JPH09233371A

JPH09233371A - ノイズ低減回路

Info

Publication number: JPH09233371A
Application number: JP8036281A
Authority: JP
Inventors: Ryoichi Kurihara; 良一栗原; Yoshinori Izumi; 吉則和泉; Yuichi Ninomiya; 佑一二宮; Koichi Yamaguchi; 孝一山口; Seiichi Goshi; 清一合志; Masahide Naemura; 昌秀苗村; Atsushi Fukuda; 淳福田
Original assignee: Nippon Hoso Kyokai NHK; Sharp Corp; Japan Broadcasting Corp
Current assignee: Sharp Corp; Japan Broadcasting Corp
Priority date: 1996-02-23
Filing date: 1996-02-23
Publication date: 1997-09-05
Anticipated expiration: 2016-02-23
Also published as: JP3305944B2

Abstract

(57)【要約】【課題】画像のぼけを伴うことなく、大きなノイズ除
去効果を得ることができる、ノイズ低減回路を提供す
る。【解決手段】入力端子１からの入力画像信号は、低域
通過フィルタ２-1，２-2によって、８MHz付近の周波数
成分が抑圧され、ノイズを除去するが、この時、ノイズ
と共に画像の高周波成分も影響を受け、画質劣化が起こ
ってしまう。ここに、この低域通過フィルタは、振幅レ
ベルを０まで落とさず、輪郭成分がレベル的に大きいの
で、輪郭がボケるだけで除去はされない。したがって、
この後、ゲインが２倍の８MHzの高域通過フィルタ３に
より、低域通過フィルタで振幅を抑圧されきらずに残っ
た成分を検出し、低域通過フィルタ出力に加算すること
により、画像のボケを伴わずに画像の輪郭成分を復元す
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像信号のノイズ
低減回路に係わり、より詳細には、ＭＵＳＥ（Multiple
sub Nyquist Sampling Encoding）方式の高精細度テレ
ビジョン信号デコーダ，ＥＤＴＶ受像機等の画像のディ
ジタル信号処理を行うテレビジョン受像機等におけるノ
イズ低減回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＭＵＳＥデコーダや、ＥＤＴＶ受像機の
ような、動画と静止画を区別して各々異なった信号処理
を行った後、画像の動き情報を基にこれら動画信号と静
止画信号を混合するところの、動き適応画像処理システ
ムにおいては、静止画部においては、フレームメモリを
用いた巡回型ノイズ除去方式が用いられている。しかし
ながら、動画部においては、このフレームメモリを用い
た巡回型ノイズ除去方式は、画像が２重像になってしま
う等の弊害が起こるため、用いることができない。ここ
で、図７に、従来の動画信号用ノイズ低減回路の構成を
例示する。同図において、７１は、画像信号を入力する
入力端子、７２は、低域通過フィルタ（以下「ＬＰＦ」
と記載する）、７０は、減算回路、７３は、非線形処理
回路、７４は、加算回路、７５は、出力端子をそれぞれ
示す。入力端子７１より入力された信号は、ＬＰＦ７
２，減算回路７０，及び、加算回路７４に分配される。
ＬＰＦ７２は、入力信号から高域成分を除去し、低域成
分のみ出力する。減算回路７０は、ＬＰＦ７２の出力信
号から入力端子７１に入力された信号を減算する。これ
により、減算回路７０の出力には、高域の信号成分が抽
出される。これが非線形処理回路７３で処理された後、
加算回路７４により元の入力信号と加算され、ノイズ低
減された信号として出力端子７５から出力される。

【０００３】上記従来のノイズ低減回路に用いられてい
る非線形処理回路７３の入出力特性例を図８に示す。図
８から明らかなように、入力レベルの非常に小さい範囲
（Ａの部分）においては、誤差として出力を「０」にす
る。次いで、入力レベルがある程度の大きさの範囲（Ｂ
の部分）では、ノイズとして、入力レベルに比例したレ
ベルを出力する。さらに、入力レベルの大きい範囲（Ｃ
の部分）では、入力信号は、ノイズによるものと画像の
輪郭成分によるものとが混合しており、かつ入力レベル
が大きくなるほど、輪郭成分の割合が多くなるとして、
入力レベルに反比例したレベルを出力する。この場合、
入出力特性が異なるそれぞれの範囲Ａ,Ｂ,Ｃの設定は、
経験的に決められており、又、入力信号のレベルだけで
ノイズ成分と輪郭成分とを区別しているため、画像の劣
化を伴うことなくノイズを除去することは困難であっ
た。

【０００４】また、従来の動画処理回路のノイズ低減技
術については、例えば、特開平６−１１３３１５号公報
に記載された「ノイズ低減回路」が知られている。この
雑音低減回路は、画像の輪郭部を検出し、画像の平坦な
部分では高域通過フィルタによりノイズ成分を抽出し、
入力信号からこの抽出されたノイズ成分を除去し、画像
の輪郭部では入力信号をそのまま出力する構成となって
いる。しかし、この方式の場合、画像の輪郭部のノイズ
は除去されないことになる。

【０００５】このように、上記従来のノイズ低減回路の
場合、いずれにおいても、高域の周波数成分を除去する
という手段をとっているために、高周波のノイズの低減
化はなされるが、一方で、映像信号の高周波成分も除去
してしまい、その結果、動画の画質劣化（ぼけ）が起こ
るという問題点があった。すなわち、ノイズの低減効果
を得る代わりに、動画の画質が劣化するというトレード
オフの関係にあった。また、静止画用ノイズ除去方式に
用いられているフレーム巡回方式に比べると、ノイズ除
去効果が少なく、動き適応処理をされた後の画像におい
て、動画部と静止画部におけるＳ／Ｎの差が目につき、
画質劣化を招いている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上のよう
な従来における問題点に鑑みてなされたもので、動画の
ぼけを伴うことなく、また、フレーム巡回型ノイズ除去
方式と同等、又は、それ以上のノイズ除去効果を得るよ
うにしたＭＵＳＥ方式による画像信号等の処理を必要と
する当該テレビジョン受像機等におけるノイズ低減回路
を提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本願の請求項１記載の発明は、画像信号の入力端子
と、該入力端子に入力される入力画像信号の特定の周波
数成分のゲインを低下させる低域通過フィルタと、該低
域通過フィルタからの出力信号に高域通過フィルタと加
算回路を用いることによってゲインの低下した該成分の
信号を復元する回路手段と、該回路手段の出力端子を具
備し、画質劣化を起こさずにノイズを除去するようにし
たことを特徴とする画像信号のノイズ低減回路をなす。
そして、この発明において、動画と静止画を区別して各
々異なった信号処理を行った後、画像の動き情報を基に
これら動画信号と静止画信号を混合するところの動き適
応画像処理システムにおいて、低域通過フィルタと、高
域通過フィルタと、加算回路とを具備える構成とし、低
域通過フィルタで、特定の周波数成分のゲインを低下さ
せ、低レベルのノイズ成分の除去を行う。しかし、この
時、ノイズ成分と共に画像の高周波成分も抑圧されてし
まうので、上記高域通過フィルタと加算回路を用い、ゲ
インを低下された信号成分を復元する。このことによ
り、画像の輪郭部分のノイズも除去することができるの
で、画像のボケを起こさずにノイズを除去することがで
きる。

【０００８】また、請求項２記載の発明は、前記請求項
１記載の発明において、前記画像信号がＭＵＳＥ方式に
よる画像信号であり、かつ前記特定の周波数を８MHz付
近としたことを特徴とするノイズ低減回路をなし、ＭＵ
ＳＥ方式において避け難い８MHz付近のノイズを除去す
ることにより、ＭＵＳＥ方式による画像をより良好な画
質にすることができる。

【０００９】また、請求項３記載の発明は、前記請求項
１又は２記載の発明において、前記低域通過フィルタを
多段としたことを特徴とするノイズ低減回路をなし、ゲ
インを低下させるべき所期の周波数成分によっては、一
段のフィルタでは実現の難しい回路構成を多段にするこ
とによって、より実現し易くする。

【００１０】また、請求項４記載の発明は、前記請求項
３記載の発明において、前記多段のフィルタとして２段
のフィルタを用いたことを特徴とするものをなしてお
り、ＭＵＳＥ方式において避け難い８MHz付近のノイズ
を除去するための低域通過フィルタを２段のフィルタに
よる回路構成としたことによって、各フィルタを単純な
要素で構成できるので実用化し易く、当該方式の画像信
号のノイズ低減フィルタとして適した手段を提供するこ
とになる。

【００１１】また、請求項５記載の発明は、上記請求項
１ないし４各項のいずれかに記載の発明において、前記
入力端子と前記低域通過フィルタの間の信号切替え回路
と、前記入力画像信号の輪郭検出回路と、該入力画像信
号と前記出力端子に生じる信号間の差の絶対値を求める
回路と、付加的な低域通過フィルタを具備し、前記輪郭
検出回路における輪郭無検出信号によって前記入力画像
信号を付加的な低域通過フィルタを介して前記低域通過
フィルタに入力するように、また、輪郭有検出信号によ
って前記入力画像信号を直接に前記低域通過フィルタに
入力するように前記信号切替え回路が動作され、さら
に、前記絶対値を求める回路の出力が所定の大きさ以上
になると、前記出力端子に前記入力画像信号をそのまま
出力するようにしたことを特徴とするノイズ低減回路を
なす。そして、この発明において、輪郭検出回路からの
信号を基に、信号切り替え回路を動作させて、輪郭部で
は入力信号を選択することで、画像のボケを伴うこと無
しにノイズの低減を行うことができ、又、輪郭部以外で
は、付加的な低域通過フィルタからの出力信号を請求項
１ないし４記載のノイズ低減回路に入力することによ
り、ノイズ除去効果を大きくすることができる。更に、
請求項１ないし４記載のノイズ低減回路からの出力と、
入力画像信号との差の絶対値を求め、その信号により、
請求項１ないし４記載のノイズ低減回路からの出力と入
力画像信号とを切り替えて出力する。このことにより、
画質劣化をより少なくすることができる。そして、上記
各発明は、動き適応処理により静止画と動画が混合され
た後に、静止画と動画のＳ／Ｎの差が無くなるように、
静止画に用いられているフレーム巡回型ノイズ除去方式
と同等もしくはそれ以上のノイズ低減効果を動画に対し
て得るようになるノイズ低減手段を提供することにな
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明に係るノイズ低減回路の実
施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。図
１は、本願請求項１ないし４記載の発明に係わるノイズ
低減回路の実施の形態を説明するためのブロック図であ
る。同図において、１は、画像信号を入力する入力端
子、２-1，２-2は、低域通過フィルタ、３は、高域通過
フィルタ、４は、加算回路、５は、出力端子である。低
域通過フィルタ２-1，２-2は、入力端子１から入力され
た信号の８MHz付近の周波数成分を抑圧するように構成
される。この実施の形態においては、同図に示されるよ
うに、同一の低域通過フィルタ２-1及び２-2を２段に接
続して構成され、各フィルタは、縦続する２Ｒの遅延回
路の各端子に接続した１／８，３／４及び１／８の各係
数器とその係数器の各出力の加算回路からなる。このよ
うに、各フィルタにおける係数器は、２のｎ乗分の１の
単位の係数となるために容易に装置化でき、延いては、
当該ノイズ低減回路を容易に実施し得るものとする。同
図におけるＡ点の周波数特性が図２に示されるが、図示
のように、８MHz付近では、振幅レベルが抑圧されてい
るが、０まで落とさないようになされている。このフィ
ルタによりノイズが除去されるが、しかし、この時、ノ
イズと共に画像の高周波成分も除去されてしまい、画質
劣化が起こってしまう。しかし、この低域通過フィルタ
は、振幅レベルを０まで落としていないので、高域通過
フィルタ３と加算回路４によって、画像の輪郭成分を復
元することができる。

【００１３】この様子を図４を使って説明する。同図に
おいて、入力画像信号にノイズが示されているが、ノイ
ズは、レベル的には小さいので、低域通過フィルタ２-1
と２-2によって除去されてしまうが、輪郭成分はレベル
的に大きいので、低域通過フィルタ２-1と２-2で輪郭が
ボケるだけで除去はされない（同図中、Ａ点の信号に示
される）。したがって、この後、ゲインが２倍の８MHz
の高域通過フィルタ３により、低域通過フィルタ２-1お
よび２-2で振幅を抑圧されきらずに残った成分を検出
し、低域通過フィルタ出力に加算する。この結果の周波
数特性を図３に示す。このように、低域通過フィルタ２
-1および２-2で８MHz付近の周波数を０まで抑圧しない
ことによって、後に８MHz付近の成分は復元することが
でき、その結果、画像のボケを伴わずにノイズの除去を
行うことができる（図４中の出力信号に示される）。

【００１４】図５は、本願請求項５記載の発明に係わる
ノイズ低減回路の実施の形態を説明するためのブロック
図である。同図において、１は、画像信号を入力する入
力端子、２は、低域通過フィルタ、５は、出力端子、６
は、輪郭検出回路、７，９は、信号切り替え回路、８
は、請求項１ないし４記載の発明の実施の形態における
と同じノイズ除去フィルタ、１０は、減算回路、１１
は、絶対値回路である。入力端子１から入力された信号
は、輪郭検出回路６と低域通過フィルタ２とに入力され
る。輪郭検出回路６からの信号により、信号切り替え回
路７において、輪郭部分は、入力信号を選択し、輪郭以
外の部分は、低域通過フィルタ２の出力を選択する。信
号切り替え回路７で選択された信号は、請求項１ないし
４記載の発明の実施の形態に示したノイズフィルタ８に
入力される。ここで用いられる低域通過フィルタ２の構
成は、図６に例示されるものである。このように、異な
るタイプのノイズ除去フィルタを縦続接続し、入力画像
信号によってフィルタを選択することによって、より効
果的にノイズの除去を行うことができる。つまり、１段
目のノイズ除去フィルタでは、画像のボケを起こさずに
ノイズを除去するために、輪郭部に関してはノイズ除去
操作を行わず、その代わり平坦な部分では低域通過フィ
ルタ２によりノイズ除去を行う。このような信号を請求
項１ないし４記載の発明の実施の形態で示したノイズ除
去フィルタ８に入力すると、平坦な部分では更にノイズ
が除去され、又、輪郭部についてもノイズを除去するこ
とができる。

【００１５】また、本来、輪郭検出回路６で完全に輪郭
を検出することが望ましいが、実際には、あらゆる画像
に対して輪郭を完全に検出することは困難である。ま
た、画像には輪郭部とも平坦部ともつかない部分も存在
し、輪郭信号によって画像を２値的に切り分けるだけで
は不十分である。このため、減算回路１０と絶対値回路
１１により入力画像信号とノイズ除去フィルタ８の出力
信号との差の絶対値を求め、これを誤差信号とし、この
値が大きいときには、画像の劣化が起こっているとし
て、信号切り替え回路９にて入力信号を選択し出力す
る。このことにより、画質劣化を少なくすることができ
る。

【００１６】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によると、以下のような効果がある。（１）請求項１に対応する効果：当該画像信号が入力さ
れるテレビジョン受像機等において、入力画像信号に対
して本発明の手段を適用することにより、低域通過フィ
ルタでノイズを除去した後、高域通過フィルタと加算回
路を用い、信号を復号することで、画像の輪郭部分のノ
イズも除くことによって、画質劣化を起こさずに、ノイ
ズを除去できる。（２）請求項２に対応する効果：上記（１）の効果に加
えて、８MHz付近のノイズが除去されることになり、Ｍ
ＵＳＥ方式による画像信号において避け難いノイズが除
かれて、該方式による画像をより良好にすることができ
る。（３）請求項３に対応する効果：上記（１）又は（２）
の効果に加えて、当該フィルタを多段とすることによっ
て、一段のフィルタでは実現の困難な回路をより実現し
易くすることができる。（４）請求項４に対応する効果：上記（３）の効果に加
えて、当該フィルタを２段の回路構成としたことによっ
て、ＭＵＳＥ方式による画像信号において、避け難い８
MHz付近のノイズフィルタの各フィルタ単位を単純な要
素で構成できるので、実用化し易い。（５）請求項５に対応する効果：入力画像信号に対し
て、画像の輪郭信号により画像の平坦な部分のみにノイ
ズ除去のフィルタをかけ、更に、請求項１ないし４のノ
イズフィルタを接続することで、画質劣化を起こさずに
ノイズ除去効果を上げることができる。又、入力画像信
号とノイズを除去された信号との差の絶対値を取った信
号にて、入力画像信号とノイズ除去された信号とを切り
替えることで、請求項１ないし４の発明におけるより、
さらに、画質劣化を少なくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願請求項１ないし４記載の発明に係わるノイ
ズ低減回路の実施の形態を示すブロック図である。

【図２】本願請求項１ないし４記載の発明に係わるノイ
ズ低減回路の実施の形態に用いられる低域通過フィルタ
の特性を示すグラフである。

【図３】本願請求項１ないし４記載の発明に係わるノイ
ズ低減回路の実施の形態における動作原理を説明する図
である。

【図４】本願請求項１ないし４記載の発明の実施の形態
におけるノイズ低減回路の各段階における波形変化を示
すグラフである。

【図５】本願請求項５記載の発明に係わるノイズ低減回
路の実施の形態を示すブロック図である。

【図６】本願請求項５記載の発明に係わるノイズ低減回
路の実施の形態に用いられる低域通過フィルタの構成を
示すブロック図である。

【図７】従来例のノイズ低減回路の構成を示すブロック
図である。

【図８】従来のノイズ低減回路に用いられる非線形回路
の入出力特性例を示すグラフである。

【符号の説明】

１，７１…入力画像信号入力端子、２-1，２-2，１２，
７２…低域通過フィルタ、３…高域通過フィルタ、４，
７４…加算回路、５，７５…出力端子、６…輪郭検出回
路、７，９…信号切り替え回路、８…請求項１のノイズ
フィルタ、１０，７０…減算回路、１１…絶対値回路、
７３…非線形処理回路。

フロントページの続き (72)発明者二宮佑一東京都世田谷区砧１丁目10番11号日本放送協会放送技術研究所内 (72)発明者山口孝一東京都世田谷区砧１丁目10番11号日本放送協会放送技術研究所内 (72)発明者合志清一東京都渋谷区神南２丁目２番１号日本放送協会放送センター内 (72)発明者苗村昌秀東京都世田谷区砧１丁目10番11号日本放送協会放送技術研究所内 (72)発明者福田淳東京都世田谷区砧１丁目10番11号日本放送協会放送技術研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】画像信号の入力端子と、該入力端子に入
力される入力画像信号の特定の周波数成分のゲインを低
下させる低域通過フィルタと、該低域通過フィルタから
の出力信号に高域通過フィルタと加算回路を用いること
によってゲインの低下した該成分の信号を復元する回路
手段と、該回路手段の出力端子を具備し、画質劣化を起
こさずにノイズを除去するようにしたことを特徴とする
画像信号のノイズ低減回路。
【請求項２】前記画像信号がＭＵＳＥ（Multiple sub
Nyquist SamplingEncoding）方式による画像信号であ
り、かつ、前記特定の周波数を８MHz付近としたことを
特徴とする請求項１記載のノイズ低減回路。
【請求項３】前記低域通過フィルタを多段のフィルタ
としたことを特徴とする請求項１又は２記載のノイズ低
減回路。
【請求項４】前記多段のフィルタとして２段のフィル
タを用いたことを特徴とする請求項３記載のノイズ低減
回路。
【請求項５】前記入力端子と前記低域通過フィルタの
間の信号切替え回路と、前記入力画像信号の輪郭検出回
路と、該入力画像信号と前記出力端子に生じる信号間の
差の絶対値を求める回路と、付加的な低域通過フィルタ
を具備し、前記輪郭検出回路における輪郭無検出信号に
よって前記入力画像信号を付加的な低域通過フィルタを
介して前記低域通過フィルタに入力するように、また、
輪郭有検出信号によって前記入力画像信号を直接に前記
低域通過フィルタに入力するように前記信号切替え回路
が動作され、さらに、前記絶対値を求める回路の出力が
所定の大きさ以上になると、前記出力端子に前記入力画
像信号をそのまま出力するようにしたことを特徴とする
請求項１ないし４の各項のいずれかに記載のノイズ低減
回路。