JPS63260277A - Movement adaptive type picture quality improvement device - Google Patents

Movement adaptive type picture quality improvement device

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JPS63260277A
JPS63260277A JP62094035A JP9403587A JPS63260277A JP S63260277 A JPS63260277 A JP S63260277A JP 62094035 A JP62094035 A JP 62094035A JP 9403587 A JP9403587 A JP 9403587A JP S63260277 A JPS63260277 A JP S63260277A
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Japan
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delay
value
output
circuit
processing
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Kenji Sugiyama
賢二 杉山
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Victor Company of Japan Ltd
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  • Picture Signal Circuits (AREA)
  • Television Systems (AREA)

Abstract

PURPOSE:To improve the picture quality by detecting the movement at each picture element from preceding and succeeding frames, using a time area filter at a still region so as to suppress noise, using a spatial area filter so as to compensate the contour and preventing the fog due to movement at the moving region. CONSTITUTION:A value being the subtraction (2) of a present frame from a value of one preceding frame for each picture element and the present frame value are given to a D1 delay 6 in the time area filter. A difference signal between frames through the D1 delay 6 is sent to a nonlinear circuit 7, in which the gain is the unity in case of the still region and the limiter type is adopted in case of the moving region. An output of the circuit 7 and the value of the present frame are added (8). The added result (8) is fed to an LPF 11 and a D2 delay 12 of the spatial area filter, a high frequency component by subtracting (13) both outputs is given to a nonlinear circuit 14, the result is added (15) to the output of the D2 delay 12 and the result is outputted (16). Thus, the noise is suppressed in the still picture region and the contour is compensated, and the fog due to movement is prevented in the moving picture region to improve the picture quality.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明はテレビジョン受像様等の画像を扱う機器におい
て、画像信号に含まれるノイズ成分を抑え、鮮鋭度を良
くするための動き適応形画質改善装置に関するものであ
る。
Detailed Description of the Invention (Field of Industrial Application) The present invention provides motion adaptive image quality for suppressing noise components included in image signals and improving sharpness in equipment that handles images such as television receivers. This relates to an improvement device.

(従来の技術) 従来より、テレビジョン信号等の動画像に対する有効な
ノイズリデューサとして空間域でのノイズリデュースと
時間域でのノイズリデュースとの特性を画像の時間変化
に適応させて変える時空間平滑化フィルタがある(通信
学会論文誌Vo1.J70−8−1 :へ島、沢田rH
DTV信号のフレーム内/フレーム間適応外挿内挿予測
符号化」)。
(Prior art) Spatio-temporal smoothing has traditionally been used as an effective noise reducer for moving images such as television signals, changing the characteristics of noise reduction in the spatial domain and noise reduction in the time domain by adapting them to temporal changes in the image. (Communications Society Journal Vol. 1. J70-8-1: Hejima, Sawada RH
Intra-frame/inter-frame adaptive extrapolation predictive coding of DTV signals").

このフィルタの動作は、時間域フィルタによって処理さ
れた1フレーム前の信号と現フレーム信号とを比較して
、差がない場合には空間域のローパスフィルタ(LPF
)をあまりかけず、差がある場合にはある程度の振幅変
化までLPFをかけることにより、動画像に対しても動
きボケを生じることなく、ノイズを軽減しようとするも
のである。
The operation of this filter is to compare the signal of the previous frame processed by the time domain filter and the current frame signal, and if there is no difference, the signal is filtered by a spatial domain low pass filter (LPF).
), and if there is a difference, apply LPF to a certain extent of amplitude change, thereby reducing noise without causing motion blur in moving images.

(発明が解決しようとする問題点) ところが、上記した従来の時空間フィルタは、主に信号
符号化における前処理として、ノイズを軽減するために
使われていた。従って、テレビジョン受像線等における
輪郭補償については考慮されていないものである。そし
て、この処理の場合、画像はボケることかあっても鮮鋭
度が増すことはないものである。
(Problems to be Solved by the Invention) However, the above-described conventional spatio-temporal filters have been used mainly as pre-processing in signal encoding to reduce noise. Therefore, contour compensation in television reception lines and the like is not considered. In this process, the image may become blurred, but its sharpness will not increase.

また、適応処理は各画素の時間変化によって画素ごとに
独立に行なわれるので、静止画像においてもノイズが多
い場合には、特にパルス性のノイズにおいて動きと検出
され、空間フィルタにより平滑化されることになる。逆
に、画像の動き領域においても、画像の形状により画素
によっては静止になったり、また、形状変化のコントラ
ストが低い場合にも、画素の時間変化があまりないこと
になり静止のようになってしまう。
In addition, adaptive processing is performed independently for each pixel based on the time change of each pixel, so if there is a lot of noise even in a still image, especially pulse noise, it may be detected as motion and smoothed by a spatial filter. become. Conversely, even in a moving area of an image, depending on the shape of the image, some pixels may become stationary, or even if the contrast of the shape change is low, the pixels do not change much over time and appear to be stationary. Put it away.

以上のような点から、従来の時空間フィルタは不適切な
フィルタ動作が起こり易く、解像度は低下しがちである
。特に、ノイズが多い場合には時間域フィルタが有効に
作用せず、問題となっている。
From the above points, conventional spatio-temporal filters tend to perform inappropriate filter operations, and the resolution tends to decrease. In particular, when there is a lot of noise, the time domain filter does not work effectively, which poses a problem.

そこで、本発明は上記した従来の技術の問題点を解決し
た動き適応形画質改善装置を提供することを目的とする
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, it is an object of the present invention to provide a motion adaptive image quality improvement device that solves the problems of the conventional techniques described above.

(問題点を解決するための手段) 本発明は上記の目的を達成するために、前フレーム値と
現フレーム値との画素ごとの差を絶対値化し、帯域の狭
い第1のローパスフィルタを通して動き検出値を得る動
き検出手段と、時間域で処理された前フレーム値から現
フレーム値を減算する減算回路と、現フレーム値に対し
て前記動き検出手段における前記第1のローパスフィル
タでの遅延を補償する第1の遅延器と、前記減算回路の
減算結果を前記第1の遅延器に通して遅延した遅延減算
結果と前記動き検出値とをそれぞれ入力し、この入力遅
延減算結果に対する出力のゲインを両方の入力値に応じ
て変えて出力する第1の非線形回路と、この第1の非線
形回路の出力と前記現フレーム値を前記第1の遅延器を
通して遅延した遅延現フレーム値とを加算して出力を得
る加算回路とにより時間域での処理を行なう第1の処理
手段と、この第1の処理手段の時間域での処理出力に対
し空間域での第2のローパスフィルタの遅延を補償する
第2の遅延器と、前記第2のローパスフィルタを通した
値から前記第2の遅延器を通した時間域での処理出力を
減算する減算回路と、この減算回路の減算結果と前記第
2の遅延器を通した動き検出値とをそれぞれ入力し、こ
の入力した減算結果に対する出力のゲインを両方の入力
値に応じ変えて出力する第2の非線形回路と、この第2
の非線形回路の出力と前記第2の遅延器を通した時間域
での処理出力とを加算して出力を得る加算回路とにより
空間域での処理を行なう第2の処理手段とを有すること
を特徴とする動き適応形画質改善装置を提供するもので
ある。
(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, the present invention converts the difference between the previous frame value and the current frame value into an absolute value, and passes the difference between the previous frame value and the current frame value through a first low-pass filter with a narrow band. a motion detection means for obtaining a detected value; a subtraction circuit for subtracting a current frame value from a previous frame value processed in a time domain; and a subtraction circuit for subtracting a current frame value from a previous frame value processed in a time domain; A first delay device for compensation, a delayed subtraction result obtained by passing the subtraction result of the subtraction circuit through the first delay device, and the motion detection value are respectively inputted, and an output gain with respect to this input delay subtraction result is inputted. a first nonlinear circuit that changes and outputs according to both input values, and adds the output of this first nonlinear circuit and a delayed current frame value obtained by delaying the current frame value through the first delay device. a first processing means that performs processing in the time domain using an adder circuit that obtains an output; and a second low-pass filter that compensates for the delay of the second low-pass filter in the spatial domain with respect to the processing output of the first processing means in the time domain. a subtraction circuit that subtracts the processing output in the time domain passed through the second delay device from the value passed through the second low-pass filter; a second non-linear circuit which inputs the motion detection values passed through the second delay device and outputs the input subtraction results by changing the output gain according to both input values;
and a second processing means for performing processing in the spatial domain using an addition circuit that obtains an output by adding the output of the nonlinear circuit and the processing output in the time domain through the second delay device. The present invention provides a motion-adaptive image quality improvement device having the following characteristics.

(実 施 例) 本発明になる動き適応形画質改善装置は、動画像に対し
動きを適切に検出し、静止領域では時間域フィルタで十
分なノイズリデュースをし、空間域フィルタでは輪郭補
償を行ない画像の鮮鋭度を増加させ、また、動き領域で
は時間域フィルタのノイズリデュースは最小限として動
きボケを防ぎ、空間域フィルタでローパスフィルタ(L
PF)を作用させノイズを抑えるようにするものである
(Example of implementation) The motion adaptive image quality improvement device according to the present invention appropriately detects motion in a moving image, sufficiently reduces noise with a time domain filter in a still region, and performs contour compensation with a spatial domain filter. The sharpness of the image is increased, and in the motion domain, the noise reduction of the temporal domain filter is minimized to prevent motion blur, and the low-pass filter (L) is used in the spatial domain filter.
PF) is applied to suppress noise.

第1図は本発明になる動き適応形画質改善装置の一実施
例を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a motion adaptive image quality improvement device according to the present invention.

同図において、入力端子1にはテレビジョン信号等の両
会信号が入力される。2.13は減算器、3はリミッタ
、4は絶対値(ABS)回路、5゜11はローパスフィ
ルタ(LPF)である。
In the figure, an input terminal 1 receives a two-way signal such as a television signal. 2.13 is a subtracter, 3 is a limiter, 4 is an absolute value (ABS) circuit, and 5.11 is a low pass filter (LPF).

D1ディレィ6は、LPF5のディレィを補償する遅延
量D1の遅延器である。7.14は非線形回路、8.1
5は加算器である。
The D1 delay 6 is a delay device with a delay amount D1 that compensates for the delay of the LPF 5. 7.14 is a nonlinear circuit, 8.1
5 is an adder.

(IF−Dl)ディレィ9は、1フレームより遅延器D
1だけ少ない遅延量の遅延器である。
(IF-Dl) Delay 9 is the delay device D from 1 frame.
This is a delay device with a delay amount smaller by 1.

D2ディレィ10.12は、LPFIIのディレィを補
償する遅延lD2の遅延器である。16は出力端子であ
る。
D2 delay 10.12 is a delay device with delay lD2 that compensates for the delay of LPFII. 16 is an output terminal.

装置の前半(図の左半分)は、時間域フィルタを構成し
、基本的には1フレームのディレィを持った巡回形フィ
ルタである。また、装置の後半(図の右半分)は空間域
フィルタを構成し、1次元、又は2次元のLPFllを
持ち、非線形回路14の特性により輪郭補償フィルタに
もLPFにもなる。また、D1ディレィ6及びD2ディ
レィ10゜12は、それぞれLPF5.LPFIIのデ
ィレィをそれぞれ補償してLPFの位相関係を正しく保
つためのものである。
The first half of the device (the left half of the figure) constitutes a time domain filter, which is basically a cyclic filter with a delay of one frame. Further, the latter half of the device (the right half of the figure) constitutes a spatial filter, has a one-dimensional or two-dimensional LPFll, and depending on the characteristics of the nonlinear circuit 14, can be used as a contour compensation filter or an LPF. Also, D1 delay 6 and D2 delay 10°12 are each LPF5. This is to compensate for each delay of the LPF II and maintain the correct phase relationship of the LPF.

次に、上記の構成における各部の動作について説明する
Next, the operation of each part in the above configuration will be explained.

まず、時間域フィルタであるが、巡回加算されている1
フレーム前の値から現フレームの値を減算器2で画素ご
とに減算し、差を得る。この差成分について、後で説明
する動き検出回路におけるLPF5のディレィを補償す
るために01デイレイ6を通す。また、後の加算でタイ
ミングを合わせるため現フレーム値についても同様にD
1ディレィ6を通す。
First, it is a time domain filter, but 1 is cyclically added.
A subtracter 2 subtracts the value of the current frame from the value of the previous frame for each pixel to obtain a difference. This difference component is passed through 01 delay 6 in order to compensate for the delay of LPF 5 in the motion detection circuit, which will be explained later. Also, in order to adjust the timing in the later addition, the current frame value is also D
Pass through 1 delay 6.

D1ディレィ6を通ったフレーム間の差信号は、非線形
回路7により次のような処理がされる。まず、静止領域
においては、ノイズリデューサの効果を強く出すために
線形出力でゲイン“1”に近い状態にする。これにより
時間域フィルタはかなり帯域が狭いLPFが形成され、
ランダムノイズは大きく減少する。一方、動き領域にお
いては通常用いられるリミット形の特性とし、入力値が
大きくなるにしたがっである値以上で急激にゲインが下
がるようにし、動きに対するボケを防ぐようにする。こ
の非線形回路7の入出力特性の例を第2図に示す。ここ
で、負側は対称とする。また、この非線形回路7は内部
でリミッタを持ち、入力信号レベルが“0〜255n程
度の場合、“64”程度でリミッタをかけ、それ以上の
レベルに対しては同一の処理をする。ここで、通常、フ
レーム間の差が大きい時は動き領域であり、その場合の
非線形回路の特性は、ある入力値以上で出力が全て“0
″となるので、前記したリミッタをかけても問題はない
The interframe difference signal that has passed through the D1 delay 6 is processed by the nonlinear circuit 7 as follows. First, in a stationary region, in order to strongly enhance the effect of the noise reducer, the linear output is set to a state close to the gain "1". As a result, the time-domain filter forms an LPF with a fairly narrow band.
Random noise is greatly reduced. On the other hand, in the motion area, a normally used limit-type characteristic is used, and as the input value increases, the gain decreases rapidly above a certain value to prevent blurring due to motion. An example of the input/output characteristics of this nonlinear circuit 7 is shown in FIG. Here, the negative side is symmetrical. Moreover, this nonlinear circuit 7 has an internal limiter, and when the input signal level is about 0 to 255n, the limiter is applied at about 64, and the same processing is performed for higher levels.Here, , Usually, when the difference between frames is large, it is a motion region, and in that case, the characteristics of a nonlinear circuit are such that all outputs are “0” above a certain input value.
'', so there is no problem even if the limiter described above is applied.

このようにして得られた非線形回路7の出力と現フレー
ム値を加算器8で加算することによりノイズリデュース
された出力が得られる。
By adding the output of the nonlinear circuit 7 obtained in this manner and the current frame value in an adder 8, a noise-reduced output is obtained.

次に、空間域フィルタであるが、ここでLPFllは画
像の空間上での形状により、例えば垂直と水平の2種類
のフィルタを別々に動作させると言ったフィルタの2次
元的な特性を変える方式を用いることもできるが、ここ
では2次元的な特性の変化はなく、特性の変化について
は1次元的なものとする。
Next is the spatial area filter, where LPFll is a method that changes the two-dimensional characteristics of the filter, such as operating two types of filters, vertical and horizontal, separately, depending on the spatial shape of the image. However, in this case, there is no two-dimensional change in characteristics, and the change in characteristics is assumed to be one-dimensional.

空間域フィルタの構成は、まず入力信号に対してLPF
llをかけたものから、そのしPFllのディレィを補
償するD2ディレィ12を通した入力信号値を減算器1
3で減尊する。ここで、このLPFllは1次元構成で
も2次元構成でも良く、2次元構成の場合はより理想的
な特性が得られる。簡単なものの例としては、第5図に
示されるものがある。第5図において、1Hデイレイは
1ライン分の遅延器、■は1ドツト分の遅延器、eは加
算器である。
The configuration of the spatial band filter is as follows: First, the LPF is applied to the input signal.
From the value multiplied by ll, the input signal value passed through the D2 delay 12 that compensates for the delay of PFll is subtracted by the subtracter 1.
3 will reduce your dignity. Here, this LPFll may have a one-dimensional configuration or a two-dimensional configuration, and more ideal characteristics can be obtained in the case of a two-dimensional configuration. A simple example is shown in FIG. In FIG. 5, 1H delay is a delay for one line, ■ is a delay for one dot, and e is an adder.

また、第7図は第5図における2次LPFの画素係数を
2次画素配置に対応させて示したものであり、図に示す
画素係数(“1”又は“2″又は“4”)がそれぞれ1
/16に掛けられる。
In addition, FIG. 7 shows the pixel coefficients of the secondary LPF in FIG. 1 each
Can be multiplied by /16.

上記のように、L、PFllの出力からそのLPF11
のかかっていない値を減算器13で減算するので、周波
数域としても差が得られ、信号の高域成分が得られるこ
とになる。この高域成分は非線形回路14を通されるわ
けであるが、仮にこの非線形回路14が線形でゲイン“
1″であったとすると、後でディレィのみの値を加算す
ることによりディレィのみの値は相殺されLPFllの
出力がそのまま出力されることになる。一方、非線形回
路14の出力が°°O”であったとすると、ディレィの
みの値がそのまま出力されることになり、無処理となる
As mentioned above, from the output of L, PFll, its LPF11
Since the unmultiplied value is subtracted by the subtracter 13, a difference is also obtained in the frequency range, and the high frequency component of the signal is obtained. This high frequency component is passed through the nonlinear circuit 14, but if this nonlinear circuit 14 is linear and the gain is
1", the value of only the delay will be canceled out by adding the value of only the delay later, and the output of LPFll will be output as is. On the other hand, the output of the nonlinear circuit 14 will be 0". If there is, the value of only the delay will be output as is, and no processing will be performed.

逆に、非線形回路14のゲインが負であったとすると、
信号の高域成分が正位相で加算されることになり、前記
したゲインが正で高域成分が逆転していた場合とは逆に
、出力信号の高域成分は増加し、輪郭補償が行なわれる
Conversely, if the gain of the nonlinear circuit 14 is negative,
The high-frequency components of the signal are added in positive phase, and contrary to the case where the gain is positive and the high-frequency components are reversed, the high-frequency components of the output signal increase and contour compensation is performed. It will be done.

従って、L P F 11をかけたい場合には非線形回
路140入出力極性を正にし、輪郭補償をしたい場合に
は負にすれば良い。非線形回路14を用いた場合、この
ような処理の変更は高域成分のレベルに応じて設定する
ことができ、それにより非線形の特性が決まることにな
る。
Therefore, if you want to apply L P F 11, you can make the input/output polarity of the nonlinear circuit 140 positive, and if you want to perform contour compensation, you can make it negative. When the nonlinear circuit 14 is used, such processing changes can be set according to the level of the high frequency component, and the nonlinear characteristics are determined thereby.

ここで、この処理をどのようにするかであるが、画像が
空間的に平坦で高域変化が少ない場所にはLPFllを
かけてノイズを軽減し、画像のエツジ部等の変化があっ
て高域成分が多い場所には輪郭補償をかけて画像の鮮鋭
度が増すようにする。但し、輪郭補償が行なわれ過ぎる
と画像が不自然になるので、輪郭補償で画像に変化を与
える値にはリミッタをかけるようにする。
Here, how to perform this processing is to apply LPFll to reduce noise in places where the image is spatially flat and have little change in high frequencies, and to reduce noise in places where there are changes in the edges of the image etc. Contour compensation is applied to areas where there are many area components to increase the sharpness of the image. However, if too much contour compensation is performed, the image will become unnatural, so a limiter is applied to the value that changes the image due to contour compensation.

次に、静止領域と動き領域とでの適応処理であるが、静
止領域においては時間域フィルタにより十分ノイズ成分
が抑圧されているので、LPFllはかなり高域成分が
小さい時のみとし、他の場合は輪郭補償を比較的強くか
けるようにする。
Next, regarding the adaptive processing between the still region and the moving region, in the still region the noise component is sufficiently suppressed by the time domain filter, so LPFll is used only when the high frequency component is quite small, and in other cases In this case, contour compensation is applied relatively strongly.

ノイズは十分少ないので、輪郭補償によりノイズが目立
つこともなく鮮鋭度の高い画像が得られる。逆に、動き
領域においては時間域フィルタによるノイズ軽減が十分
でなく、ノイズがかなり含まれるので、比較的大振幅の
高域成分レベルまでLPFllをかけるようにし、輪郭
補償はあまり行なわないようにする。この場合、画像は
ややボケ易くなり鮮鋭度も下がるが、画像が動いている
のでそもそもあまり高域成分が多くなく、視覚的にも検
知され難いので大きな問題とはならない。
Since the noise is sufficiently small, contour compensation makes it possible to obtain an image with high sharpness without noticeable noise. On the other hand, in the motion domain, noise reduction by the time-domain filter is not sufficient and a considerable amount of noise is included, so LPFll should be applied to the level of high-frequency components with relatively large amplitudes, and contour compensation should not be performed too much. . In this case, the image becomes slightly blurred and the sharpness decreases, but since the image is moving, there are not many high-frequency components in the first place, and it is difficult to detect visually, so this is not a big problem.

このような動きによる適応処理を多段階に行ない、スム
ーズな変化をさせることにより、不自然さなく画質改善
を行なうことができる。以上のような空間域での非線形
回路14の入出力特性の例を第3図に示す。ここで、入
力の負方向は対称形とし、入力絶対値は“32”でリミ
ッタをかけ、それ以上は同一出力としている=これは信
号にあまり大きな変化を与えないためと、非線形特性の
処理を容易にするためとに行なわれる。
By performing such motion-based adaptive processing in multiple stages and making smooth changes, image quality can be improved without looking unnatural. FIG. 3 shows an example of the input/output characteristics of the nonlinear circuit 14 in the above spatial domain. Here, the negative direction of the input is symmetrical, the absolute value of the input is limited to "32", and the output beyond that is the same. This is because it does not cause a large change in the signal, and because it processes nonlinear characteristics. This is done for the sake of ease.

なお、これら非線形特性をROM (Read 0nl
yHelOr+7)によりテーブルルックアップ(Ta
bleLook up )で行なおうとしても、動き適
応を4レベルとするとROMの容量は非線形回路7で4
にビット、非線形回路14で1にビット程度と小容量の
もので良いことになる。
Note that these nonlinear characteristics are stored in a ROM (Read 0nl
table lookup (Ta
bleLook up), but if the motion adaptation is set to 4 levels, the ROM capacity will be reduced to 4 by the nonlinear circuit 7.
This means that the nonlinear circuit 14 may have a small capacity of about 1 bit.

次に、以上のような時間域、空@域での適応処理の基準
となる動き領域か静止領域かの検出について説明する。
Next, a description will be given of detection of a moving region or a still region, which serves as a reference for adaptive processing in the time domain and sky@ domain as described above.

本発明装置において従来のものと基本的に異なる点は、
動き検出出力において、狭帯域なLPF5をかけること
により画素ごとにかなり強い相関をもたせる点である。
The basic differences between the device of the present invention and the conventional device are as follows:
The point is that by applying a narrow band LPF 5 to the motion detection output, a fairly strong correlation is created for each pixel.

通常、画像における動きは画素ごとで大きく変化するこ
とはなく、かなり強い相関を持っている。そこで、動き
出力に対しても強い相関を持たせ、ノイズ成分による誤
検出や空間域での高域成分を持つ画像が動いた場合の誤
検出を画素ごとに検出した場合に対して大きく改善する
ものである。
Normally, motion in an image does not change significantly from pixel to pixel and has a fairly strong correlation. Therefore, by creating a strong correlation with the motion output, we can significantly improve false detections due to noise components and false detections when an image with high-frequency components moves in the spatial domain compared to when detecting each pixel. It is something.

その動作は、まず、フレーム間の差信号を検出すること
であるが、これは減算器2の出力として時間域フィルタ
において得られているので、それをそのまま使用できる
。よって、この減算器2の出力に対してリミッタ3で簡
単なリミッタをかけ、更に、絶対値(ABS)回路4で
絶対値化することにより画素ごとの動きが得られる。こ
のABS回路4の出力をかなり帯域を狭くしたLPF5
に通すことにより強い相関を持たせ、前記の画素ごとの
動きが変動しても最終的な動作領域か静止領域かの情報
は画素ごとにあまり変化がないようにする。
Its operation is first to detect the difference signal between frames, and since this is obtained in the time domain filter as the output of the subtracter 2, it can be used as is. Therefore, by applying a simple limiter to the output of the subtracter 2 using a limiter 3 and converting it into an absolute value using an absolute value (ABS) circuit 4, the motion of each pixel can be obtained. LPF 5 which narrows the band considerably for the output of this ABS circuit 4
A strong correlation is created by passing through the pixels, so that even if the movement of each pixel changes, the final information as to whether it is an active area or a static area does not change much from pixel to pixel.

ここで、リミッタ3はパルス性の強いノイズにより静止
領域が動き領域と誤検出されることを軽減するためや信
号の変化の程度(コントラスト比)の差による動き検出
レベルの差を縮小するために使われる。ここで、後者の
理由は同様な動き領域であるにもかかわらず、動き検出
が線形であると画像の空間的な変化のコントラスト比に
比例して検出されるのに対し、ある程度その比をコント
スト比より小さくするためである。
Here, the limiter 3 is used to reduce the possibility that a still area is mistakenly detected as a moving area due to strong pulse noise, and to reduce the difference in the motion detection level due to the difference in the degree of signal change (contrast ratio). used. The reason for the latter is that linear motion detection would detect the spatial changes in proportion to the contrast ratio of the image, even though the motion areas are similar. This is to make it smaller than the ratio.

一方、このようなリミッタ3を入れることによりABS
回路4による絶対値化やLPF5のディジタル処理にお
ける処理ビット数を軽減することにも役立っている。こ
のリミッタ3の特性の例を第4図に示す。
On the other hand, by installing such a limiter 3, the ABS
This is also useful for reducing the number of processing bits in absolute value conversion by the circuit 4 and digital processing by the LPF 5. An example of the characteristics of this limiter 3 is shown in FIG.

ここで問題となるのは、LPF5の特性であるが、画像
の性質を考えると空間域で使われるLPFllに対して
、さらに帯域が狭いものが望まれる。
The problem here is the characteristics of the LPF 5, but considering the nature of the image, it is desired that the LPF 5 has a narrower band than the LPF 1 used in the spatial domain.

第6図はLPF5の構成を示す図であり、同図において
、1日ディレィは1ライン分の遅延器、■は1ドツト分
の遅延器、9Tは9ドツト分の遅延器、Φは加算器であ
る。
FIG. 6 is a diagram showing the configuration of the LPF 5. In the same figure, 1 day delay is a 1-line delay, ■ is a 1-dot delay, 9T is a 9-dot delay, and Φ is an adder. It is.

この第6図に示したLPF5の例では垂直方向は空間域
のLPFllと同様であるが、水平方向については同一
係数形とし、加算してディレィさせた後に減算すること
により簡単な回路で帯域を狭くしている。
In the example of LPF5 shown in Fig. 6, the vertical direction is the same as LPFll in the spatial domain, but the horizontal direction is of the same coefficient type, and by adding, delaying, and subtracting, the band can be changed using a simple circuit. It's narrow.

また、第8図は第6図における2次LPFの画素係数を
2次画素配置に対応させて示したものであり、図に示す
画素係数(“1″)がそれぞれ1/27に掛けられる。
Further, FIG. 8 shows the pixel coefficients of the secondary LPF in FIG. 6 in correspondence with the secondary pixel arrangement, and each pixel coefficient ("1") shown in the diagram is multiplied by 1/27.

なお、ここでのLPF5は空間域のLPFl 1とは異
なり直接画質に変化を与えるものではないので、さほど
厳密なものではなく、画像の動きが多様なことを考えれ
ばどのようなものが最適であるかも判断し難いものであ
る。
Note that LPF 5 here does not directly change the image quality, unlike LPF 1 in the spatial domain, so it is not very strict, and considering the variety of image movements, what is the best one? It is difficult to determine if there is.

(発明の効果) 以上の如く、上記した本発明の動き適応形画質改善装置
により、従来では比較的ノイズ成分が多い場合に、静止
画においても時間域フィルタであまりノイズが軽減され
ないのに対し、ある領域が静止領域と判定されることに
より、十分ノイズが軽減される。また、パルス性のノイ
ズに対しても同様に時間域フィルタによりノイズが軽減
される。
(Effects of the Invention) As described above, with the motion adaptive image quality improvement device of the present invention, noise is not significantly reduced even in still images using a time domain filter, whereas in the past, when there are relatively many noise components, Noise is sufficiently reduced by determining that a certain area is a stationary area. Furthermore, pulse noise is similarly reduced by the time domain filter.

このような場合には空間域フィルタはあまりしPFが作
用しないので鮮鋭度の低下も少ない。また、本発明装置
では静止領域と判定された場合、輪郭補償が作用し、単
にノイズが軽減されるのみならず、画像の鮮鋭度を向上
させることができる。この場合、ノイズが軽減された信
号に対し処理されるので、輪郭補償によりノイズが目立
つこともなく、総合的に優れた画質が得られる。一方、
動き領域と判定された場合には時間域フィルタは従来と
同様な動作となり、仮に静止領域が誤って動き領域と判
定されても大きな問題はない。更に、動き領域において
はノイズ軽減は主に空間域で行なわれ、最終的に画像に
ノイズが多く残ることはない。
In such a case, the spatial filter is not used much and the PF does not act, so there is little deterioration in sharpness. Further, in the apparatus of the present invention, when it is determined that the area is a stationary area, contour compensation is applied, and it is possible not only to simply reduce noise but also to improve the sharpness of the image. In this case, since the signal with reduced noise is processed, the noise does not stand out due to contour compensation, and overall excellent image quality can be obtained. on the other hand,
If it is determined that the area is a moving area, the time domain filter operates in the same manner as in the past, and even if a still area is erroneously determined to be a moving area, there will be no major problem. Furthermore, in the motion domain, noise reduction is mainly performed in the spatial domain, so that the final image does not contain much noise.

また、それぞれの処理は連続的にスムーズに変化し、切
換えによる不自然さは生じない。
Furthermore, each process changes continuously and smoothly, and no unnaturalness occurs due to switching.

これらの適応処理はパルス性のノイズ等に対しても誤動
作し難く、また、画像の空間的な形状やコントラスト比
によって動き領域と静止領域の判定を誤ることも少なく
なっている。更に、この処理は画素ごとに連続的に変化
するので、近接画素間で処理が大きく異ったり、ブロッ
ク単位での検出のようにブロックの境界で処理が変わる
ことによる不自然さもなくなっている。
These adaptive processes are less likely to malfunction even in response to pulse noise and the like, and are less likely to misjudge moving areas and stationary areas depending on the spatial shape or contrast ratio of the image. Furthermore, since this processing changes continuously for each pixel, there is no unnaturalness caused by large differences in processing between adjacent pixels or changes in processing at block boundaries as in block-by-block detection.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明になる動き適応形画質改善装置の一実施
例を示すブロック図、第2図及び第3図は本発明装置の
一実施例を構成する非線形回路の入出力特性を示す図、
第4図は本発明装置の一実施例を構成するリミッタの特
性を示す図、第5図及び第6図は本発明装置の一実施例
を構成するしPFの構成を示す図、第7図及び第8図は
それぞれ第5図及び第6図における2次LPFの画素係
数を示す図である。 1・・・入力端子、2.13・・・減算器、3・・・リ
ミッタ、4・・・絶対値(ABS)回路、5.11・・
・ローパスフィルタ(LPF)、6・・・D1ディレィ
、7.14・・・非線形回路、8.15・・・加算器、
9・・・(1F−D+)ディレィ、10、12・・・D
2ディレィ、16・・・出力端子。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the motion adaptive image quality improvement device of the present invention, and FIGS. 2 and 3 are diagrams showing input/output characteristics of a nonlinear circuit constituting an embodiment of the device of the present invention. ,
FIG. 4 is a diagram showing the characteristics of a limiter constituting an embodiment of the device of the present invention, FIGS. 5 and 6 are diagrams showing the configuration of a PF constituting an embodiment of the device of the present invention, and FIG. and FIG. 8 are diagrams showing pixel coefficients of the second-order LPF in FIGS. 5 and 6, respectively. 1... Input terminal, 2.13... Subtractor, 3... Limiter, 4... Absolute value (ABS) circuit, 5.11...
・Low pass filter (LPF), 6...D1 delay, 7.14...Nonlinear circuit, 8.15...Adder,
9...(1F-D+) delay, 10, 12...D
2 delay, 16...output terminal.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 前フレーム値と現フレーム値との画素ごとの差を絶対値
化し、帯域の狭い第1のローパスフィルタを通して動き
検出値を得る動き検出手段と、時間域で処理された前フ
レーム値から現フレーム値を減算する減算回路と、現フ
レーム値に対して前記動き検出手段における前記第1の
ローパスフィルタでの遅延を補償する第1の遅延器と、
前記減算回路の減算結果を前記第1の遅延器に通して遅
延した遅延減算結果と前記動き検出値とをそれぞれ入力
し、この入力遅延減算結果に対する出力のゲインを両方
の入力値に応じて変えて出力する第1の非線形回路と、
この第1の非線形回路の出力と前記現フレーム値を前記
第1の遅延器を通して遅延した遅延現フレーム値とを加
算して出力を得る加算回路とにより時間域での処理を行
なう第1の処理手段と、 この第1の処理手段の時間域での処理出力に対し空間域
での第2のローパスフィルタの遅延を補償する第2の遅
延器と、前記第2のローパスフィルタを通した値から前
記第2の遅延器を通した時間域での処理出力を減算する
減算回路と、この減算回路の減算結果と前記第2の遅延
器を通した動き検出値とをそれぞれ入力し、この入力し
た減算結果に対する出力のゲインを両方の入力値に応じ
変えて出力する第2の非線形回路と、この第2の非線形
回路の出力と前記第2の遅延器を通した時間域での処理
出力とを加算して出力を得る加算回路とにより空間域で
の処理を行なう第2の処理手段とを有することを特徴と
する動き適応形画質改善装置。
[Scope of Claims] Motion detection means for converting the pixel-by-pixel difference between the previous frame value and the current frame value into an absolute value and obtaining a motion detection value through a first low-pass filter with a narrow band; a subtraction circuit that subtracts the current frame value from the frame value; a first delay device that compensates for the delay in the first low-pass filter in the motion detection means with respect to the current frame value;
The subtraction result of the subtraction circuit is passed through the first delay device, and the delayed subtraction result and the motion detection value are respectively input, and the gain of the output with respect to the input delay subtraction result is changed according to both input values. a first nonlinear circuit that outputs
A first process that performs processing in the time domain by an adding circuit that obtains an output by adding the output of the first nonlinear circuit and a delayed current frame value obtained by delaying the current frame value through the first delay device. means, a second delay device for compensating the delay of the second low-pass filter in the spatial domain for the processing output of the first processing means in the time domain, and a value from the value passed through the second low-pass filter. A subtraction circuit that subtracts the processing output in the time domain passed through the second delay device, and the subtraction result of this subtraction circuit and the motion detection value passed through the second delay device are respectively inputted. a second nonlinear circuit that changes the output gain for the subtraction result depending on both input values, and outputs the output of the second nonlinear circuit and the processing output in the time domain through the second delay device. 1. A motion adaptive image quality improvement device comprising: an addition circuit that performs addition to obtain an output; and second processing means that performs processing in a spatial domain.
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