JP2573719B2 - Noise reduction device - Google Patents

Noise reduction device

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JP2573719B2
JP2573719B2 JP2106759A JP10675990A JP2573719B2 JP 2573719 B2 JP2573719 B2 JP 2573719B2 JP 2106759 A JP2106759 A JP 2106759A JP 10675990 A JP10675990 A JP 10675990A JP 2573719 B2 JP2573719 B2 JP 2573719B2
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、テレビジョン、ビデオ、ビデオカメラ等の
映像信号のフィールド相関あるいはフレーム相関を利用
することによって、動きのある画像においても残像特性
を劣化させずにノイズを低減する装置に関するもので、
さらに詳しくは、この系で用いる非線形処理方法の最適
値を提供することで入力画像の動き時のエッジ部に現れ
るノイズに対して最良のノイズ低減を行うことのできる
ノイズ低減装置に関するものである。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention uses a field correlation or a frame correlation of a video signal of a television, a video, a video camera, or the like, thereby deteriorating an afterimage characteristic even in a moving image. Related to a device that reduces noise without
More specifically, the present invention relates to a noise reduction device capable of performing the best noise reduction for noise appearing at an edge portion of an input image during motion by providing an optimum value of a nonlinear processing method used in this system.

従来の技術 従来のノイズ低減装置としては、たとえば特開昭61−
158574号公報に示されているようなものが知られてい
る。
2. Description of the Related Art As a conventional noise reduction device, for example,
The thing as shown in 158574 is known.

第5図は従来のノイズ低減装置を示すブロック図であ
る。第5図において、1は映像信号の入力端子、2は入
力映像信号をアナログ信号からディジタル信号に変換す
るA/D変換器、3は一方の入力信号の入力映像信号から
他方の入力信号のノイズ信号を減算する減算回路、4は
入力映像信号からノイズを低減した減算回路3の出力信
号を1フレーム遅延させるフレームメモリである。NTSC
カラー映像信号の色信号は1フレーム毎に位相反転して
いるが、5はこれを補償するための色信号位相シフト回
路であり、フレームメモリ4で遅延された映像信号の色
信号のみを位相反転する。6は入力映像信号と1フレー
ム遅延した映像信号とを減算して差のフレーム差信号を
得る減算回路、7は減算回路6の出力であるフレーム差
信号を直列ディジタル信号から並列ディジタル信号に変
換する直列−並列変換回路、8は直列−並列変換回路7
からの出力の並列ディジタル信号に直行変換であるアダ
マール変換を施し、フレーム差信号から縦方向成分、横
方向成分、斜め方向成分を取り出すアダマール変換回路
である。アダマール変換回路8の出力はノイズ成分と動
き成分の分布が異なり、9はそのことを利用してノイズ
成分を抽出する非線形処理回路である。10はアダマール
逆変換回路であり、非線形処理回路9から抽出されたノ
イズ信号はアダマール変換されて得られたものであるか
ら、アダマール逆変換することにより元の時間軸に戻
す。11は並列ディジタル信号を元の直列ディジタル信号
に戻す並列−直列変換回路、12は減算回路3から出力さ
れるディジタル信号をアナログ信号に変換するD/A変換
器である。
FIG. 5 is a block diagram showing a conventional noise reduction device. In FIG. 5, 1 is an input terminal for a video signal, 2 is an A / D converter for converting an input video signal from an analog signal to a digital signal, and 3 is noise from an input video signal of one input signal to a noise of the other input signal. A subtraction circuit 4 for subtracting a signal is a frame memory for delaying the output signal of the subtraction circuit 3 in which noise is reduced from the input video signal by one frame. NTSC
The color signal of the color video signal is inverted for each frame, but reference numeral 5 denotes a color signal phase shift circuit for compensating the phase, and only the color signal of the video signal delayed by the frame memory 4 is inverted. I do. Reference numeral 6 denotes a subtraction circuit for subtracting an input video signal and a video signal delayed by one frame to obtain a difference frame difference signal, and 7 converts a frame difference signal output from the subtraction circuit 6 from a serial digital signal to a parallel digital signal. A serial-parallel converter 8 is a serial-parallel converter 7.
This is a Hadamard transform circuit that performs a Hadamard transform, which is a direct transform, on a parallel digital signal output from, and extracts a vertical component, a horizontal component, and an oblique component from the frame difference signal. The output of the Hadamard transform circuit 8 has a different distribution of the noise component and the motion component, and reference numeral 9 denotes a non-linear processing circuit that extracts the noise component by using the difference. Numeral 10 denotes an inverse Hadamard transform circuit. Since the noise signal extracted from the non-linear processing circuit 9 is obtained by Hadamard transform, the noise signal is returned to the original time axis by Hadamard inverse transform. Reference numeral 11 denotes a parallel-serial conversion circuit for converting a parallel digital signal into an original serial digital signal, and reference numeral 12 denotes a D / A converter for converting a digital signal output from the subtraction circuit 3 into an analog signal.

このように構成された従来のノイズ低減装置におい
て、その動作を説明する。入力端子1から映像信号が入
力するとA/D変換器2でディジタル信号に変換され、こ
のディジタル信号は減算回路3を通ることにより後述の
非相関成分が減算され、理想的にはノイズ成分を含まな
い映像信号成分となり、フレームメモリ4にストアさ
れ、1フレームの間遅延される。この1フレーム分遅延
した映像信号は、1フレーム信号とは色信号の位相が反
転しているため、色信号位相シフト回路5によって位相
補償され色信号の位相のみが反転させられた後、減算回
路6によりクロマ位相が等しい2つの映像信号の差のフ
レーム差信号が得られる。本来、入力映像信号が静止画
であるとき、このフレーム差信号はノイズ成分そのもの
となり、以下に説明する回路を必要とせずノイズ抽出が
できる。しかし、入力映像信号が動きのある画像である
とこのフレーム差信号は、フレーム相関のない信号成分
とノイズ成分とが合わさった信号となる。
The operation of the thus configured conventional noise reduction device will be described. When a video signal is input from an input terminal 1, it is converted into a digital signal by an A / D converter 2, and the digital signal passes through a subtraction circuit 3 to subtract a non-correlation component described later, and ideally contains a noise component. No video signal component is stored in the frame memory 4 and delayed for one frame. Since the phase of the color signal of the video signal delayed by one frame is inverted with respect to that of the one frame signal, the phase is compensated by the color signal phase shift circuit 5 so that only the phase of the color signal is inverted. 6, a frame difference signal of the difference between the two video signals having the same chroma phase is obtained. Originally, when the input video signal is a still image, this frame difference signal becomes a noise component itself, and noise can be extracted without the need for a circuit described below. However, if the input video signal is a moving image, the frame difference signal is a signal in which a signal component having no frame correlation and a noise component are combined.

次に、このフレーム差信号からノイズ成分のみを得る
方法について述べる。このフレーム差信号は直列−並列
変換回路7により直列ディジタル信号から並列ディジタ
ル信号に変換され、アダマール変換回路8で低減成分、
縦方向成分、横方向成分などの信号として特徴をよく表
わす成分に分けられる。いま、アダマール変換の変換次
数は4×2次の2次元アダマール変換がなされていると
する。この場合、入力の1パターン絵素は第6図に示す
ようになり、(次の入力領域は図中に示すものと限る必
要はない)入力は入力は、 となる。2×4次のアダマール変換の変換出力をF24
する。
Next, a method of obtaining only a noise component from the frame difference signal will be described. This frame difference signal is converted from a serial digital signal to a parallel digital signal by a serial-parallel conversion circuit 7, and a Hadamard conversion circuit 8
The signal is divided into components such as a vertical direction component and a horizontal direction component that well represent characteristics as signals. Now, it is assumed that the transformation order of the Hadamard transform is a 4 × 2 order two-dimensional Hadamard transform. In this case, one pattern picture element of the input is as shown in FIG. 6, and the input (the next input area need not be limited to that shown in the figure). Becomes The converted output of the 2 × 4 order Hadamard transformation to F 24.

F24=H2・X24・H4 上式により、4×2次の入力絵素X24からアダマール変
換の出力F24が得られる。H2,H4は下記の通りである。
F 24 = H 2 · X 24 · H 4 From the above equation, the output F 24 of the Hadamard transform is obtained from the 4 × 2 order input picture element X 24 . H 2 and H 4 are as follows.

アダマール変換回路8からの出力は8成分の変換出力
となる。一方、ノイズは相関性を持たないので、アダマ
ール変換回路8の出力の8成分の周波数にほぼ均等に分
散する。このアダマール変換回路8の出力におけるノイ
ズレベルは、周知の如く入力信号のノイズレベルに対応
するものであるから、非線形処理回路9を通して、これ
らの各成分から小レベルのノイズ成分のみを取り出すこ
とができる。この非線形処理回路9により抽出された各
成分はアダマール変換により得られたものであるから、
アダマール逆変換回路10を通すことにより元の時間軸に
戻され、並列ディジタルノイズ信号が得られる。そし
て、並列−直列変換回路11では並列ディジタルノイズ信
号を入力形態と同様の直列ディジタル信号にする。ここ
で得た信号はフレーム相関をもたないフレーム差信号か
らノイズ成分だけを抽出したもので、前述したように減
算回路3に供給され、入力映像信号からノイズ成分を引
くことによりノイズのないディジタル映像信号が得られ
ることになる。最後に、A/D変換器12でディジタル映像
信号が元のアナログ信号に変換されて出力される。
The output from the Hadamard transform circuit 8 is a converted output of eight components. On the other hand, since the noise has no correlation, the noise is almost evenly distributed among the eight component frequencies of the output of the Hadamard transform circuit 8. Since the noise level at the output of the Hadamard transform circuit 8 corresponds to the noise level of the input signal as is well known, only a low-level noise component can be extracted from each of these components through the nonlinear processing circuit 9. . Each component extracted by the non-linear processing circuit 9 is obtained by Hadamard transform,
By passing through the Hadamard inverse transform circuit 10, the signal is returned to the original time axis, and a parallel digital noise signal is obtained. Then, the parallel-serial conversion circuit 11 converts the parallel digital noise signal into a serial digital signal similar to the input form. The signal obtained here is a signal obtained by extracting only the noise component from the frame difference signal having no frame correlation, and is supplied to the subtraction circuit 3 as described above, and the noise-free digital signal is obtained by subtracting the noise component from the input video signal. A video signal is obtained. Finally, the A / D converter 12 converts the digital video signal into an original analog signal and outputs it.

このような方法によるノイズ低減装置は、原理的には
映像信号入力における静止画ではもちろん、動画におい
ても入力映像をそれほど劣化させずにノイズ低減を行う
ことが出来る可能性を有している。
In principle, the noise reduction apparatus using such a method has a possibility that noise can be reduced not only in a still image in inputting a video signal but also in a moving image without deteriorating the input video so much.

発明が解決しようとする課題 従来例で述べたノイズ低減装置は、原理的には、映像
信号入力、静止画ではもちろん動画においても残像を出
さずにノイズ低減することができる。
Problems to be Solved by the Invention The noise reduction device described in the related art can reduce noise without generating an afterimage not only in a video signal input and a still image but also in a moving image in principle.

しかしながら、その非線形処理の処理方法によって視
覚的にS/N改善効果およびエッジ部の残像特性が大きく
異なることになり、これまでは、このような非線形特性
の最適特性が提案されていなかった。
However, the S / N improvement effect and the afterimage characteristic of the edge part visually differ greatly depending on the processing method of the nonlinear processing, and the optimal characteristic of such a nonlinear characteristic has not been proposed so far.

本発明はかかる点を改良するもので、従来例で述べた
ノイズ低減装置の非線形処理方法の最適特性を提供する
ことにより、残像特性の劣化が小さく、しかもS/N改善
効果の大きいノイズ低減装置を提供することを目的とす
るものである。
The present invention improves such a point, and provides a noise reduction device having a small degradation of an afterimage characteristic and a large S / N improvement effect by providing an optimal characteristic of the nonlinear processing method of the noise reduction device described in the conventional example. The purpose is to provide.

課題を解決するための手段 上記課題を解決するために、本発明のノイズ低減装置
は、入力映像信号とn(n>0:但しnは整数)フィール
ド遅延手段の出力信号との差成分をとる第1の減算手段
と、この第1の減算手段の出力を縦横方向に関連した複
数(N個(N≠1))の特徴成分に分解する特徴抽出手
段と、前記特徴抽出手段の複数の特徴成分出力毎からノ
イズ成分を取り出す複数の非線形処理手段と、前記非線
形処理手段からの出力と入力映像信号との差信号を得る
第2の減算手段と、前記第2の減算手段の出力をnフィ
ールド分遅延する前記nフィールド遅延手段とからな
り、且つ前記複数の非線形処理手段は各非線形処理手段
の入力信号が基準レベルan(an>0)以下でかつ基準レ
ベルbn(bn<0)以上のときは入力信号に対して比例定
数in(但し:in>0)で比例する出力信号を出力し、入
力信号が基準レベルan以上の場合は略一定値Anを出力
し、入力信号が基準レベルbn以下の場合は略一定値Bnを
出力し、且つ前記複数の非線形処理手段のうち縦方向の
動き成分を表す特徴成分に対する基準レベルan,bnの値
を他の特徴成分に対する値よりも相対的に大きく、横方
向の動き成分を表す特徴成分に対する基準レベルan、bn
の値を他の特徴成分に対する値よりも相対的に小さく設
定したことを特徴とする。
Means for Solving the Problems To solve the above problems, a noise reduction device of the present invention takes a difference component between an input video signal and an output signal of an n (n> 0: n is an integer) field delay unit. First subtraction means, feature extraction means for decomposing the output of the first subtraction means into a plurality of (N (N (1)) feature components related in the vertical and horizontal directions, and a plurality of features of the feature extraction means A plurality of non-linear processing means for extracting a noise component from each component output; a second subtraction means for obtaining a difference signal between an output from the non-linear processing means and an input video signal; and an output of the second subtraction means for n fields. The n-field delay means for delaying the signals by an amount equal to or less than a reference level an (an> 0) and a reference level bn (bn <0). Is proportional to the input signal Outputs an output signal proportional to a number in (however, in> 0), outputs a substantially constant value An when the input signal is higher than the reference level an, and outputs a substantially constant value Bn when the input signal is lower than the reference level bn. And the reference levels an and bn for the feature component representing the vertical motion component among the plurality of nonlinear processing means are relatively larger than the values for the other feature components, and the horizontal motion component is Reference level an, bn for the feature component to be represented
Is set to be relatively smaller than the values for the other feature components.

作 用 上記構成により、特徴抽出回路の出力に非線形処理を
行う非線形処理方法が、入力信号が基準レベルa(a>
0)以下でかつ基準レベルb(b>0)以上では比例定
数iで比例する出力信号を出力し(但し、i>0)、基
準レベルa以上では略一定値Anを出力し、あるいは基準
レベルb以下では略一定Bnを出力する最適の非線形特性
を有する非処理回路で行われるため、残像劣化が少な
く、かつS/N改善効果の大きいノイズ低減を行うことが
できる。
According to the above configuration, the nonlinear processing method for performing nonlinear processing on the output of the feature extraction circuit is performed when the input signal has the reference level a (a> a).
0) and outputs an output signal proportional with proportionality constant i is less and the reference level b (b> 0) or higher (where, i> 0), the reference level a higher outputs a substantially constant value A n, or reference When the level is equal to or lower than the level b, the processing is performed by a non-processing circuit having an optimal non-linear characteristic that outputs a substantially constant Bn . Therefore, it is possible to reduce noise and reduce noise with a large S / N improvement effect.

実施例 以下本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は本発明の第1の実施例におけるノイズ低減装
置のブロック図を示す。第1図において、第5図と同一
符号を付したものは、第5図と同じであり、同一の働き
をする。21はアダマール変換からの出力に対して非線形
処理を最適特性の形で行う非線形処理回路であり、従来
の非線形処理回路9の代りに、アダマール変換回路8と
アダマール逆変換回路10の間に介装されて使用されてい
る。
FIG. 1 is a block diagram of a noise reduction device according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, components denoted by the same reference numerals as those in FIG. 5 are the same as those in FIG. 5, and have the same functions. Reference numeral 21 denotes a non-linear processing circuit which performs non-linear processing on the output from the Hadamard transform in the form of optimal characteristics, and is interposed between the Hadamard transform circuit 8 and the Hadamard inverse transform circuit 10 instead of the conventional non-linear processing circuit 9. Has been used.

このように構成された第1の実施例のノイズ低減装置
について、以下その動作を説明する。入力端子1から映
像信号が入力されると、A/D変換器2により4fsc(3fsc
の場合も考えられる)でサンプリングされ、アナログ信
号からディジタル信号に変換される。減算回路3で入力
映像信号から1フレーム前の映像信号が減算されること
により非相関成分が減算され、理想的にはノイズ成分を
含まない映像信号となる。この映像信号成分はフレーム
メモリ4にストアされ、1フレームの間遅延される。NT
SCカラー映像信号の色信号は1フレーム毎に位相反転し
ているためこれを色信号位相シフト回路5で補償し、フ
レームメモリ4で遅延された映像信号の色信号のみを位
相反転する。減算回路6により2つの映像信号の差のフ
レーム差信号が得られる。このフレーム差信号はフレー
ム相関のない信号成分(つまり動き成分)とノイズ成分
とが合わさった信号である。このフレーム差信号は直列
−並列変換回路7により直列ディジタル信号から並列デ
ィジタル信号に変換され、信号特徴抽出手段であるアダ
マール変換回路8は、このフレーム差信号を低域周波数
成分、縦方向周波数成分、横方向周波数成分などの特徴
を表わす信号成分に分ける。この各々の成分はノイズ成
分と動き成分であるから、非線形処理回路21を通すこと
によりこれらの各成分から小レベルのノイズ成分のみを
取り出すことができる。そして、この非線形処理回路21
より抽出された各成分はアダマール変換により得られた
ものであるから、アダマール逆変換回路10を通すことに
より元の時間軸に戻され、並列ディジタルノイズ信号が
得られる。次に、並列−直列変換回路11では、並列ディ
ジタルノイズ信号を入力形態と同様の直列ディジタル信
号にする。ここで得られた信号はほぼフレーム差信号か
らノイズ成分だけを抽出したものとなる。そして、この
信号を前述したように減算回路3に供給し、入力信号か
ら減算することによりノイズのないディジタル信号が得
られることになる。最後に、A/D変換器12でディジタル
映像信号が元のアナログ信号に変換されて出力される。
The operation of the noise reduction device of the first embodiment configured as described above will be described below. When a video signal is input from the input terminal 1, the A / D converter 2 outputs 4 fsc (3 fsc
Is also considered), and is converted from an analog signal to a digital signal. The non-correlation component is subtracted by subtracting the video signal one frame before from the input video signal by the subtraction circuit 3, and the video signal ideally contains no noise component. This video signal component is stored in the frame memory 4 and is delayed for one frame. NT
Since the color signal of the SC color video signal is inverted for each frame, the color signal is compensated by the color signal phase shift circuit 5 and only the color signal of the video signal delayed by the frame memory 4 is inverted. The subtraction circuit 6 obtains a frame difference signal representing the difference between the two video signals. This frame difference signal is a signal in which a signal component having no frame correlation (that is, a motion component) and a noise component are combined. The frame difference signal is converted from a serial digital signal to a parallel digital signal by a serial-parallel conversion circuit 7, and a Hadamard conversion circuit 8, which is a signal feature extracting means, converts the frame difference signal into a low frequency component, a vertical frequency component, It is divided into signal components representing features such as horizontal frequency components. Since each of these components is a noise component and a motion component, only a low-level noise component can be extracted from these components by passing through the non-linear processing circuit 21. Then, the nonlinear processing circuit 21
Since each component extracted is obtained by the Hadamard transform, it is returned to the original time axis by passing through the inverse Hadamard transform circuit 10, and a parallel digital noise signal is obtained. Next, in the parallel-serial conversion circuit 11, the parallel digital noise signal is converted into a serial digital signal similar to the input form. The signal obtained here is a signal obtained by extracting only the noise component from the frame difference signal. Then, as described above, this signal is supplied to the subtraction circuit 3 and subtracted from the input signal, whereby a digital signal without noise can be obtained. Finally, the A / D converter 12 converts the digital video signal into an original analog signal and outputs it.

この実施例はフィールドメモリを用いても可能であ
る。またNTSCコンポジット信号に限る必要はなく、ベー
スバンド信号でも構成できることは明らかである。な
お、この場合は色信号位相シフト回路は不用となる。
This embodiment is also possible using a field memory. Also, it is not necessary to limit the present invention to the NTSC composite signal, and it is apparent that the signal can be constituted by a baseband signal. In this case, the color signal phase shift circuit becomes unnecessary.

以上の構成のノイズ低減装置の非線形処理回路21につ
いて詳述する。一般にこの非線形処理回路の特性は、第
2図(a)〜(d)に示すように様々なものがあげられ
る。原理的に考えられる非線形処理の特徴としては、原
則的に正の値の入力に対しては正の出力を行い、負の入
力に対しては負の出力を行うことである。これらの非線
形処理に対しては、原理的に数値的なS/N改善が期待で
きる。しかし、本発明者の実験によると非線形特性と残
像特性の視覚的評価には関連があることが判明した。こ
こにその結果について以下説明する。
The non-linear processing circuit 21 of the noise reduction device having the above configuration will be described in detail. Generally, there are various characteristics of the nonlinear processing circuit as shown in FIGS. 2 (a) to 2 (d). A feature of the nonlinear processing that can be considered in principle is that, in principle, a positive output is performed for a positive input, and a negative output is performed for a negative input. For these nonlinear processes, numerical S / N improvement can be expected in principle. However, experiments by the present inventors have revealed that there is a relationship between the nonlinear characteristics and the visual evaluation of the afterimage characteristics. Here, the results will be described below.

第2図(a)に示した処理は入力成分に対して比例定
数k(k>0)で比例する出力レベルを出力するもので
ある。この非線形処理回路を用いた実験によると、レベ
ル差の小さいエッジ部分では残像現象が起こり、エッジ
がぼけてしまってはっきりでないという問題があった。
The processing shown in FIG. 2 (a) is to output an output level proportional to an input component by a proportional constant k (k> 0). According to an experiment using this nonlinear processing circuit, an afterimage phenomenon occurs at an edge portion having a small level difference, and there is a problem that the edge is blurred and not clear.

第2図(b)に示した非線形処理は略サインカーブで
あり、ある一定レベル以上あるいはある一定レベル以下
では各々0レベルを出力する。この非線形処理回路を用
いた実験によると、レベル差の小さいエッジがぼけやす
く、またエッジ付近にノイズのちらつきがみられるとい
う問題があった。
The non-linear processing shown in FIG. 2 (b) is a substantially sine curve, and outputs a 0 level at a certain level or higher or below a certain level. According to an experiment using this non-linear processing circuit, there is a problem that an edge having a small level difference is easily blurred, and that noise flickers near the edge.

第2図(c)に示した非線形処理はある一定の入力レ
ベルでは入力レベルに対して比例定数n(n>0)で比
例する出力レベルを出力し、ある以上のレベルあるいは
ある以下のレベルでは入力信号に対して比例定数(m<
0)で比例する出力レベルを出力し、あるレベル以上あ
るいはあるレベル以下では各々0レベルを出力する。こ
の非線形処理回路を用いた実験によると、第2図(b)
とほぼ同様に、レベル差の小さいエッジがぼけやすく、
またエッジ付近にノイズのちらつきがみられるという問
題があった。
The non-linear processing shown in FIG. 2 (c) outputs an output level proportional to the input level with a proportional constant n (n> 0) at a certain input level, and outputs a level higher than a certain level or below a certain level. Proportional constant (m <
An output level proportional to 0) is output, and above a certain level or below a certain level, a 0 level is output. According to an experiment using this nonlinear processing circuit, FIG. 2 (b)
Almost the same as, edges with small level differences are easy to blur,
There is also a problem that noise flicker is observed near the edge.

第2図(d)に示した非線形処理はある一定の入力レ
ベルまでは入力レベルに対して比例定数i(i>0)で
比例する出力レベルを出力し、基準レベルa以上では略
一定値Aもしくは入力信号に対してc(i>|c|>0)
で比例する値を出力し、基準レベルb以下では略一定値
Bもしくは入力信号に対してd(i>|d|>0)で比例
する値を出力する。この非線形処理回路を用いた実験に
よると、前述までの処理回路でみられた残像現象による
エッジのぼけがなく、またエッジ部にノイズのちらつき
がないことも確かめられた。このように、原理的に効果
的であると考えられるものについて、本発明者の実験よ
り第2図(d)の非線形処理方法が視覚的に最も良い結
果が得られることが確認された。
The non-linear processing shown in FIG. 2 (d) outputs an output level proportional to the input level with a proportionality constant i (i> 0) up to a certain input level, and a substantially constant value A above the reference level a. Or c (i> | c |> 0) for the input signal
And outputs a value that is substantially constant below the reference level b or a value proportional to the input signal by d (i> | d |> 0). According to an experiment using this nonlinear processing circuit, it was confirmed that there was no blurring of the edge due to the afterimage phenomenon observed in the processing circuit described above, and that there was no flickering of noise at the edge portion. In this way, for those which are considered to be effective in principle, it has been confirmed from experiments by the present inventor that the nonlinear processing method of FIG. 2 (d) gives visually the best results.

したがって、本発明は非線形処理回路として(d)の
特性を最適特性として提言するものである。
Therefore, the present invention proposes the characteristic (d) as an optimal characteristic as a nonlinear processing circuit.

第3図および第4図は本発明の第2の実施例における
ノイズ低減装置の回路図およびその要部の詳細図を示
す。第3図、第4図において、第5図と同一の符号を付
したものは第5図と同じであり、同一の働きをする。
FIGS. 3 and 4 show a circuit diagram of a noise reduction device according to a second embodiment of the present invention and a detailed diagram of a main part thereof. 3 and 4, the same reference numerals as in FIG. 5 denote the same parts as in FIG. 5, and perform the same functions.

第3図において、31は直・並列交換回路7と並直列変
換回路11の間に設けられたアダマール変換回路群31であ
り、第4図に示すように、アダマール変換回路8と、こ
のアダマール変換回路8から複数の出力が入力される非
線形処理回路群32と、この非線形処理回路群32のそれぞ
れの出力が入力されるアダマール逆変換回路10からなっ
ており、非線形処理回路32はアダマール変換回路7から
の複数の出力に対して各々の非線形処理を行って、それ
ぞれ異なった非線形処理を行う。
In FIG. 3, reference numeral 31 denotes a Hadamard conversion circuit group 31 provided between the serial / parallel switching circuit 7 and the parallel / serial conversion circuit 11, and as shown in FIG. 4, the Hadamard conversion circuit 8 and the Hadamard conversion circuit The nonlinear processing circuit 32 includes a nonlinear processing circuit group 32 to which a plurality of outputs are input from the circuit 8 and a Hadamard inverse conversion circuit 10 to which respective outputs of the nonlinear processing circuit group 32 are input. , And performs different nonlinear processing on each of the plurality of outputs from.

この非線形処理回路群32の各々の非線形処理回路は、
第1の実施例で説明したように、第2図(d)の処理方
法が最も有効である。この各々の非線形処理回路はそれ
ぞれある入力レベルに対しては比例定数in(in>0)で
比例する出力値を出力し、基準レベルan以上では略一定
値Anもしくは入力信号に対してcn(in>|cn|>0)で比
例する値を出力し、基準レベルbn以下では略一定値Bn
しくは入力信号に対してdn(in>|dn|>0)で比例する
値を出力する非線形処理回路である。
Each nonlinear processing circuit of this nonlinear processing circuit group 32 has:
As described in the first embodiment, the processing method of FIG. 2D is the most effective. The relative input level each of the non-linear processing circuit which is respectively output an output value proportional with proportionality constant i n (i n> 0) , to a substantially constant value A n or the input signal at the reference level a n or And outputs a value proportional to c n (i n || c n |> 0). At a reference level b n or less, a substantially constant value B n or d n (i n > | d n |> This is a non-linear processing circuit that outputs a value proportional to 0).

このように構成された本実施例のノイズ低減装置につ
いて、以下その動作を説明する。入力端子1から映像信
号が入力されると、A/D変換器2によりアナログ信号か
らディジタル信号に変換される。減算回路3で入力映像
信号から1フレーム前の映像信号が減算されることによ
り非相関成分が減算され、理想的にはノイズ成分を含ま
ない映像信号となる。この映像信号成分はフレームメモ
リ4にストアされ、1フレームの間遅延される。NTSCカ
ラー映像信号の色信号は1フレーム毎に位相反転してい
るため5はこれを色信号位相シフト回路5で補償し、フ
レームメモリ4で遅延された映像信号の色信号のみを位
相反転する。減算回路6により2つの映像信号の差のフ
レーム差信号が得られる。このフレーム差信号はフレー
ム相関のない信号成分(つまり動き成分)とノイズ成分
とが合わさった信号である。このフレーム差信号は直列
−並列変換回路7により直列ディジタル信号から並列デ
ィジタル信号に変換され、アダマール変換回路8はこの
フレーム差信号を低減周波数成分、縦方向周波数成分、
横方向周波数成分など複数の成分に分ける。この各々の
成分はノイズ成分と動き成分であるから、各々の成分を
非線形処理回路群32を通すことにより、これらの各成分
から小レベルのノイズ成分のみを取り出すことができ
る。
The operation of the thus configured noise reducing device of the present embodiment will be described below. When a video signal is input from the input terminal 1, it is converted from an analog signal to a digital signal by the A / D converter 2. The non-correlation component is subtracted by subtracting the video signal one frame before from the input video signal by the subtraction circuit 3, and the video signal ideally contains no noise component. This video signal component is stored in the frame memory 4 and is delayed for one frame. Since the color signal of the NTSC color video signal is inverted for each frame, the color signal 5 is compensated by the color signal phase shift circuit 5 and only the color signal of the video signal delayed by the frame memory 4 is inverted. The subtraction circuit 6 obtains a frame difference signal representing the difference between the two video signals. This frame difference signal is a signal in which a signal component having no frame correlation (that is, a motion component) and a noise component are combined. The frame difference signal is converted from a serial digital signal to a parallel digital signal by a serial-parallel conversion circuit 7, and a Hadamard conversion circuit 8 converts the frame difference signal into a reduced frequency component, a vertical frequency component,
It is divided into a plurality of components such as horizontal frequency components. Since these components are a noise component and a motion component, by passing each component through the non-linear processing circuit group 32, only a small-level noise component can be extracted from each component.

ここでアダマール変換出力の特性について詳述する。
一般に映像信号は横方向の動きが多く、縦方向の動きが
少ない特徴を有している。したがって、縦方向動き成分
に対しては、動き成分を少し混入させても、ノイズ成分
の大部分を非線形回路出力に取り出すのがよい。ゆえ
に、基準レベルbn、cnを高く設定するのが望ましく、縦
方向の残像劣化は少し大きくなるが出力画像には問題は
なく、高S/N改善を行うことができる。逆に、横方向の
動き成分に対して非線形処理回路はノイズ成分の抽出能
力が落ちても動き成分の混入が少ない方が良く、したが
って、基準レベルbn、cnを低く設定することが望まし
く、これによりS/N改善能力は落ちるが残像現象を抑え
ることができる。
Here, the characteristics of the Hadamard transform output will be described in detail.
Generally, a video signal has a feature that the movement in the horizontal direction is large and the movement in the vertical direction is small. Therefore, for the vertical motion component, it is preferable to extract most of the noise component to the nonlinear circuit output even if the motion component is slightly mixed. Therefore, it is desirable to set the reference levels b n and c n high, and the afterimage degradation in the vertical direction is slightly increased, but there is no problem in the output image, and high S / N improvement can be performed. Conversely, it is better for the non-linear processing circuit to reduce the noise component extraction capability for the horizontal motion component even if the noise component extraction capability is reduced. Therefore, it is desirable to set the reference levels b n and c n low. As a result, the S / N improvement ability is reduced, but the afterimage phenomenon can be suppressed.

このように、アダマール変換された特徴成分に分解さ
れた各々の成分から各々の特徴成分に応じた異なった特
性の非線形処理行い、ノイズ成分を抽出する。そして、
この各々の非線形処理回路から抽出された各成分はアダ
マール変換により得られたものであるから、アダマール
逆変換回路10を通すことにより元の時間軸に戻され、並
列ディジタルノイズ信号が得られる。次に、並列−直列
変換回路11では、並列ディジタルノイズ信号を入力形態
と同様の直列ディジタル信号にする。ここで得られた信
号はほぼフレーム差信号からノイズ成分だけを抽出した
ものとなる。そして、この信号を前述したように減算回
路3に供給し、入力信号から減算することによりノイズ
の含まないディジタル信号が得られることになる。最後
に、A/D変換器12でディジタル映像信号が元のアナログ
信号に変換されて出力される。
As described above, from each of the components decomposed into the Hadamard-transformed feature components, non-linear processing of different characteristics according to each feature component is performed, and a noise component is extracted. And
Since each component extracted from each of the nonlinear processing circuits is obtained by the Hadamard transform, it is returned to the original time axis by passing through the inverse Hadamard transform circuit 10, and a parallel digital noise signal is obtained. Next, in the parallel-serial conversion circuit 11, the parallel digital noise signal is converted into a serial digital signal similar to the input form. The signal obtained here is a signal obtained by extracting only the noise component from the frame difference signal. Then, as described above, this signal is supplied to the subtraction circuit 3 and subtracted from the input signal to obtain a digital signal free of noise. Finally, the A / D converter 12 converts the digital video signal into an original analog signal and outputs it.

この実施例はフィールドメモリを用いても可能であ
る。また、NTSCコンポジット信号に限る必要はなく、ベ
ースバンド信号でも構成できることは明かである。な
お、この場合は色信号位相シフト回路は不用となる。
This embodiment is also possible using a field memory. Also, it is apparent that the present invention is not limited to the NTSC composite signal, but can be configured with a baseband signal. In this case, the color signal phase shift circuit becomes unnecessary.

また、実施例ではアダマール変換を用いたが、離散余
弦変換(DCT)を用いることもできる。この場合、実施
例中のアダマール逆変換は逆離散余弦変換(逆DCT)と
なる。
Further, although the Hadamard transform is used in the embodiment, a discrete cosine transform (DCT) may be used. In this case, the inverse Hadamard transform in the embodiment is an inverse discrete cosine transform (inverse DCT).

発明の効果 以上のように本発明によれば、特徴抽出された信号成
分に対して行う非線形処理の最適特性としてリミッタ特
性を提供し且つリミッタ特性を各特徴成分により異なら
せることにより、比較的簡単な構成で、残像特性の劣化
が小さく、S/N改善効果が大きいノイズ低減装置を得る
ことができる。
Advantageous Effects of the Invention As described above, according to the present invention, the limiter characteristics are provided as the optimal characteristics of the nonlinear processing performed on the signal components whose characteristics have been extracted, and the limiter characteristics are made different for each characteristic component, thereby making it relatively simple. With such a configuration, it is possible to obtain a noise reduction device with little degradation of afterimage characteristics and a large S / N improvement effect.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の第1の実施例のノイズ除去装置のブロ
ック図、第2図(a)〜(d)は非線形回路の特性例
図、第3図は本発明の第2の実施例のノイズ除去装置の
ブロック図、第4図は同ノイズ除去装置におけるアダマ
ール変換回路群の詳細を示すブロック図、第5図は従来
例のノイズ低減装置のブロック図、第6図は入力信号の
画素単位を示す図である。 1……信号入力端子、2……A/D変換器、3,6……減算回
路、4……フレームメモリ、5……色信号位相シフト回
路、7……直列−並列変換回路、8……アダマール変換
回路、10……アダマール逆変換回路、11……並列−直列
変換回路、12……D/A変換器、13……出力端子、21……
非線形処理回路、31……アダマール変換処理回路群、32
……非線形処理回路群。
FIG. 1 is a block diagram of a noise eliminator according to a first embodiment of the present invention, FIGS. 2 (a) to 2 (d) are characteristic diagrams of a nonlinear circuit, and FIG. 3 is a second embodiment of the present invention. FIG. 4 is a block diagram showing details of a Hadamard transform circuit group in the noise removing device, FIG. 5 is a block diagram of a conventional noise reducing device, and FIG. 6 is a pixel of an input signal. It is a figure showing a unit. 1 ... signal input terminal, 2 ... A / D converter, 3, 6 ... subtraction circuit, 4 ... frame memory, 5 ... color signal phase shift circuit, 7 ... series-parallel conversion circuit, 8 ... ... Hadamard conversion circuit, 10 ... Hadamard inverse conversion circuit, 11 ... Parallel-serial conversion circuit, 12 ... D / A converter, 13 ... Output terminal, 21 ...
Non-linear processing circuit, 31 ... Hadamard transformation processing circuit group, 32
... A group of non-linear processing circuits.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】入力映像信号とn(n>0:但しnは整数)
フィールド遅延手段の出力信号との差成分をとる第1の
減算手段と、 この第1の減算手段の出力を縦横方向に関連した複数
(N個(N≠1))の特徴成分に分解する特徴抽出手段
と、 前記特徴抽出手段の複数の特徴成分出力毎からノイズ成
分を取り出す複数の非線形処理手段と、 前記非線形処理手段からの出力と入力映像信号との差信
号を得る第2の減算手段と、 前記第2の減算手段の出力をnフィールド分遅延する前
記nフィールド遅延手段とからなり、 且つ前記複数の非線形処理手段は各非線形処理手段の入
力信号が基準レベルan(an>0)以下でかつ基準レベル
bn(bn<0)以上のときは入力信号に対して比例定数in
(但し:in>0)で比例する出力信号を出力し、入力信
号が基準レベルan以上の場合は略一定値Anを出力し、入
力信号が基準レベルbn以下の場合は略一定値Bnを出力
し、 且つ前記複数の非線形処理手段のうち縦方向の動き成分
を表す特徴成分に対する基準レベルan,bnの値を他の特
徴成分に対する値よりも相対的に大きく、横方向の動き
成分を表す特徴成分に対する基準レベルan,bnの値を他
の特徴成分に対する値よりも相対的に小さく設定した ことを特徴とするノイズ低減装置。
1. An input video signal and n (n> 0: n is an integer)
First subtraction means for taking a difference component from the output signal of the field delay means; and a feature for decomposing the output of the first subtraction means into a plurality (N (N ≠ 1)) of characteristic components related in the vertical and horizontal directions. Extracting means; a plurality of nonlinear processing means for extracting a noise component from each of a plurality of feature component outputs of the feature extracting means; a second subtracting means for obtaining a difference signal between an output from the nonlinear processing means and an input video signal; The n-field delay means for delaying the output of the second subtraction means by n fields, and the plurality of non-linear processing means are arranged such that an input signal of each non-linear processing means is equal to or lower than a reference level an (an> 0). And reference level
When bn (bn <0) or more, the proportional constant in
Outputs a proportional output signal (where: in> 0), outputs a substantially constant value An when the input signal is higher than the reference level an, and outputs a substantially constant value Bn when the input signal is lower than the reference level bn. And wherein the reference levels an and bn for the feature component representing the vertical motion component among the plurality of nonlinear processing means are relatively larger than the values for the other feature components, and represent the horizontal motion component. A noise reduction device, wherein the values of the reference levels an and bn for components are set relatively smaller than the values for other feature components.
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