JP2946585B2

JP2946585B2 - ノイズ低減回路

Info

Publication number: JP2946585B2
Application number: JP2002385A
Authority: JP
Inventors: 修松村; 英史小倉
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1990-01-09
Filing date: 1990-01-09
Publication date: 1999-09-06
Anticipated expiration: 2014-09-06
Also published as: JPH03207168A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明はノイズ低減回路に関する。

〔発明の概要〕

この発明は、ビデオ信号のノイズ低減回路において、
ビテオ信号を構成する画素の内で対象となる画素とこの
画素の周辺の画素との信号レベルの差分値の夫々のうち
で最大値となるレベルの差分値に基づき生成した信号で
ノイズ信号成分を抑圧して、ビデオ信号の画質を向上さ
せるようにしたものである。

〔従来の技術〕

ビデオ信号はフレーム相関が大きいが、ビデオ信号に
含まれるノイズ成分はフレーム相関が小さい。

そこで、ビデオ信号に含まれるノイズ成分を低減する
方法として、フレーム間の非相関成分を取り出し、この
非相関成分をもとのビデオ信号から減算する方法があ
る。

文献：「テレビジョン学会誌」第37巻第12号第56〜57ペ
ージなど〔発明が解決しようとする課題〕しかし、一般のノイズ低減回路においては、その低減
効果を大きくすると、画像の細かい部分にボケを生じた
り、動きのある部分に尾引きを生じたりしてしまい、画
質が低下してしまう。

また、ビデオ信号から周波数などの情報を得るには、
DCTなどの回路規模の大きいハードウェアが必要であっ
た。

この発明は、このような問題点を解決しようとするも
のである。

〔課題を解決するための手段〕

ところで、人間の視覚特性を考慮すると、画面上の像
が平坦な部分と、像の細かい部分とを比べると、像の細
かい部分ではノイズが目立ちにくい。

この発明は、このような点に着目してビデオ信号に含
まれるノイズ成分を低減するようにしたものである。

すなわち、この発明においては、ビデオ信号が供給さ
れるフレームメモリよりなるメモリ手段と、このメモリ
手段から得た出力ビデオ信号とこのビデオ信号の間の非
相関信号を得るための演算回路よりなる第１の演算手段
と、この非相関信号が入力される関数回路よりなる関数
演算手段と、この関数演算手段から得た関数演算出力信
号とこのビデオ信号とを演算してビデオ信号に含まれる
ノイズ信号成分を抑圧した出力を得る演算回路よりなる
第２の演算手段と、このビデオ信号を構成する画素の内
で対象となる画素とこの対象となる画素の周辺の画素の
夫々との間の輝度信号レベルの差分値を検出する回路よ
りなるレベル差の検出手段とを有し、このレベル差の検
出手段で検出されたこのレベルの差分値の夫々のうちで
最大値となるレベルの差分値に基づきこの関数演算手段
を制御するようにしたものである。

〔作用〕

このビデオ信号を構成する画素の内で対象となる画素
とこの対象となる画素の周辺の画素との輝度信号レベル
の差分値のうち最大となるレベルの差分値によってこの
ノイズ抑圧量が適応化される。

〔実施例〕

第１図において、デジタル化されたビデオ信号、例え
ばデジタル輝度信号Syが、入力端子（11）を通じて減算
回路（12）に供給されるとともに、この減算回路（12）
の出力信号Ssが、フレームメモリ（14）に供給されて１
フレーム期間遅延した信号Sdとされる。そして、この遅
延信号Sdと、端子（11）からの信号Syとが、減算回路
（15）に供給され、減算回路（15）からは信号Sdと信号
Syとの非相関成分Snが取り出される。

そして、この非相関成分Snが、後述する入出力特性を
有する関数回路（16）を通じて減算回路（12）に供給さ
れる。

したがって、減算回路（12）においては、入力信号Sy
から非相関成分Snが減算されるが、この場合、この非相
関成分Snは、主としてノイズ成分なので、その出力信号
Ssはノイズ成分の低減ないし除去された輝度信号とな
る。

そこで、この輝度信号Ssが出力端子（13）に取り出さ
れる。

そして、この発明においては、関数回路（16）が制御
回路（20）により制御される。

すなわち、第２図は関数回路（16）の入出力特性を示
すもので、入力レベル（絶対値）が、しきい値Vthより
も小さいときには、出力レベルは入力レベルに比例し、
しきい値Vthよりも大きいときには、出力レベルは入力
レベルに反比例し、さらに大きいときには出力レベルは
「０」となる、いわゆるＳ字特性である。

また、制御回路（20）は、この例においては、対象とする画素と、その周囲の画素との輝度の差
（レベル差）輝度信号Syのレベル輝度信号Syのノイズレベル（S/N）に基づいて関数回路（16）の入出力特性のしきい値Vth
と、この入出力特性の傾きＫとを制御するものである。

ここで、項の輝度差であるが、これは、第４図に示
すように、 V₀:対象となる画素（現在の画素）のレベル V₂:画素V₀の１つ上の画素のレベル V₁:画素V₂の１つ前の画素のレベル V₃:画素V₂の１つ後ろの画素のレベル V₄:画素V₀の１つ前の画素のレベル V₅:画素V₀の１つ後ろの画素のレベル V₇:画素V₀の１つ下の画素のレベル V₆:画素V₇の１つ前の画素のレベル V₈:画素V₇の１つ後ろの画素のレベルとして、 ΔVi＝|Vi−V₀|×ｋi ただし、ｉ＝１〜８ k₁＝k₃＝k₆＝k₈ k₂＝k₇ k₄＝k₅ k₄≧k₂＞k₁＞０を求めたとき、これら差分ΔViのうちの最大値Vxであ
る。

そこで、遅延時間が１水平期間の遅延回路（21）、
（22）が設けられるとともに、遅延時間が１画素期間の
遅延回路（23）〜（28）が設けられ、図のように、これ
ら遅延回路（21）〜（28）に輝度信号Syがそれぞれ供給
されてレベルV₀〜V₈を示す遅延信号S₀〜S₈が取り出され
る。そして、これら信号S₀〜S₈が減算回路（31）〜（3
8）にそれぞれ供給されて差分ΔViが取り出され、これ
ら差分ΔViが制御信号形成回路（41）に供給されて最大
値Vxが取り出される。……上記項また、遅延回路（25）からの信号S₀が、現時点の輝度
信号SyのレベルV₀を示す信号として形成回路（41）に供
給される。……上記項さらに、遅延回路（25）からの信号S₀が、検出回路
（42）に供給されて現時点の輝度信号Syのノイズレベル
を示す信号Szが取り出され、この信号Szが形成回路（4
1）に供給される。……上記項そして、形成回路（41）において、信号（レベル）V
x、V₀、S_Zから所定の制御信号Scが形成され、この信号S
cが、関数回路（16）にそのしきい値Vth及び傾きＫの制
御信号として供給され、しきい値Vth及び傾きＫが第３
図に示すように制御される。

すなわち、同図Ａに示すように、信号Vxにより、しき
い値Vthは信号Vxに反比例するように、傾きＫも反比例
するように制御される。また、同図Ｂに示すように、信
号V₀により、しきい値Vthは信号V₀に反比例するよう
に、傾きＫも反比例するように制御される。さらに、同
図Ｃに示すように、信号Szにより、しきい値Vthは信号S
zに比例するように、傾きＫも比例するように制御され
る。

この場合、一例として、関数回路（16）をROMにより
構成し、制御信号Scを、ROM（16）にその上位アドレス
として供給することにより、信号Scに対応して関数回路
（16）の入出力特性を変更するとともに、非相関成分Sn
をROM（16）にその下位アドレスとして供給することが
できる。

このような構成によれば、対象となる画素（現時点の
画素）のレベルV₀が、その周囲の画素のレベルV₁〜V₈に
比べて大きいときには（Vxが大きいとき）、すなわち、
対象となる画素と周囲の画素との輝度の差が大きいとき
には、関数回路（16）の入出力特性のしきい値Vth及び
傾きＫが小さいので、減算回路（12）において輝度信号
Syから減算される非相関成分Snのレベルが小さくなる。

したがって、端子（13）に取り出される輝度信号Ss
は、非相関成分Snによる画像のボケや尾引きが小さくな
る。

なお、このとき、減算回路（12）において輝度信号Sy
から減算される非相関成分Snのレベルは小さいので、輝
度信号Ssは、ノイズ成分があまり低減されていないこと
になるが、上述のように、人間の視覚特性は、画面上の
像の細かい部分では、ノイズが目立ちにくいので、すな
わち、画素間の輝度差が大きい部分では、ノイズが目立
ちにくいので、問題はない。

また、対象となる画素のレベルV₀が、その周囲の画素
のレベルV₁〜V₈に比べて小さいときには（Vxが小さいと
き）、すなわち、対象となる画素と周囲の画素との輝度
の差が小さいときには、関数回路（16）の入出力特性の
しきい値Vth及び傾きＫが大きいので、減算回路（12）
において輝度信号Syから減算される非相関成分Snのレベ
ルが大きくなる。

したがって、端子（13）に取り出される輝度信号Ss
は、ノイズ成分の少ない輝度信号となる。

なお、このとき、減算回路（12）において輝度信号Sy
から減算される非相関成分Snのレベルは大きいので、画
像にボケや尾引きを生じることになるが、これは、画素
間の輝度差が小さい部分で生じているので、ほとんどの
場合、目立ちにくく問題はない。

さらに、対象となる画素のレベルV₀（輝度信号Syのレ
ベル）が大きいときには、すなわち、対象となる画素の
輝度が高いときには、関数回路（16）の入出力特性のし
きい値Vth及び傾きＫが小さいので、減算回路（12）に
おいて輝度信号Syから減算される非相関成分Snのレベル
が小さくなる。

そして、このときも減算回路（12）において輝度信号
Syから減算される非相関成分Snのレベルは小さいので、
輝度信号Ssは、ノイズ成分があまり低減されていないこ
とになるが、画素の輝度が高いので、すなわち、輝度信
号Syのレベルが大きいので、視覚特性上、ノイズが気に
ならないことが多い。

また、対象となる画素のレベルV₀（輝度信号Syのレベ
ル）が小さいときには、すなわち、対象となる画素の輝
度が低いときには、関数回路（16）の入出力特性のしき
い値Vth及び傾きＫが大きいので、減算回路（12）にお
いて輝度信号Syから減算される非相関成分Snのレベルが
大きくなる。

さらに、対象となる画素のノイズレベルSzが大きいと
きには、関数回路（16）の入出力特性のしきい値Vth及
び傾きＫが大きいので、減算回路（12）において輝度信
号Syから減算される非相関成分Snのレベルが大きくな
る。

したがって、端子（13）に取り出される輝度信号Ss
は、S/Nがよくなる。

また、対象となる画素のノイズレベルSzが小さいとき
には、関数回路（16）の入出力特性のしきい値Vth及び
傾きＫが小さいので、減算回路（12）において輝度信号
Syから減算される非相関成分Snのレベルが小さくなる。

したがって、端子（13）に取り出される輝度信号Ssの
画像は、ボケや尾引きを生じることがない。

こうして、この発明によれば、画面のノイズを低減な
いし除去できるとともに、画像の細かい部分ではノイズ
が目立ちにくいという人間の視覚特性を利用しているの
で、画像のボケや尾引きなどが目立つことがない。

しかも、そのためのハードウェアは簡単であり、民生
用のVTRなどに十分に適用することができる。

なお、上述において、検出回路（42）におけるノイズ
レベルSzは、垂直ブランキングにおけるペデスタルレベ
ル、いわゆるMUSU信号のときには、第563ライン及び第1
125ラインのクランプレベル、VTRのときであれば、記録
時に挿入しておいた規定レベルなどを検出することによ
り、得ることができる。また、輝度信号だけでなく、色
信号についても同様に処理できる。

〔発明の効果〕

この発明によれば、ビデオ信号中のノイズを低減ない
し除去して抑圧するうえで格段に優れた効果がえられる
とともに、画像の細かい部分ではノイズが目立ちにくい
という人間の視覚特性を利用しているので、画像のボケ
や尾引きなどが目立つことがない。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一例の系統図、第２図〜第４図はそ
の説明のための図である。（14）はフレームメモリ、（16）は関数回路、（20）は
制御回路、（21）〜（28）は遅延回路、（41）は制御信
号形成回路、（42）は検出回路である。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ビデオ信号が供給されるフレームメモリよ
りなるメモリ手段と、上記メモリ手段から得た出力ビデオ信号と上記ビデオ信
号の間の非相関信号を得るための演算回路よりなる第１
の演算手段と、上記非相関信号が入力される関数回路よりなる関数演算
手段と、上記関数演算手段から得た関数演算出力信号と上記ビデ
オ信号とを演算して当該ビデオ信号に含まれるノイズ信
号成分を抑圧した出力を得る演算回路よりなる第２の演
算手段と、上記ビデオ信号を構成する画素の内で対象となる画素と
当該対象となる画素の周辺の画素の夫々との間の輝度信
号レベルの差分値を検出する回路よりなるレベル差の検
出手段とを有し、上記レベル差の検出手段で検出された上記レ
ベルの差分値の夫々のうちで最大値となるレベルの差分
値に基づき上記関数演算手段を制御するようにしたことを特徴とするノイズ低減回路。