JPH0750829A - 画像信号処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 画像信号の雑音を効果的に除去するととも
に、除去しても劣化のわからない信号も除去することで
符号化を行った際に発生する符号量を低減する。また、
実現するためのハードウェアの規模を小さくする。 【構成】 画像の動き検出手段１０の検出出力１１によ
り、第１の雑音削減手段２の出力信号２６及びそのフレ
ーム遅延信号２７について和と差を取るか、第２及び第
３の雑音削減手段を通すかを切り替えて選択すること
で、動画像については第２及び第３の雑音削減手段で雑
音を除去することにより、静止画像については第１の雑
音削減手段で雑音を除去すること及び信号の和と差をと
ることにより後段の符号化手段で発生する符号量を低減
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像信号のデータの伝
送や記録を行うために符号化を行う際に発生する符号の
量を削減する画像信号処理装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、画像信号を符号化する際に発生す
る符号量を削減するものとして、図９は例えば野垣智
士、太田睦「動静適応型雑音除去を用いたＨＤＴＶ信号
符号化の検討」（画像符号化シンポジウムＰＣＳＪ８
８、８―６、ｐｐ１２５〜１２６、１９８８年）におい
て示された雑音除去方式の構成図である。図において、
１０１は入力信号、１０２は水平軸帯域通過フィルタ
（以下、ＢＰＦという）、１０３は時間軸高域通過フィ
ルタ（以下、ＨＰＦという）、１０４は減算手段、１０
５は適応型時間軸低域通過フィルタ（以下、ＬＰＦとい
う）、１０６は出力信号である。

【０００３】次に動作について説明する。入力信号１０
１を入力した水平軸ＢＰＦ１０２はおよそ１８ＭＨｚを
中心とする高域周波数成分を抽出する。水平軸ＢＰＦ１
０２が抽出した周波数成分は主にＨＤＴＶカメラに起因
すると考えらえるもので、これを時間軸ＨＰＦ１０３に
出力し、これを入力した時間軸ＨＰＦ１０３はさらに時
間変動する成分を取り出す。減算手段１０４は時間軸Ｈ
ＰＦ１０３の出力を入力し、これを前記入力信号１０１
から減算する。減算手段１０４の出力の画像信号を適応
型時間軸ＬＰＦ１０５が入力し、静止画部分についての
み時間軸ＬＰＦ１０５を通過することで時間軸高域を除
去し、これを出力信号１０６として出力し後段の符号化
手段（図示せず）に入力する。以上の構成で雑音成分を
削減し符号化後の符号量を削減するものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の雑音除去方式は
以上のように構成されているので、動きの少ない雑音は
全く除去されないうえ、削減するのが時間軸高域成分の
みであるので、入力する画像信号によっては雑音による
符号量の増加が防止できない。また、動画像信号につい
ては水平軸高域、かつ時間軸高域成分のみを除去するの
で動き物体の輪郭が不自然になるといった問題点があっ
た。

【０００５】本発明は上記のような問題点を解決するた
めになされたもので、どのような入力画像に対しても雑
音の削減効果が大きく、かつ符号化した際の発生符号量
が少ない画像信号処理装置を得ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る画像信号処
理装置は、請求項１では、画像信号を入力し雑音を削減
する第１の雑音削減手段と、画像信号の局所的な動き検
出手段と、前記第１の雑音削減手段の出力に接続した第
１のフレーム遅延手段と、前記第１のフレーム遅延手段
の入力信号と出力信号の和を求める手段と、前記第１の
フレーム遅延手段の出力信号と入力信号の差を求める手
段と、前記第１の雑音削減手段の出力に接続した第２の
雑音削減手段と、前記第１のフレーム遅延手段の出力に
接続した第３の雑音削減手段と、前記動き検出手段の検
出出力により前記差を求める手段の出力信号と前記第２
の雑音削減手段の出力信号とを切り替える第１の切り替
え手段と、前記動き検出手段の検出出力により前記和を
求める手段の出力信号と前記第３の雑音削減手段の出力
信号とを切り替える第２の切り替え手段と、前記第１の
切り替え手段の出力信号を１フレーム遅延する第２のフ
レーム遅延手段と、前記第２の切り替え手段の出力信号
と前記第２のフレーム遅延手段の出力信号とをフレーム
ごとに切り替える第３の切り替え手段を有するものであ
る。

【０００７】請求項２では、画像信号を入力し雑音を削
減する第１の雑音削減手段と、画像信号の局所的な動き
検出手段と、前記第１の雑音削減手段の出力に接続した
第１のフレーム遅延手段と、前記第１の雑音削減手段の
出力に接続した第２の雑音削減手段と、前記第１のフレ
ーム遅延手段の出力に接続した第３の雑音削減手段と、
前記動き検出手段の検出出力により前記第１の雑音削減
手段の出力信号と前記第２の雑音削減手段の出力信号と
を切り替える第１の切り替え手段と、前記動き検出手段
の検出出力により前記第１のフレーム遅延手段の出力信
号と前記第３の雑音削減手段の出力信号とを切り替える
第２の切り替え手段と、前記第１の切り替え手段の出力
信号と前記第２の切り替え手段の出力信号の和を求める
手段と、前記第１の切り替え手段の出力信号と前記第２
の切り替え手段の出力信号の差を求める手段と、前記和
を求める手段の出力信号を１フレーム遅延する第２のフ
レーム遅延手段と、前記第２の切り替え手段の出力信号
と前記第２のフレーム遅延手段の出力信号とをフレーム
ごとに切り替える第３の切り替え手段を有するものであ
る。

【０００８】請求項３では、請求項１ないし請求項２の
装置において、第１の雑音削減手段として画像信号の時
間軸低域通過フィルタを用いるものである。

【０００９】請求項４では、請求項１ないし請求項２の
装置において、第２及び第３の雑音削減手段として画像
信号の水平軸及び／又は垂直軸低域通過フィルタを用い
るものである。

【００１０】請求項５では、請求項１ないし請求項２の
装置において、第１、第２及び第３の雑音削減手段とし
て画像信号の水平軸及び／又は垂直低域通過フィルタを
用いるとともに、第２及び第３の雑音削減手段を第１の
雑音削減手段のフィルタよりも狭帯域のフィルタとする
ものである。

【００１１】請求項６では、請求項３の装置において、
第１の雑音削減手段を、入力信号と１フレーム遅延信号
との減算手段と、前記減算手段の出力信号の係数器と、
前記係数器の出力信号と１フレーム遅延信号の加算手段
と、前記加算手段の出力を１フレーム遅延するフレーム
遅延手段を有し、前記加算手段の出力を雑音削減手段の
出力信号とし、前記フレーム遅延手段の出力信号を前記
１フレーム遅延信号とする構成とするとともに、前記フ
レーム遅延手段の入力信号及び出力信号を前記信号の和
を取る手段及び信号の差を取る手段に接続する構成とす
るものである。

【００１２】請求項７では、請求項３の装置において、
第１の雑音削減手段を、入力信号と１フレーム遅延信号
との減算手段と、前記減算手段の出力信号の係数器と、
前記係数器の出力信号と１フレーム遅延信号の加算手段
と、前記加算手段の出力を１フレーム遅延するフレーム
遅延手段を有し、前記加算手段の出力を雑音削減手段の
出力信号とし、前記フレーム遅延手段の出力信号を前記
１フレーム遅延信号とする構成とするとともに、前記減
算手段の出力信号の信号レベルを所定値と比較するレベ
ル検知器を有し、前記レベル検知器の出力により前記第
１の切り替え手段及び第２の切り替え手段を切り替える
ものである。

【００１３】請求項８では、請求項１ないし請求項２の
装置において、信号のフレーム間の差を求める手段の出
力に信号レベルを所定値と比較するレベル検知器を有
し、前記レベル検知器の出力により第１の切り替え手段
及び第２の切り替え手段を切り替えるものである。

【００１４】請求項９では、請求項１ないし請求項８の
装置において、記前記第２のフレーム遅延手段及び前記
第３の切り替え手段の代わりに両者の入力信号を入力す
るフレームメモリと、前記フレームメモリの出力に接続
した直交変換手段と、前記フレームメモリの出力に接続
した信号の量子化手段と、前記量子化手段の出力手段の
出力に接続した可変長符号化手段と、前記可変長符号化
手段の出力に接続したバッファメモリを有するととも
に、前記フレームメモリの読み出し及び書き込みアドレ
スを制御することでデータのブロック単位でのシャッフ
リングを行うこと、及び前記画像の動き検出手段の出力
信号及び前記バッファメモリの内部のデータ量に応じて
前記量子化手段の量子化ステップを変更するものであ
る。

【００１５】

【作用】本発明における画像信号処理装置は、請求項１
では、入力した画像信号についてまず第１の雑音削減手
段が雑音を削減する。このとき第１の雑音削減手段は入
力信号に混入したビート妨害或はパルス雑音などの画像
の絵柄や動きとは関係の無い雑音を除去する。次に、前
記第１の雑音削減手段の出力信号からフレーム間和信号
及び差信号を求めるが、この際に入力画像信号の動き、
言い替えると時間変化が少ない場合は和信号に信号電力
が集中するので後述するように画像信号のエントロピー
が減少する。また入力画像信号の動きが大きい場合は、
視覚特性から細かい絵柄、言い替えると高周波信号が見
え難くなるため、高周波の信号に混入した雑音を信号と
同時に除去することができる。この性質に基づいて高周
波の雑音を除去する特性を有する第２及び第３の雑音削
減手段を、前記第１の雑音削減手段の出力及びそのフレ
ーム遅延出力に直列に接続し、前記動き検出手段の出力
により、前記和信号又は差信号と、前記第２及び第３の
雑音削減手段の出力を切り替えることにより、静止画信
号では和差をとることにより、動画信号では高い周波数
を除去することにより、画像信号のエントロピーあるい
は情報量を低減する。

【００１６】ここで、画像信号のフレーム間和差を取る
ことによる画像信号のエントロピーの減少効果の測定例
を示す。一例として、９６０画素、５１２ラインの画像
信号中の２フレームについて次の４つの条件、（１）原
画像、（２）原画像を時間軸ＬＰＦに通した出力画像、
（３）原画像の２フレームの和及び差を取った信号、
（４）原画像を時間軸ＬＰＦに通し、さらに２フレーム
の和及び差を取った信号、について画像のエントロピー
を計算で求めた。その結果、（１）６．５，６．６，
（２）６．５，６．５，（３）６．５，４．１，（４）
６．５，３．７であり、各々の合計は（１）１３．１，
（２）１３．０，（３）１０．６，（４）１０．２とな
り和と差を取ることで画像信号のエントロピーが減少す
ることがわかる。またこれらの信号についてさらに各々
８×８画素の２次元離散コサイン変換を行い、出力のエ
ントロピーを計算した結果、２フレームの合計で、
（１）９．０，（２）８．６，（３）７．９，（４）
７，３となり、ここでも和と差を取ることで画像信号の
エントロピーが減少することが確認できた。これは請求
項１で第１の雑音削減手段を時間軸ＬＰＦとした場合に
相当する。

【００１７】請求項２では、請求項１と同様に入力した
画像信号についてまず第１の雑音削減手段が雑音を削減
する。このとき第１の雑音削減手段は入力信号に混入し
たビート妨害或はパルス雑音などの画像の絵柄や動きと
は関係の無い雑音を除去する。次に、前記第１の雑音削
減手段の出力及びこれが第２の雑音削減手段を通過した
信号が第１の切り替え手段に入力し、前記第１の雑音削
減手段のフレーム遅延信号及びこれが第３の雑音削減手
段を通過した信号が第２の切り替え手段に入力する。こ
こで前記動き検出手段の出力により、第１及び第２の切
り替え手段を動画像については第２及び第３の雑音削減
手段を通過した信号を選択するよう切り替えることで動
きの大きい場合に検知できにくい高域信号を雑音と同時
に除去する。さらに、前記第１及び第２の切り替え手段
の出力の和信号及び差信号を求めることで画像信号のエ
ントロピーが減少する。信号の和差をとること、及び動
画信号では高い周波数を除去することにより、画像信号
のエントロピーあるいは情報量を低減する。

【００１８】請求項３では、請求項１ないし請求項２に
おいて第１の雑音削減手段として時間軸ＬＰＦを用いる
ものであり、遮断特性をゆるやかに設定することで画像
信号を損なうことなく、画像信号に重畳した雑音の時間
軸高域成分を削減することができる。

【００１９】請求項４では、請求項１ないし請求項２に
おいて第２の雑音削減手段に画像信号の水平軸及び／又
は垂直軸ＬＰＦを用いたので、動画像において視覚的な
感度の低い水平軸及び／又は垂直軸高域信号を削減する
と同時に、高域の雑音が削減できる。

【００２０】請求項５では、請求項１ないし請求項２に
おいて第１の雑音削減手段として水平軸及び／又は垂直
軸ＬＰＦを用い、第２の雑音削減手段として第１の雑音
削減手段よりも帯域の狭い水平軸及び／又は垂直軸ＬＰ
Ｆを用いたので、雑音削減手段に時間軸ＬＰＦを用いる
場合に必要なフレームメモリが不要となりハードウェア
の規模が小さくできる。

【００２１】請求項６では、請求項３において、時間軸
ＬＰＦの構成要素であるフレーム遅延手段を、第１の雑
音削減手段の出力信号のフレーム間和差を取るためのフ
レーム遅延手段と共用する構成とするもので、各々独立
な構成とする場合と比較すると少ないフレームメモリで
装置が実現できる。

【００２２】請求項７では、請求項３において、時間軸
ＬＰＦの構成要素の減算手段の出力のフレーム間差分信
号のレベルをもとに画像の動きを検出するので、動き検
出を行うためのフレーム差分を求める手段が不要であ
り、画像の動き検出手段を独立に設ける場合と比較する
とハードウェア規模が低減できる。

【００２３】請求項８では、請求項１ないし請求項２に
おいて、画像信号のフレーム間の差を求める手段の出力
をもとに画像の動きを検出するので、動き検出を行うた
めのフレーム差分を求める手段が不要であり、画像の動
き検出手段を独立に設ける場合と比較するとハードウェ
ア規模が低減できる。

【００２４】請求項９では、請求項１ないし請求項８に
おいて、第２のフレーム遅延手段をフレームメモリに置
き換えたので、特に磁気記録再生装置などのシャッフリ
ングを行うためのフレームメモリが必須である装置に好
適であり、第２のフレーム遅延手段が省略できるので装
置のコストが低減できる。

【００２５】

【実施例】

実施例１．図１は本発明の実施例１における画像信号処
理装置の部分構成図であり、図において、１は装置の入
力画像信号、２は第１の雑音削減手段、３は信号の差を
求める手段、４は信号の和を求める手段、５Ａは第２の
雑音削減手段、５Ｂは第３の雑音削減手段、６は第１の
信号切り替え手段、７は第２の信号切り替え手段、８は
第３の信号切り替え手段、９は信号遅延手段、１０はレ
ベル比較器、１１は画像の動き検出信号、１２は図１の
部分構成の出力信号であり、前記第１の雑音削減手段２
の内部において、２１は減算手段、２２は係数器、２３
は加算手段、２４は遅延手段、２５はフレーム差分信号
である。ここで、第１の雑音削減手段２は時間軸ＬＰＦ
であり、第２の雑音削減手段５Ａ及び第３の雑音削減手
段５Ｂは水平軸及び垂直軸ＬＰＦである。これらは図２
において後述する全体構成図の要素３０となっている。

【００２６】図２は本発明の実施例１における画像信号
処理装置の全体構成図である。図において、１は装置の
入力信号、３０は図１の部分構成、３１は離散コサイン
変換手段（以下、ＤＣＴという）、３２は量子化手段、
３３は可変長符号化手段、３４は装置の出力信号であ
る。

【００２７】次に動作について説明する。まず、入力画
像信号１は第１の雑音削減手段２に入力する。この第１
の雑音削減手段は時間軸ＬＰＦであり、その内部におい
て減算手段２１が入力信号１とフレーム遅延手段２４の
出力信号の差を求め出力し、これを係数器２２が入力
し、０以上１未満の係数を乗じて加算手段２３に出力
し、これを入力した加算手段２３がフレーム遅延手段２
４の出力の１フレーム前の信号と加算し、これをフレー
ム遅延手段２４と差を求める手段３と和を求める手段４
とに出力する。フレーム遅延手段２４の出力は減算手段
２１と加算手段２３と和を求める手段４と差を求める手
段３に入力する。以上の構成の時間軸ＬＰＦにより時間
軸の高域の雑音成分が除去される。

【００２８】第１の雑音削減手段２の内部の減算手段５
の出力信号２５は画像信号のフィールド差分になってお
り、これを入力したレベル検知器１０が信号レベルが所
定値以上のときに動き検知信号１１を出力する。

【００２９】第１の雑音削減手段２の出力信号２６及び
フレーム遅延出力信号２７を和を求める手段４と差を求
める手段３が各々入力し画像信号のフレーム間の和と差
を求め、これを信号切り替え手段７と信号切り替え手段
６に出力する。さらに信号切り替え手段６には前記第１
の雑音削減手段２の出力信号２６が第２の雑音削減手段
５Ａを通った後の出力信号が入力し、信号切り替え手段
７には前記第１の雑音削減手段２のフレーム遅延出力信
号２７が第３の雑音削減手段５Ｂを通った後の出力信号
が入力する。信号切り替え手段６と信号切り替え手段７
の切り替えは、レベル検知器１０が動き検知信号１１を
出力したときのみ第２の雑音削減手段５Ａと第３の雑音
削減手段５Ｂの出力を選択するように行う。前記第２及
び第３の雑音削減手段は水平軸及び垂直軸ＬＰＦであ
り、動画像について視覚的に検知できにくい高域の信号
及び雑音の高域成分を除去する。

【００３０】信号切り替え手段６の出力をフレーム遅延
手段が入力し、信号切り替え手段７の出力とフレーム遅
延手段９の出力を信号切り替え手段８が入力する。信号
切り替え手段８は画像信号１のフレームごとに入力を切
り替える。信号切り替え手段８の出力１２は後段のＤＣ
Ｔ３１が入力し、ＤＣＴ３１は入力した信号を離散コサ
イン変換して出力し、これを量子化手段３２が入力して
量子化して出力し、これを可変長符号化手段３３が入力
して可変長符号化し装置の出力信号３４として出力す
る。

【００３１】実施例２．図３は本発明の実施例２におけ
る画像信号処理装置の部分構成図であり、図１と対応す
るものであり、以下図１と異なる構成要素について説明
する。図において、１３は第１の雑音削減手段、２４は
フレーム遅延手段である。また、実施例２の全体構成は
実施例１の全体構成を表す図２と同一である。

【００３２】次に動作を説明する。まず、入力画像信号
１は第１の雑音削減手段１３に入力する。第１の雑音削
減手段１３はラインメモリを用いた水平軸及び垂直軸Ｌ
ＰＦであり、例えばパルス雑音などの高域成分の大きい
雑音を除去する。第１の雑音削減手段１３の出力信号２
６をフレーム遅延手段２４が入力して遅延し、これをフ
レーム遅延信号２７として出力する。差を求める手段３
及び和を求める手段４が信号２６及び信号２７を入力す
るとともに、第２の雑音削減手段５Ａが信号２６を、第
３の雑音削減手段５Ｂが信号２７を入力する。前記差を
求める手段３の出力信号１４をレベル検知器１０が入力
し、信号レベルが所定の値以上の場合に画像の動き検知
信号１１を出力する。第１の切り替え手段６が差を求め
る手段３の出力信号と第２の雑音削減手段５Ａの出力信
号を入力し、第２の切り替え手段７が和を求める手段４
の出力信号と第３の雑音削減手段５Ｂの出力信号を入力
し、前記動き検知信号１１により、画像の動き検出時だ
け第２及び第３の雑音削減手段の出力信号を選択する。
ここで、第２及び第３の雑音削減手段は前記第１の雑音
削減手段１３よりも峡帯域のＬＰＦであり、動画像につ
いて視覚的に検知できにくい高域の信号及び雑音の高域
成分を除去する。

【００３３】実施例３．図４は本発明の実施例３におけ
る画像信号処理装置の部分構成図であり、図１と対応す
るものであり、構成要素は図１と同一であるが、一部の
要素でその接続と動作が異なるので以下で説明する。ま
た、実施例３の全体構成は実施例１の全体構成を表す図
２と同一である。

【００３４】入力画像信号１は第１の雑音削減手段２が
入力し、ここで時間軸高域の雑音出異聞を除去して出力
信号２６を出力するとともに、フレーム遅延出力２７を
出力する。第１の切り替え手段６が前記信号２６及び信
号２６が第２の雑音削減手段５Ａを通過した信号を入力
し、第２の切り替え手段が前記信号２７及び信号２７が
第３の雑音削減手段５Ｂを通過した信号を入力し、動き
検知信号１１によって、動画像についてのみ第２又は第
３の雑音削減手段の信号を選択する。第２及び第３の切
り替え手段の出力を、信号の差を求める手段３及び信号
の和を求める手段４が入力し、各々入力信号の差信号と
和信号を出力する。第３の切り替え手段８が、前記和を
求める手段４の出力信号及び前記差を求める手段３の出
力信号が第２のフレーム遅延手段９を通った信号を入力
し、１フレームごとに一方を選択することで信号１２を
出力する。

【００３５】実施例４．図５は本発明の実施例４におけ
る画像信号処理装置の部分構成図であり、図４と対応す
るものであり、以下図４と異なる構成について説明す
る。また、図６は実施例４の全体構成を表す図であり、
３０は図５の表す部分構成、４３はデータのシャッフリ
ングを行うフレームメモリ、４４は書き込んだ符号デー
タを所定のレートで出力するバッファメモリ、５０は制
御手段、４５はフレームメモリ４３の書き込み読みだし
アドレスの制御信号、４６は可変長符号化手段の符号化
テーブルをフレーム及び／又は画像の動きにより切り替
える制御信号、４７はバッファメモリ４４の読みだしア
ドレスの制御信号、４９はバッファメモリ４４の書き込
みアドレスを表す信号、４８はバッファメモリ４４内部
のデータ量に応じて量子化手段３２の量子化ステップを
制御する信号である。

【００３６】図５において差を求める手段３の出力４１
及び和を求める手段４の出力４２はフレームメモリ４３
が入力し、一時記憶する。制御信号４５は、和と差を取
った２フレームの画像信号のデータをフレームメモリ４
３が書き込んだ後、所定の大きさの画素ブロック単位
で、所定の順番で複数位置のブロックの画素データを読
み出すよう制御し、この出力データを離散コサイン変換
手段３１が入力し離散コサイン変換する。離散コサイン
変換手段３１の出力を、量子化手段３２が入力して量子
化するが、その際に画像の動き検知信号１１に応じて量
子化テーブルの高域係数を小い値に切り替えるととも
に、制御信号４８に応じて量子化ステップを切り替え
る。量子化手段３２の出力を可変長符号化手段３３が入
力しハフマン符号化するが、その際制御信号４６により
符号化テーブルを画像データが和の信号か差の信号か動
き信号か静止画信号かのいずれであるかによって切り替
える。可変長符号化手段３３の出力をバッファメモリ４
４が入力し所定のレートで出力するが、その際制御信号
４７が読みだしアドレスを制御する。

【００３７】制御手段５０は、バファメモリ４４の書き
込みアドレスと読みだしアドレスの差からバッファメモ
リ３４の内部のデータ量を求めこれを所定値と比較し、
これより多い場合には量子化ステップ幅を大きく、逆に
所定値より少ない場合には量子化ステップを小さくする
よう制御信号４８を出力し、これを入力した量子化手段
３２が量子化ステップを変化することで後段の可変長符
号化手段３３が発生する符号量を制御する。この結果バ
ッファメモリのデータが概ね所定の値になるよう制御さ
れる。以下、この制御手順を図において説明する

【００３８】図７は本発明の実施例４における画像信号
処理装置の信号処理の手順とバッフアーメモリのデータ
量を示す図であり、図において、１は入力画像信号、６
０は時間軸、６１は入力画像の任意のフレーム信号、６
２はフレーム６１に続くフレーム、６３はフレーム６１
及びフレーム６２の和を取った信号、６４はフレーム６
１及びフレーム６２の差を取った信号、６５は信号６４
をフレーム遅延した信号、３４は実施例４の出力信号、
この中で６６は信号６３及び信号６４をシャッフリン
グ、直交変換、量子化、可変長符号化しバッファメモリ
に書き込み読みだしを行った信号である。時間軸６０の
上でｔ１はフレーム６１の開始時刻、ｔ２はフレーム６
２の開始時刻、ｔ３はフレーム６２の終了時刻、ｔ４は
信号６３及び信号６４がシャッフリング、直交変換、量
子化、可変長符号化されて出力され始める時刻、ｔ５は
信号６３及び信号６４の最後データがフレームメモリか
ら出力される時刻、ｔ６は信号６３及び信号６４から発
生したデータが最後にバッファメモリ４４に入力する時
刻、ｔ８は信号６３及び信号６４から発生したデータが
最後にバッファメモリ４４から出力される時刻である。
また７０はデータ量を示す軸であり、ｄ１は信号６３及
び信号６４から発生したデータの総量、７１は信号６３
及び信号６４から発生したデータのうちバッファメモリ
４４に書き込まれたデータの量を示す直線、７２は信号
６３及び信号６４から発生したデータのうちバッファメ
モリ４４に書き込まれたデータの量から読み出されたデ
ータの量を差し引いたデータの量を示す直線である。

【００３９】実施例１ないし実施例３では、フレームメ
モリ４３がフレーム遅延手段で構成されているので、信
号６３及び信号６４がフレーム遅延した信号６５がシリ
アル信号として順次、離散コサイン変換、量子化、可変
長符号が行われ、この結果として符号量が圧縮され、こ
れが出力される。これらの例では発生する符号量が入力
画像信号によって変化するので、出力する符号量は一定
のレートとはならない。実施例４ではフレーム遅延手段
をシャッフリングを行うためのフレームメモリ４３で置
き換えるとともに、量子化手段３２の量子化ステップ
を、バッファメモリ４４のデータ量に応じて、制御手段
５０が制御することで出力する符号のレートを記録や伝
送に好適な所定のレートにするものである。すなわち、
可変長符号化手段３３の発生する符号は随時バッファメ
モリ４４に書き込まれるが、その際発生する符号量が所
定の値７１より多い場合はバッファメモリ内部のデータ
量が直線７３のように直線７２より多くなる。このとき
制御手段５０は直線７３の上にある数値を同時刻の直線
７２上の値と比較することで符号量が多いと判定し、量
子化ステップを大きくするよう制御信号４８を量子化手
段３２に出力する。逆に可変長符号化手段３３の発生す
る符号量が少ない場合はバッファメモリ内部のデータ量
が直線７４のように直線７２上の値より小さくなるの
で、量子化ステップを小さくするよう制御信号４８を量
子化手段３２に出力する。このように制御手段５０は可
変長符号化手段３３の発生する符号量の総量が所定の値
ｄ１に近付くよう制御を行う。またｄ１の値は画像デー
タの圧縮比によって異なるが実用的に元の画像データの
数分の１から数十分の１のデータ量とできるので、この
例では信号６３及び信号６４のデータ量の数分の１の大
きさとなり、この結果バッファメモリ４４の大きさもこ
れに見合うだけのもので良い。

【００４０】実施例５．図８は本発明の実施例５におけ
る画像信号処理装置の部分構成図であり、図５と対応す
るものであり、以下図５と異なる構成について説明す
る。また、実施例５の全体構成は実施例４の全体構成を
表す図６と同一である。図において、８０及び８１はラ
インメモリ、８２はラインメモリの書き込み読み出し制
御手段である。

【００４１】ラインメモリ８０は第１の雑音削減手段２
の出力信号２６及びこれが第２の雑音削減手段５Ａを通
過した信号を書き込み記憶する。同様に、ラインメモリ
８１は、第１の雑音削減手段２のフレーム遅延出力２７
及びこれが第３の雑音削減手段５Ｂを通過した信号を書
き込み数ライン記憶する。制御手段８２は、画像の動き
検出信号１１を入力するとともにラインメモリ８０及び
８１の画像データを例えば縦横各々８画素のブロック単
位で読み出すよう制御するが、その際前記画像の動き検
出信号の値によって、第２及び第３の雑音削減手段の出
力データを読み出すか、第１の雑音削減手段及びそのフ
レーム遅延信号のデータを読み出すかを選択する。ここ
で、画像の動き検出をレベル比較器１０において画素単
位で行った場合は画像の動き検出出力１１をブロック単
位で平均し、これが所定の値以上の場合のみ動きブロッ
クと判定して第２及び第３の雑音削減手段の出力信号の
データを読み出し、所定値未満の場合は第１の雑音削減
手段及びそのフレーム遅延信号のデータを読み出す。こ
のようにすることで、第２及び第３の雑音削減手段と第
１の雑音削減手段の信号処理時間の差を調整できるう
え、画像の動／静切り替えをブロック単位で行うことが
できるので、後続の離散コサイン変換を行うブロックと
一致させることで、ブロック内の信号の相関を大きく保
つことが可能であり、ブロック内で動／静切り替えを行
う場合と比較して直交変換後の高域係数の値を小さくで
きる。この結果量子化を行った後のゼロラン長を長くで
きるので、可変長符号化手段での符号の発生量を低く保
つことができる。

【００４２】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、まず画
像信号と相関の少ない雑音を削減したうえで、次に画像
の動き検出手段の出力に応じて、動画像として雑音を削
減した信号と静止画像としてフレーム間の和と差を取っ
た信号とを切り替えて選択したうえで符号化するので、
雑音を効果的に除去可能であり、画像のエントロピーを
低減できる。これらより、画像信号の符号化を行った場
合の符号量を低減可能である。また、雑音削減手段とし
ての時間軸ＬＰＦと、画像の動き検出手段と、画像のフ
レーム間和差を取る手段において、これらを構成する信
号のフレーム遅延手段を共通化する構成とした場合は高
価なメモリを削減できるので装置が安価に実現できる。
また、フレーム間の和信号と差信号をシリアル化するた
めのフレーム遅延手段をシャッフリングを行うフレーム
メモリで置き換えた場合には、さらに遅延を行うための
メモリが省略できるうえ、バッファメモリを付加するこ
とで出力信号の符号量を一定のレートに制御することが
可能であり、所定のデータレートで信号の記録や伝送を
行うことのできる信号処理装置が安価に構成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１における画像信号処理装置の
部分構成図である。

【図２】本発明の実施例１における画像信号処理装置の
全体構成図である。

【図３】本発明の実施例２における画像信号処理装置の
部分構成図である。

【図４】本発明の実施例３における画像信号処理装置の
部分構成図である。

【図５】本発明の実施例４における画像信号処理装置の
部分構成図である。

【図６】本発明の実施例４における画像信号処理装置の
全体を示す構成図である。

【図７】本発明の実施例４における画像信号処理装置の
信号処置の手順とバッファーメモリのデータ量を示す図
である。

【図８】本発明の実施例５における画像信号処理装置の
部分構成図である。

【図９】従来の雑音除去方式の構成図である。

【符号の説明】

２ 第１の雑音削減手段 ３ 画像信号の差を求める手段 ４ 画像信号の和を求める手段 ５Ａ 第２の雑音削減手段 ５Ｂ 第３の雑音削減手段 ６ 第１の切り替え手段 ７ 第２の切り替え手段 ８ 第３の切り替え手段 ９ 第２のフレーム遅延手段 １０ 画像信号の動き検出手段 ２４ 第１のフレーム遅延手段

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成６年１月１０日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項２

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項８

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項９

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００７

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００７】請求項２では、画像信号を入力し雑音を削
減する第１の雑音削減手段と、画像信号の局所的な動き
検出手段と、前記第１の雑音削減手段の出力に接続した
第１のフレーム遅延手段と、前記第１の雑音削減手段の
出力に接続した第２の雑音削減手段と、前記第１のフレ
ーム遅延手段の出力に接続した第３の雑音削減手段と、
前記動き検出手段の検出出力により前記第１の雑音削減
手段の出力信号と前記第２の雑音削減手段の出力信号と
を切り替える第１の切り替え手段と、前記動き検出手段
の検出出力により前記第１のフレーム遅延手段の出力信
号と前記第３の雑音削減手段の出力信号とを切り替える
第２の切り替え手段と、前記第１の切り替え手段の出力
信号と前記第２の切り替え手段の出力信号の和を求める
手段と、前記第１の切り替え手段の出力信号と前記第２
の切り替え手段の出力信号の差を求める手段と、前記差
を求める手段の出力信号を１フレーム遅延する第２のフ
レーム遅延手段と、前記和を求める手段の出力信号と前
記第２のフレーム遅延手段の出力信号とをフレームごと
に切り替える第３の切り替え手段を有するものである。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１３】請求項８では、請求項１ないし請求項２の
装置において、信号のフレーム間の差を求める手段の出
力の信号レベルを所定値と比較するレベル検知器を有
し、前記レベル検知器の出力により第１の切り替え手段
及び第２の切り替え手段を切り替えるものである。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１４】請求項９では、請求項１ないし請求項８の
装置において、記前記第２のフレーム遅延手段及び前記
第３の切り替え手段の代わりに両者の入力信号を入力す
るフレームメモリと、前記フレームメモリの出力に接続
した直交変換手段と、前記直交変換手段の出力に接続し
た信号の量子化手段と、前記量子化手段の出力手段の出
力に接続した可変長符号化手段と、前記可変長符号化手
段の出力に接続したバッファメモリを有するとともに、
前記フレームメモリの読み出し及び書き込みアドレスを
制御することでデータのブロック単位でのシャッフリン
グを行うこと、及び前記画像の動き検出手段の出力信号
及び前記バッファメモリの内部のデータ量に応じて前記
量子化手段の量子化ステップを変更するものである。

【手続補正７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２８】第１の雑音削減手段２の内部の減算手段２
１の出力信号２５は画像信号のフィールド差分になって
おり、これを入力したレベル検知器１０が信号レベルが
所定値以上のときに動き検知信号１１を出力する。

【手続補正８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３０】信号切り替え手段６の出力をフレーム遅延
手段９が入力し、信号切り替え手段７の出力とフレーム
遅延手段９の出力を信号切り替え手段８が入力する。信
号切り替え手段８は画像信号１のフレームごとに入力を
切り替える。信号切り替え手段８の出力１２は後段のＤ
ＣＴ３１が入力し、ＤＣＴ３１は入力した信号を離散コ
サイン変換して出力し、これを量子化手段３２が入力し
て量子化して出力し、これを可変長符号化手段３３が入
力して可変長符号化し装置の出力信号３４として出力す
る。

【手続補正９】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３４】入力画像信号１は第１の雑音削減手段２が
入力し、ここで時間軸高域の雑音成分を除去して出力信
号２６を出力するとともに、フレーム遅延出力２７を出
力する。第１の切り替え手段６が前記信号２６及び信号
２６が第２の雑音削減手段５Ａを通過した信号を入力
し、第２の切り替え手段が前記信号２７及び信号２７が
第３の雑音削減手段５Ｂを通過した信号を入力し、動き
検知信号１１によって、動画像についてのみ第２又は第
３の雑音削減手段の信号を選択する。第２及び第３の切
り替え手段の出力を、信号の差を求める手段３及び信号
の和を求める手段４が入力し、各々入力信号の差信号と
和信号を出力する。第３の切り替え手段８が、前記和を
求める手段４の出力信号及び前記差を求める手段３の出
力信号が第２のフレーム遅延手段９を通った信号を入力
し、１フレームごとに一方を選択することで信号１２を
出力する。

【手続補正１０】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３７】制御手段５０は、バファメモリ４４の書き
込みアドレスと読みだしアドレスの差からバッファメモ
リ４４の内部のデータ量を求めこれを所定値と比較し、
これより多い場合には量子化ステップ幅を大きく、逆に
所定値より少ない場合には量子化ステップを小さくする
よう制御信号４８を出力し、これを入力した量子化手段
３２が量子化ステップを変化することで後段の可変長符
号化手段３３が発生する符号量を制御する。この結果バ
ッファメモリのデータが概ね所定の値になるよう制御さ
れる。以下、この制御手順を図において説明する

【手続補正１１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３８】図７は本発明の実施例４における画像信号
処理装置の信号処理の手順とバッフアーメモリのデータ
量を示す図であり、図において、１は入力画像信号、６
０は時間軸、６１は入力画像の任意のフレーム信号、６
２はフレーム６１に続くフレーム、６３はフレーム６１
及びフレーム６２の和を取った信号、６４はフレーム６
１及びフレーム６２の差を取った信号、６５は信号６４
をフレーム遅延した信号、３４は実施例４の出力信号、
この中で６６は信号６３及び信号６４をシャッフリン
グ、直交変換、量子化、可変長符号化しバッファメモリ
に書き込み読みだしを行った信号である。時間軸６０の
上でｔ１はフレーム６１の開始時刻、ｔ２はフレーム６
２の開始時刻、ｔ３はフレーム６２の終了時刻、ｔ４は
信号６３及び信号６４がシャッフリング、直交変換、量
子化、可変長符号化されて出力され始める時刻、ｔ５は
信号６３及び信号６４の最後データがフレームメモリか
ら出力される時刻、ｔ６は信号６３及び信号６４から発
生したデータが最後にバッファメモリ４４に入力する時
刻、ｔ８は信号６３及び信号６４から発生したデータが
最後にバッファメモリ４４から出力される時刻である。
また７０はデータ量を示す軸であり、ｄ１は信号６３及
び信号６４から発生するデータの総量、７１は信号６３
及び信号６４から発生したデータのうちバッファメモリ
４４に書き込まれたデータの量を示す直線、７２は信号
６３及び信号６４から発生したデータのうちバッファメ
モリ４４に書き込まれたデータの量から読み出されたデ
ータの量を差し引いたデータの量を示す直線である。

【手続補正１２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図４

【補正方法】変更

【補正内容】

【図４】

【手続補正１３】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図７

【補正方法】変更

【補正内容】

【図７】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大西 健 京都府長岡京市馬場図所１番地 三菱電機 株式会社映像システム開発研究所内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像信号を入力し雑音を削減する第１の
   雑音削減手段と、画像信号の局所的な動き検出手段と、
   前記第１の雑音削減手段の出力に接続した第１のフレー
   ム遅延手段と、前記第１のフレーム遅延手段の入力信号
   と出力信号の和を求める手段と、前記第１のフレーム遅
   延手段の出力信号と入力信号の差を求める手段と、前記
   第１の雑音削減手段の出力に接続した第２の雑音削減手
   段と、前記第１のフレーム遅延手段の出力に接続した第
   ３の雑音削減手段と、前記動き検出手段の検出出力によ
   り前記差を求める手段の出力信号と前記第２の雑音削減
   手段の出力信号とを切り替える第１の切り替え手段と、
   前記動き検出手段の検出出力により前記和を求める手段
   の出力信号と前記第３の雑音削減手段の出力信号とを切
   り替える第２の切り替え手段と、前記第１の切り替え手
   段の出力信号を１フレーム遅延する第２のフレーム遅延
   手段と、前記第２の切り替え手段の出力信号と前記第２
   のフレーム遅延手段の出力信号とをフレームごとに切り
   替える第３の切り替え手段を有することを特徴とする画
   像信号処理装置。
2. 【請求項２】 画像信号を入力し雑音を削減する第１の
   雑音削減手段と、画像信号の局所的な動き検出手段と、
   前記第１の雑音削減手段の出力に接続した第１のフレー
   ム遅延手段と、前記第１の雑音削減手段の出力に接続し
   た第２の雑音削減手段と、前記第１のフレーム遅延手段
   の出力に接続した第３の雑音削減手段と、前記動き検出
   手段の検出出力により前記第１の雑音削減手段の出力信
   号と前記第２の雑音削減手段の出力信号とを切り替える
   第１の切り替え手段と、前記動き検出手段の検出出力に
   より前記第１のフレーム遅延手段の出力信号と前記第３
   の雑音削減手段の出力信号とを切り替える第２の切り替
   え手段と、前記第１の切り替え手段の出力信号と前記第
   ２の切り替え手段の出力信号の和を求める手段と、前記
   第１の切り替え手段の出力信号と前記第２の切り替え手
   段の出力信号の差を求める手段と、前記和を求める手段
   の出力信号を１フレーム遅延する第２のフレーム遅延手
   段と、前記第２の切り替え手段の出力信号と前記第２の
   フレーム遅延手段の出力信号とをフレームごとに切り替
   える第３の切り替え手段を有することを特徴とする画像
   信号処理装置。
3. 【請求項３】 第１の雑音削減手段として画像信号の時
   間軸低域通過フィルタを用いることを特徴とする請求項
   １ないし請求項２記載の画像信号処理装置。
4. 【請求項４】 第２及び第３の雑音削減手段として画像
   信号の水平軸及び／又は垂直軸低域通過フィルタを用い
   ることを特徴とする請求項１ないし請求項２記載の画像
   信号処理装置。
5. 【請求項５】 第１、第２及び第３の雑音削減手段とし
   て画像信号の水平軸及び／又は垂直低域通過フィルタを
   用いるとともに、第２及び第３の雑音削減手段を第１の
   雑音削減手段のフィルタよりも峡帯域のフィルタとする
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項２記載の画像信
   号処理装置。
6. 【請求項６】 第１の雑音削減手段を、入力信号と１フ
   レーム遅延信号との減算手段と、前記減算手段の出力信
   号の係数器と、前記係数器の出力信号と１フレーム遅延
   信号の加算手段と、前記加算手段の出力を１フレーム遅
   延するフレーム遅延手段を有し、前記加算手段の出力を
   雑音削減手段の出力信号とし、前記フレーム遅延手段の
   出力信号を前記１フレーム遅延信号とする構成とすると
   ともに、前記フレーム遅延を前記第１のフレーム遅延手
   段として接続する構成とすることを特徴とする請求項１
   ないし請求項２記載の画像信号処理装置。
7. 【請求項７】 第１の雑音削減手段を、入力信号と１フ
   レーム遅延信号との減算手段と、前記減算手段の出力信
   号の係数器と、前記係数器の出力信号と１フレーム遅延
   信号の加算手段と、前記加算手段の出力を１フレーム遅
   延するフレーム遅延手段を有し、前記加算手段の出力を
   雑音削減手段の出力信号とし、前記フレーム遅延手段の
   出力信号を前記１フレーム遅延信号とする構成とすると
   ともに、前記減算手段の出力信号の信号レベルを所定値
   と比較するレベル検知器を有し、前記レベル検知器の出
   力により前記第１の切り替え手段及び第２の切り替え手
   段を切り替えることを特徴とする請求項１ないし請求項
   ２記載の画像信号処理装置。
8. 【請求項８】 信号のフレーム間の差を求める手段の出
   力に信号レベルを所定値と比較するレベル検知器を有
   し、前記レベル検知器の出力により第１の切り替え手段
   及び第２の切り替え手段を切り替えることを特徴とする
   請求項１ないし請求項２記載の画像信号処理装置。
9. 【請求項９】 前記第２のフレーム遅延手段及び前記第
   ３の切り替え手段の代わりに両者の入力信号を入力する
   フレームメモリと、前記フレームメモリの出力に接続し
   た直交変換手段と、前記フレームメモリの出力に接続し
   た信号の量子化手段と、前記量子化手段の出力に接続し
   た可変長符号化手段と、前記可変長符号化手段の出力に
   接続したバッファメモリを有するとともに、前記フレー
   ムメモリの読み出し及び書き込みアドレスを制御するこ
   とでデータのブロック単位でのシャッフリングを行うこ
   と、及び前記画像の動き検出手段の出力信号及び前記バ
   ッファメモリの内部のデータ量に応じて前記量子化手段
   の量子化ステップを変更することを特徴とする請求項１
   ないし請求項８記載の画像信号処理装置。