JPH0528852Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 技術分野 本考案は、映像信号の雑音除去回路に関し、特
にフレームメモリを用いた巡回型フイルタによつ
て構成されて映像信号に含まれる雑音成分を除去
する雑音除去回路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（以下、
フレーム間相関と略称する）が非常に強い。一
方、映像信号に含まれる雑音成分は、一般にフレ
ーム間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雑音成分のエネルギ
ーのみが低下することになる。かかる事実に鑑み
なされた雑音除去回路があり、その基本型の構成
を第８図に示す。

第８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（アナログ／デイジタル）変換器１
でデイジタル化される。このデイジタル映像信号
は乗算器２を経て加算器３の一入力となる。加算
器３の加算出力はそのままＤ／Ａ（デイジタル／
アナログ）変換器４でアナログ化されて映像出力
となると共に、フレームメモリ５に供給され１フ
レーム分のデータが記憶されることによつて、１
フレーム相当期間だけ遅延される。このフレーム
メモリ５から読み出されたデータは乗算器６を介
して加算器３の他入力となつて１フレーム後の映
像信号と加算される。以上により、フレームメモ
リを用いた巡回型フイルタ７が構成される。この
巡回型フイルタ７は、その伝達関数Ｈ（ZF）が、 Ｈ（ZF）＝（１−Ｋ）／（１−K_ZF ^-1） で表わされ、時間方向（フレーム間）のローパス
フイルタとなる。ここに、_ＺＦ ^-1は１フレームの
遅延に対応する単位遅延演算子である。

このフレームメモリを用いた巡回型フイルタ７
によると、雑音は平均振幅で、｛（１−Ｋ）／（１
＋Ｋ）｝^1/2倍に低減される。そこで、係数Ｋの値を
１に近づけれぱ、全帰還巡回型フイルタとなり、
最も効率良く雑音を低減することができる。

とろこで、映像信号には動きがあり、動画部に
おいては、１フレーム相当期間だけ遅延した画像
情報を次々と加算することにより、いわゆるぼけ
の現象が起こる。このぼけの現象をなくするため
には、映像信号の動きの度合に応じて巡回型フイ
ルタ７の帰還量を決める係数Ｋを１≧Ｋ≧０の範
囲で変化させる必要がある。このために、映像信
号の動きを検出する動き検出回路８が設けられて
いる。この動き検出回路８は、原映像信号とフレ
ームメモリ５で１フレーム相当期間だけ遅延され
た映像信号との差分（レベル差）を減算器９で検
出し、この差分を絶対値回路１０で正値化するこ
とにより映像信号の動きの度合を示す情報を得る
構成となつており、この動き検出情報に応じて係
数設定回路１１において係数Ｋが設定されるよう
になつている。そして、例えば、静止画部では、
Ｋ＝１に設定することにより雑音を除去でき、動
画部では、Ｋ＝０に設定することにより、雑音除
去はある程度犠牲となるが、上記ぼけの現象を抑
え画質の劣化を防ぐことができることになる。

このように、従来の雑音除去回路では、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、雑音除去効率を犠牲にしなければならない
とう欠点があつた。

考案の概要 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、静止画部のみならず動
画部においても雑音除去効率を高く保つことが可
能な映像信号の雑音除去回路を提供することを目
的とする。

本発明による雑音除去回路は、フレームメモリ
を有しかつ入力映像信号中の少なくとも輝度信号
が供給される巡回型フイルタを有して、前記入力
映像信号に含まれる雑音成分を除去して出力映像
信号を得る雑音除去回路であつて、 前記入力映像信号の輝度信号の高域空間周波
数・低時間周波数成分及び低域空間周波数・高時
間周波数成分の両成分のうちの少なくとも一方の
レベルを検出する検出手段と、前記検出手段の検
出レベルに応じて前記両成分のうちの少なくとも
一方を前記入力映像信号の輝度信号から除去する
除去手段と、前記両成分のうちの少なくとも一方
を前記巡回型フイルタの出力信号に混合して前記
出力映像信号を得る混合手段と、前記除去手段に
より前記両成分のうちの少なくとも一方が除去さ
れた輝度信号を前記巡回型フイルタに供給するこ
とを特徴としている。

実施例 以下、本考案の実施例を図に基づいて詳細に説
明する。

まず、映像信号の動きによるぼけの現象におい
て、視覚特性上目立ち易い成分は時空間周波数領
域でどのような成分かについて考えるに、その成
分は一般に高域空間周波数で動きの遅いもの、す
なわち画像の輪郭部分がゆつくり動いた場合に相
当するものと、次に気になる成分と低域空間周波
数で動きの速いもの、すなわち画面上の面積の広
い平坦部分の速い動きに相当するものとがある。
そこで、動きの速度と時空間周波数領域における
スペクトルの分布を考える。

第２図において、垂直空間周波数νと時間周波
数ｆとのスペクトル分布（ａ）で見ると、画像が
垂直方向に動いた場合、その速度が速ければａ又
はｃで示される平面にスペクトルが存在し、遅け
ればｂ又はｄの平面にある。ｂとｄあるいはａと
ｃの違いは動き方向が上か下かの違いである。同
様のことが、水平空間周波数μと時間周波数ｆと
のスペクタル分布（ｂ）で見た場合でも言える。
すなわち、速度が速いときがｇ，ｅで、遅いとき
がｆ，ｈの平面にスペクトルが分布する。ｇとｅ
あるいはｆとｈは動き方向が左右いずれかによつ
て区別される。よつて、高域空間周波数で動きの
遅い成分は（ａ），（ｂ）にＸで示した領域、低域
空間周波数で動きの速い成分はＹで示した領域と
なる。但し、ν，μ軸上は静止画スペクトル存在
位置なので除いて考える。また、破線は輝度
（Ｙ）信号の電力の大きい領域である。

第１図は、本考案の一実施例を示すブロツク図
であり、図中第８図と同等部分は同一符号により
示されている。図において、入力映像信号Ａは
Ａ／Ｄ変換器１でデイジタル信号に変換され、し
かる後巡回型フイルタ７Ａに入る。巡回型フイル
タ７Ａは、フレームメモリ５と、（１−Ｋ）倍、
Ｋ倍の乗算器２，６と、これら乗算器２，６の各
出力、すなわち原映像信号と１フレーム相当期間
だけ遅延した映像信号とを加算する加算器３と、
この加算器３から出力される映像信号を輝度
（Ｙ）信号と色（Ｃ）信号とに分離するＹ／Ｃ分
離回路１２と、このＹ／Ｇ分離回路１２で分離さ
れた色信号の位相を反転させるクロマイバータ１
３と、このインバータ１３で位相反転された色信
号C′とＹ／Ｃ分離回路１２で分離されかつ後述す
る時空間周波数処理を受けた輝度信号Y′とを加
算する加算器１４とから構成されており、この加
算器１４の出力が直接フレームメモリ５に供給さ
れると共に、加算器３０を介してＤ／Ａ変換器４
に供給され、アナログ信号に変換されて映像出力
Ｂとなる。なお、クロマインバータ１３が設けら
れているのは、NTSC方式の映像信号はフレーム
毎に色信号の位相が180°異なるので、色信号の位
相をフレーム間で一致させるためである。

Ｙ／Ｃ分離回路１２で分離された輝度信号成分
は２次元空間のLPF（ローパスフイルタ）１５を
通過し、これにより低域空間周波数成分Ｄが得ら
れる。また、この低域空間周波数成分Ｄを減算器
１６で輝度信号成分Ｙから減ずることにより高域
空間周波数成分Ｅが得られる。低域空間周波数成
分Ｄ及び高域空間周波数成分Ｅはそれぞれ、第３
図ａ及び第４図ａに斜線で示された部分に相当す
る。なお、第３図及び第４図において、ν，μ，
ｆはそれぞれ垂直空間周波数、水平空間周波数、
時間周波数を示している。

高域空間周波数成分Ｅが時間方向のBPF（バン
ドパスフイルタ）１７を通過することにより、第
４図ｂ，ｃで表わされる時空間成分Ｇ、すなわち
高域空間周波数−低時間周波数成分が得られる。
一方、低域空間周波数成分Ｄが時間方向のHPF
（ハイパスフイルタ）１８を通過することにより、
第３図ｂ，ｃで表わされる時空間成分Ｆ、すなわ
ち低域空間周波数−高時間周波数成分が得られ
る。これにより、動きぼけの目立ち易い成分が映
像信号から抽出されることになる。時空間成分
Ｇ，Ｆはレベル検出回路１９，２０及び乗算器２
１，２２に供給される。レベル検出回路１９，２
０は時空間成分Ｇ，Ｆの各レベルの絶対値を検出
し、その検出出力を係数設定回路２３，２４に供
給する。係数設定回路２３，２４は乗算器２１，
２２の乗算係数１，Ｈを設定するためのもので、
時空間成分Ｇ，Ｆの検出レベルが一定レベル以下
では、ぼけの現象を起こす成分があつたとしても
レベル的に小さく、画質の劣化は起きないので、
一定レベル以上において入力レベルに応じて徐々
に係数Ｈ又はＩが大きくなる特性を有している
（第５図参照）。これら係数Ｈ，Ｉが乗算器２１，
２２で乗ぜられることによつて時空間成分Ｇ，Ｆ
のレベルが調整される。

乗算器２１，２２でレベル調整された時空間成
分Ｊ，Ｎは加算器２５において加算され、総合的
に輝度信号Ｙから除去したいぼけ成分Ｌとなり、
減算器２６において輝度信号Ｙから減ぜられる。
このぼけ成分Ｌが減ぜられた輝度信号Y′が巡回
型フイルタ７Ａの入力、すなわち加算器１４を介
してフレームメモリ５の入力となる。

また、時空間成分Ｊは非線形回路２８を介し
て、時空間成分Ｎは直接に加算器３０にそれぞれ
供給され、巡回型フイルタ７Ａにおける加算器１
４の加算出力と加算される。ところで、高域空間
周波数で低時間周波数成分である時空間成分Ｊ
は、動きに対してぼけを生ずる成分ばかりではな
く、同時に高域のノイズ成分をも含んでいる。こ
のため、非線形回路２８においては、ノイズ成分
が信号成分に対して相対レベルが小さいことを利
用して、第６図に示す如き入出力特性により、時
空間成分Ｊのレベルがある一定レベル以上になつ
たら低レベルノイズ成分を除去する動作が行なわ
れる。そして、この低レベルノイズ成分が除去さ
れた高域空間周波数−低時間周波数成分Ｊと低域
空間周波数−高時間周波数成分Ｎとを、１フレー
ム遅延されていなくかつ雑音除去された映像信号
Ｍと加算し、Ｄ／Ａ変換器４でアナログ化するこ
とにより、最終的に、雑音が除去されかつＳ／Ｎ
が改善された映像信号Ｂが得られるのである。

一方、係数設定回路２３，２４から出力される
係数Ｉ，Ｈは加算器２９で加算され、この加算出
力Ｐは係数設定回路１１の制御入力となる。係数
設定回路１１は制御入力Ｐに基づいて静止画部と
動画部とを判定し、静止画部では、第３図ｂ，ｃ
においてν軸、μ軸上にスペクトルが存在するの
で、時空間成分Ｇ，Ｆのレベルが零のときは静止
画部と見なすことができ、このときは係数Ｋを１
に近い値に設定することで、雑音除去効率を最大
にできる。また、動画部と判定した場合にも、上
述したよに巡回型フイルタ７Ａでは視覚特性上動
きぼけが目立つ成分を除去した映像信号に基づい
て雑音除去が行なわれているので、係数Ｋを0.8
程度に設定することができ、動画部においても雑
音除去効率を高く保つことができる。

第７図は、本考案の他の実施例、特に簡易型の
実施例を示すブロツク図であり、図中第１図と同
等部分は同一符号により示されている。本実施例
においては、Ａ／Ｄ変換器１の次段でＹ／Ｃ分離
し、輝度信号Ｙについてのみフレーム間による雑
音除去を行なうと共に、動きぼけが目立つ成分と
して高域空間周波数成分でかつ低時間周波数成分
のみを取り上げた構成となつている。すなわち、
Ｙ／Ｃ分離回路１２で分離された輝度信号Ｙは２
次元空間HPF３１で高域空間周波数成分が、更
に時間BPF１７で直流分を除く低時間周波数成
分が抽出される。この高域空間周波数−低時間周
波数成分はレベル検出回路１９及び係数設定回路
２３でそのレベルに応じた乗算係数が設定される
と共に、乗算器２１においてこの乗算係数と乗ぜ
られる。乗算器２１でレベル調整された高域空間
周波数−低時間周波数成分は減算器２６で輝度信
号Ｙから減ぜられると共に、非線形回路２８を介
して加算器３０に供給されて色信号Ｃと共に巡回
型フイルタ７Ｂにおける加算器３の出力である１
フレーム遅延前の雑音除去された輝度信号と加算
される。加算器３０の加算出力はＤ／Ａ変換器４
でアナログ化され、最終的に、雑音が除去されか
つＳ／Ｎが改善された映像信号Ｂとして出力され
る。

なお、上記各実施例においては、一連の信号処
理は、画素のブロツク（ｎライン×mpels）毎又
は全画面に対して行なわれる。

考案の効果 以上説明したように、本考案による雑音除去回
路においては、動画部において視覚特性上動きぼ
けが目立つ時空間周波数成分を除いた映像信号を
フレームメモリを用いた巡回型フイルタの入力と
する構成となつているので、当該フイルタの帰還
量を大きくして画像の雑音除去効率を上げても、
動きぼけによる画質の劣化が生ずることはない。
また、除かれた上記時空間周波数成分を雑音除去
処理後に再び加え合わせる構成となつているの
で、画像の空間方向の解像度の劣化は極めて少な
く、鮮明でかつＳ／Ｎの良い画像を得ることが可
能となる。更には、ぼけが気になる成分のレベル
に応じて動作する構成となつているので、ぼけが
気にならない範囲で最大の雑音除去効率を期待で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示すブロツク図、
第２図ａ，ｂは時空間周波数領域における画像動
き成分のスペクトル分布を示す図、第３図ａ〜ｃ
は低域空間周波数領域における検出成分を示す
図、第４図ａ〜ｃは高域空間周波数領域における
検出成分を示す図、第５図は第１図における係数
設定回路２３，２４の入出力特性を示す図、第６
図は第１図における非線形回路の入出力特性を示
す図、第７図は本考案の他の実施例を示すブロツ
ク図、第８図はフレーム間相関を利用した雑音除
去回路の基本型を示すブロツク図である。 主要部分の符号の説明、２，６……乗算器、５
……フレームメモリ、７，７Ａ，７Ｂ……巡回型
フイルタ、１１，２３，２４……係数設定回路、
１２……非線形回路。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 フレームメモリを有しかつ入力映像信号中の少
   なくとも輝度信号が供給される巡回型フイルタを
   有して、前記入力映像信号に含まれる雑音成分を
   除去して出力映像信号を得る雑音除去回路であつ
   て、 前記入力映像信号の輝度信号の高域空間周波
   数・低時間周波数成分及び低域空間周波数・高時
   間周波数成分の両成分のうちの少なくとも一方の
   レベルを検出する検出手段と、前記検出手段の検
   出レベルに応じて前記両成分のうちの少なくとも
   一方を前記入力映像信号中の輝度信号から除去す
   る除去手段と、前記両成分のうちの少なくとも一
   方を前記巡回型フイルタの出力信号に混合して前
   記出力映像信号を得る混合手段と、前記除去手段
   により前記両成分のうちの少なくとも一方が除去
   された輝度信号を前記巡回型フイルタに供給する
   ことを特徴とする映像信号の雑音除去回路。