JPH0642717B2

JPH0642717B2 - 映像信号のノイズ除去回路

Info

Publication number: JPH0642717B2
Application number: JP59276822A
Authority: JP
Inventors: 勉高森; 昭行吉田; 規郎海老原
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1984-12-29
Filing date: 1984-12-29
Publication date: 1994-06-01
Anticipated expiration: 2009-06-01
Also published as: JPS61158274A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は映像信号のフレーム相関を利用したノイズ除
去回路に関し、特にノイズとしてモアレの周波数成分を
除去するものに関する。

〔従来の技術〕

映像信号のノイズ除去の方法として、映像信号のフレー
ム相関だけを利用した場合には残像を発生しやすいこと
に鑑み、フレーム相関と同時に映像信号の統計的性質、
目の視覚特性を利用することによつて効率の良いノイズ
除去回路を実現したものが提案されている（特開昭５５
−４２４７２号，テレビジヨン学会誌Vol．３７、No.12
(1983)56〜62頁参照）。

この従来の方式は、映像信号中のフレーム相関の無いノ
イズをフレーム差信号として検出し、さらにその中から
２次元相関の無いものをノイズとして入力映像信号から
差し引くものである。

フレーム差信号から２次元相関の無い成分を検出するに
はフレーム差信号に直交変換を施せばよいが、その方式
としては、アダマール変換と非線形回路を組合せた方
式、またアダマール変換の代わりに複数のバンドパスフ
イルタとローパスフイルタを用いる方式がある。

第５図はアダマール変換と非線形回路を組合わせた方式
の一例である。

すなわち、入力端子(1)を通じたカラー映像信号がA/Dコ
ンバータ(2)に供給されてデジタル映像信号に変換さ
れ、このデジタル映像信号がノイズ除去用の減算回路
(3)を通じて、フレームメモリ(4)に供給されてストアさ
れ、このフレームメモリ(4)より１フレーム分遅延され
たデジタル映像信号が得られる。この遅延されたデジタ
ル映像信号は、クロマインバート回路(5)に供給され
る。このクロマインバート回路(5)は、NTSCカラー映像
信号は色信号が１フレーム毎に位相反転するため、これ
を補償するためのもので遅延デジタル映像信号中の色信
号のみを位相反転する。このクロマインバート回路(5)
の出力信号は減算回路(6)に供給されてA/Dコンバータ
(2)からの入力デジタル映像信号から減算される。した
がつて、この減算回路(6)からはフレーム差信号が得ら
れる。

このフレーム差信号は直列−並列変換回路(7)に供給さ
れて、直列デジタル信号から並列デジタル信号に変換さ
れ、これがアダマール変換回路(8)に供給される。

このアダマール変換回路(8)においては、フレーム差信
号が２次元低域成分、縦方向成分、斜め方向成分等、信
号の二次元相関についての特徴をよく表わす成分に分解
され、各成分が各々非線形回路に供給される。(9)はこ
れらの複数の非線形回路からなる非線形回路群である。

フレーム差信号はアダマール変換によつて、２次元低域
成分、縦方向成分、斜め方向成分等を信号の二次元相関
についての特徴を表わす成分に分解されるとこれらの特
徴をもたないノイズが夫々の成分に低レベルでほぼ均等
に分散されるので、この各成分から非線形回路によつて
容易にノイズを抽出することができる。

非線形回路は夫々第６図のような入出力特性を有してい
る。これによりノイズのように小レベルの信号のみを抽
出することができる。また、動画部分においてはフレー
ム相関が余りなくなるので残像現象が発生するのを防止
ためにも役立つ。

こうして、非線形回路群(9)からはアダマール変換によ
つて２次元相関についての複数の成分に分離された状態
においてノイズが抽出されて得られる。そして、この抽
出されたノイズはアダマール変換されたノイズであるの
でアダマール逆変換回路(10)において逆変換されて、再
び元の時間軸に戻され、これが並列−直列変換回路(11)
に供給されて直列デジタル信号に変換される。この直列
デジタル信号は抽出されたノイズそのものであるのでこ
れが減算回路(3)に供給されて、A/Dコンバータ(2)から
の入力デジタル映像信号から減算され、これによりノイ
ズが無いデジタル映像信号が得られる。そして、この減
算回路(3)の出力がA/Dコンバータ(12)に供給されて元の
アナログ映像信号に戻され、出力端(13)に導出される。

なお、この例においてA/Dコンバータ(2)における入力映
像信号の標本化周波数は、例えば４fscに選ばれ、また
アダマール変換は例えば４×２次の２次元アダマール変
換がなされる。そして、入力絵素ベクトルとしては、第
７図に示すような絵素成分Ｘ₀₀〜Ｘ₁₃から構成される。

なる入力絵素ベクトルが選定される。これは例えば２０インチモニター上では
高々５mm四方の大きさである。

このように、２次元の画像を小領域に分割し、各領域に
直交変換（アダマール変換）を施すことは互いに直交す
る波形群と相関をとることを意味し、相関をとるべき波
形が入力信号の統計的性質と密接な関係をもつ場合、入
力信号の特徴抽出が行われるものである。

この４×２次の２次元アダマール変換の場合、アダマー
ル変換回路(8)により特開昭55-42472号公報の第１６図
Ｂ〜Ｉに示されるようなパターンの映像信号の二次元相
関の特徴をよく表わす８通りの成分に分けられて、これ
が非線形回路群(9)の８個の非線形回路のそれぞれに供
給されることになる。

アダマール変換出力ベクトルをとすると、となり、Ｆ₀₀〜Ｆ₁₃が８通りの変換出力となる。

これら変換出力のうちＦ₀₀は上記公開公報の第１６図Ｂ
のパターンの変換出力であり、以下、Ｆ₀₁は同図Ｈ、Ｆ
₀₂は同図Ｅ、Ｆ₀₃は同図Ｉ、Ｆ₁₀は同図Ｃ、Ｆ₁₁は同図
Ｆ、Ｆ₁₂は同図Ｄ、Ｆ₁₃は同図Ｇの変換出力である。各
変換出力は、アダマール変換回路(8)の入力のフレーム
差信号に対応する画面部分が各パターンに等しくなるほ
ど、そのレベルの絶対値が大となる。従って、Ｆ₀₀〜Ｆ
₁₃の変換出力をそれぞれ非線形回路を通すことによっ
て、レベルの絶対値が小なる成分を抽出することによっ
て、ノイズ成分を得ることができる。

フレーム差信号に直交変換を施す場合にアダマール変換
の代わりに幾つかのバンドパスフイルタとローパスフイ
ルタを用いる方式の場合はアダマール逆変換回路(10)の
代わりに非線形回路群(9)からの各非線形回路よりの複
数のノイズ出力の和をとる回路が設けられる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

以上の従来のノイズ除去回路は低レベルのランダムノイ
ズを除去するのには非常に適したものである。しかしな
がら、画面上で縞模様となるモアレ等のように画面上に
おいて特別なパターンとなるノイズの除去のためには、
上記の従来のノイズ除去回路だけでは不完全である。

この発明は、この点に鑑みて特に映像信号のノイズの
内、モアレ等のように画面上で特別なパターンとなるノ
イズの除去を良好に行えるようにしたものを提案しよう
とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

モアレはカラー映像信号の色信号成分の多いレベル変化
の少い部分で非常に目立つ。また、モアレ周波数は映像
信号の平均輝度レベルによってNTSCカラー映像信号の場
合は第２図に示すように、PALカラー映像信号の場合に
は第３図に示すように、それぞれ表われる。例えばNTSC
カラー映像信号の２次モアレの場合、第２図中において
実線ａで示すような輝度レベルの位置ではモアレ周波数
は５MHzとなって表われる。そして、第２図及び第３図
において矢印で示す範囲においてモアレ周波数が変化す
ることになる。

また、モアレは特定のパターンとして画面上に表われる
ので、この入力信号のモアレ成分はアダマール変換出力
またはローパスフィルタ及びバンドパスフィルタ群の特
定の出力に集中して得られる。そして、いづれの出力に
集中するかは、この信号の平均輝度レベルによっておお
よそ決まり、その強さは色信号成分の振幅によって決ま
るものである。そこでこの発明においては、アダマール
変換回路やバンドパスフイルタとローパスフイルタを用
いた回路等のようにフレーム差信号の特徴を表わす複数
の成分を取り出す回路(8)からのその複数の成分を供給
してノイズを取り出すための非線形回路として、その特
性が可変できるものを用いると共に、この非線形回路を
平均輝度レベルに応じて選択するようにする。そして、
入力カラー映像信号から輝度信号成分と色信号成分を分
離する手段(21)と、分離された輝度信号成分の平均輝度
レベルを検出するレベル検出回路(23)と分離された色信
号成分の振幅を検出するレベル検出回路(27)とを設け、
このレベル検出回路(23)の出力により非線形回路(90)の
うちの出力されるべき非線形回路を選択すると共に、こ
のレベル検出回路(27)の出力により色信号の振幅に応じ
て選択された非線形回路の特性を所定のものに制御する
ようにしたものである。

〔作用〕

上述のように、非線形回路(90)のうちいずれの非線形回
路を出力させるかを平均輝度レベルに応じて選択すると
共に、モアレは色信号成分の多い部分で目立つので、こ
の色信号成分が多いとき選択された非線形回路の特性
を、除去するノイズのレベルを高くする方向に変えるよ
うにすればこのモアレの成分となるノイズは入力映像信
号から確実に除去されることになる。

〔実施例〕

第１図はこの発明の一実施例を示す。

第１図において、従来技術を示す第５図と同じ部分には
同じ番号が付されている。

すなわち、この例においてはA/Dコンバータ(2)よりの入
力デジタル映像信号は、Y/C分離回路(21)に供給され
て、輝度信号成分Ｙと色信号成分Ｃとに分離される。

輝度信号成分Ｙはローパスフイルタ(22)を通じて帯域制
限された後、レベル検出回路(23)に供給されて、その平
均輝度レベルが検出され、その出力がマルチプレクサ(2
4)に供給される。

また、色信号成分Ｃは整流回路(25)において整流され、
その整流出力がローパスフイルタ(26)を通じて帯域制限
された後、レベル検出回路(27)に供給されてその振幅が
検出され、その振幅検出出力がマルチプレクサ(24)に供
給される。

また、この例の場合、アダマール変換回路(8)からの８
個の信号特徴成分が供給される非線形回路群(90)の８個
の非線形回路(91),(92)…(98)の各々は、第４図に示す
ように色信号成分の振幅が大になるに従つて矢印方向に
示すように、すなわち、入力に対して出力が大となる方
向に特性が変わるものが用いられる。そして、マルチプ
レクサ(24)からの出力信号が非線形回路群(90)の各非線
形回路(91),(92)…(98)に供給されて平均輝度レベルに
よつて、色信号成分の振幅によつてコントロールすべき
非線形回路が選択される。

ここで、平均輝度レベルに応じた非線形回路(91),(92)
…(98)の選択について説明する。

周波数変調記録された映像信号の再生信号に含まれるモ
アレ周波数は第２図あるいは第３図に示されるような映
像信号の輝度レベルに依存する周波数を有し、輝度レベ
ルが小さいときは低く、輝度レベルが大きくなるほど高
くなる。

一方、アダマール変換回路(8)の変換出力Ｆ₀₀〜Ｆ₁₃の
周波数特性は、前掲のテレビジョン学会誌（図７参照）
に示されているようになっている。これによると、変換
出力Ｆ₀₀とＦ₁₀の周波数特性は映像信号周波数帯域の低
域に位置し、以下、変換出力Ｆ₀₁とＦ₁₁の周波数特性は
高域に位置し、変換出力Ｆ₀₂とＦ₁₂の周波数特性は低域
と高域の間の低い側（これを中低域と称する）に位置
し、変換出力Ｆ₀₃とＦ₁₃の周波数特性は低域と高域の間
の高い側（これを中高域と称する）にそれぞれ位置して
いる。

そして、本願第２図あるいは第３図に示す二次モアレ周
波数・三次モアレ周波数は上述の変換出力Ｆ₀₀〜Ｆ₁₃の
周波数特性（低域−中低域−中高域−高域）の範囲内に
位置する。

したがって、輝度レベルが低いときの周波数の低いモア
レ成分は周波数特性が低域の変換出力Ｆ₀₀とＦ₁₀に集中
し、輝度レベルが高くなるほど、中低域の変換出力Ｆ₀₂
とＦ₁₂、中高域の変換出力Ｆ₀₃とＦ₁₃、高域の変換出力
Ｆ₀₁とＦ₁₁へと次第に集中が移っていく。

以上のことに基づき本発明においては、輝度レベルの範
囲を４分割して、低い方から順に第１レベル範囲、第２
レベル範囲、第３レベル範囲および第４レベル範囲と定
め、平均輝度レベルが第１レベル範囲のときは低域の変
換出力Ｆ₀₀とＦ₁₀を処理する非線形回路を選択し、以
下、第２レベル範囲のときは中低域の変換出力Ｆ₀₂とＦ
₁₂を処理する非線形回路、第３レベルのときは中高域の
変換出力Ｆ₀₃とＦ₁₃を処理する非線形回路、第４レベル
のときは高域の変換出力Ｆ₀₁とＦ₁₁を処理する非線形回
路をそれぞれ選択する。

実際上、第１図において、非線形回路(91)は変換出力Ｆ
₀₀を処理し、以下、非線形回路(92)は変換出力Ｆ₀₁、非
線形回路(93)は変換出力Ｆ₀₂、非線形回路(94)は変換出
力Ｆ₀₃、非線形回路(95)は変換出力Ｆ₁₀、非線形回路(9
6)は変換出力Ｆ₁₁、非線形回路(97)は変換出力Ｆ₁₂、非
線形回路(98)は変換出力Ｆ₁₃をそれぞれ処理する。

したがって、レベル検出回路(23)が平均輝度レベルを第
１レベル範囲と検出したとき、マルチプレクサ(24)によ
って非線形回路(91),(95)が選択され、第２レベル範囲
と検出したときは非線形回路(93),(97)が選択され、第
３レベル範囲と検出したときは非線形回路(94),(98)が
選択され、第４レベル範囲と検出したときは非線形回路
(92),(96)がそれぞれ選択される。

そして、色信号成分によってその選択された非線形回路
の特性がその振幅に応じて制御される。

他は第５図の例と全く同様に構成される。

したがつて、並列−直列変換回路(11)から得られる抽出
されたノイズ成分はモアレの場合には、そのモアレのパ
ターンに応じたものとされ、これが減算回路(3)におい
て、入力デジタル映像信号から減算されることになり出
力端子(13)に得られる出力カラー映像信号は特にモアレ
成分が良好に除去された状態で得られることになる。

第１図の例はアダマール変換を用いた場合の例である
が、前述もしたように直交変換の方式としてローパスフ
イルタとバンドパスフイルタを用いたものの場合でも全
く同様にして、この発明が適用できることは容易に理解
できるであろう。

〔発明の効果〕

この発明においては、フレーム相関と共に映像信号の統
計的性質や目の視覚特性を利用して、２次元相関の無い
成分をアダマール変換或いはローパスフイルタ及びバン
ドパスフイルタ等からなる信号特徴抽出手段と複数の非
線形回路を用いて抽出するようなノイズ除去回路におい
て、複数の非線形回路の特性を各々可変できるようにし
て、これら複数の非線形回路のうち動作すべき非線形回
路を平均輝度レベルに応じて選択すると共に、選択され
た非線形回路の特性を可変できるようにして、この非線
形回路の特性を色信号の振幅に応じて変えるようにした
ことによつてモアレ等の色信号成分に関連して特定のパ
ターンを画面上で表わすようなノイズを良好に除去する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明回路の一実施例を示すブロツク図、第
２図〜第４図はその説明のための図、第５図は従来の回
路の一例を示すブロツク図、第６図及び第７図はその説
明のための図である。 (3)はノイズ成分を除去するための減算回路、(4)は遅延
手段としてのフレームメモリ、(6)はフレーム差信号を
得る減算回路、(8)は信号の特徴を表わす成分に分離す
る回路の一例としてのアダマール変換回路、(9)は非線
形回路群、(10)はアダマール逆変換回路、(21)はY/C分
離回路、(27)は色信号のレベル検出回路である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力映像信号を１フレーム遅延させる遅延
手段と、上記入力映像信号と上記遅延された映像信号と
の差信号を得る差信号検出回路と、この差信号を信号の
二次元相関の特徴を表わす複数の成分に分解する信号特
徴抽出手段と、この信号特徴抽出手段よりの上記複数の
成分が夫々供給される複数の非線形回路と、この複数の
非線形回路の出力よりノイズ成分を得る手段と、このノ
イズ成分を上記入力映像信号に合成して、その合成出力
としてノイズの除去された映像信号を得る合成回路とを
有するノイズ除去回路において、上記入力映像信号より
色信号と輝度信号を分離する信号分離回路と、上記信号
分離回路の出力の色信号の振幅を検出する色信号レベル
検出回路と上記信号分離回路の出力の輝度信号の平均振
幅を検出する輝度信号レベル検出回路とが設けられ、上
記色信号レベル検出回路の出力と上記輝度信号レベル検
出回路の出力が上記非線形回路に供給され、上記輝度信
号の平均振幅に応じて上記複数の非線形回路のうちのい
ずれかの非線形回路を選択すると共に、上記色信号の振
幅に応じて上記選択された非線形回路の特性を制御する
ようにしたことを特徴とする映像信号のノイズ除去回
路。