본 논문의 목적은 기존 영상잡음을 제거하는 방법에서 영상 잡음 필터들의 문제점으로 나타나는 현상을 분석하고, 영상 화질의 열화 현상을 개선함으로써 영상화질을 향상하는 데 있다. 이러한 연구 목적을 이루기 위해서는 대표적인 영상 잡음인 임펄스 잡음, 가우시안 잡음, 기후적 잡음으로 안개 잡음을 대상으로 하였다.
본 논문에서는 연구 방법론으로 협조적인 게임 이론의 하나로 주목받는 샤플리 밸류를 활용했다. 샤플리 밸류를 이용한 영상 잡음제거 정규화 방안을 도출하여 영상 잡음제거 알고리즘을 제안한다. 샤플리 밸류를 정규화하여 잡음을 제거하는 SH(SH: Shapley & Hanwoo)필터 방법을 제안하여 적용하였다.
본 연구의 실험분석 결과는 다음과 같다.
첫째, 임펄스 잡음제거 영상은 LENA, PEPPERS, HOUSE, GIRL 영상에 각각 임펄스 잡음 20%, 30%, 40%, 50%를 등 간격으로 부가하여 실험하였다. CWM필터와 AWM 필터는 잡음제거 성능이 낮은 결과로 나타났다. 이는 잡음 제거 과정에서 세부적인 에지 손실의 영향으로 볼 수 있다. 기존의 메디언 필터는 화소 중간값으로 인한 손실로 흐려지는 현상과 잡음이 나타난다. 하지만 본 연구에서 제안하는 샤플리 밸류를 이용한 정규화 방법은 에지 보존과 임펄스 잡음 제거에 기존의 잡음 제거 방법보다 효과적임을 확인할 수 있었다.
임펄스 잡음제거 방법으로는 입력된 영상의 명암도 값만으로 임펄스 잡음을 적응적으로 제거하는 기법을 제안하였다. 이 방법은 기존의 마스크의 중심 화소를 기준으로 잡음을 제거하는 방법과 비교하여 향상된 성능을 보임으로써 기존의 방법보다 상대적으로 높게 나타남을 확인했다.
임펄스 잡음 제거 실험결과에서 제안한 방안의 유용성을 확인하기 위한 부가 실험은 Kodak 이미지 크기(768x512, 512x768)을 대상으로 임펄스 잡음 20%, 30%, 40%, 50% 제거 실험 영상과 PSNR자료를 부록으로 제시했다. 그 결과를 본 연구가 본론에서 실험 분석한 결과와 비교하면 유의미한 차이가 없음을 확인했다. 다만 이 결과는 본 연구가 실험한 대상 영상에 한해서 유의미하게 적용됨을 제한한다.
둘째, 가우시안 잡음제거 영상은 LENA, PEPPERS, HOUSE, GIRL 영상에 각각 임펄스 잡음 20%, 30%, 40%, 50%를 등간격으로 부가하여 실험하였다. 가우시안 영상 잡음 제거와 몽롱화 현상을 동시에 개선하는 방법으로, 처음으로 협조적 게임의 하나로 주목받는 샤플리 밸류 정규화를 통하여 제안하는 SH필터를 이용하여 영상 잡음제거와 몽롱화 현상을 시각적으로 현저히 개선하였다. 잡음제거 방법으로는 입력된 영상의 명암도 값만으로 가우시안 잡음을 적응적으로 제거하는 기법을 제안하였다.
이 방법으로 기존 창 내의 화소를 이용하여 잡음을 제거하는 방법과 이웃화소의 평균결과를 출력하는 가우시안 필터를 대상으로 실험하였다. 실험결과는 가우시안 필터의 표준편차(σ) 1.5~3.0σ 중에서 실험상 평균 결과치가 높은 2.2σ를 사용한 방법보다 제안한 방법이 향상된 성능을 보였다. 따라서 본 연구가 제안한 방법은 가우시안 영상잡음 제거와 몽롱화 현상을 개선하는 효과성이 높아서, 다양한 영상 잡음제거에 활용도가 높다.
가우시안 잡음 제거 실험 결과에서 제안하는 방안의 유용성을 확인하기 위한 부가 실험은 Kodak 이미지 크기(768x512, 512x768)을 대상으로 임펄스 잡음 20%, 30%, 40%, 50% 제거 실험을 추가해서 실험 영상과 PSNR자료를 부록으로 제시하였다. 그 결과를 본 연구가 본론에서 실험 분석한 결과와 비교해 보면 유의미한 차이가 없음을 확인했다. 다만 이 결과는 본 연구가 실험한 대상 영상에 한해서만 유의미하게 적용됨을 제한한다.
셋째, 기후적 잡음 안개 제거 방법에서는 안개 낀 원 영상을 대상으로 하는 MDCP(Median DCP) 기법은 메디안 필터를 제안한 방법이므로, 안개 제거로 인한 흐림 현상과 에지 손실로 인해 잡음제거 성능이 낮게 나타났다. 이는 잡음 제거 과정에서 세부적인 에지 손실의 영향으로 볼 수 있다. 본 연구가 제안한 SH-1 필터를 통한 안개 잡음제거 결과는 MDCP를 적용한 결과보다 안개가 시각적으로 깨끗하게 제거되었다. 따라서 기존 He의 제안과 MDCP의 기법보다 제안한 SH필터 방법 적용 결과에서 안개 제거 과정의 감축 효과와 함께 영상 화질의 열화 현상이 개선되었음을 확인했다. 또한, SH 필터 방법을 적용함으로써 영상 잡음제거 향상을 통해 열화 영상의 에지 보존의 유용성을 확인하였다.
기후적 잡음, 안개 잡음 제거 실험 결과에서 제안하는 방안의 유용성을 확인하기 위한 부가 실험은 (256x256) 이미지 Lena, House, 웹에서 얻은 설악산, 몰디브, 리조트 이미지 외에 Kodak 이미지(트래킹, 창문, 문) 크기(768x512)를 대상으로 안개 잡음 30%, 40%, 75% 제거 실험하여 PSNR 자료를 제시하였다. 다만 이 결과는 본 연구가 실험한 대상 영상에 한해서 유의미하게 적용됨을 제한한다.
따라서 본 연구가 제안한 영상 잡음제거 알고리즘을 적용하는 SH필터 실험 결과는 첫째 영상 잡음제거로 화질 향상을 필요로 하는 첨단 영상 산업분야에 광범위하게 활용할 수 있는 ‘범용성’, 둘째 다양한 영상잡음 제거에 하나의 필터를 활용함으로써 널리 공통으로 적용할 수 있는 ‘공용성’, 셋째 복잡한 영상 잡음제거 과정을 감축 축소함으로써 ‘간략화’할 수 있는 필터로 즉시 활용할 수 있다는데 그 가치가 크다. 그러므로 SH 필터는 카메라, CCD 카메라, CT 촬영, 차량용 블랙박스 등의 첨단 영상 산업분야에서 즉각 널리 활용할 수 있는 가능성에서 의미가 크다.

The objective of the present paper it improves an image quality through analyzing existing state problem that appearing with image noise filters and reformation degradation phenomenon of image quality from the method which removes existing image noise. In order to accomplish theis research objective, it stands the impulse noise which is a representative image noise and gaussian noise and climate noise it did a fog noise in the object.
This paper presents the research methodology using shapley value which is one of the aspiring cooperative game theory. The theory propose a image noise reduction algorithm from image noise reduction and nomarlization method using shapley value. The algorithm apply SH(SH: Shapley & Hanwoo) filter method that removes noise from normalized shapley value. The experimental results are as follow.
First, the research was measured by adding 20%, 30%, 40%, 50% impulse noise in LENA, PEPPERS, HOUSE and GIRL image as impulse noise removal images. CWM filters and AWM filters the noise reduction efficiency appeared with low-end result. This is a possibility of seeing with effect of the edge loss which is detailed from noise reduction process. In the existing median filter, blurring and noise will be appeared due to loss of image median value. However, in this study, using the normalized Shapley Value proposed method is more effective than existing noise reduction methods to preserve edge and to remove impulse noise. The proposed algorithm shows a adaptively removing technique to remove impulse noise using the input video brightness value only.
In impulse noise removing method, proposed method shows improved performance than existing method that removes noise based on the center pixels of mask.
In experimental result of impulse noise removing, additional experiment to check utilization of proposed method targets Kodak image, size 768x512, 512x768 and produces experimental images that impulse noise is removed 20%, 30%, 40% and 50% and PSNR data. There is no significant difference when the analyzed experimental result compared with the existing result. However, the experimental results of the present study is significantly affected as long as the target image is restricted.
Second, the experiment was proceeded by adding 5 impulse and 20%, 30%, 40% and 50% noise in LENA, PEPPERS, HOUSE and GIRL image as gaussian noise removing images.
To improve Gaussian image noise removal and dim phenomenon at the same time, proposed algorithm uses SH filter that proposed in this paper through normalized shapley value which is one of the cooperative and aspiring game theory. To noise removal, the proposed method removes gaussian noise adaptively through using brightness of input image only.
In this way, the experiment targets gaussian filter which output average result of neighboring pixels and the experiment use a method removing noise using pixels in the existing window. According to experimental results, proposed method and a method using gaussian filter with 2.2σ show improved performance. In this study, the proposed method has high utilization of variety of image noise removal because of the method has high efficiency to improve gaussian image noise removal and dim phenomenon simultaneously.
In experimental result of gaussian noise removing, additional experiment to check utilization of proposed method targets Kodak image, size 768x512, 512x768 and produces experimental images that impulse noise is removed 20%, 30%, 40% and 50% and PSNR data. There is no significant difference when the analyzed experimental result compared with the existing result. However, the experimental results of the present study is significantly affected as long as the target image is restricted.
Third, in the climate noise fog removal methods, MDCP(Median DCP) method targeting original foggy image has low efficiency because the method shows dimmed phenomenon and edge lose by removing fog.
In this study, the result of the fog noise removal filter using SH-1 filter proposed in this paper shows visually clear result that the fog was removed than the result of applying the MDCP.
Therefore, using proposed method in this paper, it confirmed the improvement on the result of reductions in the haze removal process with the improvement in image quality degradation than He''s suggestion and MDCP technique. Also, SH filter image noise removal method is applied to improve the deterioration of the image of the edge preserving the usefulness was confirmed.
In experimental result of removing climate noise and fog noise, additional experiment to check utilization of proposed method targets 256x256 image Lena, House, Mt. Seolak and Moldive Resort image on web and Kodak image, size 768x512, 512x768 and produces experimental images that fog noise is removed 30%, 40% and 75% and PSNR data. There is no significant difference when the analyzed experimental result compared with the existing result. However, the experimental results of the present study is significantly affected as long as the target image is restricted.
In this study, SH filter experimental results applied the proposed algorithm in this paper show the first ''versatility'' on a wide range of image industries, the second ''commonality'' being applied widely in common, the third ''simplification'' reducing image noise reduction process of elimination. Therefore, the SH filter camera, CCD camera, CT Shooting, Car black box, such as the state-of-the-art in the field of film industry in the immediate significance is huge potential widespread use.