JP2000502549A - ノイズフィルタ処理 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 動き依存型ノイズフィルタ処理（ＭＤ，ＮＲＦ）において、受信画像信号と遅延画像信号（３）は画像信号の動きの局所量（５−１３）および動きの全体量（５，２１，２３）両者に依存して組合わされる（１）。

Description

【発明の詳細な説明】 ノイズフィルタ処理 この発明はノイズフィルタ処理方法および回路、ならびにかかる回路を具えた 画像表示装置およびマルチ・メディア装置に関するものである。 従来のノイズフィルタでは、新しい入力信号と前もってフィルタ処理された信 号はｋ：（１−ｋ）の比で組合わされ、ここでｋは動きの局所量に依存するもの であった。この方法では、動きの存在する互いに異なった時間瞬時の平均信号に より得られる画像のにじみを避けることが試みられ、一方ノイズフィルタ処理は 動きのない場合には全稼働するものであった。しかしながら、なお改善されるベ き画像のぼけが存在するように思われる。 なかんずく本発明の目的は改善されたノイズフィルタ処理を提供せんとするも のである。この目的を達成するため、本発明第１の態様は請求項１に規定された ごとき動き依存型ノイズフィルタ処理方法を提供する。また本発明第２の態様は 請求項１０に規定されたごとき動き依存型ノイズフィルタ処理回路を提供する。 さらに本発明に係る第３および第４の態様は上述のごとき回路を具えた画像表示 装置およびマルチ・メディア装置を提供する。他の複数の好適な実施態様はいく つかの依存請求項に規定されている。 本発明第１の態様に係る動き依存型ノイズフィルタ処理においては、受信画像 信号および遅延画像信号は画像信号動きの局所的特性および全体量に依存して組 合わされる。好適には局所的特性は動きの局所量である。しかしながら、ノイズ の局所量、または高い空間周波数（細部）の局所量もまた使用される。“局所” 的特性は処理されるべき画素まわりのいくつかの（少数の）近傍画素により決定 され、一方動きの“全体”量は（ほぼ）全フィールド、または“局所”的特性が 決定される近傍画素よりも少なくとも本質的により大きい画像領域について決定 される。 本発明のこれらおよび他の態様は以下に説明する図面を参照し実施例により明 らかにされよう。 図面で： 図１は従来の動き適応型一次のテンポラルリカーシィブ（motion-adaptive fi rst order temporal recursive）ノイズフィルタを示し； 図２は本発明に係るノイズフィルタのリカーシィブな実施態様を具えた画像表 示装置の実施例を示し； 図３は本発明に係るノイズフィルタの実施態様を具えたマルチ・メディア装置 の実施例を示す。 従来の動き適応型一次のテンポラルリカーシィブフィルタにおいては、参照文 献１，２で提案されているごとく、転置を示す^Tを備えた各画素位置ｘ＝（ｘ， ｙ）^Tおよび入力輝度値Ｆ（ｘ，ｎ）について、フィルタ出力Ｆ_F（ｘ，ｎ）は以 下のごとく規定される： F_F(x,n)=kF(x,n)+(1-k)F_F(x,n-1) (1) ここでｋはフィルタ特性を規定する制御パラメータ、ｎは画像番号である。イン タレース走査では、前フィールドの対応する画素が存在しない場合には、インバ イロンメント(environment)ｘは１ラインにつき（ｘ＋（０，１）^T）に増加か（ｘ −（０，１）^T）に減少させられねばならぬ。好適な実施例文献３では垂直位 置はフィールド交互の増加および減少がある： 変数ｋはいわゆる動き検出器で決定され、その計算は以下のように表現される： ここでＮ₁ およびＮ₂ は現画素まわりの（通常はすくない）隣接画素で、ＬＵＴ はそのアーギュメント（argument）を通常１／３２と１との間の値に変換する単 調な、非線形ルック・アップテーブル関数である。図１は従来の動き適応型テン ポラルノイズフィルタを示す。 図１のノイズフィルタでは、入力信号はノイズ削減フィルタＮＲＦの混合器１ の第１入力に印加される。混合器１の出力はフィールド遅延器３を介して混合器 の第２入力へ連結される。混合器１は受信入力信号とフィルタ処理され遅延され た信号とをｋ：（１−ｋ）の比で組合わせる。混合器１の出力はノイズ削減フィ ルタＮＲＦの出力信号を供給する。 入力信号とフィールド遅延器３の出力とはまた動き検出器ＭＤの差分決定回路 ５に印加される。差分決定回路５の出力は第１低域通過フィルタ（ＬＰＦ）７、 絶対値決定回路（ＡＢＳ）９、第２低域通過フィルタ（ＬＰＦ）１１およびリー ド・オンリメモリによって形成できるルック・アップテーブル（ＬＵＴ）１３の カスケード接続を介して給電される。ＬＵＴ１３は混合因子ｋと１−ｋとを供給 する。 フィルタは局所的動きの場合より弱いフィルタ処理に適応されるが（式（３） 参照）、精細な低コントラスト細部の若干のぼけは通常動き領域では避けられな い。式（３）に係る動き検出器がこのぼけを避けるようより感度高くセットされ ると、ノイズ削減能力はノイズそれ自身が動きと見られる程著しく減少する。 本発明により提供される改善は、観視者が信号対ノイズ比Ｓ／Ｎを静止画像で 判断し勝ちであるという認識にもとづいている。品質評価を問題とする時人の観 察は一連の画像が時間的にある瞬時に静止するまで待ちうけられ、その瞬時にＳ ／Ｎが評価されその後は一定であると認知されるように思われる。 一次のテンポラルリカーシィブノイズフィルタの利得は動き検出器によって決 定される式（１）−（３）において、ｋの値で与えられる。この動き検出器は本 来その利得と像のにじみ（コメットテール（comet tail））間にある妥協を有し ている。もしこの事実を上述の認識と組合わせると、動き検出器の感度は数多く の動きが存在する一連の複数部分ではより高くすることができるようである。こ のことは、“大きな動き”と“静止に近い”画像間で動き検出器に本来的に存在 する妥協を分離してしまう。結果として静止に近い画像ではより大きなノイズ削 減が可能で、大きな動き画像ではにじみがより少なくなる。 上述の考え方の第１の実験的に試験された実施例では、動き検出器の入力で“ マルチ・フィールド周期”（Ｎ−１）にわたりフィールド差分の非線形関数Ｈが 異算された。上述の実施例では、Ｈはまず差分の絶対値をとり、次にスケール合わせをし、上 述のノイズレベル差分の寄与をほぼ同じ値にクリップするよう設計された。累算 器のスケール合わせされた出力はノイズフィルタの修正されたｋ・曲線へバイア スとして加算された。 k_m(x,n)=k(x,n)+αA(n) (5) “マルチ・フィールド周期”Ｎ−１はそれが“動きフェーズ”の固定数を含むよ うに選択されねばならない。例えば、信号源がビデオカメラである場合それは１ または複数フィールド周期であり、５０ＨｚフィールドＴＶ系で２５Ｈｚフィル ムの場合にはそれは少なくとも２フィールド周期あり、６０ＨｚフィールドＴＶ 系で２４Ｈｚフィルムの場合にはそれは好適には少なくとも５フィールド周期で ある。図２には上述の考え方を図示している。 図２のノイズフィルタは図１のそれとは、差分決定回路５の出力はまた非線形 転送回路２１と累算およびスケール合わせ回路２３のカスケード接続に印加され 、回路２３の出力は加算器２５によりＬＵＴ１３の出力へ加算されるという点で 異なる。ノイズ削減フィルタＮＲＦの出力は後処理回路ＰＰを介して表示ユニッ トＤＵへ印加される。 一連の画像で評価された動きベクトルが入手できるデバイス（device）に適用 可能な別の実施例では、動きベクトルＤ（ｘ，ｎ−１）の長さは現フィールドに 先立つ多くのフィールドにわたり累算され、この“動き信号”の（非線形）スケ ール合わせの見解はノイズフィルタのｋ・曲線をバイアスするのに使用される。 明らかに、ｋ・曲線にバイアスを適用する代りに、全体の“動き信号”に依存し てフィルタ係数の適用へと導入される他の“信号処理”で同じ結果が実現される （例えば乗算）。 図３は本発明に係るマルチ・メディア装置を示す。マルチ・メディア装置は図 ２に示されたＭＤ／ＮＲＦ型の動き依存型ノイズ削減フィルタ３３により処理さ れるべき画像信号を受信する入力３１を有している。さらに、ＣＤ−ＲＯＭプレ イア３５が存在する。音声処理ユニット（音声カードＳＮＤ）３９は入力３７か ら音声信号を受信する。他の信号処理器４３はキーボード接続子４１から受けた テキスト信号（ＴＸＴ）で動作する。デバイス３３，３５，３９および４３の出 力はビデオユニット（グラフィクスカード）４５に印加され、そのビデオユニッ トはモニタ（図示されず）に接続可能な出力４７へ出力ビデオ信号を供給する。 本発明は以下のように要約することができる。動き適応型一次のリカーシィブ テンポラルフィルタはテレビジョンノイズフィルタ処理においては一般的なもの であるが、動きのあるシーン(scene)でコメットテールを導入し、かなりいらい らした思いをいだかせるノイズの画面への凍結（１時静止）をひきおこす。本発 明はこの欠点を大幅に排除するこの古典的フィルタ制御の修正を提供するもので ある。より特別には本発明の好適な実施態様は局所的動き検出器により制御され る画像データ用テンポラルリカーシィブ（一次の）ノイズフィルタであって、か つ動き検出器入力およびその制御出力間関係が、現画像前の複数の前画像で測定 された一連の画像の動きの全体量で示される“動き信号”を用いて修正されるこ とを特徴とするテンポラルリカーシィブノイズフイルタを提供する。好適には、 上述の動き信号は現フィールドに先立つ複数のフィールドにわたりフィールド差 分の非線形的積分から得られた結果であることである。さらにそれとは別に上述 の動き信号は現フィールドに先立つ複数のフィールドにわたり評価された複数の 動きベクトルの長さを積分した結果であることである。本発明によれば、ユーザ がノイズによってなやまされる画像部分で有効なノイズフィルタ処理がなされ、 一方カメラパンでフットボール試合時のボールを追跡する時芝のフィールドをビ リヤードの布地と見誤ることがない。 上述の実施態様は本発明を限定するものではなく、請求項に記載された発明の 要旨内で各種の変更、変形の可能なことは当業者に自明であろう。リカーシィブ な実施態様がこれまで示されてきたが、トランスバーサルフィルタがまた使用さ れてもよく、その場合例えば到来信号、遅延信号および倍の遅延信号が局所的特 性および動きの全体量に依存して組合わされる。本明細書で複数の請求項で使用 されている参照符号は請求項を限定するものではない。本発明はいくつかの異な った要素を具えたハードウェアおよび適切にプログラムされたコンピュータによ り実現可能である。参考文献： （１）R．N．Jackson and M.J.J.C．Annegarn,“Compatible Systems for High- Quality Television”,SMPTE Journal，July 1983． （２）T．Grafe and G．Scheffler,“Interfield Noise and Cross Color Reduc tion IC for Flicker Free TV Receivers”,IEEE Transactions on Consumer El ectronics，Vol.34 No.3，August 1988，pp.402-408． （３）J.G．Raven,“Noise suppression circuit for a video signal”,UK Pat ent Application no．GB 2,083,317A，August 1981，Attorney's docket PHN 98 22．

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．動き依存型ノイズフィルタ処理方法において、当該方法が：画像信号の局所 特性を決定するステップ（５−１３）と；画像信号の動きの全体量を決定する ステップ（５，２１，２３）と；画像信号の前記局所特性および前記動きの全 体量両者に依存して（２５）、受信画像信号および遅延画像信号（３）を組合 わせるステップ（１）とを含むことを特徴とする動き依存型ノイズフィルタ処 理方法。 ２．前記局所特性が動きの局所量であることを特徴とする請求項１記載の動き依 存型ノイズフィルタ処理方法。 ３．前記動きの全体量を決定するステップ（５，２１，２３）が画像全体にわた る前記動きの局所量を合算するステップ（２３）を含むことを特徴とする請求 項２記載の動き依存型ノイズフィルタ処理方法。 ４．前記動きの全体量を決定するステップ（５，２１，２３）が複数のフィール ド周期にわたり前記動きの局所量を合算するステップ（２３）を含むことを特 徴とする請求項２記載の動き依存型ノイズフィルタ処理方法。 ５．前記複数のフィールド周期が少なくとも２つの動きフェーズを含むことを特 徴とする請求項４記載の動き依存型ノイズフィルタ処理方法。 ６．前記動きの全体量を決定するステップ（５，２１，２３）が動きベクトルを 合算するステップを含むことを特徴とする請求項１記載の動き依存型ノイズフ ィルタ処理方法。 ７．前記動きベクトルを合算するステップが前記動きベクトルの水平および垂直 成分を合算するステップを含むことを特徴とする請求項６記載の動き依存型ノ イズフィルタ処理方法。 ８．前記動きの全体量を決定するステップ（５，２１，２３）が非線形処理（２ １）された信号を合算するステップ（２３）を含むことを特徴とする請求項１ 記載の動き依存型ノイズフィルタ処理方法。 ９．前記組合わせステップがフィルタ処理制御信号（ｋ）を得るため、前記動き の局所量と前記動きの全体量とを加算するステップ（２５）を含むことを特徴 とする請求項２記載の動き依存型ノイズフィルタ処理方法。 １０．画像信号の局所特性を決定する手段（５−１３）と；画像信号の動きの全 体量を決定する手段（５，２１，２３）と；ノイズフィルタ処理された信号を 得るため、画像信号の前記局所特性および前記動きの全体量両者に依存して、 受信画像信号および遅延画像信号を組合わせる手段とを具えたことを特徴とす る動き依存型ノイズフィルタ処理回路（ＭＤ，ＮＲＦ）。 １１．前記局所特性が動きの局所量であることを特徴とする請求項１０記載の動 き依存型ノイズフィルタ処理回路（ＭＤ，ＮＲＦ）。 １２．請求項１０に規定された動き依存型ノイズフィルタ処理回路（ＭＤ，ＮＲ Ｆ）と；前記ノイズフィルタ処理された信号を表示する表示ユニット（ＤＵ） とを具えたことを特徴とする画像表示装置。 １３．画像信号とデータ、テキストおよび／または音声を含む群のなかから少な くとも他の１項目の信号とを信号処理するマルチ・メディア装置であって、当 該装置が：請求項１０に規定された動き依存型ノイズフィルタ処理回路（ＭＤ ，ＮＲＦ）と；前記ノイズフィルタ処理された信号および／または前記少なく とも他の１項目の信号を供給する手段とを具えたことを特徴とするマルチ・メ ディア装置。