JP2007274067A - ノイズ除去装置、ノイズ除去方法、および映像信号表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ノイズ成分の値が大きな映像信号に対しても、誤検出することなく動き検出を行い、尾引きや残像を低減して、良好なノイズ除去効果を得ることができるノイズ除去装置、ノイズ除去方法、および映像信号表示装置を提供する。
【解決手段】映像信号のフレーム間のフレーム差分を出力する減算手段１２と、フレーム差分に含まれる映像信号の動き量を示す動き検出信号を出力する動き検出手段２０と、フレーム差分におけるノイズ成分を判定して、ノイズ判定結果を出力するノイズ判定手段３０と、動き検出信号からノイズ判定結果を減算することにより動き度合いを示す動き度合い信号を生成する動き度合い生成手段１９と、動き度合い信号に応じて変化する巡回係数へ変換する係数変換手段１６と、ノイズ巡回量を求める乗算手段１７と、ノイズ巡回量と現フレームの映像信号の加減算からノイズの除去された映像信号を得る演算手段１８とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、映像信号におけるノイズを除去するためのノイズ除去装置、ノイズ除去方法およびこのノイズ除去装置又は方法を適用した映像信号表示装置に関し、特に、フレーム巡回型のノイズ除去装置、ノイズ除去方法および映像信号表示装置に関するものである。

近年では、テレビジョン受信機などの表示画面の大型化、映像信号の高画質化に伴い、映像信号を処理し高画質で表示する際、入力映像信号（入力画像信号とも呼ぶ）に含まれる不要な成分、すなわちノイズ（雑音とも呼ぶ）成分が目立つようになってきており、また、映像信号処理において信号の高い信頼性が求められている。この映像信号の含まれるノイズ成分を低減し高画質な映像を得るために、ノイズ除去（ノイズリダクションとも呼び、ＮＲと略す）装置があり、例えば、時間軸の中でフレーム間の相関（フレーム相関）のないノイズ成分を除去する３次元ノイズ除去装置が数多く提案されている。

３次元ノイズ除去装置は、１フレーム前の信号と現在の入力フレームの信号とを減算してフレーム間の差分を取り、このフレーム間の差分にある一定の係数（巡回係数）を掛けたものを現在の入力フレームの信号に加減算することにより、ノイズ成分を除去するものである。このような３次元ノイズ除去装置においては、ノイズ除去効果が得られる一方で、動きのある部分において尾引きや残像が生じる場合があり、この場合には前記係数をフレーム間の差分等から得られる動き検出情報を用いて算出し、動きのある部分では係数を小さくすることでノイズ除去の効果を弱くし、尾引きや残像の低減が図られている。

従来のノイズ除去装置としては、１フレーム前の信号との間の差分データに対し、所定期間の差分データの最大値と平均値を検出し、検出した最大値と平均値から、補正データ生成時の設定情報とＮＲのオン／オフを制御する制御信号を生成して精度よくノイズ量を検出し、ノイズ除去する装置（例えば、特許文献１参照）や、複数フレーム間における画素信号の差分を動きの度合いとして検出し、これにより巡回するノイズのゲインを設定して、ノイズ除去を行う装置（例えば、特許文献２参照）が提案されている。

また、フレーム差分からの動き検出結果と画像信号のレベルによりノイズの巡回係数を制御することで、画像の明るさに応じたノイズ除去処理を行う装置の提案もある（例えば、特許文献３参照）。

また、フレーム間の差分から動き判定を行い、この判定結果を多数決処理回路においてチェックし、判定結果のバラツキを補正し、これを動き信号としてノイズの巡回係数を決定することで、良好に動き検出を行い、ノイズ除去を行う装置の提案もある（例えば、特許文献４参照）。

さらに、動きベクトル補正した１フィールド前の画像との差分に対し、差分の周波数帯域を低周波帯域と高周波帯域に分割し、分割された帯域ごとに動き検出信号を得て、フィードバック量を制御することで、高域部の残像軽減効果を改善し、ノイズ除去を行う装置の提案もある（例えば、特許文献５参照）。

特開２００３−２１９２０８号公報（図１、図４） 特開２００２−３３９４２号公報（図１、３） 特開２００５−３４７８２１号公報（図１、図２） 特開平９−８１７５４号公報（図１） 特開２００４−９６６２８号公報（図３）

上述したように、上記従来の装置においては、フレーム間の差分値により、動き検出を行い、動き検出の結果に応じてノイズに対する巡回係数を制御し、動き部分の尾引きや残像を低減していた。また、一方では、フレーム間の差分には、前後のフレーム間での映像信号の「動き」による差分と、入力映像信号中の「ノイズ」成分が含まれている。そのため、動き検出の感度を上げると、ノイズによる差分の感度も上がり、ノイズによる差分を動きと誤検出して、良好なノイズ除去効果が得られず、動き検出の感度を下げると、本来の動き部分に尾引きや残像が生じ、さらには、例えば入力映像信号レベルのゲインがアップした場合のようなノイズ成分の値が大きな映像信号が入力されると、ノイズによる差分を動きと誤検出してしまい、ノイズ除去効果が得られず、良好なノイズ除去を行うことができないという問題点がある。

そこで、本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、ノイズ成分の値が大きな映像信号に対しても、フレーム間の差分に含まれる映像信号の動きとノイズ成分を区別して、誤検出することなく良好に動き検出を行い、尾引きや残像を低減して、良好なノイズ除去効果を得ることができるノイズ除去装置、ノイズ除去方法、及び映像信号表示装置を提供することにある。

本発明は、
映像信号のフレーム間における相関に基づいてフレーム間で相関のないノイズ成分を除去する３次元ノイズ除去装置であって、
現フレームの映像信号と、１フレーム前の映像信号もしくは１フレーム前のノイズ除去装置の出力であるノイズが除去された映像信号とが入力され、そのフレーム間の信号の差分を求め、フレーム差分を出力する減算手段と、
上記フレーム差分から、フレーム差分に含まれる映像信号の動きを検出し、その動き量を示す動き検出信号を出力する動き検出手段と、
上記フレーム差分に基づき、フレーム差分における高周波数成分を得て、上記フレーム差分に含まれる映像信号でのノイズ成分を判定して、ノイズが含まれる度合いを示すノイズ判定結果を出力するノイズ判定手段と、
上記動き検出信号からノイズ判定結果を減算することにより、上記フレーム差分における動きの度合いを示す動き度合い信号を生成して出力する動き度合い生成手段と、
上記動き度合い信号に基づき、上記動き度合い信号に応じた巡回係数へ変換して出力する係数変換手段と、
上記巡回係数と上記フレーム差分を乗算処理し、ノイズ巡回量を求める乗算手段と、
上記ノイズ巡回量を上記現フレームの映像信号に加減算することで、ノイズの除去された現フレームの映像信号を得る演算手段と
を備えたこと特徴とするノイズ除去装置を提供する。

本発明によれば、１フレーム前の信号と現在の入力フレームの信号からフレーム相関のないノイズ成分を除去する３次元ノイズ除去であり、フレーム間の差分から、映像信号の「動き」と「ノイズ」を判定し、その判定結果から動き度合いを示す信号を得て、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。したがって、ノイズ成分の値が大きな映像信号に対しても、フレーム間の差分に含まれる映像信号の動きとノイズ成分を区別することができ、誤検出することなく動き検出を行い、尾引きや残像を低減して、良好なノイズ除去効果を得ることができるという効果がある。

本発明の実施の形態におけるノイズ除去装置、ノイズ除去方法、及び映像信号表示装置は、
１フレーム前のフィールドとの間の相関を検出し、ノイズ除去を行うものである。

実施の形態１．
図１は、本発明における実施の形態１のノイズ除去装置（すなわち、実施の形態１のノイズ除去方法を実施することができる装置）の構成を示すブロック図であり、
図示のノイズ除去装置は、１フレーム前の信号と現在の入力フレームの信号からノイズ成分を除去する３次元ノイズ除去装置であり、映像信号のフレーム間における相関からフレーム間で相関のないノイズ成分を除去する。
って、
図１に示すノイズ除去装置は、ノイズ除去後の出力信号を１フレーム遅延させ処理するものであり、巡回型のノイズ除去装置（フレーム巡回型ノイズ除去装置）と呼ばれる。

図１において、１は実施の形態１のノイズ除去装置であり、ノイズ除去装置１は、入力映像信号（入力信号、入力フレーム信号又は現フレーム信号ともいう。）Ｄｉ０が順次入力され、映像信号を１フレーム遅延させるフレームメモリ１１と、減算手段１２と、振幅制限手段１３と、入力フレーム信号Ｄｉ０と１フレーム前の信号Ｉｍ１の間での差分から動きの度合いを示す動き度合い信号ＭＤＳを出力する動き・ノイズ検出手段１４と、動き・ノイズ検出手段１４からの信号ＭＤＳに応じて、ノイズに対する巡回係数Ｋｍへと変換する係数変換手段１６と、振幅制限手段１３からの差分Ｄｆｎと巡回係数Ｋｍを乗算しノイズの巡回量Ｎｄとして出力する乗算手段１７と、乗算手段１７からのノイズ巡回量Ｎｄと入力信号Ｄｉ０を加算又は減算処理する演算手段１８とを備えている。

上記動き・ノイズ検出手段１４は、入力フレーム信号Ｄｉ０と１フレーム前の信号Ｉｍ１の間での差分が「動き」に該当するか「ノイズ」に該当するかを検出し、検出結果から動きの度合いを示す動き度合い信号ＭＤＳを出力するものであり、
映像信号のフレーム間差分Ｄｉｆｆから動きを検出し、非線形変換された差分信号Ｄｍと動き量を示す動き検出信号ＭＤＴを出力する動き検出手段２０と、
動き検出手段２０からの非線形変換された差分信号Ｄｍにより、この差分信号がノイズであるかを判定するノイズ判定手段３０と、
動き検出信号ＭＤＴとノイズ判定結果ＮＤＴから動きの度合いを示す動き度合い信号ＭＤＳを生成する動き度合い生成手段１９とから構成されており、
この動き度合い生成手段１９は、動き検出信号ＭＤＴとノイズ判定結果ＮＤＴの減算処理を行うノイズ減算手段２４と、
ローパスフィルタ（図１中はＬＰＦと記し、以下、ＬＰＦと略す。）２５と、
ＬＦＰ２５からの信号から動きの度合いを示す動き度合い信号ＭＤＳへ変換する動き度合い変換手段２６とから構成されている。

また、上記動き・ノイズ検出手段１４における動き検出手段２０は、
減算手段１２からのフレーム間差分Ｄｉｆｆの絶対値Ｄａｂｓを演算する絶対値演算手段２１と、
差分絶対値Ｄａｂｓを非線形変換し、動きを検出する差分感度変換手段２２と、
孤立点除去手段２３とを備えており、
上記動き・ノイズ検出手段１４内のノイズ判定手段３０では、動き検出手段２０からの差分信号Ｄｍによる動きがノイズであるかを判定するため、入力される差分信号の高周波成分を抽出するバンドパスフィルタ（図１中で、ＢＰＦと記し、以下、ＢＰＦと略す。）３１と、ＢＰＦ３１の出力の絶対値Ｎａｂｓを演算する絶対値演算手段３２と、各画素の周辺の画素でのノイズの平均値Ｎａｖｅを求める平均化手段３３と、上記平均化手段３３からの出力Ｎａｖｅを非線形変換し、ノイズ判定結果の感度を調整するためのノイズ判定感度変換手段３４とを備えている。

フレームメモリ１１は、映像信号を１フレーム分遅延して出力するためのメモリで、ノイズ除去装置１の出力信号Ｄｏ０（ノイズ除去後の映像信号）を１フレーム遅延させ、入力映像信号Ｄｉ０に対し、１フレーム前の映像信号（前フレーム信号とも呼ぶ。）Ｉｍ１を出力する。なお、フレームメモリ１１は、入力映像信号が飛び越し走査（インターレース）信号のようにフィールド単位の信号である場合は、フィールド単位で遅延を行い、フィールドメモリと呼ばれ、インターレース信号が入力される場合は、１フレーム分の遅延は、すなわち２フィールド分の遅延となる。そして、フレームメモリ１１からは、現フレームの入力信号Ｄｉ０の画素と同一位置における１フレーム前の信号Ｉｍ１の画素が出力される。

減算手段１２は、現フレーム信号Ｄｉ０と前フレーム信号Ｉｍ１が入力され、前フレーム信号Ｉｍ１から現フレーム信号Ｄｉ０を減算し、現フレーム信号Ｄｉ０と前フレーム信号Ｉｍ１のフレーム間の差分値（フレーム差分）Ｄｉｆｆが求められる。このフレーム差分Ｄｉｆｆには、映像信号における「動き」と「ノイズ」の成分が含まれており、フレーム差分Ｄｉｆｆが０の場合は、完全に静止している部分であり、（より厳密には、動きもノイズもない部分、又は動きとノイズが完全に打ち消し合っている部分であり、）動きもしくはノイズ成分があると（そして両者が完全に打ち消しあっていなければ）、その値は大きくなる。

振幅制限手段１３は、減算手段１２からのフレーム差分Ｄｉｆｆに対して、所定の値内（例えば、±ｄＴｈ内）に振幅を制限し、振幅制限された差分値Ｄｆｎを入力信号Ｄｉ０での画素におけるノイズ成分として出力する。

動き・ノイズ検出手段１４には、減算手段１２からのフレーム差分Ｄｉｆｆが入力される。動き・ノイズ検出手段１４は、入力フレーム信号Ｄｉ０と１フレーム前の信号Ｉｍ１との間でのフレーム差分Ｄｉｆｆから、映像信号での動きを検出するとともに、動きと混合されるノイズを判定し、動き検出の結果である動き量（ＭＤＴ）とノイズ判定の結果（ノイズの度合い（ＮＤＴ））から、フレーム差分における動きの度合いを示す動き度合い信号ＭＤＳを出力する。
動き・ノイズ検出手段１４は、動きの度合いを（ＭＤ１＋１）段階（例えばＭＤ１＋１＝９段階、ＭＤ１はＭＤ１＝８）に設定して、フレーム差分Ｄｉｆｆが動きによるものであると検出される場合は、値ＭＤ１（例えばＭＤＳ＝８、完全動き画素）とし、静止画部分が検出される場合もしくは差分が動きによるものではなくノイズ成分であると検出される場合は、ゼロ（ＭＤＳ＝０、完全静止画素）として、０からＭＤ１（例えば、０から８）の間の値でその動きの度合いを示す動き度合い信号ＭＤＳを生成する。動き・ノイズ検出手段１４からの動き度合い信号ＭＤＳは、係数変換手段１６へと送られる。

次に、上記動き・ノイズ検出手段１４の構成について、図１〜図７に従い、詳細に説明する。

上記動き・ノイズ検出手段１４内の動き検出手段２０には、減算手段１２からのフレーム差分Ｄｉｆｆが入力される。動き検出手段２０は、フレーム差分Ｄｉｆｆから、動きに該当する差分（Ｄｍ）を抽出し、また、非線形変換した差分信号をノイズ判定手段３０へと送るとともに、動き量を示す動き検出信号ＭＤＴを出力する。

動き検出手段２０内の絶対値演算手段２１には、減算手段１２からのフレーム差分Ｄｉｆｆが入力される。絶対値演算手段２１は、フレーム差分Ｄｉｆｆの絶対値（差分絶対値Ｄａｂｓ）を演算して、出力する。

動き検出手段２０内の差分感度変換手段２２には、絶対値演算手段２１からの差分絶対値Ｄａｂｓが入力される。差分感度変換手段２２では、例えば差分絶対値Ｄａｂｓに所定の感度倍率を乗算し、オフセット値を減算して、その演算結果を所定の値（例えば、０からｄＭ（後述））の間に値を制限することで非線形変換し、差分信号Ｄｍとして動き検出手段２０内の孤立点除去手段２３へ出力するとともに、ノイズ判定手段３０へも送る。この差分信号Ｄｍには、動きと、値が大きなノイズ成分が含まれている。

図２は、差分感度変換手段２２における入出力特性の一例である差分絶対値Ｄａｂｓ（入力、すなわち、横軸）と出力される差分信号Ｄｍ（縦軸）の関係を示している。この場合、図２中横軸で示す差分絶対値ＤａｂｓがＴｍ以上の場合は、一定値ｄＭとして動きを示す差分信号Ｄｍが出力され、オフセット値Ｔｏｆまでの値は微小のノイズ成分となり、差分信号Ｄｍ＝０として出力される。差分信号Ｄｍは０から値ｄＭまでの間で出力され、その値で、動きもしくはノイズの量を示している。感度倍率を大きくすることで、フレーム差分絶対値Ｄａｂｓを動きと検出しやすくすることとなり、オフセット値を大きくすると、その値までの差分値が微小ノイズ成分（もしくは、静止部分）として検出されることとなる。よって、この感度倍率とオフセット値により動き検出の感度が調整される。

動き検出手段２０内の孤立点除去手段２３には、差分感度変換手段２２からの差分信号Ｄｍが入力される。孤立点除去手段２３は、注目画素における差分信号Ｄｍに対し、所定の周辺画素範囲内の差分信号と値の大きさを多数決判定することで、孤立した値がないように孤立点を除去し、その画素での差分信号を補正する。すなわち、差分信号Ｄｍの周辺画素での値とのバラツキを判定することで値を統一し、動きの検出漏れを補正して、動き量を示す差分値として補正した差分信号（動き検出信号ＭＤＴ）を出力する。
図３は、孤立点除去手段２３の一構成例を示すブロック図であり、孤立点除去手段２３は、動き画素判定手段１０１と、静止画素判定手段１０２と、エリア内動き画素累計演算手段１０３と、エリア内静止画素累計演算手段１０４と、第１の比較手段（以下「条件Ａ比較手段」と言う）１０５と、第２の比較手段（条件Ｃ比較手段）１０６と、第３の比較手段（条件Ｂ比較手段）１０７と、多数決判定手段１０８とから構成される。

ここで、孤立点除去手段２３において判定を行う周辺画素の範囲は、例えば、図４に示すような注目画素（図中斜線で示す画素）を中心とした垂直方向３ライン、水平方向５画素の合計１５画素の範囲とする。なお、画素範囲は、これに限定されるものではなく、例えば、注目画素を中心とした水平方向５画素（垂直方向１ラインのみ）の範囲とすることもできる。

図３において、孤立点除去手段２３へ入力された差分感度変換手段２２からの差分信号Ｄｍは、孤立点除去手段２３内の動き画素判定手段１０１および静止画素判定手段１０２へと入力される。

動き画素判定手段１０１では、差分信号Ｄｍを所定の閾値（第１の閾値）と比較して、差分信号Ｄｍが動きと判定される動き画素を判定し、比較結果を出力する。比較は、例えば、差分信号Ｄｍが所定の閾値より大きければ動き画素と判断し、結果として２値化した値を出力する。２値化した値は、例えば、動き画素と判断された場合は値‘１’とし、それ以外の場合は値‘０’とする。なお、この２値化した値は、上記したものに限るものではなく、比較により動き画素として判断された各画素の結果を示す値であれば、他の値であってもよい。

一方、孤立点除去手段２３内の静止画素判定手段１０２では、差分信号Ｄｍを所定の閾値（第２の閾値）と比較して、差分信号Ｄｍが静止と判定される静止画素を判定し、比較結果を出力する。比較は、例えば、差分信号Ｄｍが所定の閾値より小さければ静止画素と判断し、結果として２値化した値を出力する。２値化した値は、例えば、静止画素と判断された場合は値‘１’とし、それ以外の場合は値‘０’とする。なお、この２値化した値は、上記したものに限るものではなく、比較により静止画素として判断された各画素の結果を示す値であれば、他の値であってもよい。

また、図３に示す孤立点除去手段２３では、動き画素判定手段１０１と静止画素判定手段１０２を設けて、それぞれにおいて動き画素と静止画素を判定しているが、判定手段を共通で持ち、差分信号Ｄｍを所定の閾値（上記した第１の閾値及び第２の閾値と等しい）と比較して、差分信号Ｄｍが所定の閾値より小さければその画素を静止画素と判断し、所定の閾値より大きければ動画素と判断して、２値化した値を出力するよう構成してもよい。なお、上記図３に示すように動き画素判定手段１０１と静止画素判定手段１０２を設けることで、動きと静止の中間の値（動きまたは静止と判定できない差分）が設定され、完全動き画素および完全静止画素を判定することが可能になる。

孤立点除去手段２３内のエリア内動き画素累計演算手段１０３には、動き画素判定手段１０１からの動き画素として判定された画素を示す２値化された値が入力される。エリア内動き画素累計演算手段１０３は、動き画素として判定された画素を示す２値化された値に応じて、図４に示す画素のエリア内において、動き画素と判定された画素の数を累計する。すなわち、エリア内動き画素累計演算手段１０３では、動き画素判定手段１０１からの動き画素と判断された値‘１’となる場合を図４の１５画素のエリア内で累計して、エリア内における動き画素の累計値を動き画素数ｐｍｖとして出力する。

孤立点除去手段２３内のエリア内静止画素累計演算手段１０４には、静止画素判定手段１０２からの静止画素として判定された画素を示す２値化された値が入力される。エリア内静止画素累計演算手段１０４は、静止画素として判定された画素を示す２値化された値に応じて、図４に示す画素のエリア内において、静止画素と判定された画素の数を累計する。すなわち、エリア内静止画素累計演算手段１０４では、静止画素判定手段１０２からの静止画素と判断された値‘１’となる場合を図４の１５画素のエリア内で累計して、エリア内における静止画素の累計値を静止画素数ｐｓｔとして出力する。

そして、図３において、孤立点除去手段２３内のエリア内動き画素累計演算手段１０３から出力される動き画素数ｐｍｖは、条件Ａ比較手段１０５と条件Ｃ比較手段１０６へと送られ、また、孤立点除去手段２３内のエリア内静止画素累計演算手段１０４から出力される静止画素数ｐｓｔは、条件Ｂ比較手段１０７へと送られ、それぞれにおいて予め設定してある閾値ｔｈＡ、ｔｈＣ，およびｔｈＢと比較し、孤立点除去のための条件Ａ、条件Ｃ，条件Ｂを判定する。

孤立点除去手段２３内の条件Ａ比較手段１０５は、図４で示す画素エリア内１５画素における動き画素数ｐｍｖを閾値ｔｈＡと比較し、動き画素数ｐｍｖがｔｈＡより大きい場合、注目画素周辺は動きと判定し、条件Ａ判定結果ＣＡとして、判定結果ＣＡの値を‘１’（ＣＡ＝１であり、周辺は動きと判定したことを示す。）とし、それ以外の場合は、判定結果ＣＡの値を‘０’（ＣＡ＝０であり、中間もしくは静止を示す。）とする。ここで、予め設定してある閾値ｔｈＡは、画素エリア内の１５画素の範囲内で設定され、例えばｔｈＡ＝４とした場合は、１５画素中に動き画素数ｐｍｖが５以上となると、ＣＡ＝１となる。

孤立点除去手段２３内の条件Ｃ比較手段１０６では、図４で示す画素エリア内１５画素における動き画素数ｐｍｖを閾値ｔｈＣと比較し、動き画素数ｐｍｖがｔｈＣより小さい場合、注目画素周辺は静止と判定し、条件Ｃ判定結果ＣＣとして、判定結果ＣＣの値を‘１’（ＣＣ＝１であり、周辺は静止と判定）とし、それ以外の場合は、判定結果ＣＣの値を‘０’（ＣＣ＝０であり、中間もしくは動きを示す。）とする。ここで、予め設定してある閾値ｔｈＣは、画素エリア内の１５画素の範囲内で設定され、例えばｔｈＣ＝７とした場合は、１５画素中に動き画素数ｐｍｖが７より少ないと、ＣＣ＝１となる。なお、上記条件Ａ比較手段１０５での閾値ｔｈＡと同一の値とすることも可能である。

また、孤立点除去手段２３内の条件Ｂ比較手段１０７は、図４で示す画素エリア内１５画素における静止画素数ｐｓｔを閾値ｔｈＢと比較し、静止画素数ｐｓｔがｔｈＢより大きい場合、注目画素周辺は静止と判定し、条件Ｂ判定結果ＣＢとして、判定結果ＣＢの値を‘１’（ＣＢ＝１であり、周辺は静止画と判定したことを示す。）とし、それ以外の場合は、判定結果ＣＢの値を‘０’（ＣＢ＝０であり、中間もしくは動きを示す。）とする。ここで、予め設定してある閾値ｔｈＢは、画素エリア内の１５画素の範囲内で設定され、例えばｔｈＢ＝１０とした場合は、１５画素中に静止画素数ｐｓｔが１０より多くなると、ＣＢ＝１となる。

そして、条件Ａ比較手段１０５、条件Ｃ比較手段１０６および条件Ｂ比較手段１０７からの条件Ａ判定結果ＣＡ、条件Ｃ判定結果ＣＣ、条件Ｂ判定結果ＣＢは、孤立点除去のための多数決判定の条件Ａ、条件Ｃ，条件Ｂとして、多数決判定手段１０８へと出力される。

孤立点除去手段２３内の多数決判定手段１０８へは、差分感度変換手段２２からの差分信号Ｄｍと、条件Ａ判定結果ＣＡ、条件Ｃ判定結果ＣＣおよび条件Ｂ判定結果ＣＢが入力される。多数決判定手段１０８では、条件Ａ判定結果ＣＡ、条件Ｃ判定結果ＣＣ、条件Ｂ判定結果ＣＢに応じて、注目画素における差分信号Ｄｍに対し、周辺画素での値が示す動きとのバラツキを補正し、値を統一する。即ち、注目画素での差分感度変換手段２２からの差分信号が動きか静止かを多数決判定して、そして、動きに該当する差分として、補正した差分信号（動き検出信号ＭＤＴ）を出力する。図５は、孤立点除去手段２３内の多数決判定手段１０８の一構成例を示すブロック図であり、多数決判定手段１０８は、条件Ａ加算手段１１１と、条件Ｂ減算手段１１２と、条件Ｃ減算手段１１３と、選択手段１１４とから構成される。

多数決判定手段１０８内の条件Ａ加算手段１１１、条件Ｂ減算手段１１２および条件Ｃ減算手段１１３へは、差分感度変換手段２２からの差分信号Ｄｍが送られ、それぞれにおいて予め設定してある補正値ＡＡＤ、ＢＡＤ、ＣＡＤを差分信号Ｄｍとの加算もしくは減算処理を行う。

多数決判定手段１０８内の条件Ａ加算手段１１１では、差分感度変換手段２２からの差分信号Ｄｍが入力され、差分信号Ｄｍに補正値ＡＡＤを加算し、加算結果（Ｄｍ＋ＡＡＤ）を選択手段１１４へと送る。補正値ＡＡＤを加算することで、差分信号Ｄｍの値を大きくし、動きに該当する差分値寄りへ補正することとなる。

多数決判定手段１０８内の条件Ｂ減算手段１１２では、差分感度変換手段２２からの差分信号Ｄｍが入力され、差分信号Ｄｍから補正値ＢＡＤを減算し、減算結果（Ｄｍ−ＢＡＤ）を選択手段１１４へと送る。補正値ＢＡＤを減算することで、差分信号Ｄｍを小さく０へ近づけることなり、静止に該当する差分値寄りへ補正することとなる。なお、減算結果が負（−）の値となった場合は、０へクリップし、値０を出力してもよい。

同様に、多数決判定手段１０８内の条件Ｃ減算手段１１３では、差分感度変換手段２２からの差分信号Ｄｍが入力され、差分信号Ｄｍから補正値ＣＡＤを減算し、減算結果（Ｄｍ−ＣＡＤ）を選択手段１１４へと送る。補正値ＣＡＤを減算することで、差分信号Ｄｍを小さく０へ近づけることなり、静止に該当する差分値寄りへ補正することとなる。なお、減算結果が負（−）の値となった場合は、０へクリップし、値０を出力してもよい。

多数決判定手段１０８内の選択手段１１４へは、差分感度変換手段２２からの差分信号Ｄｍと、条件Ａ加算手段１１１からの加算結果（Ｄｍ＋ＡＡＤ）と、条件Ｂ減算手段１１２からの減算結果（Ｄｍ−ＢＡＤ）、条件Ｃ減算手段１１３からの減算結果（Ｄｍ−ＣＡＤ）および固定値ＦＩＸＤが入力されており、また、条件Ａ判定結果ＣＡ、条件Ｃ判定結果ＣＣおよび条件Ｂ判定結果ＣＢが入力される。選択手段１１４では、条件Ａ判定結果ＣＡ、条件Ｃ判定結果ＣＣおよび条件Ｂ判定結果ＣＢに応じて、差分信号Ｄｍと、加算結果（Ｄｍ＋ＡＡＤ）と、減算結果（Ｄｍ−ＢＡＤ）、減算結果（Ｄｍ−ＣＡＤ）および固定値ＦＩＸＤから信号を選択して、以下の条件のように孤立点除去のための多数決判定を行い、動き検出信号ＭＤＴを出力する。

条件Ａ判定結果ＣＡが値‘１’（ＣＡ＝１）であり、周辺は動きと判定した場合は、加算結果（Ｄｍ＋ＡＡＤ）を選択して、ＭＤＴ＝（Ｄｍ＋ＡＡＤ）を出力する。すなわち、差分信号Ｄｍの値を動き寄りへ補正する。

条件Ｂ判定結果ＣＢが値‘１’（ＣＢ＝１）であり、周辺は静止画と判定した場合は、減算結果（Ｄｍ−ＢＡＤ）を選択して、ＭＤＴ＝（Ｄｍ−ＢＡＤ）を出力する。すなわち、差分信号Ｄｍの値を静止画寄りへ補正する。

条件Ｃ判定結果ＣＣが値‘１’（ＣＣ＝１）となり、周辺は静止画と判定した場合は、減算結果（Ｄｍ−ＣＡＤ）を選択して、ＭＤＴ＝（Ｄｍ−ＣＡＤ）を出力する。すなわち、差分信号Ｄｍの値を静止画寄りへ補正する。

さらには、条件Ａ判定結果ＣＡが値‘１’（ＣＡ＝１）かつ条件Ｂ判定結果ＣＢが値‘１’（ＣＢ＝１）となる場合には、動きと静止の中間値として、固定値ＦＩＸＤを選択して、ＭＤＴ＝ＦＩＸＤを出力する。これは、差分信号Ｄｍの値が静止画か動きかが判断できない場合となる。

上記条件Ａ、Ｂ、Ｃの結果が ‘１’として得られない場合には、差分信号Ｄｍをそのまま選択して、ＭＤＴ＝Ｄｍを出力する。

孤立点除去手段２３内の多数決判定手段１０８は、図６の多数決判定手段１０８ｂに示されるように構成することもできる。図６において、図５の構成と同一又は対応する構成には、同じ符号を付してある。図６において、多数決判定手段１０８ｂは、上記図５における構成に加え、切り換え手段Ｂ１１５と、切り換え手段Ａ１１６と、切り換え手段Ｆ１１７と、切り換え手段Ｃ１１８とを設け、差分感度変換手段２２からの差分信号Ｄｍに対し、条件Ａ判定結果ＣＡ、条件Ｃ判定結果ＣＣおよび条件Ｂ判定結果ＣＢに応じて、加算結果（Ｄｍ＋ＡＡＤ）と、減算結果（Ｄｍ−ＢＡＤ）、減算結果（Ｄｍ−ＣＡＤ）および固定値ＦＩＸＤから信号を切り換え、上述したように孤立点除去のための多数決判定を行い、動き検出信号ＭＤＴを出力する。その構成及び動作は、上記で説明した判定と同様であるので、その詳細な説明は省略する。

多数決判定手段１０８ｂでは、第１の切り換え手段（以下「切り換え手段Ｂ」と言う）１１５、第２の切り換え手段（切り換え手段Ａ）１１６、第３の切り換え手段（切り換え手段Ｆ）１１７及び第４の切り換え手段（切り換え手段Ｃ）１１８において、条件Ａ判定結果ＣＡ、条件Ｃ判定結果ＣＣおよび条件Ｂ判定結果ＣＢに応じて、加算結果もしくは減算結果および固定値を順次切り換える。よって、それぞれの判定条件の優先順位が設定できる。

なお、多数決判定手段１０８又は１０８ｂにおける孤立点除去のための多数決判定の条件は、上記順序、条件に限られるものではなく、例えば、条件Ａ判定結果ＣＡと条件Ｂ判定結果ＣＢのみにより、動き検出信号ＭＤＴを周囲と同一の値へ補正するよう構成してもよく、また、条件Ａ判定結果ＣＡと条件Ｂ判定結果ＣＢのみにより、加算または減算処理した差分信号へ補正することもできる。

以上のように、動き検出手段２０内の孤立点除去手段２３は、差分感度変換手段２２からの差分信号Ｄｍに対し、所定の周辺画素範囲内の差分信号と値の大きさを多数決判定し、孤立点を除去して値を統一し、動きの検出漏れを補正して、動きに該当する差分として補正した動き検出信号ＭＤＴを動き度合い生成手段１９内のノイズ減算手段２４へと出力する。この動き検出信号ＭＤＴは、フレーム差分Ｄｉｆｆから、映像信号での動きを抽出し、孤立点を除去して得た差分値を示す信号であり、その値が大きい場合は、動き画素であり、０であれば静止画素となる。すなわち、動き検出信号ＭＤＴの値は動き量を示すこととなる。

次に、上記動き・ノイズ検出手段１４内のノイズ判定手段３０の構成について説明する。図１において、動き・ノイズ検出手段１４内のノイズ判定手段３０には、動き検出手段２０内の差分感度変換手段２２からの非線形変換された差分信号Ｄｍが入力される。ノイズ判定手段３０は、差分信号Ｄｍから、差分信号Ｄｍに含まれる値が比較的大きなノイズ成分を判定し、ノイズの度合いを示すノイズ判定結果ＮＤＴを出力する。

ここで、フレーム差分Ｄｉｆｆに基づく差分信号Ｄｍには、動きと、比較的値が大きなノイズ成分が含まれている。上述したように、上記動き検出手段２０内の孤立点除去手段２３では、差分信号Ｄｍの孤立点を除去して補正し、動きの検出漏れを補正した値としている。よって、ノイズ成分による差分信号であっても、周辺の画素のバラツキ具合により、動きに該当する差分として補正して動きと誤検出される場合がある。そこで、ノイズ判定手段３０では、差分信号Ｄｍに存在する高域周波数成分の程度、すなわち、差分信号Ｄｍに含まれるノイズ成分の度合いを判定する。

ノイズ判定手段３０内のＢＰＦ３１には、動き検出手段２０内の差分感度変換手段２２からの差分信号Ｄｍが入力される。ＢＰＦ３１では、差分信号Ｄｍにおける高周波数成分、すなわちノイズ成分を抽出する。ＢＰＦ３１は、例えば図７（ａ）に示すような注目画素（図中斜線で示す画素）位置を中心とした垂直方向３ライン、水平方向３画素の範囲に対するＢＰＦを構成する。なお、ＢＰＦ３１は、これに限定されるものではなく、例えば、注目画素を中心とした水平方向３画素（垂直方向１ラインのみ）に対する構成（図７（ｂ）参照）とすることもできる。

ノイズ判定手段３０内の絶対値演算手段３２には、ＢＰＦ３１の出力が入力される。絶対値演算手段３２は、ＢＰＦ３１の出力の絶対値を演算し、差分ノイズ成分Ｎａｂｓとして出力する。

ノイズ判定手段３０内の平均化手段３３には、絶対値演算手段３２からの差分ノイズ成分Ｎａｂｓが入力される。平均化手段３３では、差分ノイズ成分Ｎａｂｓに対し各画素の周辺の画素でのノイズ成分の平均化を行う。これは、動きのエッジ部分など、差分ノイズ成分Ｎａｂｓが急激に変化すると考えられる場合の影響を防ぐためである。平均値の演算を行う範囲は、例えば注目画素を中心とした水平５画素から成るものとし、この水平５画素での差分ノイズ成分Ｎａｂｓの平均値を演算し、注目画素における平均ノイズ成分Ｎａｖｅとして出力する。なお、平均化する画素の範囲は、水平５画素に限るものではなく水平３画素や水平７画素と設定してもよい。

ノイズ判定手段３０内のノイズ判定感度変換手段３４には、平均化手段３３からの平均ノイズ成分Ｎａｖｅが入力される。ノイズ判定感度変換手段３４では、例えば平均ノイズ成分Ｎａｖｅに所定の感度倍率を乗算し、オフセット値を減算して、その演算結果を所定の値内に制限することで非線形変換し、ノイズ判定結果ＮＤＴとして出力する。平均ノイズ成分Ｎａｖｅは、差分信号Ｄｍから抽出されたノイズ成分であり、平均ノイズ成分Ｎａｖｅの値が大きいほど差分信号がノイズ成分である度合いが高くなり、感度倍率を大きくすることで、平均ノイズ成分Ｎａｖｅをノイズと判定しやすくすることとなり、差分信号でのノイズの度合いを示す。

そして、ノイズ判定感度変換手段３４は、感度を調整した平均化ノイズ成分をノイズ判定結果ＮＤＴとして動き度合い生成手段１９内のノイズ減算手段２４へと出力する。このノイズ判定結果ＮＤＴは、フレーム差分に含まれた比較的値が大きなノイズ成分の度合いを示すこととなる。

次に、図１において、動き・ノイズ検出手段１４内の動き度合い生成手段１９には、動き検出手段２０からの動き検出信号ＭＤＴと、ノイズ判定手段３０からのノイズ判定結果ＮＤＴが入力される。動き度合い生成手段１９は、動き検出信号ＭＤＴからノイズ判定結果ＮＤＴを減算することで、フレーム差分における動きの度合いを示す動き度合い信号ＭＤＳを生成し、以下のように構成される。

動き度合い生成手段１９内のノイズ減算手段２４には、動き検出手段２０からの動き検出信号ＭＤＴと、ノイズ判定手段３０からのノイズ判定結果ＮＤＴが入力される。ノイズ減算手段２４は、動き検出信号ＭＤＴからノイズ判定結果ＮＤＴを減算し、減算結果である動き信号ＭＳＧを出力する。

ここで、フレーム差分Ｄｉｆｆには映像信号での「動き」と動きと混合される「ノイズ」が存在している。よって、フレーム差分から検出した動き量を示す動き検出信号ＭＤＴから、ノイズ成分の度合いを示すノイズ判定結果ＮＤＴを減算することで、ノイズが動きとして検出されている場合において、動き量を小さくして、ノイズ、すなわち静止寄りへ動き検出した結果を補正でき、動き量からフレーム差分に含まれるノイズの成分を区別することができる。

動き度合い生成手段１９内のＬＰＦ２５には、ノイズ減算手段２４からの動き信号ＭＳＧが入力される。ＬＰＦ２５では、動き信号ＭＳＧに対し、水平もしくは垂直・水平方向ローパスフィルタ処理を施し、空間拡大処理して動き度合い変換手段２６へと出力する。

動き度合い生成手段１９内の動き度合い変換手段２６には、ＬＰＦ２５からの出力が入力され、動きの度合いを示す動き度合い信号ＭＤＳを生成し、出力する。動き度合い変換手段２６では、ＬＰＦ２５による空間拡大処理後の動き信号に対し、乗算、振幅制限等の変換処理を行い、動きの度合いを示す例えば０から８までの９段階の動き度合い信号ＭＤＳへ変換する。すなわち、ＬＰＦ２５からの動き信号が０以下であれば、ＭＤＳ＝０とし、所定値以上の値の場合はＭＤＳ＝８となるように変換することで、０から８の間の値でその動きの度合いを示す動き度合い信号ＭＤＳへ変換される。この動きの度合いを示す動き度合い信号ＭＤＳは、動き信号の値が大きく、フレーム差分が動きと検出される場合はＭＤＳ＝８（完全動き画素）となり、動き信号の値が小さく（０及び０以下）、静止画部分もしくは差分がノイズ成分であると検出される場合は、ＭＤＳ＝０（完全静止画素）となり、０から８の間の値でその動きの度合いを示すこととなる。なお、上記動き度合い信号ＭＤＳの設定は、動きの度合いを示す０から８までの９段階として説明したが、これに限るものではなく、動きの度合いを示す値であれば、９段階以上でも、それ以下でも可能である。また、動き度合い信号ＭＤＳへの変換は、ＬＰＦ２５からの動き信号に対し、所定の値を乗算した後、０から８までの値へ振幅制限することにより、動き度合いを示す信号へ変換してもよい。

そして、動き度合い生成手段１９内の動き度合い変換手段２６からの動き度合い信号ＭＤＳは、係数変換手段１６へと送られる。

係数変換手段１６には、動き・ノイズ検出手段１４における動き度合い生成手段１９からの動き度合い信号ＭＤＳが入力され、動き度合い信号ＭＤＳに応じたノイズに対する巡回係数Ｋｍが求められる。巡回係数Ｋｍは、動き度合い信号ＭＤＳが示す動きの度合いが大きくなるにつれて、小さくなるとともに、動き度合い信号ＭＤＳが示す動きの度合いが所定の値以上であるときに０となり、動き度合い信号ＭＤＳの値の増減に応じて、０から１までの間で変化する。具体的には、係数変換手段１６では、動きの度合い（動き度合い信号ＭＤＳの値）に応じて、動き度合い信号ＭＤＳが動きを示すＭＤＳ＝８の場合は巡回係数Ｋｍ＝０とし、動きの度合いが低く、静止部分もしくはノイズ成分であると検出されるＭＤＳ＝０の場合は、Ｋｍ＝Ｋｍａｘ（Ｋｍａｘ≦１）として算出され、このとき、巡回係数Ｋｍは０≦Ｋｍ≦１となる。

図８は、ノイズ除去装置１における係数変換手段１６の一構成例を示すブロック図であり、係数変換手段１６は、係数算出手段２０１と、傾き設定手段２０２と、係数制限手段２０３と、係数最大値設定手段２０４とから構成される。

係数変換手段１６内の係数算出手段２０１には、動き・ノイズ検出手段１４からの動き度合い信号ＭＤＳが入力され、また、傾き設定手段２０２による傾き設定値Ｅｆが入力される。係数算出手段２０１は、動き度合い信号ＭＤＳの値と傾き設定手段２０２による傾き設定値Ｅｆにより、巡回係数に相当する係数値ｐｋｍを算出する。上述したように、例えば動き度合い信号ＭＤＳが０から８で設定された場合には、係数値ｐｋｍの算出は、動き度合い信号ＭＤＳを最大値８から減算した値と傾き設定値Ｅｆを乗算することにより、すなわち、ｐｋｍ＝（８−ＭＤＳ）×Ｅｆとして求める。このとき、係数値ｐｋｍは、０≦ｐｋｍ≦８×Ｅｆとなる。なお、乗算により係数値を求めると説明したが、例えば、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）などにより構成し、傾き設定値Ｅｆと動き度合い信号ＭＤＳの値をアドレスとして係数値ｐｋｍを発生してもよい。

係数変換手段１６内の傾き設定手段２０２は、上記係数算出手段２０１において動き度合い信号ＭＤＳから係数値ｐｋｍを算出する乗算処理に対し、傾き（乗算値）Ｅｆを設定する。傾き設定手段２０２により設定される傾き設定値Ｅｆにより、動き度合い信号ＭＤＳの値の変化に対する巡回係数Ｋｍの変化量が設定される。

上記係数算出手段２０１により算出された係数値ｐｋｍは、係数制限手段２０３へと出力される。

係数変換手段１６内の係数制限手段２０３には、係数算出手段２０１からの係数値ｐｋｍと、係数最大値設定手段２０４による係数最大値Ｋｍａｘ（０＜Ｋｍａｘ≦１）が入力される。係数制限手段２０３は、係数算出手段２０１からの係数値ｐｋｍに対して値を係数最大値Ｋｍａｘまでに制限して、巡回係数Ｋｍとして出力する。したがって、巡回係数Ｋｍは０≦Ｋｍ≦Ｋｍａｘとなる。

係数変換手段１６内の係数最大値設定手段２０４は、ノイズに対する巡回係数Ｋｍの最大値Ｋｍａｘを設定する。上記係数制限手段２０３から出力される巡回係数Ｋｍは、最大値Ｋｍａｘに制限されることとなる。巡回係数Ｋｍは、ノイズ除去を行う際の巡回値を設定するものであり、この最大値Ｋｍａｘにより、ノイズ除去効果の強さを調整できる。

なお、上記係数変換手段１６は、係数算出手段２０１と係数制限手段２０３による演算処理及び最大値の制限により、動きの度合いに応じた巡回係数Ｋｍを求めるよう構成したが、例えば、動き度合い信号ＭＤＳをアドレスとしたＲＯＭにより構成し、巡回係数Ｋｍを得てもよい。さらには、動き度合い信号ＭＤＳ、動き度合い信号ＭＤＳに対する巡回係数変化度合い（例えば、上記傾き設定）、巡回係数の最大値をアドレスとして設定しても、上記と同様の効果を奏する。

図９は、係数変換手段１６での処理における入出力特性の一例である動き度合い信号ＭＤＳ（横軸）と出力される巡回係数Ｋｍ（縦軸）の関係を示しており、傾き設定手段２０２による傾き設定Ｅｆ１の場合を実線で、傾き設定Ｅｆ２の場合を破線で示している。動き度合い信号ＭＤＳがＭＤ１（例えば８）であって動きを示す場合は、巡回係数Ｋｍ＝０とし、動きの度合いが低く、ノイズ成分であると検出されるＭＤＳ＝０の場合は、Ｋｍ＝Ｋｍａｘ（Ｋｍａｘ≦１）として、動きの度合い（動き度合い信号ＭＤＳの値）が大きくなるにつれ、巡回係数Ｋｍの値が小さくなるように変化させることで、動きを考慮したノイズに対する巡回係数が得られる。

そして、係数変換手段１６内の係数制限手段２０３により最大値Ｋｍａｘへ制限された巡回係数Ｋｍは、図１における乗算手段１７へと出力される。

乗算手段に１７は、振幅制限手段１３からの差分値Ｄｆｎと上記係数変換手段１６からの巡回係数Ｋｍが送られる。乗算手段１７では、振幅制限手段１３からの差分値Ｄｆｎに巡回係数Ｋｍが乗算され、ノイズの巡回量ＮｄをＫｍ×Ｄｆｎとして求める。得られたノイズ巡回量Ｎｄは、演算手段１８へと出力される。

ここで、巡回係数Ｋｍは、動き度合い信号ＭＤＳの値に応じて算出されており、動き度合い信号ＭＤＳが動きを示す場合は、巡回係数Ｋｍ＝０として送られているので、動き部分でのノイズの巡回量ＮｄはＮｄ＝０となる。一方で、動きの度合いが低く、ノイズ成分であると検出される場合は、Ｋｍ＝Ｋｍａｘとなっているので、動き部分以外でのノイズ巡回量Ｎｄは最大値に設定でき、ノイズの除去効果を大きくすることができ、動きの度合いに応じて段階的にノイズの除去効果を変化できる。

演算手段１８には、上記乗算手段１７からのノイズ巡回量Ｎｄと入力信号Ｄｉ０が入力される。演算手段１８は、入力信号Ｄｉ０に対してノイズ巡回量Ｎｄを加算または減算することで、映像信号中のノイズを除去し、ノイズ除去後の出力信号Ｄｏ０を得る。ここで、演算手段１８の処理は、乗算手段１７からのノイズ巡回量Ｎｄの符号（正か負か）によって加算または減算処理が行われ、ノイズを除去するようにしている。

次に、実施の形態１によるノイズ除去装置１において、フレーム間の差分から、映像信号の動きとノイズを判定し、その判定結果から動きの度合いを示す動き度合い信号ＭＤＳを得て、動き度合い信号ＭＤＳ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う動作について、具体的に説明する。

図１０は、ノイズ除去装置１において、ノイズ除去の動作を説明するフローチャートである。以下、図１０を用いて説明する。

ノイズ除去装置１へ入力された映像信号Ｄｉ０とフレームメモリ１１により１フレーム遅延されたノイズ除去後の前フレーム信号Ｉｍ１は、減算手段１２に入力され、現フレーム信号Ｄｉ０と前フレーム信号Ｉｍ１の間のフレーム差分Ｄｉｆｆが求められる（ステップＳ１）。振幅制限手段１３では、フレーム差分Ｄｉｆｆに対して、所定の値内に振幅を制限し、振幅制限された差分値Ｄｆｎをノイズ成分として出力する。

また、上記フレーム差分Ｄｉｆｆは、動き・ノイズ検出手段１４内の動き検出手段２０における絶対値演算手段２１に入力され、絶対値を演算して、フレーム差分の絶対値Ｄａｂｓを得る。この差分絶対値Ｄａｂｓは、差分感度変換手段２２において、非線形変換され、非線形変換後の差分信号Ｄｍは動き検出手段２０内の孤立点除去手段２３とノイズ判定手段３０へ送られる（ステップＳ２）。この差分信号Ｄｍには、動きと比較的値が大きなノイズ成分が含まれている。

動き検出手段２０内の孤立点除去手段２３では、注目画素における差分信号Ｄｍに対し、周辺画素範囲内の差分信号と値の大きさを多数決判定して、周辺画素での差分信号の値と統一するよう差分信号Ｄｍの値を補正することで、動きに該当する差分を求め、動き検出信号ＭＤＴを得る（ステップＳ３）。この差分信号Ｄｍを補正した後の動き検出信号ＭＤＴは、動きとして検出された差分信号となり、動き量を示し、動き度合い生成手段１９内のノイズ減算手段２４へと送られる。

また、動き検出手段２０内の差分感度変換手段２２からの差分信号Ｄｍは、ノイズ判定手段３０内のＢＰＦ３１に入力される。ＢＰＦ３１では、差分信号Ｄｍにおける高周波数成分、すなわちノイズ成分を抽出した後、絶対値演算手段３２において絶対値を演算し、差分ノイズ成分Ｎａｂｓとして得る（ステップＳ４）。

絶対値演算手段３２からの差分ノイズ成分Ｎａｂｓは、ノイズ判定手段３０内の平均化手段３３に入力され、各画素の周辺の画素での平均値が平均ノイズ成分Ｎａｖｅとして求められる。この平均ノイズ成分Ｎａｖｅは、ノイズ判定感度変換手段３４に入力され、平均ノイズ成分Ｎａｖｅを非線形変換し、ノイズ判定結果ＮＤＴとして出力する（ステップＳ５）。このノイズ判定結果ＮＤＴは、フレーム差分に含まれた比較的値が大きなノイズ成分の度合いを示すこととなる。

ここで、差分信号Ｄｍには、動きと比較的値が大きなノイズ成分が含まれており、上記動き検出手段２０内の孤立点除去手段２３では、差分信号Ｄｍの孤立点を除去して補正し、動きの検出漏れを補正した動き検出信号ＭＤＴとしている。よって、ノイズ成分による差分信号であっても、周辺の画素のバラツキ具合により、動きに該当する差分として補正して誤検出する場合があり、ノイズ判定手段３０では、差分信号Ｄｍに含まれる高域周波数成分の程度、すなわち、差分信号Ｄｍに含まれるノイズ成分の度合いを判定することで、フレーム差分がノイズ成分によるものかを判定し、動きから区別する。

次に、動き度合い生成手段１９内のノイズ減算手段２４では、動き検出信号ＭＤＴとノイズ判定結果ＮＤＴが入力され、動き検出信号ＭＤＴからノイズ判定結果ＮＤＴを減算し、減算結果である動き信号ＭＳＧを出力する（ステップＳ６）。フレーム差分から検出した動き量を示す動き検出信号ＭＤＴから、ノイズ成分の度合いを示すノイズ判定結果ＮＤＴを減算することで、ノイズが動きとして検出されている場合において、動き量を小さくして、ノイズ、すなわち静止寄りへ動き検出した結果を補正でき、動き量からフレーム差分に含まれるノイズの成分を区別することができる。

ノイズ減算手段２４からの動き信号ＭＳＧは、ＬＰＦ２５へ入力され、ローパスフィルタ処理を施し、空間拡大処理して動き度合い変換手段２６へと入力する。動き度合い変換手段２６においては、ＬＰＦ２５後の信号に応じて、動きの度合いを示す動き度合い信号ＭＤＳを生成する（ステップ７）。動き度合い信号ＭＤＳは、例えば０から８までの９段階で設定し（これに限定されるものではない）、ＬＰＦ２５からの動き信号が０以下であれば、ＭＤＳ＝０とし、所定値以上の値の場合はＭＤＳ＝８となるように変換する。よって、この動き度合い信号ＭＤＳは、０から８の間の値でその動きの度合いを示し、動き信号の値が大きく、フレーム差分が動きと検出される場合はＭＤＳ＝８（完全動き画素）となり、動き信号の値が小さく（０及び０以下）、静止画部分もしくは差分がノイズ成分であると検出される場合は、ＭＤＳ＝０（完全静止画素）となり、０から８の間の値でその動きの度合いを示すこととなる。

そして、動き・ノイズ検出手段１４内の動き度合い変換手段２６からの動き度合い信号ＭＤＳは、係数変換手段１６へと送られる。

係数変換手段１６では、動き・ノイズ検出手段１４からの動き度合い信号ＭＤＳに応じたノイズに対する巡回係数Ｋｍが求められる。巡回係数Ｋｍは、動き度合い信号ＭＤＳの値で示される動きの度合いに応じて算出され、例えば、図９に示すように、傾き設定値Ｅｆと最大値Ｋｍａｘ（Ｋｍａｘ≦１）から、動き度合い信号ＭＤＳが動きを示す場合は、巡回係数Ｋｍ＝０とし、動きの度合いが低く、ノイズ成分であると検出されるＭＤＳ＝０の場合は、Ｋｍ＝Ｋｍａｘとして、動き度合い信号ＭＤＳの値が大きくなるにつれ、巡回係数Ｋｍの値を小さくなるように変化させることで、動きを考慮したノイズに対する巡回係数Ｋｍを得る（ステップＳ８）。

このようにして動きの度合いを示す動き度合い信号ＭＤＳに応じて得られた巡回係数Ｋｍは、乗算手段１７へと入力される。乗算手段１７では、振幅制限手段１３からの差分値Ｄｆｎと巡回係数Ｋｍが乗算され、ノイズの巡回量ＮｄをＫｍ×Ｄｆｎとして求め、得られたノイズ巡回量Ｎｄを演算手段１８へと送る（ステップＳ９）。

演算手段１８においては、入力信号Ｄｉ０に対して上記乗算手段１７からのノイズ巡回量Ｎｄを（ノイズ巡回量Ｎｄの符号により）加算または減算することで（ステップＳ１０）、映像信号中のノイズを除去して、ノイズ除去後の出力信号Ｄｏ０を得る（ステップＳ１１）。

ここで、上記巡回係数Ｋｍは、動き度合い信号ＭＤＳの値に応じて算出されており、動き度合い信号ＭＤＳが動きを示す場合（ＭＤＳ＝８の場合）は、巡回係数Ｋｍ＝０として送られているので、動き部分でのノイズの巡回量ＮｄはＮｄ＝０となる。よって、動き度合いを示す動き度合い信号ＭＤＳがＭＤＳ＝８となる動き部分では、入力信号Ｄｉ０に加算されるノイズ巡回量は０で、ノイズの除去が行われないこととなり、また、動き度合い信号ＭＤＳの値に応じてノイズ巡回量Ｎｄの値が小さくなるので、尾引きや残像を低減できる。一方で、動きの度合いが低く、ノイズ成分であると検出される場合（ＭＤＳ＝０の場合）は、Ｋｍ＝Ｋｍａｘとなっているので、動き部分以外でのノイズ巡回量Ｎｄは最大値に設定でき、ノイズの除去効果を大きくすることができる。

以上より、実施の形態１のノイズ除去装置１によれば、減算手段１２で得られたフレーム差分Ｄｉｆｆに対して、動き検出手段２０により動きに該当する差分を求めて、動き量を示す動き検出信号ＭＤＴを得るとともに、ノイズ判定手段３０において、差分信号Ｄｍに含まれるノイズ成分を抽出し、ノイズの度合いであるノイズ判定結果ＮＤＴを求める。そして、動き検出信号ＭＤＴとノイズ判定結果ＮＤＴから、動きの度合いを示す動き度合い信号ＭＤＳを得て、この動き度合い信号ＭＤＳに応じたノイズに対する巡回係数Ｋｍを得て、入力信号のノイズ除去を行う。よって、ノイズ成分の値が大きな映像信号に対しても、フレーム間の差分に含まれる映像信号の動きからノイズ成分を区別し、ノイズを動きと誤検出することなく動きの度合いを検出し、正確に検出された動きの度合いに応じたノイズの巡回係数が得られるので、静止したノイズ部分に対してはノイズの巡回量を上げることができ、動き部分に対してはノイズ巡回量を０として尾引きや残像を低減して、良好なノイズ除去効果を得ることができる。

なお、上記実施の形態１におけるノイズ除去装置１では、ノイズ除去後の出力信号を１フレーム遅延させ処理するフレーム巡回型ノイズ除去装置として構成し、フレームメモリ１１において、ノイズ除去後の出力信号Ｄｏ０を１フレーム遅延させてフレーム差分Ｄｉｆｆを求めるよう説明したが、本発明はこれに限るものではなく、図１１に示すように、現フレームの入力信号Ｄｉ０をそのままフレームメモリ１１により１フレーム遅延してフレーム差分を求める非巡回型のノイズ除去装置（非巡回型ノイズ除去装置と呼ぶ）を構成することもできる。図１１は非巡回型ノイズ除去装置１０の構成を示すブロック図であり、図１１において、図１の構成と同一又は対応する構成には、同じ符号を付してある。その構成及び動作は、フレームメモリ１１が入力信号Ｄｉ０を１フレーム遅延すること以外は、上記で説明した図１と同様であるので、その詳細な説明は省略するが、非巡回型の場合、入力フレームとその前フレームの２フレーム間のフレーム相関を用いた演算となる。

一方で、上記図１のノイズ除去装置１のようなフレーム巡回型の場合、ノイズ除去後の映像信号をフレーム遅延させるため、２フレーム間だけでなく多フレームに渡る演算となる。フレーム巡回型ノイズ除去装置１と非巡回型ノイズ除去装置１０の処理は同じであるが、ノイズ除去効果は巡回型ノイズ除去装置１の場合が大きく、しかし、動きが多い映像信号の場合には、非巡回型ノイズ除去装置１１が尾引きや残像を低減できる。

また、フレームメモリ１１では、映像信号を１フレーム分遅延すると説明したが、入力映像信号は、インターレース信号であっても、順次走査（プログレッシブ）信号であってもよく、フレームメモリ１１において、入力映像信号がインターレース信号の場合は２フィールド分の遅延を行い、プログレッシブ信号の場合は１フレーム分遅延を行えば、同様に構成できる。

また、係数変換手段１６において、動き度合い信号ＭＤＳに応じて求められる巡回係数Ｋｍの特性を図９に示されるように構成するよう説明したが、本発明はこれに限るものではなく、得られた動き度合い信号ＭＤＳに応じて、例えば所定の動き度合い信号ＭＤＳが所定値ＭＤ２より小さい場合はＫｍを所定の固定値として、所定値ＭＤ２から動きを示す動き度合い信号の最大値まで、動きの度合いが大きくなるにつれ徐々にＫｍを小さくし、動き度合い信号の最大でＫｍ＝０なるように変換するよう構成してもよく、巡回係数Ｋｍが、動き度合いを示す動き度合い信号ＭＤＳに応じて変化して、動きを考慮したノイズに対する巡回係数が得られれば、同様の効果を奏する。

さらに、上記説明においては、ノイズ除去装置１の各構成がハードウェア構成であるように説明しているが、本発明を、プログラム制御におけるソフトウェアの処理により実現するよう構成してもよい。

実施の形態２．
上記実施の形態１のノイズ除去装置１では、動き・ノイズ検出手段１４内の動き検出手段２０における差分感度変換手段２２から得た非線形変換された差分信号Ｄｍにより、ノイズ判定手段３０でノイズ判定結果を生成するよう構成したが、減算手段１２から得られたフレーム差分Ｄｉｆｆにより、動き検出を行うとともにノイズ判定結果を求めるよう構成することもできる。

図１２は、本発明の実施の形態２によるノイズ除去装置（すなわち、実施の形態２のノイズ除去方法を実施することができる装置）の構成を示すブロック図であり、巡回型のノイズ除去装置を構成している。図１２において、図１の構成と同一又は対応する構成には、同じ符号を付してある。

図１２において、実施の形態２のノイズ除去装置２は、上記実施の形態１のノイズ除去装置１（図1参照）の構成における動き・ノイズ検出手段１４の代わりに動き・ノイズ検出手段１５を用いている。動き・ノイズ検出手段１５は、図１の動き・ノイズ検出手段１４と同様であるが、図１のノイズ判定手段３０の代わりにノイズ判定手段４０を備えている。ノイズ判定手段４０は、減算手段１２からのフレーム差分Ｄｉｆｆにより、このフレーム差分Ｄｉｆｆがノイズであるかを判定する。これら動き・ノイズ検出手段１５におけるノイズ判定手段４０に関する部分以外の構成及び動作は、上記実施の形態１に示されるものと同じであり、その詳細な説明は省略する。

実施の形態２における動き・ノイズ検出手段１５は、上記動き・ノイズ検出手段１４と同様、入力フレーム信号と１フレーム前の信号の間での差分が「動き」に該当するか「ノイズ」に該当するかを検出し、検出結果から動きの度合いを示す動き度合い信号を出力するものであり、フレーム差分Ｄｉｆｆから動きを検出する動き検出手段２０と、フレーム差分Ｄｉｆｆにより、この差分がノイズであるかを判定するノイズ判定手段４０と、動き度合い生成手段１９とから構成されている。

フレームメモリ１１で、ノイズ除去後の信号Ｄｏ０を１フレーム遅延させ、減算手段１２において、現フレーム信号Ｄｉ０と前フレーム信号Ｉｍ１のフレーム差分Ｄｉｆｆを求める構成、及び振幅制限手段１３、動き・ノイズ検出手段１５内の動き検出手段２０における構成は、上記実施の形態１に示されるものと同じであり、その詳細な説明は省略する。

動き・ノイズ検出手段１５内のノイズ判定手段４０の構成について説明する。ノイズ判定手段４０は、フレーム差分Ｄｉｆｆを非線形変換する感度変換手段４１と、非線形変換後の差分信号Ｄｎの高周波成分を抽出するＢＰＦ４２と、ＢＰＦ４２の出力の絶対値Ｎａｂｓ２を演算する絶対値演算手段４３と、各画素の周辺画素での平均値Ｎａｖｅ２を求める平均化手段４４と、上記平均化手段４４からの出力Ｎａｖｅ２を非線形変換し、ノイズ判定結果の感度を調整するためのノイズ判定感度変換手段４５とを備えている。図１２において、動き・ノイズ検出手段１５内のノイズ判定手段４０には、減算手段１２からのフレーム差分Ｄｉｆｆが入力される。ノイズ判定手段４０は、フレーム差分Ｄｉｆｆから、フレーム差分Ｄｉｆｆに含まれるノイズ成分を判定し、ノイズの度合いを示すノイズ判定結果ＮＤＴ２を出力する。

フレーム差分Ｄｉｆｆには、動きとノイズ成分が含まれている。上記実施の形態１においても述べたように、動き検出手段２０では、孤立点除去手段２３によりフレーム差分の動きを抽出し、動き量を示す動き検出信号ＭＤＴを得ている。よって、ノイズ成分による差分であっても、周辺の画素のバラツキ具合により、動きに該当する差分として補正して誤検出する場合がある。そこで、ノイズ判定手段４０では、フレーム差分Ｄｉｆｆに存在する高域周波数成分の程度、すなわち、フレーム差分Ｄｉｆｆに含まれるノイズ成分の度合いを判定する。

ノイズ判定手段４０内の感度変換手段４１には、動き・ノイズ検出手段１５へ入力された減算手段１２からのフレーム差分Ｄｉｆｆが入力される。感度変換手段４１では、例えばフレーム差分Ｄｉｆｆに所定の感度倍率を乗算し、オフセット値を減算して、その演算結果を所定の値（例えば、０からｄＮ（所定値））の間に値を制限することで非線形変換し、差分信号Ｄｎとして、ＢＰＦ４２へ出力する。この差分信号Ｄｎには、動きとノイズ成分が含まれている。この感度変換手段４１を設けることにより、ノイズを判定するためのフレーム差分の感度が動き検出手段２０における差分感度変換手段２０とは別に調整できることとなる。

なお、感度変換手段４１では、フレーム差分Ｄｉｆｆを非線形変換する際に、フレーム差分Ｄｉｆｆの絶対値を求めた後、この絶対値を非線形変換し、差分信号Ｄｎとしてもよい。この場合に非線形変換の入出力特性は、例えば図２に示す場合と同様に設定できる。

ノイズ判定手段４０内のＢＰＦ４２には、感度変換手段４１からの差分信号Ｄｎが入力される。ＢＰＦ４２では、差分信号Ｄｎにおける高周波数成分、すなわちノイズ成分を抽出する。ＢＰＦ４２は、上記ＢＰＦ３１と同様に構成でき、例えば図７（ａ）に示すような注目画素位置を中心とした垂直方向３ライン、水平方向３画素の範囲に対するＢＰＦを構成する。なお、ＢＰＦ４２は、これに限定されるものではなく、例えば、注目画素を中心とした水平方向３画素（垂直方向１ラインのみ）に対する構成（図７（ｂ）参照）とすることもできる。

ノイズ判定手段４０内の絶対値演算手段４３には、ＢＰＦ４２の出力が入力される。絶対値演算手段４３は、ＢＰＦ４２の出力の絶対値を演算し、差分ノイズ成分Ｎａｂｓ２として出力する。

ノイズ判定手段４０内の平均化手段４４には、絶対値演算手段４３からの差分ノイズ成分Ｎａｂｓ２が入力される。平均化手段４４では、差分ノイズ成分Ｎａｂｓ２に対し各画素の周辺の画素での平均値を求め、周辺画素でのノイズ成分と平均化を行う。これは、動きのエッジ部分など、差分ノイズ成分Ｎａｂｓ２が急激に変化すると考えられる場合の影響を防ぐためである。平均値の演算を行う範囲は、例えば注目画素を中心とした水平５画素から成るものとし、この水平５画素での差分ノイズ成分Ｎａｂｓの平均値を演算し、注目画素における平均ノイズ成分Ｎａｖｅ２として出力する。なお、平均化する画素の範囲はこれに限るものではない。

ノイズ判定手段４０内のノイズ判定感度変換手段４５には、平均化手段４４からの平均ノイズ成分Ｎａｖｅ２が入力される。ノイズ判定感度変換手段４５では、例えば平均ノイズ成分Ｎａｖｅ２に所定の感度倍率を乗算し、オフセット値を減算して、その演算結果を所定の値内に制限することで非線形変換し、ノイズ判定結果ＮＤＴ２として出力する。平均ノイズ成分Ｎａｖｅ２は、フレーム差分Ｄｉｆｆから抽出されたノイズ成分であり、平均ノイズ成分Ｎａｖｅ２の値が大きいほど差分信号がノイズ成分である度合いが高くなり、感度倍率を大きくすることで、平均ノイズ成分Ｎａｖｅ２をノイズと判定しやすくすることとなる。

そして、ノイズ判定感度変換手段４５は、感度を調整した平均化ノイズ成分をノイズ判定結果ＮＤＴ２として動き度合い生成手段１９内のノイズ減算手段２４へと出力する。このノイズ判定結果ＮＤＴ２は、フレーム差分に含まれたノイズ成分の度合いを示すこととなる。

次に、動き・ノイズ検出手段１５内の動き度合い生成手段１９には、動き検出手段２０からの動き検出信号ＭＤＴと、ノイズ判定手段４０からのノイズ判定結果ＮＤＴ２が入力される。動き度合い生成手段１９は、動き検出信号ＭＤＴからノイズ判定結果ＮＤＴ２を減算することで、フレーム差分における動きの度合いを示す動き度合い信号ＭＤＳを生成する。

フレーム差分Ｄｉｆｆには映像信号での「動き」と動きと混合される「ノイズ」が存在している。よって、フレーム差分から検出した動き量を示す動き検出信号ＭＤＴから、ノイズ成分の度合いを示すノイズ判定結果ＮＤＴ２を減算することで、ノイズが動きとして検出されている場合において、動き量を小さくして、ノイズ、すなわち静止寄りへ動き検出した結果を補正でき、動き量からフレーム差分に含まれるノイズの成分を区別することができる。

以下、動き度合い生成手段１９内において動きの度合いを示す動き度合い信号ＭＤＳを生成する構成、係数変換手段１６、乗算手段に１７、および演算手段１８によるノイズを除去する構成は、上記実施の形態１のノイズ除去装置１と同様である。

次に、実施の形態２によるノイズ除去装置２において、フレーム間の差分から、映像信号の動きとノイズを判定し、その判定結果から動き度合いを示す動き度合い信号ＭＤＳを得て、動き度合い信号ＭＤＳ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う動作について、具体的に説明する。

図１３は、ノイズ除去装置２において、ノイズ除去の動作を説明するフローチャートである。以下、図１３を用いて説明する。

ノイズ除去装置２へ入力された映像信号Ｄｉ０とフレームメモリ１１により１フレーム遅延されたノイズ除去後の前フレーム信号Ｉｍ１は、減算手段１２に入力され、現フレーム信号Ｄｉ０と前フレーム信号Ｉｍ１の間のフレーム差分Ｄｉｆｆが求められる（ステップＳ２０１）。このステップＳ２０１の処理は、図１０のステップＳ１と同様である。振幅制限手段１３では、フレーム差分Ｄｉｆｆに対して、所定の値内に振幅を制限し、振幅制限された差分値Ｄｆｎをノイズ成分として出力する。

また、上記フレーム差分Ｄｉｆｆは、動き・ノイズ検出手段１５内の動き検出手段２０における絶対値演算手段２１に入力され、絶対値を演算して、フレーム差分の絶対値Ｄａｂｓを得る。この差分絶対値Ｄａｂｓは、差分感度変換手段２２において、非線形変換され、差分信号Ｄｍとして動き検出手段２０内の孤立点除去手段２３へ送られる（ステップＳ２０２）。このステップＳ２０２の処理は、図１０のステップＳ２と同様である。

動き検出手段２０内の孤立点除去手段２３では、注目画素における差分信号Ｄｍに対し、周辺画素範囲内の差分信号と値の大きさを多数決判定して、周辺画素での差分信号の値と統一するよう差分信号Ｄｍの値を補正することで、動きに該当する差分を求め、動き検出信号ＭＤＴを得る（ステップＳ２０３）。このステップＳ２０３の処理は、図１０のステップＳ３と同様である。この差分信号Ｄｍを補正した後の動き検出信号ＭＤＴは、動きとして検出された差分となり、動き量が得られ、ノイズ減算手段２４へと送られる。

また、上記フレーム差分Ｄｉｆｆは、ノイズ判定手段４０内の感度変換手段４１にも入力されており、感度変換手段４１では、フレーム差分Ｄｉｆｆを非線形変換した差分信号ＤｎをＢＰＦ４２へ送る（ステップＳ２０４）。ＢＰＦ４２では、差分信号Ｄｎにおける高周波数成分、すなわちノイズ成分を抽出した後、絶対値演算手段４３において絶対値を演算し、差分ノイズ成分Ｎａｂｓ２として得る（ステップＳ２０５）。このステップＳ２０５の処理は、図１０のステップＳ４と同様である。

絶対値演算手段４３からの差分ノイズ成分Ｎａｂｓ２は、ノイズ判定手段４０内の平均化手段４４に入力され、各画素の周辺の画素での平均値が平均ノイズ成分Ｎａｖｅ２として求められる。この平均ノイズ成分Ｎａｖｅ２は、ノイズ判定感度変換手段４５に入力され、平均ノイズ成分Ｎａｖｅ２を非線形変換し、ノイズ判定結果ＮＤＴ２として出力する（ステップＳ２０６）。このステップＳ２０６の処理は、図１０のステップＳ５と同様である。このノイズ判定結果ＮＤＴ２は、フレーム差分に含まれた比較的値が大きなノイズ成分の度合いを示すこととなる。

ここで、フレーム差分Ｄｉｆｆには、動きとノイズ成分が含まれており、上記動き検出手段２０内の孤立点除去手段２３では、孤立点を除去して補正し、動きの検出漏れを補正した動き検出信号ＭＤＴとしている。よって、ノイズ成分による差分信号であっても、周辺の画素のバラツキ具合により、動きに該当する差分として補正して誤検出する場合があり、ノイズ判定手段４０では、フレーム差分Ｄｉｆｆに含まれる高域周波数成分の程度、すなわち、差分Ｄｉｆｆに含まれるノイズ成分の度合いを判定することで、フレーム差分がノイズ成分によるものかを判定し、動きから区別する。

動き度合い生成手段１９内のノイズ減算手段２４では、動き検出信号ＭＤＴとノイズ判定結果ＮＤＴ２が入力され、動き検出信号ＭＤＴからノイズ判定結果ＮＤＴ２を減算し、減算結果である動き信号ＭＳＧを出力する（ステップＳ２０７）。このステップＳ２０７の処理は、図１０のステップＳ６と同様である。フレーム差分から検出した動き量を示す動き検出信号ＭＤＴから、ノイズ成分の度合いを示すノイズ判定結果ＮＤＴ２を減算することで、ノイズが動きとして検出されている場合において、動き量を小さくして、ノイズ、すなわち静止寄りへ動き検出した結果を補正でき、動き量からフレーム差分に含まれるノイズの成分を区別することができる。

以下、動きの度合いを示す動き度合い信号ＭＤＳを生成する動作（ステップ２０８）、巡回係数Ｋｍを求める動作（ステップＳ２０９）、ノイズ巡回量Ｎｄを得て（ステップＳ２１０）、映像信号中のノイズを除去して、ノイズ除去後の出力信号Ｄｏ０を得るまでの動作（ステップＳ２１１、Ｓ２１２）は、上記実施の形態１における動作（図１及び図１０のステップＳ７〜Ｓ１１）と同様であるので、その詳細な説明は省略する。

以上より、実施の形態２のノイズ除去装置２によれば、減算手段１２で得られたフレーム差分Ｄｉｆｆに対して、動き検出手段２０により動きに該当する差分を求めて、動き量を示す動き検出信号ＭＤＴを得るとともに、ノイズ判定手段４０において、フレーム差分Ｄｉｆｆに含まれるノイズ成分を抽出し、ノイズの度合いを示すノイズ判定結果ＮＤＴ２を求める。そして、動き検出信号ＭＤＴとノイズ判定結果ＮＤＴ２から、動きの度合いを示す動き度合い信号ＭＤＳを得て、この動き度合い信号ＭＤＳに応じたノイズに対する巡回係数Ｋｍを得て、入力信号のノイズ除去を行う。よって、ノイズ成分の値が大きな映像信号に対しても、フレーム間の差分に含まれる映像信号の動きからノイズ成分を区別し、動きと誤検出することなく動きの度合いを検出し、正確に検出された動きの度合いに応じたノイズの巡回係数が得られるので、静止したノイズ部分に対してはノイズの巡回量を上げることができ、動き部分に対してはノイズ巡回量を０として尾引きや残像を低減して、良好なノイズ除去効果を得ることができる。

なお、上記実施の形態２におけるノイズ除去装置２では、ノイズ除去後の出力信号を１フレーム遅延させ処理するフレーム巡回型ノイズ除去装置として構成したが、本発明はこれに限るものではなく、上記実施の形態１での図１１に示す非巡回型ノイズ除去装置１０と同様、現フレームの入力信号Ｄｉ０をそのままフレームメモリ１１により１フレーム遅延してフレーム差分を求める非巡回型ノイズ除去装置において、動き・ノイズ検出手段１５を用いてもよい。

また、上記説明においては、ノイズ除去装置２の各構成がハードウェア構成であるように説明しているが、本発明を、プログラム制御におけるソフトウェアの処理により実現するよう構成してもよい。

実施の形態３．
上記実施の形態１および２においては、ノイズ除去装置およびノイズ除去方法を実施することができる装置について説明したが、本発明は、入力映像信号のノイズ除去を行って処理し、高画質で表示する映像信号表示装置にも適用できる。以下に示す実施の形態３においては、ＴＶ放送信号やＤＶＤ，ＶＴＲ等の記録再生装置、ＴＶ放送受信装置などから入力される映像信号を処理し、上記実施の形態１又は２のノイズ除去装置１、１０、又は２を用いた映像信号を表示する映像信号表示装置について説明する。

図１４は、本発明の実施の形態３による映像信号表示装置の一例を示すブロック図である。図１４において、実施の形態３の映像信号表示装置３は、上記実施の形態１のノイズ除去装置１（もしくはノイズ除去装置１０又は実施の形態２のノイズ除去装置２）を有しており、入力端子３０１と、入力信号処理手段３０２と、表示処理手段３０３と、表示手段３０４とを設け、ノイズ除去した映像信号を表示するように構成したものである。これら入力端子３０１、入力信号処理手段３０２、表示処理手段３０３および表示手段３０４に関する部分以外の構成及び動作は、上記実施の形態１および２に示されるものと同じであり、その詳細な説明は省略する。

入力端子３０１には、ＴＶ放送信号やＤＶＤ，ＶＴＲ等の記録再生装置、ＴＶ放送受信装置等からの信号が入力される。入力端子３０１に入力された信号は、入力信号処理手段３０２へと送られる。

入力信号処理手段３０２は、ＴＶ放送信号やＤＶＤ，ＶＴＲ等の記録再生装置、ＴＶ放送受信装置等からの信号に対し、例えば、アナログ信号が入力される場合は、信号をデジタル信号へ変換、同期信号を分離する等の入力信号処理や、また、ＭＰＥＧデータを受けた場合には、ＭＰＥＧデータをデコードするなどの処理を施す。そして、入力信号処理された映像信号をノイズ除去装置１（２、１０）へ出力する。ここで、入力信号処理された映像信号は、インターレース信号またはプログレッシブ信号の場合がある。

ノイズ除去装置１（２、１０）は、入力信号処理手段３０２からの映像信号に対し、入力フレームと１フレーム前のノイズ除去後の映像信号もしくは１フレーム前の映像信号との間のフレーム差分Ｄｉｆｆを求め、動き検出手段２０により動きに該当する差分を求めて動き検出信号ＭＤＴを得るとともに、ノイズ判定手段３０もしくは４０において、差分のノイズ成分を抽出しノイズ判定結果を求める。そして、動き検出信号ＭＤＴとノイズ判定結果から、動きの度合いを示す動き度合い信号ＭＤＳを得て、この動き度合い信号ＭＤＳに応じたノイズに対する巡回係数Ｋｍを得て、入力信号のノイズ除去を行う。そして、ノイズ除去後の映像信号を表示処理手段３０３へと出力する。このノイズ除去の動作は、上記実施の形態１、２と同様であるので、詳細な説明は省略する。

表示処理手段３０３には、ノイズ除去装置１（２、１０）からのノイズ除去した映像信号が入力される。表示処理手段３０３は、入力映像信号がインターレース信号の場合は、インターレース信号をプログレッシブ信号に変換するなどの処理を施し、また、スケーリング処理等の表示信号へと変換するための信号処理を施し、表示手段３０４で表示するための表示信号として表示手段３０４へ出力する。

表示手段３０４は、表示処理手段３０３からの表示信号に基づき映像を表示する。

以上に説明したように、実施の形態３の映像信号表示装置によれば、実施の形態１、２のノイズ除去装置またはノイズ除去方法を用いるので、動き部分に対して尾引きや残像を低減して、良好なノイズ除去効果が得られた映像信号に基づく高品質な映像を表示することができる。

以上の各実施の形態の説明において、「・・・手段」として示される構成は、電気回路（ハードウェア）によって実現されるもの、又は、ソフトウェアによって実現されるもののいずれであってもよい。

本発明の実施の形態１によるノイズ除去装置１の構成の一例を示すブロック図である。 実施の形態１によるノイズ除去装置１における動き検出手段２０内の差分感度変換手段２２での入出力特性の一例を示す図である。 実施の形態１によるノイズ除去装置１における動き検出手段２０内の孤立点除去手段２３の一構成例を示すブロック図である。 実施の形態１によるノイズ除去装置１における孤立点除去手段２３での、多数決判定を行う周辺画素範囲を説明するための図である。 実施の形態１によるノイズ除去装置１における多数決判定手段１０８の構成例を示すブロック図である。 実施の形態１によるノイズ除去装置１における多数決判定手段１０８ｂの他の構成例を示すブロック図である。 実施の形態１によるノイズ除去装置１におけるノイズ判定手段３０内のＢＰＦ３１での動作を説明するための図である。 実施の形態１によるノイズ除去装置１における係数変換手段１６の一構成例を示すブロック図である。 実施の形態１によるノイズ除去装置１における係数変換手段１６での入出力特性の一例を示す図である。 実施の形態１によるノイズ除去装置１での動作を説明するためのフローチャートである。 実施の形態１によるノイズ除去装置を非巡回型とした場合の一構成例を示すブロック図である。 本発明の実施の形態２によるノイズ除去装置２の構成の一例を示すブロック図である。 実施の形態２によるノイズ除去装置２での動作を説明するためのフローチャートである。 本発明の実施の形態３による映像信号表示装置の構成の一例を示すブロック図である。

符号の説明

１，２，１０ ノイズ除去装置、 １１ フレームメモリ、 １２ 減算手段、 １３ 振幅制限手段、 １４，１５ 動き・ノイズ検出手段、 １６ 係数変換手段、 １７ 乗算手段、 １８ 演算手段、 １９ 動き度合い生成手段、 ２４ ノイズ減算手段、 ２５ ＬＰＦ、 ２６ 動き度合い変換手段、 ２０ 動き検出手段、 ２１ 絶対値演算手段、 ２２ 差分感度変換手段、 ２３ 孤立点除去手段、 ３０，４０ ノイズ判定手段、 ３１，４２ ＢＰＦ、 ３２，４３ 絶対値演算手段、 ３３，４４ 平均化手段、 ３４，４５ ノイズ判定感度変換手段、 ４１ 感度変換手段、 １０１ 動き画素判定手段、 １０２ 静止画素判定手段、 １０３ エリア内動き画素累計演算手段、 １０４ エリア内静止画素累計演算手段、 １０５ 条件Ａ比較手段、 １０６ 条件Ｃ比較手段、 １０７ 条件Ｂ比較手段、 １０８，１０８ｂ 多数決判定手段、 １１１ 条件Ａ加算手段、 １１２ 条件Ｂ減算手段、 １１３ 条件Ｃ減算手段、 １１４ 選択手段、 １１５ 切り換え手段Ｂ、 １１６ 切り換え手段Ａ、 １１７ 切り換え手段Ｆ、 １１８ 切り換え手段Ｃ、 ２０１ 係数算出手段、 ２０２ 傾き設定手段、 ２０３ 係数制限手段、 ２０４ 係数最大値設定手段、 ３０１ 入力端子、 ３０２ 入力信号処理手段、 ３０３ 表示処理手段、 ３０４ 表示手段。

Claims (11)

1. 映像信号のフレーム間における相関に基づいてフレーム間で相関のないノイズ成分を除去する３次元ノイズ除去装置であって、
   現フレームの映像信号と、１フレーム前の映像信号もしくは１フレーム前のノイズ除去装置の出力であるノイズが除去された映像信号とが入力され、そのフレーム間の信号の差分を求め、フレーム差分を出力する減算手段と、
   上記フレーム差分から、フレーム差分に含まれる映像信号の動きを検出し、その動き量を示す動き検出信号を出力する動き検出手段と、
   上記フレーム差分に基づき、フレーム差分における高周波数成分を得て、上記フレーム差分に含まれる映像信号でのノイズ成分を判定して、ノイズが含まれる度合いを示すノイズ判定結果を出力するノイズ判定手段と、
   上記動き検出信号からノイズ判定結果を減算することにより、上記フレーム差分における動きの度合いを示す動き度合い信号を生成して出力する動き度合い生成手段と、
   上記動き度合い信号に基づき、上記動き度合い信号に応じた巡回係数へ変換して出力する係数変換手段と、
   上記巡回係数と上記フレーム差分を乗算処理し、ノイズ巡回量を求める乗算手段と、
   上記ノイズ巡回量を上記現フレームの映像信号に加減算することで、ノイズの除去された現フレームの映像信号を得る演算手段と
   を備えたこと特徴とするノイズ除去装置。
2. 上記動き検出手段は、
   上記減算手段からのフレーム差分の絶対値を求める絶対値演算手段と、
   上記絶対値演算手段の出力に対し、予め設定された感度倍率の乗算、及び予め設定されたオフセット値の減算による非線形変換を行い、非線形変換された差分信号を出力する差分感度変換手段と、
   上記差分感度変換手段からの差分信号に対し、注目画素を中心とした周辺画素での差分信号を用いて、注目画素での動きまたは静止を判定する多数決判定を行い、判定結果により上記差分信号の値を補正し、補正した差分信号を出力する孤立点除去手段とを備え、
   上記孤立点除去手段から出力された補正した差分信号を、フレーム差分に含まれる動き量を示す動き検出信号として出力することを特徴とする請求項１に記載のノイズ除去装置。
3. 上記ノイズ判定手段は、
   上記差分感度変換手段からの非線形変換された差分信号に対し、その差分信号における高周波成分を抽出して出力するバンドパスフィルタと、
   上記バンドパスフィルタからの出力の絶対値を求め、差分ノイズ成分を出力する絶対値演算手段と、
   上記絶対値演算手段からの差分ノイズ成分に対し、周辺画素での差分ノイズ成分の平均値を平均ノイズ成分として検出して、出力する平均化手段と、
   上記平均化手段からの平均ノイズ成分に対し、予め設定された感度倍率の乗算及び予め設定されオフセット値の減算を行うことによる非線形変換し、非線形変換した結果を出力するノイズ判定感度変換手段とを備え、
   上記ノイズ判定感度変換手段から出力された非線形変換後のノイズ成分を、フレーム差分でのノイズが含まれる度合いを示すノイズ判定結果として出力することを特徴とする請求項２に記載のノイズ除去装置。
4. 上記ノイズ判定手段は、
   上記減算手段からのフレーム差分に対し、予め設定された感度倍率の乗算および予め設定されたオフセット値の減算を行うことによる非線形変換を行い、非線形変換された差分信号を出力する感度変換手段と、
   上記感度変換手段からの非線形変換された差分信号での高周波成分を抽出して出力するバンドパスフィルタと、
   上記バンドパスフィルタからの出力の絶対値を求め、差分ノイズ成分を出力する絶対値演算手段と、
   上記絶対値演算手段からの差分ノイズ成分に対し、周辺画素での差分ノイズ成分の平均値を平均ノイズ成分として検出して、出力する平均化手段と、
   上記平均化手段からの平均ノイズ成分に対し、予め設定された感度倍率の乗算及び予め設定されたオフセット値の減算を行うことによる非線形変換し、非線形変換した結果を出力するノイズ判定感度変換手段とを備え、
   上記ノイズ判定感度変換手段から出力された非線形変換後のノイズ成分を、フレーム差分でのノイズが含まれる度合いを示すノイズ判定結果として出力することを特徴とする請求項１又は２に記載のノイズ除去装置。
5. 上記孤立点除去手段は、
   上記差分感度変換手段からの差分信号を予め設定された値と比較し、この比較結果に基づいて上記差分信号が動きであるかを判定する動き画素判定手段と、
   上記差分感度変換手段からの差分信号を予め設定された値と比較し、この比較結果に基づいて上記差分信号が静止であるかを判定する静止画素判定手段と、
   上記動き画素判定手段の判定結果に基づき、注目画素を中心とした所定の周辺画素の範囲において、動きを示す画素の数を求め、動き画素累計値を出力する動き画素累計演算手段と、
   上記静止画素判定手段の判定結果に基づき、注目画素を中心とした所定の周辺画素の範囲において、静止を示す画素の数を求め静止画素累計値を出力する静止画素累計演算手段と、
   上記動き画素累計演算手段からの動き画素累計値を予め設定された値と比較し、比較結果を出力する第１の比較手段と、
   上記静止画素累計演算手段からの静止画素累計値を予め設定された値と比較し、比較結果を出力する第２の比較手段と、
   上記第１及び第２の比較手段による比較結果に基づき、注目画素での上記差分感度変換手段からの差分信号が動きか静止かを多数決判定して、上記差分信号の値を補正し、出力する多数決判定手段とを備え、
   上記多数決判定手段からの補正後の差分信号をフレーム差分に含まれる動き量を示す動き検出信号として出力することを特徴とする請求項２に記載のノイズ除去装置。
6. 上記多数決判定手段は、
   上記差分感度変換手段からの差分信号に予め設定された補正値を加算する加算手段と、
   上記差分感度変換手段からの差分信号から予め設定された補正値を減算する減算手段と、
   上記第１及び第２の比較手段による比較結果に基づき、上記差分信号、上記加算手段の出力、上記減算手段の出力、又は予め設定された値のいずれかの値へ切り換える選択手段と
   を備えることを特徴とする請求項５に記載のノイズ除去装置。
7. 上記動き度合い生成手段は、
   上記動き検出手段からの動き検出信号と、上記ノイズ判定手段からのノイズ判定結果を減算し、動き信号を出力するノイズ減算手段と、
   上記ノイズ減算手段からの動き信号にフィルタ処理を施し、空間拡大した信号を出力するフィルタ処理手段と、
   上記フィルタ処理手段からの出力を変換し、動き度合いを示す動き度合い信号を生成して出力する動き度合い変換手段と
   を備えたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のノイズ除去装置。
8. 上記係数変換手段は、
   上記動き度合い生成手段からの動き度合い信号に基づき、上記動き度合い信号が示す動きの度合いが大きくなるにつれて、小さくなるとともに、上記動き度合い信号が示す動きの度合いが所定の値以上であるときに０となり、上記動き度合い信号の値の増減に応じて、０から１までの間で変化する巡回係数を出力することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載のノイズ除去装置。
9. 上記係数変換手段は、
   巡回係数の変化する傾きを定めるための値を設定する傾き設定手段と、
   巡回係数の最大値を設定する係数最大値設定手段と、
   上記動き度合い生成手段からの動き度合い信号と上記傾き設定手段からの値とにより、係数を求め出力する係数算出手段と、
   上記係数算出手段からの係数に対し、上記係数最大値設定手段からの最大値までに値を制限した巡回係数を出力する係数制限手段と
   を備えたことを特徴とする請求項８に記載のノイズ除去装置。
10. 映像信号のフレーム間における相関からフレーム間で相関のないノイズ成分を除去する３次元ノイズ除去方法であって、
    現フレームの映像信号と、１フレーム前の映像信号もしくは１フレーム前のノイズ除去後の映像信号とのフレーム間の信号の差分を求め、フレーム差分を出力するステップと、
    上記フレーム差分から、フレーム差分に含まれる映像信号の動きを検出し、その動き量を示す動き検出信号を出力するステップと、
    上記フレーム差分に基づき、フレーム差分における高周波数成分を得て、上記フレーム差分に含まれる映像信号でのノイズ成分を判定して、ノイズが含まれる度合いを示すノイズ判定結果を出力するステップと、
    上記動き検出信号からノイズ判定結果を減算することにより、上記フレーム差分における動きの度合いを示す動き度合い信号を生成して出力するステップと、
    上記動き度合い信号に基づき、上記動き度合い信号に応じた巡回係数へ変換して出力するステップと、
    上記巡回係数と上記フレーム差分を乗算処理し、ノイズ巡回量を求めるステップと、
    上記ノイズ巡回量を上記現フレームの映像信号に加減算することで、ノイズの除去された現フレームの映像信号を得るステップと
    を備えたこと特徴とするノイズ除去方法。
11. 請求項１乃至９のいずれかに記載のノイズ除去装置と、
    映像を表示する表示手段と、
    上記ノイズ除去装置から出力されたノイズの除去された映像信号に基づく映像を、上記表示手段に表示させる表示処理手段とを備えたことを特徴とする映像信号表示装置。

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