JPH08168021A - ノイズ低減装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 画面中の細かい絵柄における解像度劣化を引
き起こすことなく、画面全体としてのＳＮ感を向上させ
る。 【構成】 映像信号のＳＮを改善するノイズ除去回路１
と、このノイズ除去回路１出力と映像信号とのタイミン
グを調整するタイミング調整回路２と、映像信号の一様
な画像領域を判別する一様画像検出回路３と、この一様
画像検出回路３の出力に基づいてノイズ除去回路１の出
力とタイミング調整回路２の出力とを切り替えて映像信
号を出力する映像信号切り替え回路４とを備えた。画面
全体を一様画像検出回路３により一様画像領域と細かい
絵柄領域とに分割し、一様な画像領域に対してのみ映像
信号切り替え回路４でノイズ除去回路１に切り替えてノ
イズ除去処理を行うことで、細かい絵柄の解像度を劣化
させることなく画面全体の見た目のＳＮ感を向上するこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、テレビジョンまたは
ＶＴＲまたはビデオカメラなどの映像機器に用いられる
ノイズ低減装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、家庭用ＶＴＲやビデオカメラなど
にノイズを低減するためのノイズ低減装置が搭載される
ようになってきている。ノイズ低減装置とは、画像信号
に含まれている雑音を低減して、画質を改善するための
装置のことである。

【０００３】画像は一般に相関が強いのに対し、雑音は
ランダムで無相関であるから、両者を効率よく分離でき
れば画質を大幅に改善することができる。図８は、第１
の従来例のノイズ低減装置を示すものである。図８にお
いて、１０１は低域通過フィルタ、１０２は高域通過フ
ィルタ、１０３はコアリング回路、１０４は加算器であ
る。

【０００４】以上のように構成された第１の従来例のノ
イズ低減装置について、以下その動作を説明する。ま
ず、映像信号の高周波成分を高域通過フィルタ１０２で
抽出する。さらに抽出された高周波成分のうち、振幅の
小さなものだけをコアリング回路１０３で除去し低域通
過フィルタ１０１の出力と加算器１０４で合成する。図
９にコアリング回路の入出力特性の１例を示す。しきい
値をΔ／２として入力信号Ｅｉｎが−Δ／２≦Ｅｉｎ≦
Δ／２の場合は出力信号Ｅｏｕｔ＝０となり、Ｅｉｎ＞
Δ／２またはＥｉｎ＜−Δ／２ではＥｏｕｔ＝Ｅｉｎと
なる。このコアリング回路は、論理回路でも構成できる
がＲＯＭ変換により簡単に実現できる。これにより急峻
なエッジはそのまま保存され、また細かい雑音は除去さ
れる。

【０００５】図１０は、第２の従来例のノイズ低減装置
を示すものである。図１０において、１０５は映像信号
を１Ｈ期間遅延させる１Ｈラインメモリ、１０６は１ラ
イン遅れた映像信号と遅れていない映像信号との差分を
求める減算器、１０７は水平方向の高周波成分を抽出す
る高域通過フィルタ、１０８は振幅の小さい高周波成分
のみを抽出するための非線形処理回路、１０９は原信号
より非線形回路１０８で抽出された振幅の小さい高周波
成分を減算する減算器である。

【０００６】以上のように構成された第２の従来例のノ
イズ低減装置について、以下その動作を説明する。ま
ず、１Ｈラインメモリ１０５により１Ｈ期間遅延させた
映像信号と映像原信号との差分を第１の減算器１０６に
より算出し、さらに高域通過フィルタ１０７で水平方向
の高周波成分を抽出する。得られた信号は、水平、垂直
両方向ともに高周波成分を持つ信号でありほぼ雑音とみ
なすことができるが、斜め方向に相関を持つ信号成分も
含まれている。このうち振幅の小さな信号のみを雑音信
号として非線形処理回路１０８で抽出し、原信号より第
２の減算器１０９で減算することによりノイズを除去
し、画質を改善する。

【０００７】非線形処理回路１０８は例えば図１１に示
されるような入出力特性を持つ回路で、入力信号Ｅｉｎ
が−Δ／２≦Ｅｉｎ≦Δ／２の場合は出力信号Ｅｏｕｔ
＝Ｅｉｎとなり、Ｅｉｎ＞Δ／２またはＥｉｎ＜−Δ／
２ではＥｏｕｔ＝０になる。この非線形処理回路は、例
えばＲＯＭ変換回路などで実現することができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記従来
のノイズ低減装置には、次のような問題点がある。すな
わち、前記第１の従来例では、水平方向における高周波
信号成分のうち振幅の小さいものについては、雑音とみ
なされ除去されるため、画面中の細かな絵柄がのっぺり
とした解像度の劣化した画像となってしまう問題点を有
していた。

【０００９】また前記第２の従来例では、水平、垂直両
方向における高周波信号成分のうち振幅の小さいものに
ついては、雑音とみなされ除去されるため、画面中の斜
め方向の細かい絵柄がのっぺりとした解像度の劣化した
画像となってしまう問題点を有していた。したがって、
この発明の目的は、上記従来の問題点を解決するもの
で、画面中の細かい絵柄における解像度劣化を引き起こ
すことなく、画面全体としてのＳＮ感を向上させるノイ
ズ低減装置を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１のノイズ低減装
置は、映像信号のＳＮを改善するノイズ除去回路と、こ
のノイズ除去回路の出力と映像信号とのタイミングを調
整するタイミング調整回路と、映像信号の一様な画像領
域を判別する一様画像検出回路と、この一様画像検出回
路の出力に基づいてノイズ除去回路の出力とタイミング
調整回路の出力とを切り替えて映像信号を出力する映像
信号切り替え回路とを備えたものである。

【００１１】請求項２のノイズ低減装置は、映像信号の
ＳＮを改善するノイズ除去回路と、ノイズ除去回路の出
力と映像信号とのタイミングを調整するタイミング調整
回路と、映像信号の一様な画像領域を判別しその一様画
像度を示す値を出力する一様画像検出回路と、この一様
画像検出回路の出力によりタイミング調整回路の出力と
ノイズ除去回路の出力とを合成する際のそれぞれの出力
の比率を算出する合成係数発生回路と、この合成係数発
生回路の出力に基づいてノイズ除去回路の出力とタイミ
ング調整回路の出力とに重みづけを行なった後合成した
映像信号を出力する画像合成回路とを備えたものであ
る。

【００１２】

【作用】請求項１の構成によれば、画面全体を一様画像
検出回路により一様画像領域と細かい絵柄領域とに分割
し、一様な画像領域に対してのみ映像信号切り替え回路
でノイズ除去回路に切り替えてノイズ除去処理を行うこ
とで、細かい絵柄の解像度を劣化させることなく画面全
体の見た目のＳＮ感を向上することができる。

【００１３】請求項２の構成によれば、画面全体を一様
画像検出回路により一様画像領域とそうでない細かい絵
柄領域とに分割し、それぞれの領域に対し、一様画像度
を示す値を出力し、この値に基づいて合成係数発生回路
によりタイミング調整回路とノイズ除去回路との出力す
る比率を算出し、この比率に基づいて画像合成回路によ
りタイミング調整回路の出力とノイズ除去回路の出力と
に重みづけを行った後合成したので、その一様画像度を
示す値に対応してノイズ除去率を制御することができ
る。これにより、細かい絵柄の解像度を劣化させること
なく、またＳＮを向上させた一様な画像領域と解像度感
のある細かな絵柄領域とをより自然に調和させ、画面全
体として見た目のＳＮ感を向上することができる。

【００１４】

【実施例】この発明の第１の実施例のノイズ低減装置を
図１ないし図５に基づいて説明する。図１は第１の実施
例におけるノイズ低減装置の構成を示すブロック図であ
る。同図に示すように、このノイズ低減装置は、ノイズ
除去回路１、タイミング調整回路２、一様画像検出回路
３および映像信号切り替え回路４を備えている。

【００１５】ノイズ除去回路１は、映像信号のＳＮを改
善するもので、例えば図８に示すようなフィールド内の
映像信号を用いてノイズを除去する従来の回路である。
そのため、ノイズ除去回路１の出力は、ＳＮは改善され
ているが細かい絵柄領域の解像度は劣化している。タイ
ミング調整回路２は、ノイズ除去回路１の出力と映像信
号とのタイミングを調整するもので、ノイズ除去回路１
で処理による遅延が発生する場合に、ノイズ除去回路１
の出力と同じタイミングとなるように、入力された映像
信号を出力する。タイミング調整回路２の出力は入力さ
れた映像信号そのものであるので、ＳＮは改善されてい
ないが解像度も劣化していない。

【００１６】一様画像検出回路３は、映像信号より一様
な画像領域を判別し、ＯＮ／ＯＦＦキー信号を出力す
る。映像信号切り替え回路４は、一様画像検出回路３の
出力に基づいてノイズ除去回路１出力とタイミング調整
回路２出力とを切り替えて映像信号を出力する。また、
以上の説明では一様画像検出回路３の構成については何
等言及しなかったが、映像中の一様な画像領域を判別す
る回路であれば、いかなる一様画像検出回路であって
も、本発明が構成できることは明かである。

【００１７】例えば、図２に示すような構成が考えられ
る。図２は、ブロック分割回路１０、画像判別回路１
１、２値化回路１２により構成されている。ブロック分
割回路１０で、画面を各ブロックに分割して、ブロック
ごとに映像信号の平均値および映像信号のヒストグラム
を計算する。さらに、検出された画像の特徴であるヒス
トグラム状態により、一様画像かどうかの判定を行う。
例えば、図３（ａ）に示すように、ブロック領域内にお
いて、ヒストグラムが平均値付近に集中した分布を示す
場合には一様画像と判断し、また図３（ｂ）に示すよう
にヒストグラムがばらばらである場合は一様画像ではな
いと判断し、２値化回路１２で２値化を行い、一様画像
であるか、ないかのＯＮ／ＯＦＦ信号を発生する。

【００１８】また、図４に示すような構成も考えられ
る。図４は、エッジ検出回路１３、画像判別回路１１、
２値化回路１２により構成されている。互いに独立な３
信号（例えばＹ、Ｐｒ、Ｐｂ）についてそれぞれエッジ
検出回路１３により例えは１次微分（グラディエン
ト）、２次微分（ラプラシアン）およびテンプレートマ
ッチング（Ｐｒｗｉｔｔ）の等の手法を用いてエッジ検
出を行い、輪郭の強さに応じた出力値を出力し、画像判
別回路１１で３信号ともに平坦部の画像領域をしきい値
により判断する。さらに、２値化回路１２によりＯＮ／
ＯＦＦ信号を発生する。

【００１９】また、図５に示すような構成も考えられ
る。図５は、一様画像設定回路１４、画像データ判別回
路１５、２値化回路１２により構成されている。一様画
像設定回路１４で、予めオペレータにより画面中の一様
画像の画像データを取り込む。さらに、取り込まれた画
像データとの比較により画像データ判別回路１５にて一
様画像かどうかの判別を行い、２値化回路１２にてＯＮ
／ＯＦＦ信号を発生する。

【００２０】この他にも例えばニューロによる一様画像
判別など様々な構成が考えられるが、映像中の一様な画
像領域を判別する回路であれば、いかなる一様画像検出
回路であっても、本発明が構成できることは明かであ
る。以上のように構成されたノイズ低減装置について、
以下その動作について説明する。

【００２１】まず、入力された映像信号は、ノイズ除去
回路１、タイミング調整回路２、一様画像検出回路３に
入力される。一様画像検出回路３では、入力された映像
信号より一様画像であるか、そうでない細かい絵柄画像
であるかを判別し、一様画像であるかどうかのＯＮ／Ｏ
ＦＦキー信号を映像切り替え回路４に出力する。映像切
り替え回路４では、一様画像であるかどうかの一様画像
検出回路３からのＯＮ／ＯＦＦキー信号によって、前記
ノイズ除去回路１出力か、もしくはタイミング調整回路
２出力か、どちらか一方を選択して出力する。

【００２２】すなわち、一様画像であると判別された領
域についてはＳＮを改善したノイズ除去回路１の出力
を、そうでない細かな絵柄領域については解像度劣化の
ないタイミング調整回路２の出力を選択する。一様画像
領域では、ノイズと判断される絵柄の信号は存在しない
ので、従来のノイズ除去回路処理を行っても、解像度の
劣化は起こらず、ノイズ成分だけが除去されＳＮが改善
される。また、一様画像でないと判断された領域につい
ては、ノイズ除去回路１で処理を行うと、細かい絵柄に
よる信号成分まで同時に除去するため、解像度劣化のな
いタイミング調整回路２の出力を選択する。

【００２３】以上のように、この実施例では、画面全体
を一様画像検出回路３により一様画像領域と細かい絵柄
領域とに分割し、一様な画像領域に対してのみ、映像信
号切り替え回路４でノイズ除去回路１に切り替えてノイ
ズ除去処理を行うことで、細かい絵柄の解像度を劣化さ
せることなく画面全体の見た目のＳＮ感を向上すること
ができる。

【００２４】この発明の第２の実施例のノイズ低減装置
を図６および図７に基づいて説明する。図６は第２の実
施例におけるノイズ低減装置の構成を示すブロック図で
ある。同図に示すように、このノイズ低減装置は、ノイ
ズ除去回路１、タイミング調整回路２、一様画像検出回
路３、合成係数発生回路５および画像合成回路６とを備
えている。

【００２５】ノイズ除去回路１とタイミング調整回路２
は、第１の実施例と同様である。一様画像検出回路３′
は、映像信号より一様な画像領域を判別し、その一様画
像度を示す値を出力する。すなわち、この一様画像検出
回路３′は、第１の実施例の一様画像検出回路３におい
て２値化回路を省略したもので、ＯＮ／ＯＦＦではない
ソフトキー的な切り替えが可能な一様画像度を示す信号
を得ることができる。合成係数発生回路５は、この一様
画像検出回路３′の出力によりタイミング調整回路２の
出力とノイズ除去回路１の出力とを合成する際のそれぞ
れの出力の比率である合成係数を算出する。画像合成回
路６は、合成係数発生回路５の出力に基づいてノイズ除
去回路１の出力とタイミング調整回路２の出力とに重み
づけを行なった後合成した映像信号を出力するもので、
第１の乗算器７、第２の乗算器８および第１の加算器９
によって構成されている。

【００２６】以上のように構成されたノイズ低減装置に
ついて、以下その動作について説明する。まず、入力さ
れた映像信号は、ノイズ除去回路１、タイミング調整回
路２、一様画像検出回路３′に入力される。一様画像検
出回路３′では、入力された映像信号より一様画像であ
るか、そうでない細かい絵柄画像であるかを判別し、そ
の一様画像度を示す値を合成係数発生回路５に出力す
る。

【００２７】合成係数発生回路５では、一様画像検出回
路３′の出力である一様画像度を示す値により、画像合
成回路６で混合するノイズ除去回路１の出力とタイミン
グ調整回路２の出力との比率ｋおよび１−ｋの係数を算
出する。合成係数発生回路５は、一様画像度より合成係
数ｋおよび１−ｋを決定することができれば、いかなる
入出力関係であっても構わない。

【００２８】図７に合成係数発生回路５の入出力特性の
一例を示す。この例の合成係数発生回路５では、一様画
像度を示す値ｘ（x=1.0 のとき、完全な一様画像、x=0.
5 のとき、一様画像である確率が50% 、x=0.0 のとき、
完全に一様画像でないとする。）にノイズ除去回路の出
力依存度ｙ（y=1.0 のとき依存度最大、y=0 のとき依存
度ゼロ）を乗算した結果をノイズ除去回路１の出力の合
成係数ｋとして画像合成回路６の乗算器７に出力してい
る。このノイズ除去回路１の出力依存度ｙは、一様画像
検出回路３′が完全に一様画像であると判別した画像領
域でのノイズ除去回路１の出力の割合を示すもので、こ
の実施例のノイズ低減装置の効力を制御する値とも理解
できる。また同時に１−ｋをタイミング調整回路２の合
成係数として画像合成回路６の乗算器８に出力する。

【００２９】画像合成回路６では、乗算器７でノイズ除
去回路１の出力の合成係数ｋとノイズ除去回路１の出力
とを乗算し、乗算器８でタイミング調整回路２の出力の
合成係数１−ｋとタイミング調整回路２の出力とを乗算
して、加算器９で加算合成し、映像信号として出力す
る。以上のように、この実施例では、画面全体を一様画
像検出回路３′により一様画像領域とそうでない細かい
絵柄領域とに分割し、それぞれの領域に対し、一様画像
度を示す値を出力し、この値に基づいて合成係数発生回
路５によりタイミング調整回路２とノイズ除去回路１と
の出力する比率を算出し、この比率に基づいて画像合成
回路６によりタイミング調整回路２の出力とノイズ除去
回路１の出力とに重みづけを行った後合成したので、そ
の一様画像度を示す値に対応してノイズ除去率を制御す
ることができる。これにより、細かい絵柄の解像度を劣
化させることなく、またＳＮを向上させた一様な画像領
域と解像度感のある細かな絵柄領域とをより自然に調和
させ、画面全体として見た目のＳＮ感を向上することが
できる。

【００３０】なお、以上の説明ではノイズ除去回路１の
構成については何等言及しなかったが、フィールド内の
映像信号を用いてノイズを除去する回路であれば、いか
なるノイズ除去回路であってもよい。

【００３１】

【発明の効果】請求項１のノイズ低減装置によれば、画
面全体を一様画像検出回路により一様画像領域と細かい
絵柄領域とに分割し、一様な画像領域に対してのみ映像
信号切り替え回路でノイズ除去回路に切り替えてノイズ
除去処理を行うことで、細かい絵柄の解像度を劣化させ
ることなく画面全体の見た目のＳＮ感を向上することが
できる。

【００３２】請求項２のノイズ低減装置によれば、画面
全体を一様画像検出回路により一様画像領域とそうでな
い細かい絵柄領域とに分割し、それぞれの領域に対し、
一様画像度を示す値を出力し、この値に基づいて合成係
数発生回路によりタイミング調整回路とノイズ除去回路
との出力する比率を算出し、この比率に基づいて画像合
成回路によりタイミング調整回路の出力とノイズ除去回
路の出力とに重みづけを行った後合成したので、その一
様画像度を示す値に対応してノイズ除去率を制御するこ
とができる。これにより、細かい絵柄の解像度を劣化さ
せることなく、またＳＮを向上させた一様な画像領域と
解像度感のある細かな絵柄領域とをより自然に調和さ
せ、画面全体として見た目のＳＮ感を向上することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施例におけるノイズ低減装
置の構成を示すブロック図である。

【図２】一様画像検出回路の一例を示すブロック図であ
る。

【図３】その判定基準を示す説明図である。

【図４】一様画像検出回路の別の例を示すブロック図で
ある。

【図５】一様画像検出回路のさらに別の例を示すブロッ
ク図である。

【図６】この発明の第２の実施例におけるノイズ低減装
置の構成を示すブロック図である。

【図７】合成係数発生回路の入出力特性図である。

【図８】第１の従来例のノイズ低減装置の構成を示すブ
ロック図である。

【図９】コアリング回路の入出力特性図である。

【図１０】第２の従来例のノイズ低減装置の構成を示す
ブロック図である。

【図１１】ノイズ成分抽出用非線形処理回路の入出力特
性図である。

【符号の説明】

１ ノイズ除去回路 ２ タイミング調整回路 ３，３′ 一様画像検出回路 ４ 映像信号切り替え回路 ５ 合成係数発生回路 ６ 画像合成回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 映像信号のＳＮを改善するノイズ除去回
   路と、このノイズ除去回路の出力と映像信号とのタイミ
   ングを調整するタイミング調整回路と、映像信号の一様
   な画像領域を判別する一様画像検出回路と、この一様画
   像検出回路の出力に基づいて前記ノイズ除去回路の出力
   と前記タイミング調整回路の出力とを切り替えて映像信
   号を出力する映像信号切り替え回路とを備えたノイズ低
   減装置。
2. 【請求項２】 映像信号のＳＮを改善するノイズ除去回
   路と、ノイズ除去回路の出力と映像信号とのタイミング
   を調整するタイミング調整回路と、映像信号の一様な画
   像領域を判別しその一様画像度を示す値を出力する一様
   画像検出回路と、この一様画像検出回路の出力により前
   記タイミング調整回路の出力と前記ノイズ除去回路の出
   力とを合成する際のそれぞれの出力の比率を算出する合
   成係数発生回路と、この合成係数発生回路の出力に基づ
   いて前記ノイズ除去回路の出力と前記タイミング調整回
   路の出力とに重みづけを行なった後合成した映像信号を
   出力する画像合成回路とを備えたノイズ低減装置。