JPH0748862B2 - 再帰型濾波方式 - Google Patents
再帰型濾波方式Info
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- JPH0748862B2 JPH0748862B2 JP61067032A JP6703286A JPH0748862B2 JP H0748862 B2 JPH0748862 B2 JP H0748862B2 JP 61067032 A JP61067032 A JP 61067032A JP 6703286 A JP6703286 A JP 6703286A JP H0748862 B2 JPH0748862 B2 JP H0748862B2
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Classifications
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N9/00—Details of colour television systems
- H04N9/64—Circuits for processing colour signals
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N5/00—Details of television systems
- H04N5/14—Picture signal circuitry for video frequency region
- H04N5/144—Movement detection
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N9/00—Details of colour television systems
- H04N9/64—Circuits for processing colour signals
- H04N9/646—Circuits for processing colour signals for image enhancement, e.g. vertical detail restoration, cross-colour elimination, contour correction, chrominance trapping filters
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N9/00—Details of colour television systems
- H04N9/77—Circuits for processing the brightness signal and the chrominance signal relative to each other, e.g. adjusting the phase of the brightness signal relative to the colour signal, correcting differential gain or differential phase
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- Processing Of Color Television Signals (AREA)
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- Color Television Image Signal Generators (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 この発明は映像信号のノイズ(雑音)とクロミナンス成
分かルミナンス成分の一方を低下させる方式に関する。
分かルミナンス成分の一方を低下させる方式に関する。
映像信号のノイズを再帰型濾波器を用いて低減すること
はよく知られている。映像信号再帰型濾波器は一般にフ
レームメモリと、2つのスケーリング回路と、加算回路
から成り、そのスケーリング回路の一方でそのときの入
来映像信号をスケーリングして加算回路の一方の入力に
印加し、他方のスケーリング回路でフレームメモリの出
力の実質的に1フレーム期間遅延した信号をスケーリン
グしてその加算回路の他方の入力に印加し、加算回路の
生成するノイズ低減映像信号を表わす映像信号の和をフ
レームメモリに供給する。
はよく知られている。映像信号再帰型濾波器は一般にフ
レームメモリと、2つのスケーリング回路と、加算回路
から成り、そのスケーリング回路の一方でそのときの入
来映像信号をスケーリングして加算回路の一方の入力に
印加し、他方のスケーリング回路でフレームメモリの出
力の実質的に1フレーム期間遅延した信号をスケーリン
グしてその加算回路の他方の入力に印加し、加算回路の
生成するノイズ低減映像信号を表わす映像信号の和をフ
レームメモリに供給する。
これは映像信号が単色信号またはルミナンス信号のとき
言えるが、映像信号が合成映像信号のクロミナンス成分
のときは、加算回路とフレームメモリの間に信号クロミ
ナンス位相反転器を挿入する必要がある。また処理すべ
き映像信号が合成映像信号で、所要の装置の出力信号が
低ノイズ合成映像信号のときは、加算回路とフレームメ
モリの間にその低ノイズ合成映像信号のクロミナンス成
分だけを反転する回路を挿入する必要がある。この型の
映像信号再帰型濾波器の一例が米国特許第4064530号に
開示されている。
言えるが、映像信号が合成映像信号のクロミナンス成分
のときは、加算回路とフレームメモリの間に信号クロミ
ナンス位相反転器を挿入する必要がある。また処理すべ
き映像信号が合成映像信号で、所要の装置の出力信号が
低ノイズ合成映像信号のときは、加算回路とフレームメ
モリの間にその低ノイズ合成映像信号のクロミナンス成
分だけを反転する回路を挿入する必要がある。この型の
映像信号再帰型濾波器の一例が米国特許第4064530号に
開示されている。
クロミナンス位相の反転手段を持たず、合成映像信号を
受ける再帰型濾波器は、フレーム間画像運動のない多く
のフレーム期間後少量の残留クロミナンス汚染を有する
低ノイズルミナンス成分を生ずる傾向があり、そのた
め、映像信号再帰型濾波器は静止画像用の合成映像信号
からルミナンス成分を部分的に分離するのに用いること
ができるが、この方式は実用性が限られている。
受ける再帰型濾波器は、フレーム間画像運動のない多く
のフレーム期間後少量の残留クロミナンス汚染を有する
低ノイズルミナンス成分を生ずる傾向があり、そのた
め、映像信号再帰型濾波器は静止画像用の合成映像信号
からルミナンス成分を部分的に分離するのに用いること
ができるが、この方式は実用性が限られている。
この発明の目的は再帰型濾波方式を用いて残留汚染成分
なく合成映像信号からルミナンス・クロミナンス分離を
行うことである。
なく合成映像信号からルミナンス・クロミナンス分離を
行うことである。
この発明の他の目的はフレーム間画像運動を中止後安定
状態動作に速やかに達するようにルミナンス・クロミナ
ンス分離用再帰型濾波器を制御することである。
状態動作に速やかに達するようにルミナンス・クロミナ
ンス分離用再帰型濾波器を制御することである。
この発明による方式はノイズ低減映像信号を記憶する遅
延または記憶装置と、その記憶された信号の一部をその
ときの入来映像信号の一部に加えてノイズ低減映像信号
を生成する加算装置を含む映像再帰型濾波方式で、その
ときの映像信号の他の一部をノイズ低減映像信号から差
引いて映像信号の所定成分が実質的に消去されたノイズ
低減映像信号を生成する信号組合回路が設けられてい
る。
延または記憶装置と、その記憶された信号の一部をその
ときの入来映像信号の一部に加えてノイズ低減映像信号
を生成する加算装置を含む映像再帰型濾波方式で、その
ときの映像信号の他の一部をノイズ低減映像信号から差
引いて映像信号の所定成分が実質的に消去されたノイズ
低減映像信号を生成する信号組合回路が設けられてい
る。
この発明のノイズ低減方式は例えばメモリの大きさを適
当に選ぶことにより通常のテレビジヨン信号標準に従つ
て発生される映像信号の処理に使用することができる
が、以下の説明はNTSCテレビジヨン標準について行う。
またこの方式はアナログとデジタルのどちらの場合にも
適用し得るが、デジタルの場合について説明する。図中
広幅の線路は並列ビツト型デジタル信号用の多線導体、
細幅の線路は単線導体を示す。
当に選ぶことにより通常のテレビジヨン信号標準に従つ
て発生される映像信号の処理に使用することができる
が、以下の説明はNTSCテレビジヨン標準について行う。
またこの方式はアナログとデジタルのどちらの場合にも
適用し得るが、デジタルの場合について説明する。図中
広幅の線路は並列ビツト型デジタル信号用の多線導体、
細幅の線路は単線導体を示す。
第1図において、入力部10にデジタル映像信号が印加さ
れ、出力部28にノイズ低減信号即ち低ノイズ信号が得ら
れる。入力映像信号はAD変換器(図示せず)からのベー
スバンド合成映像信号でも、また例えばクロミナンス信
号の消去の不完全なルミナンス信号でもよく、どちらの
場合も出力信号はクロミナンス成分が除去された低ノイ
ズルミナンス信号になる。
れ、出力部28にノイズ低減信号即ち低ノイズ信号が得ら
れる。入力映像信号はAD変換器(図示せず)からのベー
スバンド合成映像信号でも、また例えばクロミナンス信
号の消去の不完全なルミナンス信号でもよく、どちらの
場合も出力信号はクロミナンス成分が除去された低ノイ
ズルミナンス信号になる。
入力部10の入力映像信号はスケーリング回路14に供給さ
れ、係数(1−K)でスケーリングされた後、加算器18
の一方の入力に印加される。加算器18の出力部は遅延装
置または記憶装置30の入力部に印加され、ほぼ1フレー
ム期間の遅延を与えられる。ここで1フレームはNTSC映
像信号の2フイールドから成るものとする、記憶装置30
からの遅延信号はスケーリング回路16に印加され、係数
Kでスケーリングされた後、加算器18の他方の入力に印
加される。記憶装置30による遅延時間は加算器18に印加
される2信号が正確に1フレーム期間(またはその倍
数)だけ時間的に分離される様に選ぶ。
れ、係数(1−K)でスケーリングされた後、加算器18
の一方の入力に印加される。加算器18の出力部は遅延装
置または記憶装置30の入力部に印加され、ほぼ1フレー
ム期間の遅延を与えられる。ここで1フレームはNTSC映
像信号の2フイールドから成るものとする、記憶装置30
からの遅延信号はスケーリング回路16に印加され、係数
Kでスケーリングされた後、加算器18の他方の入力に印
加される。記憶装置30による遅延時間は加算器18に印加
される2信号が正確に1フレーム期間(またはその倍
数)だけ時間的に分離される様に選ぶ。
入力部10、加算器18の出力部18および記憶装置30の出力
部の各信号をそれぞれSA、SB、SCとすると、信号SBは SB=(1−K)SA+KSC (1) で表される。信号SCはその前のフレーム期間中に発生し
た信号SBに等しいから、そのときのフレームをnとし、
そのときの信号SBをSBnと書くと、信号SCは信号SB(n-1)
に等しい。また信号SB(n-1)は SB(n-1)=(1−K)SA(n-1)+KSC(n-1) =(1−K)SA(n-1)+KSB(n-2) (2) で表され、信号SB(n-i)も同様にして表される。SC(n-i)
の値を式(1)に代入すると SBn=(1−K)SAn+K(1−K)SA(n-1) +K2(1−K)SA(n-2)+…… +Ki(1−K)SA(n-i)+…… (3) となる。入力信号SAが合成映像信号であれば、この信号
はルミナンス成分Yとクロミナンス成分Cとノイズ成分
Nとから成るため、 SA=YA+CA+NA (4) で表され、各成分は式(1)〜(3)に対して各別に評
価する必要がある。フレーム間運動のない場合与えられ
た画素に対するルミナンス成分の値は事実各フレーム間
で同じである。式(3)にSに対するサンプルのY成分
を代入すると、サンプルYA(n-i)は運動のないときすべ
て等しいため、次の様になる。
部の各信号をそれぞれSA、SB、SCとすると、信号SBは SB=(1−K)SA+KSC (1) で表される。信号SCはその前のフレーム期間中に発生し
た信号SBに等しいから、そのときのフレームをnとし、
そのときの信号SBをSBnと書くと、信号SCは信号SB(n-1)
に等しい。また信号SB(n-1)は SB(n-1)=(1−K)SA(n-1)+KSC(n-1) =(1−K)SA(n-1)+KSB(n-2) (2) で表され、信号SB(n-i)も同様にして表される。SC(n-i)
の値を式(1)に代入すると SBn=(1−K)SAn+K(1−K)SA(n-1) +K2(1−K)SA(n-2)+…… +Ki(1−K)SA(n-i)+…… (3) となる。入力信号SAが合成映像信号であれば、この信号
はルミナンス成分Yとクロミナンス成分Cとノイズ成分
Nとから成るため、 SA=YA+CA+NA (4) で表され、各成分は式(1)〜(3)に対して各別に評
価する必要がある。フレーム間運動のない場合与えられ
た画素に対するルミナンス成分の値は事実各フレーム間
で同じである。式(3)にSに対するサンプルのY成分
を代入すると、サンプルYA(n-i)は運動のないときすべ
て等しいため、次の様になる。
YB=YA(1−K)(1+K+K2+K3+……+Kn)(5) nを大きくするとこの級数は1/(1−K)となり、式
(5)は YB=YA(1−K)/(1−K)=YA (6) となる。
(5)は YB=YA(1−K)/(1−K)=YA (6) となる。
クロミナンス成分は各フレーム間で180゜離相してい
る。クロミナンス成分Ciの値を式(3)のサンプル値Si
に代入すると、級数の各項の符号が交番する。すなわち
式(3)はクロミナンス成分に対して次の様になる。
る。クロミナンス成分Ciの値を式(3)のサンプル値Si
に代入すると、級数の各項の符号が交番する。すなわち
式(3)はクロミナンス成分に対して次の様になる。
CB=CA(1−K)(1−K+K2−K3+……+Kn)(7) Ki項の数が無限大に近付いた極限では、交番符号の級数
の値が1/(1+K)になる。式(7)に級数に対するこ
の値を代入すると、クロミナンス成分は極限において、 CBi=Ci(1−K)/(1+K) (7) となる。これはKが1に近付くと小さくなるがルミナン
ス信号を汚染すると大きくなる。
の値が1/(1+K)になる。式(7)に級数に対するこ
の値を代入すると、クロミナンス成分は極限において、 CBi=Ci(1−K)/(1+K) (7) となる。これはKが1に近付くと小さくなるがルミナン
ス信号を汚染すると大きくなる。
各フレーム間のノイズサンプルはフレーム間画像が運動
状態にあると否とに拘らず一貫性がないため、ノイズは
異つて考えられる。全サンプルのノイズ成分の実効値
(RMS)がほぼ等しいとすると、ノイズ電力は各ノイズ
成分の自乗和として加わり、振幅の実効値はその自乗和
の平方根になる。ノイズ値NBはノイズ成分サンプルを各
項が自乗された式(3)に代入することにより決まる。
この結果は簡単にすると次のようになる。
状態にあると否とに拘らず一貫性がないため、ノイズは
異つて考えられる。全サンプルのノイズ成分の実効値
(RMS)がほぼ等しいとすると、ノイズ電力は各ノイズ
成分の自乗和として加わり、振幅の実効値はその自乗和
の平方根になる。ノイズ値NBはノイズ成分サンプルを各
項が自乗された式(3)に代入することにより決まる。
この結果は簡単にすると次のようになる。
平方根記号内の級数はnが大きくなると1/(1−K2)に
近付くため、式(9)は となる。第1図の回路の点Bのルミナンス信号対ノイズ
比は に近付き、これはKが1に近いほど大きい。
近付くため、式(9)は となる。第1図の回路の点Bのルミナンス信号対ノイズ
比は に近付き、これはKが1に近いほど大きい。
残留クロミナンス信号は入力クロミナンス成分の一部を
ノイズ低減信号と組合せることによりノイズ低減ルミナ
ンス信号から除去される。これは第1図の回路では端子
10の入力信号を濾波器20に印加することにより行われ
る。濾波器20は通常クロミナンス信号の占める周波数帯
域の信号成分だけを通す。この濾波器20からのクロミナ
ンス信号は素子22において係数(K−1)/(1+K)
によりスケーリングされた後、加算器24でノイズ低減ル
ミナンス成分と組合される。
ノイズ低減信号と組合せることによりノイズ低減ルミナ
ンス信号から除去される。これは第1図の回路では端子
10の入力信号を濾波器20に印加することにより行われ
る。濾波器20は通常クロミナンス信号の占める周波数帯
域の信号成分だけを通す。この濾波器20からのクロミナ
ンス信号は素子22において係数(K−1)/(1+K)
によりスケーリングされた後、加算器24でノイズ低減ル
ミナンス成分と組合される。
ルミナンス信号中の残留クロミナンス成分の振幅は式
(8)からCin(1−K)/(1+K)であり、素子22
からのクロミナンス信号の振幅はCin(K−1)/(1
+K)であるから、両者を加算すると相殺されてノイズ
低減ルミナンス成分が残る。加算器18、24間の遅延素子
26は濾波器20で生ずるサンプル処理遅れを補償するもの
である。
(8)からCin(1−K)/(1+K)であり、素子22
からのクロミナンス信号の振幅はCin(K−1)/(1
+K)であるから、両者を加算すると相殺されてノイズ
低減ルミナンス成分が残る。加算器18、24間の遅延素子
26は濾波器20で生ずるサンプル処理遅れを補償するもの
である。
以上の解析ではフレーム間運動がないものと仮定してい
るが、この運動が生じると再帰型濾波器は不都合な結果
を生ずると一般に考えられている。第1図の方式ではフ
レーム間運動が検知されたとき再帰型濾波が停止される
が、これはKの値を0にしてメモリ30からの帰還を断
ち、端子10の入力信号を加算器18から加算器24に供給し
て係数1でスケーリングすると共に、濾波器20から加算
器24に供給して係数−1でスケーリングすることにより
達せられる。点Bのクロミナンス成分は濾波器20の信号
出力のクロミナンス成分と同相で、この濾波器20からの
同相クロミナンス成分が加算器18を通つた信号のクロミ
ナンス成分から差引かれて出力母線28にルミナンス成分
とノイズ成分だけを残す。第1図の回路の運動中入力映
像信号からクロミナンス成分を消去する帯域阻止濾波器
として働らく。
るが、この運動が生じると再帰型濾波器は不都合な結果
を生ずると一般に考えられている。第1図の方式ではフ
レーム間運動が検知されたとき再帰型濾波が停止される
が、これはKの値を0にしてメモリ30からの帰還を断
ち、端子10の入力信号を加算器18から加算器24に供給し
て係数1でスケーリングすると共に、濾波器20から加算
器24に供給して係数−1でスケーリングすることにより
達せられる。点Bのクロミナンス成分は濾波器20の信号
出力のクロミナンス成分と同相で、この濾波器20からの
同相クロミナンス成分が加算器18を通つた信号のクロミ
ナンス成分から差引かれて出力母線28にルミナンス成分
とノイズ成分だけを残す。第1図の回路の運動中入力映
像信号からクロミナンス成分を消去する帯域阻止濾波器
として働らく。
帯域濾波器20は運動期間中低域濾波ルミナンス信号を供
給するために挿入されるが、静止期間中はこの回路に不
要である。これらの期間中入力信号はスケーリング回路
22に直結すればよい。この場合出力端子28のルミナンス
成分の振幅は入力端子のそれより小さいが、適当に増幅
して復元することができる。
給するために挿入されるが、静止期間中はこの回路に不
要である。これらの期間中入力信号はスケーリング回路
22に直結すればよい。この場合出力端子28のルミナンス
成分の振幅は入力端子のそれより小さいが、適当に増幅
して復元することができる。
一般に映像信号の信号対雑音(SN)比は充分許容し得る
もので、装置のSN比に所要の向上が得られる時間は視聴
者に受認し易いが、これはルミナンス信号のクロミナン
ス汚染については異る。すなわちクロミナンス消去は画
像運動のない最初のフレーム中にできなければならな
い。この画像運動のない最初のフレームをここではその
ときの入力フレームの画像内容が直前のフレームの画像
内容に等しいフレーム期間と定義する。この規準は各画
素に適用される。換言すれば、画像全体についてはフレ
ーム間画像運動の部分があるかも知れないが、各画素は
フレーム間で他のすべての画素に無関係に処理される。
従つて「画像運動のないフレーム」という用語は他の画
素の運動と静止の条件に無関係に各画素に対して用いら
れる。
もので、装置のSN比に所要の向上が得られる時間は視聴
者に受認し易いが、これはルミナンス信号のクロミナン
ス汚染については異る。すなわちクロミナンス消去は画
像運動のない最初のフレーム中にできなければならな
い。この画像運動のない最初のフレームをここではその
ときの入力フレームの画像内容が直前のフレームの画像
内容に等しいフレーム期間と定義する。この規準は各画
素に適用される。換言すれば、画像全体についてはフレ
ーム間画像運動の部分があるかも知れないが、各画素は
フレーム間で他のすべての画素に無関係に処理される。
従つて「画像運動のないフレーム」という用語は他の画
素の運動と静止の条件に無関係に各画素に対して用いら
れる。
点Bのクロミナンス成分を無運動の第1フレームにおい
て定常状態に集中させるとクロミナンス成分が消失する
ことがある。この状態はスケーリング回路14、16に対す
るKの値を3つにすることにより得られる。即ち、第1
の値K1を画像運動中に、第2の値K2を無運動の第1フレ
ーム中に、第3の値K3を次の無運動の全フレーム中に使
用する。装置の再帰型濾波器の部分を除勢し、入来信号
を直接フレームメモリに導いて運動の休止を検知するた
めの情報が確実に得られる様にするため、K1の値は0に
等しく、K3の値は定常状態の信号対雑音比に所要の改善
が得られる様に選ばれる。K3の選択は達成し得る信号対
雑音比とそれを得るための時間との妥協および運動する
画像対象と動かない画像対象の信号対雑音比の主観的差
異に関係する。また点Bに定常状態のクロミナンス成分
を生成し、これによって無運動の全フレームのクロミナ
ンス成分の消去を可能ならしめるために要するK2の値は
次式で与えられる。
て定常状態に集中させるとクロミナンス成分が消失する
ことがある。この状態はスケーリング回路14、16に対す
るKの値を3つにすることにより得られる。即ち、第1
の値K1を画像運動中に、第2の値K2を無運動の第1フレ
ーム中に、第3の値K3を次の無運動の全フレーム中に使
用する。装置の再帰型濾波器の部分を除勢し、入来信号
を直接フレームメモリに導いて運動の休止を検知するた
めの情報が確実に得られる様にするため、K1の値は0に
等しく、K3の値は定常状態の信号対雑音比に所要の改善
が得られる様に選ばれる。K3の選択は達成し得る信号対
雑音比とそれを得るための時間との妥協および運動する
画像対象と動かない画像対象の信号対雑音比の主観的差
異に関係する。また点Bに定常状態のクロミナンス成分
を生成し、これによって無運動の全フレームのクロミナ
ンス成分の消去を可能ならしめるために要するK2の値は
次式で与えられる。
K2=1/1+K3 (9) スケーリング回路22のスケール係数に要する値は2つだ
けで、この値は運動期間に対する0と無運動期間全部に
対するK3である。
けで、この値は運動期間に対する0と無運動期間全部に
対するK3である。
スケール係数は画素周波数またはその小さい約数で選択
され、Kの各値はフレーム間運動とその運動の歴史に依
存する。
され、Kの各値はフレーム間運動とその運動の歴史に依
存する。
連続する各フレームからのサンプルのルミナンス成分の
差は各フレーム間に運動が起つたか無運動が起つたかを
表示するが、この差は減数および被減数入力をそれぞれ
入力端子10とメモリ30の出力端子に接続した減算器13に
よつて与えられ、運動検知スケール係数発生器12に供給
される。発生器12はスケーリング回路14、16、22用のス
ケール係数を生成する。この運動検知スケール係数発生
器の一例を以下第4図について説明する。
差は各フレーム間に運動が起つたか無運動が起つたかを
表示するが、この差は減数および被減数入力をそれぞれ
入力端子10とメモリ30の出力端子に接続した減算器13に
よつて与えられ、運動検知スケール係数発生器12に供給
される。発生器12はスケーリング回路14、16、22用のス
ケール係数を生成する。この運動検知スケール係数発生
器の一例を以下第4図について説明する。
第2図は別の再帰型濾波器ノイズ低減装置である。入力
映像信号サンプルSAは入力端子10に印加されて減算器40
に供給される。減算器40は他方の入力端子にメモリ30か
らの遅延サンプルSEを受けて差サンプル(SA−SE)を生
成する。各サンプルSA、SEは連続する各画像フレームの
同様の画素に対応する。差サンプル(SA−SE)はスケー
リング回路48に印加され、回路48はスケーリングされた
差サンプルKm(SA−SE)を生成する。ここでKmはスケー
ル係数である。このスケーリングされた差サンプルと遅
延サンプルSEは加算器50で加算されて次式で与えられる
サンプル和SDとなる。
映像信号サンプルSAは入力端子10に印加されて減算器40
に供給される。減算器40は他方の入力端子にメモリ30か
らの遅延サンプルSEを受けて差サンプル(SA−SE)を生
成する。各サンプルSA、SEは連続する各画像フレームの
同様の画素に対応する。差サンプル(SA−SE)はスケー
リング回路48に印加され、回路48はスケーリングされた
差サンプルKm(SA−SE)を生成する。ここでKmはスケー
ル係数である。このスケーリングされた差サンプルと遅
延サンプルSEは加算器50で加算されて次式で与えられる
サンプル和SDとなる。
SD=Km(SA−SE)+SE =KmSA+SE(1−Km) (11) フレーム間画像運動の期間中スケール係数Kmは1に設定
されるため、式(11)からサンプルSDが入力サンプルSA
に等しいことが判る。例えば無運動の2フレーム後、ス
ケール係数Kmは値Km3に設定される。比較的多数のフレ
ーム期間中無運動が持続すると、加算器50の出力のノイ
ズ成分SDNが次式の値に収斂することを示すことができ
る。
されるため、式(11)からサンプルSDが入力サンプルSA
に等しいことが判る。例えば無運動の2フレーム後、ス
ケール係数Kmは値Km3に設定される。比較的多数のフレ
ーム期間中無運動が持続すると、加算器50の出力のノイ
ズ成分SDNが次式の値に収斂することを示すことができ
る。
クロミナンス成分を確実に無運動の第1フレームで定常
状態に収斂させるため、その無運動の第1フレーム中ス
ケール係数KmがKm2に設定される。この値Km2は次式で与
えられる。
状態に収斂させるため、その無運動の第1フレーム中ス
ケール係数KmがKm2に設定される。この値Km2は次式で与
えられる。
Km2=1/(2−Km3) (13) また定常状態のクロミナンス成分SDCは次式で与えられ
る。
る。
SDC=SACKm3/(2−Km3) (14) 定常状態のルミナンス成分SDYは入力のルミナンス成分S
AYに等しい。
AYに等しい。
入力端子10の入力サンプルはクロミナンス帯域通貨濾波
器44に印加される。この濾波器44はクロミナンス成分S
AC、クロミナンス周波数帯域のルミナンス信号に対応す
るルミナンス成分SAYHおよびノイズ成分SANをスケーリ
ング回路46に通す。回路46は各サンプルを係数KOでスケ
ーリングする。スケーリングされたサンプルKO(SAS+S
AYH+SAN)を加算器52に供給する。加算器52は他方の入
力に加算器50から成分SDY、SDC、SDNから成るサンプルS
Dを受けて次式で表される装置の出力信号SOを生成す
る。
器44に印加される。この濾波器44はクロミナンス成分S
AC、クロミナンス周波数帯域のルミナンス信号に対応す
るルミナンス成分SAYHおよびノイズ成分SANをスケーリ
ング回路46に通す。回路46は各サンプルを係数KOでスケ
ーリングする。スケーリングされたサンプルKO(SAS+S
AYH+SAN)を加算器52に供給する。加算器52は他方の入
力に加算器50から成分SDY、SDC、SDNから成るサンプルS
Dを受けて次式で表される装置の出力信号SOを生成す
る。
SO=SDY+SDC+KOSAC+KOSAYH+SON (15) サンプルSOのクロミナンス成分はスケール係数を値−K
m3/(2−Km3)に設定することにより0に減少する。
m3/(2−Km3)に設定することにより0に減少する。
サンプルSOの低い周波数のルミナンス成分はルミナンス
成分サンプルSDYに等しく、クロミナンス周波数スペク
トル中のサンプルSOのルミナンス成分SOYHはSAYH{2
(1−Km3)/(2−Km3)}に等しい。これは高い周波
数のルミナンス成分の無用の減少であるが、出力信号を
選択的にピーキングすることによりその振幅を回復する
こともできる。
成分サンプルSDYに等しく、クロミナンス周波数スペク
トル中のサンプルSOのルミナンス成分SOYHはSAYH{2
(1−Km3)/(2−Km3)}に等しい。これは高い周波
数のルミナンス成分の無用の減少であるが、出力信号を
選択的にピーキングすることによりその振幅を回復する
こともできる。
ノイズ成分SONはスケーリング回路46を通つたノイズコ
ントリビユーシヨンと加算器50の出力から生成する。最
悪の場合すなわち帯域濾波器44が入力ノイズ成分を全部
通した場合を仮定すると、出力ノイズ成分は次式で示す
ことができる。
ントリビユーシヨンと加算器50の出力から生成する。最
悪の場合すなわち帯域濾波器44が入力ノイズ成分を全部
通した場合を仮定すると、出力ノイズ成分は次式で示す
ことができる。
出力ノイズ成分SONのノイズ成分SDNの比は に等しく、これは1より小さいKm3のあらゆる値に対し
て1より小さい。
て1より小さい。
第2図の装置において、減算器40から生ずる差サンプル
はフレーム間運動情報を含み、これらの差は運動検知ス
ケール係数発生回路42に印加される。この回路42は例え
ば各画素ごとに即ち各サンプルごとにスケーリング回路
46、48のスケール係数を生成する。回路42の発生するス
ケール係数の例を表1に示す。
はフレーム間運動情報を含み、これらの差は運動検知ス
ケール係数発生回路42に印加される。この回路42は例え
ば各画素ごとに即ち各サンプルごとにスケーリング回路
46、48のスケール係数を生成する。回路42の発生するス
ケール係数の例を表1に示す。
表1で値Km3は1/8、1/16、1/23等のある小さい値であ
る。
る。
第2図の装置は第1図の装置同様運動期間中に入出力端
子間のクロミナンス帯域阻止濾波器すなわちノツチフイ
ルタに戻る。
子間のクロミナンス帯域阻止濾波器すなわちノツチフイ
ルタに戻る。
第3図は第2図の方式の変形を示す。この第3図の回路
の素子で第2図のそれと同じ番号を付されたものは同様
の装置である。
の素子で第2図のそれと同じ番号を付されたものは同様
の装置である。
第3図において、減算器40からの差(SA−SE)はスケー
リング回路62に印加され、スケーリングされたサンプル
係数KK(SA−SE)となる。このスケーリング済のサンプ
ル差は加算器70に印加され、フレームメモリ30からのサ
ンプルSEと加算される。運動のないときこの加算器70か
らの和SXはそのまま減算器68を介してルミナンス出力端
子72に導かれ、次式で表される。
リング回路62に印加され、スケーリングされたサンプル
係数KK(SA−SE)となる。このスケーリング済のサンプ
ル差は加算器70に印加され、フレームメモリ30からのサ
ンプルSEと加算される。運動のないときこの加算器70か
らの和SXはそのまま減算器68を介してルミナンス出力端
子72に導かれ、次式で表される。
SK=KK(SA−SE)+SE =KKSA+(1−KK)SE (17) 運動のないとき、SAのルミナンス成分はSEのルミナンス
成分に等しいから、式(16)から出力ルミナンス成分S
XYはKKの値に関係なく入力ルミナンス成分SAYに等しい
ことが判る。加算器70の高い周波数のルミナンス成分出
力は第1図および第2図の回路の高い周波数のルミナン
ス成分出力のときのように減衰されない。
成分に等しいから、式(16)から出力ルミナンス成分S
XYはKKの値に関係なく入力ルミナンス成分SAYに等しい
ことが判る。加算器70の高い周波数のルミナンス成分出
力は第1図および第2図の回路の高い周波数のルミナン
ス成分出力のときのように減衰されない。
無運動の第1フレームは1/2に設定される。SA、SEのク
ロミナンス成分は大きさが相等しいが逆相であり、従つ
てこのフレーム期間中その装置はルミナンスフレーム櫛
型濾波器として動作し、加算器70のルミナンス成分出力
は0になる。
ロミナンス成分は大きさが相等しいが逆相であり、従つ
てこのフレーム期間中その装置はルミナンスフレーム櫛
型濾波器として動作し、加算器70のルミナンス成分出力
は0になる。
無運動の第1フレームのKmの値をSDのクロミナンス成分
が直ちに収斂するように選ぶと、無運動の第2フレーム
のクロミナンス成分SXCに対して式(18)は次の様にな
る。
が直ちに収斂するように選ぶと、無運動の第2フレーム
のクロミナンス成分SXCに対して式(18)は次の様にな
る。
SXC=KKSAC+(1−KK)SEC =KKSAC+(1−KK){−Km3/(2−Km3)}SAC(1
8) クロミナンス成分SXCは無運動の第1フレームではKKが1
/2に等しいため、以後の全フレームではKKがKm3/2に等
しいため0になる。
8) クロミナンス成分SXCは無運動の第1フレームではKKが1
/2に等しいため、以後の全フレームではKKがKm3/2に等
しいため0になる。
ノイズ成分SXNの実効値は入力ノイズ値の実効値の 倍に向つて収斂する。この値はKm3が小さいときサンプ
ルSDのノイズ成分の値より小さく、Km3=1のときサン
プルSDのノイズ成分の 倍に近付く。無運動の第1フレームに対するノイズ成分
SXNは入力ノイズの実効値を で割つた値に当しい。
ルSDのノイズ成分の値より小さく、Km3=1のときサン
プルSDのノイズ成分の 倍に近付く。無運動の第1フレームに対するノイズ成分
SXNは入力ノイズの実効値を で割つた値に当しい。
スケール係数KKの値はフレーム間画像運動中「1」に設
定される。式(17)から出力信号SXが入力信号SAに等し
いことが判るが、同様に、式(11)から信号SDがSAに等
しくなく(Km=1のとき)。信号SDは帯域通貨濾波器64
に印加されてクロミナンス成分を抽出される。クロミナ
ンス成分SDC=SACはフレーム間運動期間中ゲート回路66
を介して減算器68の減数入力に印加され、信号SXのクロ
ミナンス成分と相殺する。ゲート回路66の制御は運動検
知器60によつて行うこともできる。第3図の回路は実際
には画像運動中クロミナンス信号に対する帯域阻止濾波
器に戻る。
定される。式(17)から出力信号SXが入力信号SAに等し
いことが判るが、同様に、式(11)から信号SDがSAに等
しくなく(Km=1のとき)。信号SDは帯域通貨濾波器64
に印加されてクロミナンス成分を抽出される。クロミナ
ンス成分SDC=SACはフレーム間運動期間中ゲート回路66
を介して減算器68の減数入力に印加され、信号SXのクロ
ミナンス成分と相殺する。ゲート回路66の制御は運動検
知器60によつて行うこともできる。第3図の回路は実際
には画像運動中クロミナンス信号に対する帯域阻止濾波
器に戻る。
ルミナンス成分が減じられたクロミナンス信号は入力10
からの適当に遅延した合成映像信号からルミナンス出力
信号を減算することにより生成することができる。無運
動中減算器40からの差信号は実質的に入力クロミナンス
成分より振幅がやや大きいクロミナンス信号から成つて
いることが判る。
からの適当に遅延した合成映像信号からルミナンス出力
信号を減算することにより生成することができる。無運
動中減算器40からの差信号は実質的に入力クロミナンス
成分より振幅がやや大きいクロミナンス信号から成つて
いることが判る。
表2は第3図の方式におけるフレーム間画像運動の異つ
た条件に対するスケール係数Km、KK並びにゲート制御状
況を示す。
た条件に対するスケール係数Km、KK並びにゲート制御状
況を示す。
第3図の回路を僅かに改変して他の実施例を構成するこ
とができる。この実施例では、スケーリング回路62の信
号入力端子を減算器40ではなくスケーリング回路の出力
に結合することができる。スケール係数KKの値はスケー
ル係数Km、KKの積が表2のKK欄の各値に等しくなる様に
適当に変える必要がある。例えば、KKの新しい値は無運
動、運動後第1フレームおよび定常状態に対してそれぞ
れ1、(2−Km3)/2および1/2である。
とができる。この実施例では、スケーリング回路62の信
号入力端子を減算器40ではなくスケーリング回路の出力
に結合することができる。スケール係数KKの値はスケー
ル係数Km、KKの積が表2のKK欄の各値に等しくなる様に
適当に変える必要がある。例えば、KKの新しい値は無運
動、運動後第1フレームおよび定常状態に対してそれぞ
れ1、(2−Km3)/2および1/2である。
第1図ないし第3図の装置の設計では、信号路のどれか
に補償用の遅延器を挿入する必要があることがあるが、
この必要の有無について回路設計の当業者が容易に判別
処置することができる。
に補償用の遅延器を挿入する必要があることがあるが、
この必要の有無について回路設計の当業者が容易に判別
処置することができる。
上記各方式はまず合成映像信号またはクロミナンス汚染
を有するルミナンス入力信号から低ノイズルミナンス信
号を生成するものとして説明したが、この方式は少し変
形して合成映像信号から低ノイズクロミナンス信号を生
成するようにすることもできる。これは第3図の回路で
減算器40を加算器に、加算器50、70を減算器に変えるこ
とにより達せられる。
を有するルミナンス入力信号から低ノイズルミナンス信
号を生成するものとして説明したが、この方式は少し変
形して合成映像信号から低ノイズクロミナンス信号を生
成するようにすることもできる。これは第3図の回路で
減算器40を加算器に、加算器50、70を減算器に変えるこ
とにより達せられる。
これは合成映像信号をカラーバースト基準に同期して色
副搬送波周波数の4倍でサンプリングすると仮定すれば
理解できる。サンプリング位相を色差信号I、Qの軸に
一致するように選ぶと、サンプル数列はY1−I1、Y2+
Q2、Y3+I3、Y4−Q4、Y5−I5、Y6+Q6、Y7+I7、Y8−Q8
……で表わすことができ、クロミナンスが反転されるか
ら隣接フレーム上の対応するサンプルはY1+I1、Y2−
Q2、Y3−I3、Y4+Q4、Y5+I5、Y6−Q6、Y7−I7、Y8+Q8
……で表わされる。この2つの数列(フレーム)の対応
サンプルのルミナンスおよびI、Qの値が等しく(すな
わちフレーム間運動がなく)、第1数列からのサンプル
が第2数列の対応するサンプルに加算されれば、ルミナ
ンス成分Yは加算的に組合されるが、I、Q成分は相殺
される。第3図の方式はこの原理で動作してルミナンス
出力信号を生成する。第3図において、第1数列をサン
プルSAに、第2数列をサンプルSEに対応するものと考え
ることもできる。
副搬送波周波数の4倍でサンプリングすると仮定すれば
理解できる。サンプリング位相を色差信号I、Qの軸に
一致するように選ぶと、サンプル数列はY1−I1、Y2+
Q2、Y3+I3、Y4−Q4、Y5−I5、Y6+Q6、Y7+I7、Y8−Q8
……で表わすことができ、クロミナンスが反転されるか
ら隣接フレーム上の対応するサンプルはY1+I1、Y2−
Q2、Y3−I3、Y4+Q4、Y5+I5、Y6−Q6、Y7−I7、Y8+Q8
……で表わされる。この2つの数列(フレーム)の対応
サンプルのルミナンスおよびI、Qの値が等しく(すな
わちフレーム間運動がなく)、第1数列からのサンプル
が第2数列の対応するサンプルに加算されれば、ルミナ
ンス成分Yは加算的に組合されるが、I、Q成分は相殺
される。第3図の方式はこの原理で動作してルミナンス
出力信号を生成する。第3図において、第1数列をサン
プルSAに、第2数列をサンプルSEに対応するものと考え
ることもできる。
次に第2の数列の各サンプルの補数化(反転)を考え
る。補数化数列は−(Y1+I1)、−(Y2−Q2)、−(Y3
−I3)、−(Y4+Q4)、−(Y5+I5)、−(Y6−Q6)、
−(Y7−I7)、−(Y8+Q8)……で表される相対値を有
し、これは−I1−Y1、Q2−Y2、I3−Y3、−Q4−Y4、−I5
−Y5、Q6−Y6、I7−Y7、−Q8−Y8……と書直される。こ
の後者の数列を第1の数列と比較すると、対応するI、
Q成分サンプルはすべて同相すなわち同符号であるが、
ルミナンス成分サンプルは反対符号であることが判る。
従つて第3図の方式に信号SEとしてこの補数化したもの
を印加すると、I、Q成分は加算的に組合され、ルミナ
ンス成分は相殺される。信号SEすなわちフレームメモリ
30の出力を補数化する効果は、サンプルSEが印加される
減算器40と加算器50、70の入力を補数化することにより
達成されるが、これは減算器40を加算器に、加算器50、
70を減算器に変え、サンプルSEを減算器に減数として印
加することに等しい。
る。補数化数列は−(Y1+I1)、−(Y2−Q2)、−(Y3
−I3)、−(Y4+Q4)、−(Y5+I5)、−(Y6−Q6)、
−(Y7−I7)、−(Y8+Q8)……で表される相対値を有
し、これは−I1−Y1、Q2−Y2、I3−Y3、−Q4−Y4、−I5
−Y5、Q6−Y6、I7−Y7、−Q8−Y8……と書直される。こ
の後者の数列を第1の数列と比較すると、対応するI、
Q成分サンプルはすべて同相すなわち同符号であるが、
ルミナンス成分サンプルは反対符号であることが判る。
従つて第3図の方式に信号SEとしてこの補数化したもの
を印加すると、I、Q成分は加算的に組合され、ルミナ
ンス成分は相殺される。信号SEすなわちフレームメモリ
30の出力を補数化する効果は、サンプルSEが印加される
減算器40と加算器50、70の入力を補数化することにより
達成されるが、これは減算器40を加算器に、加算器50、
70を減算器に変え、サンプルSEを減算器に減数として印
加することに等しい。
クロミナンス信号即ちI、Q色差信号はルミナンス信号
より帯域幅が著しく狭いため、クロミナンス信号を生成
するようにされた再帰型濾波器では上記数列の全サンプ
ルを用いる必要はなく、従つてフレームメモリ30の大き
さを小さくすることができる。例えば、I成分を含むサ
ンプルとQ成分を含むサンプルとの2つのサンプルを連
続4つのサンプルから成る各サンプル群から選んで処理
すればよい。しかしこのためには逆相のI、Qサンプル
を1つおきのフレームから選ばねばならない。例えば、
サンプルY1−I1、Y2+Q2、Y5−I5、Y6+Q6……を第1数
列から選ぶと、第2数列からY1+I1、Y2−Q2、Y5+I5、
Y2−Q6……を選ばねばならない。
より帯域幅が著しく狭いため、クロミナンス信号を生成
するようにされた再帰型濾波器では上記数列の全サンプ
ルを用いる必要はなく、従つてフレームメモリ30の大き
さを小さくすることができる。例えば、I成分を含むサ
ンプルとQ成分を含むサンプルとの2つのサンプルを連
続4つのサンプルから成る各サンプル群から選んで処理
すればよい。しかしこのためには逆相のI、Qサンプル
を1つおきのフレームから選ばねばならない。例えば、
サンプルY1−I1、Y2+Q2、Y5−I5、Y6+Q6……を第1数
列から選ぶと、第2数列からY1+I1、Y2−Q2、Y5+I5、
Y2−Q6……を選ばねばならない。
第1図および第2図の方式には同様の改変が可能であ
る。
る。
第4図は運動検知スケール係数発生器の1例を示す。図
示の回路は第3図の方式に用いるものであるが、回路設
計の当業者には自明の改変を行うことにより第1図およ
び第2図の回路にも適用可能にすることができる。
示の回路は第3図の方式に用いるものであるが、回路設
計の当業者には自明の改変を行うことにより第1図およ
び第2図の回路にも適用可能にすることができる。
減算器40からのサンプル差は低域濾波器80に印加されて
クロミナンス成分を除去する。これはクロミナンス成分
が各フレーム間で180゜離相していて、減算器40でクロ
ミナンス強度の差を作らずに和を作つてしまうため必要
である。低域濾波された差は閾値検知器82に印加され
る。検知器82は差の大きい即ち絶対値が所定値より大き
いと論理「1」を発生し、小さいとき論理「0」を発生
する。その所定値すなわち閾値は運動の検知におけるノ
イズ不感度を上げるために設定するもので、利用者また
は設計者の好みで決まる。
クロミナンス成分を除去する。これはクロミナンス成分
が各フレーム間で180゜離相していて、減算器40でクロ
ミナンス強度の差を作らずに和を作つてしまうため必要
である。低域濾波された差は閾値検知器82に印加され
る。検知器82は差の大きい即ち絶対値が所定値より大き
いと論理「1」を発生し、小さいとき論理「0」を発生
する。その所定値すなわち閾値は運動の検知におけるノ
イズ不感度を上げるために設定するもので、利用者また
は設計者の好みで決まる。
検知器82からの運動信号はメモリ装置84のデータ入力端
子に印加され、1フレーム期間だけ遅らされる。メモリ
装置84からの遅延運動信号と検知器82からの運動信号
は、アドレス入力端子に印加された運動状態に対する必
要スケール係数を出力するようにプログラミングされた
ROM86、88のそのアドレス入力端子に印加される。表3
は第3図の方式に対する例示状態表である。
子に印加され、1フレーム期間だけ遅らされる。メモリ
装置84からの遅延運動信号と検知器82からの運動信号
は、アドレス入力端子に印加された運動状態に対する必
要スケール係数を出力するようにプログラミングされた
ROM86、88のそのアドレス入力端子に印加される。表3
は第3図の方式に対する例示状態表である。
表3は上から下へフレームの時間順序で生成される。フ
レーム間画像運動の条件はROM86、88に可能な2ビツト
アドレス状態が全部供給されるように選んだ。「検知器
82の出力」と「メモリ84の出力」の欄は共にROM86、88
のアドレスコードを形成する。値Km3は所要の装置の応
答時間とノイズ減少度によつて任意に選ばれることに注
意。
レーム間画像運動の条件はROM86、88に可能な2ビツト
アドレス状態が全部供給されるように選んだ。「検知器
82の出力」と「メモリ84の出力」の欄は共にROM86、88
のアドレスコードを形成する。値Km3は所要の装置の応
答時間とノイズ減少度によつて任意に選ばれることに注
意。
ROM86、88は第1図および第2図の方式に適用するため
同図について説明した適当なスケール係数またはスケー
ル係数制御信号を用いてプログラミングされる。
同図について説明した適当なスケール係数またはスケー
ル係数制御信号を用いてプログラミングされる。
第1図ないし第3図はこの発明を実施したノイズ再帰型
濾波方式の実施例のブロツク図、第4図は第1図ないし
第3図のスケーリング回路に印加するスケール係数を発
生する回路の1例のブロツク図である。 18、30……再帰型濾波器、20〜26……信号消去手段、28
……出力信号。
濾波方式の実施例のブロツク図、第4図は第1図ないし
第3図のスケーリング回路に印加するスケール係数を発
生する回路の1例のブロツク図である。 18、30……再帰型濾波器、20〜26……信号消去手段、28
……出力信号。
Claims (1)
- 【請求項1】ルミナンス成分とクロミナンス成分とノイ
ズとを含み、フレーム周波数で繰返し生ずる映像信号を
処理する再帰型濾波方式であって、 そのときの映像信号の一部をそれより前の複数映像信号
フレームからの組合せ信号の一部と組合せて、上記ノイ
ズの振幅が低下しかつルミナンス成分とクロミナンス成
分のうちの一方の振幅が他方の振幅に対して実質的に低
下させられた処理済映像信号を発生する再帰型濾波器
と、 そのときの映像信号の一部を、上記再帰型濾波器からの
上記処理済映像信号の一部と組合せて、上記処理済のル
ミナンス成分とクロミナンス成分のうち上記振幅が実質
的に低下させられた一方を実質的に消去し、その他方の
信号対雑音比がそのときの映像信号に比較して向上して
いる出力信号を生成する信号消去手段と、を具備してな
る再帰型濾波方式。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US715811 | 1985-03-25 | ||
| US06/715,811 US4646138A (en) | 1985-03-25 | 1985-03-25 | Video signal recursive filter with luma/chroma separation |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61224609A JPS61224609A (ja) | 1986-10-06 |
| JPH0748862B2 true JPH0748862B2 (ja) | 1995-05-24 |
Family
ID=24875582
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61067032A Expired - Lifetime JPH0748862B2 (ja) | 1985-03-25 | 1986-03-24 | 再帰型濾波方式 |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4646138A (ja) |
| EP (1) | EP0196193B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0748862B2 (ja) |
| KR (1) | KR940002161B1 (ja) |
| AT (1) | ATE53730T1 (ja) |
| AU (1) | AU589610B2 (ja) |
| CA (1) | CA1233240A (ja) |
| DE (1) | DE3672066D1 (ja) |
| ES (1) | ES8707642A1 (ja) |
| SG (1) | SG29593G (ja) |
Families Citing this family (30)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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