JP2007067888A - 映像信号処理装置及び映像信号処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】映像信号からドット妨害信号あるいはクロスカラー信号などのノイズ成分を精度良く除去する。
【解決手段】バッファ１０１は入力輝度信号を１フレーム期間遅延する。画面単位動き検出器１０３は入力輝度信号及び前記１フレーム遅延した輝度信号に基づいて、入力輝度信号が示す画像が動画像であるか静止画像であるか画面単位で判定し、静止画から動画までの段階的な判定結果を出力する。減算器１０２は前記１フレーム遅延輝度信号から入力輝度信号を減算し、差分信号を出力する。画素単位動き検出器１０５は前記差分信号及び画面単位動き検出器１０３の判定結果に基づいて、画素単位の動き検出を行い、検出結果を所定範囲内の複数レベル値を用いて出力する。リミッタ１０４は前記差分信号を、画面単位動き検出器１０３の判定結果に従って制限する。乗算器１０６はリミッタ１０４の出力信号に、画素単位動き検出器の検出結果を乗算する。加算器１０７は乗算器１０６の出力信号と入力輝度信号とを加算する。
【選択図】図１

Description

本発明は、映像信号を分離して得られる輝度信号と色信号において、輝度信号に混入しているドット妨害信号成分と、色信号に混入しているクロスカラー信号成分を除去する映像信号処理装置に関する。

ＮＴＳＣ方式やＰＡＬ方式等の標準テレビジョン方式のコンポジット映像信号においては、輝度信号と色信号が多重されており、テレビなどの表示装置に入力されたコンポジット映像信号は輝度信号と色信号に分離される。この分離処理の際、分離が完全でないと、輝度信号には色信号が混入（残留）し、色信号には輝度信号が混入してしまう。輝度信号に混入している色信号をドット妨害信号、色信号に混入している輝度信号をクロスカラー信号という。これらドット妨害信号及びクロスカラー信号は、映像信号の品質を著しく劣化させる。

また、近年普及し始めているデジタル放送においてもこのような現象が発生する。例えば、アナログ信号形式で収録されたコンテンツをデジタル化して放送する場合、放送されたデジタル信号自体にドット妨害信号やクロスカラー信号が含まれていることがある。このようなデジタル映像信号を受信して、アナログ映像信号に変換した場合も、変換されたアナログ映像信号には、ドット妨害信号やクロスカラー信号が含まれている。

下記特許文献１には、色信号からクロスカラー信号を除去する装置が開示されている。
特開２００４−１２８９３６公報

上記特許文献１に記載のクロスカラー除去装置は、輝度信号のフレーム間差分により動画／静止画判定を行い、静止画であると判定された場合にのみ、クロスカラー除去回路を動作させるという構成を有している。この構成ではクロスカラー除去回路は、動作するかしないかの二つの状態しかとらず、動きの量の大きさに応じた細かい制御ができないという課題があった。

本発明は、映像信号からドット妨害信号あるいはクロスカラー信号などのノイズ成分を精度良く除去することを目的とする。

本発明の１実施例に係る映像信号処理装置は、輝度信号と色信号が多重された映像信号を分離して得られる輝度信号からドット妨害信号を除去する装置において、入力輝度信号を１フレーム期間遅延させるバッファ手段と、前記入力輝度信号及び前記１フレーム期間遅延した輝度信号に基づいて、前記入力輝度信号が示す画像中の動きを検出し、該画像が動画像であるか静止画像であるか画面単位で判定し、静止画から動画までの段階的な判定結果を出力する画面単位動き検出手段と、前記１フレーム期間遅延した輝度信号から前記入力輝度信号を減算して得た差分信号を出力する減算手段と、前記減算手段から出力される前記差分信号及び前記画面単位動き検出手段の判定結果に基づいて、１画面における画素単位の動き検出を行い、この検出結果を所定範囲内の複数レベル値を用いて出力する画素単位動き検出手段と、前記減算手段から出力される前記差分信号を、前記画面単位動き検出手段の判定結果に従って制限する制限手段と、前記制限手段の出力信号に、前記画素単位動き検出手段の検出結果を乗算する乗算手段と、前記乗算手段の出力信号と前記入力輝度信号とを加算する加算手段とを具備する。

本発明に係る映像信号処理装置によれば、映像信号からドット妨害信号あるいはクロスカラー信号などのノイズ成分を精度良く除去することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に用いて説明する。

（第１実施例）
図１は本発明の第１実施例を示し、輝度信号に混入するドット妨害信号成分を除去する回路を表すブロック図である。

入力端子１００からドット妨害信号成分を含む輝度（Ｙ）信号が入力される。この輝度信号は、受信したコンポジット信号を分離して得られる輝度信号またはコンポーネント信号として受信された輝度信号である。コンポジット信号を分離して得られた輝度信号をコンポーネント信号として受信している場合、該コンポーネント信号にもドット妨害信号成分が含まれることがある。

この入力輝度信号はフレームバッファ（Ｙ元信号バッファ）１０１、差分器１０２、画面単位動き検出器１０３、加算器１０７へ出力される。フレームバッファ１０１では、入力輝度信号が１フレーム期間（２フィールド期間）遅延されて、差分器１０２と画面単位動き検出器１０３へ出力される。差分器１０２は入力輝度信号と１フレーム期間遅延された信号の差分値を算出し、リミッタ１０４、画素単位動き検出器１０５へ出力する。

画面単位動き検出器１０３は入力輝度信号と１フレーム期間遅延された信号から、入力輝度信号の映像が静止画であるか動画であるかの判定を１画面（フレーム）単位で行い、この判定結果をリミッタ１０４、画素単位動き検出器１０５へ出力する。この判定結果は静止画から動画まで段階的に変化する値である。画面単位動き検出器１０３は、判定結果を２段階以上のレベル値を用いて出力する。尚、画面単位動き検出器１０３の静止画／動画の判定動作は後述する。

リミッタ１０４は、画面単位動き検出器１０３の静止画／動画の判定結果を用いて、差分器１０２からの画素差分信号の値を制御する。入力画像が静止画であると判定された場合、リミッタ１０４は差分信号をそのまま出力し、動画であると判定された場合は動きの大きさに応じて差分信号値を制限する。動きの量（差分信号値）が大きいほど、リミッタ１０４はその出力信号値を小さな値に制限する。この制限値は一画面単位で変化する。以上のように制御された信号は乗算器１０６へ出力される。

画素単位動き検出器１０５は、入力輝度信号と１フレーム遅延した信号の差分値から、その画素が１フレーム期間に動いたか（動いた画像を構成する画素か）否かを判定する。判定結果は２段階以上のレベル値で示され、乗算器１０６の乗算係数として出力される。画素単位動き検出器１０５は、この乗算係数を例えば最大０．５から最小０までの段階的な値として出力する。

差分値が小さく画素が動いていないと判定した場合は、画素単位動き検出器１０５は乗算係数を最大値である０．５とし、動いていると判定した場合は差分値の大きさによって乗算係数を小さく設定する。つまり、差分値が大きいほど、乗算係数は最小値の０に近づく。尚、画面単位動き検出器１０３の静止画／動画の判定結果が用いられ、入力された１画面全体で静止画であると判定されている場合、画素単位動き検出器１０５は強制的に乗算係数を最大値の０．５とする。

乗算器１０６は画素単位動き検出器１０５から出力された乗算係数を、リミッタ１０４から入力される画素差分値に乗算し、乗算結果を加算器１０７へ出力する。加算器１０７は入力輝度信号と乗算器１０６の乗算結果を加算して、ドット妨害成分が除去された輝度信号を出力する。出力される信号は以下の数式で示される。

Ｓ１’ ＝ Ｓ１ ＋ α（Ｓ３−Ｓ１）
ここで入力輝度信号をＳ１、１フレーム期間遅延した信号をＳ３、ドット妨害が除去された出力信号をＳ１’とする。αは画面単位動き検出の判定結果、画素単位の動き検出の判定結果、及びリミッタ１０４の制限値に基づいて決定される値であり、最大値は０．５、最小値は０となる。

以上のようにドット妨害信号を除去する際に、画素のフレーム間差分信号（Ｓ３−Ｓ１）に乗算する係数αを、画素単位の動き検出判定及び画面単位の動き検出判定の結果に応じて制御する事で、より精度の高いドット妨害信号除去が可能となる。

図２は図１のドット妨害除去回路における、画面単位動き検出器１０３の構成例を表すブロック図である。

入力端子１１０に入力された輝度信号は、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１１２で高周波成分をフィルタした後に減算器１１４に入力される。入力端子１１１に入力された１フレーム期間遅延された輝度信号は、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１１３で高周波成分をフィルタした後に減算器１１４に入力される。

減算器１１４は入力輝度信号から１フレーム期間遅延した輝度信号を減算し、この減算により得た差分値を絶対値算出器１１５へ出力する。絶対値算出器（ＡＢＳ）１１５は差分値の絶対値を算出し、ブロック単位積分器１１６へ出力する。

ブロック単位積分器１１６は一画面を例えば水平１６画素、垂直４画素などの所定の大きさのブロック単位で差分値の絶対値を積分し、該当ブロックの１フレーム期間における差分情報を算出し、動ブロック判定器１１７へ出力する。動ブロック判定器１１７は入力された積分値を所定のしきい値と比較して、該当ブロックが静止画か動画かを判定し、この判定結果を一画面内動ブロックカウント器１１８へ出力する。

１画面内動ブロックカウント器１１８は入力されたブロック単位の静止画／動画判定結果を１フレーム期間カウントし、このカウント値を動画面判定器１１９へ出力する。動画面判定器１１９は１フレーム期間カウントされたブロック単位の静止画／動画判定結果に基づいて、該当フレームが静止画なのか動画なのかを判定し、この判定信号を出力する。例えば動画面判定器１１９は、１画面内動ブロックカウント器１１８の出力カウント値と複数のしきい値とを比較し、カウント値に応じた判定結果を２段階以上のレベル値を用いて出力する。

以上のように本発明の第１実施例によれば、ドット妨害除去回路において、画素単位の動き検出器及び画面単位の動き検出器を用いて、より精密に静止画／動画を判定するので、絵柄に応じたより細かい制御ができ、ドット妨害除去の効果を上げることができる。

（第２実施例）
図３は本発明の第２実施例を示し、輝度信号に混入するドット妨害信号成分を除去する回路を表すブロック図である。

図１の第１実施例と異なる点は、フレームバッファ（Ｙ元画像バッファ）２０１で入力輝度信号を倍の２フレーム期間遅延させている点である。遅延を２フレーム（４フィールド）期間とすることによって、輝度信号におけるドット妨害成分の位相を入力輝度信号と遅延信号の間で同位相とすることができる。従って、図３のようにフレームバッファ２０１を使用して実施例１と同様な処理を行うと、より正確にドット妨害成分の除去ができる。

この第２実施例は第１実施例に比べ、画像バッファのメモリ容量が２フィールド分多く必要となる。従って第２実施例は、十分なメモリ容量を有するシステムに好適に採用される実施例である。

このように本発明の第２実施例によれば、輝度信号を１フレーム多く遅延させ、元信号（入力輝度信号）と遅延信号におけるドット妨害信号の位相を同位相として動き検出を行うため、ドット妨害除去の効果を第１実施例より更に上げることができる。

（第３実施例）
図４は本発明の第３実施例を示し、色（Ｃ）信号に混入するクロスカラー信号成分を除去する回路を表すブロック図である。図１の第１実施例と同一構成要素には、同一の参照番号が付されている。

入力端子３００からクロスカラー信号成分を含む色信号が入力される。この色信号はコンポジット信号を分離して得られる色信号またはコンポーネント信号として入力される色信号である。入力色信号はフレームバッファ（Ｃ元信号バッファ）３０１、差分器１０２、加算器１０７へ出力される。フレームバッファ３０１では、入力色信号が１フレーム期間（２フィールド期間）遅延されて、差分器１０２へ出力される。差分器１０２は入力色信号と１フレーム期間遅延された信号の差分値を算出し、リミッタ１０４、画素単位動き検出器１０５へ出力する。

フレームバッファ１０１、画面単位動き検出器１０３、リミッタ１０４、画素単位動き検出器１０５、乗算器１０６、加算器１０７の動作は上記第１実施例と同様である。加算器１０７は入力色信号と乗算器１０６の乗算結果を加算して、クロスカラー成分が除去された色信号を出力する。

このように本発明の第３実施例によれば、クロスカラー除去回路において、画素のフレーム間差分信号に乗算する係数の算出を、画素単位の動き検出判定、画面単位の動き検出判定の結果に応じて制御するので、より精密に静止画／動画を判定し、絵柄に応じたより細かい制御ができ、クロスカラー除去の効果を上げることができる。

（第４実施例）
図５は本発明の第４実施例を示し、色信号に混入するクロスカラー信号成分を除去する回路を表すブロック図である。図４の第３実施例と異なる点は、フレームバッファ（Ｙ元画像バッファ）４０１で入力輝度信号を倍の２フレーム期間遅延させている点である。

遅延を２フレーム期間とすることによって、ドット妨害成分、クロスカラー成分の位相を、元信号と遅延信号の間で同位相とすることができる。従って図５のように、フレームバッファ４０１を使用して第１実施例と同様な処理を行うことで、より正確にクロスカラー成分の除去が可能となる。

このように本発明の実施例４によれば、第３実施例と同じくクロスカラー信号除去の効果を上げることができ、更に１フレーム多く遅延させた信号を判定に用いるため、元信号と遅延信号における色信号の位相を同位相とする事ができ、より高い効果を得る事ができる。

以上の説明はこの発明の実施の形態であって、この発明の装置及び方法を限定するものではなく、様々な変形例を容易に実施することができる。又、各実施例における構成要素、機能、特徴あるいは方法ステップを適宜組み合わせて構成される装置又は方法も本発明に含まれるものである。

本発明の第１実施例に係るドット妨害信号成分を除去する回路を表すブロック図である。 図１のドット妨害除去回路における画面単位動き検出器１０３の構成例を表すブロック図である。 本発明の第２実施例に係るドット妨害信号成分を除去する回路を表すブロック図である。 本発明の第３実施例に係るクロスカラー信号成分を除去する回路を表すブロック図である。 本発明の第４実施例に係るクロスカラー信号成分を除去する回路を表すブロック図である。

符号の説明

１０１、２０１、３０１、４０１…画像バッファ、１０２…減算器、１０３…画面単位動き検出器、１０４…リミッタ、１０６…乗算器、１０７…加算器、１１２、１１３…ローパスフィルタ、１１４…減算器、１１５…絶対値算出器。

Claims (10)

1. 輝度信号と色信号が多重された映像信号を分離して得られる輝度信号からドット妨害信号を除去する装置において、
   入力輝度信号を１フレーム期間遅延させるバッファ手段と、
   前記入力輝度信号及び前記１フレーム期間遅延した輝度信号に基づいて、前記入力輝度信号が示す画像中の動きを検出し、該画像が動画像であるか静止画像であるか画面単位で判定し、静止画から動画までの段階的な判定結果を出力する画面単位動き検出手段と、
   前記１フレーム期間遅延した輝度信号から前記入力輝度信号を減算して得た差分信号を出力する減算手段と、
   前記減算手段から出力される前記差分信号及び前記画面単位動き検出手段の判定結果に基づいて、１画面における画素単位の動き検出を行い、この検出結果を所定範囲内の複数レベル値を用いて出力する画素単位動き検出手段と、
   前記減算手段から出力される前記差分信号を、前記画面単位動き検出手段の判定結果に従って制限する制限手段と、
   前記制限手段の出力信号に、前記画素単位動き検出手段の検出結果を乗算する乗算手段と、
   前記乗算手段の出力信号と前記入力輝度信号とを加算する加算手段と、
   を具備することを特徴とする映像信号処理装置。
2. 前記画面単位動き検出手段は、
   前記入力輝度信号から、該入力輝度信号を１フレーム期間遅延した輝度信号を減算する減算手段と、
   前記減算手段の出力信号の絶対値を算出する絶対値算出手段と、
   前記絶対値算出手段にて算出された前記絶対値を所定のブロック単位で積分するブロック単位積分手段と、
   前記ブロック単位積分手段の出力積分値を所定のしきい値と比較して、該当ブロックが動画ブロックなのか否か判定する動画ブロック判定手段と、
   前記動画ブロック判定手段にて動画ブロックと判定されたブロックを１画面についてカウントし、該１画面内の動画ブロック数を出力する動画ブロックカウント手段と、
   前記動画ブロックカウント手段から出力される前記１画面内の動画ブロック数に基づいて、該当画面が静止画か動画かを判定し、前記段階的な判定結果を出力する動画面判定手段とを具備することを特徴とする請求項１記載の映像信号処理装置。
3. 前記画素単位動き検出手段は、前記画面単位動き検出手段が入力信号を静止画であると判定した場合、前記所定範囲内での最大値を前記検出結果として出力し、
   前記制限手段は、前記画面単位動き検出手段が入力信号を静止画であると判定した場合は、前記減算手段出力する前記差分信号を制限せず、前記画面単位動き検出手段の判定結果が動画を示す判定結果に近いほど、前記差分信号を小さな値に制限することを特徴とする請求項１記載の映像信号処理装置。
4. 前記バッファ手段は、前記入力輝度信号を２フレーム期間遅延させるバッファ手段を有し、前記画面単位動き検出手段は前記入力輝度信号及び２フレーム期間遅延した信号に基づいて、前記入力輝度信号が示す画像が動画像であるか静止画像であるか判定することを特徴とする請求項１に記載の映像信号処理装置。
5. 輝度信号と色信号が多重された映像信号を分離して得られる色信号からクロスカラー信号を除去する装置において、
   入力輝度信号を１フレーム期間遅延させる輝度信号バッファ手段と、
   入力色信号を１フレーム期間遅延させる色信号バッファ手段と、
   前記入力輝度信号及び前記１フレーム期間遅延した輝度信号に基づいて、前記入力輝度信号が示す画像が動画像であるか静止画像であるか画面単位で判定し、静止画から動画までの段階的な判定結果を出力する画面単位動き検出手段と、
   前記色信号バッファ手段により１フレーム期間遅延した色信号から前記入力色信号を減算して得た差分信号を出力する減算手段と
   前記減算手段から出力される前記差分信号及び前記画面単位動き検出手段の判定結果に基づいて、１画面における画素単位の動き検出を行い、検出結果を所定範囲内の複数レベル値を用いて出力する画素単位動き検出手段と、
   前記減算手段から出力される前記差分信号を、前記画面単位動き検出手段の判定結果に従って制限する制限手段と、
   前記制限手段の出力信号に、前記画素単位動き検出手段の検出結果を乗算する乗算手段と、
   前記乗算手段の出力信号と前記入力色信号とを加算する加算手段と、
   を具備することを特徴とする映像信号処理装置。
6. 前記画面単位動き検出手段は、
   前記入力輝度信号から、該入力輝度信号を１フレーム期間遅延した輝度信号を減算する減算手段と、
   前記減算手段の出力信号の絶対値を算出する絶対値算出手段と、
   前記絶対値算出手段にて算出された前記絶対値を所定のブロック単位で積分するブロック単位積分手段と、
   前記ブロック単位積分手段の出力積分値を所定のしきい値と比較して、該当ブロックが静止画か動画なのかを判定する動画ブロック判定手段と、
   前記動画ブロック判定手段にて動画ブロックと判定されたブロックを１画面についてカウントし該１画面内の動画ブロック数を出力する動画ブロックカウント手段と、
   前記動画ブロックカウント手段から出力される前記１画面内の動画ブロック数に基づいて、該当画面が静止画か動画かを判定し、前記段階的な判定結果を出力する動画面判定手段とを具備することを特徴とする請求項５記載の映像信号処理装置。
7. 前記画素単位動き検出手段は、前記画面単位動き検出手段が入力信号を静止画であると判定した場合、前記所定範囲内での最大値を前記検出結果として出力し、
   前記制限手段は、前記画面単位動き検出手段が入力信号を静止画であると判定した場合は、前記減算手段出力する前記差分信号を制限せず、前記画面単位動き検出手段の判定結果が動画を示す判定結果に近いほど、前記差分信号を小さな値に制限することを特徴とする請求項５記載の映像信号処理装置。
8. 前記輝度信号バッファ手段は、前記入力輝度信号を２フレーム期間遅延させるバッファ手段を有し、前記画面単位動き検出手段は前記入力輝度信号及び２フレーム期間遅延した信号に基づいて、前記入力輝度信号が示す画像が動画像であるか静止画像であるか判定することを特徴とする請求項５に記載の映像信号処理装置。
9. 輝度信号と色信号が多重された映像信号を分離して得られる輝度信号からドット妨害信号を除去する映像信号処理方法において、
   入力輝度信号を１フレーム期間遅延させる工程と、
   前記入力輝度信号及び前記１フレーム期間遅延した輝度信号に基づいて、前記入力輝度信号が示す画像中の動きを検出し、該画像が動画像であるか静止画像であるか画面単位で判定し、静止画から動画までの段階的な判定結果を出力する工程と、
   前記１フレーム期間遅延した輝度信号から前記入力輝度信号を減算して得た差分信号を出力する工程と、
   前記差分信号及び前記画面単位動き検出の判定結果に基づいて、１画面における画素単位の動き検出を行い、検出結果を所定範囲内の複数レベル値を用いて出力する工程と、
   前記差分信号を、前記画面単位動き検出の判定結果に従って制限する工程と、
   前記制限された差分信号に、前記画素単位動き検出の検出結果を乗算し、該乗算結果と前記入力輝度信号とを加算する工程と、
   を具備することを特徴とする映像信号処理方法。
10. 前記画像が動画像であるか静止画像であるか画面単位で判定する工程は、
    前記入力輝度信号から、該入力輝度信号を１フレーム期間遅延した輝度信号を減算し、該減算結果の絶対値を算出する工程と、
    前記絶対値算出工程にて算出された前記絶対値を所定のブロック単位で積分し、該積分値を所定のしきい値と比較して、該当ブロックが動画ブロックなのか否か判定する動画ブロック判定工程と、
    前記動画ブロック判定工程にて動画ブロックと判定されたブロックを１画面についてカウントし、該１画面内の動画ブロック数に基づいて、該当画面が静止画か動画かを判定し、前記段階的な判定結果を出力する工程とを具備することを特徴とする請求項９記載の映像信号処理方法。

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