JPH04329073A - テレビジョン受像機のノイズ除去回路 - Google Patents

テレビジョン受像機のノイズ除去回路

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JPH04329073A
JPH04329073A JP3098894A JP9889491A JPH04329073A JP H04329073 A JPH04329073 A JP H04329073A JP 3098894 A JP3098894 A JP 3098894A JP 9889491 A JP9889491 A JP 9889491A JP H04329073 A JPH04329073 A JP H04329073A
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JP
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Withdrawn
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JP3098894A
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Yoshito Masafuji
正藤 義人
Minoru Shimizu
清水 穰
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、テレビジョン受像機
におけるノイズ除去回路に関し、特にディジタル信号処
理を行うテレビジョン受像機におけるノイズ除去回路に
関する。
【0002】
【従来の技術】テレビジョン受像機において、受像機内
部、放送電波、あるいはVTR等でノイズが混入した場
合、画面上ではランダムなノイズのパターンとして現れ
、画質を劣化させることがある。ノイズの混入した画素
が静止領域に含まれていれば、隣接フレームの画素を用
いることによる従来のノイズ除去方法でぼけのない画像
を得ることができる。
【0003】しかしながら、ノイズの混入した画素が動
画像領域に含まれている場合、上述のようなフレーム間
にわたる処理を行った場合、画素の位置がずれるため正
しい画素値が得られない。このため、同一フレーム内の
画素のみを用いて処理を行う必要がある。このような動
画像におけるノイズ除去方法として、たとえば注目画素
を含む5〜9画素程度の周囲画素との単純平均を用いる
方法がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこの方法
では、本来の画像のエッジ等に現れる高周波成分まで除
去するため、画像にぼけが目立つ問題がある。このよう
なぼけを低減するため、平均値算出の際の注目画素の重
みを増す方法があるが、ノイズの低減には逆効果であっ
た。
【0005】それゆえに、この発明の主たる目的は、ノ
イズを有効に低減でき、しかもエッジを確実に保存でき
る、テレビジョン受像機のノイズ除去回路を提供するこ
とである。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明は、テレビジョ
ン受像機においてコンポーネント信号のうち少なくとも
いずれか1つの信号成分からなるフィールド画像内に1
つの注目画素とそれを含む複数の画素とから構成される
ウインドウを設定し、ウインドウ内の注目画素と注目画
素を除くウインドウ内の他の画素とのそれぞれの差の絶
対値が変更可能な第1の閾値以下である画素数を求め、
そして画素数が変更可能な第2の閾値以下であればウイ
ンドウ内の全画素の平均値を求め、そうでなければ絶対
値が第1の閾値以下である画素および注目画素のみにつ
いて平均値を求め、いずれかを元の画素値と置き換える
ノイズ除去回路であって、第1の閾値を1または複数の
フィールド画像毎に決定する閾値決定手段を備える、テ
レビジョン受像機のノイズ除去回路である。
【0007】
【作用】設定されたウインドウ内の注目画素と注目画素
を除くウインドウ内の他の画素とのそれぞれの差の絶対
値を求め、その絶対値が変更可能な第1の閾値(S)以
下である画素数(M)を求める。その画素数(M)が変
更可能な第2の閾値(K)以下であればブロック内の全
画素の平均値を求め、そうでなければ注目画素との差の
絶対値が第1の閾値以下である画素と注目画素のみとに
ついて平均値を求め、いずれかを元の画素値と置き換え
て新画素値とする。したがって、ウインドウ内にエッジ
が存在する場合、M>Kとなり、ウインドウ内全画素の
平均値が新画素値として置き換えられることはないので
、エッジは確実に保存される。
【0008】また、たとえばフィールド画像毎にノイズ
レベルを検出し、これによって第1の閾値(S)を決定
することによって、画像毎に最適閾値が用いられ、ノイ
ズレベルが変動した場合やチャネル間で受信状態が異な
る場合にも適応的にノイズが除去される。
【0009】
【発明の効果】この発明によれば、画像のエッジ情報を
保持しながらノイズ除去を行うため、良好なテレビジョ
ン画像を得ることができる。さらに、閾値決定手段を用
いるため、適応的にノイズ除去を行うことができ、S/
N比を改善できる。この発明の上述の目的,その他の目
的,特徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施
例の詳細な説明から一層明らかとなろう。
【0010】
【実施例】まずこの発明を原理的に説明する。ラスタス
キャンされるテレビジョン画像の1つのフィールド内に
おいて、図2に示すように、表示画面1の水平方向の画
素数をhとし、垂直方向の画素数をvとする。NTSC
方式の4fSCサンプリング(fSC:色副搬送波周波
数、約3.58MHz)の例ではh=910であり、v
=263である。
【0011】図3および図4には処理上の仮想的なフィ
ールド画面1と実際にスキャンライン2でインタレース
走査される奇数フィールドおよび偶数フィールドの画素
番号との対応を示すが、奇数フィールドにおいては最終
ラインの後半分に、また偶数フィールドにおいては第1
ラインの前半分に、それぞれ、画素が存在しない。しか
しながら、説明の都合上、奇数フィールドにおいては第
1ラインの最も左の画素2es(図3)を起点g00と
し、偶数フィールドにおいては仮想的に第1ラインを延
長し、仮想的な画素2os(図4)を起点g00として
設定する。同じように、奇数フィールドにおける最終ラ
インを仮想的に延長して画素2ee(図3)を終点gn
−1 V−1 として設定し、偶数フィールドにおいて
は最終ラインの最も右の画素2oe(図4)を終点gn
−1 V−1 として設定する。
【0012】フィールド内で、図5に示すように水平方
向の画素数が(2n+1)、垂直方向の画素数が(2m
+1)のウインドウ3を設定し、そのウインドウ3の中
心画素を注目画素と呼び、この画素に対し、ノイズ除去
処理を実施する。この実施例では、n=m=2として、
5画素×5画素の25画素からなるウインドウ3を示し
た。
【0013】なお、この実施例では図5のような矩形の
ウインドウを設定したが、その形状は任意であり、多角
形等でもよい。また、注目画素は必ずしもウインドウの
中心である必要はない。ただし、ノイズがフィールド内
で2次元的にランダムに広がっている場合は、ウインド
ウの中心に注目画素を置き、ウインドウサイズを矩形,
円形等の点対称な形状にすることが有効である。
【0014】注目画素をgijとし、その注目画素gi
jにおける信号成分をfij、ノイズ成分をnijとす
れば、gij=fij+nijとなる。ただし、i=0
,1,2,・・・,h−1であり、j=0,1,2,・
・・,v−1である。この発明に従ったノイズ除去方法
は、上述のウインドウ3内の画素に対して、注目画素と
のそれぞれの差分の絶対値を算出し、これが変更可能な
閾値(Sとする)の範囲にある画素のみを用いて平均値
を算出するものである。
【0015】ノイズ除去後の画素を図6に示すFijと
すれば、数1が得られる。
【0016】
【数1】
【0017】ただし、数1において、(gij−S)≦
gkl≦(gij+S)のときδkl=1となり、(g
ij−S)>gklまたは(gij+S)<gklのと
きδkl=0である。閾値Sの値は、画像によるが、信
号成分のとり得る最大値に対し2〜3%程度が適当であ
る。しかしながら、後に図7および図8を参照して説明
するように、この閾値Sは、フィールド画像毎にノイズ
レベルを基準として決定される。
【0018】さらに、ウインドウ3内での孤立点を除去
するため、gkl±Sに入る画素数(Mとする)が、別
途設定する変更可能な閾値(Kとする)以下の場合、注
目画素g00におけるノイズはスポット的なノイズと判
断し、新画素値Fijとしては、ウインドウ内全画素の
単純平均を用いる。ウインドウサイズが5×5の例では
、閾値K=3程度が適当である。この場合、M=0,1
,2,3のときは常にδkl=1となり、ウインドウ内
の全画素の単純平均を求め、M=4〜24のときはδk
l=1となる画素のみを用いてその平均値を求めること
となる。画像内にエッジ成分が存在した場合、これはウ
インドウ内で孤立点とはならず、M>Kとなるので、エ
ッジの保存が可能であり、ぼけの少ない画像が得られる
こととなる。
【0019】このような原理に基づく実際の回路構成を
図1のブロック図により説明する。この図1に示す実施
例においても、簡単のため、ウインドウサイズを5画素
×5画素の矩形とし、注目画素g00を中心の画素とし
た。ただし、先に述べたように、ウインドウサイズ,形
状,注目画素の位置は任意である。この図1の実施例に
おいて、入力端子12にコンポーネント信号たとえば輝
度信号が入力され、その輝度信号はウインドウマトリク
ス14において、ラインメモリ等の遅延素子により5画
素×5画素の総数25画素にマトリクス化される。この
ウインドウマトリクス14からの画像データは、S判定
回路16に入力される。このS判定回路16には、後に
詳細に説明するS設定回路18によって、前述の閾値S
が設定される。
【0020】このS判定回路16において、注目画素g
00を除く24画素と注目画素とのそれぞれの差分をと
り、各差分の絶対値とS設定回路18によって設定され
た閾値Sとを比較する。そして、各差分の絶対値が閾値
S以内であれば、その画素のフラグFSklをアクティ
ブとする。ここで、k=0,1,2,3,4であり、l
=0,1,2,3,4である。ただし、k=2かつl=
2は注目画素にあたるので除く。
【0021】K判定回路20では、24画素の内、フラ
グFSklがアクティブである画素数Mを算出する。こ
こで、MとK設定回路22によって設定された変更可能
な閾値Kとを比較する。そして、M≦Kであれば、フラ
グFKをアクティブにする。なお、タイミング調整回路
24はS判定回路16およびK判定回路20での処理時
間とウインドウマトリクス14からの5画素×5画素の
データとの位相を合わせるためのものであり、主として
メモリを含む。
【0022】最後に、平均値回路26でフラグFKおよ
びFSklにより、平均値の算出を行う。すなわち、フ
ラグFKがアクティブのとき、フラグFSklによらず
、常にウインドウ内の25画素全ての平均を算出し、新
たな画素値Fijとする。しかしながら、フラグFKが
非アクティブのときには、フラグFSklがアクティブ
である画素および注目画素についてのみ平均値算出を行
い、新たな画素値Fijとする。この新画素値Fijが
出力端子28から出力される。
【0023】このような処理をフィールド内の全画素に
ついて順次実施することによって、ノイズ除去が達成さ
れるが、放送電波の受信状況の時間的な変化やチャネル
による受信状態の差などによりノイズの程度が異なるの
で、画像に応じて最適な閾値Sを設定することが望まし
い。たとえば、S/N比の小さい画像では、閾値Sを大
きくすることにより若干ぼけが増加するがノイズ除去効
果を強くしたほうがよい。逆に、S/N比の大きい画像
については、強いノイズ除去効果は必要ないので閾値S
を小さくすれば画像のぼけによる劣化を少なくできる。
【0024】そこで、図7および図8に示すS設定回路
18では適応的に閾値Sを決定し、ノイズレベルが時間
的に変化した場合でもぼけが少なくかつS/N比のよい
画像を得るようにしている。なお、フィールド画像内の
ノイズレベルの検出方法としてはいくつかの方法がある
が、図7および図8の実施例ではノイズの標準偏差を用
いた方法について説明する。通常、局所領域内において
は画素間の相関が強いため、先に述べた5×5ウインド
ウ内画素の標準偏差はほぼウインドウ内のノイズレベル
の標準偏差を表しているといえる。しかしながら、画像
によっては必ずしも当てはまらないので、具体的には、
順次にフィールド画像全体についてウインドウ内標準偏
差を算出し、その最小値をもってそのフィールド画像の
ノイズレベルの標準偏差とする。ただし、ウインドウサ
イズは5×5に限られるわけではないが、広くとり過ぎ
ると画像自体の標準偏差を算出してしまうこと、あるい
はハードウェア量が増大する点で好ましくない。
【0025】図7を参照して、端子30からの入力コン
ポーネント信号は、ラインメモリ32,DFF(Dフリ
ップフロップ)34等の遅延素子によって5×5のウイ
ンドウマトリクス化され、加算器36でその25画素の
和(ADij)を算出し、その平均値を得るため除算器
38により(ADij÷25)を算出し、それを平均値
(Xij)とする。この平均値が図8および図9に示す
差分2乗演算回路44に与えられる。
【0026】図8を参照して、ウインドウ内の各画素と
平均値の差分2乗和を求めるために、まず、タイミング
調整回路40(図7)の出力すなわち端子42の出力を
先と同様にラインメモリ32,DFF34等で5×5ウ
インドウマトリクス化し、各出力について図9に詳細に
示す差分2乗演算回路44の加算器46および乗算器4
8によって差分の2乗(gkl−Xij)2 を求め、
加算器50により25画素の和を求める。この結果を、
除算器52により25で割った後、平方根演算回路54
によってその平方根を求めることにより、標準偏差(d
ij)を算出する。このような一連の演算を1フィール
ド内の全画素について実施し、最小値比較回路56にお
いて最小値を求め、これをフィールド画像の標準偏差(
D)とする。最小値の算出は標準偏差(dij)が画素
クロック毎に得られるのでフィールド画像単位で逐次比
較していけばよい。
【0027】なお、実際に用いるノイズと信号との差分
の閾値Sとしては、乗算器58によりこの標準偏差(D
)の整数(C)倍したものを用いる。ただし、Cの値は
2〜3程度でよい。このようにして得られた閾値Sを先
に述べたノイズ除去回路10に入力する。ただし、閾値
Sの算出の間のタイミングを調整するため、コンポーネ
ント信号は遅延素子からなるタイミング調整回路40お
よび60を通してノイズ除去回路10の入力端子12に
与えられる。
【0028】図7および図8に示す実施例では、除算器
38および52を用いているが、これらは乗算器により
(1/25)の乗算を行う回路やROM等のメモリ素子
を用いるテーブルとして構成されてもよい。また、平方
根の算出の際も、上述の平方根演算回路54のような専
用の演算回路以外にROM等のメモリ素子を利用しても
よい。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例を示すブロック図である。
【図2】表示画面を示す図解図である。
【図3】奇数フィールドでの画素の位置と実際の処理に
おける画素番号との対応を示す図解図である。
【図4】偶数フィールドでの画素の位置と実際の処理に
おける画素番号との対応を示す図解図である。
【図5】ウインドウとその注目画素の信号成分を示す図
解図である。
【図6】ウインドウとノイズ除去後の画素を示す図解図
である。
【図7】図1の実施例のS設定回路の一部を示すブロッ
ク図である。
【図8】図1の実施例のS設定回路の他の部分を示すブ
ロック図である。
【図9】図8の差分2乗演算回路を示すブロック図であ
る。
【符号の説明】
1              …フィールド画面2 
             …スキャンライン3   
           …ウインドウ10      
      …ノイズ除去回路12         
   …入力端子14            …ウイ
ンドウマトリクス16            …S判
定回路18            …S設定回路20
            …K判定回路22     
       …K設定回路24,40,60…タイミ
ング調整回路26            …平均値回
路28            …出力端子30   
         …入力端子32         
   …ラインメモリ34            …
DFF36,46,50…加算器 38,52      …除算器 42            …端子 44            …差分2乗演算回路48
,58      …乗算器

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】テレビジョン受像機においてコンポーネン
    ト信号のうち少なくともいずれか1つの信号成分からな
    るフィールド画像内に1つの注目画素とそれを含む複数
    の画素とから構成されるウインドウを設定し、ウインド
    ウ内の注目画素と注目画素を除くウインドウ内の他の画
    素とのそれぞれの差の絶対値が変更可能な第1の閾値以
    下である画素数を求め、そして前記画素数が変更可能な
    第2の閾値以下であれば前記ウインドウ内の全画素の平
    均値を求め、そうでなければ前記絶対値が前記第1の閾
    値以下である画素および注目画素のみについて平均値を
    求め、いずれかを元の画素値と置き換えるノイズ除去回
    路であって、前記第1の閾値を1または複数のフィール
    ド画像毎に決定する閾値決定手段を備える、テレビジョ
    ン受像機のノイズ除去回路。
JP3098894A 1991-04-30 1991-04-30 テレビジョン受像機のノイズ除去回路 Withdrawn JPH04329073A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006087030A (ja) * 2004-09-17 2006-03-30 Olympus Corp ノイズ低減装置
JP2010050607A (ja) * 2008-08-20 2010-03-04 Nec Corp 画像処理装置、ノイズ低減方法及びプログラム

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Effective date: 19980711