。 更具體地，本發(fā)明涉及一種適合于在用于噪聲降低的遞歸處理
(recursive processing)中使用的圖像處理設(shè)備和圖像處理方法
以及程序。
背景技術(shù)：
利用非常低的X射線劑量來拍攝X射線透視圖像(X-ray fluoroscopic image)以最小化輻射暴露的不利影響。因此， 許多量子噪聲(quantum noise)重疊在所拍攝的X射線透視圖像 上。目前為止，已經(jīng)通過應(yīng)用遞歸濾波來沿時(shí)間方向進(jìn)行像素 的平滑而實(shí)現(xiàn)了所拍攝的圖像的噪聲降低。遞歸濾波(也稱為幀 間噪聲降低處理)對(duì)多個(gè)靜止圖像中的降低噪聲非常有效。然 而，當(dāng)將遞歸處理應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)圖像時(shí)，可能產(chǎn)生圖像滯后(image lag)。因此，遞歸濾波器對(duì)運(yùn)動(dòng)圖像中的降低噪聲不總是有效 的。
因此，日本特開平l-273487號(hào)公報(bào)討論了這樣一種數(shù)字X 射線設(shè)備即使在對(duì)運(yùn)動(dòng)圖像或連續(xù)圖像進(jìn)行遞歸濾波的情況 下，該數(shù)字X射線設(shè)備也能夠顯示具有較小的圖像滯后的清晰 圖像。該數(shù)字X射線設(shè)備具有分離電路單元、濾波器電路單元 以及加法電路單元以實(shí)現(xiàn)具有較少圖像滯后的噪聲降低處理。 該分離電路單元將X射線透視圖像的每幀分離為低頻分量圖像 和高頻分量圖像。濾波器電路單元對(duì)高頻分量圖像進(jìn)行遞歸濾 波。加法電路單元將所分離的低頻分量圖像和已經(jīng)進(jìn)行了遞歸 濾波的高頻分量圖像相加。曰本特許3158371號(hào)公報(bào)討論了用于降低噪聲的消聲器，該
消聲器在生成表示由模擬錄像帶記錄器所再現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)圖像和由 遞歸濾波器所獲得圖像之間的差的差分信號(hào)之后，從該差分信 號(hào)中提取噪聲信號(hào)，并從所再現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)圖像中減去所提取的噪 聲信號(hào)。該消聲器利用簡(jiǎn)單的方法來檢測(cè)的圖像的運(yùn)動(dòng)，并改 變運(yùn)動(dòng)圖像和靜止圖像之間的噪聲的降低量。因此，消聲器進(jìn) 行具有較少圖像滯后的噪聲降低處理。
如上所述，用于拍攝x射線透視圖像的x射線劑量是極小 的。因此，由于量子噪聲引起的大量噪聲信號(hào)重疊在每個(gè)所拍
攝的X射線透視圖像上。因此，使用遞歸濾波的噪聲降低處理 是必不可少的。
在將傳統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用于具有頻率處理功能的X射線透視拍攝 設(shè)備的情況下，可以將遞歸濾波應(yīng)用于由頻率分量分解功能獲 得的高頻分量圖像。然而，用于將圖像數(shù)據(jù)延遲l幀的幀存儲(chǔ)器 對(duì)于進(jìn)行遞歸處理是必需的。有時(shí)，在頻率處理分析中，在對(duì) 將原始圖像數(shù)據(jù)分解成分別對(duì)應(yīng)于多個(gè)頻帶的分解后的圖像數(shù) 據(jù)進(jìn)行預(yù)定處理之后，根據(jù)分解后的圖像數(shù)據(jù)來重構(gòu)原始圖像。 因此，需要用于延遲分解后的圖像數(shù)據(jù)的延遲存儲(chǔ)器。
也就是說，在將傳統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用于具有頻率處理功能的X射 線透視拍攝設(shè)備的情況下，X射線透視拍攝設(shè)備需要用于將原 始圖像數(shù)據(jù)延遲1幀的幀存儲(chǔ)器以及用于延遲分解后的圖像數(shù) 據(jù)的延遲存儲(chǔ)器。因此，在將傳統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用于具有頻率處理功 能的X射線透視拍攝設(shè)備的情況下，需要的存儲(chǔ)器容量和在整 個(gè)X射線透視拍攝設(shè)備中存儲(chǔ)器存取的量顯著增加。
在將進(jìn)行了頻率處理的圖像存儲(chǔ)在集成的大容量存儲(chǔ)器中 的情況下，到該存儲(chǔ)器存取的量極大地增加。在使用集成的大 容量存儲(chǔ)器附加地進(jìn)行遞歸濾波的情況下，存儲(chǔ)器存取的量大幅增力口 。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種能夠緩和在進(jìn)行用于噪聲降低的遞歸處理 中所需要的存儲(chǔ)器容量和存儲(chǔ)器存取的量的增加的圖像處理設(shè) 備。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面， 一種圖像處理設(shè)備，包括幀間 噪聲降低單元，其包括幀存儲(chǔ)器、用于從當(dāng)前幀圖像信號(hào)中減 去所述幀存儲(chǔ)器的內(nèi)容以生成第一信號(hào)的減法部件512、用于 非線性轉(zhuǎn)換所述第 一 信號(hào)以生成非線性轉(zhuǎn)換后的第 一 信號(hào)的非 線性轉(zhuǎn)換部件、以及用于從所述當(dāng)前幀圖像信號(hào)中減去所述非 線性轉(zhuǎn)換后的第 一信號(hào)以生成噪聲降低圖像信號(hào)的減法部件 513，所述幀間噪聲降低單元還用于將所述噪聲降低圖像信號(hào) 存儲(chǔ)在所述幀存儲(chǔ)器中，其特征在于，所述圖像處理設(shè)備還包 括讀取部件，所述讀取部件用于在所述減法部件512已讀取所述 幀存儲(chǔ)器的內(nèi)容以生成所述第一信號(hào)之后并且在將所述噪聲降 低圖像信號(hào)存儲(chǔ)在所述幀存儲(chǔ)器中之前，讀取所述幀存儲(chǔ)器的 內(nèi)容。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面， 一種圖像處理方法，包括從當(dāng) 前幀圖像信號(hào)中減去幀存儲(chǔ)器的內(nèi)容以提供第 一 信號(hào)；非線性 轉(zhuǎn)換所述第 一 信號(hào)以提供非線性轉(zhuǎn)換后的第 一 信號(hào)；通過從所 述當(dāng)前幀圖像信號(hào)中減去所述非線性轉(zhuǎn)換后的第一信號(hào)來生成 噪聲降低圖像信號(hào)；在已經(jīng)生成所述第一信號(hào)之后并且在將所 述噪聲降低圖像信號(hào)存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器中之前，讀取所述幀存 儲(chǔ)器的內(nèi)容；將所述噪聲降低圖像信號(hào)存儲(chǔ)在所述幀存儲(chǔ)器中； 以及從所述當(dāng)前幀圖像信號(hào)中減去所述噪聲降低圖像信號(hào)以生 成圖像。根據(jù)下面參考附圖對(duì)典型實(shí)施例的詳細(xì)說明，本發(fā)明的其 它特征和方面將顯而易見。


包含在說明書中并構(gòu)成說明書的 一部分的附圖示出本發(fā)明 的典型實(shí)施例、特征和方面，并和說明書一起用來解釋本發(fā)明 的原理。
圖l示出根據(jù)本發(fā)明典型實(shí)施例用于進(jìn)行圖像的拉普拉斯
算子(Laplacian)金字;荅分解/重構(gòu)的分解/重構(gòu)處理單元的結(jié)構(gòu)。 圖2示出根據(jù)本發(fā)明典型實(shí)施例的拉普拉斯算子金字塔分解。
圖3更詳細(xì)地示出圖1中示出的分解/重構(gòu)處理單元的結(jié)構(gòu) 的例子。
圖4示出考慮了用于重構(gòu)處理的延遲而構(gòu)建的分解/重構(gòu)處 理單元的結(jié)構(gòu)的例子。
圖5示出添加了幀間噪聲降低處理功能的分解/重構(gòu)處理單 元的結(jié)構(gòu)的例子。
圖6示出根據(jù)本發(fā)明第 一 典型實(shí)施例的圖像處理設(shè)備的結(jié)構(gòu)。
圖7示出根據(jù)本發(fā)明第二典型實(shí)施例的圖像處理設(shè)備的結(jié)構(gòu)。
圖8示出示意性示出根據(jù)本發(fā)明第二典型實(shí)施例的圖像處 理設(shè)備中的處理過程的時(shí)序圖。
圖9示出根據(jù)本發(fā)明第三典型實(shí)施例的圖像處理設(shè)備的結(jié)構(gòu)。
圖10示出圖9中示出的第二圖像處理單元的結(jié)構(gòu)的例子。 圖11示出根據(jù)本發(fā)明典型實(shí)施例的圖像處理設(shè)備的硬件結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式
下面將參考附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的各種典型實(shí)施例、特征 和方面。
根據(jù)本發(fā)明典型實(shí)施例的圖像處理設(shè)備具有多分辨率分析 功能和噪聲降低功能。在下文中，說明對(duì)運(yùn)動(dòng)圖像進(jìn)行多分辨 率分析和噪聲降低兩者的根據(jù)典型實(shí)施例的圖像處理設(shè)備。根
據(jù)典型實(shí)施例的圖像處理設(shè)備適合于在例如利用極低的x射線 劑量來拍攝x射線透視圖像的x射線透視拍攝設(shè)備中使用。在下 面的說明中，將通過x射線透視拍攝所獲得運(yùn)動(dòng)圖像(即，x射 線透視圖像)描述為要由根據(jù)典型實(shí)施例的圖像處理設(shè)備處理 的對(duì)象。然而，要由根據(jù)典型實(shí)施例的圖像處理設(shè)備處理的對(duì) 象不限于此。
首先，說明根據(jù)典型實(shí)施例的圖像處理設(shè)備的多分辨率分 析功能。
下面參考圖l和圖2說明多分辨率分析中的拉普拉斯算子金 字塔分解/重構(gòu)的概要。
圖l示出根據(jù)本發(fā)明典型實(shí)施例用于進(jìn)行圖像的拉普拉斯 算子金字塔分解/重構(gòu)的分解/重構(gòu)處理單元100的結(jié)構(gòu)。如圖1 所示，分解/重構(gòu)處理單元100包括圖像輸入單元101、頻率分解 單元102、系數(shù)存儲(chǔ)單元103、系數(shù)改變單元104、圖像重構(gòu)單元 105、圖像顯示單元106以及拍攝條件輸入單元107。
圖像輸入單元101輸入由X射線透視拍攝所獲得的X射線透 視圖像的每幀的圖像。在下文中，將要處理的幀稱為第t個(gè)幀(t 是自然數(shù))。將緊挨在要處理的第t個(gè)幀之前的幀稱為第(t-l)個(gè) 幀。圖像輸入單元101還輸入表示用于X射線透視拍攝的拍攝條 件以及基于圖像處理設(shè)置的拍攝條件的拍攝條件信號(hào)。拍攝條件輸入單元107從圖像輸入單元101接收與第t個(gè)幀 圖像(X射線透視圖像)相對(duì)應(yīng)的拍攝條件信號(hào)。
頻率分解單元102將從圖像輸入單元101供給的幀圖像分解 成頻帶和圖像大小上互不相同的多個(gè)圖像。更具體地，頻率分
解單元102對(duì)從圖像輸入單元IOI供給的第t個(gè)幀圖像遞歸地執(zhí) 行N(N是自然數(shù))次頻率分解。因此，頻率分解單元102生成分 別與波段分解的(subband-decomposed)圖像相對(duì)應(yīng)的(N+1)個(gè)
系數(shù)群。
下面參考圖2說明由頻率分解單元102執(zhí)行的圖像分解。 如圖2所示，在由頻率分解單元102執(zhí)行的第一分解中，將 原始幀圖像FO分解成大小與原始幀圖像FO的大小相同的第一 高頻子圖像H1 ，以及縱向(垂直)大小和橫向(水平)大小均為原 始圖像的相關(guān)大小的 一 半的第 一 低頻子圖像L1 (未示出)。將分 別與作為第 一分解的結(jié)果所獲得的高頻子圖像H1和低頻子圖 像L1相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)從頻率分解單元10 2發(fā)送至系數(shù)存儲(chǔ)單元 103作為系數(shù)數(shù)據(jù)。然后，將系數(shù)數(shù)據(jù)臨時(shí)存儲(chǔ)在系數(shù)存儲(chǔ)單元 103中。
在第二頻率分解中，從系數(shù)存儲(chǔ)單元10 3讀取與第 一 低頻子 圖像L1相對(duì)應(yīng)的系數(shù)數(shù)據(jù)。將從系數(shù)存儲(chǔ)單元103讀取的與第 一低頻子圖像L1相對(duì)應(yīng)的系數(shù)數(shù)據(jù)分解成對(duì)應(yīng)于具有與第一 低頻子圖像L1的大小相同的大小的第二高頻子圖像H2以及垂 直大小和水平大小均縮減為圖像L1的相關(guān)大小的 一 半的第二 低頻子圖像L 2的系數(shù)數(shù)據(jù)。將分別與作為第二分解的結(jié)果所獲 得的第二高頻子圖像H2和第二低頻子圖像L2相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)從 頻率分解單元10 2發(fā)送至系數(shù)存儲(chǔ)單元10 3作為系數(shù)數(shù)據(jù)。然后， 將該系數(shù)數(shù)據(jù)臨時(shí)存儲(chǔ)在系數(shù)存儲(chǔ)單元103中。
存儲(chǔ)在系數(shù)存儲(chǔ)單元103中的系數(shù)數(shù)據(jù)用于重構(gòu)原始幀圖像F0。
現(xiàn)在說明基于存儲(chǔ)在系數(shù)存儲(chǔ)單元103中的系數(shù)數(shù)據(jù)的原 始幀圖像FO的重構(gòu)。
與在上述頻率分解中進(jìn)行的高頻子圖像的生成類似，進(jìn)行 原始幀圖像FO的重構(gòu)。然而，在生成高頻子圖像時(shí)獲得兩種圖 像之間的差分，在重構(gòu)原始幀圖像FO時(shí)進(jìn)行兩種圖像的相加。
也就是說，在第一重構(gòu)中，從系數(shù)存儲(chǔ)單元103讀取分別與 第二低頻子圖像L2和第二高頻子圖像H2相對(duì)應(yīng)的系數(shù)數(shù)據(jù)。圖 像重構(gòu)單元10 5基于所讀取的系數(shù)數(shù)據(jù)重建與第 一 低頻子圖像 Ll相對(duì)應(yīng)的系數(shù)數(shù)據(jù)。然后，將與第一低頻子圖像L1相對(duì)應(yīng)的 重建的系數(shù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在系數(shù)存儲(chǔ)單元103中。在第二重構(gòu)中，圖 像重構(gòu)單元105從系數(shù)存儲(chǔ)單元103讀取所存儲(chǔ)的對(duì)應(yīng)于第一低 頻子圖像L1的系數(shù)數(shù)據(jù)以及對(duì)應(yīng)于第 一 高頻子圖像H1的系數(shù) 數(shù)據(jù)。此外，圖像重構(gòu)單元105基于從系數(shù)存儲(chǔ)單元103讀取的 系數(shù)數(shù)據(jù)重建原始幀圖像FO。
在圖像的實(shí)際重構(gòu)中，系數(shù)改變單元104基于從拍攝條件輸 入單元107提供的信息(例如，用于銳化和噪聲降低的圖像處理 設(shè)置信息，以及拍攝條件)改變系數(shù)數(shù)據(jù)。因此，由圖像重構(gòu)單 元105實(shí)際重建的圖像具有與原始幀圖像FO的大小相同的圖像 大小，但與原始幀圖像FO略有不同。在完成重構(gòu)時(shí)，圖像重構(gòu) 單元105向監(jiān)視器等圖像顯示單元106輸出所重建的圖像。
圖3詳細(xì)示出分解/重構(gòu)處理單元10 0的結(jié)構(gòu)的例子。
如在圖3中所示，分解/重構(gòu)處理單元100包括處理單元，即 低通濾波器311、 321、 331和341, 二次采樣(sub-sampling)單元 312、 322、 332和342，上采樣(up-sampling)單元313、 323、 333 和343,插值處理單元314、 324、 334和344以及減法單元315 、 325、 335和345。這些處理單元實(shí)現(xiàn)圖1中示出的頻率分解單元102和系數(shù)存儲(chǔ)單元103的功能。
分解/重構(gòu)處理單元1 OO還包括對(duì)系數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)并實(shí)現(xiàn) 圖l中示出的系數(shù)改變單元104的功能的系數(shù)改變單元316、326、 336、 346和350。
分解/重構(gòu)處理單元IOO還包括上采樣單元317、 327、 337 和347，插值處理單元318、 328、 338和348以及加法單元3 19、 329、 339和349。這些處理單元實(shí)現(xiàn)圖1中示出的圖 <象重構(gòu)單元 105和系數(shù)存儲(chǔ)單元103的功能。
當(dāng)從端子3 01輸入要分解的第t個(gè)幀的圖像時(shí)，5個(gè)處理單元 311 315執(zhí)行該圖像的第一頻率分解。更具體地，低通濾波器311 提取輸入圖像的低頻分量。然后，二次采樣單元312基于由低通 濾波器311提取的輸入圖像的低頻分量，通過沿垂直和水平方向 將該輸入圖像的像素二次采樣為一半來生成縮小的圖像。
由二次采樣單元312生成的縮小圖像是第 一低頻子圖像 Ll。然后，在下一階段中由處理單元321 325進(jìn)一步分解第一 低頻子圖像L1。此外，由上采樣單元313對(duì)第一低頻子圖像L1 進(jìn)行上采樣以將其放大到與原始輸入圖像的大小相同的大小。 隨后，通過插值處理單元314將放大的圖像轉(zhuǎn)換成僅具有原始輸 入圖像的低頻分量的圖像，通過減法單元從輸入圖像中減去該 圖像。因此，生成第一高頻子圖像H1。
通過處理單元321 325對(duì)第 一低頻子圖像L1進(jìn)行進(jìn)一步頻 率分解。因此，與第一高頻子圖像H1和第一低頻子圖像L1類似， 生成第二高頻子圖像H2和第二低頻子圖像L2。當(dāng)圖3中示出的 分解/重構(gòu)處理單元10 0進(jìn) 一 步繼續(xù)遞歸執(zhí)行第二低頻子圖像L 2 的頻率分解時(shí)，將輸入圖像進(jìn)一 步分解成第三高頻子圖像H3 、 第四高頻子圖像H4和第四低頻子圖像L4 。
作為頻率分解的結(jié)果，獲得4個(gè)高頻子圖像H1、 H2、 H3和H4以及單個(gè)低頻子圖像L4。系數(shù)改變單元316、 326、 336、 346 和350基于用于銳化和噪聲降低的圖像處理設(shè)置信息以及拍攝 條件來對(duì)與子圖像H1 H4和L4相對(duì)應(yīng)的系數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)。因 此，基于加權(quán)后的系數(shù)數(shù)據(jù)，處理單元317 319、 327 329、 337 339以及347 349重構(gòu)圖像數(shù)據(jù)。因此，重建真實(shí)空間圖像。
假定加權(quán)數(shù)據(jù)根本沒有改變、并且不存在計(jì)算誤差，則理 論上可以重建與輸入圖像相同的圖像。這是因?yàn)?，用于圖像重 構(gòu)的處理單元具有與用于頻率分解的處理單元的一部分的結(jié)構(gòu) 類似的結(jié)構(gòu)。用于圖像重構(gòu)的處理單元的結(jié)構(gòu)與用于頻率分解 的處理單元的 一 部分的結(jié)構(gòu)的不同之處在于利用用于圖像重 構(gòu)的處理單元的結(jié)構(gòu)中的加法單元319、 329、 339和349來替代 用于頻率分解的處理單元部分的結(jié)構(gòu)中的減法單元315、 325、 335和345。因此，由于加法單元的每個(gè)將如下數(shù)據(jù)與被減數(shù)數(shù) 據(jù)相加，所以理論上可以重建與輸入圖像相同的圖像，其中該 數(shù)據(jù)與由相關(guān)的減法單元從被減數(shù)數(shù)據(jù)減去的數(shù)據(jù)相同。
由系數(shù)改變單元350來對(duì)與垂直大小和水平大小為輸入圖 像的相關(guān)大小的(1/16)的第四低頻子圖像L4相對(duì)應(yīng)的系數(shù)數(shù)據(jù) 進(jìn)行加權(quán)。然后，上釆樣單元347將第四低頻子圖像L4放大為 垂直大小和水平大小都為輸入圖像的相關(guān)大小的(1/8)的圖像。 隨后，由插值處理單元348生成具有與放大的圖像的大小相同大 小的插值圖像。當(dāng)加法單元349將由插值處理單元348生成的插 值圖像和對(duì)應(yīng)于由系數(shù)改變單元346加權(quán)的系數(shù)數(shù)據(jù)的第四高 頻子圖像H4，相加時(shí)，重建垂直大小和水平大小為輸入圖像的 相關(guān)大小的(1/8)的子圖像(分解后的圖像)。
類似地，處理單元337 339、 327 329以及317 319遞歸進(jìn) 行上采樣和后續(xù)處理。因此，順序重建垂直大小和水平大小為 輸入圖像的相關(guān)大小的(1/4)的子圖像、垂直大小和水平大小為輸入圖像的相關(guān)大小的1/2的子圖像以及大小等于輸入圖像的
大小的圖像。由加法單元319來獲得大小與從端子301輸入的圖 像的大小相等的重建的圖像，并通過端子302將該重建的圖像輸 出至外部監(jiān)視器等。
在前述說明中，為了簡(jiǎn)便說明，沒有考慮由于每個(gè)處理迭 代所導(dǎo)致的延遲時(shí)間。然而，有兩種導(dǎo)致應(yīng)當(dāng)考慮延遲時(shí)間的 處理。 一種是插值處理。為進(jìn)行垂直插值，不僅需要一行的數(shù) 據(jù)而且需要下一行的數(shù)據(jù)。因此，為等待所需要的下一行的數(shù) 據(jù)，有必要延遲插值處理的起始時(shí)間。因此，獲得插值處理的 結(jié)果時(shí)的時(shí)間被延遲。
另 一種是在分解/重構(gòu)單元IOO的頻率分解單元102和圖像 重構(gòu)單元105等組件單元中要進(jìn)行的處理的順序處理 (sequential processing)。該順序處理造成延遲。在分解/重構(gòu)單 元100的各組件單元中要處理的數(shù)據(jù)量根據(jù)圖像大小彼此不同。 在組件單元相互并行地處理數(shù)據(jù)的情況下，處理相對(duì)小量的數(shù) 據(jù)的組件單元中處理效率非常低。因此，需要處理的順序處理。 另外，在將與各種各分解水平相對(duì)應(yīng)的圖像的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在一個(gè) 大存儲(chǔ)單元中的情況下，這種順序處理產(chǎn)生較高的效率。
如上所述，在參考圖1 圖3說明的實(shí)現(xiàn)圖像的分解和重構(gòu) 時(shí)，在各種位置發(fā)生時(shí)間延遲。因此，需要用于調(diào)整處理定時(shí) 的延遲存儲(chǔ)器。圖4示出在圖3中示出的分解/重構(gòu)處理單元100 中重構(gòu)圖像所需的延遲存儲(chǔ)器。在圖4中，利用與在圖3中示出 的相關(guān)聯(lián)組件相同的附圖標(biāo)記來指示具有與在圖3中示出的組 件中的相關(guān)聯(lián)一 個(gè)的功能相同的功能的組件。
將延遲存儲(chǔ)器411、 421、 431、 441和450設(shè)置在圖4中示出 的分解/重構(gòu)處理單元中的分散的位置上。然而，每個(gè)延遲存儲(chǔ) 器需要臨時(shí)存儲(chǔ)通過分解處理所獲得的高頻子圖像和低頻子圖像。因此，在分解/重構(gòu)處理單元中設(shè)置單獨(dú)的延遲存儲(chǔ)器的情 況下，延遲存儲(chǔ)器的使用效率低。因此，從成本的角度，可以使用集成的單個(gè)存儲(chǔ)器以實(shí)現(xiàn)延遲存儲(chǔ)器411、 421、 431、 441 和450的功能。除延遲存儲(chǔ)器411、 421、 431、 441和450夕卜的組 件與圖3中示出的相關(guān)組件相同。例如，在由一個(gè)集成存儲(chǔ)器實(shí)現(xiàn)延遲存儲(chǔ)器411、 421、 431、 441和450的功能的情況下，對(duì)集成的存儲(chǔ)器進(jìn)行相當(dāng)大量的存 取。如果對(duì)多分辨率分析功能添加各種功能，則對(duì)集成的存儲(chǔ) 器的存取量進(jìn)一步增加。在存儲(chǔ)器存取量大大增加的情況下， 需要將要處理的圖像的大小縮小以將整個(gè)分解/重構(gòu)處理單元 中的存儲(chǔ)器存取的總量限制在預(yù)定量?jī)?nèi)。通過對(duì)系數(shù)改變單元104中的系數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)而可以在 圖像的上述分解/重構(gòu)中使用的、用于噪聲降低的技術(shù)是可能鈍 化銳化邊緣的空間平滑。在上述分解/重構(gòu)中不能使用時(shí)間平 滑。用于時(shí)間方向上平滑的噪聲降低技術(shù)是使用幀間的相關(guān)性 的幀間噪聲降低。然而，當(dāng)在上述分解/重構(gòu)單元中由一個(gè)集成 的存儲(chǔ)器來實(shí)現(xiàn)延遲存儲(chǔ)器的功能，以及在將幀間噪聲降低處 理功能簡(jiǎn)單地添加至多分辨率分析功能的情況下，如上所述， 在整個(gè)分解/重構(gòu)處理單元中存儲(chǔ)器存取的總量極大地增加。此 外，需要延遲至少l幀的圖像數(shù)據(jù)以實(shí)現(xiàn)幀間噪聲降低。因此， 需要用于存儲(chǔ)圖像數(shù)據(jù)的幀存儲(chǔ)器。因此，增加了必需的存儲(chǔ) 器容量。第一實(shí)施例根據(jù)本發(fā)明第 一 典型實(shí)施例的圖像處理設(shè)備，即使在將幀 間噪聲降低功能添加至上述多分辨率分析功能的情況下，也可 以防止在整個(gè)設(shè)備中存儲(chǔ)器存取量的增加從而避免縮小要處理 的圖像的大小。在圖4中示出的分解/重構(gòu)處理單元中對(duì)通過頻率所獲得的 多個(gè)高頻子圖像進(jìn)行幀間噪聲降低處理的情況下，可以考慮兩 種結(jié)構(gòu)的分解/重構(gòu)處理單元。 一種是在延遲存儲(chǔ)器的之前的階段(preceding stage)處進(jìn)行幀間噪聲降低處理的結(jié)構(gòu)。另 一種是 在延遲存儲(chǔ)器的之后的階段(subsequent stage)處進(jìn)行幀間噪聲 降低處理的結(jié)構(gòu)。圖5示出在延遲存儲(chǔ)器的之前的階段側(cè)(或者 緊前的階段)處進(jìn)行幀間噪聲降低處理的前 一 種結(jié)構(gòu)。也就是說，圖5示出通過將幀間噪聲降低功能添加至圖4中 示出的分解/重構(gòu)處理單元所獲得的分解/重構(gòu)處理單元的結(jié)構(gòu) 的例子。圖5中示出的幀間噪聲降低單元610、 620和630沿時(shí)間 方向?qū)νㄟ^頻率分解所獲得的多個(gè)高頻子圖像進(jìn)行平滑，以利 用幀間的相關(guān)性來降低噪聲。噪聲降低單元610包括幀存儲(chǔ)器 611、減法單元612和613以及非線性處理單元614。盡管在圖5 中未示出，與幀間噪聲降低單元610類似，幀間噪聲降低單元620 和630中的每個(gè)均包括幀存儲(chǔ)器、兩個(gè)減法單元以及非線性處理 單元。在圖5中示出的分解/重構(gòu)處理單元中進(jìn)行的圖像的分解/ 重構(gòu)處理類似于在上述圖l 圖4中示出的分解/重構(gòu)處理單元中 進(jìn)行的分解/重構(gòu)處理。因此，省略對(duì)在圖5中示出的分解/重構(gòu) 處理單元中進(jìn)行的分解/重構(gòu)處理的說明。在下文，說明幀間噪 聲降低處理。將降低了噪聲的1幀噪聲降低圖像存儲(chǔ)在幀間噪聲降低單 元610、 620和630的每個(gè)的幀存儲(chǔ)器611中。在經(jīng)過了 l幀時(shí)間段 之后，讀取所存儲(chǔ)的l幀圖像。然后，將表示所讀取的圖像的信 號(hào)作為表示基準(zhǔn)圖像的基準(zhǔn)圖像信號(hào)提供至減法單元612。將表 示從減法單元315輸出的圖像數(shù)據(jù)的信號(hào)作為噪聲降低目標(biāo)圖 像信號(hào)輸入至減法單元612。除減法單元612,還將噪聲降低目標(biāo)圖像輸入至減法單元6 1 3 。通過從自減法單元315提供的噪聲降低目標(biāo)圖像信號(hào)減去 自幀存儲(chǔ)器611提供的基準(zhǔn)圖像信號(hào)(遞歸濾波器圖像信號(hào))，減 法單元612生成幀間差分信號(hào)。由所生成的幀間差分信號(hào)表示的 信息包含表示隨機(jī)生成的噪聲分量和由于拍攝被攝體的運(yùn)動(dòng)引 起的水平(level)變化所生成的差分(稱為運(yùn)動(dòng)分量)的信息。非線性處理單元614執(zhí)行所謂的限制器算術(shù)運(yùn)算等非線性 處理，以從由減法單元612所生成的幀間差分信號(hào)中去除運(yùn)動(dòng)分 量并僅提取噪聲分量。盡管使用限制器算術(shù)運(yùn)算僅可以實(shí)現(xiàn)限 制水平的調(diào)整，使用查找表單元作為非線性處理單元可以執(zhí)行 使能用于噪聲降低的良好調(diào)整的非線性處理。減法單元613從自減法單元315提供的噪聲降低目標(biāo)圖像信 號(hào)中減去由非線性處理單元614提取的噪聲分量。因此，減法單 元613生成具有降低噪聲的高頻子圖像。減法單元613將所生成 的高頻子圖像寫入至延遲存儲(chǔ)器411并寫回至幀存儲(chǔ)器611。圖5中示出的分解/重構(gòu)處理單元要求幀間噪聲降低單元 610、 620和630將各分辨率的、已經(jīng)降低了噪聲的高頻子圖像寫 回至幀存儲(chǔ)器并還寫入至延遲存儲(chǔ)器。也就是說，圖5中示出的 分解/重構(gòu)處理單元將相同的圖像寫入至幀存儲(chǔ)器和延遲存儲(chǔ) 器兩者。因此，增加了必要的存儲(chǔ)器容量。另外，存儲(chǔ)器訪問 量增加。因此，如圖6所示配置根據(jù)第一典型實(shí)施例的圖像處理設(shè) 備，從而防止由于將幀間噪聲降低功能添加至多分辨率分析功 能而引起的存儲(chǔ)器存取量的增加。更具體地，圖6中示出的圖像 處理設(shè)備設(shè)置有這種端口 在0和1幀時(shí)間段之間的延遲之后， 從該端口讀取已經(jīng)被寫入至幀間噪聲降低單元510、 520和530 每個(gè)的幀存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)。以與幀間噪聲降低單元510、 520和530中的延遲存儲(chǔ)器的相關(guān)一個(gè)延遲存儲(chǔ)器相對(duì)應(yīng)的延遲時(shí)間相等的延遲時(shí)間，從該端口讀取與幀間噪聲降低單元510、 520 和530的每個(gè)相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)。圖6示出根據(jù)本發(fā)明第 一典型實(shí)施例的圖像處理設(shè)備的結(jié) 構(gòu)。根據(jù)第一典型實(shí)施例的圖像處理設(shè)備具有多分辨率分析功 能和幀間噪聲降低功能。在圖6中，由用于表示圖1 圖5中示出 的具有相同功能的組件的相同附圖標(biāo)記來表示與圖1 圖5中示 出的組件具有相同功能的每個(gè)組件。不重復(fù)對(duì)這種組件的說明。圖6中示出的用于平滑通過頻率分解所獲得的多個(gè)高頻子 圖像的幀間噪聲降低單元510、520和530通過使用幀間的相關(guān)性 來降低噪聲。幀間噪聲降低單元510包括幀存儲(chǔ)器511、減法單 元512和513以及非線性處理單元514。盡管圖6中未示出，以與 幀間噪聲降低單元510相同的方式來配置幀間噪聲降低單元520 和530。在圖6中示出的根據(jù)第 一典型實(shí)施例的圖像處理設(shè)備中進(jìn) 行的圖像的分解/重構(gòu)處理與上述分解/重構(gòu)處理類似。因此， 省略對(duì)圖6中示出的根據(jù)第 一 典型實(shí)施例的分解/重構(gòu)處理的說明。將與降低了噪聲的圖像相對(duì)應(yīng)的系數(shù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在幀間噪聲 降低單元510、 520和530的每個(gè)中的幀存儲(chǔ)器511中。在經(jīng)過l 幀時(shí)間段之后讀取與存儲(chǔ)在幀間噪聲降低單元510、 520和530 的幀存儲(chǔ)器511中的這種圖像相對(duì)應(yīng)的系數(shù)數(shù)據(jù)。將表示所讀取 的系數(shù)數(shù)據(jù)的信號(hào)作為要在噪聲降低處理中使用的基準(zhǔn)圖像信 號(hào)提供至減法單元512。將表示從減法單元315輸出的圖像數(shù)據(jù) 的信號(hào)作為噪聲降低目標(biāo)圖像信號(hào)輸入至減法單元512 。除減法 單元512,還將該噪聲降低目標(biāo)圖像信號(hào)輸入至減法單元513。在O和l幀時(shí)間段之間的延遲之后，從幀間噪聲降低單元510、 520和530的幀存儲(chǔ)器511中讀取存儲(chǔ)在其中的系數(shù)數(shù)據(jù)， 然后將該系數(shù)數(shù)據(jù)提供至系數(shù)改變單元316、326和336中關(guān)聯(lián)的 一個(gè)。也就是說，在經(jīng)過了小于l幀時(shí)間段的延遲時(shí)間之后(即， 在延遲了小于1幀時(shí)間段的時(shí)間之后)讀取存儲(chǔ)在幀存儲(chǔ)器的每 個(gè)中的系數(shù)數(shù)據(jù)。然后，將所讀取的系數(shù)數(shù)據(jù)提供至系數(shù)改變 單元316、 326和336中關(guān)聯(lián)的一個(gè)。更具體地，以與分別對(duì)應(yīng)于 幀間噪聲降低單元510、 520和530的延遲存^f渚器的延遲時(shí)間相等 的延遲時(shí)間，讀取在幀間噪聲降低單元510、 520和530的圖4和 圖5中示出的幀存儲(chǔ)器中所存儲(chǔ)的系數(shù)數(shù)據(jù)。通過從自減法單元315提供的噪聲降低目標(biāo)圖像信號(hào)中減 去自幀存儲(chǔ)器511提供的基準(zhǔn)差分信號(hào)，減法單元512生成幀間 差分信號(hào)。如上所述，所生成的幀間差分信號(hào)包含表示隨機(jī)生 成的噪聲分量、以及由于由拍攝被攝體的運(yùn)動(dòng)所引起的水平改 變而生成的差分(稱為運(yùn)動(dòng)分量)的信息。非線性處理單元514通過,人由減法單元512生成的幀間差分 信號(hào)中去除運(yùn)動(dòng)分量來僅提取噪聲分量。通過從由減法單元315 提供的噪聲降低目標(biāo)圖像信號(hào)中減去已經(jīng)由非線性處理單元 514提取的噪聲分量，減法單元513生成已經(jīng)降低了噪聲的噪聲 降低的高頻子圖像。減法單元513將已經(jīng)降低了噪聲的所生成的 高頻子圖像返回寫入至幀存儲(chǔ)器511中。因此，在應(yīng)用了幀間噪聲降低單元和延遲存儲(chǔ)器兩者的分 解水平(頻帶)處，在0和1幀時(shí)間段之間的延遲之后讀取存儲(chǔ)在 幀存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)。然后，使用所讀取的數(shù)據(jù)作為延遲數(shù)據(jù)。 因此，在與圖5中示出的配置中的單元相比，如下是明顯的可 以進(jìn)行處理，而不用在應(yīng)用了幀間噪聲降低單元和延遲存儲(chǔ)器 兩者的分解水平處、在分解/重構(gòu)處理單元中設(shè)置延遲存儲(chǔ)器。 也就是說，對(duì)于由頻率分解單元所分解的多個(gè)子圖像中的每個(gè)子圖像，在處理單元中僅設(shè)置幀存儲(chǔ)器和延遲存儲(chǔ)器中的一個(gè) 就足夠。對(duì)于 一 個(gè)幀存儲(chǔ)器，以1幀時(shí)間段的周期來更新要存儲(chǔ)在該 幀存儲(chǔ)器中的系數(shù)數(shù)據(jù)。另一方面，在不同相位中，在以幀時(shí) 間段的周期(小于1幀時(shí)間段的每個(gè)周期內(nèi)的定時(shí)處)的重構(gòu)中 使用圖像數(shù)據(jù)。每個(gè)延遲存儲(chǔ)器的延遲量對(duì)應(yīng)于在執(zhí)行幀間噪 聲降低處理處的時(shí)刻與在執(zhí)行重構(gòu)處理處的時(shí)刻之間的相位 差。如上所述，根據(jù)本實(shí)施例，分解/重構(gòu)處理單元設(shè)置有幀存 儲(chǔ)器，該幀存儲(chǔ)器可以輸出在經(jīng)過了 1幀時(shí)間段的延遲時(shí)間之后 以及甚至在經(jīng)過了小于1幀時(shí)間段的延遲時(shí)間之后寫入至其中 的數(shù)據(jù)。在對(duì)通過多分辨率分析的分解所獲得的多個(gè)子圖像中 的部分或全部進(jìn)行幀間噪聲降低處理的情況下，分解/重構(gòu)處理 單元僅配置有幀存儲(chǔ)器并且存儲(chǔ)在幀存儲(chǔ)器中數(shù)據(jù)被在分解水 平處的噪聲降低處理和重構(gòu)處理兩者共享。因此，即使在多分 辨率分析處理以外、對(duì)構(gòu)成運(yùn)動(dòng)圖像的幀的圖^f象進(jìn)行幀間噪聲 降低處理的情況下，也可以防止執(zhí)行該處理所需要的存儲(chǔ)器容 量和存儲(chǔ)器存取的量增加。在分解的次數(shù)為4的情況下所獲得的四個(gè)高頻子圖像H1 、 H2、 H3和H4中分別包括的信號(hào)在頻帶以及噪聲分量和運(yùn)動(dòng)分 量的大小方面互不相同，并且它們之間的比率不同。噪聲分量 的大小極大地依賴于圖像的信號(hào)源(圖像傳感器)。因此，期望 根據(jù)信號(hào)源來控制每個(gè)頻帶中噪聲降低的度。例如，在非線性 處理單元中要執(zhí)行的處理是限制器算術(shù)運(yùn)算的情況下，與在每 個(gè)分解水平處的噪聲降低處理相對(duì)應(yīng)地設(shè)置限制水平是有用 的。第二典型實(shí)施例根據(jù)本發(fā)明第二典型實(shí)施例的圖像處理設(shè)備僅使用處理單 元的一個(gè)共用序列來順次執(zhí)行多個(gè)分解、差分圖像生成、噪聲 降低以及圖像重構(gòu)。因此，可以簡(jiǎn)化才艮據(jù)本發(fā)明的圖像處理設(shè) 備的構(gòu)成，而實(shí)現(xiàn)與本發(fā)明第 一 實(shí)施例的功能類似的功能。在圖像處理單元中設(shè)置有專用于必要處理的每個(gè)元件的處 理單元的情況下，類似于第一實(shí)施例，可以以高速執(zhí)行必要的 處理。另外，可以簡(jiǎn)單地控制整個(gè)設(shè)備。然而，在將圖像分解 為高頻子圖像和低頻子圖像的每個(gè)分解中，低頻子圖像的垂直 和水平方向的圖像大小縮減為一半的大小。因此，低頻子圖像 的圖像數(shù)據(jù)的量縮減為(1/4)。因此，在處理低頻子圖像的處理單元中要進(jìn)行的分解的次數(shù)越多，該處理單元的空閑時(shí)間(idle time)越長(zhǎng)。因此，發(fā)生處理單元的浪費(fèi)。因此，根據(jù)第二典型實(shí)施例的圖像處理單元有效地共享上 述處理中的處理單元的單個(gè)序列，并通過處理單元的單個(gè)序列 來處理所有原始未分解的圖像和合成的子圖像。圖7示出根據(jù)本 發(fā)明第二典型實(shí)施例的圖像處理設(shè)備的結(jié)構(gòu)。如圖7中所示，根據(jù)第二典型實(shí)施例的圖像處理設(shè)備包括用 于執(zhí)行上述四種處理的處理單元的序列即，縮小圖像生成處 理單元701、差分圖像生成處理單元703、噪聲降低單元705、重 構(gòu)單元707和主存儲(chǔ)器710。在本實(shí)施例中，通過將分解處理分 割為降低圖像生成處理和差分圖像生成處理來實(shí)現(xiàn)該處理。縮小圖像生成處理單元701包括用于提取圖像的低頻分量 的低通濾波器711，以及用于基于由低通濾波器711所提取的低 頻分量來生成垂直大小和水平大小都縮減為圖像的相關(guān)大小的 一半的縮小圖像的二次采樣單元712。差分圖像生成處理單元 703包括用于上采樣以將子圖像放大至原始圖像大小的上采樣 單元731、用于將圖像轉(zhuǎn)換成僅具有低頻分量的子圖像的插值單元732以及減法單元733。噪聲降低單元705包括減法單元751和752、以及用于從幀間 差分信號(hào)去除運(yùn)動(dòng)分量并提取噪聲分量的非線性處理單元753。 重構(gòu)單元707包括用于基于圖像處理設(shè)置信息和拍攝條件來對(duì) 系數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)的系數(shù)改變單元771、用于對(duì)子圖像進(jìn)行上采 樣的上采樣單元772、用于將圖像轉(zhuǎn)換成僅具有低頻分量的子圖 像的插值單元7 7 3以及加法單元7 7 4 。由處理單元701、 703、 705和707的每個(gè)進(jìn)行的處理與根據(jù) 第一典型實(shí)施例的處理的不同之處僅在于將分解處理分割為 縮小圖像生成處理和差分圖像生成處理。因此，要由處理單元 701、 703、 705和707進(jìn)行的處理類似于根據(jù)第一典型實(shí)施例的 處理。因此，省略對(duì)要由處理單元701、 703、 705和707進(jìn)行的 處理的說明。在下文，參考圖8中示出的時(shí)間圖來說明根據(jù)第二典型實(shí)施 例的圖像處理設(shè)備中的處理過程。圖8示出示意性示出根據(jù)本發(fā)明第二典型實(shí)施例的圖像處 理設(shè)備中的處理過程的時(shí)序圖。更具體地，圖8示出由矩形框指 示的四種處理(縮小圖像生成、差分圖像生成、噪聲降低以及圖 像重構(gòu))的時(shí)序，以及兩種延遲數(shù)據(jù)(噪聲降低幀延遲數(shù)據(jù)和圖 像重構(gòu)延遲數(shù)據(jù))的時(shí)序。在本實(shí)施例中，以示例的方式，在多 分辨率分析中的分解的次數(shù)為4。然而，根據(jù)本發(fā)明的處理和延 遲數(shù)據(jù)的時(shí)序以及分解的次數(shù)不限于此。至于四種處理中縮小圖像生成處理、差分圖像生成處理和 噪聲降低處理的幀間關(guān)系的說明，圖8示出對(duì)兩幀進(jìn)行的三種處 理的時(shí)序。為了圖示方便，在圖8中，適當(dāng)?shù)貕嚎s三個(gè)處理的處 理時(shí)間的比率。例如，要在第一縮小圖像生成和第二縮小圖像 生成處處理的數(shù)據(jù)量之間的比率為4:1。然而，圖8示出具有不同于4:1的比率的第一縮小圖像生成和第二縮小圖像生成。首先，假定已經(jīng)將要處理的每幀的幀圖像存儲(chǔ)在主存儲(chǔ)器710中。縮小圖像生成單元701執(zhí)行要處理的幀圖像的圖像縮小處 理4次?？s小圖像生成單元701在第一圖像大小縮小處理B1中執(zhí) 行第一縮小圖像生成。更具體地，縮小圖像生成單元701在第i 次圖像大小縮小處理B i中執(zhí)行第i個(gè)縮小圖像生成(在這種情況 下，后綴i二l、 2、 3、 4)。在每次圖像大小縮小時(shí)將表示圖像大 小縮小處理的結(jié)果的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在主存儲(chǔ)器710中。在下一圖像大 小縮小或噪聲降低中使用存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)的情況下，從主存儲(chǔ)器710 讀取所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。緊接著第i次圖像大小縮小處理B i之后，差分圖像生成處理 單元703使用第i次圖像大小縮小的結(jié)果來執(zhí)行差分圖像生成處 理Si。噪聲降低處理單元705使用在差分圖像生成處理Si中生成 的差分圖像的像素?cái)?shù)據(jù)來同時(shí)執(zhí)行幀間噪聲降低處理Ni。此時(shí)， 噪聲降低處理單元705從主存儲(chǔ)器710讀取在緊前幀中通過噪聲 降低而獲得的圖像的像素?cái)?shù)據(jù)。在幀間噪聲降低處理Ni中，噪聲降低處理單元705計(jì)算在差 分圖像生成處理Si中生成的差分圖像的像素?cái)?shù)據(jù)與從主存儲(chǔ)器 710讀取的像素?cái)?shù)據(jù)之間的差分。隨后，噪聲降低處理單元705 從通過計(jì)算差分所獲得的幀間差分信號(hào)中提取噪聲分量。然后， 噪聲降低處理單元705從由差分圖像生成處理Si所生成的差分 圖像中減去所提取的噪聲分量從而獲得已經(jīng)過幀間噪聲降低處 理的圖像的像素?cái)?shù)據(jù)。將所獲得的像素?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)在主存儲(chǔ)器710 中，并用于在預(yù)定延遲時(shí)間之后要進(jìn)行的圖像重構(gòu)處理中。所 獲得的像素?cái)?shù)據(jù)還用于在經(jīng)過了 l幀時(shí)間段之后要進(jìn)行的噪聲 降低處理中。在圖8中示出的例子中，交替重復(fù)圖像大小縮小處理、差分 圖像生成處理以及噪聲降低處理，直到完成第四次圖像大小縮 小處理為止。如從圖8中的時(shí)序圖可以明顯看出，在圖像大小縮小處理B1之后是一組差分圖像生成處理S1和噪聲降低處理N1。 隨后，按照后綴"i" (i=l、 2、 3、 4)的順序交替執(zhí)行圖像大小 縮小處理B i以及 一 組差分圖像生成處理S i和噪聲降低處理N i 。在完成這種處理(一組處理S4和處理N4)時(shí)，將分別與經(jīng)過 了噪聲降低處理的四個(gè)高頻子圖像H1、 H2、 H3和H4以及一個(gè) 低頻子圖像L4相對(duì)應(yīng)的系數(shù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在主存儲(chǔ)器710中。接著，使用存儲(chǔ)在主存儲(chǔ)器710中的、分別與經(jīng)過了噪聲降 低處理的四個(gè)高頻子圖4象H1、 H2、 H3和H4以及一個(gè)低頻子圖 像L4相對(duì)應(yīng)的系數(shù)數(shù)據(jù)來執(zhí)行與四次分解相對(duì)應(yīng)的圖像重構(gòu) 處理。重構(gòu)處理單元707對(duì)子圖像H1、 H2、 H3和H4以及一個(gè)低 頻子圖像L4中圖像大小為最小的低頻子圖像L4進(jìn)行上采樣和 插值。隨后，在重構(gòu)處理R4中，重構(gòu)處理單元707通過將上采 樣和插值的結(jié)果與垂直和水平大小均為子圖像L4的相關(guān)大小 的兩倍的高頻子圖像H4進(jìn)行相加來重構(gòu)低頻子圖像L3，。此時(shí)， 基于圖像處理設(shè)置信息和拍攝條件來加權(quán)與高頻子圖像H4相 對(duì)應(yīng)的系數(shù)數(shù)據(jù)。將與重構(gòu)后的圖像相對(duì)應(yīng)的系數(shù)數(shù)據(jù) 一 次存 儲(chǔ)在主存儲(chǔ)器710中并在下一重構(gòu)階段中使用。隨后，在重構(gòu)處理Rj(后綴j二3、 2、 l)中，重構(gòu)處理單元707 根據(jù)高頻子圖像Hj和低頻子圖像Lj來類似地重構(gòu)低頻子圖像 L(j-i)，。然后，在完成由重構(gòu)處理單元707對(duì)低頻子圖像L0，(具 有原始輸入圖像的圖像大小的幀圖像)進(jìn)行重構(gòu)時(shí)，完成1幀的 圖像的分解/重構(gòu)處理。因此，根據(jù)第二典型實(shí)施例，與第一典型實(shí)施例類似，即 使在圖像處理設(shè)備對(duì)構(gòu)成運(yùn)動(dòng)圖像的幀圖像執(zhí)行多分辨率分析處理和幀間噪聲降低處理的情況下，也可以防止執(zhí)行該處理所 需要的存儲(chǔ)器容量和存儲(chǔ)器存取量的增加。另外，通過使用僅 一組處理單元多次順次進(jìn)行縮小圖像生成處理、差分圖像生成 處理、噪聲降低處理以及圖像重構(gòu)處理，可以縮小圖像處理設(shè) 備的構(gòu)成及圖像處理設(shè)備的大小。根據(jù)第二典型實(shí)施例的圖像處理設(shè)備需要在1幀時(shí)間段內(nèi) 執(zhí)行上述組的縮小圖像處理、差分圖像生成處理、和噪聲降低 處理以及相關(guān)的圖像重構(gòu)處理四次。盡管圖像處理設(shè)備執(zhí)行處 理的組四次，在每次圖像大小縮小時(shí)將要處理的數(shù)據(jù)量縮校為(1/4)。因此，要處理的數(shù)據(jù)的總量約為原始輸入圖像的數(shù)據(jù)的 量的(4/3)。因此，由于這個(gè)原因，由圖像處理設(shè)備更快地處理 數(shù)據(jù)是有用的。根據(jù)上述第二典型實(shí)施例，單獨(dú)地分派縮小圖像生成、差 分圖像生成以及噪聲降低的處理時(shí)間。然而，可以相互并行地 執(zhí)行縮小圖像生成處理、差分圖像生成處理以及噪聲降低處理。 可選擇地，可以如下執(zhí)行縮小圖像生成處理、差分圖像生成處 理以及噪聲降低處理。首先，執(zhí)行縮小圖像生成處理四次。隨 后，執(zhí)行差分圖像生成處理和噪聲降低處理組四次。第三典型實(shí)施例圖9示出根據(jù)本發(fā)明第三典型實(shí)施例的圖像處理設(shè)備的結(jié) 構(gòu)。根據(jù)第三典型實(shí)施例的圖像處理設(shè)備包括第 一 圖像處理單 元910和第二圖像處理單元920。如上所述，第一圖像處理單元910可以對(duì)圖像進(jìn)行多分辨率 分析處理和幀間噪聲降低處理，從而防止存儲(chǔ)器存取量的增加。 例如，如在圖6中所示來配置第一圖像處理單元910。第二圖像 處理單元920用于對(duì)圖像簡(jiǎn)單地進(jìn)行多分辨率分析處理和幀間 噪聲降低處理而不增加存儲(chǔ)器存取量。例如，如在圖10中所示來配置第二圖像處理單元920。在第三典型實(shí)施例中，根據(jù)例如輸入運(yùn)動(dòng)圖像的幀頻和要 處理的目標(biāo)區(qū)域的圖像大小，圖像處理單元在圖像處理單元910和920之間選擇性地變更。由圖像處理單元910和920來適當(dāng)?shù)靥?理從端子901輸入的幀圖像。從端子902輸出對(duì)輸入幀圖像進(jìn)行 處理的結(jié)果。圖IO示出圖9中示出的第二圖像處理單元920的結(jié)構(gòu)的例 子。在圖10中，利用相同的附圖標(biāo)記來指示具有與在圖1 4中 示出的組件相同的功能的每個(gè)組件。因此，不重復(fù)對(duì)這種組件 的說明。如上所述，除多分辨率分析處理，第二圖像處理單元920 還執(zhí)行幀間噪聲降低處理而不降低存儲(chǔ)器存取量。利用這種結(jié) 構(gòu)，將根據(jù)第三典型實(shí)施例的該圖像處理單元中的存儲(chǔ)器存取 量增加為在根據(jù)第 一典型實(shí)施例的圖像處理設(shè)備中的存儲(chǔ)器存 取量的兩倍，這是由添加幀間噪聲降低處理所引起的。然而， 第二圖像處理單元920能夠?qū)崿F(xiàn)幀間噪聲降低處理的良好控制。圖IO中示出的幀間噪聲降低單元IOIO、 1020和1030沿時(shí)間 方向?qū)τ深l率分解所獲得的多個(gè)高頻子圖像執(zhí)行平滑以通過利 用幀間的相關(guān)性來降低噪聲。噪聲降低單元1010包括幀存儲(chǔ)器 1011、減法單元1012和1013以及非線性處理單元1014。盡管在 圖IO中沒有示出，以與噪聲降低單元1010相同的方式來配置噪 聲降低單元1020和1030。噪聲降低單元1010中的幀存儲(chǔ)器1011、減法單元1012和 1013以及非線性處理單元1014與圖5中示出的噪聲降低單元610 中的幀存儲(chǔ)器611、減法單元612和613以及非線性處理單元614 相對(duì)應(yīng)。除在延遲存儲(chǔ)器的后續(xù)階段處設(shè)置有噪聲降低單元 1010,噪聲降低單元1010類似于噪聲降低單元610。因此，省略對(duì)噪聲降低單元1 0 1 0的詳細(xì)說明。圖10中示出的第二圖像處理單元1020可以在圖像重構(gòu)時(shí)執(zhí)行幀間噪聲降低處理(第一典型實(shí)施例需要在頻率分解時(shí)執(zhí)行幀間噪聲降低處理)。因此，第二圖像處理單元1020可以基于要 用于重構(gòu)的兩種的圖像的低頻子圖像來控制高頻子圖像的幀間 噪聲降低處理。一般地，根據(jù)對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行的伽瑪處理的結(jié)果以及依賴 于圖像拍攝/顯示裝置的非線性處理，在圖像的某個(gè)水平噪聲可 見度高，而在圖像的其它水平噪聲不可見。在大部分噪聲呈現(xiàn) 在高頻子圖像時(shí)，圖像的圖像水平極大地依賴于低頻子圖像。 因此，基于低頻子圖像的水平，利用該特性來控制幀間噪聲降 低處理的應(yīng)用的度。在噪聲可見度高的圖像水平處將幀間噪聲 降低處理的應(yīng)用的度設(shè)置為高。另一方面，在噪聲不可見的圖 像水平處將幀間噪聲降低處理的應(yīng)用的度設(shè)置為低。結(jié)果，可 以提高噪聲降低處理的視覺效果。用于降低被攝體的X射線曝光劑量的最有效的方法之一是 降低X射線輻射劑量。因此， 一般地，通過根據(jù)被攝體的X射線 拍攝目標(biāo)部分的運(yùn)動(dòng)的速度來減小拍攝幀頻，來降低每單位時(shí) 間的X射線曝光劑量。當(dāng)拍攝幀頻為低時(shí)，每單位時(shí)間要處理 的圖像數(shù)據(jù)的量小。因此，存儲(chǔ)器存取變低。這生成了用于存 儲(chǔ)器存取量的余量。因此，在根據(jù)第三典型實(shí)施例的圖像處理設(shè)備中，進(jìn)行下 面的控制操作是有效的。也就是說，在整個(gè)圖像處理設(shè)備的操 作中存在用于存儲(chǔ)器存取量的余量時(shí)，第二圖像處理單元1020 用于執(zhí)行處理以提高噪聲降低處理的效果。另一方面，在幀頻 高的情況下，并且在圖像處理設(shè)備中存在較少用于存儲(chǔ)器存取 量的余量的情況下，第一圖像處理單元1010用于執(zhí)行該處理以降低存儲(chǔ)器存取量。更具體地，在圖9中示出的第二圖像處理單元920中，將所生成的高頻圖像差分?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ)在延遲存儲(chǔ)器中。在需要用于重 構(gòu)處理的圖像數(shù)據(jù)的定時(shí)處，從延遲存儲(chǔ)器讀取圖像數(shù)據(jù)。然 后，對(duì)讀取的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行噪聲降低處理。隨后，將經(jīng)過噪聲 降低處理的圖像數(shù)據(jù)用于重構(gòu)處理。另外，將經(jīng)過噪聲降低處 理的圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在幀存儲(chǔ)器中以用作為在下 一 幀的圖像的噪 聲降低處理中的基準(zhǔn)圖像數(shù)據(jù)。另一方面，如在圖9中所示，在第一圖^f象處理單元910中， 僅在生成高頻子圖像之后，對(duì)所生成的高頻子圖像進(jìn)行噪聲降 低處理。然后，將具有噪聲降低處理的高頻子圖像存儲(chǔ)在幀存 儲(chǔ)器中。在重構(gòu)處理需要圖像數(shù)據(jù)的定時(shí)處，從幀存儲(chǔ)器讀取 圖像數(shù)據(jù)以照原樣在重構(gòu)處理中使用。在調(diào)整幀頻以外一些情況中，才艮據(jù)^U聶體的運(yùn)動(dòng)或變化來 改變處理目標(biāo)圖像區(qū)域的圖像大小。在幀頻為恒定的情況下， 在本實(shí)施例中下面的切換控制操作是有效的。也就是說，在目 標(biāo)圖像區(qū)域的圖像大小為小的情況下，第二圖像處理單元920 用于執(zhí)行處理。另一方面，在目標(biāo)圖像區(qū)域的圖像大小為大的 情況下，第一圖像處理單元910用于執(zhí)行該處理。如上所述，才艮據(jù)第三典型實(shí)施例，基于例如幀頻，可以在 第 一圖像處理單元1010和第二圖像處理單元1020之間切換用于 執(zhí)行處理的圖像處理單元。因此，基于輸入運(yùn)動(dòng)圖像，通過在 盡管存儲(chǔ)器的量增加但仍可以實(shí)現(xiàn)噪聲降低處理的良好控制的 圖像處理單元與盡管不能實(shí)現(xiàn)噪聲降低處理的良好控制但可以 降低存儲(chǔ)器訪問的量的圖像處理單元之間的適當(dāng)?shù)那袚Q，可以 實(shí)現(xiàn)圖像處理。圖ll示出根據(jù)本發(fā)明第 一 第三典型實(shí)施例的其中之一的圖像處理設(shè)備的硬件結(jié)構(gòu)的例子的圖。如在圖1 1中所示，圖像處理設(shè)備800包括中央處理單元(CPU) 801、只讀存儲(chǔ)器(ROM) 802以及隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM) 803。圖像處理設(shè)備800還包括操作/輸入單元(CONS) 809的控制 器(CONSC) 805以及用于如陰極射線管(CRT)或液晶顯示器 (LCD)等用作顯示單元的顯示裝置(DISP)的顯示控制器(DISPC) 806。圖像處理設(shè)備800還包括用于如硬盤(HD) 811和軟盤等存 儲(chǔ)裝置(STD) 812的控制器(DCONT) 807以及網(wǎng)絡(luò)接口卡(NIC) 808。通過系統(tǒng)總線804來彼此連接這些功能單元801、 802、 803、 805、 806、 807和808。CPU 801通過拭J亍存儲(chǔ)在ROM 802或HD 8U中的軟件或者 從S T D 812提供的軟件來控制連接至系統(tǒng)總線8 0 4的組件單元。 也就是說，CPU 801從ROM 802、 HD 811或者STD 812讀取用于 進(jìn)行上述操作的處理程序并執(zhí)行所讀取的處理程序以執(zhí)行用于 實(shí)現(xiàn)第一~第三典型實(shí)施例的其中之一 的上述操作的控制操 作。RAM 803用作為用于CPU 801的主存儲(chǔ)器或工作區(qū)域。CONSC 805控制來自CONS 809的指令和圖像的輸入。 DISPC 806控制DISP 810的顯示操作。DCONT 807控制到存儲(chǔ) 有引導(dǎo)程序、各種應(yīng)用程序、用戶文件、網(wǎng)絡(luò)管理程序以及處 理程序的HD 811和STD 812的訪問。NIC 808與網(wǎng)絡(luò)813上的其 它單元雙向交換數(shù)據(jù)。例如，用于執(zhí)行提供至其的處理程序的CPU 801實(shí)現(xiàn)分解 單元、噪聲降低單元、系數(shù)改變單元、重構(gòu)單元以及讀取單元 的功能。RAM 803實(shí)現(xiàn)幀延遲單元。盡管由CONS 809將要處理 的運(yùn)動(dòng)圖像提供至圖像處理設(shè)備8 0 0,可以通過網(wǎng)絡(luò)813將運(yùn)動(dòng) 圖像提供至圖像處理設(shè)備800?？蛇x擇地，可以將運(yùn)動(dòng)圖像存儲(chǔ) 在HD 811和STD 812中并可以從HD 811和STD 812^是供運(yùn)動(dòng)圖其它典型實(shí)施例本發(fā)明包括提供到連接至各種裝置的系統(tǒng)或設(shè)備中的計(jì)算機(jī)(或CPU或樣史處理單元(MPU))的實(shí)現(xiàn)上述典型實(shí)施例的功能 的軟件程序從而操作各種裝置并實(shí)現(xiàn)上述典型實(shí)施例的功能。 然后，通過使各種裝置根據(jù)存儲(chǔ)在系統(tǒng)或設(shè)備中的程序運(yùn)行來 實(shí)現(xiàn)上述典型實(shí)施例的功能。在這種情況下，從存儲(chǔ)了軟件程序的存儲(chǔ)介質(zhì)讀取的軟件 程序自身實(shí)現(xiàn)了上述典型實(shí)施例的功能。這種軟件程序自身構(gòu) 成了本發(fā)明。用于提供這種軟件程序的單元，例如存儲(chǔ)了軟件 程序的存儲(chǔ)介質(zhì)構(gòu)成了本發(fā)明。例如，可以使用如下作為用于 存儲(chǔ)這種程序的存儲(chǔ)介質(zhì)軟盤、硬盤、光盤、磁光盤、致密 盤只讀存儲(chǔ)器(CD-ROM)、磁帶、非易失性存儲(chǔ)卡和只讀存儲(chǔ) 器(ROM)。在所提供的程序與操作系統(tǒng)或運(yùn)行在計(jì)算機(jī)上的其它應(yīng)用 軟件合作共同實(shí)現(xiàn)上述典型實(shí)施例的功能的情況下，這種程序 也包括在本發(fā)明的典型實(shí)施例中。在將所提供的程序存儲(chǔ)在插入至計(jì)算機(jī)的功能擴(kuò)展板或連 接至計(jì)算機(jī)的功能擴(kuò)展單元中所設(shè)置的存儲(chǔ)器中的情況下，并 且在隨后根據(jù)來自程序的指令使用設(shè)置在功能擴(kuò)展板或功能擴(kuò) 展單元上的C P u等進(jìn)行實(shí)際處理的部分或全部以實(shí)現(xiàn)上述典型實(shí)施例的功能的情況下，這種程序也包括在本發(fā)明中。盡管已經(jīng)參考典型實(shí)施例說明了本發(fā)明，但是應(yīng)該理解， 本發(fā)明不限于所公開的典型實(shí)施例。所附權(quán)利要求書的范圍符 合最寬的解釋，以包含所有這類修改、等同結(jié)構(gòu)和功能。
權(quán)利要求
1.一種圖像處理設(shè)備，包括幀間噪聲降低單元，其包括幀存儲(chǔ)器、用于從當(dāng)前幀圖像信號(hào)中減去所述幀存儲(chǔ)器的內(nèi)容以生成第一信號(hào)的減法部件(512)、用于非線性轉(zhuǎn)換所述第一信號(hào)以生成非線性轉(zhuǎn)換后的第一信號(hào)的非線性轉(zhuǎn)換部件、以及用于從所述當(dāng)前幀圖像信號(hào)中減去所述非線性轉(zhuǎn)換后的第一信號(hào)以生成噪聲降低圖像信號(hào)的減法部件(513)，所述幀間噪聲降低單元還用于將所述噪聲降低圖像信號(hào)存儲(chǔ)在所述幀存儲(chǔ)器中，其特征在于，所述圖像處理設(shè)備還包括讀取部件，所述讀取部件用于在所述減法部件(512)已讀取所述幀存儲(chǔ)器的內(nèi)容以生成所述第一信號(hào)之后并且在將所述噪聲降低圖像信號(hào)存儲(chǔ)在所述幀存儲(chǔ)器中之前，讀取所述幀存儲(chǔ)器的內(nèi)容。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的圖像處理設(shè)備，其特征在于，還 包括分解部件，用于將幀圖像分解成與不同的各頻帶相對(duì)應(yīng)的 多個(gè)圖像，其中，所述當(dāng)前幀圖像信號(hào)基于如下圖像所述圖像對(duì)應(yīng) 于與通過利用所述分解部件來分解幀圖像所獲得的所述多個(gè)圖 像中的各個(gè)圖像相對(duì)應(yīng)的所述頻帶中至少 一 個(gè)頻帶。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的圖像處理設(shè)備，其特征在于，所 述分解部件將所述幀圖像分解成圖像大小等于所述幀圖像的圖 像大小的第 一 高頻圖像，以及垂直和水平大小均為所述幀圖像 的相關(guān)大小的一半的第一低頻圖像，以及其中，所述分解單元遞歸地將所述第一低頻圖像分解成圖 像大小等于所述第 一 低頻圖像的圖像大小的第二高頻圖像，以 及垂直和水平大小均為所述第一低頻圖像的相關(guān)大小的一半的 第二低頻圖像。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的圖像處理設(shè)備，其特征在于，為 通過利用所述分解部件對(duì)所述幀圖像進(jìn)行分解所獲得的所述多 個(gè)圖像中的每個(gè)圖像設(shè)置噪聲降低單元和讀取部件。
5. —種圖像處理方法，包括從當(dāng)前幀圖像信號(hào)中減去幀存儲(chǔ)器的內(nèi)容以提供第 一信 非線性轉(zhuǎn)換所述第 一 信號(hào)以提供非線性轉(zhuǎn)換后的第 一 信通過從所述當(dāng)前幀圖像信號(hào)中減去所述非線性轉(zhuǎn)換后的第 一信號(hào)來生成噪聲降低圖像信號(hào)；在已經(jīng)生成所述第一信號(hào)之后并且在將所述噪聲降低圖像 信號(hào)存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器中之前，讀取所述幀存儲(chǔ)器的內(nèi)容；將所述噪聲降低圖像信號(hào)存儲(chǔ)在所述幀存儲(chǔ)器中；以及從所述當(dāng)前幀圖像信號(hào)中減去所述噪聲降低圖像信號(hào)以生 成圖像。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種圖像處理設(shè)備和圖像處理方法。圖像處理設(shè)備包括噪聲降低單元，用于非線性轉(zhuǎn)換通過從當(dāng)前幀圖像信號(hào)的值減去從存儲(chǔ)器讀取的減法圖像信號(hào)的值所獲得的信號(hào)從而通過從當(dāng)前幀圖像信號(hào)減去非線性轉(zhuǎn)換后的信號(hào)來生成噪聲降低信號(hào)、并用于將噪聲降低信號(hào)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中；讀取單元，用于在將從存儲(chǔ)器讀取的減法圖像信號(hào)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的時(shí)刻與從存儲(chǔ)器讀取減法圖像信號(hào)的時(shí)刻之間的時(shí)刻處讀取來自存儲(chǔ)器的減法圖像信號(hào)；以及生成單元，用于基于由讀取單元所讀取的減法圖像信號(hào)來生成圖像。
文檔編號(hào)H04N5/21GK101321235SQ20081011120
公開日2008年12月10日 申請(qǐng)日期2008年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月5日
發(fā)明者中山忠義 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社