JPH01112871A - 映像信号のノイズ除去装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、映像信号のノイズ除去装置に関し、特にフレ
ームメモリを用いた巡回型フィルタによって構成されて
映像信号に含まれるノイズ成分を除去するノイズ除去装
置に関するものである。

背景技術 映像信号はフレーム周期で画像情報が繰り返される信号
であり、フレーム間の自己相関が非常に強い。一方、映
像信号に含まれるノイズ成分は一般にフレーム相関が殆
どないことから、映像信号を時間的にフレーム周期毎に
平均すると、信号成分のエネルギーは殆ど変化しないで
ノイズ成分のエネルギーのみが低下することになる。か
かる事実に鑑みなされたノイズ除去装置があり、その基
本型の構成の一例を第２図に示す。

第２図において、放送波から取り出されたり、記録媒体
から読み取られたりして得られる映像信号は、Ａ／Ｄ　
Ｃアナログ／ディジタル）変換器１でディジタル化され
て減算器２の一人力となる。

減算器２の減算出力は乗算器３で係数αが乗ぜられて加
算器４の一人力となる。加算器４の加算出力はそのまま
Ｄ／Ａ　（ディジタル／アナログ）変換器５でアナログ
化されて映像信号出力となると共に、フレームメモリ６
に供給されて１フレ一ム分のデータが記憶されることに
よって１フレーム相当期間だけ遅延される。この遅延映
像信号はクロマインバータ７においてＮＴＳＣ方式での
フレーム毎のクロマ成分の位相反転に基づいてクロマ成
分のみが反転されてフレーム毎のクロマ位相が合わせら
れたのち、減算器２及び加算器４の各他人力となる。以
上により、フレームメモリを用いた巡回型フィルタ８が
構成される。

この巡回型フィルタ８において、係数αは０くα≦１の
値をとり、α−１ではノイズ除去効果はなく、入力映像
信号Ｘがそのまま出力映像信号Ｖとなってしまう。逆に
、α＝−＝０では全帰還巡回型フィルタとなり、ノイズ
除去効果が最も大きくなる。第３図にα−０，５のとき
の巡回型フィルタ８の入出力利得特性が示されており、
本図から明らかなように、巡回型フィルタ８は時間方向
（フレーム方向）のローパスフィルタ特性を有し、図の
斜線部のノイズを除去できることになる。

ところで、画像には動きがあり、この動き部分では映像
信号のフレーム間の相関が小さい。したがって、αを小
さく設定した際に、動画部で第３図の斜線部に動き成分
が存在すると、この動き成分が減衰されるために画面に
動きによるいわゆるぼけの現象が起こる。このぼけの現
象をなくすために、従来、減算器２の減算出力であるフ
レーム間差信号ｐに基づいて画像の動きを検出する動き
検出器９を設け、フレーム間差信号ｐのレベルに応じて
αの値を制御するようになっている。そして、静止画部
では、αの値を小さく設定することによりノイズを除去
でき、動画部では、αの値を大きく設定することにより
、上記ぼけの現象を抑えることができるのである。

しかしながら、このように構成された従来装置では、動
画部においてぼけの現象による画質劣化を抑えるために
は、ノイズ除去効率を犠牲にしなければならないため、
十分なノイズ除去効果と動きによるぼけの軽減を両立さ
せることは困難であった。すなわち、動画部でαの値を
大きく設定すると、ノイズ除去効率が犠牲となることに
より、ノイズが浮きでてしまう現象が起こることになる
。

発明の概要 本発明は、上記のような従来のものの欠点を除去すべく
なされたもので、動きによるぼけの現象を軽減しかつ動
画部においても十分なノイズ除去効果を得ることが可能
な映像信号のノイズ除去装置を提供することを目的とす
る。

本発明による映像信号のノイズ除去装置は、映像信号を
所定期間だけ遅延せしめる遅延手段を有する巡回型フィ
ルタによって構成されたノイズ除去装置であって、巡回
型フィルタにおける巡回成分中の所定空間周波数成分を
抽出し、動画部ではこの所定空間周波数成分をノイズ除
去後の映像信号に所定の混合比で混合する構成となって
いる。

実施例 以下、本発明の実施例を図に基づいて詳細に説明する。

本発明の一実施例を示す第１図において、第２図と同等
部分は同一符号により示されており、また巡回型フィル
タ８の構成は第２図のそれと同じである。巡回型フィル
タ８における巡回成分であるフレーム間差信号ｐは乗算
器１０で係数（１−α）が乗ぜらて空間ＬＰＦ　（ロー
パスフィルタ）１１に供給される。この空間ＬＰＦ１１
では、フレーム間差信号ｐの低域空間周波数成分子が抽
出、される。第４図には空間ＬＰＦ１１の構成の一例が
示されており、入力信号ｑは先ず垂直ＬＰＦ１１ａを通
り、続いて水平ＬＰＦ１１ｂを通って低域空間周波数成
分子となる。この低域空間周波数成分「は加算器１２の
一人力となると共にレベル比較器１３に供給される。加
算器１２は巡回型フィルタ８でノイズが除去された映像
信号Ｖに低域空間周波数成分子を混合し、動画部映像信
号ｙとして切換えスイッチ１４の−（ａ）入力となる。

切換えスイッチ１４の他（ｂ）入力としては巡回型フィ
ルタ８の出力映像信号Ｖがそのまま供給される。

空間ＬＰＦ１１及びレベル比較器１３によって本システ
ムの動き検出器が構成されており、空間ＬＰＦＩＩでは
高域空間周波数成分すなわち高域ノイズ成分、クロマ信
号のフレーム間差成分及び輝度信号の高域フレーム間差
成分が除かれているので、当該動き検出器によって輝度
信号のフレーム間差信号のうち低域空間周波数成分のレ
ベルに基づいて画像の動き検出が行なわれることになる
。

レベル比較器１３は所定レベル以上の低域空間周波数成
分があったときに動画部と見なす。切換えスイッチ１４
はレベル比較器１３の比較出力に応じて動画部ではａ入
力を、静止画部ではｂ入力を選択する。切換えスイッチ
１４の選択出力ＣはＤ／Ａ変換器５でアナログ化されて
映像信号出力Ｗとなる。

ここで、かかる構成のシステムにおける入力映像信号Ｘ
と巡回型フィルタ８の出力映像信号ｖ１フレーム間差信
号ｐ及び動画部出力映像信号ｙとの間の伝達特性を求め
てみると、 となる。ここに、Ｇは空間ＬＰＦ１１の伝達関数Ｇ（Ｚ
→、ＺＨ４）である。なお、Ｚ４は１す、ンブリング周
期遅延に対応する単位演算子、ＺＨ４は１ライン遅延に
対応する単位演算子、ｚＦ４は１フレーム遅延に対応す
る単位演算子である。式（１）１式（２）の利得特性の
α−０，５の場合を第３図、第５図に示しである。第５
図に示す利得特性はフレーム間差成分ｐの特性で、時間
方向のバイパスフィルタ特性を持っている。そこで、式
（３）において、例えばＧ−１とした場合、ｙ−Ｘが得
られ、入力信号がそのまま出力されることになる。

そして、Ｇに垂直、水平方向ローパスフィルタを適用す
ると、動画部出力映像信号ｙの特性では、第３図の斜線
部の高域成分中の低域空間周波数成分、すなわち減衰さ
れることによってぼけを主に引き起こす動き成分を含む
映像信号が出力されることになる。一方、視覚上目立つ
高域空間周波数領域にあるノイズ成分はフレーム間巡回
型フィルタ８のフィルタ特性によって良好に除去される
ことになる。

このように、動画部では、視覚上、減衰されることによ
って主にぼけを発生させる周波数成分がそのまま映像信
号に重畳されて出力されるので、動きによるぼけの大幅
な軽減が可能となり、また特に視覚上気になる垂直、水
平方向の高域にあるノイズ成分はフレーム間相関を利用
して除去されるため、動画部での特性として十分なノイ
ズ除去効果を得ることができることになる。

なお、上記実施例において、αの値は例えばα−０，５
に固定とされるが、場合によっては第２図に示す従来装
置と同様に動き検出器の検出出力に応じてαの値を変化
させる方法を併用することも可能である。また、巡回型
フィルタ８は第１図の構成のものに限定されるものでは
なく、他の構成例を第６図、第７図にそれぞれ示す。い
ずれの巡回型フィルタ８′９巡回型フィルタ８″も加減
算、乗算の構成は異なるが、入出力特性の式（１）〜（
３）の伝達関数を満たしている。

また、これまでの説明では、輝度信号の低域成分が減衰
されることによって主に動きによるぼけが引き起こされ
るとしてきたが、クロマ信号の低域成分が減衰されるこ
とによっても動きによるぼけを引き起こす１つの要因と
なり得る。そこで、クロマ信号にも着目してなされた本
発明の他の実施例を第８図に示す。

フレーム間差信号ｐの輝度信号の時間方向の特性は第３
図に示したが、クロマ信号に対してはクロマインバータ
７で−１の係数が乗ぜられるので、第１０図に示すよう
に、時間方向のバイパスフィルタ特性となる。この伝達
関数は、 となり、第１０図の特性はα−０，５の場合である。ク
ロマ信号は輝度信号に比べて狭帯域であるため、クロマ
信号と輝度信号のそれぞれの成分に対して係数αを変え
られるシステム構成を採る場合は、クロマ信号に対して
はαをより小さく設定するのが望ましい。

第８図において、第１図と同等部分は同一符号により示
されている。フレーム間差信号ｐには、フレーム間で相
関の小さいノイズ成分、輝度信号の動き成分及びクロマ
信号の動き成分が含まれており、先ず、輝度信号の空間
方向の低域成分（第９図の斜線部ａ）が空間ＬＰＦＩＩ
で抽出され、スイッチ１５及びレベル比較器１３に供給
される。

レベル比較器１３は輝度信号の空間方向の低域成分レベ
ルが所定レベル以上のとき輝度信号の動きがあると判断
し、スイッチ１５を閉じる。静止画部ではスイッチ１５
は開いた状態のままである。

この動作により、加算器１６の出力には、輝度信号の低
空間周波数成分を含むことによって動きぼけが軽減され
た映像信号が得られることになる。

さらに、フレーム間差信号ｐからクロマ信号の低空間周
波数成分（第９図の横線部ｂ）がクロマ空間ＬＰＦ１７
で抽出され、スイッチ１８及びレベル比較器１９に供給
される。レベル比較器１９はクロマ信号の低空間周波数
成分のレベルが所定レベル以上のときクロマ信号の動き
があると判断し、スイッチ１８を閉じる。これにより、
加算器２０の出力には、クロマ信号の低空間周波数成分
を含むことによって動きぼけが軽減された映像信号が得
られることになる。

上述した構成では、クロマ信号専用の動き検出器（クロ
マ空間ＬＰＦ１７及びレベル比較器１９）を設けたが、
動きに対しては輝度信号とクロマ信号との間に相関があ
るため、簡易型として輝度信号用動き検出器を兼用し、
レベル比較器１３の検出出力でスイッチ１８を制御する
構成とすることも可能である。

結局、上述した動作により、輝度信号、クロマ信号のそ
れぞれの動きに対して適応的に動きぼけを軽減しながら
、輝度信号及びクロマ信号の高空間周波数領域にあるノ
イズ成分をフレーム間相関を利用して効率良く除去する
ことができることになる。

なお、上記各実施例では、フレーム相関を利用したノイ
ズ除去装置としたが、フィールド相関を利用したノイズ
除去装置としても良く、フレームメモリ６として、１フ
イールドメモリ又は２フレームメモリを用いる構成でも
、同等の効果が得られる。

また、上記各実施例においては、巡回成分中の低域空間
周波数成分を選択的に混合する構成について述べたが、
巡回成分を低域、中域、高域空間周波数成分に分け、動
き検出出力に応じて低域、中域空間周波数成分をそれぞ
れ所定の混合比で選択的に混合する構成とすることも可
能である。

発明の詳細 な説明したように、本発明によれば、巡回型フィルタに
おける巡回成分中の所定空間周波数成分を抽出し、動画
部ではこの所定空間周波数成分をノイズ除去後の映像信
号に所定の混合比で混合することにより、動きによるぼ
けを視覚上支障のないレベルにすると共に、高域ノイズ
に対してはフレーム間相関を利用してノイズ除去を行な
うので、動画部において動きによるぼけの現象を軽減し
、しかも十分なノイズ除去効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
従来例を示すブロック図、第３図はα−〇、５のときの
巡回型フィルタの入出力特性を示す図、第４図は第１図
における空間ＬＰＦの構成の一例を示すブロック図、第
５図はフレーム間差信号の特性図、第６図及び第７図は
第１図における巡回型フィルタの他の構成を示すブロッ
ク図、第８図は本発明の他の実施例を示すブロック図、
第９図は第８図における空間フィルタの特性図、第１０
図はクロマ信号に対するノイズ除去特性を示す図である
。 主要部分の符号の説明 ２・・・・・・減算器　　　　　３，１０・・・・・・
乗算器４．１２，１６．２０・・・・・・加算器６・・
・・・・フレームメモリ ８・・・・・・巡回型フィルタ １１．１７・・・・・・空間ＬＰＦ １３．１９・・・・・・レベル比較器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 映像信号を所定期間だけ遅延せしめる遅延手段を有する
   巡回型フィルタによって構成されて前記映像信号に含ま
   れるノイズ成分を除去するノイズ除去装置であって、前
   記巡回型フィルタにおける巡回成分中の所定空間周波数
   成分を抽出する手段と、前記映像信号と前記遅延手段に
   よる遅延映像信号との差信号に基づいて画像の動きを検
   出する動き検出手段と、この動き検出手段の検出出力に
   応答して前記所定空間周波数成分をノイズ除去後の映像
   信号に所定の混合比で混合する手段とを備えたことを特
   徴とする映像信号のノイズ除去装置。