JP2010226646A - Video processing apparatus - Google Patents

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JP2010226646A JP2009074103A JP2009074103A JP2010226646A JP 2010226646 A JP2010226646 A JP 2010226646A JP 2009074103 A JP2009074103 A JP 2009074103A JP 2009074103 A JP2009074103 A JP 2009074103A JP 2010226646 A JP2010226646 A JP 2010226646A
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Manabu Sakane
学 坂根
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Victor Company of Japan Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To effectively reduce random noise even when frames of the same image are continued. <P>SOLUTION: A video processing apparatus includes: a first frame buffer 121 for storing an image of a frame preceding to an input frame; a comparison and discrimination section 123 for comparing an image of the input frame with the image stored in the first frame buffer 121 and discriminating whether or not both images are identical; and a cyclic three-dimensional (3D) noise reduction section 129 which uses a cyclic coefficient K to perform cyclic 3D noise cancellation processing on the image stored in the first frame buffer 121. When discrimination section 123 has discriminated that both images are identical, the comparison and discrimination section 123 sets the cyclic coefficient K to 1. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、映像処理装置に係り、特に、同じフレーム画像が連続する場合にも効果的にランダムノイズを低減させる映像処理装置に関する。   The present invention relates to a video processing apparatus, and more particularly to a video processing apparatus that can effectively reduce random noise even when the same frame image is continuous.

近年のIT技術やネットワーク技術の発展に伴い、セキュリティ分野においても映像監視システムのネットワーク化が進んでいる。ネットワーク化された映像監視システムでは、監視側にネットワークレコーダを配置し、ネットワークカメラで撮影された映像を記録することも広く行なわれている。
一般に、映像監視システムでは、夜間や暗所を対象に監視を行なうことが多いため、暗い映像を明るく、鮮明に表示することが求められている。例えば、特許文献1には、映像の低輝度領域に階調の厚みを持たせることで、暗所や逆光の映像を、見やすく表示させることが記載されている。この場合、低輝度領域に発生したノイズ成分も強調されてしまうため、ノイズ低減処理を別途行なうことが望ましい。
With the recent development of IT technology and network technology, networking of video surveillance systems is also progressing in the security field. In a networked video surveillance system, a network recorder is arranged on the surveillance side and video taken by a network camera is recorded widely.
In general, video surveillance systems often monitor at night or in dark places, so it is required to display dark video brightly and clearly. For example, Patent Document 1 describes that a low-luminance area of an image is provided with a gradation thickness so that an image in a dark place or a backlight is displayed easily. In this case, since noise components generated in the low luminance region are also emphasized, it is desirable to perform noise reduction processing separately.

ノイズを低減する手法として代表的なものとして、1フレームの画像データ内でノイズ低減処理を行なう2次元ノイズリダクション(2DNR)と、隣接する複数フレーム間での相関に着目してノイズ低減処理を行なう3次元ノイズリダクション(3DNR)とが知られている。   As a typical technique for reducing noise, two-dimensional noise reduction (2DNR) that performs noise reduction processing within one frame of image data and noise reduction processing that focuses on correlation between adjacent frames are performed. Three-dimensional noise reduction (3DNR) is known.

3次元ノイズリダクションでは、前のフレームの画像を加算することでS/Nを向上させるものや、前フレームの画像との差分画像に巡回係数を乗じて減算する巡回型が広く用いられている。図9は、巡回型3次元ノイズリダクションの基本構成を示すブロック図である。本図に示すように巡回型3次元ノイズリダクション300は、フレームバッファ301を備えており、フレームバッファ301に格納された1つ前のフレームの画像と、入力フレームの画像との差分を減算器302で算出することで、入力フレームの画像で新たに発生したノイズ成分を抽出する。抽出されたノイズ成分は、乗算器303によって巡回係数Kが乗じられ、さらに、減算器304によって入力画像から減算されることで、入力フレームの画像に対するノイズ除去が行なわれる。   In the three-dimensional noise reduction, there are widely used ones that improve the S / N by adding the image of the previous frame, or a cyclic type that multiplies the difference image from the image of the previous frame by a cyclic coefficient and subtracts it. FIG. 9 is a block diagram showing a basic configuration of cyclic three-dimensional noise reduction. As shown in this figure, the cyclic three-dimensional noise reduction 300 includes a frame buffer 301, and subtracts a difference between the image of the previous frame stored in the frame buffer 301 and the image of the input frame. Thus, a noise component newly generated in the input frame image is extracted. The extracted noise component is multiplied by the cyclic coefficient K by the multiplier 303, and further subtracted from the input image by the subtractor 304, thereby removing noise from the image of the input frame.

いずれの3次元ノイズリダクション方式も前後のフレームの静止領域に発生したランダムノイズに関して効果を得ることができるが、動きのある領域に関しては前フレーム画像の残像が生じることになる。   Any of the three-dimensional noise reduction methods can obtain an effect on the random noise generated in the still areas of the preceding and following frames, but an afterimage of the previous frame image is generated in the area with motion.

このため、動き検出機能を備えさせ、フレーム内での動き部分と静止部分とで巡回係数を変えることが行なわれている。例えば、特許文献2には、フレーム内の動きのない領域には3次元ノイズリダクションを適用し、動きのある領域には3次元ノイズリダクションの効果を弱めに設定し、2次元ノイズリダクションと併用することが記載されている。また、特許文献3には、入力されたフレームとノイズリダクション出力フレームとの差分画像にローパスフィルタを施すことにより高周波ノイズ成分を除去することで、動き検出の精度を上げ、巡回係数を決定する手法が記載されている。さらに、近年では、動き補償型3次元ノイズリダクションとして、各画素の動きベクトルを算出し、補正をかけた後に3次元ノイズリダクションを行なう手法も提案されている。   For this reason, a motion detection function is provided, and a cyclic coefficient is changed between a moving part and a stationary part in a frame. For example, in Patent Document 2, three-dimensional noise reduction is applied to an area where there is no motion in a frame, and the effect of three-dimensional noise reduction is set to be weak in an area where there is motion, and is used together with two-dimensional noise reduction. It is described. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-259542 discloses a technique for improving the accuracy of motion detection and determining a cyclic coefficient by removing a high frequency noise component by applying a low pass filter to a difference image between an input frame and a noise reduction output frame. Is described. Further, in recent years, as a motion compensation type three-dimensional noise reduction, a method of calculating a motion vector of each pixel and performing the three-dimensional noise reduction after correction is proposed.

特開2008−123472号公報JP 2008-123472 A 特公平7−110049号公報Japanese Patent Publication No. 7-110049 特開平5−328174号公報JP-A-5-328174

ところで、ネットワーク監視システムでは、ネットワークへの負荷を軽減するとともに、ネットワークレコーダにおける映像記録の効率性を高めるために、映像の圧縮率を高めたり、映像のフレームレートを落としてネットワークレコーダに記録することが頻繁に行なわれている。このとき、映像の重要度や監視対象ごとにフレームレートを変更することも行なわれている。映像のフレームレートを落とした場合には、映像を表示装置に表示する際に、映像装置の周波数にフレームレートが合わせられる。   By the way, in the network monitoring system, in order to reduce the load on the network and increase the video recording efficiency in the network recorder, the video compression rate is increased or the video frame rate is reduced and recorded in the network recorder. Is frequently done. At this time, the frame rate is also changed for each video importance and each monitoring target. When the video frame rate is lowered, when the video is displayed on the display device, the frame rate is adjusted to the frequency of the video device.

例えば、撮影時のフレームレートをネットワーク伝送時に3分の1に落とすとする。この場合、図10(a)に示すような撮影時に得られた1f〜10fの10個のフレーム画像は、図10(b)に示すように、1f、4f、7f、10fの4個のフレームとしてネットワークに伝送されることになる。すなわち、1f〜9fの9個のフレーム画像が、3分の1の1f、4f、7fの3個のフレームとなっている。なお、フレーム画像内の黒小点は、ネットワークカメラ側で発生したランダムノイズを示している。   For example, assume that the frame rate at the time of shooting is reduced to one third during network transmission. In this case, 10 frame images 1f to 10f obtained at the time of photographing as shown in FIG. 10A are four frames 1f, 4f, 7f, and 10f as shown in FIG. 10B. Will be transmitted to the network. That is, the nine frame images 1f to 9f are one third of the three frames 1f, 4f, and 7f. Note that small black dots in the frame image indicate random noise generated on the network camera side.

フレームレートを落とした映像を、表示装置において撮影時のフレームレートと同じ周波数で表示すると、図10(c)に示すように、同じ画像のフレームが3フレームずつ連続して表示されることになる。   When a video with a reduced frame rate is displayed on the display device at the same frequency as the frame rate at the time of shooting, as shown in FIG. 10C, three frames of the same image are continuously displayed. .

このため、ネットワークカメラ側で発生したランダムノイズに対するノイズ低減処理を行なわない場合には、同じ画像のフレームが連続する間、同じノイズが連続して表示される。そこで、図9に示した巡回型3次元ノイズリダクションを適用することが考えられる。   For this reason, when noise reduction processing for random noise generated on the network camera side is not performed, the same noise is continuously displayed while the frames of the same image are continuous. Therefore, it is conceivable to apply the cyclic three-dimensional noise reduction shown in FIG.

巡回型3次元ノイズリダクションにおいて、乗算器303の巡回係数Kを1とした場合、新たに発生したノイズを除去することができる。しかしながら、フレームバッファ301に格納された前のフレーム画像のノイズの影響を大きく受けることになる。そこで、巡回係数を0<K<1の範囲で設定することで、ランダムノイズに対するS/Nの向上が図られている。   In the cyclic type three-dimensional noise reduction, when the cyclic coefficient K of the multiplier 303 is 1, newly generated noise can be removed. However, it is greatly affected by the noise of the previous frame image stored in the frame buffer 301. Therefore, by setting the cyclic coefficient in a range of 0 <K <1, improvement of S / N against random noise is achieved.

落としたフレームレートを再度上げて表示する場合に従来の巡回型3次元ノイズリダクションを適用すると、図10(c)に示すように、表示装置側において1f→4f、4f→7f、7f→10fのようにフレーム画像の内容が変化する際には、十分なS/Nの向上を得ることができる。しかしながら、例えば、4fが連続する場合には、前後のフレーム画像で差が生じず、ランダムノイズとして見なされないため、ノイズ低減の効果を十分得ることができない。   When the conventional cyclic three-dimensional noise reduction is applied when the dropped frame rate is displayed again, as shown in FIG. 10C, the display device 1f → 4f, 4f → 7f, 7f → 10f Thus, when the content of the frame image changes, a sufficient S / N improvement can be obtained. However, for example, when 4f continues, there is no difference between the preceding and succeeding frame images, and since it is not regarded as random noise, the effect of noise reduction cannot be sufficiently obtained.

そこで、本発明は、同じ画像のフレームが連続する場合にも、ランダムノイズを効果的に低減することができる映像処理装置を提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a video processing apparatus capable of effectively reducing random noise even when frames of the same image are continuous.

上記課題を解決するため、本発明による映像処理装置は、入力フレームの1つ前のフレームの画像を格納する第1フレームメモリと、前記入力フレームの画像と前記第1フレームメモリに格納された画像とを比較し、両画像が同一であるかどうかを判別する比較判別手段と、前記第1フレームメモリに格納された画像に対して、巡回係数を用いて巡回型3次元ノイズ除去処理を行なう巡回型3次元ノイズリダクション手段とを備え、前記比較判別手段が、前記両画像が同一であると判別した場合には、前記巡回係数を1とすることを特徴とする。   In order to solve the above problems, a video processing apparatus according to the present invention includes a first frame memory that stores an image of a frame immediately before an input frame, an image of the input frame, and an image stored in the first frame memory. And a discriminating means for discriminating whether or not both images are the same, and cyclic processing for performing cyclic three-dimensional noise removal processing using a cyclic coefficient on the image stored in the first frame memory A three-dimensional noise reduction unit, wherein the cyclic coefficient is set to 1 when the comparison / determination unit determines that the two images are the same.

ここで、前記比較判別手段が、前記両画像が同一でないと判別した場合には、前記巡回係数を0より大きく1より小さい値とすることができる。   Here, when the comparison determination unit determines that the two images are not the same, the cyclic coefficient can be set to a value larger than 0 and smaller than 1.

また、前記巡回型3次元ノイズリダクション手段は、1フレーム分の画像を格納する第2フレームメモリと、前記第1フレームメモリに格納された画像と前記第2フレームメモリに格納された画像との差分を算出する第1減算器と、前記第1減算器の出力に前記巡回係数を乗じる乗算器と、前記第1フレームメモリに格納された画像と前記乗算器の出力との差分を算出して、ノイズ除去後の画像として出力するとともに、前記第2フレームメモリに出力する第2減算器とを備えることができる。   Further, the cyclic three-dimensional noise reduction means includes a second frame memory for storing an image for one frame, and a difference between an image stored in the first frame memory and an image stored in the second frame memory. Calculating a difference between an image stored in the first frame memory and an output of the multiplier; a first subtractor that calculates the output; a multiplier that multiplies the output of the first subtractor by the cyclic coefficient; A second subtractor that outputs the image after noise removal and outputs the image to the second frame memory may be provided.

本発明によれば、同じ画像のフレームが連続する場合にも、ランダムノイズを効果的に低減することができる映像処理装置が提供される。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, even when the frame of the same image continues, the video processing apparatus which can reduce random noise effectively is provided.

本実施形態に係るネットワーク映像監視システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the network video monitoring system which concerns on this embodiment. 映像処理装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of a video processing apparatus. ノイズ低減部の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of a noise reduction part. ヒストグラムの例を示す図である。It is a figure which shows the example of a histogram. ブロックの出力信号の具体例について説明する図である。It is a figure explaining the specific example of the output signal of a block. 本実施形態の効果を具体的に示す図である。It is a figure which shows the effect of this embodiment concretely. 本実施形態の別効果を具体的に示す図である。It is a figure which shows the another effect of this embodiment concretely. ノイズ低減部の別構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows another structure of a noise reduction part. 従来の循環型3次元ノイズリダクションの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the conventional circulation type three-dimensional noise reduction. 撮影の際のフレームと伝送の際のフレームと表示の際のフレームとを比較する図である。It is a figure which compares the frame at the time of imaging | photography, the frame at the time of transmission, and the frame at the time of a display.

本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図1は、本実施形態に係るネットワーク映像監視システムの構成を示すブロック図である。本図に示すようにネットワーク映像監視システムは、複数台の監視カメラ20(20a、20b、20c、20d)と、ハブ装置40と、ネットワークデコーダ装置50と、映像処理装置100と、表示装置200とを備えて構成される。   Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a network video monitoring system according to the present embodiment. As shown in the figure, the network video surveillance system includes a plurality of surveillance cameras 20 (20a, 20b, 20c, 20d), a hub device 40, a network decoder device 50, a video processing device 100, and a display device 200. It is configured with.

監視カメラ20は、所定のフレームレートで撮影を行ない、外部に出力する際にフレームレートを落として通信経路の負荷を低減するようにしている。ハブ装置40は、複数台の監視カメラ20からの映像データを受信し、ネットワークデコーダ装置50に出力する。ネットワークデコーダ装置50は、受信した映像データをデコードし、映像処理装置100に出力する。この際に、ネットワークデコーダ装置50は、表示装置200の表示周波数に合わせるために受信した映像データのフレームレートを高めて出力する。このため、ノイズ成分を含めた同じ画像のフレームが連続することになる。ここでは、表示装置200の表示周波数は、監視カメラ20の撮影の際のフレームレートを同じであるものとする。映像処理装置100は、ネットワークデコーダ装置50が出力する映像データを受信し、ノイズ低減処理を施して表示装置200に出力する。   The monitoring camera 20 takes a picture at a predetermined frame rate, and reduces the load on the communication path by reducing the frame rate when output to the outside. The hub device 40 receives video data from the plurality of monitoring cameras 20 and outputs the video data to the network decoder device 50. The network decoder device 50 decodes the received video data and outputs it to the video processing device 100. At this time, the network decoder device 50 increases the frame rate of the received video data in order to match the display frequency of the display device 200 and outputs it. For this reason, frames of the same image including a noise component are continuous. Here, it is assumed that the display frequency of the display device 200 is the same as the frame rate at the time of shooting by the monitoring camera 20. The video processing device 100 receives the video data output from the network decoder device 50, performs noise reduction processing, and outputs it to the display device 200.

図2は、映像処理装置100の構成を示すブロック図である。本図に示すように、映像処理装置100は、ネットワークデコーダ装置50から映像データを受信し、フレーム毎に出力する映像受信部110と、映像受信部110が出力するフレーム画像のノイズ成分を低減するノイズ低減部120と、ノイズ成分が低減されたフレーム画像を映像データとして表示装置200に出力する映像出力部130とを備えている。なお、映像処理装置100は、CPU、メモリ、インタフェース等を備えた情報処理装置を用いて構成することができる。   FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of the video processing apparatus 100. As shown in this figure, the video processing device 100 receives video data from the network decoder device 50, and outputs a video receiving unit 110 that outputs each frame, and a noise component of a frame image output from the video receiving unit 110. The noise reduction part 120 and the video output part 130 which outputs the frame image in which the noise component was reduced to the display apparatus 200 as video data are provided. The video processing apparatus 100 can be configured using an information processing apparatus including a CPU, a memory, an interface, and the like.

以下では、説明を簡単にするため、1台の監視カメラ20から映像データを入力する場合を例に説明するが、図1に示すように複数台の監視カメラ20から映像データを入力することができるものとする。また、映像データのフォーマットは限定されないが、例えば、RGB、YCbCr等とすることができる。   In the following, a case where video data is input from one monitoring camera 20 will be described as an example for the sake of simplicity, but video data may be input from a plurality of monitoring cameras 20 as shown in FIG. It shall be possible. The format of the video data is not limited, but can be RGB, YCbCr, or the like, for example.

図3は、ノイズ低減部120の構成を示すブロック図である。本図に示すように、ノイズ低減部120は、第1フレームバッファ121と、第2フレームバッファ122と、比較判別部123とを備えている。比較判別部123は、減算器124と判別器125とを備えており、入力フレームの画像S1と、第1フレームバッファ121に格納された1つ前のフレームの画像との差分を減算器124で算出し、判別器125により、両フレームの画像が同一であるかどうかを判別する。   FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of the noise reduction unit 120. As shown in the figure, the noise reduction unit 120 includes a first frame buffer 121, a second frame buffer 122, and a comparison determination unit 123. The comparison discriminating unit 123 includes a subtractor 124 and a discriminator 125, and the subtractor 124 calculates a difference between the image S 1 of the input frame and the image of the previous frame stored in the first frame buffer 121. Then, the discriminator 125 discriminates whether or not the images of both frames are the same.

比較判別部123は、例えば、図4に示すような差分画像のヒストグラムを用いて、入力フレームの画像と1つ前のフレームの画像とがノイズ成分を含めて同一であるかどうかを判別することができる。ここで、図4(a)は、同一画像の場合の差分画像のヒストグラムを示し、図4(b)は、異なる画像の場合の差分画像のヒストグラムを示している。本例では、256階調の画素レベルを16区分に分割して、それぞれの区分に含まれる画素の頻度をグラフ化している。図4(a)に示すように同一画像であれば差分画像の画素レベルは0に分布し、図4(b)に示すように異なる画像であれば差分画像の画素レベルは広い範囲で分布することになる。したがって、比較判別部123は、差分画像の画素レベルの分布状態によって、前後のフレームで画像が同一であるかどうかを判別することができる。   For example, the comparison determination unit 123 determines whether or not the input frame image and the image of the previous frame are the same including the noise component by using a histogram of the difference image as shown in FIG. Can do. Here, FIG. 4A shows a histogram of the difference image in the case of the same image, and FIG. 4B shows a histogram of the difference image in the case of different images. In this example, the pixel level of 256 gradations is divided into 16 sections, and the frequency of the pixels included in each section is graphed. If the same image as shown in FIG. 4A, the pixel level of the difference image is distributed to 0, and if it is a different image as shown in FIG. 4B, the pixel level of the difference image is distributed over a wide range. It will be. Therefore, the comparison / determination unit 123 can determine whether or not the images are the same in the preceding and succeeding frames according to the pixel level distribution state of the difference image.

第2フレームバッファ122には、第1フレームバッファ121に格納された1つ前のフレームよりさらに1つ前のフレームに基づく画像が格納される。そして、第1フレームバッファ121に格納された画像と、第2フレームバッファ122に格納された画像との差分を減算器126で算出することで、ノイズ成分を抽出する。抽出されたノイズ成分は、乗算器127によって巡回係数Kが乗じられ、さらに、減算器128によって第1フレームバッファ121に格納された画像から減算されることで、第1フレームバッファ121に格納された画像に対するノイズ除去が行なわれ、出力フレームの画像Soutとして出力される。すなわち、第2フレームバッファ122と、減算器126と、乗算器127と、減算器128とで、従来と同様の巡回型3次元ノイズリダクション部129を構成している。   The second frame buffer 122 stores an image based on a frame immediately before the previous frame stored in the first frame buffer 121. Then, a noise component is extracted by calculating a difference between the image stored in the first frame buffer 121 and the image stored in the second frame buffer 122 by the subtractor 126. The extracted noise component is stored in the first frame buffer 121 by being multiplied by the cyclic coefficient K by the multiplier 127 and further subtracted from the image stored in the first frame buffer 121 by the subtractor 128. Noise removal is performed on the image, which is output as an output frame image Sout. That is, the second frame buffer 122, the subtractor 126, the multiplier 127, and the subtractor 128 constitute a cyclic three-dimensional noise reduction unit 129 similar to the conventional one.

ここで、判別器125が、前後のフレームで画像が同一でないと判別した場合には、次フレーム処理時において乗算器127によって乗じられる巡回係数Kを、0<k1<1を満たすk1とする。これにより、ランダムノイズに対するS/Nの向上を図ることができるようになる。巡回係数Kは、固定値であっても、可変値としてもよい。巡回係数Kは、大きいほど新たに発生したノイズを低減できることから、図4に示したヒストグラムを参照してノイズ成分が多いと判定できるときは大きくするようにしてもよい。   Here, when the discriminator 125 discriminates that the images are not identical in the preceding and succeeding frames, the cyclic coefficient K multiplied by the multiplier 127 at the time of the next frame processing is set to k1 satisfying 0 <k1 <1. Thereby, it becomes possible to improve the S / N against random noise. The cyclic coefficient K may be a fixed value or a variable value. The larger the cyclic coefficient K, the more newly generated noise can be reduced. Therefore, the cyclic coefficient K may be increased when it can be determined that there are many noise components with reference to the histogram shown in FIG.

一方、判別器125が、前後のフレームで画像が同一であると判別した場合には、次フレーム処理時において乗算器127によって乗じられる巡回係数Kを「1」とする。これにより、第2フレームバッファ122は、1つ前のフレームと同じ状態を保つことができる。また、出力フレームの画像Soutも1つ前の出力フレームの画像Soutと同じ画像となる。   On the other hand, when the discriminator 125 discriminates that the images are the same in the preceding and following frames, the cyclic coefficient K multiplied by the multiplier 127 during the next frame processing is set to “1”. Thus, the second frame buffer 122 can maintain the same state as the previous frame. The output frame image Sout is also the same image as the previous output frame image Sout.

このように、図3に示した構成は、最新のフレームの画像と1つ前のフレームの画像とが同一か否かによって、適用する巡回係数を変化させるようにしている。具体的には、同一であれば巡回係数を1とし、同一でなければ、巡回係数を0<k1<1を満たすk1とする。これにより、フレーム画像に変化がある場合のみ3DRNを効果的に効かせ、変化がない場合には3次元ノイズリダクションの効果を保持することができるようになる。   As described above, the configuration shown in FIG. 3 changes the cyclic coefficient to be applied depending on whether or not the image of the latest frame is the same as the image of the previous frame. Specifically, if they are the same, the cyclic coefficient is 1, and if they are not the same, the cyclic coefficient is k1 that satisfies 0 <k1 <1. Thus, 3DRN can be effectively applied only when there is a change in the frame image, and the effect of three-dimensional noise reduction can be maintained when there is no change.

次に、各ブロックの出力信号の具体例について図5を参照して説明する。ここで、入力フレームの画像信号をS1とし、第1フレームバッファ121の出力信号をS2とする。判別器125の出力信号をS3とし、「X」が前後のフレームの画像が同一でないことを示し、「0」が前後のフレームの画像が同一であることを示すものとする。第2フレームバッファ122の出力信号をS4とし、減算器126の出力信号をS5とし、乗算器127の出力信号をS6とする。Kは、乗算器127における巡回係数である。   Next, a specific example of the output signal of each block will be described with reference to FIG. Here, the image signal of the input frame is S1, and the output signal of the first frame buffer 121 is S2. Assume that the output signal of the discriminator 125 is S3, “X” indicates that the images of the previous and subsequent frames are not the same, and “0” indicates that the images of the previous and subsequent frames are the same. The output signal of the second frame buffer 122 is S4, the output signal of the subtractor 126 is S5, and the output signal of the multiplier 127 is S6. K is a cyclic coefficient in the multiplier 127.

また、入力フレームは同じ画像が3フレーム連続するものとし、説明を簡単にするため、ノイズ成分を含む静止画像であるとする。以下では、「A」が静止画像成分を表わし、「a」「b」「c」は監視カメラ20で発生したノイズ成分を表わすものとする。このため、入力フレーム信号S1として、1fから3fまでは「A+a」が入力され、4fから6fまでは「A+b」が入力され、7fから9fまでは「A+c」が入力されることになる。   In addition, the input frame is assumed to be three frames of the same image, and is a still image including a noise component for the sake of simplicity. In the following, “A” represents a still image component, and “a”, “b”, and “c” represent noise components generated by the monitoring camera 20. Therefore, as the input frame signal S1, “A + a” is input from 1f to 3f, “A + b” is input from 4f to 6f, and “A + c” is input from 7f to 9f.

まず、処理開始時から第2フレームバッファ122に1fのフレームが入力されるまでの2フレーム時間は、巡回係数Kは0にセットする。同じ画像が3フレーム連続するため、4f、7fが入力された時点で、前のフレームの画像と相違することになり、S3の出力が「X」となる。この結果、5f、8fが入力された時点で適用される巡回係数Kがk1となり、その他の時点における巡回係数Kは1となる。   First, the cyclic coefficient K is set to 0 for 2 frame times from the start of processing until the 1f frame is input to the second frame buffer 122. Since 3 frames of the same image continue, when 4f and 7f are input, the image is different from the image of the previous frame, and the output of S3 becomes “X”. As a result, the cyclic coefficient K applied when 5f and 8f are input is k1, and the cyclic coefficient K is 1 at other time points.

このため、Soutは、巡回係数が1である3f、4fにおいては、前フレームと同じ「A+a」となり、巡回係数がk1となる5fにおいて、A+b−N1となる。ここで、N1は、k1×(b−a)を表わしている。その後も、巡回係数が1である6f、7fにおいては、前フレームと同じ「A+b−N1」となり、巡回係数がk1となる8fにおいて、A+c−N2となる。ここで、N2は、k1×(c−(b−N1))を表わしている。S4は、Soutから1フレーム遅れた出力となり、S5は、S2−S4で求められ、S6は、S5×Kで求めることができる。   For this reason, Sout becomes “A + a”, which is the same as the previous frame, in 3f and 4f where the cyclic coefficient is 1, and becomes A + b−N1 in 5f where the cyclic coefficient is k1. Here, N1 represents k1 × (b−a). After that, 6f and 7f with a cyclic coefficient of 1 are “A + b−N1”, which is the same as the previous frame, and A + c−N2 at 8f with a cyclic coefficient of k1. Here, N2 represents k1 × (c− (b−N1)). S4 is an output delayed by one frame from Sout, S5 can be obtained by S2-S4, and S6 can be obtained by S5 × K.

より具体例を用いて、本実施形態の効果について説明する。図6(a)は、図5の一部を抽出したものであり、巡回係数Kのk1を1/2とした場合の図である。また、図6(b)には、比較のために巡回係数Kを1/2に固定した場合の従来方式の例を示す。   The effect of this embodiment will be described using a more specific example. FIG. 6A is a diagram in which a part of FIG. 5 is extracted, and is a diagram when k1 of the cyclic coefficient K is halved. FIG. 6B shows an example of a conventional system in which the cyclic coefficient K is fixed to 1/2 for comparison.

本図において5fでは、本実施形態の方式、従来方式とも減算されるべきノイズ成分(b−a)/2となり、減算結果が蓄積される6fのS4において、ノイズ成分「a」「b」がおのおの1/2となっていることが分かる。   In this figure, at 5f, the noise component (ba) / 2 to be subtracted is obtained in both the method of the present embodiment and the conventional method, and in S4 of 6f where the subtraction result is accumulated, the noise components “a” and “b” are It can be seen that each is 1/2.

次に、同一のフレーム画像が入力される6fでは、図6(b)に示した従来方式によれば、7fのS4で示されるように、ノイズ成分「a」は1/4に低減されるが、ノイズ成分「b」は3/4となり、前フレーム画像と比べて増加することになる。すなわち、仮に連続して「A+b」が入力された場合、ノイズ成分「b」はさらに増え、ノイズ低減効果は損なわれてしまう。   Next, in 6f where the same frame image is input, according to the conventional method shown in FIG. 6B, the noise component “a” is reduced to ¼ as shown in S4 of 7f. However, the noise component “b” is 3/4, which is larger than the previous frame image. That is, if “A + b” is continuously input, the noise component “b” further increases and the noise reduction effect is impaired.

これに対し、図6(a)に示すように、本実施形態の方式を用いた場合、7fのS4ではノイズ成分「a」とノイズ成分「b」とが均等に保持されるため、ノイズ低減効果を保持することができる。   On the other hand, as shown in FIG. 6A, when the method of this embodiment is used, the noise component “a” and the noise component “b” are equally held in S4 of 7f, so that noise reduction is achieved. The effect can be retained.

さらに、本実施形態では、前後のフレームの画像が同一のときに巡回係数を1にすることで、伝送路上で発生したランダムノイズを除去する効果もある。具体例を図7に示す。本図に示すように、6fにおいて伝送路上でノイズzが付加されたとする。この場合、S5では(b−a)/2にzが加算されるが、巡回係数が1の場合には、S2から減算することで、
(A+b+z)−{z+(b−a)/2}=A+(b+a)/2
となり、ノイズzは、完全に除去することができる。
Further, in the present embodiment, by setting the cyclic coefficient to 1 when the images of the previous and subsequent frames are the same, there is also an effect of removing random noise generated on the transmission path. A specific example is shown in FIG. As shown in this figure, it is assumed that noise z is added on the transmission line at 6f. In this case, z is added to (b−a) / 2 in S5, but when the cyclic coefficient is 1, by subtracting from S2,
(A + b + z) − {z + (b−a) / 2} = A + (b + a) / 2
Thus, the noise z can be completely removed.

以上示したように、本実施形態によれば、同じ画像のフレームが連続する場合にも、3次元ノイズリダクションの効果を最適に保つことができるため、ランダムノイズを効果的に低減することができるようになる。   As described above, according to the present embodiment, even when frames of the same image are continuous, the effect of three-dimensional noise reduction can be kept optimal, so that random noise can be effectively reduced. It becomes like this.

図8は、ノイズ低減部の別構成例を示すブロック図である。図3と同じブロックについては同じ符号を付している。本図に示す別構成例では、ノイズ低減部120aは、比較判別部123の判別器125からの出力信号に基づいて、変化しているフレーム画像のみを抽出して3次元ノイズリダクション(3DNR)部141により3次元ノイズリダクションを施し、出力において低下したフレームレートを再度表示装置200の表示周波数と同じフレームレートに変換するようにしている。これにより図3に示したノイズ低減部120と同様の効果を得ることができる。しかしながら、この場合、第1出力フレームバッファ143と第2出力フレームバッファ144とを追加することになり、回路規模が大きくなってしまう。このように、図3に示した構成は、回路規模を最小限に抑えつつ、ランダムノイズを効果的に低減することができることになる。   FIG. 8 is a block diagram illustrating another configuration example of the noise reduction unit. The same blocks as those in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals. In another configuration example shown in this figure, the noise reduction unit 120a extracts only a changing frame image based on the output signal from the discriminator 125 of the comparison discriminating unit 123 to extract a three-dimensional noise reduction (3DNR) unit. 141, three-dimensional noise reduction is performed, and the frame rate reduced in the output is converted again to the same frame rate as the display frequency of the display device 200. Thereby, the same effect as the noise reduction part 120 shown in FIG. 3 can be acquired. However, in this case, the first output frame buffer 143 and the second output frame buffer 144 are added, and the circuit scale increases. As described above, the configuration shown in FIG. 3 can effectively reduce random noise while minimizing the circuit scale.

本実施形態では、監視カメラ20からの映像を静止画像として説明した。本発明を動画像に適用する場合には、例えば、比較判別部123に、既知の動き検出機能を追加し、フレーム内の静止領域と、動きのある領域とを判別し、それぞれの巡回係数を変化させるようにする。これにより本発明を動画像に効果的に適用することができる。   In the present embodiment, the video from the monitoring camera 20 has been described as a still image. When the present invention is applied to a moving image, for example, a known motion detection function is added to the comparison discriminating unit 123 to discriminate between a static region and a motion region in a frame, and the respective cyclic coefficients are set. Try to change. Thus, the present invention can be effectively applied to moving images.

20…監視カメラ
40…ハブ装置
50…ネットワークデコーダ装置
100…映像処理装置
110…映像受信部
112…フレームバッファ
120…ノイズ低減部
121…第1フレームバッファ
122…第2フレームバッファ
123…比較判別部
124…減算器
125…判別器
126…減算器
127…乗算器
128…減算器
129…巡回型3次元ノイズリダクション部
130…映像出力部
141…3次元ノイズリダクション部
143…第1出力フレームバッファ
144…第2出力フレームバッファ
200…表示装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 20 ... Surveillance camera 40 ... Hub apparatus 50 ... Network decoder apparatus 100 ... Video processing apparatus 110 ... Video receiving part 112 ... Frame buffer 120 ... Noise reduction part 121 ... 1st frame buffer 122 ... 2nd frame buffer 123 ... Comparison discrimination | determination part 124 ... subtractor 125 ... discriminator 126 ... subtractor 127 ... multiplier 128 ... subtractor 129 ... cyclic 3D noise reduction unit 130 ... video output unit 141 ... 3D noise reduction unit 143 ... first output frame buffer 144 ... first 2-output frame buffer 200... Display device

Claims (3)

入力フレームの1つ前のフレームの画像を格納する第1フレームメモリと、
前記入力フレームの画像と前記第1フレームメモリに格納された画像とを比較し、両画像が同一であるかどうかを判別する比較判別手段と、
前記第1フレームメモリに格納された画像に対して、巡回係数を用いて巡回型3次元ノイズ除去処理を行なう巡回型3次元ノイズリダクション手段とを備え、
前記比較判別手段が、前記両画像が同一であると判別した場合には、前記巡回係数を1とすることを特徴とする映像処理装置。
A first frame memory for storing an image of the previous frame of the input frame;
A comparison discriminating means for comparing the image of the input frame with the image stored in the first frame memory and discriminating whether or not both images are the same;
Cyclic 3D noise reduction means for performing cyclic 3D noise removal processing using a cyclic coefficient on the image stored in the first frame memory;
The video processing apparatus according to claim 1, wherein the cyclic coefficient is set to 1 when the comparison determination unit determines that the two images are the same.
請求項1に記載の映像処理装置であって、
前記比較判別手段が、前記両画像が同一でないと判別した場合には、前記巡回係数を0より大きく1より小さい値とすることを特徴とする映像処理装置。
The video processing apparatus according to claim 1,
The video processing apparatus according to claim 1, wherein when the comparison determination unit determines that the two images are not the same, the cyclic coefficient is set to a value greater than 0 and less than 1.
請求項1または2に記載の映像処理装置であって、
前記巡回型3次元ノイズリダクション手段は、
1フレーム分の画像を格納する第2フレームメモリと、
前記第1フレームメモリに格納された画像と前記第2フレームメモリに格納された画像との差分を算出する第1減算器と、
前記第1減算器の出力に前記巡回係数を乗じる乗算器と、
前記第1フレームメモリに格納された画像と前記乗算器の出力との差分を算出して、ノイズ除去後の画像として出力するとともに、前記第2フレームメモリに出力する第2減算器とを備えることを特徴とする映像処理装置。
The video processing apparatus according to claim 1 or 2,
The cyclic three-dimensional noise reduction means includes:
A second frame memory for storing an image for one frame;
A first subtractor for calculating a difference between an image stored in the first frame memory and an image stored in the second frame memory;
A multiplier for multiplying the output of the first subtractor by the cyclic coefficient;
A difference between the image stored in the first frame memory and the output of the multiplier is calculated and output as a noise-removed image; and a second subtractor that outputs to the second frame memory. A video processing apparatus characterized by the above.
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