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컬러 필터 배열 영상에서의 잡음제거 알고리즘
Noise reduction Algorithm for CFA Images 원문보기

한국방송공학회 2010년도 하계학술대회, 2010 July 08, 2010년, pp.67 - 69  

이민석 (연세대학교 TMS 정보기술사업단) ,  박상욱 (연세대학교 TMS 정보기술사업단) ,  권지용 (연세대학교 TMS 정보기술사업단) ,  강문기 (연세대학교 TMS 정보기술사업단)

초록
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대부분의 디지털 카메라는 컬러 필터 배열(Color Filter Array)을 가진 하나의 영상 획득 센서를 사용한다. 따라서 영상획득 이후에 컬러 보간 알고리즘이 필수적으로 진행된다. 또 영상 획득 과정에서 센서의 열화나 암전류 등과 같은 잡음이 발생하여 영상 잡음 제거 알고리즘이 필요하다. 하지만 기존의 대부분의 영상 잡음 제거 알고리즘은 컬러 필터 배열 영상의 특징인 모자이크 데이터 기반이 아닌 컬러 보간 이후의 풀 컬러영상에(YCbCr) 적용되고 있다. 따라서 잡음이 포함된 영상으로 컬러 보간을 할 경우 잡음의 공간적 상관관계(spatial correlation)가 커짐에 의한 잡음 번짐 때문에 컬러 보간 이후의 잡음제거는 더욱 어렵게 된다. 이와 같은 문제를 해결하기 위해 컬러 필터 배열 영상에 대한 잡음제거 알고리즘이 연구되고 있으며, 본 논문에서도 CMOS/CCD의 이미지 센서에서 획득된 베이어 컬러 필터 배열 영상에서 잡음을 제거하는 알고리즘을 제안한다. 이를 위해서 베이어 컬러 필터 배열 영상 데이터에서 경계(edge)의 방향성을 고려한 LMMSE 방법을 기반으로 한 잡음제거 알고리즘을 제안한다. 제안하는 알고리즘은 영상의 경계를 보존해주며 잡음제거 과정 다음에 진행되는 컬러 보간 과정에서의 잡음 번짐의 문제를 해결할 수 있다. 실험 결과를 통해 향상된 잡음 제거 효과를 확인하였다.

AI 본문요약
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문제 정의

  • 하지만 베이어 패턴 컬러 필터에서 획득한 영상은 모자이크 데이터로서 기존의 잡음 제거 알고리즘으로는 영상의 경계(edge)등의 고주파를 효과적으로 보존하기 힘들다. 따라서 본 논문에서는 컬러 필터 배열 영상에서의 경계의 방향을 고려한 잡음 제거 알고리즘을 제안한다. 제안된 방법은 컬러 패턴 배열 영상에 바로 적용되는 것이며 방향을 고려하여 잡음을 제거된 Bayer CFA 영상을 획득하는 것이다.
  • 는 획득된 CFA 영상에서의 각각 채널 값으로 열화된 영상(noisy image)을 의미하며 I는 얻고자 하는 원본영상(noise-free signal)을 의미하고, η는 화이트 가우시안 노이즈(Additive white Gaussian noise)를 의미한다. 본 논문에서는 이러한 가정을 바탕으로 하여 획득된 Bayer CFA영상에서 방향성을 고려하여 잡음을 효과적으로 제거하는 것을 목표로 한다.

가설 설정

  • 그림 1은 제안되는 CFA 영상에서의 잡음제거 알고리즘의 전체적인 블록도이다. 일반적인 센서의 잡음은 가우시안 잡음( Gaussian noise )의 특성을 가지기 때문에 획득된 Bayer CFA 영상은 가우시안 잡음을 가정한다.
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