JP2005039830A - ノイズ状態を考慮した適応的ビデオ信号処理装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 入力ビデオ信号に含まれたノイズの状態を考慮してノイズ抑圧フィルタのタブ係数を最適の状態に可変させるように制御することによって、ノイズ状態が変化されても最適のビデオ信号処理が実行できるノイズ状態を考慮した適応的ビデオ信号処理装置及び方法を提供する。
【解決手段】 ビデオ信号処理装置において、ノイズ値に対応する最適のフィルタタブ係数情報が登録されたルックアップテーブルを保存するメモリ、所定周期に入力ビデオ信号のノイズ値を測定するためのノイズ測定部、前記ノイズ測定部で測定されたノイズ値に対応する最適のフィルタタブ係数を前記メモリに保存されたルックアップテーブルを利用して決定するためのフィルタ係数決定部、前記フィルタ係数決定部で決定された最適のフィルタタブ係数を適用して前記入力ビデオ信号のノイズを除去するためのノイズ抑圧フィルタ及び前記ノイズ抑圧フィルタから出力されるビデオ信号を入力して、所定のビデオ信号処理を実行するビデオ信号処理部を含む。
【選択図】 図１

Description

本発明はビデオ信号処理装置及び方法に係り、特に、入力ビデオ信号に含まれたノイズサイズを考慮して最適の状態にフィルタの係数を可変させてビデオ信号を処理するノイズ状態を考慮した適応的ビデオ信号処理装置及び方法に関する。

本発明に関連したビデオ信号処理技術が公知された文献としては、特許文献１及び特許文献２などがある。特許文献１には入力映像信号のコントラストをビデオアンプを通じて調整し、ビデオアンプの出力映像信号に含まれる高周波ノイズを低域通過フィルタを通じて除去することによって、ノイズの影響なしにコントラストが調整できる調整技術が提示されている。

また、特許文献２には映像の輝度レベルに対する確率密度関数を変換するヒストグラム変換において、元の映像で求められるヒストグラムに対する基準ヒストグラムを選択し、選択されたヒストグラムの累積分布関数と元の画像のヒストグラム累積分布関数とを比較して変換関数を発生させて元の映像に適用することによって輝度分布特性を向上させる技術が提示されている。

一般的にビデオ信号処理装置はビデオ信号を実行する前に入力されるビデオ信号に含まれたノイズを除去するためにノイズ抑圧フィルタを使用する。ところが、従来の技術によるノイズ抑圧フィルタのタブ係数はノイズ状態に関係なしに固定的に設定されている。

これによって、従来の技術によればノイズ抑圧フィルタのタブ係数がノイズの状態に関係なく固定されており、ノイズ状態が変わるようになれ、画質が低下する問題点があった。
特開２００２−３４１８５０号公報 大韓民国特許公開１９９９−０００２５２３号公報 大韓民国特許公開１９９８−０００７４９６号公報 大韓民国特許公開１９９７−００７８４３７号公報 米国特許第６、２８５、４１３号 米国特許第５、８０５、７２１号

本発明が解決しようとする技術的課題は、前記問題点を解決するために入力ビデオ信号に含まれるノイズの状態を考慮してノイズ抑圧フィルタのタブ係数を最適の状態に可変させるノイズ状態を考慮した適応的ビデオ信号処理装置及び方法を提供するところにある。

前記技術的課題を達成するために本発明によるノイズ状態を考慮した適応的ビデオ信号処理装置は、ビデオ信号処理装置において、ノイズ値に対応する最適のフィルタタブ係数情報が登録されたルックアップテーブルを保存するメモリ素子、所定周期に入力ビデオ信号のノイズ値を測定するためのノイズ測定部、前記ノイズ測定部で測定されたノイズ値に対応する最適のフィルタタブ係数を前記メモリ素子に保存されたルックアップテーブルを利用して決定するためのフィルタ係数決定部、前記フィルタ係数決定部で決定された最適のフィルタタブ係数を適用して前記入力ビデオ信号のノイズを除去するためのノイズ抑圧フィルタ及び前記ノイズ抑圧フィルタから出力されるビデオ信号を入力して、所定のビデオ信号処理を実行するビデオ信号処理部を含むことを特徴とする。

前記他の技術的課題を達成するために本発明によるノイズ状態を考慮した適応的ビデオ信号処理方法は、ビデオ信号処理方法において、（ａ）所定周期で入力ビデオ信号のノイズ値を測定するための段階、（ｂ）前記段階（ａ）で測定されたノイズ値に対応する最適のフィルタタブ係数を決定する段階、及び（ｃ）前記段階（ｂ）で決定された最適のフィルタタブ係数でノイズ抑圧フィルタの係数を変更させる段階を含むことを特徴とする。

本発明によれば、入力ビデオ信号に含まれたノイズの状態を考慮して、ノイズ抑圧フィルタのタブ係数を最適の状態に可変させるように制御することによって、ノイズ状態が変化されても最適のビデオ信号処理が実行できる。

図１に示されたように、本発明のノイズ状態を考慮した適応的ビデオ信号処理装置は、ノイズ測定部１１０、フィルタ係数決定部１２０、メモリ１３０、ノイズ抑圧フィルタ１４０及びビデオ信号処理部１５０を具備する。

まず、メモリ１３０にはノイズ値に対応する最適のフィルタタブ係数情報が登録されたルックアップテーブルが保存されている。ルックアップテーブルは細部的にノイズレベルを１Ｎ（Ｎは２以上の自然数）レベルに細分化させ、それぞれのノイズレベルに適したフィルタタブ係数情報がノイズレベルにマッチングされるように設計する。

一例として、Ｎ値は６に設定できる。この場合に、ノイズレベルがレベル１である場合が、ノイズ値が最小値以下である区間と決定され、ノイズレベルがレベル６である場合が、ノイズ値が最大値以上である区間と決定され、ノイズレベル２〜５はノイズレベル１とノイズレベル６間の区間を適切に分割して決定する。

Ｎ値を６と決定した場合に、各ノイズレベルに最も適したフィルタタブ係数情報をノイズレベル１からノイズレベル６まで各ノイズレベル別に決定し、ノイズレベルに対して最適のフィルタタブ係数がマッチングされるようにルックアップテーブルを設計する。

すなわち、ノイズレベル１はビデオ信号に含まれるノイズ量が非常に少ない場合に該当するので、この場合にはノイズ抑圧を比較的少なくしてビデオ信号の損失を減らせるようにノイズレベル１に対応するフィルタタブ係数を設定する。

そして、ノイズレベル６はビデオ信号に含まれるノイズ量が非常に多い場合に該当するので、この場合にはビデオ信号の損失がある程度発生しても、ノイズ抑圧を比較的大きくしてノイズを減らせるようにノイズレベル６に対応するフィルタタブ係数を設定する。ノイズ測定部１１０はフレーム単位またはフィールド単位で入力ビデオ信号に含まれたノイズ値を測定する手段であって、細部的な回路構成は図２に示した。

図２に示されたように、ノイズ測定部１１０は遅延手段１１０−１、差演算部１１０−２、絶対値演算部１１０−３及び累算手段１１０−４で構成される。遅延手段１１０−１は入力ビデオ信号を一例として、１フレームまたは１フィールドほど遅延させる。

もし遅延手段１１０−１の遅延時間を１フレームに設定した場合に、差演算部１１０−２では連続する隣接フレーム間の同一位置のビデオピクセルデータの差を演算する。

絶対値演算部１１０−３では隣接フレーム間の同一位置のビデオピクセルデータの差の絶対値を演算する。

累算手段１１０−４では１フレームを構成するあらゆるピクセルに対して連続する隣接フレームの同一位置のビデオピクセルデータ間の差の絶対値を累積演算して出力する。

連続するフレームの隣接したピクセル間のビデオデータ差は信号に含まれたノイズ量が多いほど大きい差が発生するので、累算手段１１０−４で累算された値はフレーム単位のノイズ値を表現していると見られる。これによって、累算手段１１０−４から出力される累算値はフレーム単位のノイズ測定値になる。

前記のように、フレームまたはフィールド単位に入力ビデオ信号に含まれたノイズ値を図２に示されたようなノイズ測定部１１０で測定できる。

次に、フィルタ係数決定部１２０では前記ノイズ測定部１１０で測定されたノイズ値に対応する最適のフィルタタブ係数をメモリ１３０に保存されたルックアップテーブルを利用して決定する。

それにより、フィルタ係数決定部１２０で測定されたノイズ値に対応する最適のフィルタタブ係数を決定する方法に対して図３のフローチャートを参照して説明する。

まず、ノイズ測定部１１０で測定された現在フレームのノイズ値Ｎ（ｉ）を入力して（Ｓ３０１）、入力された現在フレームのノイズ値Ｎ（ｉ）が属するノイズレベル値Ｌ（ｉ）を決定する（Ｓ３０２）。

次に、以前フレームで決定されたノイズレベル値Ｌ（ｉ−１）で現在フレームのノイズレベル値Ｌ（ｉ）の差Ｄを演算する（Ｓ３０３）。

次に、演算された以前フレームと現在フレームのノイズレベル値の差Ｄが０であるかを判断する（Ｓ３０４）。

３０４段階の判断結果、隣接したフレーム間のノイズレベル値の差Ｄが０でない場合にはＤ値を反映したポインター値を生成させる（Ｓ３０５）。ここで、ポインター値はメモリ１３０に保存されたルックアップテーブルのフィルタタブ係数データを読取るための位置を指定する値を意味する。

その後、３０５段階で生成されたポインター値としてメモリ１３０に保存されたルックアップテーブルからノイズレベル値の差が反映された最適のフィルタタブ係数を読取る（Ｓ３０６）。

ところが、もし段階３０４の判断結果、現在フレームと以前フレームのノイズレベル値の差Ｄが０である場合には、現在フレームと以前フレーム間のノイズレベルに変動のない場合に該当して、ノイズ抑圧フィルタ１４０のタブ係数を変更する必要がなくなって、新しいフィルタタブ係数をメモリ１３０から読取らずに段階を終了する。

これによって、ノイズ抑圧フィルタ１４０は入力ビデオ信号に含まれたノイズ量によってフィルタ係数決定部１２０で決定された最適のフィルタタブ係数に設定されて、ビデオ信号の損失を最小化しながら効果的にノイズを除去させうる。

ビデオ信号処理部１５０はノイズ抑圧フィルタ１４０から出力されるビデオ信号を入力されて、ディスプレー手段（図示せず）に適した信号規格に変換させる信号処理を実行する。もちろん、ビデオエンハンサー回路を内蔵してビデオ信号の品質を向上させうる。

本発明は方法、装置、システムなどで実行されうる。ソフトウェアで実行される時、本発明の構成手段は必然的に必要な作業を実行するコードセグメントである。プログラムまたはコードセグメントはプロセッサー読取り可能媒体に保存され、または伝送媒体または通信網で搬送波と結合されたコンピュータデータ信号によって伝送されうる。プロセッサー読取り可能媒体は情報を保存または伝送できるいかなる媒体も含む。プロセッサー読取り可能媒体の例としては、電子回路、半導体メモリ素子、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、Ｅ^２ＰＲＯＭ、フロッピー（登録商標）ディスク、光ディスク、ハードディスク、光ファイバ媒体、無線周波数（ＲＦ：Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）網などがある。コンピュータデータ信号は電子網チャンネル、光ファイバ、空気、電子系、ＲＦ網などのような伝送媒体上に伝播されうるいかなる信号も含まれる。

図示により説明された特定の実施例はただ本発明の例として理解され、本発明の範囲を限定するものではなく、本発明が属する技術分野で本発明に記載された技術的思想の範囲でも多様な他の変更が発生しうるので、本発明は見られるか、記載された特定の構成及び配列で制限されないことは自明である。

本発明は多様な形態のビデオ信号処理装置に適用でき、特に、本発明がテレビまたはビデオ再生装置に適用される場合にノイズ状態が変わっても最適の画質が維持できるようにビデオ信号が処理できる。

本発明によるノイズ状態を考慮した適応的ビデオ信号処理装置の構成図である。 図１に示されたノイズ測定部の細部構成図である。 図１のフィルタ係数決定部で実行される適応的フィルタタブ係数決定方法のフローチャートである。

符号の説明

１１０ ノイズ測定部
１２０ フィルタ係数決定部
１３０ メモリ
１４０ ノイズ抑圧フィルタ
１５０ ビデオ信号処理部

Claims (12)

1. ビデオ信号処理装置において、
   ノイズ値に対応する最適のフィルタタブ係数情報が登録されたルックアップテーブルを保存するメモリ素子と、
   所定周期に入力ビデオ信号に含まれたノイズ値を測定するためのノイズ測定部と、
   前記ノイズ測定部で測定されたノイズ値に対応する最適のフィルタタブ係数を前記メモリ素子に保存されたルックアップテーブルを利用して決定するためのフィルタ係数決定部と、
   前記フィルタ係数決定部で決定された最適のフィルタタブ係数を適用して前記入力ビデオ信号のノイズを除去するためのノイズ抑圧フィルタと、
   前記ノイズ抑圧フィルタから出力されるビデオ信号を入力して、所定のビデオ信号処理を実行するビデオ信号処理部とを含むことを特徴とするノイズ状態を考慮した適応的ビデオ信号処理装置。
2. 前記ビデオ信号処理部はビデオ信号の品質を高めるように動作するビデオエンハンサー回路を含むことを特徴とする請求項１に記載のノイズ状態を考慮した適応的ビデオ信号処理装置。
3. 前記所定周期はビデオデータの１フレームに設定することを特徴とする請求項１に記載のノイズ状態を考慮した適応的ビデオ信号処理装置。
4. 前記所定周期はビデオデータの１フィールドに設定することを特徴とする請求項１に記載のノイズ状態を考慮した適応的ビデオ信号処理装置。
5. 前記ノイズ測定部は、
   前記入力ビデオ信号を所定の時間遅延させる遅延手段と、
   前記入力ビデオ信号と前記遅延手段とで遅延されたビデオ信号の差値を演算する差演算部と、
   前記差演算部で演算された差値の絶対値を演算する絶対値演算部と、
   前記絶対値演算部で演算された絶対値を所定周期に累積演算してノイズ値に出力させる累算手段とを含むことを特徴とする請求項１に記載のノイズ状態を考慮した適応的ビデオ信号処理装置。
6. 前記所定の時間はビデオデータの１フレームに相応する時間に設定することを特徴とする請求項５に記載のノイズ状態を考慮した適応的ビデオ信号処理装置。
7. 前記所定の時間はビデオデータの１フィールドに相応する時間に設定することを特徴とする請求項５に記載のノイズ状態を考慮した適応的ビデオ信号処理装置。
8. 前記フィルタ係数決定部は、
   所定周期に入力されるノイズ値に相応するノイズレベル値を決定する第１プロセスと、
   以前周期で決定されたノイズレベル値と前記第１プロセスで決定された現在のノイズレベル値の差とを演算する第２プロセスと、
   前記第２プロセスで演算されたノイズレベル値の差が０でない場合に、前記ノイズレベル値の差が反映された最適のフィルタタブ係数を前記メモリ素子に保存されたルックアップテーブルから読取って前記ノイズ抑圧フィルタのタブ係数と決定する第３プロセスを実行するためのハードウェア及びソフトウェアと、を含むことを特徴とする請求項１に記載のノイズ状態を考慮した適応的ビデオ信号処理装置。
9. ビデオ信号処理方法において、
   （ａ）所定周期で入力ビデオ信号に含まれたノイズ値を測定するための段階と、
   （ｂ）前記段階（ａ）で測定されたノイズ値に対応する最適のフィルタタブ係数を決定する段階と、
   （ｃ）前記段階（ｂ）で決定された最適のフィルタタブ係数でノイズ抑圧フィルタの係数を変更させる段階とを含むことを特徴とするノイズ状態を考慮した適応的ビデオ信号処理方法。
10. 前記所定周期はビデオデータの１フレームに相応する期間を含むことを特徴とする請求項９に記載のノイズ状態を考慮した適応的ビデオ信号処理方法。
11. 前記所定周期はビデオデータの１フィールドに相応する期間を含むことを特徴とする請求項９に記載のノイズ状態を考慮した適応的ビデオ信号処理方法。
12. 前記段階（ｂ）は、
    （ｂ１）所定周期に測定されたノイズ値に相応するノイズレベル値を決定する段階と、
    （ｂ２）以前周期で決定されたノイズレベル値と前記段階（ｂ１）で決定された現在のノイズレベル値との差を演算する段階と、
    （ｂ３）前記段階（ｂ２）で演算されたノイズレベル値の差が０でない場合に、前記ノイズレベル値の差が反映された最適のフィルタタブ係数をルックアップテーブルを利用して決定する段階とを含むことを特徴とする請求項９に記載のノイズ状態を考慮した適応的ビデオ信号処理方法。

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