블록 매칭의 유사도 판별을 이용한 AWGN 제거 알고리즘

천봉원,김남호,Cheon, Bong-Won,Kim, Nam-Ho 한국정보통신학회 2020 한국정보통신학회논문지 Vol.24 No.11

본 논문에서는 영상에 존재하는 잡음의 특성을 고려하여 AWGN을 제거하기 위한 알고리즘을 제안한다. 제안한 알고리즘은 출력 계산을 위해 블록 매칭을 사용하였으며, 센터 마스크와 매칭 마스크의 유사도 판별하여 추정치를 계산한다. 필터의 출력은 추정치와 입력 화소값을 가감하여 계산하며, 센터 마스크의 표준 편차와 잡음 상수에 따라 가중치를 부여하여 최종 출력을 구한다. 제안하는 알고리즘을 평가하기 위해 기존 방법들과 비교하여 시뮬레이션하였으며, 확대영상 및 PSNR비교를 통해 분석하였다. 제안한 알고리즘은 잡음의 영향을 최소화하였으며, 영상의 중요 특성을 보존하며 효율적으로 잡음을 제거하는 성능을 보였다. In this paper, we propose an algorithm to remove AWGN by considering the characteristics of noise present in the image. The proposed algorithm uses block matching to calculate the output, and calculates an estimate by determining the similarity between the center mask and the matching mask. The output of the filter is calculated by adding or subtracting the estimated value and the input pixel value, and weighting is given according to the standard deviation of the center mask and the noise constant to obtain the final output. In order to evaluate the proposed algorithm, the simulation was performed in comparison with the existing methods, and analyzed through the enlarged image and PSNR comparison. The proposed algorithm minimizes the effect of noise, preserves important characteristics of the image, and shows the performance of removing noise efficiently.

AWGN 환경에서 잡음 특성을 고려한 변형된 가우시안 필터

천봉원,김남호 한국융합신호처리학회 2019 융합신호처리학회 논문지 (JISPS) Vol.20 No.3

Through the 4th Industrial Revolution, various digital equipments are being distributed, and accordingly, the importance of data processing is increasing. As data processing has a great effect on the reliability of equipment, its importance is increasing, and various studies are being conducted. In this paper, we propose an algorithm to remove AWGN in consideration of the noise in the image. The proposed algorithm is used in the filtering process by inferring the standard deviation of the image noise. The noise is removed by dividing the filter for the high frequency component and the filter for the low frequency component compared with the standard deviation of the filtering mask. The proposed algorithm is simulated with the existing methods for evaluation and compared and analyzed by difference image, PSNR and profile. The proposed algorithm minimizes the effect of noise and preserves the important characteristics of the image and shows the performance of efficient noise removal. 4차 산업혁명을 통해 다양한 디지털 장비가 보급되고 있으며, 이에 따라 데이터 처리의 중요성이 높아지고 있다. 데이터 처리는 장비의 신뢰성에 큰 영향을 미치는 만큼 그 중요성이 증가하고 있으며, 다양한 연구가 진행되고 있다. 본 논문에서는 영상에 존재하는 잡음의 특성을 고려하여 AWGN을 제거하기 위한 알고리즘을 제안하였다. 제안한 알고리즘은 영상의 잡음 표준편차를 유추하여 필터링 과정에 사용하였으며, 필터링 마스크의 표준편차와 비교해 고주파 성분에 대한 필터와 저주파 성분에 대한 필터를 구분하여 잡음을 제거하였다. 제안하는 알고리즘을 평가를 위해 기존 방법들과 시뮬레이션하였으며, 차영상 및 PSNR과 프로파일을 통해 비교 분석하였다. 제안한 알고리즘은 잡음의 영향을 최소화하였으며, 영상의 중요 특성을 보존하며 효율적으로 잡음을 제거하는 성능을 보였다.

AWGN 환경에서 쿼드트리 분할을 사용한 변형된 가우시안 필터 알고리즘

천봉원,김남호,Cheon, Bong-Won,Kim, Nam-Ho 한국정보통신학회 2021 한국해양정보통신학회논문지 Vol.25 No.9

Recently, with the development of artificial intelligence and IoT technology, automation, and unmanned work are progressing in various fields, and the importance of image processing, which is the basis of AI object recognition, is increasing. In particular, in systems that require detailed data processing, noise removal is used as a preprocessing step, but the existing algorithm does not consider the noise level of the image, so it has the disadvantage of blurring in the filtering process. Therefore, in this paper, we propose a modified Gaussian filter that determines the weight by determining the noise level of the image. The proposed algorithm obtains the noise estimate for the AWGN of the image using quadtree segmentation, determines the Gaussian weight and the pixel weight, and obtains the final output by convolution with the local mask. To evaluate the proposed algorithm, it was simulated compared to the existing method, and superior performance was confirmed compared to the existing method. 최근 인공지능과 IoT 기술의 발달에 따라 다양한 분야에서 자동화와 무인화가 진행되고 있으며, AI 객체인식의 기반이 되는 영상처리에 대한 중요성이 높아지고 있다. 특히 세밀한 데이터 처리가 필요한 시스템에서는 전처리 단계로 잡음 제거를 사용하고 있으나, 기존 알고리즘은 영상의 잡음 수준을 고려하지 않아 필터링 과정에서 블러링 현상이 나타나는 단점을 가지고 있다. 따라서 본 논문에서는 영상의 잡음 수준을 판단하여 가중치를 결정하는 변형된 가우시안 필터를 제안한다. 제안한 알고리즘은 쿼드트리 분할을 사용하여 영상의 AWGN에 대한 잡음추정치를 구하여 가우시안 가중치와 화소가중치를 정하며, 로컬마스크와 컨벌루션하여 최종출력을 구한다. 제안한 알고리즘을 평가하기 위해 기존 방법과 비교하여 시뮬레이션하였으며, 기존 방법에 비해 우수한 성능을 확인하였다.

유효 화소를 이용한 고밀도 임펄스 잡음 제거 필터 알고리즘

천봉원,김남호,Cheon, Bong-Won,Kim, Nam-Ho 한국정보통신학회 2018 한국정보통신학회논문지 Vol.22 No.10

디지털 영상장비는 4차 산업혁명의 중요한 요소로, 사회의 폭넓은 분야에서 다양한 목적으로 사용되고 있다. 디지털 영상장비의 데이터는 사용 환경 및 처리 과정에서 여러 가지 원인으로 잡음에 노출되며, 이러한 잡음은 장비의 출력과 처리 과정에 영향을 끼치며 오차를 유발하여 신뢰도를 저하한다. 본 논문에서는 채널 전송 과정에서 주로 발생하는 잡음인 임펄스 잡음을 제거하여 효과적으로 영상을 복원하는 알고리즘을 제안하였다. 제안한 알고리즘은 잡음판단과 방향성 마스크를 이용한 유효 화소의 탐색으로 영상 복원이 진행되며, 검출된 유효 화소에 따라 구해진 추정치의 비교 분석을 통해 최종 출력을 계산한다. 기존 방법과 제안하는 알고리즘의 비교를 위해 시뮬레이션을 진행하였으며, 성능을 확인하기 위해 PSNR 및 프로파일을 통하여 분석하였다. Digital video equipment is important in the 4th industrial revolution and is widely used in different fields for various purpose. Data of digital video equipment is exposed to noise due to different reasons including user environment and processing and such noise affect output and processing method. This can even cause error, resulting in decreased reliability of the equipment. In this research, it offers algorithm to effectively recover video by removing noise and impulse noise occurring during the process of channel delivery. This proposed algorithm recovers video by exploring valid pixel using directional local mask and noise determination. Then, valid pixel calculated goes through the final output calculation through comparative analysis on estimation. For comparing suggested method and algorithm, simulation is carried out. For checking the function of it, PSNR and profile are analyzed.

복합 잡음 환경에서 공간적 특성을 고려한 잡음 제거

천봉원,김남호,Cheon, Bong-Won,Kim, Nam-Ho 한국정보통신학회 2019 한국정보통신학회논문지 Vol.23 No.3

Recently, the importance of signal processing has become gradually significant, as the frequency of video media increases in various fields. However, numerous kinds of noise generated in the transmission and reception processes can possibly affect the signal information, and the noise removal is for that reason essential as a preprocessing step. In this paper, we propose an algorithm to remove the mixed noise which is composed of impulse noise and AWGN. This algorithm is used for image restoration by noise judgment for efficient noise removal in a complex noise environment, and the noise is removed by considering spatial characteristics and pixel variations. Simulation results show that unlike existing methods, the algorithm has excellent noise cancellation characteristics by minimizing both noise effects and consequently eliminating the mixed noise; for objective judgment, we compared and analyzed the data using PSNR and profile. 최근 다양한 분야에서 영상매체의 사용 빈도가 증가함에 따라 신호처리의 중요성이 높아지고 있다. 하지만 송수신 과정에서 많은 종류의 잡음이 발생하며 신호의 정보에 영향을 미치고 있으며, 이러한 이유로 잡음 제거를 전처리 과정으로서 필수적으로 행한다. 본 논문에서는 임펄스 잡음과 AWGN이 혼합된 잡음을 제거하기 위한 알고리즘을 제안하였다. 제안한 알고리즘은 복합 잡음 환경에서 효율적인 잡음 제거를 위해 잡음 판단을 통해 영상 복원을 진행하며, 공간적 특성과 화소 변화를 고려하여 잡음을 제거한다. 시뮬레이션 결과 제안한 알고리즘은 기존 방법과 달리 두 잡음의 영향을 모두 최소화하여 잡음을 제거하여 우수한 잡음제거 특성을 나타내었으며, 객관적인 판단을 위해 PSNR 및 프로파일 등을 이용하여 비교 및 분석하였다.

AWGN 환경에서 가우시안 분포와 표준편차를 이용한 잡음 제거

천봉원,김남호,Cheon, Bong-Won,Kim, Nam-Ho 한국정보통신학회 2019 한국정보통신학회논문지 Vol.23 No.6

Noise removal is a pre-requisite procedure in image processing, and various methods have been studied depending on the type of noise and the environment of the image. However, for image processing with high-frequency components, conventional additive white Gaussian noise (AWGN) removal techniques are rather lacking in performance because of the blurring phenomenon induced thereby. In this paper, we propose an algorithm to minimize the blurring in AWGN removal processes. The proposed algorithm sets the high-frequency and the low-frequency component filters, respectively, depending on the pixel properties in the mask, consequently calculating the output of each filter with the addition or subtraction of the input image to the reference. The final output image is obtained by adding the weighted data calculated using the standard deviations and the Gaussian distribution with the output of the two filters. The proposed algorithm shows improved AWGN removal performance compared to the existing method, which was verified by simulation. 잡음 제거는 영상 처리의 선행 과정에서 필수적으로 이루어지며, 잡음의 종류와 영상의 환경에 따라 다양한 기법들이 연구되고 있다. 그러나 기존 AWGN(additive white gaussian noise) 제거 기법들은 고주파 성분이 많은 영상에 대해 블러링 현상을 일으키며 다소 부족한 성능을 보인다. 따라서 본 논문에서는 영상의 AWGN 제거 과정에서 블러링 현상을 최소화하기 위한 알고리즘을 제안하였다. 제안한 알고리즘은 마스크 내부 화소 특성에 따라 고주파 성분필터와 저주파 성분 필터를 설정하며, 기준치에 입력 영상을 가감하여 각 필터의 출력을 계산한다. 최종 출력은 두 필터의 출력에 표준편차와 가우시안 분포를 통해 계산된 가중치를 적용한 것을 합산하여 구한다. 제안한 알고리즘은 기존 방법에 비해 AWGN 제거 성능이 우수하였으며, 시뮬레이션을 통해 이를 확인하였다.

AWGN 환경에서 표준편차 및 추정치를 통한 잡음 제거 알고리즘

천봉원,김남호 한국정보통신학회 2018 한국정보통신학회논문지 Vol.22 No.11

The importance of communication and data processing is increasing with the advance of the Fourth IndustrialRevolution. Hence, the importance of video and data processing technologies, which directly influence the accuracy andreliability of equipment, is also increasing. In this research report we propose an algorithm for calculating the final outputby estimating the standard deviation and estimate required for removing AWGN while adapting to changes in thefrequency factors of video. This algorithm calculates the final output by checking an estimated value against the effectivepixel range, which is obtained from the standard deviation of mask factors. Subsequently, the weighted value is computed,taking into account the filter output. To evaluate the functionality of this algorithm, it is compared with themost-commonly used present method through simulation. The simulation results show that the important features of theimage are preserved and efficient noise cancellation performance is demonstrated. 4차 산업혁명의 발전에 따라 통신 및 데이터 처리의 중요성이 높아지고 있으며, 이에 따라 장비의 정확성과 신뢰성에 직접적인 영향을 미치는 영상 및 데이터 처리의 중요성 또한 증가하고 있다. 본 논문에서는 영상의 주파수 성분의 변화에 적응하며 AWGN을 제거하기 위해 표준편차와 추정치의 유추를 통해 최종 출력을 산출하는 알고리즘을제안하였다. 제안한 알고리즘은 마스크 성분의 표준편차를 통해 유효 화소 범위를 설정하여 추정치를 구하며, 가중치를 적용한 후 필터의 출력에 가감하여 최종 출력을 계산한다. 그리고 제안하는 알고리즘의 성능 평가를 위해 시뮬레이션을 통해 기존 방법과 비교 분석하였으며, 시뮬레이션 결과 영상의 중요 특성을 보존하며 효율적인 잡음 제거성능을 보였다.

랜덤 임펄스 잡음을 제거하기 위한 가중치 스위칭 필터를 이용한 영상 복원 알고리즘

천봉원,김남호,Cheon, Bong-Won,Kim, Nam-Ho 한국정보통신학회 2020 한국정보통신학회논문지 Vol.24 No.5

현대 사회는 4차 산업 혁명과 더불어 디지털 장비의 사용이 증가하여 영상 및 신호처리의 중요성이 높아지고 있으며, 이와 함께 잡음 제거에 관한 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 본 논문은 랜덤 임펄스 잡음 제거를 위한 스위칭 필터 알고리즘을 제안한다. 제안한 알고리즘은 영상에 존재하는 잡음 수준을 판단하여 임계값을 구하며, 임계값은 입력 화소값과 기준치의 차이와 비교되어 필터의 가중치 스위칭 과정에 사용한다. 필터의 최종 출력은 스위칭에 따라 화소 가중치 및 변형된 가중치 메디안 필터를 적용하여 추정치를 구하며, 추정치와 입력 화소값을 비교하여 최종 출력을 구한다. 제안한 알고리즘의 성능을 평가하기 위해 시뮬레이션 및 PSNR 등을 이용하여 기존 방법들과 비교하였다. In the modern society, the use of digital equipment is increasing along with the 4th industrial revolution, and the importance of image and signal processing is increasing. At the same time, research on noise reduction is being actively conducted. In this paper, we propose a switching filter algorithm for random-valued impulse noise cancellation. The proposed algorithm obtains the threshold value by determining the noise level present in the image, and threshold value is compared with the difference between the input pixel value and the reference value, and is used in the weight switching process of the filter. The final output of the filter is estimated by applying a pixel weight and a modified weight median filter according to the switching, and obtains a final output by comparing the estimated value with the input pixel value. To evaluate the performance of the proposed algorithm, we compared it with the existing methods using simulation and PSNR.

랜덤 임펄스 잡음 환경에서 에지 성분을 보존하기 위한 스위칭 필터

천봉원,김남호,Cheon, Bong-Won,Kim, Nam-Ho 한국정보통신학회 2020 한국정보통신학회논문지 Vol.24 No.6

디지털 영상 처리는 IoT 기술의 발전으로 폭넓은 분야에서 응용되고 있으며, 데이터 처리 과정에서 중요한 역할을 맡고 있다. 이러한 잡음을 제거하기 위해 다양한 기법들이 제시되었으나, 기존 임펄스 잡음 제거 방법들은 영상의 에지 성분의 잡음 제거에 미흡하며, 랜덤 임펄스 잡음의 영향을 크게 받는 단점을 지니고 있다. 따라서 본 논문에서는 랜덤 임펄스 잡음 환경에서 에지 성분의 잡음을 효과적으로 제거하는 알고리즘을 제안하였다. 제안한 알고리즘은 잡음의 수준을 판단하여 임계값을 계산하였으며, 기준치와 입력 화소값을 비교하여 필터링 과정을 스위칭하였다. 제안한 알고리즘은 기존 방법과 비교하여 우수한 성능을 보였으며, 시뮬레이션 결과 영상의 에지 부분에서 효과적으로 잡음을 제거하는 모습을 보였다. Digital image processing has been applied in a wide range of fields due to the development of IoT technology and plays an important role in data processing. Various techniques have been proposed to remove such noise, but the conventional impulse noise canceling methods are insufficient to remove noise of edge components of an image, and have a disadvantage of being greatly affected by random impulse noise. Therefore, in this paper, we propose an algorithm that effectively removes edge component noise in random impulse noise environment. The proposed algorithm calculates the threshold value by determining the noise level and switches the filtering process by comparing the reference value with the input pixel value. The proposed algorithm shows good performance in the existing method, and the simulation results show that the noise is effectively removed from the edge of the image.

임펄스 잡음 환경에서 분할 마스크와 표준편차에 기반한 영상 복원 알고리즘

천봉원,김우영,사공병일,김남호 한국정보통신학회 2021 한국정보통신학회논문지 Vol.25 No.8

In modern society, due to the influence of the 4th industrial revolution, camera sensors and image-based automation systems are being used in various fields, and interest in image and signal processing is increasing. In this paper, we propose a digital filter algorithm for image reconstruction in an impulse noise environment. The proposed algorithm divides the image into eight masks in vertical, horizontal, and diagonal directions based on the local mask set in the image, and compares the standard deviation of each segmentation mask to obtain a reference value. The final output is calculated by applying the weight according to the spatial distance and the weight using the reference value to the local mask. To evaluate the performance of the proposed algorithm, it was simulated with the existing algorithm, and the performance was compared using enlarged images and PSNR. 4차 산업 혁명과 IoT 기술의 발전으로 카메라 센서와 영상에 기반한 자동화 시스템이 다양한 분야에서 사용되고 있으며, 영상 및 신호처리의 관심이 높아지고 있다. 본 논문은 임펄스 잡음에 훼손된 영상을 복원하기 위한 디지털 필터 알고리즘을 제안한다. 제안한 알고리즘은 영상에 설정된 로컬 마스크를 기준으로 수직, 수평, 대각선 방향으로 8개의 마스크로 분할하며, 각 분할 마스크의 표준편차를 비교하여 기준값을 구한다. 최종 출력은 공간적 거리에 따른 가중치와 기준값을 사용한 가중치를 로컬 마스크에 적용하여 계산한다. 제안한 알고리즘을 평가하기 위해 기존 알고리즘과 시뮬레이션하였으며, 확대영상과 PSNR 등을 이용하여 성능을 비교하였다.