JP2011171795A - Noise reduction device - Google Patents

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浩樹 藤井
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Victor Company of Japan Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce residual image appearing in the contour shape of a mobile object which is an object on a screen when frame cyclic noise reduction is performed. <P>SOLUTION: A motion determination part 104 selects the an alternative pixel of a larger inter-frame difference value of two alternative pixels which are separated by a plurality of pixels from a pixel of interest in left and right directions as the pixel of a motion determination object. The motion determination part 104 supplies the value of a cyclic coefficient (1-K) to a multiplication part 105 larger as the inter-frame difference value of the selected alternative pixel is larger and supplies the value of a cyclic coefficient K to a multiplication part 106 smaller. Thus, the residua image is suppressed by making the ratio of the multiplied signals of a previous frame from the multiplication part 106 added in an addition part 107 to the multiplied signals of the present frame from the multiplication part 105 smaller when the motion of the pixel of interest is larger, and noise is reduced by making the ratio larger when the motion of the pixel of interest is smaller. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明はノイズ低減装置に係り、特に映像信号におけるノイズを低減する装置に関する。   The present invention relates to a noise reduction apparatus, and more particularly to an apparatus for reducing noise in a video signal.

映像信号におけるランダムノイズを取り除く技術として、3次元ノイズ低減装置が知られている。この3次元ノイズ低減装置は、映像信号におけるノイズ成分がフレーム間に相関関係がないことに着目し、入力される映像信号の複数のフレーム間の平均を求めて出力することでノイズを低減する。   A three-dimensional noise reduction device is known as a technique for removing random noise in a video signal. This three-dimensional noise reduction device pays attention to the fact that the noise component in the video signal has no correlation between frames, and reduces the noise by obtaining an average between a plurality of frames of the input video signal.

この種の3次元ノイズ低減装置のうち、現在の入力映像信号とフレームメモリからの1フレーム前の映像信号との差分をとり、その差分に巡回係数を乗算した信号と入力映像信号を加減算して、ノイズの低減された映像信号を出力すると共に上記フレームメモリに供給する構成のものがフレーム巡回型ノイズ低減装置である。   In this type of three-dimensional noise reduction device, the difference between the current input video signal and the video signal of the previous frame from the frame memory is taken, and the signal obtained by multiplying the difference by the cyclic coefficient is added to or subtracted from the input video signal. A frame recursive noise reduction apparatus is configured to output a video signal with reduced noise and supply it to the frame memory.

しかし、このノイズ低減装置は、入力映像信号中の静止画部分においてはノイズを低減できるが、動画部分においては、単純に平均を求めると残像が残ってしまう。そこで、従来は入力映像信号と1フレーム前の出力映像信号間のフレーム間差分値によって動き判定を行い、動画部分に対しては巡回量を減らして残像を抑え、静止画部分においては巡回量を増やしてノイズを低減するようにしている。   However, this noise reduction device can reduce noise in a still image portion in an input video signal, but an afterimage remains in a moving image portion when an average is simply obtained. Therefore, conventionally, motion determination is performed based on the inter-frame difference value between the input video signal and the output video signal of the previous frame, the after-image is suppressed by reducing the amount of circulation for the moving image portion, and the amount of circulation is reduced for the still image portion. Increase to reduce noise.

ここで、上記のフレーム間差分値には動きによる差分とノイズによる差分とが含まれる。このため、フレーム間差分値によって巡回量を制御するノイズ低減装置では、動きの視認性を良くするとノイズによる差分を動きとして誤検出する割合が増える結果ノイズが目立ち、他方、ノイズの抑制を強めると、動きによる差分をノイズとして誤検出する割合が増える結果動きの残像が目立つというトレードオフの関係がある。   Here, the inter-frame difference value includes a difference due to motion and a difference due to noise. For this reason, in the noise reduction device that controls the amount of circulation by the inter-frame difference value, if the visibility of the motion is improved, the ratio of false detection of the difference due to the noise increases as a result of which the noise is conspicuous. There is a trade-off relationship that the afterimage of the motion becomes conspicuous as a result of an increase in the rate of erroneously detecting the difference due to motion as noise.

このため、ノイズと動きを区別する手法が重要である。そこで、特許文献1記載のノイズ低減装置では、まず、図20に示すような注目画素を中心とする15画素のエリア内において、フレーム間差分値の動き画素数とフレーム間差分値の静止画素数をそれぞれ求める。続いて、上記のノイズ低減装置は、それら動き画素数と静止画素数を別々のしきい値と比較して得た比較結果を多数決判定して動きかノイズかを判定し、その判定結果から得た動き度合いを示す信号に応じてノイズに対する係数を設定してノイズ除去を行っている。   For this reason, a technique for distinguishing between noise and movement is important. Therefore, in the noise reduction device described in Patent Document 1, first, in an area of 15 pixels centered on the target pixel as shown in FIG. 20, the number of moving pixels of the inter-frame difference value and the number of still pixels of the inter-frame difference value. For each. Subsequently, the above-described noise reduction apparatus determines the majority of the comparison results obtained by comparing the number of moving pixels and the number of still pixels with different threshold values to determine whether it is motion or noise, and obtains from the determination result. Noise removal is performed by setting a coefficient for noise in accordance with a signal indicating the degree of movement.

特開2007−274067号公報JP 2007-274067 A

しかしながら、特許文献1記載の周辺画素による多数決判定を用いたノイズ低減装置では、移動体の輪郭状に残像が目立ち、見苦しい映像になってしまう課題がある。その課題の原理を、図21を用いて説明する。   However, in the noise reduction apparatus using the majority decision based on the peripheral pixels described in Patent Document 1, there is a problem that an afterimage is conspicuous in the outline of the moving body and the image becomes unsightly. The principle of the problem will be described with reference to FIG.

図21(a)は、撮像装置により背景1002に対して輝度の高い物体1001が撮影された撮像画面を示す。物体1001はほぼ均一の輝度であり、背景1002もほぼ均一の輝度であるとする。次に、図21(a)の位置にある物体1001は画面上で右に動き始め、図21(b)に示す画面の状態を経て1フレーム後に図21(c)の位置に移動したとする。ここで、図21(b)は、図21(c)の状態からx秒前(xは、1フレーム間隔より短い)の瞬間の物体1001の位置を表しており、点線から分かるように、図21(c)より画面上で左側に位置している。   FIG. 21A shows an imaging screen in which an object 1001 having a high brightness with respect to the background 1002 is captured by the imaging apparatus. It is assumed that the object 1001 has a substantially uniform luminance and the background 1002 has a substantially uniform luminance. Next, it is assumed that the object 1001 at the position of FIG. 21A starts to move to the right on the screen, and moves to the position of FIG. 21C after one frame through the screen state shown in FIG. . Here, FIG. 21B shows the position of the object 1001 at the moment x seconds before the state of FIG. 21C (x is shorter than one frame interval), and as can be seen from the dotted line, FIG. It is located on the left side of the screen from 21 (c).

今、撮像装置のシャッタースピードがx秒であるとする。図21(d)に示す画面において、領域#1では、図21(b)〜図21(c)のx秒間に背景1002から物体1001へと移り変わり、領域#2では物体1001から背景1002へと移り変わる。これに対し、領域#3は、x秒間、ほぼ同一の物体1001の輝度にある。このように、シャッタースピードと物体の動く速度との関係に起因する画素に対する露出の違いにより、撮像信号すなわちノイズ低減装置の入力映像信号は、図21(d)に示すように領域#1と領域#2とにおいて、背景1002と物体1001の中間の輝度として表される。   Assume that the shutter speed of the imaging apparatus is x seconds. In the screen shown in FIG. 21D, in the area # 1, the background 1002 changes from the object 1001 to the object 1001 in the x seconds of FIGS. 21B to 21C, and in the area # 2, the object 1001 changes from the background 1002. Change. On the other hand, the region # 3 is at substantially the same luminance of the object 1001 for x seconds. As described above, due to the difference in exposure to the pixels due to the relationship between the shutter speed and the moving speed of the object, the image pickup signal, that is, the input video signal of the noise reduction device, is divided into a region # 1 and a region as shown in FIG. In # 2, it is expressed as a luminance intermediate between the background 1002 and the object 1001.

従って、図21(a)に示す画面と1フレーム後の図21(d)に示す画面との輝度差は、領域#3に比べ領域#1、領域#2では小さくなる。このため、従来のフレーム巡回ノイズ低減装置では、領域#3を動画部、領域#1及び領域#2を静止部(又は静止と動画の中間部)と判定し、出力される映像信号は図21(e)に示すように、領域#1及び領域#2の画像部分1003が、入力映像信号(図21(d))の物体1001と背景1002の各画像の中間輝度になる。   Accordingly, the luminance difference between the screen shown in FIG. 21A and the screen shown in FIG. 21D after one frame is smaller in the region # 1 and the region # 2 than in the region # 3. For this reason, in the conventional frame cyclic noise reduction device, the region # 3 is determined to be a moving image portion, and the region # 1 and the region # 2 are determined to be a still portion (or an intermediate portion between a still image and a moving image). As shown in (e), the image portion 1003 of the region # 1 and the region # 2 has an intermediate luminance between the images of the object 1001 and the background 1002 of the input video signal (FIG. 21D).

さらに物体1001は動き続けると、1フレーム後、輝度信号すなわちノイズ低減装置への入力映像信号による画像は、上記と同じ理由で図21(f)に示すようになる。ここで、ノイズ低減装置は、図21(e)に示す1フレーム前の映像信号と図21(f)に示す現在のフレームの映像信号とのフレーム間差分値から、領域#1及び領域#2を静止部(又は静止と動画の中間部)と判定すると、図21(g)に示すように輪郭状の残像1004が現れた映像信号を出力する。   Furthermore, if the object 1001 continues to move, after one frame, the image by the luminance signal, that is, the input video signal to the noise reduction device, becomes as shown in FIG. 21 (f) for the same reason as described above. Here, the noise reduction apparatus determines the region # 1 and the region # 2 from the inter-frame difference value between the video signal of the previous frame shown in FIG. 21 (e) and the video signal of the current frame shown in FIG. 21 (f). Is determined as a still part (or an intermediate part between still and moving images), a video signal in which a contoured afterimage 1004 appears is output as shown in FIG.

一旦、輪郭状の残像1004となった領域(画素)は、次フレーム以降も背景に近づきながらも収束するまで静止画として残ってしまうため、見苦しく不快な映像の原因となっている。   The region (pixel) that once becomes the contour-like afterimage 1004 remains as a still image until it converges while approaching the background after the next frame, causing unsightly and unpleasant video.

なお、図21では、モノクロームで説明したが、色差がある場合、色差成分についても同様である。また、領域#1と領域#2を均一の輝度で表現したが、領域#1と領域#2内に複数の画素がある場合、実際には背景輝度から物体輝度内でのグラデーションになる。   In FIG. 21, the description is made in monochrome, but the same applies to the color difference component when there is a color difference. In addition, although the region # 1 and the region # 2 are expressed with uniform luminance, when there are a plurality of pixels in the region # 1 and the region # 2, the gradation actually ranges from the background luminance to the object luminance.

このように、特許文献1記載の周辺画素による多数決判定を用いたノイズ低減装置では、周辺画素が移動体の輪郭部内に入ってしまうため適切な判定が行えず、輪郭状の残像に対しては効果がない。   As described above, in the noise reduction device using the majority decision based on the peripheral pixels described in Patent Document 1, since the peripheral pixels are included in the contour portion of the moving body, an appropriate determination cannot be performed. has no effect.

本発明は以上の点に鑑みなされたもので、注目画素の動き判定結果に応じて巡回係数を増減させて入力映像信号のノイズを低減するフレーム巡回型のノイズ低減を行うときに、画面に被写体である移動体の輪郭状に現れる残像を低減し得るノイズ低減装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above points, and when performing frame cyclic noise reduction in which the cyclic coefficient is increased or decreased according to the motion determination result of the target pixel to reduce noise of the input video signal, the subject is displayed on the screen. An object of the present invention is to provide a noise reduction device that can reduce afterimages appearing in the contour of a moving body.

上記の目的を達成するため、第1の発明のノイズ低減装置は、撮像装置から入力される入力映像信号のノイズ低減対象の注目画素に対して、所定方向と所定方向の逆方向とにそれぞれ複数の画素数だけ離れた位置にある二つの代替画素又は代替画素領域のフレーム間差分値をそれぞれ算出するフレーム間差分値算出手段と、二つの代替画素又は代替画素領域のフレーム間差分値のうち大きい方のフレーム間差分値を選択し、その選択したフレーム間差分値が大きいほど大なる値の第1の巡回係数と、選択したフレーム間差分値が小さいほど大なる値の第2の巡回係数とをそれぞれ算出する巡回係数算出手段と、入力映像信号と第1の巡回係数とを乗算して第1の乗算後信号を生成する第1の乗算手段と、入力映像信号より1フレーム前の出力映像信号と第2の巡回係数とを乗算して第2の乗算後信号を生成する第2の乗算手段と、第1及び第2の乗算後信号を加算して出力映像信号を生成する加算手段と、出力映像信号を1フレーム遅延して1フレーム前の出力映像信号を生成する遅延手段とを有することを特徴とする。   In order to achieve the above object, the noise reduction device according to the first aspect of the present invention includes a plurality of noise reduction target pixels in a predetermined direction and a direction opposite to the predetermined direction with respect to a target pixel of noise reduction target of an input video signal input from the imaging device. The inter-frame difference value calculating means for calculating the inter-frame difference value between two alternative pixels or alternative pixel areas that are separated by the number of pixels, and the larger of the inter-frame difference values between the two alternative pixels or alternative pixel areas A first cyclic coefficient having a larger value as the selected inter-frame difference value is larger, and a second cyclic coefficient having a larger value as the selected inter-frame difference value is smaller. Cyclic coefficient calculation means for calculating the first video signal, first multiplication means for multiplying the input video signal by the first cyclic coefficient to generate a first post-multiplication signal, and output one frame before the input video signal A second multiplying unit for multiplying the image signal by the second cyclic coefficient to generate a second post-multiplication signal; and an adding unit for adding the first and second post-multiplication signals to generate an output video signal. And delay means for delaying the output video signal by one frame and generating an output video signal one frame before.

また、上記の目的を達成するため、第2の発明のノイズ低減装置は、入力映像信号と1フレーム前の入力映像信号の各画素毎のフレーム間差分値の絶対値と動き判定用閾値との比較結果に基づいて入力映像信号中の動き画素を判定する処理を入力映像信号の各フレーム毎に行い、各フレームにおいて動き画素と判定された各画素の重心画素の位置の差に基づいて、撮像素子の被写体である移動体の移動速度を算出する移動体速度算出手段を更に有し、フレーム間差分値算出手段は、注目画素と代替画素又は代替画素領域との間の画素数を、移動体速度算出手段により算出された移動体の移動速度が速いほど大に可変することを特徴とする。   In order to achieve the above object, the noise reduction apparatus according to the second aspect of the present invention provides an absolute value of an inter-frame difference value for each pixel of the input video signal and the input video signal one frame before and a motion determination threshold value. Based on the comparison result, a process for determining a moving pixel in the input video signal is performed for each frame of the input video signal, and imaging is performed based on the position of the barycentric pixel of each pixel determined to be a moving pixel in each frame. And a moving body speed calculating unit that calculates a moving speed of the moving body that is the subject of the element. The inter-frame difference value calculating unit calculates the number of pixels between the target pixel and the alternative pixel or the alternative pixel region. As the moving speed of the moving body calculated by the speed calculating means is faster, the moving body is more variable.

更に、上記の目的を達成するため、第3の発明のノイズ低減装置は、ズーム機能を有する撮像手段と、撮像手段から入力される入力映像信号のノイズ低減対象の注目画素に対して、所定方向と所定方向の逆方向とにそれぞれ複数の画素数だけ離れた位置にある二つの代替画素又は代替画素領域のフレーム間差分値をそれぞれ算出するフレーム間差分値算出手段と、入力映像信号と1フレーム前の入力映像信号の各画素毎のフレーム間差分値の絶対値と動き判定用閾値との比較結果に基づいて入力映像信号中の動き画素を判定する処理を入力映像信号の各フレーム毎に行い、各フレームにおいて動き画素と判定された各画素の重心画素の位置の差に基づいて、撮像素子の被写体である移動体の移動速度を算出する移動体速度算出手段と、撮像手段から得たシャッタースピード値及びズーム値のどちらか一方の情報、又はシャッタースピード値とズーム値の両方の情報、又はシャッタースピード値と移動体の移動速度との両方の情報に基づいて、注目画素と代替画素又は代替画素領域との間の画素数を可変する画素数可変手段と、二つの代替画素又は代替画素領域のフレーム間差分値のうち大きい方のフレーム間差分値を選択し、その選択したフレーム間差分値が大きいほど大なる値の第1の巡回係数と、選択したフレーム間差分値が小さいほど大なる値の第2の巡回係数とを算出する巡回係数算出手段と、入力映像信号と第1の巡回係数とを乗算して第1の乗算後信号を生成する第1の乗算手段と、入力映像信号より1フレーム前の出力映像信号と第2の巡回係数とを乗算して第2の乗算後信号を生成する第2の乗算手段と、第1及び第2の乗算後信号を加算して出力映像信号を生成する加算手段と、出力映像信号を1フレーム遅延して1フレーム前の出力映像信号を生成する遅延手段とを有することを特徴とする。   Furthermore, in order to achieve the above object, a noise reduction device according to a third aspect of the present invention is directed to an imaging unit having a zoom function and a predetermined direction with respect to a target pixel for noise reduction of an input video signal input from the imaging unit. An inter-frame difference value calculating means for calculating inter-frame difference values of two alternative pixels or alternative pixel areas at positions separated from each other by a plurality of pixels in a direction opposite to the predetermined direction, and an input video signal and one frame A process for determining a motion pixel in the input video signal is performed for each frame of the input video signal based on the comparison result between the absolute value of the inter-frame difference value for each pixel of the previous input video signal and the threshold for motion determination. A moving body speed calculating means for calculating a moving speed of a moving body that is a subject of the image sensor based on a difference in position of the center-of-gravity pixel of each pixel determined as a moving pixel in each frame; Based on the information on either the shutter speed value or the zoom value obtained from the above, the information on both the shutter speed value and the zoom value, or the information on both the shutter speed value and the moving speed of the moving object, The number of pixels variable means for changing the number of pixels between the substitute pixel or the substitute pixel area and the larger inter-frame difference value of the difference values between the frames of the two substitute pixels or substitute pixel areas are selected and selected. A cyclic coefficient calculating means for calculating a first cyclic coefficient having a larger value as the inter-frame difference value is larger, and a second cyclic coefficient having a larger value as the selected inter-frame difference value is smaller; and an input video signal; A first multiplication means for multiplying the first cyclic coefficient to generate a first post-multiplication signal; a second multiplication coefficient multiplied by the output video signal one frame before the input video signal and the second cyclic coefficient; of A second multiplication means for generating a post-computation signal; an addition means for adding the first and second post-multiplication signals to generate an output video signal; and an output of the previous frame by delaying the output video signal by one frame. And delay means for generating a video signal.

本発明によれば、注目画素に対して複数の画素数だけ離れた位置にある代替画素又は代替画素領域のフレーム間差分値に基づいて注目画素の動き判定を行うことで、フレーム巡回型のノイズ低減を行うときに、画面に被写体である移動体の輪郭状に現れる残像を低減することができる。   According to the present invention, frame-circulation-type noise is obtained by performing motion determination of a pixel of interest based on an inter-frame difference value of a substitute pixel or a substitute pixel region located at a position away from the pixel of interest by a plurality of pixels. When performing reduction, it is possible to reduce an afterimage that appears on the screen in the contour of a moving body that is a subject.

本発明のノイズ低減装置の第1の実施の形態のブロック図である。It is a block diagram of a 1st embodiment of a noise reduction device of the present invention. 図1中の動き判定部で動き判定に用いる注目画素と代替画素との間の画素数の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the pixel number between the attention pixel and substitution pixel which are used for a motion determination in the motion determination part in FIG. 図1中の動き判定部におけるフレーム間差分値対巡回係数特性の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the difference value between frames in a motion determination part in FIG. 1, and a cyclic coefficient characteristic. 撮影状況の一例を示す上面図である。It is a top view which shows an example of an imaging | photography condition. 図1中の動き判定部で動き判定に用いる注目画素と代替画素領域との間の画素数の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the pixel count between the attention pixel and substitution pixel area | region used for a motion determination in the motion determination part in FIG. 図1中の動き判定部におけるフレーム間差分値対巡回係数特性の他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of the difference value between frames in the motion determination part in FIG. 1, and the cyclic coefficient characteristic. 本発明のノイズ低減装置の第1の実施の形態における動き判定部の一例の動作説明用フローチャートである。It is a flowchart for operation | movement description of an example of the motion determination part in 1st Embodiment of the noise reduction apparatus of this invention. 本発明のノイズ低減装置の第1の実施の形態における動き判定部の他の例の動作説明用フローチャートである。It is a flowchart for operation | movement description of the other example of the motion determination part in 1st Embodiment of the noise reduction apparatus of this invention. 本発明のノイズ低減装置の第2の実施の形態のブロック図である。It is a block diagram of 2nd Embodiment of the noise reduction apparatus of this invention. 本発明のノイズ低減装置の第3の実施の携帯のブロック図である。It is a block diagram of carrying of the 3rd implementation of the noise reduction apparatus of this invention. 1フレームの画素構成を示す図である。It is a figure which shows the pixel structure of 1 frame. 本発明のノイズ低減装置の第3の実施の形態における動き判定部の動作説明用フローチャートである。It is a flowchart for operation | movement description of the motion determination part in 3rd Embodiment of the noise reduction apparatus of this invention. 本発明のノイズ低減装置の第3の実施の形態の変形例における動き判定部の動作説明用フローチャートである。It is a flowchart for operation | movement description of the motion determination part in the modification of 3rd Embodiment of the noise reduction apparatus of this invention. 1フレームの画面のブロック分割の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the block division | segmentation of the screen of 1 frame. 2つの移動体の移動履歴の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the movement log | history of two moving bodies. 図15の2つの移動体を例に、図13による動作の説明を補足する図(その1)である。FIG. 16 is a diagram (part 1) supplementing the explanation of the operation shown in FIG. 13 by taking the two moving bodies in FIG. 15 as an example; 図15の2つの移動体を例に、図13による動作の説明を補足する図(その2)である。FIG. 16 is a diagram (part 2) supplementing the explanation of the operation shown in FIG. 13 by taking the two moving bodies of FIG. 15 as an example; 図14中の一つのブロックB(1,4)の画素構成を示す図である。It is a figure which shows the pixel structure of one block B (1, 4) in FIG. 図14と異なるブロック分割における画素構成例を示す図である。It is a figure which shows the pixel structural example in the block division different from FIG. 特許文献1を説明する図である。It is a figure explaining patent document 1. 従来のフレーム巡回型ノイズ低減装置の課題説明図である。It is problem explanatory drawing of the conventional frame cyclic noise reduction apparatus.

次に、本発明の各実施の形態について、図面を参照して説明する。   Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

(第1の実施の形態)
図1は、本発明になるノイズ低減装置の第1の実施の形態のブロック図を示す。同図において、本実施の形態のノイズ低減装置100は、撮像素子(図示せず)により撮像して得られたランダムノイズの含まれた映像信号が入力される入力端子101と、減算部102と、フレームメモリ103と、動き判定部104と、乗算部105及び106と、加算部107と、映像信号の出力端子108とより構成される。
(First embodiment)
FIG. 1 shows a block diagram of a first embodiment of a noise reduction apparatus according to the present invention. In the figure, a noise reduction apparatus 100 according to the present embodiment includes an input terminal 101 to which a video signal including random noise obtained by imaging with an imaging element (not shown) is input, a subtraction unit 102, Frame memory 103, motion determination unit 104, multiplication units 105 and 106, addition unit 107, and video signal output terminal 108.

減算部102は、入力端子101を介して入力される映像信号とフレームメモリ103に記憶された1フレーム前の出力映像信号との輝度又は色差成分の差分をとり、その差分信号を動き判定部104へ送出する。動き判定部104は、減算部102から入力される差分信号を基に後述の方法で動き量を判定し、動き量に基づいて巡回係数K(0以上1以下)を発生する。   The subtracting unit 102 takes a difference in luminance or color difference component between the video signal input via the input terminal 101 and the output video signal of the previous frame stored in the frame memory 103, and uses the difference signal as the motion determination unit 104. To send. The motion determination unit 104 determines a motion amount by a method described later based on the difference signal input from the subtraction unit 102, and generates a cyclic coefficient K (0 to 1) based on the motion amount.

乗算部105は、入力端子101を介して入力される映像信号に動き判定部104で発生された第1の巡回係数(1−K)を乗じる。また、乗算部106は、1フレーム前の映像信号に動き判定部104で発生された第2の巡回係数Kを乗じる。加算部107は、乗算部105及び106からそれぞれ出力される乗算後信号を加算して出力映像信号を映像信号出力端子108に出力すると共にフレームメモリ103へ供給して1フレーム分を記憶する。フレームメモリ103は映像信号出力端子108への出力映像信号を1フレーム期間遅延して乗算部106へ供給する。   The multiplication unit 105 multiplies the video signal input via the input terminal 101 by the first cyclic coefficient (1-K) generated by the motion determination unit 104. The multiplying unit 106 multiplies the video signal of the previous frame by the second cyclic coefficient K generated by the motion determining unit 104. The adder 107 adds the post-multiplication signals output from the multipliers 105 and 106, outputs the output video signal to the video signal output terminal 108, supplies it to the frame memory 103, and stores one frame. The frame memory 103 supplies the output video signal to the video signal output terminal 108 to the multiplier 106 with a delay of one frame period.

本実施の形態のノイズ低減装置100は、動き判定部104による動き判定による巡回係数の決定方法に特徴があり、以下その特徴について説明する。   The noise reduction apparatus 100 according to the present embodiment is characterized in a method for determining a cyclic coefficient by motion determination by the motion determination unit 104, and the feature will be described below.

まず、動き判定部104における動き判定方法を図2〜図8を用いて説明する。   First, a motion determination method in the motion determination unit 104 will be described with reference to FIGS.

動き判定部104は、図2に示す注目画素150について動き判定を行う場合、この注目画素150自身の動きを判定するのではなく、注目画素150から左方向に(p+1)画素離れた代替画素L、または右方向に(p+1)画素離れた代替画素Rのどちらかの代替画素におけるフレーム間差分値に基づいて動き判定を行う。ここでは、左右の代替画素L,Rの内、フレーム間差分値の大きい方の代替画素を動き判定対象の画素として選択する。フレーム間差分値の大きい代替画素の方が、被写体の動きをより確実に判定できるからである。なお、画素数pは後述するように設定された値であるとする。   When the motion determination unit 104 performs the motion determination on the target pixel 150 illustrated in FIG. 2, the motion determination unit 104 does not determine the motion of the target pixel 150 itself, but instead of the alternative pixel L that is (p + 1) pixels away from the target pixel 150 in the left direction. Alternatively, the motion determination is performed based on the inter-frame difference value in one of the alternative pixels R of the alternative pixel R separated by (p + 1) pixels in the right direction. Here, of the left and right alternative pixels L and R, the alternative pixel having the larger inter-frame difference value is selected as a pixel for motion determination. This is because an alternative pixel having a larger inter-frame difference value can more reliably determine the movement of the subject. It is assumed that the number of pixels p is a value set as described later.

図3は、動き判定部104におけるフレーム間差分値対巡回係数特性の一例を示す。動き判定部104は、選ばれた代替画素のフレーム間差分値により、注目画素150の巡回係数Kを図3に示したフレーム間差分値対巡回係数特性に従って決定する。これにより、動き判定部104は、選ばれた代替画素のフレーム間差分値が大きいほど注目画素の動きが大きいと判断して乗算部105に供給する第1の巡回係数(1−K)の値を大とし、かつ、乗算部106に供給する第2の巡回係数Kの値を小とする。他方、動き判定部104は、選ばれた代替画素のフレーム間差分値が小さいほど注目画素の動きが小さいと判断して乗算部105に供給する第1の巡回係数(1−K)の値を小とし、かつ、乗算部106に供給する第2の巡回係数Kの値を大とする。   FIG. 3 shows an example of inter-frame difference value versus cyclic coefficient characteristics in the motion determination unit 104. The motion determination unit 104 determines the cyclic coefficient K of the target pixel 150 according to the inter-frame difference value versus cyclic coefficient characteristic shown in FIG. 3 based on the inter-frame difference value of the selected alternative pixel. Accordingly, the motion determination unit 104 determines that the motion of the target pixel is larger as the inter-frame difference value of the selected alternative pixel is larger, and the value of the first cyclic coefficient (1-K) supplied to the multiplication unit 105 Is made large, and the value of the second cyclic coefficient K supplied to the multiplier 106 is made small. On the other hand, the motion determination unit 104 determines that the motion of the target pixel is smaller as the inter-frame difference value of the selected alternative pixel is smaller, and determines the value of the first cyclic coefficient (1-K) to be supplied to the multiplication unit 105. The value of the second cyclic coefficient K supplied to the multiplication unit 106 is set to be small and large.

これにより、本実施の形態のノイズ低減装置100は、入力端子101を介して入力される撮像素子からの映像信号と第1の巡回係数(1−K)を乗算した現フレームの乗算後信号に対して、加算部107において加算される乗算部106からの前フレームの映像信号に第2の巡回係数Kを乗算した前フレームの乗算後信号の割合を、動き判定部104による動き判定結果が注目画素の動きが大きいほど小なる割合とする(巡回量を減らす)ことで残像を抑え、注目画素の動きが小さいほど大なる割合とする(巡回量を増やす)ことでノイズを低減することができる。   As a result, the noise reduction apparatus 100 according to the present embodiment applies the multiplied signal of the current frame obtained by multiplying the video signal from the image sensor input via the input terminal 101 by the first cyclic coefficient (1-K). On the other hand, the motion determination result by the motion determination unit 104 indicates the ratio of the post-multiplication signal of the previous frame obtained by multiplying the video signal of the previous frame from the multiplication unit 106 added by the addition unit 107 by the second cyclic coefficient K. It is possible to reduce the afterimage by setting the ratio to be smaller as the pixel movement is larger (decrease the amount of circulation), and to reduce the noise by increasing the ratio (increase the amount of circulation) as the movement of the pixel of interest is smaller. .

前述の通り、従来のノイズ低減装置では、被写体として撮影された移動体の映像信号の輪郭部分は背景との中間輝度となるため動き量の判定が正しく行えない。これに対し、本実施の形態の動き判定部104は、注目画素の左右のどちらかには現れる、中間輝度から外れたフレーム間差分値の大きい方の画素を動き判定対象の画素として使用することで、注目画素の動き判定を精度良く行うことができる。   As described above, in the conventional noise reduction device, the contour portion of the video signal of the moving object photographed as the subject has intermediate brightness with the background, so that the amount of motion cannot be determined correctly. On the other hand, the motion determination unit 104 according to the present embodiment uses, as the motion determination target pixel, a pixel that appears on either the left or right side of the target pixel and has a larger inter-frame difference value that deviates from the intermediate luminance. Thus, it is possible to accurately determine the movement of the target pixel.

次に、図2の画素数pの設定方法について説明する。画素数pは、撮影状況に応じて適切な値に予め設定される。例えば、図1の入力端子101に映像信号を供給する撮像素子が監視カメラの撮像素子の場合は、画素数pは次のような条件に基づいて設定される。   Next, a method for setting the number of pixels p in FIG. 2 will be described. The number of pixels p is preset to an appropriate value according to the shooting situation. For example, when the image sensor that supplies a video signal to the input terminal 101 in FIG. 1 is an image sensor of a surveillance camera, the number of pixels p is set based on the following conditions.

図4の上面図に示すように、水平画素数1280画素、シャッタースピード1/60秒の監視カメラ1101から5メートル離れた被写体を、監視カメラ1101が水平画角60°の撮影範囲1102で撮像しているものとする。ここで、被写体は、例えば、想定移動速度2メートル/秒(急歩程度)で図4に矢印1103で示す方向に移動する移動体であるものとする。   As shown in the top view of FIG. 4, the monitoring camera 1101 captures an image of a subject 5 meters away from the monitoring camera 1101 with a horizontal pixel count of 1280 pixels and a shutter speed of 1/60 seconds in a shooting range 1102 with a horizontal angle of view of 60 °. It shall be. Here, it is assumed that the subject is a moving body that moves in the direction indicated by the arrow 1103 in FIG. 4 at an assumed moving speed of 2 meters / second (approximately steep walking), for example.

図4に示した監視カメラ1101の撮影範囲1102は、実距離約5.77(=2×5×tan30°)メートルである。また、監視カメラ1101の水平画素数は1280画素である。従って、撮影範囲1102内の2メートルは約443(=2×1280÷5.77)画素に相当するため、被写体である移動体が撮影範囲1102内を移動方向1103に進むときの移動速度(以下、移動体速度ともいう)は、443画素/秒になる。   The imaging range 1102 of the monitoring camera 1101 shown in FIG. 4 is an actual distance of about 5.77 (= 2 × 5 × tan 30 °) meters. The number of horizontal pixels of the monitoring camera 1101 is 1280 pixels. Accordingly, since 2 meters in the shooting range 1102 corresponds to about 443 (= 2 × 1280 ÷ 5.77) pixels, the moving speed (hereinafter referred to as moving speed) when the moving body that is the subject moves in the shooting range 1102 in the moving direction 1103. , Which is also referred to as a moving body speed) is 443 pixels / second.

今、シャッタースピードが1/60秒であるので、中間輝度となる領域は、約7画素(=443画素/60)となる。図2に示した代替画素Lと代替画素Rとの間は(2p+1)画素である。従って、画素数pは「3」と設定される。   Now, since the shutter speed is 1/60 second, the region of intermediate luminance is about 7 pixels (= 443 pixels / 60). Between the alternative pixel L and the alternative pixel R shown in FIG. 2, there are (2p + 1) pixels. Therefore, the number of pixels p is set to “3”.

なお、代替画素は、図2に示したように、1画素とは限らず、図5に示すように注目画素150から左方向に(p+1)画素離れた位置のn画素(nは2以上の自然数)からなる代替画素領域151、または右方向に(p+1)画素離れた位置のn画素からなる代替画素領域152のような水平方向に並ぶn個の画素としてもよい。   Note that the alternative pixel is not limited to one pixel as shown in FIG. 2, and as shown in FIG. 5, n pixels (n is 2 or more) at a position away from the target pixel 150 by (p + 1) pixels to the left. It may be n pixels arranged in the horizontal direction, such as an alternative pixel area 151 made up of (natural number) or an alternative pixel area 152 made up of n pixels located at a distance of (p + 1) pixels in the right direction.

次に、図5に示すように代替画素領域を複数画素とした場合の巡回係数の決定方法について説明する。図6は、この場合の動き判定部104におけるフレーム間差分値対巡回係数特性の一例を示す。また、図7は、この場合の動き判定部104による巡回係数の決定方法の一例の説明用フローチャートである。   Next, a method of determining the cyclic coefficient when the alternative pixel area is a plurality of pixels as shown in FIG. 5 will be described. FIG. 6 shows an example of inter-frame difference value versus cyclic coefficient characteristics in the motion determining unit 104 in this case. FIG. 7 is a flowchart for explaining an example of a cyclic coefficient determination method by the motion determination unit 104 in this case.

図1の動き判定部104は、図5の代替画素領域151または152において、代替画素領域を構成するn画素のうち予め設定されたm画素(mはn以下の自然数)以上において、フレーム間差分値が最大の閾値TH1以上であるか否かを判定する(ステップS1)。フレーム間差分値が閾値TH1以上の画素がm画素以上ある場合は、動き判定部104は、注目画素150は大きな動きのある画素と判定して巡回係数Kを「0」とする(ステップS2)。   In the alternative pixel area 151 or 152 in FIG. 5, the motion determination unit 104 in FIG. 1 performs an inter-frame difference at a preset m pixel (m is a natural number less than n) or more among n pixels constituting the alternative pixel area. It is determined whether or not the value is greater than or equal to the maximum threshold value TH1 (step S1). When there are m or more pixels having an inter-frame difference value equal to or greater than the threshold TH1, the motion determination unit 104 determines that the target pixel 150 is a pixel having a large motion and sets the cyclic coefficient K to “0” (step S2). .

n画素のうちフレーム間差分値が閾値TH1以上の画素がm画素以上ない場合は、代替画素領域151または152において、代替画素領域を構成するn画素のうち予め設定されたm画素以上において、フレーム間差分値が閾値TH2(TH2<TH1)以上であるか否かを判定する(ステップS3)。フレーム間差分値が閾値TH2以上の画素がm画素以上ある場合は、動き判定部104は、注目画素150は比較的大きな動きのある画素と判定して巡回係数Kを図6に示した小さな値K1とする(ステップS4)。   If there are no m pixels or more of the n pixels whose inter-frame difference value is greater than or equal to the threshold value TH1, in the alternative pixel area 151 or 152, the frame is set in m pixels or more that are set in advance among the n pixels constituting the alternative pixel area. It is determined whether or not the difference value is greater than or equal to a threshold value TH2 (TH2 <TH1) (step S3). When there are m or more pixels whose inter-frame difference value is equal to or greater than the threshold TH2, the motion determination unit 104 determines that the target pixel 150 is a pixel having a relatively large motion, and the cyclic coefficient K is a small value illustrated in FIG. K1 is set (step S4).

以下同様に続け、代替画素領域151または152において、代替画素領域を構成するn画素のうち予め設定されたm画素以上のフレーム間差分値が最小の閾値THj(THj<・・・<TH2<TH1)以上であるか否かを判定する(ステップS5)。フレーム間差分値が閾値THj以上の画素がm画素以上ある場合は、動き判定部104は、注目画素150は比較的小さな動きのある画素と判定して巡回係数Kを図6に示した大きな値Kiとする(ステップS6)。他方、ステップS5において、フレーム間差分値が閾値THj以上の画素がm画素以上ないと判定した場合は、動き判定部104は、注目画素150は殆ど動きのない画素と判定して巡回係数Kを図6に示した最大値Kjとする(ステップS7)。   Subsequently, in the alternative pixel area 151 or 152, the threshold THj (THj <... <TH2 <TH1) in which the inter-frame difference value of m pixels or more set in advance among the n pixels constituting the alternative pixel area is the minimum. It is determined whether or not the above is true (step S5). When there are m or more pixels whose inter-frame difference value is equal to or greater than the threshold THj, the motion determination unit 104 determines that the target pixel 150 is a pixel having a relatively small motion, and the cyclic coefficient K is a large value illustrated in FIG. Ki is set (step S6). On the other hand, if it is determined in step S5 that the number of pixels having an inter-frame difference value equal to or greater than the threshold THj is not greater than m, the motion determination unit 104 determines that the pixel of interest 150 is a pixel with little motion and sets the cyclic coefficient K. The maximum value Kj shown in FIG. 6 is set (step S7).

このように、動き判定部104は、複数画素の多数決判定結果を動き判定に用いるようにしているため、代替画素領域151、152にランダムノイズが現れるような場合でも、ランダムノイズの影響を排除することができ、精度良く動きの大きさを判定することができる。   In this way, since the motion determination unit 104 uses the majority determination result of a plurality of pixels for motion determination, even when random noise appears in the alternative pixel areas 151 and 152, the influence of random noise is eliminated. And the magnitude of movement can be determined with high accuracy.

なお、代替画素と代替画素領域の取り方は、図2、図5に限ったものではない、例えば注目画素と別のラインの画素を代替画素または代替画素領域に入れてもよい。   Note that the method of taking the alternative pixel and the alternative pixel region is not limited to that illustrated in FIGS. 2 and 5. For example, pixels on a different line from the target pixel may be included in the alternative pixel or the alternative pixel region.

ところで、以上説明した方法では、空間サイズが(2p+1)画素以下の移動体があった場合、静止部と判定されたり、単なる静止部分を動きと判定してしまう可能性もある。   By the way, in the method described above, when there is a moving body having a spatial size of (2p + 1) pixels or less, there is a possibility that it is determined as a stationary part or a simple stationary part is determined as a motion.

そこで、このような可能性をなくすため、本実施の形態の変形例では、動き判定部104は代替画素または代替画素領域だけで判定するのでなく、例えば図8のフローチャートに示す手順に従い、注目画素の結果と併せて判定する。   Therefore, in order to eliminate such a possibility, in the modification of the present embodiment, the motion determination unit 104 does not perform determination based only on the alternative pixel or the alternative pixel region, but, for example, according to the procedure illustrated in the flowchart of FIG. Judged together with the result of.

図8において、動き判定部104は、注目画素150におけるフレーム間差分値が、THx以上であるか否かを判定する(ステップS11)。閾値THxは、注目画素150のフレーム間差分値の結果だけで動き部分であると判定できる十分大きな値である。動き判定部104は、注目画素150におけるフレーム間差分値が閾値の最大値THx以上であると判定したときは、注目画素150は動き部分であると判断して巡回係数Kを「0」に設定する(ステップS12)。   In FIG. 8, the motion determination unit 104 determines whether or not the inter-frame difference value at the target pixel 150 is greater than or equal to THx (step S11). The threshold value THx is a sufficiently large value that can be determined as a moving part only by the result of the inter-frame difference value of the target pixel 150. When the motion determination unit 104 determines that the inter-frame difference value at the target pixel 150 is greater than or equal to the maximum threshold value THx, the motion determination unit 104 determines that the target pixel 150 is a motion part and sets the cyclic coefficient K to “0”. (Step S12).

一方、動き判定部104は、ステップS11において注目画素150におけるフレーム間差分値が閾値の最大値THx以上でないと判定したときは、注目画素150におけるフレーム間差分値が、最小の閾値THy以下であるか否かを判定する(ステップS12)。閾値THyは、注目画素150のフレーム間差分値の結果だけで静止部であると判断できる十分小さな値である。   On the other hand, when the motion determination unit 104 determines in step S11 that the interframe difference value at the target pixel 150 is not equal to or greater than the maximum threshold value THx, the interframe difference value at the target pixel 150 is equal to or less than the minimum threshold value THy. It is determined whether or not (step S12). The threshold value THy is a sufficiently small value that can be determined as a still part only by the result of the inter-frame difference value of the target pixel 150.

動き判定部104は、注目画素150におけるフレーム間差分値が最小の閾値THy以下であると判定したときは、注目画素150は静止部であると判断して巡回係数Kを「1」に近い大きな値Kj(例えば0.8)に設定する(ステップS14)。動き判定部104は、注目画素150におけるフレーム間差分値が最小の閾値THy以下でないと判定したときは、注目画素150は注目画素のフレーム間差分値だけでは注目画素が静止部か動き部分か判断できないので、代替画素または代替画素領域により巡回係数を決定する(ステップS15)。ステップS15では図2に示した代替画素を用いる場合は図3に示したフレーム間差分値対巡回係数特性に従い巡回係数を決定し、図5に示した代替画素領域151、152を用いる場合は図7に示したフローチャートと図6に示したフレーム間差分値対巡回係数特性に従い巡回係数を決定する。   When the motion determination unit 104 determines that the inter-frame difference value at the target pixel 150 is equal to or smaller than the minimum threshold value THy, the motion determination unit 104 determines that the target pixel 150 is a stationary part and sets the cyclic coefficient K close to “1”. A value Kj (for example, 0.8) is set (step S14). When the motion determination unit 104 determines that the inter-frame difference value at the target pixel 150 is not less than or equal to the minimum threshold value THy, the target pixel 150 determines whether the target pixel is a still part or a motion part only by the inter-frame difference value of the target pixel. Since this is not possible, the cyclic coefficient is determined based on the substitute pixel or the substitute pixel region (step S15). In step S15, when the alternative pixel shown in FIG. 2 is used, the cyclic coefficient is determined according to the inter-frame difference value versus the cyclic coefficient characteristic shown in FIG. 3, and when the alternative pixel areas 151 and 152 shown in FIG. The cyclic coefficient is determined according to the flowchart shown in FIG. 7 and the inter-frame difference value versus cyclic coefficient characteristic shown in FIG.

なお、図8のフローチャートにおいて、注目画素による判定を、注目画素の周辺における(2p+1)画素での判定を用いてもよい。ただし、この場合は、図8に示したステップS11、S13を以下の処理を行うステップに置き換える必要がある。すなわち、ステップS11は、注目画素の水平方向周辺の(2p+1)画素のうち予め設定されたs画素(sは2p+1以下の自然数)以上のフレーム間差分値が閾値THx以上であるかを判定するステップに置き換える。また、図8に示したステップS13は、注目画素周辺の(2p+1)画素のうち予め設定されたs画素以上のフレーム間差分値が閾値THy以下であるかを判定するステップに置き換える。   In the flowchart of FIG. 8, the determination by the pixel of interest may be the determination at (2p + 1) pixels around the pixel of interest. However, in this case, it is necessary to replace steps S11 and S13 shown in FIG. 8 with steps for performing the following processing. That is, step S11 is a step of determining whether or not the inter-frame difference value equal to or greater than a preset s pixel (s is a natural number equal to or less than 2p + 1) among (2p + 1) pixels in the horizontal direction of the target pixel is equal to or greater than the threshold value THx. Replace with Further, step S13 shown in FIG. 8 is replaced with a step of determining whether or not the inter-frame difference value equal to or larger than the preset s pixel among (2p + 1) pixels around the target pixel is equal to or smaller than the threshold value THy.

このように、本実施の形態によれば、注目画素150から画素数pだけ水平方向に隔てた代替画素又は代替画素領域のフレーム間差分値に基づいて注目画素150の動き量を判定するようにしているため、撮像画面に輪郭状に現れる移動体の残像を低減することができる。   As described above, according to the present embodiment, the amount of motion of the target pixel 150 is determined based on the inter-frame difference value of the alternative pixel or the alternative pixel region that is horizontally separated from the target pixel 150 by the number of pixels p. Therefore, it is possible to reduce the afterimage of the moving body that appears in a contour shape on the imaging screen.

(第2の実施の形態)
次に、本発明の第2の実施の形態について説明する。図9は、本発明になるノイズ低減装置の第2の実施の形態のブロック図を示す。同図中、図1と同一構成部分には同一符号を付し、その説明を省略する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 9 shows a block diagram of a second embodiment of the noise reduction apparatus according to the present invention. In the figure, the same components as those in FIG.

図9に示すように、本実施の形態のノイズ低減装置200は、撮像素子(図示せず)により撮像して得られたランダムノイズの含まれた映像信号が入力される入力端子101と、減算部102と、フレームメモリ103と、乗算部105及び106と、加算部107と、映像信号の出力端子108と、撮像設定値取得部201と、動き判定部204とより構成される。   As shown in FIG. 9, the noise reduction apparatus 200 according to the present embodiment includes an input terminal 101 to which a video signal including random noise obtained by imaging with an imaging element (not shown) is input, and subtraction. A unit 102, a frame memory 103, multiplication units 105 and 106, an addition unit 107, a video signal output terminal 108, an imaging setting value acquisition unit 201, and a motion determination unit 204 are configured.

撮像設定値取得部201は、撮像部(図示せず)のシャッタースピードを取得するシャッタースピード取得手段202と、撮像部のズーム値を取得するズーム値取得手段203とからなる。動き判定部204は、減算部102からのフレーム間差分値だけでなく、撮像設定値取得部201により取得されたシャッタースピード及びズーム値に応じて、前述した画素数pを適応的に可変設定して巡回係数Kを算出する。   The imaging setting value acquisition unit 201 includes a shutter speed acquisition unit 202 that acquires a shutter speed of an imaging unit (not shown), and a zoom value acquisition unit 203 that acquires a zoom value of the imaging unit. The motion determination unit 204 adaptively variably sets the number of pixels p described above according to not only the inter-frame difference value from the subtraction unit 102 but also the shutter speed and zoom value acquired by the imaging setting value acquisition unit 201. To calculate the cyclic coefficient K.

前述した第1の実施の形態のノイズ低減装置100では、画素数pが固定値であるため、移動体速度によっては画素数pが少なすぎて代替画素(又は代替画素領域)が中間輝度の領域に入ってしまい正しく動き量を判定できなかったり、他方、画素数pが多すぎて代替画素(又は代替画素領域)が移動体から外れてしまう可能性もある。そこで、本実施の形態のノイズ低減装置200は、動き量の判定精度を向上するために、画素数pを適応的に変化させることを特徴とする。   In the noise reduction apparatus 100 of the first embodiment described above, since the number of pixels p is a fixed value, the number of pixels p is too small depending on the moving body speed, and the alternative pixel (or alternative pixel region) is an intermediate luminance region. And the amount of motion cannot be determined correctly, or on the other hand, the number of pixels p is too large and the alternative pixel (or alternative pixel region) may be removed from the moving object. Therefore, the noise reduction apparatus 200 according to the present embodiment is characterized in that the number of pixels p is adaptively changed in order to improve the determination accuracy of the motion amount.

前述した通り、画面において被写体である移動体と背景との中間輝度となる残像は、シャッタースピードと移動体の移動速度との関係に起因する画素に対する露出の違いにより生じるものである。従って、移動体の移動速度(画面上で単位時間に進む画素数)が同じであれば、シャッタースピードが速いほど中間輝度領域は狭くなる。そこで、本実施の形態における動き判定部204は、シャッタースピードが速くなるに従って画素数pを小さくするよう制御する。   As described above, an afterimage that is an intermediate luminance between the moving object that is the subject and the background on the screen is caused by a difference in exposure to pixels due to the relationship between the shutter speed and the moving speed of the moving object. Therefore, if the moving speed of the moving body (the number of pixels that advance on the screen per unit time) is the same, the intermediate luminance region becomes narrower as the shutter speed increases. Therefore, the motion determination unit 204 in the present embodiment controls to decrease the number of pixels p as the shutter speed increases.

また、移動体速度は、実際には同じ速さで動いている移動体でも、ズーム値が大きいほど、単位時間に進む画素数は増える。そこで、本実施の形態における動き判定部204は、ズーム値が大きくなるに従って画素数pを大きくするよう制御する。   In addition, even with a moving body that is actually moving at the same speed, the larger the zoom value, the greater the number of pixels that advance per unit time. Therefore, the motion determination unit 204 in the present embodiment controls to increase the number of pixels p as the zoom value increases.

例えば、第1の実施の形態の条件、被写体とカメラの距離が5メートル、カメラの水平画素数が1280画素、想定移動体速度が2メートル/秒(急歩程度)において、シャッタースピードがx秒に変化し、ズーム値が前条件時のy倍に変化したとすると、動き判定部204は画素数pを次式に基づいて設定する。   For example, under the conditions of the first embodiment, the distance between the subject and the camera is 5 meters, the number of horizontal pixels of the camera is 1280 pixels, the assumed moving body speed is 2 meters / second (approximately steep walking), and the shutter speed is x seconds. If the zoom value changes to y times the previous condition, the motion determination unit 204 sets the number of pixels p based on the following equation.

p=443・x・y/2 (小数点以下切捨て) (1)
ここで、上式の「443」は前述した移動体が移動する1秒当たりの画素数の「443」である。これにより、例えば、シャッタースピードxが1/100秒に、ズーム値yが3倍に変化した場合、上式から画素数pは「6」に設定される。
p = 443 · x · y / 2 (rounded down) (1)
Here, “443” in the above equation is “443”, which is the number of pixels per second that the moving body moves. Thereby, for example, when the shutter speed x changes to 1/100 second and the zoom value y changes three times, the number of pixels p is set to “6” from the above equation.

このように、本実施の形態によれば、動き判定部204がフレーム間差分値に基づいて算出した画素数pを、シャッタースピード取得手段202で取得されたシャッタースピードが速いほど画素数pを小さな値に可変調整し、ズーム値取得手段203で取得されたズーム値が大きいほど画素数pを大きな値に可変調整することで、画素数pをより適切な値に設定することができるため、移動体速度やズーム値に応じて巡回係数をより適切に決定し、残像を精度良く低減することができる。   As described above, according to the present embodiment, the number of pixels p calculated by the motion determination unit 204 based on the inter-frame difference value is reduced as the shutter speed acquired by the shutter speed acquisition unit 202 increases. The number of pixels p can be set to a more appropriate value by variably adjusting to a value and variably adjusting the number of pixels p to a larger value as the zoom value acquired by the zoom value acquisition unit 203 is larger. The cyclic coefficient can be more appropriately determined according to the body speed and the zoom value, and the afterimage can be reduced with high accuracy.

(第3の実施の形態)
次に、本発明の第3の実施の形態について説明する。図10は、本発明になるノイズ低減装置の第3の実施の形態のブロック図を示す。同図中、図1と同一構成部分には同一符号を付し、その説明を省略する。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 10 shows a block diagram of a third embodiment of the noise reduction apparatus according to the present invention. In the figure, the same components as those in FIG.

図10に示すように、本実施の形態のノイズ低減装置300は、撮像素子(図示せず)により撮像して得られたランダムノイズの含まれた映像信号が入力される入力端子101と、減算部102と、フレームメモリ103と、乗算部105及び106と、加算部107と、映像信号の出力端子108と、シャッタースピード取得手段301と、輪郭画素数算出部302と、重心画素記録部303と、動き判定部304とより構成される。   As shown in FIG. 10, the noise reduction apparatus 300 according to the present embodiment includes an input terminal 101 to which a video signal including random noise obtained by imaging with an imaging element (not shown) is input, and subtraction. Unit 102, frame memory 103, multiplication units 105 and 106, addition unit 107, video signal output terminal 108, shutter speed acquisition means 301, contour pixel number calculation unit 302, barycentric pixel recording unit 303, , And a motion determination unit 304.

シャッタースピード取得手段301は、撮像部(図示せず)のシャッタースピードを取得する。輪郭画素数算出部302は、後述するように減算部102から供給されるフレーム間差分信号から1フレーム内の動き画素の水平方向の重心画素を求めた後、その重心画素に基づいて移動体速度を算出し、更にその移動体速度から画素数pを求める。輪郭画素数算出部302は、算出した画素数pを動き判定部304に供給すると共に、算出した重心画素を重心画素記録部303に記録し、移動体速度算出時に重心画素記録部303から記録されている重心画素を読み出す。   The shutter speed acquisition unit 301 acquires the shutter speed of the imaging unit (not shown). As will be described later, the contour pixel number calculation unit 302 obtains the horizontal center-of-gravity pixel of the motion pixel in one frame from the inter-frame difference signal supplied from the subtraction unit 102, and then moves the moving body speed based on the center-of-gravity pixel. And the number of pixels p is obtained from the moving body speed. The contour pixel number calculation unit 302 supplies the calculated pixel number p to the motion determination unit 304, records the calculated centroid pixel in the centroid pixel recording unit 303, and is recorded from the centroid pixel recording unit 303 when calculating the moving body velocity. The center-of-gravity pixel is read.

動き判定部304は、減算部102から供給されるフレーム間差分信号と、輪郭画素数算出部302から供給される画素数pとに基づいて、巡回係数Kを図1の動き検出部104と同様の動作により巡回係数Kを算出し、その巡回係数Kを乗算部106へ出力し、巡回係数(1−K)を乗算部105へ出力する。   Based on the inter-frame difference signal supplied from the subtraction unit 102 and the pixel number p supplied from the contour pixel number calculation unit 302, the motion determination unit 304 sets the cyclic coefficient K in the same manner as the motion detection unit 104 in FIG. The cyclic coefficient K is calculated by the above operation, the cyclic coefficient K is output to the multiplier 106, and the cyclic coefficient (1-K) is output to the multiplier 105.

次に、輪郭画素数算出部302における移動体の速度と画素数pの算出方法を図11及び図12のフローチャートを参照して説明する。図11は、入力映像信号の1フレーム(水平n画素、垂直m画素)の全画素を表す。図12は、画素数pを求める手順の一例を示すフローチャートである。   Next, a method for calculating the speed of the moving object and the number of pixels p in the contour pixel number calculation unit 302 will be described with reference to the flowcharts of FIGS. FIG. 11 shows all pixels of one frame (horizontal n pixels, vertical m pixels) of the input video signal. FIG. 12 is a flowchart illustrating an example of a procedure for obtaining the number of pixels p.

輪郭画素数算出部302は、まず、図11に示す入力映像信号の1フレームの垂直方向i番目(iはm以下の自然数)、水平方向j番目(jはn以下の自然数)の画素X(i,j)と、1フレーム前の同じ位置の画素Y(i,j)(図示せず)との差分の絶対値|X(i,j)−Y(i,j)|が、予め設定された閾値THより大きいか否かを判断する。大きい場合は、その画素を動きがあった画素(以後、動き画素)と判断し、否の場合は、その画素を静止画素と判断する(ステップS21)。輪郭画素数算出部302は、上記のステップS21の処理を、1フレームの全画素が終了するまで繰り返す(ステップS22)。   The contour pixel number calculation unit 302 first has a vertical direction i-th (i is a natural number of m or less) and horizontal j-th (j is a natural number of n or less) pixel X (j is a natural number of n or less) of one frame of the input video signal shown in FIG. i, j) and the absolute value | X (i, j) −Y (i, j) | of the difference between the pixel Y (i, j) (not shown) at the same position in the previous frame is set in advance. It is determined whether or not the threshold value TH is greater. If it is larger, the pixel is determined as a pixel that has moved (hereinafter referred to as a moving pixel), and if not, the pixel is determined as a still pixel (step S21). The contour pixel number calculation unit 302 repeats the process in step S21 until all pixels in one frame are completed (step S22).

次に、輪郭画素数算出部302は、1フレーム内の動き画素について、次式により水平方向の重心画素を求め、その重心画素を重心画素記録部303に記録する(ステップS23)。   Next, the contour pixel number calculation unit 302 obtains a horizontal center-of-gravity pixel by the following equation for the motion pixels in one frame, and records the center-of-gravity pixel in the center-of-gravity pixel recording unit 303 (step S23).

重心画素=(動き画素の水平方向の座標値jの合計)/動き画素の全数 (2)
続いて、輪郭画素数算出部302は、1フレーム前の動き画素の重心画素を重心画素記録部303から読み出し、次式により、移動体速度(単位:画素/秒)を算出する(ステップS24)。
Centroid pixel = (sum of horizontal coordinate values j of the moving pixels) / total number of moving pixels (2)
Subsequently, the contour pixel number calculation unit 302 reads out the centroid pixel of the motion pixel one frame before from the centroid pixel recording unit 303, and calculates the moving body speed (unit: pixels / second) by the following equation (step S24). .

移動体速度=(現フレームの重心画素−1フレーム前の重心画素)/フレーム間隔
(3)
ただし、現フレームに動き画素がない場合は、中間輝度領域が存在しないので移動体速度は「0」とする。また、1フレーム前のみ動き画素がない場合は、次式により、移動体速度を算出する。
Moving body speed = (centroid pixel of current frame-1 centroid pixel before frame) / frame interval
(3)
However, if there is no moving pixel in the current frame, the moving body speed is set to “0” because there is no intermediate luminance region. If there is no moving pixel only one frame before, the moving body speed is calculated by the following equation.

移動体速度=(n/2)−|現フレームの重心画素−(n/2)| (4)
すなわち、1フレームの左右近いほうの端から重心画素までの移動距離を基に移動体速度を当てはめる。
Moving object velocity = (n / 2) − | centroid pixel of current frame− (n / 2) | (4)
That is, the moving body speed is applied based on the moving distance from the left and right ends of one frame to the center-of-gravity pixel.

続いて、輪郭画素数算出部302は、シャッタースピード取得手段301から得られるシャッタースピードと、ステップS24で算出した移動体速度とにより、次式に基づいて画素数pを算出する(ステップS25)。   Subsequently, the contour pixel number calculation unit 302 calculates the pixel number p based on the following equation based on the shutter speed obtained from the shutter speed acquisition unit 301 and the moving body speed calculated in step S24 (step S25).

p=(移動体速度×シャッタースピード)/2 (小数点以下切捨て) (5)
例えば、移動体速度が400(画素/秒)、シャッタースピードが1/60(秒)であった場合、画素数pは(5)式から3画素となる。
p = (moving body speed × shutter speed) / 2 (rounded down) (5)
For example, when the moving body speed is 400 (pixels / second) and the shutter speed is 1/60 (seconds), the number of pixels p is 3 pixels from the equation (5).

最後に、輪郭画素数算出部302は、画素数pを動き判定部304へ送出する(ステップS26)。   Finally, the contour pixel number calculation unit 302 sends the pixel number p to the motion determination unit 304 (step S26).

動き判定部304は、輪郭画素数算出部302において算出された画素数pを、次のフレームで参照して動き判定して巡回係数Kを算出することとなる。この動き判定部304の動作は、図2〜図8で述べた動き判定部104と同じであるので、その説明は省略する。   The motion determination unit 304 refers to the pixel number p calculated by the contour pixel number calculation unit 302 with reference to the next frame to perform motion determination, and calculates the cyclic coefficient K. The operation of the motion determination unit 304 is the same as that of the motion determination unit 104 described with reference to FIGS.

なお、上記の説明において、輪郭画素数算出部302は画素数pを毎フレーム算出して最新の値を動き判定部304へ送出しているが、例えば3フレーム分等幾つかの値の平均を採用してもよい。   In the above description, the contour pixel number calculation unit 302 calculates the number of pixels p every frame and sends the latest value to the motion determination unit 304. For example, an average of several values such as three frames is calculated. It may be adopted.

以上のようにして、移動体速度を算出し画素数pを求めることができる。ただし、移動体が一画面内に複数個存在する場合は、動き画素の重心では移動体速度が正しく求められない。   As described above, the moving body speed can be calculated to obtain the number of pixels p. However, when there are a plurality of moving objects in one screen, the moving object speed cannot be obtained correctly at the center of gravity of the moving pixels.

図15は、異なる方向に進む2つの移動体A及びBの1フレーム毎の移動履歴の一例を表す。図15に示すように、異なる方向に進む2つの移動体A及びBが存在する場合、図12に示したフローチャートによる方法では移動体速度が相殺されてしまい、正しく画素数pを算出することができない。   FIG. 15 shows an example of a movement history for each frame of two moving bodies A and B traveling in different directions. As shown in FIG. 15, when there are two moving bodies A and B traveling in different directions, the method according to the flowchart shown in FIG. 12 cancels the moving body speed, so that the number of pixels p can be calculated correctly. Can not.

そこで、以下図13〜図18と共に説明する第3の実施の形態の変形例では、計算量は多くなるが、移動体が複数ある場合でも正確に画素数pを算出する。   Therefore, in the modification of the third embodiment described below with reference to FIGS. 13 to 18, the calculation amount increases, but the number of pixels p is accurately calculated even when there are a plurality of moving bodies.

図13は、上記変形例における画素数pを求める手順の一例を示すフローチャートである。輪郭画素数算出部302は、まず、ブロック内の各画素の動き判定を行う(ステップS31)。ステップS31におけるブロックは、例えば図14に示すように、入力映像信号の1フレームを水平方向4ブロック、垂直方向4ブロックに分割した計16個の矩形領域B(1,1)〜B(4,4)である。   FIG. 13 is a flowchart illustrating an example of a procedure for obtaining the number of pixels p in the modification. The contour pixel number calculation unit 302 first determines the movement of each pixel in the block (step S31). For example, as shown in FIG. 14, the block in step S31 is a total of 16 rectangular areas B (1, 1) to B (4, which are obtained by dividing one frame of the input video signal into 4 blocks in the horizontal direction and 4 blocks in the vertical direction. 4).

そして、輪郭画素数算出部302は、ステップS31において、上記の16個のブロックのうち最初の一つのブロックB(1,1)において、1フレームの垂直方向g番目(gはm/4以下の自然数)、水平方向h番目(hはn/4以下の自然数)の画素X(g,h)と、1フレーム前の同じ位置の画素Y(g,h)(図示せず)との差分の絶対値|X(g,h)−Y(g,h)|が、予め設定された閾値THより大きいか否かを判断する。大きい場合は、その画素を動きがあった画素(以後、動き画素)と判断し、否の場合は、その画素を静止画素と判断する。輪郭画素数算出部302は、上記のステップS31の処理を、1つのブロックの全画素が終了するまで繰り返す(ステップS32)。つまり、画素が、X(1,1)、X(1,2)、・・・、X(1,n)、X(2,1)、X(2,2)、・・・の順に入力されるとき、画素X(m/4,n/4)までが最初のブロックB(1,1)の全画素である。   In step S31, the contour pixel number calculation unit 302 determines that the first block B (1, 1) of the 16 blocks is g-th in the vertical direction of one frame (g is equal to or less than m / 4). Natural number), the difference between the h-th pixel X (g, h) in the horizontal direction (h is a natural number equal to or less than n / 4) and the pixel Y (g, h) (not shown) at the same position one frame before. It is determined whether or not the absolute value | X (g, h) −Y (g, h) | is greater than a preset threshold value TH. If it is larger, the pixel is determined to be a moving pixel (hereinafter referred to as a moving pixel), and if not, the pixel is determined to be a still pixel. The contour pixel number calculation unit 302 repeats the process of step S31 described above until all pixels of one block are completed (step S32). That is, the pixels are input in the order of X (1,1), X (1,2),..., X (1, n), X (2,1), X (2,2),. In this case, the pixels up to the pixel X (m / 4, n / 4) are all the pixels of the first block B (1, 1).

次に、輪郭画素数算出部302は、1ブロック内の動き画素について、次式により水平方向の重心画素を算出し、算出した重心画素を重心画素記録部303に記録する(ステップS33)。   Next, the contour pixel number calculation unit 302 calculates the horizontal center-of-gravity pixel by the following equation for the motion pixels in one block, and records the calculated center-of-gravity pixel in the center-of-gravity pixel recording unit 303 (step S33).

重心画素=(1ブロック内の動き画素の水平方向の座標値hの合計)/(1ブロック内
の動き画素の全数) (6)
続いて、輪郭画素数算出部302は、1フレーム前の該当ブロックにおける動き画素の重心画素を重心画素記録部303から読み出し、次式により、移動体速度(単位:画素/秒)を算出する(ステップS34)。
Center-of-gravity pixel = (sum of horizontal coordinate values h of moving pixels in one block) / (in one block
Total number of motion pixels) (6)
Subsequently, the contour pixel number calculation unit 302 reads out the centroid pixel of the motion pixel in the corresponding block one frame before from the centroid pixel recording unit 303, and calculates the moving body speed (unit: pixels / second) by the following equation ( Step S34).

移動体速度=|現フレームの重心画素−1フレーム前の重心画素|/フレーム間隔
(7)
ただし、1フレーム前もしくは現フレームの該当ブロックのどちらかに動き画素がない場合は、移動体速度を「0」とする。
Moving object speed = | centroid pixel of current frame−1centroid pixel before frame | / frame interval
(7)
However, when there is no moving pixel in either the previous frame or the corresponding block of the current frame, the moving body speed is set to “0”.

続いて、輪郭画素数算出部302は、シャッタースピード取得手段301から得られるシャッタースピードと、ステップS34で算出した移動体速度とにより、次式に基づいて画素数pを算出する(ステップS35)。   Subsequently, the contour pixel number calculation unit 302 calculates the pixel number p based on the following equation based on the shutter speed obtained from the shutter speed acquisition unit 301 and the moving body speed calculated in step S34 (step S35).

p=(移動体速度×シャッタースピード)/2 (小数点以下切捨て) (8)
そして、輪郭画素数算出部302は、画素数pを動き判定部304へ送出する(ステップS36)。ステップS35で算出した画素数pは一つのブロックについての画素数であるので、続いて輪郭画素数算出部302は、1フレームの残りのブロックのすべてについて画素数pの算出が終了するまで、上記のステップS31〜ステップS36の処理を繰り返す(ステップS37)。1フレームの全ブロックについて画素数pの算出が終わると、処理完了となる。
p = (moving body speed × shutter speed) / 2 (rounded down) (8)
Then, the contour pixel number calculation unit 302 sends the pixel number p to the motion determination unit 304 (step S36). Since the number of pixels p calculated in step S35 is the number of pixels for one block, the contour pixel number calculation unit 302 continues until the calculation of the number of pixels p for all the remaining blocks in one frame is completed. Steps S31 to S36 are repeated (Step S37). When the calculation of the number of pixels p is completed for all blocks of one frame, the processing is completed.

次に、図15に示した2つの移動体A及びBを例に、図16及び図17を用いて、動作の説明を補足する。図16、図17は、それぞれフレーム2、フレーム3における動きが検出された領域とブロック内の重心位置を示す。   Next, using the two moving bodies A and B shown in FIG. 15 as an example, the explanation of the operation will be supplemented using FIG. 16 and FIG. FIG. 16 and FIG. 17 show the area where the motion is detected in frame 2 and frame 3 and the barycentric position in the block, respectively.

すなわち、フレーム2において、領域2aは、フレーム1からフレーム2までの期間に移動体Aが移動したことによって、背景から移動体Aが新たに現れた差分による動き検出領域であり、領域1aは移動体Aがいなくなった差分による動き検出領域である。間の白部分は、フレーム間で移動体A自身しか通過していないので差分が少なく、動き検出領域とはならない。×印は、ブロックB(2,4)とブロックB(3,4)のブロック内重心位置を示している。   That is, in frame 2, the area 2a is a motion detection area based on the difference in which the moving object A newly appears from the background due to the movement of the moving object A during the period from the frame 1 to the frame 2, and the area 1a is moved. This is a motion detection region based on a difference in which the body A disappears. The white part between them passes only between the moving body A itself between frames, so that the difference is small and it does not become a motion detection region. The crosses indicate the in-block barycentric positions of the block B (2, 4) and the block B (3, 4).

また、フレーム2において、領域2bは、フレーム1からフレーム2までの期間に移動体Bが移動したことによって、背景から移動体Bが新たに現れた差分による動き検出領域であり、領域1bは移動体Bがいなくなった差分による動き検出領域である。×印は、ブロックB(1,1)とブロックB(1,2)のブロック内重心位置を示している。   In frame 2, area 2b is a motion detection area based on a difference in which moving body B newly appears from the background due to movement of moving body B during the period from frame 1 to frame 2, and area 1b moves. This is a motion detection region based on the difference in which the body B disappears. The crosses indicate the in-block barycentric positions of the block B (1, 1) and the block B (1, 2).

同様に、フレーム3において、領域3aは、フレーム2からフレーム3までの期間に移動体Aが移動したことによって、背景から移動体Aが新たに現れた差分による動き検出領域であり、領域2aは移動体Aがいなくなった差分による動き検出領域である。間の白部分は、フレーム間で移動体A自身しか通過していないので差分が少なく、動き検出領域とはならない。×印は、ブロックB(2,4)とブロックB(3,4)のブロック内重心位置を示している。   Similarly, in the frame 3, the area 3 a is a motion detection area based on a difference in which the moving object A newly appears from the background due to the movement of the moving object A during the period from the frame 2 to the frame 3. This is a motion detection area based on the difference in which the moving object A disappears. The white part between them passes only between the moving body A itself between frames, so that the difference is small and it does not become a motion detection region. The crosses indicate the in-block barycentric positions of the block B (2, 4) and the block B (3, 4).

また、フレーム3において、領域3bは、フレーム2からフレーム3までの期間に移動体Bが移動したことによって、背景から移動体Bが新たに現れた差分による動き検出領域であり、領域2bは移動体Bがいなくなった差分による動き検出領域である。×印は、ブロックB(1,1)とブロックB(1,2)のブロック内重心位置を示している。   In frame 3, area 3b is a motion detection area based on a difference in which moving body B newly appears from the background due to movement of moving body B during the period from frame 2 to frame 3, and area 2b moves. This is a motion detection region based on the difference in which the body B disappears. The crosses indicate the in-block barycentric positions of the block B (1, 1) and the block B (1, 2).

このように、図16及び図17から分かる通り、ブロックB(1,1)、B(1,2)、B(2,4)、B(3,4)のそれぞれで、2つの移動体の動きが検出された領域が干渉することなく移動体速度と画素数pを求めることができる。   Thus, as can be seen from FIGS. 16 and 17, each of the blocks B (1,1), B (1,2), B (2,4), and B (3,4) has two mobile objects. The moving body speed and the number of pixels p can be obtained without interfering with the region where the motion is detected.

動き判定部304は、上記のように求まったブロック毎の画素数pを、該当ブロック内のすべての画素の動き判定に用いる。例えばブロックB(1,4)には、図18に示すn・m/16個の画素X(1,(3n/4)+1)〜画素X(m/4,n)が存在する。このブロックB(1,4)における移動体速度は、ブロック内の最後の画素X(m/4,n)が入力された以降に求まる。   The motion determination unit 304 uses the pixel number p for each block obtained as described above for motion determination of all the pixels in the block. For example, in block B (1, 4), there are n · m / 16 pixels X (1, (3n / 4) +1) to pixels X (m / 4, n) shown in FIG. The moving body speed in the block B (1, 4) is obtained after the last pixel X (m / 4, n) in the block is input.

従って、最初の画素X(1,(3n/4)+1)から動き判定を行うためには、動き判定部304は、m/4ライン分データをメモリに保存しておけば、移動体速度が求まった後に動き判定を行うことができる。また、メモリを持たない構成とする場合は、求まった画素数pを次のフレームで採用してもよい。動き判定部304の動作は、図2〜図8で説明した動き判定部104の動作と同じである。   Therefore, in order to perform the motion determination from the first pixel X (1, (3n / 4) +1), the motion determination unit 304 can store the m / 4 line data in the memory, and the moving body speed can be increased. Motion determination can be performed after it is obtained. Further, in the case of a configuration without a memory, the obtained number of pixels p may be adopted in the next frame. The operation of the motion determination unit 304 is the same as the operation of the motion determination unit 104 described with reference to FIGS.

なお、上記では分割ブロックは固定であるが、動き判定する画素毎に変動してもよい。例えば、図18に表されたブロックB(1,4)内の画素のうち、ブロックB(1,3)及びブロックB(2,4)にそれぞれ隣接する画素X(m/4,(3n/4)+1)について動き判定を行う場合、図19に示すようにその画素X(m/4,(3n/4)+1)を中心とした水平方向n/4画素、垂直方向m/4画素の一つのブロックを構成し、そのブロック内で求められた画素数pを採用してもよい。   In the above description, the divided blocks are fixed, but may vary for each pixel for which motion is determined. For example, among the pixels in the block B (1, 4) shown in FIG. 18, the pixels X (m / 4, (3n /) adjacent to the block B (1, 3) and the block B (2, 4), respectively. 4) When performing motion determination for +1), as shown in FIG. 19, horizontal n / 4 pixels and vertical m / 4 pixels centered on the pixel X (m / 4, (3n / 4) +1) One block may be configured, and the number of pixels p obtained in the block may be adopted.

なお、本発明は以上の実施の形態及び変形例に限定されるものではなく、例えば、図9や図10に示した第2及び第3の実施の形態ではシャッタースピードに応じて、注目画素と代替画素又は代替画素領域との間の水平方向の画素数pを算出するように説明したが、シャッタースピードを予め標準値に固定しておき、移動体速度のみで画素数pを算出するようにしてもよい。また、図9に示した第2の実施の形態では、画素数pをズーム値のみ、又はシャッタースピードのみに応じて変更するようにしてもよい。更に、図10に示した第3の実施の形態では、(5)式によりシャッタースピードと移動体速度に応じて画素数pを決定したが、本発明は、画素数pをズーム値と移動体速度とにより変更する方法も包含するものである。また、更に、巡回係数Kは、フレーム間差分値に対して図3又は図6に示す特性とは逆の特性でもよい。ただし、その場合は、動き判定部104、204、304は乗算部105には第1の巡回係数Kを供給し、乗算部106には第2の巡回係数(1−K)を供給する必要がある。   The present invention is not limited to the above-described embodiments and modifications. For example, in the second and third embodiments shown in FIGS. Although it has been described that the number of pixels p in the horizontal direction between the substitute pixel or the substitute pixel region is calculated, the shutter speed is fixed to a standard value in advance, and the number of pixels p is calculated only by the moving body speed. May be. In the second embodiment shown in FIG. 9, the number of pixels p may be changed according to only the zoom value or only the shutter speed. Further, in the third embodiment shown in FIG. 10, the number of pixels p is determined according to the shutter speed and the moving body speed by the equation (5). However, in the present invention, the number of pixels p is converted into the zoom value and the moving body. The method of changing according to speed is also included. Further, the cyclic coefficient K may be a characteristic opposite to the characteristic shown in FIG. 3 or FIG. 6 with respect to the inter-frame difference value. However, in that case, the motion determination units 104, 204, and 304 need to supply the first cyclic coefficient K to the multiplication unit 105 and supply the second cyclic coefficient (1−K) to the multiplication unit 106. is there.

なお、上記各実施例は、説明を簡単にするために、水平方向におけるノイズ低減の例を主に説明したが、本発明は、垂直方向や斜め方向に対してももちろん適用可能である。   In addition, although each said Example mainly demonstrated the example of the noise reduction in a horizontal direction, in order to simplify description, of course, this invention is applicable also to a perpendicular direction or a diagonal direction.

また、本発明は上記した装置の機能をコンピュータに実現させるためのプログラムを含むものである。これらのプログラムは、記録媒体から読み取られてコンピュータに取り込まれてもよいし、通信ネットワークを介して伝送されてコンピュータに取り込まれてもよい。   Further, the present invention includes a program for causing a computer to realize the functions of the above-described apparatus. These programs may be read from a recording medium and loaded into a computer, or may be transmitted via a communication network and loaded into a computer.

100、200、300 ノイズ低減装置
101 映像信号入力端子
102 減算部
103 フレームメモリ
104、204、304 動き判定部
105、106 乗算部
107 加算部
108 映像信号出力端子
150 注目画素
151、152 代替画素領域
201 撮像設定値取得部
202、301 シャッタースピード取得手段
203 ズーム値取得手段
302 輪郭画素数算出部
303 重心画素記録部
1101 監視カメラ

100, 200, 300 Noise reduction device 101 Video signal input terminal 102 Subtraction unit 103 Frame memory 104, 204, 304 Motion determination unit 105, 106 Multiplication unit 107 Addition unit 108 Video signal output terminal 150 Pixels of interest 151, 152 Alternative pixel region 201 Imaging setting value acquisition units 202 and 301 Shutter speed acquisition unit 203 Zoom value acquisition unit 302 Outline pixel number calculation unit 303 Center of gravity pixel recording unit 1101 Surveillance camera

Claims (3)

撮像装置から入力される入力映像信号のノイズ低減対象の注目画素に対して、所定方向と前記所定方向の逆方向とにそれぞれ複数の画素数だけ離れた位置にある二つの代替画素又は代替画素領域のフレーム間差分値をそれぞれ算出するフレーム間差分値算出手段と、
前記二つの代替画素又は代替画素領域の前記フレーム間差分値のうち大きい方のフレーム間差分値を選択し、その選択したフレーム間差分値が大きいほど大なる値の第1の巡回係数と、前記選択したフレーム間差分値が小さいほど大なる値の第2の巡回係数とをそれぞれ算出する巡回係数算出手段と、
前記入力映像信号と前記第1の巡回係数とを乗算して第1の乗算後信号を生成する第1の乗算手段と、
前記入力映像信号より1フレーム前の出力映像信号と前記第2の巡回係数とを乗算して第2の乗算後信号を生成する第2の乗算手段と、
前記第1及び第2の乗算後信号を加算して出力映像信号を生成する加算手段と、
前記出力映像信号を1フレーム遅延して前記1フレーム前の出力映像信号を生成する遅延手段と
を有することを特徴とするノイズ低減装置。
Two alternative pixels or alternative pixel regions that are located at a distance of a plurality of pixels in a predetermined direction and a direction opposite to the predetermined direction with respect to a target pixel for noise reduction of an input video signal input from an imaging device Inter-frame difference value calculating means for calculating the inter-frame difference value, respectively,
Selecting the larger inter-frame difference value of the two alternative pixels or the inter-pixel difference value of the alternative pixel region, and the larger the selected inter-frame difference value, the larger the first cyclic coefficient, Cyclic coefficient calculation means for calculating a second cyclic coefficient having a larger value as the selected inter-frame difference value is smaller;
First multiplication means for multiplying the input video signal by the first cyclic coefficient to generate a first post-multiplication signal;
Second multiplying means for generating a second post-multiplication signal by multiplying the output video signal one frame before the input video signal and the second cyclic coefficient;
Adding means for adding the first and second multiplied signals to generate an output video signal;
And a delay means for delaying the output video signal by one frame and generating the output video signal of the previous frame.
前記入力映像信号と1フレーム前の前記入力映像信号の各画素毎のフレーム間差分値の絶対値と動き判定用閾値との比較結果に基づいて前記入力映像信号中の動き画素を判定する処理を前記入力映像信号の各フレーム毎に行い、各フレームにおいて動き画素と判定された各画素の重心画素の位置の差に基づいて、前記撮像素子の被写体である移動体の移動速度を算出する移動体速度算出手段を更に有し、
前記フレーム間差分値算出手段は、前記注目画素と前記代替画素又は前記代替画素領域との間の前記画素数を、前記移動体速度算出手段により算出された前記移動体の移動速度が速いほど大に可変することを特徴とする請求項1記載のノイズ低減装置。
Processing for determining a motion pixel in the input video signal based on a comparison result between an absolute value of an inter-frame difference value for each pixel of the input video signal and the input video signal one frame before and a threshold value for motion determination; A moving body that is performed for each frame of the input video signal and calculates a moving speed of a moving body that is a subject of the image sensor based on a difference in position of the center-of-gravity pixel of each pixel determined to be a moving pixel in each frame It further has a speed calculation means,
The inter-frame difference value calculating means increases the number of pixels between the target pixel and the substitute pixel or the substitute pixel area as the moving speed of the moving body calculated by the moving body speed calculating means increases. The noise reduction device according to claim 1, wherein the noise reduction device is variable.
ズーム機能を有する撮像手段と、
前記撮像手段から入力される入力映像信号のノイズ低減対象の注目画素に対して、所定方向と前記所定方向の逆方向とにそれぞれ複数の画素数だけ離れた位置にある二つの代替画素又は代替画素領域のフレーム間差分値をそれぞれ算出するフレーム間差分値算出手段と、
前記入力映像信号と1フレーム前の前記入力映像信号の各画素毎のフレーム間差分値の絶対値と動き判定用閾値との比較結果に基づいて前記入力映像信号中の動き画素を判定する処理を前記入力映像信号の各フレーム毎に行い、各フレームにおいて動き画素と判定された各画素の重心画素の位置の差に基づいて、前記撮像素子の被写体である移動体の移動速度を算出する移動体速度算出手段と、
前記撮像手段から得たシャッタースピード値及びズーム値のどちらか一方の情報、又は前記シャッタースピード値と前記ズーム値の両方の情報、又は前記シャッタースピード値と前記移動体の移動速度との両方の情報に基づいて、前記注目画素と前記代替画素又は前記代替画素領域との間の前記画素数を可変する画素数可変手段と、
前記二つの代替画素又は代替画素領域の前記フレーム間差分値のうち大きい方のフレーム間差分値を選択し、その選択したフレーム間差分値が大きいほど大なる値の第1の巡回係数と、前記選択したフレーム間差分値が小さいほど大なる値の第2の巡回係数とを算出する巡回係数算出手段と、
前記入力映像信号と前記第1の巡回係数とを乗算して第1の乗算後信号を生成する第1の乗算手段と、
前記入力映像信号より1フレーム前の出力映像信号と前記第2の巡回係数とを乗算して第2の乗算後信号を生成する第2の乗算手段と、
前記第1及び第2の乗算後信号を加算して出力映像信号を生成する加算手段と、
前記出力映像信号を1フレーム遅延して前記1フレーム前の出力映像信号を生成する遅延手段と
を有することを特徴とするノイズ低減装置。
An imaging means having a zoom function;
Two alternative pixels or alternative pixels that are located at a distance of a plurality of pixels in a predetermined direction and in a direction opposite to the predetermined direction with respect to the target pixel for noise reduction of the input video signal input from the imaging means An inter-frame difference value calculating means for calculating an inter-frame difference value of the region;
Processing for determining a motion pixel in the input video signal based on a comparison result between an absolute value of an inter-frame difference value for each pixel of the input video signal and the input video signal one frame before and a threshold value for motion determination; A moving body that is performed for each frame of the input video signal and calculates a moving speed of a moving body that is a subject of the image sensor based on a difference in position of the center-of-gravity pixel of each pixel determined to be a moving pixel in each frame Speed calculation means;
Information on one of the shutter speed value and zoom value obtained from the imaging means, information on both the shutter speed value and the zoom value, or information on both the shutter speed value and the moving speed of the moving body Based on the pixel number variable means for changing the number of pixels between the pixel of interest and the replacement pixel or the replacement pixel region,
Selecting the larger inter-frame difference value of the two alternative pixels or the inter-pixel difference value of the alternative pixel region, and the larger the selected inter-frame difference value, the larger the first cyclic coefficient, A cyclic coefficient calculation means for calculating a second cyclic coefficient having a larger value as the selected inter-frame difference value is smaller;
First multiplication means for multiplying the input video signal by the first cyclic coefficient to generate a first post-multiplication signal;
Second multiplying means for generating a second post-multiplication signal by multiplying the output video signal one frame before the input video signal and the second cyclic coefficient;
Adding means for adding the first and second multiplied signals to generate an output video signal;
And a delay means for delaying the output video signal by one frame and generating the output video signal of the previous frame.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013114582A (en) * 2011-11-30 2013-06-10 Aiphone Co Ltd Object detection device
JP2013114583A (en) * 2011-11-30 2013-06-10 Aiphone Co Ltd Moving direction identification device
US8659705B2 (en) 2012-03-26 2014-02-25 Panasonic Corporation Noise reducer
JP2016096540A (en) * 2014-11-03 2016-05-26 アクシス アーベー Method, device, and system for pre-processing video stream for subsequent motion detection processing

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