JP2014053806A - ノイズ低減装置、プロセッサ、映像表示装置、ノイズ低減方法およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】ノイズを低減するとともに、ノイズが付加された後にデジタル化されることで生じたコントラストの劣化を抑制するノイズ低減装置を提供すること。
【解決手段】デジタル化された映像信号に対するノイズ低減装置であって、映像信号が表す画素のうち、画素値に正のノイズが含まれている画素および画素値に負のノイズが含まれている画素を検出するノイズ判定部と、ノイズ判定部が検出した画素が、デジタル化された際に画素値がクリッピングされた画素であるか否かを判定するクリッピング判定部と、ノイズ判定部が検出した画素の画素値を変更する画素値変更部であって、当該画素に対するクリッピング判定部による判定結果に応じた画素値変更方法を用いて、画素値の変更を行う画素値変更部とを具備することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ノイズ低減装置、プロセッサ、映像表示装置、ノイズ低減方法およびプログラムに関する。

従来から、画像の撮像や伝送を行う際、いわゆるスノーノイズ、ガウスノイズ、ショットノイズなどの雑音成分が画像信号に混入することが知られている。例えば、アナログテレビジョン信号の放送波を受信する際、受信する放送波の電界強度が弱いと、放送波を受信した受信信号は雑音成分の多い映像信号となる。また、デジタル放送においても、過去に録画したアナログ映像をデジタル化して再放送することも多く、その場合の映像信号は、雑音成分の多い映像信号となる。

この雑音成分を低減する技術として、ローパスフィルタが知られているが、ローパスフィルタを用いた場合、映像信号における画素の画素値（例えば、輝度信号の値）を平均化処理するため、映像がぼやけてしまうという問題がある。
すなわち、雑音成分の多い画像においては、雑音低減回路が雑音低減処理を行うことにより、雑音が低減することによって、その点では画質が改善されることになる。しかし、その一方では、エッジがぼやけることによって、その点では画質が劣化してしまう。
この問題を改善するため、以下に示すメディアンフィルタを用いた適応型ローパスフィルタが提案されている。

特許文献１においては、雑音低減回路が映像信号の垂直ブランキング期間における画像信号の無いライン部分の雑音成分を検出して、その雑音成分の電圧（ノイズ量Ｅ３）を基にして映像信号における雑音の低減を行うことが示されている。

特開平０７−２５０２６４号公報

しかしながら、特許文献１に記載の雑音低減方法においては、ノイズは低減されるが、ノイズが付加された後にデジタル化されることで生じたコントラストの劣化は残ってしまうことがあるという問題がある。例えば、図２８に示すような画像に対して、ノイズが付加された後にデジタル化されると、図２９に示すような画像となる。図２９に示す画像では、輝度の低い（画素値の小さい）、左端側の領域と、輝度の高い（画素値の大きい）、右端側の領域において、コントラストが劣化していることがわかる。図２９のような画像に対して、特許文献１に記載の雑音低減方法を適用しても、コントラストの劣化は残ってしまう。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、ノイズを低減するとともに、ノイズが付加された後にデジタル化されることで生じたコントラストの劣化を抑制するノイズ低減装置、プロセッサ、映像表示装置、ノイズ低減方法およびプログラムを提供することにある。

（１）この発明は上述した課題を解決するためになされたもので、本発明の一態様は、デジタル化された映像信号に対するノイズ低減装置であって、前記映像信号が表す画素のうち、画素値に正のノイズが含まれている画素および画素値に負のノイズが含まれている画素を検出するノイズ判定部と、前記ノイズ判定部が検出した画素が、デジタル化された際に画素値がクリッピングされた画素であるか否かを判定するクリッピング判定部と、前記ノイズ判定部が検出した画素の画素値を変更する画素値変更部であって、当該画素に対する前記クリッピング判定部による判定結果に応じた画素値変更方法を用いて、前記画素値の変更を行う画素値変更部とを具備することを特徴とする。

（２）また、本発明の他の態様は、（１）に記載のノイズ低減装置であって、前記映像信号におけるノイズの大きさを示すノイズ量を検出するノイズ量検出部を具備し、前記判定結果のうち、クリッピングされた画素であるという判定結果に応じた画素値変更方法は、当該画素の画素値が負のノイズを含むときは、前記画素値に対して、当該画素の周辺画素を少なくとも含む画素群の画素値の平均値を加算し、当該画素の画素値が正のノイズを含むときは、前記画素値に対して、画素値の取り得る範囲の最大値と前記平均値との差を減算する方法であることを特徴とする。

（３）また、本発明の他の態様は、（２）に記載のノイズ低減装置であって、前記映像信号におけるノイズの大きさを示すノイズ量を検出するノイズ量検出部を具備し、前記判定結果のうち、クリッピングされた画素でないという判定結果に応じた画素値変更方法は、前記画素値に対して前記ノイズ量を加算または減算する方法であることを特徴とする。

（４）また、本発明の他の態様は、（１）に記載のノイズ低減装置であって、前記映像信号におけるノイズの大きさを示すノイズ量を検出するノイズ量検出部を具備し、前記クリッピング判定部は、前記判定を行う際に、前記ノイズ量が、前記ノイズ判定部が検出した画素の周辺画素の画素値の平均値よりも大きいことという条件、あるいは、前記ノイズ量が、画素値の取り得る範囲の最大値から前記平均値を引いた値よりも大きいことという条件を少なくとも用いることを特徴とする。

（５）また、本発明の他の態様は、（１）から（４）のいずれかに記載のノイズ低減装置であって、前記映像信号におけるノイズの大きさを示すノイズ量を検出するノイズ量検出部を具備し、前記クリッピング判定部は、前記判定を行う際に、前記ノイズ判定部が検出した画素の画素値が、取り得る範囲の最大値であることという条件、あるいは、前記ノイズ判定部が検出した画素の画素値が、取り得る範囲の最小値であることという条件を少なくとも用いることを特徴とする。

（６）また、本発明の他の態様は、デジタル化された映像信号が表す画素のうち、画素値に正のノイズが含まれている画素および画素値に負のノイズが含まれている画素を検出するノイズ判定部と、前記ノイズ判定部が検出した画素が、デジタル化された際に画素値がクリッピングされた画素であるか否かを判定するクリッピング判定部と、前記ノイズ判定部が検出した画素の画素値を変更する画素値変更部であって、当該画素に対する前記クリッピング判定部による判定結果に応じた画素値変更方法を用いて、前記画素値の変更を行う画素値変更部とを具備することを特徴とするプロセッサである。

（７）また、本発明の他の態様は、デジタル化された映像信号が表す画素のうち、画素値に正のノイズが含まれている画素および画素値に負のノイズが含まれている画素を検出するノイズ判定部と、前記ノイズ判定部が検出した画素が、デジタル化された際に画素値がクリッピングされた画素であるか否かを判定するクリッピング判定部と、前記ノイズ判定部が検出した画素の画素値を変更する画素値変更部であって、当該画素に対する前記クリッピング判定部による判定結果に応じた画素値変更方法を用いて、前記画素値の変更を行う画素値変更部と、前記画素値変更部が変更した画素値を用いて、映像を表示する表示部とを具備することを特徴とする映像表示装置である。

（８）また、本発明の他の態様は、デジタル化された映像信号に対するノイズ低減方法であって、前記映像信号が示す画素のうち、画素値にノイズが含まれている画素を検出する第１の過程と、前記第１の過程にて検出された画素が、デジタル化された際に画素値がクリッピングされた画素であるか否かを判定する第２の過程と、前記第１の過程にて検出された画素の画素値を変更する第３の過程であって、当該画素に対する前記第２の過程における判定結果に応じた画素値方法を用いて、前記画素値の変更を行う第３の過程とを有することを特徴とする。

（９）また、本発明の他の態様は、コンピュータを、デジタル化された映像信号が表す画素のうち、画素値に正のノイズが含まれている画素および画素値に負のノイズが含まれている画素を検出するノイズ判定部、前記ノイズ判定部が検出した画素が、デジタル化された際に画素値がクリッピングされた画素であるか否かを判定するクリッピング判定部、前記ノイズ判定部が検出した画素の画素値を変更する画素値変更部であって、当該画素に対する前記クリッピング判定部による判定結果に応じた画素値変更方法を用いて、前記画素値の変更を行う画素値変更部として機能させるためのプログラムである。

この発明によれば、ノイズを低減するとともに、ノイズが付加された後にデジタル化されることで生じたコントラストの劣化を抑制することができる。

この発明の第１の実施形態によるノイズ低減装置１００の構成を示す概略ブロック図である。 同実施形態におけるフレーム間ノイズ低減部１０２の構成を示す概略ブロック図である。 同実施形態における画素抽出部１２１の構成を示す概略ブロック図である。 同実施形態における周辺画素群の画素配置を示す図である。 同実施形態におけるノイズ判定部１２２の構成を示す概略ブロック図である。 同実施形態におけるクリッピング判定部１２３の構成を示す概略ブロック図である。 同実施形態における画素値変更部１２４の構成を示す概略ブロック図である。 同実施形態における画素抽出部１２１ａの構成を示す概略ブロック図である。 同実施形態における画素抽出部１２１ｂの構成を示す概略ブロック図である。 同実施形態におけるノイズ低減装置１００の動作を説明するグラフである。 同実施形態におけるノイズ低減装置１００の処理結果を示すグラフである。 同実施形態におけるノイズ低減装置１００による処理結果の標準偏差を示すグラフである。 この発明の第２の実施形態における周辺画素群の画素配置を示す図である。 同実施形態における画素抽出部２２１の構成を示す概略ブロック図である。 同実施形態における画素抽出部２２１ａの構成を示す概略ブロック図である。 同実施形態における画素抽出部２２１ｂの構成を示す概略ブロック図である。 同実施形態におけるノイズ低減装置２００の処理結果を示すグラフである。 この発明の第３の実施形態における周辺画素群の画素配置を示す図である。 同実施形態における画素抽出部３２１の構成を示す概略ブロック図である。 同実施形態における画素抽出部３２１ａの構成を示す概略ブロック図である。 同実施形態における画素抽出部３２１ｂの構成を示す概略ブロック図である。 同実施形態におけるノイズ低減装置３００の処理結果を示すグラフである。 この発明の第４の実施形態におけるクリッピング判定部４２３の構成を示す概略ブロック図である。 同実施形態におけるノイズ低減装置４００の処理結果を示すグラフである。 この発明の第５の実施形態におけるクリッピング判定部５２３の構成を示す概略ブロック図である。 同実施形態における画素値変更部５２４の構成を示す概略ブロック図である。 この発明の第６の実施形態におけるテレビジョン受像装置１０の構成を示す概略ブロック図である。 ノイズが付加される前の画像例を示す図である。 ノイズが付加された後にデジタル化された画像例を示す図である。

［第１の実施形態］
以下、図面を参照して、本発明の第１の実施形態について説明する。図１は、本実施形態によるノイズ低減装置１００の構成を示す概略ブロック図である。ノイズ低減装置１００は、入力映像信号ｖ_０に対してノイズ低減処理を行い、出力映像信号ｖ_３を生成する。なお、ここで映像信号とは、映像を構成する各フレームの各画素の画素値を示すデジタル信号からなる信号であって、各画素の画素値を示す信号が、ラスタスキャン順に並べられた信号である。なお、本実施形態では、画素値の取り得る範囲の最小値は「０」であり、最大値は「２５５」である。図１に示すように、本実施形態におけるノイズ低減装置１００は、ノイズ量検出部１０１、フレーム間ノイズ低減部１０２、水平ノイズ低減部１０３、垂直ノイズ低減部１０４を含んで構成される。ノイズ量検出部１０１は、入力映像信号ｖ_０に含まれるノイズの大きさを示すノイズ量ｅを検出し、フレーム間ノイズ低減部１０２、水平ノイズ低減部１０３、垂直ノイズ低減部１０４に入力する。ノイズ量検出部１０１は、例えば、入力映像信号ｖ_０の垂直ブランキング期間におけるレベルの分散値を算出し、これをノイズ量ｅとする。なお、ノイズ量の検出方法は、これに限らず他の方法を用いてもよい。

フレーム間ノイズ低減部１０２は、入力映像信号ｖ_０に対して、フレーム方向（時間方向）の画素値の変化に基づき、ノイズを含む画素を検出する。フレーム間ノイズ低減部１０２は、ノイズ量検出部１０１が検出したノイズ量ｅを参照して、該検出した画素に対するノイズ低減を行い、映像信号ｖ_１を生成する。水平ノイズ低減部１０３は、映像信号ｖ_１に対して、水平方向の画素値の変化に基づき、ノイズを含む画素を検出する。水平ノイズ低減部１０３は、ノイズ量検出部１０１が検出したノイズ量ｅを参照して、該検出した画素に対するノイズ低減を行い、映像信号ｖ_２を生成する。垂直ノイズ低減部１０４は、映像信号ｖ_２に対して、垂直方向の画素値の変化に基づき、ノイズを含む画素を検出する。垂直ノイズ低減部１０４は、ノイズ量検出部１０１が検出したノイズ量ｅを参照して、該検出した画素に対するノイズ低減を行い、出力映像信号ｖ_３を生成する。

図２は、フレーム間ノイズ低減部１０２の構成を示す概略ブロック図である。フレーム間ノイズ低減部１０２は、画素抽出部１２１、ノイズ判定部１２２、クリッピング判定部１２３、画素値変更部１２４を含んで構成される。画素抽出部１２１は、入力映像信号ｖ_０から、処理対象画素の画素値ｇ_０、処理対象画素の１フレーム前の画素の画素値ｇ_−１、処理対象画素の１フレーム後の画素の画素値ｇ_１、処理対象画素の周辺画素群の画素値Ｇを抽出する。画素抽出部１２１は、ノイズ判定部１２２には、これらのうち画素値ｇ_−１、ｇ_０、ｇ_１を入力する。また、画素抽出部１２１は、クリッピング判定部１２３には、周辺画素群の画素値Ｇを入力する。また、処理対象画素の周辺画素群とは、処理対象画素に隣接する画素であり、処理対象画素の左上、上、右上、左、右、左下、下、右下に位置する画素（周辺画素）と、処理対象画素とを含む画素群である。なお、画素抽出部１２１は、処理対象画素とする画素を、ラスタスキャン順に順次変更することにより、入力映像信号ｖ_０が示す映像の各画素を処理対象画素とする。

ノイズ判定部１２２は、入力映像信号ｖ_０が表す画素のうち、画素値にノイズが含まれている画素を検出する。具体的には、ノイズ判定部１２２は、画素値ｇ_−１、ｇ_０、ｇ_１を参照して、処理対象画素の画素値ｇ_０が、ノイズを含んでいるか否かを判定する。ノイズ判定部１２２は、さらに、そのノイズが正のノイズか負のノイズかを判定する。ノイズ判定部１２２は、ノイズを含んでいるか否かの判定結果ｎ_０と、ノイズが正のノイズか負のノイズかの判定結果ｎ_１とをクリッピング判定部１２３に入力する。また、ノイズ判定部１２２は、これら判定結果ｎ_０、ｎ_１と、処理対象画素の画素値ｇ_０とを画素値変更部１２４に入力する。なお、ここで正のノイズとは、該ノイズが付加されることで画素値が大きくなるノイズのことであり、負のノイズとは、該ノイズが付加されることで画素値が小さくなるノイズのことである。

クリッピング判定部１２３は、ノイズ判定部１２２が検出した画素、すなわち、ノイズが含まれていると判定された画素が、デジタル化された際に画素値がクリッピングされた画素であるか否かを判定し、該判定結果ｃを画素値変更部１２４に入力する。クリッピング判定部１２３は、この判定を、判定結果ｎ_０、ｎ_１と、周辺画素群の画素値Ｇと、ノイズ量ｅを参照して行う。また、クリッピング判定部１２３は、この判定を行う際に生成した、周辺画素群の画素値Ｇの平均値ａｖｅを画素値変更部１２４に入力する。なお、ここでクリッピングとは、デジタル化する際に、アナログ信号が示す値が所定の範囲を超えているときに、デジタル信号が示す値を該範囲内に収めることを示す。

上述の範囲は、画素値の取り得る範囲であり、本実施形態では、一例として、０から２５５である場合を説明する。例えば、アナログ信号が示す、ある画素の画素値が２５５よりも大きいときは、そのアナログ信号がデジタル化された信号では、該画素の画素値は、クリッピングされて２５５となる。また、アナログ信号が示す、ある画素の画素値が、０よりも小さいときは、そのアナログ信号がデジタル化された信号では、該画素の画素値は、クリッピングされて０となる。

画素値変更部１２４は、ノイズ判定部１２２が検出した画素、すなわちノイズが含まれていると判定された画素の画素値を変更する。画素値変更部１２４は、画素値を変更する際に、当該画素に対するクリッピング判定部１２３による判定結果ｃに応じた画素値変更方法を用いる。画素値変更部１２４は、画素値の変更を反映した映像信号ｖ_１を生成する。より具体的には、画素値変更部１２４は、ノイズ判定部１２２による判定結果ｎ_０を参照し、処理対象画素がノイズを含むと判定されているときは、ノイズ判定部１２２が入力した画素値ｇ_０から変更した値を、処理対象画素の画素値とする。このとき、画素値変更部１２４は、クリッピング判定部１２３による判定結果ｃを参照し、画素値の変更方法を選択する。また、画素値変更部１２４は、判定結果ｎ_０を参照し、処理対象画素がノイズを含まないと判定されているときは、画素値ｇ_０を、処理対象画素の画素値とする。そして、画素値変更部１２４は、これらの画素値からなる映像信号ｖ_１を出力する。なお、画素値変更部１２４による、画素値の変更方法の詳細については後述する。

図３は、画素抽出部１２１の構成を示す概略ブロック図である。図３に示すように、画素抽出部１２１は、ラインディレイ部１３１ａ、１３１ｂ、１３１ｃ、１３１ｄ、ディレイ部１３２a、１３２ｂ、１３２ｃ、１３２ｄ、１３２ｅ、１３２ｆ、１３２ｇ、フレームディレイ部１３３ａ、１３３ｂを含んで構成される。ラインディレイ部１３１ａ〜１３１ｄは、入力された信号を、１ライン分遅延させる。ディレイ部１３２ａ〜１３２ｈは、入力された信号を、１画素分遅延させる。フレームディレイ部１３３ａ、１３３ｂは、入力された信号を、１フレーム分遅延させる。

入力映像信号ｖ_０が、ラインディレイ部１３１ａと、ディレイ部１３２ａとを経由した信号は、画素値ｇ_１となる。入力映像信号ｖ_０が、フレームディレイ部１３３ａ、１３３ｂと、ラインディレイ部１３１ｂと、ディレイ部１３２ｂとを経由した信号は、画素値ｇ_−１となる。入力映像信号ｖ_０が、フレームディレイ部１３３ａと、ラインディレイ部１３１ｃと、ディレイ部１３２ｅとを経由した信号は、画素値ｇ_０となる。したがって、画素値ｇ_−１は、画素値ｇ_０の１フレーム前の信号であり、画素値ｇ_０は、画素値ｇ_１の１フレーム前の信号である。

入力映像信号ｖ_０が、フレームディレイ部１３３ａと、ディレイ部１３２ｃと、ディレイ部１３２ｄとを経由した信号は、画素値Ｙ_−１，１となる。入力映像信号ｖ_０が、フレームディレイ部１３３ａと、ディレイ部１３２ｃとを経由した信号は、画素値Ｙ_０，１となる。入力映像信号ｖ_０が、フレームディレイ部１３３ａを経由した信号は、画素値Ｙ_１，１となる。

入力映像信号ｖ_０が、フレームディレイ部１３３ａと、ラインディレイ部１３１ｃと、ディレイ部１３２ｅと、ディレイ部１３２ｆとを経由した信号は、画素値Ｙ_−１，０となる。入力映像信号ｖ_０が、フレームディレイ部１３３ａと、ラインディレイ部１３１ｃと、ディレイ部１３２ｅとを経由した信号は、画素値Ｙ_０，０となる。入力映像信号ｖ_０が、フレームディレイ部１３３ａと、ラインディレイ部１３１ｃとを経由した信号は、画素値Ｙ_１，０となる。

入力映像信号ｖ_０が、フレームディレイ部１３３ａと、ラインディレイ部１３１ｃ、１３１ｄと、ディレイ部１３２ｇと、ディレイ部１３２ｈとを経由した信号は、画素値Ｙ_{−１，−１}となる。入力映像信号ｖ_０が、フレームディレイ部１３３ａと、ラインディレイ部１３１ｃ、１３１ｄと、ディレイ部１３２ｇとを経由した信号は、画素値Ｙ_０，−１となる。入力映像信号ｖ_０が、フレームディレイ部１３３ａと、ラインディレイ部１３１ｃ、１３１ｄとを経由した信号は、画素値Ｙ_１，−１となる。そして、画素値Ｙ_−１，１、Ｙ_０，１、Ｙ_１，１、Ｙ_−１，０、Ｙ_０，０、Ｙ_１，０、Ｙ_{−１，−１}、Ｙ_０，−１、Ｙ_１，−１が、周辺画素群の画素値Ｇである。

図４は、本実施形態における周辺画素群の画素配置を示す図である。図４において、各々の矩形は画素を示し、例えば、符号Ｙ_{−１，−１}が付された矩形は、画素値Ｙ_{−１，−１}の画素である。なお、図４において、処理対象画素は、画素値Ｙ_０，０の画素である。画素値Ｙ_{−１，−１}の画素は、処理対象画素である画素値Ｙ_０，０の画素の左上に隣接する画素である。画素値Ｙ_０，−１の画素は、処理対象画素である画素値Ｙ_０，０の画素の上に隣接する画素である。画素値Ｙ_１，−１の画素は、処理対象画素である画素値Ｙ_０，０の画素の右上に隣接する画素である。画素値Ｙ_−１，０の画素は、処理対象画素である画素値Ｙ_０，０の画素の左に隣接する画素である。画素値Ｙ_１，０の画素は、処理対象画素である画素値Ｙ_０，０の画素の右に隣接する画素である。画素値Ｙ_−１，１の画素は、処理対象画素である画素値Ｙ_０，０の画素の左下に隣接する画素である。画素値Ｙ_０，１の画素は、処理対象画素である画素値Ｙ_０，０の画素の下に隣接する画素である。同様に、画素値Ｙ_１，１の画素は、処理対象画素である画素値Ｙ_０，０の画素の右下に隣接する画素である。

図５は、本実施形態におけるノイズ判定部１２２の構成を示す概略ブロック図である。図５に示すように、ノイズ判定部１２２は、中間値選択部１４１、比較部１４２を含んで構成される。中間値選択部１４１は、画素値ｇ_０、ｇ_−１、ｇ_１の中から、中間値を選択し、選択した中間値を比較部１４２に入力する。比較部１４２は、中間値選択部１４１が選択した中間値と、画素値ｇ_０とを比較する。比較部１４２は、この比較の結果、両者が一致しないときは、処理対象画素がノイズを含むと判定し、一致するときは、ノイズを含まないと判定する。比較部１４２は、この判定の結果を示す信号である判定結果ｎ_０を生成する。本実施形態では、ノイズを含むと判定したときは判定結果ｎ_０として、真を示す信号を生成し、それ以外のときは、偽を示す信号を生成する。比較部１４２は、さらに、比較部１４２は、画素値ｇ_０が中間値よりも大きいときは、処理対象画素に含まれるノイズは正のノイズであると判定し、画素値ｇ_０が中間値よりも小さいきは、処理対象画素に含まれるノイズは負のノイズであると判定する。そして、比較部１４２は、この判定の結果を示す信号である判定結果ｎ_１を生成する。なお、判定結果ｎ_１の生成は、処理対象画素がノイズを含むと判定したときのみでもよい。

図６は、クリッピング判定部１２３の構成を示す概略ブロック図である。図６に示すように、クリッピング判定部１２３は、平均値算出部１５１、最大値記憶部１５２、減算部１５３、スイッチ１５４、大小比較部１５５、論理積演算部１５６を含んで構成される。平均値算出部１５１は、周辺画素群の画素値Ｇの平均値ａｖｅを算出する。すなわち、平均値算出部１５１は、画素値Ｙ_−１，１、Ｙ_０，１、Ｙ_１，１、Ｙ_−１，０、Ｙ_０，０、Ｙ_１，０、Ｙ_{−１，−１}、Ｙ_０，−１、Ｙ_１，−１の平均を算出し、これを平均値ａｖｅとする。

最大値記憶部１５２は、画素値の取り得る範囲の最大値Ｙｍａｘを記憶する。本実施形態では、最大値記憶部１５２は、２５５を記憶する。減算部１５３は、最大値記憶部１５２が記憶する最大値Ｙｍａｘから平均値ａｖｅを減算する。すなわち、減算部１５３は、Ｙｍａｘ−ａｖｅを演算する。スイッチ１５４は、判定結果ｎ_１に応じて、平均値ａｖｅと、減算部１５３の演算結果（Ｙｍａｘ−ａｖｅ）とのうちの一方を、大小比較部１５５に入力する。スイッチ１５４は、正のノイズを含むことを判定結果ｎ_１が示すときは、減算部１５３の演算結果を大小比較部１５５に入力する。また、スイッチ１５４は、負のノイズを含むことを判定結果ｎ_１が示すときは、平均値ａｖｅを大小比較部１５５に入力する。

大小比較部１５５は、ノイズ量ｅと、スイッチ１５４から入力された信号との大小を比較する。大小比較部１５５は、この比較の結果、ノイズ量ｅの方が大きいときは、真を示す信号を生成し、それ以外のときは、偽を示す信号を生成する。すなわち、大小比較部１５５は、正のノイズを含むことを判定結果ｎ_１が示すときは、ｅ＞Ｙｍａｘ−ａｖｅが成り立つか否かを示す信号を生成し、負のノイズを含むことを判定結果ｎ_１が示すときは、ｅ＞ａｖｅが成り立つか否かを示す信号を生成する。本実施形態では、平均値ａｖｅは、処理対象画素にノイズが付加される前の画素値とほぼ等しいと仮定している。該仮定を前提として、大小比較部１５５は、このノイズが付加される前の画素値にノイズが付加されると、その値は、画素値の取り得る範囲であるＹｍｉｎ〜Ｙｍａｘを超えてしまうか否か、すなわちデジタル化の際にクリッピングされるか否かを判定している。

論理積演算部１５６は、大小比較部１５５が生成した信号と、判定結果ｎ_０との論理積を演算して、演算結果を判定結果ｃとする。すなわち、論理積演算部１５６は、大小比較部１５５が当該処理対象画素はクリッピングされていると判定し、かつ、ノイズ判定部１２２が当該処理対象画素はノイズを含んでいると判定しているときは、当該処理対象画素がクリッピングされていると判定し、真を示す判定結果ｃを生成する。そして、それ以外のときは、論理積演算部１５６は、当該処理対象画素がクリッピングされていないと判定し、偽を示す判定結果ｃを生成する。

図７は、画素値変更部１２４の構成を示す概略ブロック図である。画素値変更部１２４は、最大値記憶部１６０、加算部１６１、減算部１６２、スイッチ１６３、１６４、１６５、減算部１６６、１６７、加算部１６８、スイッチ１６９を含んで構成される。最大値記憶部１６０は、画素値の取り得る範囲の最大値Ｙｍａｘを記憶する。本実施形態では、最大値記憶部１６０は、２５５を記憶する。加算部１６１は、ノイズ量ｅと、処理対象画素の画素値ｇ_０とを加算する。減算部１６２は、処理対象画素の画素値ｇ_０からノイズ量ｅを減算する。スイッチ１６３は、正のノイズを含むことを判定結果ｎ_１が示すときは、減算部１６２の演算結果を選択し、負のノイズを含むことを判定結果ｎ_１が示すときは、加算部１６１の演算結果を選択する。

スイッチ１６４は、クリッピングされていることを判定結果ｃが示すときは、スイッチ１６９による選択結果を選択し、クリッピングされていないことを判定結果ｃが示すときは、スイッチ１６３による選択結果を選択する。このスイッチ１６４により、画素値変更部１２４は、画素値の変更方法を切り替えている。すなわち、クリッピングされているときに用いる画素値変更方法では、処理対象画素の元の画素値ｇ_０に、周辺画素群の画素値の平均値ａｖｅを加算した値またはＹｍａｘ−ａｖｅを減算した値に、処理対象画素の画素値を変更する。また、クリッピングされていないときに用いる画素値変更方法では、処理対象画素の元の画素値ｇ_０に、ノイズ量ｅを加算または減算した値に、処理対象画素の画素値を変更する。

スイッチ１６５は、ノイズを含むことを判定結果ｎ_０が示すときは、スイッチ１６４による選択結果を選択し、ノイズを含まないことを判定結果ｎ_０が示すときは、画素値ｇ_０を選択する。そして、スイッチ１６５による選択結果が、映像信号ｖ_１となる。すなわち、画素値変更部１２４は、処理対象画素がノイズを含まないときは、スイッチ１６５の選択により、処理対象画素の画素値ｇ_０をそのまま映像信号ｖ_１とする。一方、処理対象画素が正のノイズを含み、かつ、処理対象画素がクリッピングされているときは、画素値ｇ_０−（最大値Ｙｍａｘ−平均値ａｖｅ）を映像信号ｖ１とする。また、処理対象画素が負のノイズを含み、かつ、処理対象画素がクリッピングされているときは、画素値ｇ_０＋平均値ａｖｅを映像信号ｖ１とする。処理対象画素が正のノイズを含み、かつ、処理対象画素がクリッピングされていないときは、画素値ｇ_０−ノイズ量ｅを映像信号ｖ１とする。また、処理対象画素が負のノイズを含み、かつ、処理対象画素がクリッピングされていないときは、画素値ｇ_０＋ノイズ量ｅを映像信号ｖ_１とする。

図８は、水平ノイズ低減部１０３が有する画素抽出部１２１ａの構成を示す概略ブロック図である。水平ノイズ低減部１０３は、フレーム間ノイズ低減部１０２と同様の構成であるが、フレーム間ノイズ低減部１０２が生成した映像信号ｖ_１が入力される点と、画素抽出部１２１に替えて画素抽出部１２１ａを有する点のみが異なる。その他の点は、フレーム間ノイズ低減部１０２と同一であるので説明を省略し、ここでは、画素抽出部１２１ａの構成のみを説明する。画素抽出部１２１ａは、画素抽出部１２１と同様に、画素値ｇ_０、ｇ_−１、ｇ_１、周辺画素群の画素値Ｇを抽出する。ただし、画素値ｇ_−１が、処理対象画素の左隣の画素である点と、画素値ｇ_１が、処理対象画素の右隣の画素である点が異なる。すなわち、水平ノイズ低減部１０３のノイズ判定部１２２は、処理対象画素と、該画素の左隣の画素と、右隣の画素との画素値を参照して、処理対象画素の画素値がノイズを含んでいるか否かを判定する。

図８に示すように、画素抽出部１２１ａは、ディレイ部１３２ｉ〜１３２ｎ、ラインディレイ部１３１ｅ、１３１ｆを含んで構成される。ラインディレイ部１３１ｅ、１３１ｆは、入力された信号を、１ライン分遅延させる。ディレイ部１３２ｉ〜１３２ｎは、入力された信号を、１画素分遅延させる。映像信号ｖ_１が、ラインディレイ部１３１ｅとディレイ部１３２ｋとを経由した信号は、画素値ｇ_０となる。映像信号ｖ_１が、ラインディレイ部１３１ｅを経由した信号は、画素値ｇ_１となる。映像信号ｖ_１が、ラインディレイ部１３１ｅとディレイ部１３２ｋ、１３２ｌとを経由した信号は、画素値ｇ_−１となる。

映像信号ｖ_１が、ディレイ部１３２ｉと、ディレイ部１３２ｊとを経由した信号は、画素値Ｙ_−１，１となる。映像信号ｖ_１が、ディレイ部１３２ｉを経由した信号は、画素値Ｙ_０，１となる。映像信号ｖ_１そのままの信号は、画素値Ｙ_１，１となる。

映像信号ｖ_１が、ラインディレイ部１３１ｅと、ディレイ部１３２ｋと、ディレイ部１３２ｌとを経由した信号は、画素値Ｙ_−１，０となる。映像信号ｖ_１が、ラインディレイ部１３１ｅと、ディレイ部１３２ｋとを経由した信号は、画素値Ｙ_０，０となる。映像信号ｖ_１が、ラインディレイ部１３１ｅを経由した信号は、画素値Ｙ_１，０となる。

映像信号ｖ_１が、ラインディレイ部１３１ｅ、１３１ｆと、ディレイ部１３２ｍと、ディレイ部１３２ｎとを経由した信号は、画素値Ｙ_{−１，−１}となる。映像信号ｖ_１が、ラインディレイ部１３１ｅ、１３１ｆと、ディレイ部１３２ｍとを経由した信号は、画素値Ｙ_０，−１となる。映像信号ｖ_１が、ラインディレイ部１３１ｅ、１３１ｆを経由した信号は、画素値Ｙ_１，−１となる。画素値Ｙ_−１，１、Ｙ_０，１、Ｙ_１，１、Ｙ_−１，０、Ｙ_０，０、Ｙ_１，０、Ｙ_{−１，−１}、Ｙ_０，−１、Ｙ_１，−１が、周辺画素群の画素値Ｇであり、処理対象画素を基準とした周辺画素群を構成する各画素の位置は、図３の画素抽出部１２１と同様である。

図９は、垂直ノイズ低減部１０４が有する画素抽出部１２１ｂの構成を示す概略ブロック図である。垂直ノイズ低減部１０４は、フレーム間ノイズ低減部１０２と同様の構成であるが、水平ノイズ低減部１０３が生成した映像信号ｖ_２が入力される点と、画素抽出部１２１に替えて画素抽出部１２１ｂを有する点のみが異なる。その他の点は、フレーム間ノイズ低減部１０２と同一であるので説明を省略し、ここでは、画素抽出部１２１ｂの構成のみを説明する。画素抽出部１２１ｂは、画素抽出部１２１と同様に、画素値ｇ_０、ｇ_−１、ｇ_１、周辺画素群の画素値Ｇを抽出する。ただし、画素値ｇ_−１が、処理対象画素の上側に隣接する画素である点と、画素値ｇ_１が、処理対象画素の下側に隣接する画素である点が異なる。すなわち、垂直ノイズ低減部１０４のノイズ判定部１２２は、処理対象画素と、該画素の上側に隣接する画素と、下側に隣接する画素との画素値を参照して、処理対象画素の画素値がノイズを含んでいるか否かを判定する。

図９に示すように、画素抽出部１２１ｂは、ディレイ部１３２ｏ〜１３２ｔ、ラインディレイ部１３１ｇ、１３１ｈを含んで構成される。ラインディレイ部１３１ｇ、１３１ｈは、入力された信号を、１ライン分遅延させる。ディレイ部１３２ｏ〜１３２ｔは、入力された信号を、１画素分遅延させる。映像信号ｖ_２が、ラインディレイ部１３１ｇとディレイ部１３２ｑとを経由した信号は、画素値ｇ_０となる。映像信号ｖ_２が、ディレイ部１３１ｏを経由した信号は、画素値ｇ_１となる。映像信号ｖ_２が、ラインディレイ部１３１ｇ、１３１ｈとディレイ部１３２ｓとを経由した信号は、画素値ｇ_−１となる。

映像信号ｖ_２が、ディレイ部１３２ｏ、１３２ｐを経由した信号は、画素値Ｙ_−１，１となる。映像信号ｖ_２が、ディレイ部１３２ｏを経由した信号は、画素値Ｙ_０，１となる。映像信号ｖ_２そのままの信号は、画素値Ｙ_１，１となる。

映像信号ｖ_２が、ラインディレイ部１３１ｇと、ディレイ部１３２ｑ、１３２ｒとを経由した信号は、画素値Ｙ_−１，０となる。映像信号ｖ_２が、ラインディレイ部１３１ｇ、１３２ｑを経由した信号は、画素値Ｙ_０，０となる。映像信号ｖ_２が、ラインディレイ部１３１ｇを経由した信号は、画素値Ｙ_１，０となる。

映像信号ｖ_２が、ラインディレイ部１３１ｇ、１３１ｈと、ディレイ部１３２ｓ、１３２ｔとを経由した信号は、画素値Ｙ_{−１，−１}となる。映像信号ｖ_２が、ラインディレイ部１３１ｇ、１３１ｈと、ディレイ部１３２ｓとを経由した信号は、画素値Ｙ_０，−１となる。映像信号ｖ_２が、ラインディレイ部１３１ｇ、１３１ｈを経由した信号は、画素値Ｙ_１，−１となる。画素値Ｙ_−１，１、Ｙ_０，１、Ｙ_１，１、Ｙ_−１，０、Ｙ_０，０、Ｙ_１，０、Ｙ_{−１，−１}、Ｙ_０，−１、Ｙ_１，−１が、周辺画素群の画素値Ｇであり、処理対象画素を基準とした周辺画素群を構成する各画素の位置は、図３の画素抽出部１２１と同様である。

図１０は、ノイズ低減装置１００の動作を説明するグラフである。ここでは、ノイズ低減装置１００の３つのノイズ低減部のうち、水平ノイズ低減部１０３の動作を説明する。その他のノイズ低減部も、ノイズを含むか否かを判定する際に参照する画素が異なるだけであるので、説明を省略する。図１０において、横軸はＸ軸であり、縦軸は画素値である。また、グラフＢは、特定のＹ座標にある画素のノイズが付加される前の画素値をプロットしたものである。ここでは、ノイズが付加される前の画素値は、Ｘ座標に比例する値である。また、グラフＡは、グラフＢにノイズが付加されたときの画素値をプロットしたものである。図１０に示すように、グラフＡでは、画素値よりもノイズによるマイナス方向への偏移が大きいときには、画素値が０を下回ってしまう。

また、グラフＩは、グラフＡの映像信号をデジタル化した信号の画素値をプロットしたものである。ここでは、グラフＩは、水平ノイズ低減部１０３によりノイズ低減処理される映像信号を表す。グラフＩでは、グラフＡにおいて画素値が０を下回っていた画素の画素値が０にクリッピングされている。例えば、グラフＡ上の点Ｐ１’は画素値が負の値となっているが、グラフＩ上の同じＸ座標の点Ｐ１は、クリッピングにより画素値が０となっている。

そして、グラフI上の点Ｐ２は、その画素値が、左右の隣接している画素の画素値より大きいので、ノイズ判定部１２２により、正のノイズを含むと判定される。しかし、ノイズ量ｅ＞最大値Ｙｍａｘ−平均値ａｖｅは成り立たっていないので（ただし、各Ｘ座標における平均値ａｖｅは、グラフＢの値とほぼ等しいとする）、クリッピング判定部１２３は、点Ｐ２はクリッピングされていないと判定する。そのため、図１０中の大きさがｅの矢印が示すように、画素値変更部１２４は、ノイズ量ｅを減算する。

これに対し、グラフI上の点Ｐ１は、その画素値が、左右の隣接している画素の画素値より小さいので、水平ノイズ低減部１０３のノイズ判定部１２２により、負のノイズを含むと判定される。このとき、ノイズ量ｅ＞平均値ａｖｅは成り立たっているので、クリッピング判定部１２３は、点Ｐ２はクリッピングされていると判定する。そのため、図１０中の大きさがａｖｅの矢印が示すように、画素値変更部１２４は、平均値ａｖｅを加算する。

図１１は、本実施形態におけるノイズ低減装置１００の処理結果を示すグラフである。図１１において、横軸は画像のＸ軸であり、縦軸は平均画素値である。ここで、平均画素値とは、あるＸ座標における全ての画素の画素値の平均値である。ここでは、ノイズが付加される前の画像として、同じＸ座標の画素の画素値は、Ｙ座標によらず同じ値となっており、画像の左端では画素値０、右端では画素値２５５となっている画像（図２８に示す画像）を用いた場合を例に説明する。このような画像にノイズが付加された後にデジタル化されると、例えば、図２９のように、画素値の小さい領域および大きい領域において、コントラストが劣化した画像となる。

図１１において、グラフＢ１は、図２８に示す画像、すなわちノイズが付加される前の画像に関するグラフである。また、グラフＮ１は、図２９の画像、すなわち図２８の画像にノイズが付加された後にデジタル化された画像に関するグラフである。このように、Ｘ座標の小さい領域では、グラフＮ１は、グラフＢ１よりも上にあり、Ｘ座標の大きい領域では、グラフＮ１は、グラフＢ１よりも下にあるので、図２８に示す画像に比べて、図２９に示す画像のコントラストが劣化していることがわかる。

図１１において、グラフＮＲｐは、図２９に示す画像に対して従来のノイズ低減処理（特開平０７−２５０２６４に記載のノイズ低減処理）を適用して得られた画像のグラフである。グラフＮＲｐの傾向とグラフＮ１の傾向とは似ていることから、従来のノイズ低減処理では、コントラストの劣化がそのまま残っていることが分かる。一方、図１１において、グラフＮＲｉは、図２９に示す画像に対してノイズ低減装置１００によるノイズ低減処理を適用して得られた画像のグラフである。図１１に示すように、Ｘ座標の小さい領域では、グラフＮＲｉは、グラフＮ１、ＮＲｐよりも下にあり、Ｘ座標の大きい領域では、グラフＮＲｉは、グラフＮ１、ＮＲｐよりも上にある。すなわち、全ての領域において、グラフＮＲｉは、グラフＮ１、ＮｒｐよりもグラフＢ１に近いので、コントラストの劣化が抑制されていることが分かる。

図１２は、本実施形態におけるノイズ低減装置１００による処理結果の標準偏差を示すグラフである。図１２において、横軸は画像のＸ軸であり、縦軸は標準偏差である。ここで、平標準偏差とは、各Ｘ座標における全ての画素の画素値の標準偏差である。図１２のグラフＶ１は、図２９に示す画像に関するグラフである。グラフＶｐは、図２９に示す画像に対して従来のノイズ低減処理（特開平０７−２５０２６４に記載のノイズ低減処理）を適用して得られた画像に関するグラフである。グラフＶｉは、図２９に示す画像に対してノイズ低減装置１００によるノイズ低減処理を適用して得られた画像に関するグラフである。

上述したように、図２９に示す画像は、図２８に示す画像にノイズを付加したものであるので、図１２の各Ｘ座標における標準偏差は、各諧調におけるノイズの大きさを示す。図２８の画像では、Ｘ座標が小さいほど、諧調も小さいので、図１２のグラフは、Ｘ座標が小さいほど、小さい諧調におけるノイズの大きさを示している。図１２では、Ｘ座標の全ての領域において、グラフＶ１よりも、グラフＶｐ、Ｖｉが小さいので、全ての諧調において、従来のノイズ低減処理であっても、ノイズ低減装置１００による処理であっても、ノイズが低減されていることがわかる。さらに、Ｘ座標の最小値および最大値付近においては、グラフＶｐよりも、グラフＶｉの方が小さいので、低諧調および高諧調においては、従来のノイズ低減処理よりも、ノイズ低減装置１００による処理の方が、よりノイズが低減されていることがわかる。

このように、本実施形態におけるノイズ低減装置１００は、画素値にノイズが含まれていると判定した画素が、デジタル化された際に画素値がクリッピングされた画素であるか否かを判定し、該判定結果に応じた画素値変更方法を用いて、該画素の画素値を変更するので、ノイズが付加された後にデジタル化されることで生じたコントラストの劣化を抑制することができる。

［第２の実施形態］
以下、図面を参照して、本発明の第２の実施形態について説明する。第１の実施形態では、処理対象画素の周辺画素群が、処理対象画素と、該処理対象画素の周囲の８画素とからなる場合を説明した。本実施形態では、周辺画素群が、処理対象画素と、該処理対象画素の周囲の５画素とからなる場合を説明する。この５画素は、処理対象画素の左、右、左上、上、右上に位置する画素である。

図１３は、本実施形態における周辺画素群の画素配置を示す図である。図１３において、各々の矩形は画素を示し、例えば、符号Ｙ_−１，０が付された矩形は、画素値Ｙ_−１，０の画素である。なお、図１３において、処理対象画素は、画素値Ｙ_０，０の画素である。画素値Ｙ_−１，０の画素は、処理対象画素である画素値Ｙ_０，０の画素の左に隣接する画素である。画素値Ｙ_１，０の画素は、処理対象画素である画素値Ｙ_０，０の画素の右に隣接する画素である。画素値Ｙ_{−１，−１}の画素は、処理対象画素である画素値Ｙ_０，０の画素の左上に隣接する画素である。同様に、画素値Ｙ_０，−１の画素は、処理対象画素である画素値Ｙ_０，０の画素の上に隣接する画素である。同様に、画素値Ｙ_１，−１の画素は、処理対象画素である画素値Ｙ_０，０の画素の右上に隣接する画素である。そして、本実施形態では、周辺画素群は、画素値Ｙ_−１，０の画素、画素値Ｙ_0，０の画素、画素値Ｙ_１，０の画素、画素値Ｙ_{−１，−１}の画素、画素値Ｙ_０，−１の画素、画素値Ｙ_１，−１の画素から構成される。

このように、周囲画素群を構成する画素が異なるため、本実施形態におけるノイズ低減装置２００は、第１の実施形態におけるノイズ低減装置１００と比較すると、画素抽出部１２１、１２１ａ、１２１ｂに変えて、画素抽出部２２１、２２１ａ、２２１ｂを有する点が異なる。ここでは、画素抽出部２２１、２２１ａ、２２１ｂの構成についてのみ説明し、ノイズ低減装置１００と同様であるその他の部分については、説明を省略する。

図１４は、本実施形態における画素抽出部２２１の構成を示す概略ブロック図である。画素抽出部２２１は、画素抽出部１２１と比較して、ラインディレイ部１３１ａ、１３１ｂ、１３１ｃ、ディレイ部１３２ｃ、１３２ｄを有していない点が異なる。このため、画素抽出部２２１がクリッピング判定部１２３に入力する周辺画素群の画素値Ｇは、画素値Ｙ_−１，０、画素値Ｙ_０，０、画素値Ｙ_１，０、画素値Ｙ_{−１，−１}、画素値Ｙ_０，−１、画素値Ｙ_１，−１から構成される。

図１５は、本実施形態における画素抽出部２２１ａの構成を示す概略ブロック図である。画素抽出部２２１ａは、画素抽出部１２１ａと比較して、ラインディレイ部１３１ｅ、ディレイ部１３２ｉ、１３２ｊを有していない点が異なる。このため、画素抽出部２２１ａがクリッピング判定部１２３に入力する周辺画素群の画素値Ｇは、画素値Ｙ_−１，０、画素値Ｙ_０，０、画素値Ｙ_１，０、画素値Ｙ_{−１，−１}、画素値Ｙ_０，−１、画素値Ｙ_１，−１から構成される。

図１６は、本実施形態における画素抽出部２２１ｂの構成を示す概略ブロック図である。画素抽出部２２１ｂは、画素抽出部１２１ｂと比較して、ディレイ部１３２ｐを有していない点が異なる。また、画素抽出部２２１ｂがクリッピング判定部１２３に入力する周辺画素群の画素値Ｇは、画素値Ｙ_−１，０、画素値Ｙ_０，０、画素値Ｙ_１，０、画素値Ｙ_−１，１、画素値Ｙ_０，１、画素値Ｙ_１，１から構成される。

図１７は、本実施形態におけるノイズ低減装置２００の処理結果を示すグラフである。図１７において、横軸は画像のＸ軸であり、縦軸は平均画素値である。ここで、平均画素値とは、あるＸ座標における全ての画素の画素値の平均値である。ここでは、ノイズが付加される前の画像として、図２８に示す画像を用いる。そして、図２８に示す画像にノイズが付加された図２９に示す画像に対して、ノイズ低減処理を行う場合を例に説明する。

グラフＢ１、Ｎ１、ＮＲｐは、図１１と同様であるので、説明を省略する。グラフＮＲｊは、図２９に示す画像に対してノイズ低減装置２００によるノイズ低減処理を適用して得られた画像のグラフである。図１７に示すように、Ｘ座標の小さい領域では、グラフＮＲｊは、グラフＮ１、ＮＲｐよりも下にあり、Ｘ座標の大きい領域では、グラフＮＲｊは、グラフＮ１、ＮＲｐよりも上にある。すなわち、全ての領域において、グラフＮＲｊは、グラフＮ１、ＮｒｐよりもグラフＢ１に近いので、コントラストの劣化が抑制されていることが分かる。

このように、本実施形態におけるノイズ低減装置２００は、ノイズ低減装置１００とは周辺画素の構成が異なるが、ノイズ低減装置１００と同様に、ノイズが付加された後にデジタル化されることで生じたコントラストの劣化を抑制することができる。

［第３の実施形態］
以下、図面を参照して、本発明の第３の実施形態について説明する。第１の実施形態では、処理対象画素の周辺画素群が、処理対象画素と、該処理対象画素の周囲の８画素とからなる場合を説明した。また、第２の実施形態では、処理対象画素の周辺画素群が、処理対象画素と、該処理対象画素の周囲の５画素とからなる場合を説明し本実施形態では、周辺画素群が、処理対象画素と、該処理対象画素の周囲の２画素とからなる場合を説明する。この２画素は、処理対象画素の左、右に位置する画素である。

図１８は、本実施形態における周辺画素群の画素配置を示す図である。図１８において、各々の矩形は画素を示し、例えば、符号Ｙ_−１，０が付された矩形は、画素値Ｙ_−１，０の画素である。なお、図１８において、処理対象画素は、画素値Ｙ_０，０の画素である。画素値Ｙ_−１，０の画素は、処理対象画素である画素値Ｙ_０，０の画素の左に隣接する画素である。画素値Ｙ_１，０の画素は、処理対象画素である画素値Ｙ_０，０の画素の右に隣接する画素である。そして、本実施形態では、周辺画素群は、画素値Ｙ_−１，０の画素、画素値Ｙ_０，０の画素、画素値Ｙ_１，０の画素から構成される。

このように、周囲画素群を構成する画素が異なるため、本実施形態におけるノイズ低減装置３００は、第１の実施形態におけるノイズ低減装置１００と比較すると、画素抽出部１２１、１２１ａ、１２１ｂに変えて、画素抽出部３２１、３２１ａ、３２１ｂを有する点が異なる。ここでは、画素抽出部３２１、３２１ａ、３２１ｂの構成についてのみ説明し、ノイズ低減装置１００と同様であるその他の部分については、説明を省略する。

図１９は、本実施形態における画素抽出部３２１の構成を示す概略ブロック図である。画素抽出部３２１は、画素抽出部１２１と比較して、ラインディレイ部１３１ａ、１３１ｂ、１３１ｃ、１３１ｄ、ディレイ部１３２ｃ、１３２ｄ、１３２ｇ、１３２ｈを有していない点が異なる。このため、画素抽出部３２１がクリッピング判定部１２３に入力する周辺画素群の画素値Ｇは、画素値Ｙ_−１，０、画素値Ｙ_０，０、画素値Ｙ_１，０、から構成される。

図２０は、本実施形態における画素抽出部３２１ａの構成を示す概略ブロック図である。画素抽出部３２１ａは、画素抽出部１２１ａと比較して、ラインディレイ部１３１ｅ、１３１ｆ、ディレイ部１３２ｉ、１３２ｊ、１３２ｍ、１３２ｎを有していない点が異なる。このため、画素抽出部３２１ａがクリッピング判定部１２３に入力する周辺画素群の画素値Ｇは、画素値Ｙ_−１，０、画素値Ｙ_０，０、画素値Ｙ_１，０から構成される。

図２１は、本実施形態における画素抽出部３２１ｂの構成を示す概略ブロック図である。画素抽出部３２１ｂは、画素抽出部１２１ｂと比較して、ディレイ部１３２ｐ、１３２ｔを有していない点が異なる。また、画素抽出部３２１ｂがクリッピング判定部１２３に入力する周辺画素群の画素値Ｇは、画素値Ｙ_−１，０、画素値Ｙ_０，０、画素値Ｙ_１，０から構成される。

図２２は、本実施形態におけるノイズ低減装置３００の処理結果を示すグラフである。図２２において、横軸は画像のＸ軸であり、縦軸は平均画素値である。ここで、平均画素値とは、あるＸ座標における全ての画素の画素値の平均値である。ここでは、ノイズが付加される前の画像として、図２８に示す画像を用いる。そして、図２８に示す画像にノイズが付加された図２９に示す画像に対して、ノイズ低減処理を行う場合を例に説明する。

グラフＢ１、Ｎ１、ＮＲｐは、図１１と同様であるので、説明を省略する。グラフＮＲｋは、図２９に示す画像に対してノイズ低減装置３００によるノイズ低減処理を適用して得られた画像のグラフである。図２２に示すように、Ｘ座標の小さい領域では、グラフＮＲｋは、グラフＮ１、ＮＲｐよりも下にあり、Ｘ座標の大きい領域では、グラフＮＲｋは、グラフＮ１、ＮＲｐよりも上にある。すなわち、全ての領域において、グラフＮＲｋは、グラフＮ１、ＮｒｐよりもグラフＢ１に近いので、コントラストの劣化が抑制されていることが分かる。

このように、本実施形態におけるノイズ低減装置３００は、ノイズ低減装置１００、２００とは周辺画素の構成が異なるが、ノイズ低減装置１００、２００と同様に、ノイズが付加された後にデジタル化されることで生じたコントラストの劣化を抑制することができる。

［第４の実施形態］
以下、図面を参照して、本発明の第４の実施形態について説明する。本実施形態にかかるノイズ低減装置４００では、第１の実施形態におけるノイズ低減装置１００とは、クリッピング判定部１２３に変えてクリッピング判定部４２３を有する点が異なる。

図２３は、本実施形態におけるクリッピング判定部４２３の構成を示す概略ブロック図である。クリッピング判定部４２３は、クリッピング判定部１２３とは、最小値記憶部４５１、スイッチ４５２、一致検出部４５３、論理和演算部４５４を有する点が異なる。最小値記憶部４５１は、画素値の取り得る範囲の最小値Ｙｍｉｎを記憶する。本実施形態では、最小値記憶部４５１は、０を記憶する。

スイッチ１５７は、判定結果ｎ_１に応じて、最大値記憶部１５２が記憶する最大値Ｙｍａｘと、最小値記憶部４５１が記憶する最小値Ｙｍｉｎとのうちの一方を、一致検出部４５３に入力する。一致検出部４５３は、処理対象画素の画素値ｇ_０と、スイッチ４５２から入力された信号とが同じ値を示すか否かを判定する。一致検出部４５３は、同じ値を示すと判定したときは真を示す信号を生成し、それ以外のときは偽を示す信号を生成する。すなわち、一致検出部４５３は、正のノイズを含むことを判定結果ｎ_１が示すときは、Ｙｍａｘ＝ｇ_０が成り立つか否かを示す信号を生成する。また、一致検出部４５３は、負のノイズを含むことを判定結果ｎ_１が示すときは、Ｙｍｉｎ＝ｇ_０が成り立つか否かを示す信号を生成する。

この一致検出部４５３も、処理対象画素がクリッピングされたか否かを判定している。なぜなら、正のノイズを含んでいて、処理対象画素の画素値が、最大値Ｙｍａｘであるということは、デジタル化の際にクリッピングされたために画素値が最大値Ｙｍａｘとなったと考えることができるためである。同様に、負のノイズを含んでいて、処理対象画素の画素値が、最小値Ｙｍｉｎであるということは、デジタル化の際にクリッピングされたために画素値が最小値Ｙｍｉｎとなったと考えることができるためである。

論理和演算部４５４は、大小比較部１５５が生成した信号と、一致検出部４５３が生成した信号との論理和を演算して、演算結果を論理積演算部１５６に入力する。すなわち、論理和演算部４５４は、大小比較部１５５か一致検出部４５３が、当該処理対象画素はクリッピングされていると判定しているときは、真を示す信号を生成する。そして、それ以外のときは、偽を示す信号を生成する。論理積演算部１５６は、論理和演算部４５４が生成した信号と、判定結果ｎ_０との論理積を算出し、判定結果ｃとして出力する。

図２４は、本実施形態におけるノイズ低減装置４００の処理結果を示すグラフである。図２４において、横軸は画像のＸ軸であり、縦軸は平均画素値である。ここで、平均画素値とは、あるＸ座標における全ての画素の画素値の平均値である。ここでは、ノイズが付加される前の画像として、図２８に示す画像を用いる。そして、図２８に示す画像にノイズが付加された図２９に示す画像に対して、ノイズ低減処理を行う場合を例に説明する。

グラフＢ１、Ｎ１、ＮＲｐは、図１１と同様であるので、説明を省略する。グラフＮＲｌは、図２９に示す画像に対してノイズ低減装置４００によるノイズ低減処理を適用して得られた画像のグラフである。図２４に示すように、Ｘ座標の小さい領域では、グラフＮＲｌは、グラフＮ１、ＮＲｐよりも下にあり、Ｘ座標の大きい領域では、グラフＮＲｌは、グラフＮ１、ＮＲｐよりも上にある。すなわち、全ての領域において、グラフＮＲｌは、グラフＮ１、ＮｒｐよりもグラフＢ１に近いので、コントラストの劣化が抑制されていることが分かる。

このように、本実施形態におけるノイズ低減装置４００は、ノイズ低減装置１００とはクリッピングか否かの判定方法が異なるが、ノイズ低減装置１００と同様に、ノイズが付加された後にデジタル化されることで生じたコントラストの劣化を抑制することができる。

［第５の実施形態］
以下、図面を参照して、本発明の第５の実施形態について説明する。本実施形態にかかるノイズ低減装置５００では、第４の実施形態におけるノイズ低減装置４００とは、クリッピング判定部４２３に変えてクリッピング判定部５２３を有する点と、画素値変更部１２４に変えて画素値変更部５２４を有する点が異なる。

図２５は、本実施形態におけるクリッピング判定部５２３の構成を示す概略ブロック図である。クリッピング判定部５２３は、クリッピング判定部４２３とは、論理和演算部４５４を有しない点と、論理積演算部１５６に変えて論理積演算部５５６を有する点とが異なる。論理積演算部５５６は、大小比較部１５５が生成した信号と、一致検出部４５３が生成した信号と、判定結果ｎ_０との論理積を演算して、演算結果を判定結果ｃとして出力する。

図２６は、本実施形態における画素値変更部５２４の構成を示す概略ブロック図である。図２６に示すように、画素値変更部５２４は、図７の画素値変更部１２４とは、最大値記憶部１６０、減算部１６６、１６７、加算部１６８、スイッチ１６９を有しない点と、スイッチ１６４にスイッチ１６９からの信号に変えて、平均値ａｖｅが入力される点とが異なる。これは、クリッピング判定部５２３が、クリッピングされていると判定したときは、処理対象画素の画素値は最大値または最小値であり、画素値変更部１２４と同様に画素値を変更しても、画素値が平均値ａｖｅとなるためである。

このように、本実施形態におけるノイズ低減装置５００は、ノイズ低減装置１００とはクリッピングをされたか否かを判定する条件が異なるが、ノイズ低減装置１００と同様に、ノイズが付加された後にデジタル化されることで生じたコントラストの劣化を抑制することができる。

［第６の実施形態］
以下、図面を参照して、本発明の第６の実施形態について説明する。図２７は、本実施形態におけるテレビジョン受像装置１０の構成を示す概略ブロック図である。映像表示装置の一例であるテレビジョン受像装置１０は、チューナ部１１、デコード部１２、ノイズ低減装置１００、表示部１３を含んで構成される。チューナ部１１は、アンテナなどに接続される。チューナ部１１、アンテナなどが受信した放送波信号ｂを復調し、符号化映像信号を生成する。デコード部１２は、チューナ部１１が生成した符号化映像信号をデコードして、映像信号を生成し、該映像信号のうち、輝度を示す信号を入力映像信号ｖ_０として、ノイズ低減装置１００に入力する。また、デコード部１２は、該映像信号のうち、色差を示す信号Ｃｂ、Ｃｒを、表示部１３に入力する。ノイズ低減装置１００は、第１の実施形態にて説明したノイズ低減装置１００である。ノイズ低減装置１００は、入力映像信号ｖ_０に対して、ノイズ低減処理を行い、映像信号ｖ_３を生成し、表示部１３に入力する。表示部１３は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）などの表示デバイスを備え、映像信号ｖ_３と、色差を示す信号Ｃｂ、Ｃｒとに従い、該表示デバイスに映像を表示する。

本実施形態では、ノイズ低減装置として、第１の実施形態におけるノイズ低減装置１００を用いる例を示したが、第２の実施形態におけるノイズ低減装置２００や、第３の実施形態におけるノイズ低減装置３００、第４の実施形態におけるノイズ低減装置４００、第５の実施形態におけるノイズ低減装置５００を用いるようにしてもよい。また、輝度値を示す映像信号に対して、ノイズ低減を行う例を示したが、色差を示す信号Ｃｂ、Ｃｒの各々に対しても、ノイズ低減を行うようにしてもよい。また、ＲＧＢ信号のＲ、Ｇ、Ｂの各々に対して、ノイズ低減を行うようにしてもよい。

また、各実施形態におけるノイズ低減装置１００、２００、３００、４００、５００各々の機能あるいは各々の一部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより各装置を実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。

また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。

また、上述した各実施形態におけるノイズ低減装置１００、２００、３００、４００、５００各々の一部、または全部を、典型的には、集積回路であるＬＳＩとして実現してもよい。ノイズ低減装置１００、２００、３００、４００、５００の各機能ブロックは個別にチップ化してもよいし、一部、または全部を集積してチップ化してもよい。また、集積回路化の手法はＬＳＩに限らず、専用回路、または汎用プロセッサで実現してもよい。集積回路は、ハイブリッド、モノリシックのいずれのものでも良い。

以上、この発明の実施形態を、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

１０…テレビジョン受像装置
１１…チューナ部
１２…デコード部
１３…表示部
１００、２００、３００、４００、５００…ノイズ低減装置
１０１…ノイズ量検出部
１０２…フレーム間ノイズ低減部
１０３…水平ノイズ低減部
１０４…垂直ノイズ低減部
１２１、１２１ａ、１２１ｂ、２２１、２２１ａ、２２１ｂ、３２１、３２１ａ、３２１ｂ…画素抽出部
１２２…ノイズ判定部
１２３、４２３、５２３…クリッピング判定部
１２４、５２４…画素値変更部
１３１ａ、１３１ｂ、１３１ｃ、１３１ｄ、１３１ｅ、１３１ｆ、１３１ｇ、１３１ｈ…ラインディレイ部
１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃ、１３２ｄ、１３２ｅ、１３２ｆ、１３２ｇ、１３２ｈ、１３２ｉ、１３２ｊ、１３２ｋ、１３２ｌ、１３２ｍ、１３２ｎ、１３２ｏ、１３２ｐ、１３２ｑ、１３２ｒ、１３２ｓ、１３２ｔ…ディレイ部
１３３ａ、１３３ｂ…フレームディレイ部
１４１…中間値選択部
１４２…比較部
１５１…平均値算出部
１５２…最大値記憶部
１５３…減算部
１５４…スイッチ
１５５…大小比較部
１５６、５５６…論理積演算部
１６１…加算部
１６２…減算部
１６３、１６４、１６５…スイッチ
１６６、１６７…減算部
１６８…加算部
１６９…スイッチ
４５１…最小値記憶部
４５２…スイッチ
４５３…一致検出部
４５４…論理和演算部

Claims (9)

1. デジタル化された映像信号に対するノイズ低減装置であって、
   前記映像信号が表す画素のうち、画素値に正のノイズが含まれている画素および画素値に負のノイズが含まれている画素を検出するノイズ判定部と、
   前記ノイズ判定部が検出した画素が、デジタル化された際に画素値がクリッピングされた画素であるか否かを判定するクリッピング判定部と、
   前記ノイズ判定部が検出した画素の画素値を変更する画素値変更部であって、当該画素に対する前記クリッピング判定部による判定結果に応じた画素値変更方法を用いて、前記画素値の変更を行う画素値変更部と
   を具備することを特徴とするノイズ低減装置。
2. 前記映像信号におけるノイズの大きさを示すノイズ量を検出するノイズ量検出部を具備し、
   前記判定結果のうち、クリッピングされた画素であるという判定結果に応じた画素値変更方法は、当該画素の画素値が負のノイズを含むときは、前記画素値に対して、当該画素の周辺画素を少なくとも含む画素群の画素値の平均値を加算し、当該画素の画素値が正のノイズを含むときは、前記画素値に対して、画素値の取り得る範囲の最大値と前記平均値との差を減算する方法であること
   を特徴とする請求項１に記載のノイズ低減装置。
3. 前記映像信号におけるノイズの大きさを示すノイズ量を検出するノイズ量検出部を具備し、
   前記判定結果のうち、クリッピングされた画素でないという判定結果に応じた画素値変更方法は、前記画素値に対して前記ノイズ量を加算または減算する方法であること
   を特徴とする請求項２に記載のノイズ低減装置。
4. 前記映像信号におけるノイズの大きさを示すノイズ量を検出するノイズ量検出部を具備し、
   前記クリッピング判定部は、前記判定を行う際に、前記ノイズ量が、前記ノイズ判定部が検出した画素の周辺画素の画素値の平均値よりも大きいことという条件、あるいは、前記ノイズ量が、画素値の取り得る範囲の最大値から前記平均値を引いた値よりも大きいことという条件を少なくとも用いること
   を特徴とする請求項１に記載のノイズ低減装置。
5. 前記映像信号におけるノイズの大きさを示すノイズ量を検出するノイズ量検出部を具備し、
   前記クリッピング判定部は、前記判定を行う際に、前記ノイズ判定部が検出した画素の画素値が、取り得る範囲の最大値であることという条件、あるいは、前記ノイズ判定部が検出した画素の画素値が、取り得る範囲の最小値であることという条件を少なくとも用いること
   を特徴とする請求項１または請求項４に記載のノイズ低減装置。
6. デジタル化された映像信号が表す画素のうち、画素値に正のノイズが含まれている画素および画素値に負のノイズが含まれている画素を検出するノイズ判定部と、
   前記ノイズ判定部が検出した画素が、デジタル化された際に画素値がクリッピングされた画素であるか否かを判定するクリッピング判定部と、
   前記ノイズ判定部が検出した画素の画素値を変更する画素値変更部であって、当該画素に対する前記クリッピング判定部による判定結果に応じた画素値変更方法を用いて、前記画素値の変更を行う画素値変更部と
   を具備することを特徴とするプロセッサ。
7. デジタル化された映像信号が表す画素のうち、画素値に正のノイズが含まれている画素および画素値に負のノイズが含まれている画素を検出するノイズ判定部と、
   前記ノイズ判定部が検出した画素が、デジタル化された際に画素値がクリッピングされた画素であるか否かを判定するクリッピング判定部と、
   前記ノイズ判定部が検出した画素の画素値を変更する画素値変更部であって、当該画素に対する前記クリッピング判定部による判定結果に応じた画素値変更方法を用いて、前記画素値の変更を行う画素値変更部と、
   前記画素値変更部が変更した画素値を用いて、映像を表示する表示部と
   を具備することを特徴とする映像表示装置。
8. デジタル化された映像信号に対するノイズ低減方法であって、
   前記映像信号が示す画素のうち、画素値にノイズが含まれている画素を検出する第１の過程と、
   前記第１の過程にて検出された画素が、デジタル化された際に画素値がクリッピングされた画素であるか否かを判定する第２の過程と、
   前記第１の過程にて検出された画素の画素値を変更する第３の過程であって、当該画素に対する前記第２の過程における判定結果に応じた画素値方法を用いて、前記画素値の変更を行う第３の過程と
   を有することを特徴とするノイズ低減方法。
9. コンピュータを、
   デジタル化された映像信号が表す画素のうち、画素値に正のノイズが含まれている画素および画素値に負のノイズが含まれている画素を検出するノイズ判定部、
   前記ノイズ判定部が検出した画素が、デジタル化された際に画素値がクリッピングされた画素であるか否かを判定するクリッピング判定部、
   前記ノイズ判定部が検出した画素の画素値を変更する画素値変更部であって、当該画素に対する前記クリッピング判定部による判定結果に応じた画素値変更方法を用いて、前記画素値の変更を行う画素値変更部
   として機能させるためのプログラム。