JPH04101579A

JPH04101579A - テレビジョン信号の処理装置

Info

Publication number: JPH04101579A
Application number: JP2218073A
Authority: JP
Inventors: Toru Miyazaki; 通宮崎
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-08-21
Filing date: 1990-08-21
Publication date: 1992-04-03
Anticipated expiration: 2014-02-03
Also published as: JP2853298B2

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】（発明の目的）［産業上の利用分野コこの発明は、テレビジョン信号中に含まれる雑音の除去
処理を行うテレビジョン信号の処理装置に関する。

［従来の技術］ディジタル信号処理技術の進歩、さらにディジタルＬＳ
Ｉの高集積化、大容量メモリの量産化が進む現況におい
て、テレビジョン受像機の信号処理に際して、フレーム
あるいはフィールドメモリを用いて、テレビジョン信号
のディジタル処理がさかんに行われている。この様なフ
レームあるいはフィールドメモリを用いたテレビジョン
信号の信号処理方式において、その１つに動き適応のフ
レームあるいはフィールド間ノイズリダクション（雑音
除去）システムがある第７図は従来のノイズリダクションシステムの例を示し
ているもので、入力端子１１には第８図にＸｌて示すよ
うなノイズ成分を含んだ輝度信号（Ｙ信号）が入力され
る。この人力Ｙ信号は第１の係数器１２に入力されるも
ので、この係数器１２からの出力信号は、第２の係数器
１３からの出力信号と共に加算器１４に供給し、この加
算器１４からの出力信号は出力端子１５に供給すると共
に、１フレームの遅延回路１６に供給する。そして、こ
の遅延回路１Ｂからの出力信号Ｘ２を前記第２の係数器
１３に入力する。

第１の係数器１２は、非線形回路１７から与えられる係
数ｋｏによってそのゲインが制御され、第２の係数器１
３は非線形回路１７からの信号ｋｏによって（１−に、
ｏ）倍にそのゲインが制御される。そして、この係数器
１２および１３それぞれからの出力信号が加算器１４で
加算され、信号Ｘ１と信号Ｘ２が混合比ｋｏて混合され
るようになる。

ここで、１フレーム遅延回路１６では、加算器１４から
の出力テレビジョン信号を１フレーム遅延させた信号Ｘ
２を形成しているもので、この信号処理回路では入力信
号Ｘ１と、これに対して画面上全く同じ位置にある過去
のフレーム上の信号Ｘ２とを係数器１２および１３、さ
らに加算器１４を用いて混合比ｋｏで混合し、繰り返し
その加重平均を取ることによってノイズ成分を除去する
ようにしている。

しかしながら、単に画面位置が同じ過去の信号を用いて
平均値を取って行くと、現在の画像である信号Ｘ１と過
去の画像である信号Ｘ２との間に相関か無い場合、すな
わち画像か動いている場合に、ノイズ除去とは別に、別
の時間における画像と混合するため、残像が生ずるよう
な副作用か発生する。このため、画像の動きによってノ
イズリダクション動作を切換える、いわゆる動き適応方
式か考えられている。

画像の動きを検出するために、まず加算器１７て現在の
入力信号Ｘ１と１フレーム前の信号Ｘ２との差分値Ｘ３
を求める。そして、絶対値回路１９てこの差分値を求め
、非線形回路１７にこの絶対値を与えるようにする。

ここで、非線形回路１７の特性は第９図に示すように設
定されているもので、この非線形回路１７ては絶対値回
路１９から出力されるフレーム間の差分の絶対値によっ
て、その値が大きくβＯを越えるような状態のときには
“１．０′　（−、ｋ　ｏ）を出力し、逆に絶対値の値
がαＯより小さいときには“０”を出力する。そして、
この非線形回路１７からの出力ｋＯによって係数器１２
および１３を制御し、加算器１４を含み構成される混合
回路部の混合比を制御している。

すなわち、この装置にあっては画像が動いている場合に
は、第８図てＴＡＩで示される期間のようにフレーム間
差分値Ｘ３か大きく、逆に画像か制止している部分にお
いては、ＴＡ□で示すようにフレーム間の差分値Ｘ３か
小さいもので、この差分値Ｘ３の大きさを利用して、動
画あるいは静画を判断する。そして、静画と判断された
時には、混合比ｋｏの値を小さくしてフレーム間演算に
よるノイズリダクションの処理効果を上げ、ノイズ成分
を強く抑圧する。また動画と判断されたときには、混合
比ｋｏの値を大きくしてフレーム演算効果を下げ、入力
端子１１に入力された現在のテレビジョン信号をそのま
ま出力させ、残像の発生等の副作用を防止するようにし
ている。

しかし、この様にフレーム間差分値から、固定的に設定
される非線形回路１７を用いて直接的に画像の動きを検
出するようにしたのでは、第８図でＴｏで示される期間
のように、静画部分であっても第９図で示した非線形回
路１７の特性のαＯでボされるレベルを越えるように振
幅のノイズ成分が入力されると、この部分が動画と判定
される。したがって、フレーム間のノイズリダクション
処理が行われなくなり、ノイズ成分かそのまま出力され
るようになってしまう。また、第８図でＴＢで示される
期間のように動画部分であっても、フレーム間差分値Ｘ
３か小さく、これがαＯを下回る場合には、この部分か
静画と判定されてフレーム間ノイズリダクション効果を
行ってしまう。その結果、残像を生じて不自然な画面か
出力される。

特にこの様な誤動作がＴ８で示す期間のように画像の比
較的平坦な部分て発生すると、広範囲にわたって残像を
生ずるようになり、その副作用は非常に目に付き易い状
態となる。

この様な動き検出の誤りによる副作用を防止するために
、例えば非線形回路１７の特性を小さなフレーム間差分
値でも動画と判定するようにα０の値を小さくすること
が考えられる。しかし、このα０の値を小さくすると、
今度はＴｃで示す期間のように比較的大きなノイズに対
しては、静画であってもこれを動画と判定し易くなり、
したがって逆の問題点か生する。

すなわち、この様な従来の動き適応方式によるノイズリ
ダクションシステムにあっては、フレーム間差分値から
直接的にノイズリダクション動作を制御するための動き
検出信号を検出しているため、比較的振幅の大きなノイ
ズ成分に対してはこれを動画と判定し、ノイズ除去動作
が行われない。

また動画部分においても、比較的フレーム間差分値の小
さな部分においては、これか静画と判定されることかあ
る。したかつて、この部分でフレーム間処理を行ってし
まい、その結果不要な残像か生ずる。そして、この様な
残像の発生を防止するために、動き検出部の非線形回路
のしきい値を小さくして、動き検出感度を上げるように
すると、ノイズ成分を画像の動きと判定する誤判定か生
するようになる。

［発明が解決しようとする課ｆｆｉ］この発明は上記のような点に鑑みなされたもので、ノイ
ズ成分の振幅の大きさ等に関係することなく、テレビジ
ョン信号の静画および動画を確実に判定することかでき
、フレーム間あるいはフィールド間処理におけるノイズ
リダクション効果を保った状態で、動き検出の誤動作に
よる動画像の不自然さを防止することかできる、フレー
ム間あるいはフィールド間処理によるノイズリダクショ
ンを行うテレビジョン信号の処理装置を提供しようとす
るものである。

（発明の構成）［課題を解決するための手段］この発明に係るテレビジョン信号の処理装置は、入力テ
レビジョン信号から例えば高域成分である第１の信号成
分と、低域成分である第２の信号成分とに分けて抽出し
、この第２の信号成分を用いて動画および静画の判定を
行い、第１の信号成分に対してフレーム間処理を行って
雑音除去処理を行うようにしている。

［作用］この様に構成されるテレビジョン信号の処理装置にあっ
て、入力テレビジョン信号においては、ノイズ成分は一
般的に高域側に多く含まれ、低域側にはあまり含まれて
いない。したがって、雑音除去処理を行うフレーム間処
理は、入力信号のうち高域成分である第１の信号成分に
対して行うものであり、また画像の動きはノイズ成分の
少ない低域の第２の信号成分によって行うようにしてい
る。したかって、ノイズリダクションの効果を失うこと
なく、充分な大面積画像における残像妨害を軽減し、良
質な画像か安定して再生可能とされるようになる。

［実施例］以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。

第１図はその回路構成を示すもので、入力端子２１には
第２図で２１で示すようにノイズを含んたＹ信号が入力
される。このＹ信号はローパスフィルタ２２に供給され
、このフィルタ２２を通過することによってＹ信号の中
の低域成分Ｚ４（第２図参照）が抽出される。さらに人
力Ｙ信号Ｚ１は加算器２３に供給され、この加算器２３
でローパスフィルタ２２からの低域の信号Ｚ４を減算し
、Ｙ信号の中の高域成分を抽出する。そして、この加算
器から得られた高域成分の信号は第１の係数器２４に供
給し、またローパスフィルタ２２からの低域の信号は加
算器２５に供給する。

加算器２５からの出力信号は出力端子２６に供給される
ようになるものであるが、この信号はさらに１フレーム
の遅延回路２７に供給する。この遅延回路２７からの第
２図に２２で示す出力信号は、ローパスフィルタ２８に
供給して低域周波数成分の信号を抽出すると共に加算器
２９に供給し、この加算器２９てローパスフィルタ２８
からの信号を減算する。

すなわち、この加算器２９からは１フレーム前の信号の
高域成分の信号が抽出され、この高域成分の信号は第２
の係数器３０に供給される。またローパスフィルタ２８
からの１フレーム前の信号の低域成分は、加算器３１に
供給する。この加算器３１にはロバスフィルタ２２から
の、現フレームの低域の信号成分Ｚ１が供給されており
、この信号Ｚ４から１フレーム前の信号Ｚ２の低域の信
号成分を減算するようになり、この加算器３１からはそ
の差分値の信号Ｚ３が出力されるようになる。

第１および第２の係数器２４および３０は、動き検出回
路３２からの制御信号に１によって制御されるもので、
この係数器２４および３０の各々で加算器２３から出力
される信号と、フレーム単位で過去の信号とされる信号
Ｚ２のそれぞれ高域成分を、それぞれゲインに１および
（１−ｋｌ）に制限する。

その後、これら係数器２４および３０それぞれから出力
信号は、加算器３３において加算され、この加算された
信号が、加算器２５で出力信号の高域の信号成分として
加算される。すなわち、第１および第２の係数器２４．
３０、さらに加算器３３によって、係数ｋｌによって制
御可能な混合回路を構成するようになる。

この場合、係数器２４および３０からの出力信号には、
入力テレビジョン信号中の低域成分は含まれていないた
め、ローパスフィルタ２２からの出力信号と加算器２５
で加え合わせることによって、低域成分を補っている。

すなわち、この様に構成される信号処理装置においては
、フレーム間のノイズリダクション（雑音除去）処理は
、ノイズ成分か比較的多く含まれている高域成分の信号
に限定し、ノイズ成分の少ない低域成分の信号に対して
は、フレーム間の処理を行わないようにしている。

ローパスフィルタ２２および２８それそ゛れからの出力
信号、すなわち現在の信号Ｚ１、およびこれより１フレ
ーム前の信号Ｚ２それぞれの低域成分は、加算器３１に
供給されてその差分値か求められている。このフレーム
間差分値信号は絶対値回路３４に供給され、絶対値かと
られる。そして、この絶対値は動き検出回路３２に供給
され、入力絶対値に対応して画像の動きの状態が判別さ
れる。

第３図の（Ａ）はこの動き検出回路３２の具体的な構成
例を示しているもので、絶対値回路３４がらの出力信号
Ｚ５は端子４１に入力され、まず非線形回路４２に与え
られる。この非線形回路４２の特性は同図の（Ｂ）で示
すように設定されるもので、絶対値回路３４からの出力
信号Ｚ５がしきい値α１以下であるときは“０”を出力
し、信号Ｚ５がしきい値β１以上であるときは“１．０
”を出力する。

そして、この非線形回路４２からの出力信号Ｚ６はシフ
トレジスタ４３に与えるもので、このシフトレジスタ４
３は例えば（Ｃ）図で示すように構成される。すなわち
、ｎ段のＤ型フリップフロップ４３１〜４３ｎを縦列に
接続して構成されるもので、供給されるクロック信号Ｃ
Ｋ単位に、入力データを１段シフトし、並列的に出力す
るようにしている。

そして、このシフトレジスタ４３からの出力信号は最大
値回路４４に入力し、ｎ段それぞれからの出力データの
中の最大値を端子４５から出力されるようにしている。

第４図は上記動き検出回路３２における信号の状態を示
している。

すなわち、第７図を用いて説明した従来型にあっては、
全帯域の信号成分に基づいて動き検出を行っているのに
対して、この実施例で示す装置にあっては、加算器３１
てフレーム差分をとられる信号を、ローパスフィルタ２
２および２８で抽出された低域成分の信号に限定して動
き検出を行っている。

このため、フレーム間差分信号Ｚ３は、第２図で示す期
間ＴＤて示されるようにそのエツジ部分で立ち上がり、
立ち下がりは鈍くなっている。この結果この部分は動画
として検出されることがなく、欠落する可能性がある。

そこで動き検出回路３２を構成するシフトレジスタ４３
、および最大値回路４４によって、周囲の画素の動きの
信号の最大値を検出し、これにより動画部を空間的に広
げて欠落を防止している。

この様にして検出された動き検出信号に１によって、係
数器２４および３０、さらに加算器３３によって構成さ
れる混合回路を、画素が動いている場合には係数ｋｌを
“１．０”に近い値とし、フレーム演算によるノイズリ
ダクション効果を下げている。そして、逆にフレーム差
分値Ｚ３が小さいときには、静画であってフレーム相関
が高いと判定し、フレーム演算処理によるノイズリダク
ション効果を上げるようにする。

以上説明したようにこの実施例にあっては、動きを検出
するための信号源を、比較的ノイズ成分の少ない低域成
分の信号に限っている。したがって加算器３１から出力
されるフレーム間差分値信号Ｚ３には含まれるノイズ成
分は少なく、第２図で示すＴ。の期間で示されるように
、比較的振幅の大きいノイズ成分についても、これを動
画と誤判定することを防止できる。さらに、ノイズによ
る影響を少なくすることによって、非線形回路４２のし
きい値α１およびβ１を、より小さな値に設定すること
が可能となり、これと合わせて非線形回路４２の出力信
号に対して、動画部分を空間的に広げることで、第２図
で示すＴＢの期間のように、比較的フレーム間差レベル
の小さい動き部分に対しても、これを確実に動画として
検出することが可能とされる。

また、フレーム演算を施す信号成分を、一般にノイズ成
分の多い高域部分に限定することによって、ノイズリダ
クション効果を失うことなく、且つ動画の検出もれが発
生した場合においても、低域成分はフレーム演算を行わ
ないものであるため、広範囲にわたって残像妨害を低減
することができるようになる。

第５図は他の実施例を示すもので、第１図の実施例と同
一構成部分は同一符号を付してその説明は省略する。

この実施例にあっては、第１および第２の係数器２４お
よび３０、さらに加算器３３で構成される混合回路にお
いて、フレーム間ノイズリダクション処理を施す信号成
分は、テレビジョン信号中の高域成分に限定しているも
のであり、また動きを検出するために加算器３１におい
てフレーム間差分値を求める信号源は、ローパスフィル
タ２２および２８からの出力である低域成分に限定して
いる。

そして、入力端子２１から入力されたテレビジョン信号
の現信号と、１フレーム遅延回路２７から出力されるフ
レーム単位の過去の信号のそれぞれから、ローパスフィ
ルタ２２および２８からの出力信号を差し引いた信号、
すなわち現信号と過去の信号それぞれの高域の信号成分
ＳＯおよびＳｌを、動き検出回路５０に取り込むように
している。

第６図の（Ａ）はこの動き検出回路５０の具体的な構成
例を示しているもので、現信号と過去の信号それぞれの
高域の信号成分ＳＯおよびＳｌを、それぞれ絶対値回路
５１および５２に取り込む。この絶対値回路５１および
５２それぞれからの出力は、最大値回路５３に供給し、
その絶対値の最大値を選択してコンパレータ５４に供給
する。このコンパレタ５４では端子５５から入力される
しきい値ｒｅｆと比較シ、このコンパレータ５４からの
出力信号はセレクタ５６に選択信号として出力する。こ
のセレクタ５６では非線形回路５７のしきい値（α２、
β２）および（α３、β３）の一方を選択する。

第６図の（Ｂ）に上記非線形回路５７の特性を示してい
る。

ここでセレクタ５６の制御は、最大値回路５３の出力信
号がコンパレータ５４のしきい値ｒｅｆを越えた場合に
は、しきい値（α２、β２）を選択するように設定し、
逆に最大値回路５３の出力信号がコンパレータ５４のし
きい値ｒｅｖ以下であるときには、Ｌｌい値（α３、β
３）を選択するようにしている。

すなわち、この実施例において現信号とフレーム単位の
過去の信号のそれぞれ高域レベルの太きい方から、比較
的レベルの高いエツジ成分を検ａし、このエツジ成分か
検出されたときには、非線形回路５７のしきい値αおよ
びβを通常より小さくし、より小さなフレーム間差であ
っても、動画の検出が可能とされるようにしている。し
たがって、レベル差の大きい急峻なエツジ部分における
動画の検出の欠落が軽減されるようになる。

すなわち、この実施例のようにすれば、動画像における
残像妨害を改善し、且つ充分なノイズリデュース効果を
もった雑音除去を実現できる信号処理回路が得られる。

［発明の効果］以上のようにこの発明に係るテレビジョン信号の処理装
置によれば、フレームあるいはフィールド間処理による
動き適応型ノイズリダクションシステムにおいて、画像
の動き検出を比較的ノイズ成分の少ない低域成分を用い
るようにすることによって、ノイズによる誤動作の発生
を抑制することかでき、雑音除去効果が効果的に向上さ
れる。

また、同時に動き検出の感度を上げることも可能とされ
るもので、さらにフレームあるいはフィールド間演算処
理を行う信号を比較的ノイズ成分の多い高域成分に限定
することで、動画像における残像妨害か改善されるよう
になる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係る信号処理装置を説明
する構成図、第２図はこの実施例を説明する信号波形図
、第３図はこの実施例で使用される動き検出回路の例を
説明する図、第４図は同じく信号波形図、第５図はこの
発明の他の実施例を説明する構成図、第６図はこの実施
例で使用される動き検出回路を説明する図、第７図は従
来の雑音除去装置を示す構成図、第８図はこの従来例を
説明する信号波形図、第９図は非線形特性を示す図であ
る。２２．２８・・・ローパスフィルタ、２３．２５．２９
．３１．３３・・・加算器、２４．３０・・・係数器、
２７−１フレーム遅延回路、３２．５０・・・動き検出
回路、３４・・・絶対値回路。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦第１図（Ｂ）（Ｃ）第３図第２図第４図第図（Ｂ）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）入力信号の中の第１の周波数範囲の信号成分を抽
出する第１の信号抽出手段と、前記入力テレビジョン信号から、少なくとも前記第１の
周波数範囲と一部周波数特性の異なる第２の周波数範囲
の信号成分を抽出する第２の信号抽出手段と、少なくとも前記第１の信号成分を含む信号が入力され、
前記第１の信号成分に対して少なくとも１フィールド遅
延した第３の信号成分を出力する信号遅延手段と、前記第１の信号と第３の信号成分とに基づいて、前記第
２の信号成分の動きを検出する動き検出手段と、この動き検出手段からの動き検出信号に基づいて前記第
１および第３の信号を制御して合成し、前記第１の信号
成分に雑音除去処理を施す雑音処理手段とを具備し、この雑音除去処理の施された信号と前記第２の信号成分
とによって出力信号が構成されるようにしたことを特徴
とするテレビジョン信号の処理装置。
（２）前記第１の信号抽出手段では入力テレビジョン信
号中の高域周波数成分を中心とした信号成分を抽出し、
前記第２の信号抽出手段では入力テレビジョン信号中の
低域周波数成分を中心とした信号成分が抽出されるよう
にした請求項１のテレビジョン信号の処理装置。