JP3240371B2 - 映像信号処理装置 - Google Patents

映像信号処理装置

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JP3240371B2
JP3240371B2 JP16599697A JP16599697A JP3240371B2 JP 3240371 B2 JP3240371 B2 JP 3240371B2 JP 16599697 A JP16599697 A JP 16599697A JP 16599697 A JP16599697 A JP 16599697A JP 3240371 B2 JP3240371 B2 JP 3240371B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ビデオカメラなど
の映像機器に用いられるノイズ低減回路およびディテー
ル強調回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来のビデオカメラの信号処理において
は、ノイズリダクション処理(以下、ＮＲ処理と称する)
や、ディテール強調処理などが行われている。以下、こ
れらの処理について説明する。
【０００３】ＮＲ処理 ＮＲ処理は、空間的に高い周波数成分を持つノイズを低
減して画質を高めることを目的としているものである。
【０００４】従来、このＮＲ処理には、空間ＬＰＦ(Low
Pass Filter)のような２次元ＮＲ処理と、フレーム巡
回処理のような３次元ＮＲ処理とがある。ここでは、前
者の２次元ＮＲ処理として、特に空間ＬＰＦを例にとっ
て説明する。
【０００５】これは、映像信号の水平方向および垂直方
向に対してＬＰＦ処理を行うものである。例えば、図７
に示すような所定数ｎ(この例ではｎ＝９)の画素で構成
される２次元の信号ブロックに対し、式に示すように
各画素に適当な係数ｃi,jを掛けて平均値ａoutを求め
る。
【０００６】 ａout＝(ΣΣｃi,j・ａi,j)／ｎ … ただし、Σｃi,j＝ｎである。
【０００７】また、図７において、以下、ａi,jを処理
対象画素、ａi,j以外を周辺画素と呼ぶこととする。
【０００８】この処理により、空間的に高い周波数成分
を持つノイズは低減されるものの、単純にＬＰＦ処理を
行うと、画像のエッジ部分やディテール部において高周
波成分が減衰するため、エッジが不鮮明になったり解像
度が低下するなどの画質の劣化が起こってしまう。
【０００９】そこで、これらの画質の劣化を防ぐため
に、次に説明する２次元適応型ＬＰＦが提案されてい
る。
【００１０】この２次元適応型ＬＰＦでは、処理対象画
素と周辺画素との相関性を調べ、次の式のように、相
関の高い画素のみを選択して平均化処理を行うことによ
り、エッジ部やディテール部における画質劣化を防ぎつ
つ、不要なノイズを低減した出力ａoutを得ている。
【００１１】 ａout＝(ΣΣｃi,j＊ａi,j)／ｎ … ただし、ｎは信号ブロック内で相関の高い画素の数であ
り、ｃi,jは相関の高い画素の場合は“１”、相関の低
い場合は“０”である。
【００１２】上記の式を演算する２次元適応型ＬＰＦ
の具体的な構成例を図８に示す。
【００１３】図８において、１は同時化手段、１８は２
次元ＮＲ部である。
【００１４】同時化手段１は、入力端子から入力される
映像信号から所定数n(図７に示す例では、ｎ＝９)の画
素の信号を抽出して信号ブロックを形成するもので、そ
の具体的な構成例を図９に示す。
【００１５】図９において、２７1〜２７2は１Ｈ(Ｈ：
水平方向走査期間)の時間分だけ遅延する遅延素子、２
８1〜２８6は各画素の信号を１Ｔ(Ｔ：１画素のサンプ
ル周期)の時間分だけ遅延する遅延素子である。
【００１６】一方、２次元ＮＲ部１８は、同時化手段１
で抽出された信号ブロック内に含まれる各画素の信号の
水平方向および垂直方向に対してＬＰＦ処理を行うもの
である。
【００１７】すなわち、まず、減算手段２1〜２nは、図
７において、処理対象画素ａi,jと、それ以外の画素と
の差を求める。
【００１８】相関検出器３1〜３nは、減算手段２1〜２n
の出力をそれぞれ所定のしきい値レベルとその大小を比
較し、所定のレベル以下の場合は処理対象画素との相関
が強いと判断して「１」を、所定のレベルを越えている
場合は相関が弱いと判断して「０」を計数手段４に出力
する。
【００１９】計数手段４は、相関検出器３1〜３nのｎ個
の出力のうち「１」の個数を計数し、その結果から平均
値処理における除数を求めて出力する。また、相関検出
器３1〜３nにおいて相関が強いと判断されるたびにその
周辺画素の位置情報を出力する。
【００２０】具体例として、図７の信号ブロックを用い
て説明すると、いま、処理対象画素ａi,jに対して、そ
の周辺画素であるａi-1,j、ａi,j-1、ａi,j+1、ａi+1,j
の４画素が相関が強いと判断された場合は、５画素の平
均化を行う必要があるため、除数「５」と上記４画素の
位置情報を出力する。
【００２１】選択手段５は、計数手段４の出力である、
相関が強い画素の位置情報に従って、相関が強いと判断
された周辺画素、ここではａi-1,j、ａi,j-1、
ａi,j+1、ａi+1,jの４画素を全て選択し、そのまま加算
手段６に入力する。
【００２２】加算手段６は、処理対象画素ａi,j、およ
び選択手段５で選択された４つの周辺画素ａi-1,j、
ａi,j-1、ａi,j+1、ａi+1,jの出力の総和を求め、除算
手段７に入力する。
【００２３】除算手段７は、加算手段６の出力を、計数
手段４の出力である除数で除算することにより、選択手
段５から出力される全ての画素値ａi,j、ａi-1,j、ａi,
j-1、ａi,j+1、ａi+1,jの平均値を求める。つまり、上
記式の結果が得られる。
【００２４】このような処理を行うことにより、エッジ
の鈍りやディテール劣化を抑えてノイズを低減すること
ができる。この様子を図１０に基づいて説明する。
【００２５】図１０において、図中の左側の網掛け部分
は低輝度部を、それ以外の右側部分は高輝度部をそれぞ
れ示しているものとする。
【００２６】いま、同図の高輝度部と低輝度部の差(コ
ントラスト)が図８の各相関検出器３1〜３nに予め設定
された各しきい値レベルよりも大きく、各画素に重畳さ
れているノイズのレベルは上記しきい値レベルより小さ
いとすると、低輝度部(図１０の左側)に存在する各画素
ａi-1,j-1、ａi,j-1、ａi+1,j-1は、平均化処理から除
外され、高輝度部(図１０の右側)に存在する残りの画素
だけの平均値が求められる。このため、エッジ鈍りは発
生しない。垂直エッジの場合も同様である。
【００２７】また、画像のディテール部に関しても、上
記のしきい値より大きなディテールについては平均化処
理の対象から外されるので、ディテールが損なわれるこ
とがない。
【００２８】以上のように、この２次元ＮＲ処理によれ
ば、信号ブロック内にエッジやディテールが存在する場
合に、相関値のかけ離れた画素は、平均化処理の対象か
ら外されるので、エッジの鈍りなどの解像度の劣化をあ
る程度軽減することができる。
【００２９】ディテール強調処理 ディテール強調処理は、空間的に高い周波数成分のレベ
ルを増強することでエッジの尖鋭感や画面全体の解像感
を高めることを目的としているもので、そのディテール
強調処理回路の具体的な構成の一例を図１１に示す。
【００３０】図１１において、１は同時化手段、１５は
ディテール処理部、１１はＨＰＦ(High Pass Filter)、
１２は乗算手段、１３はコアリング回路、１４は加算手
段である。図中、上側のＨＰＦ１１1、乗算手段１２1、
コアリング回路１３1、加算手段１４の経路は、垂直方
向のディテール強調処理用、図中下側のＨＰＦ１１2、
乗算手段１２2、コアリング回路１３2、加算手段１４の
経路は、水平方向のディテール強調処理用である。
【００３１】上記の各ＨＰＦ１１1，ＨＰＦ１１2の構成
は、たとえば図１２に示すようなもので、加算器２４、
除算手段２５、および減算器２６からなる。
【００３２】また、コアリング回路１３1，１３2は、そ
の入力信号をｘ、出力信号をｙとすると、次式に示すよ
うな処理を行う。
【００３３】 ｙ＝０ (−ｋ≦ｘ≦ｋのとき) ｙ＝ｘ−ｋ (ｘ＞ｋのとき) ｙ＝ｘ＋ｋ (ｘ＜−ｋのとき) … ただし、ｋは正の定数である。
【００３４】つまり、コアリング回路１３1，１３2は、
図１３に示すように、入力信号は、一定のレベルｋより
も小さいときには０となり、一定のレベルｋを越えると
きには、そのレベルｋ分だけ差し引くような処理を行
う。
【００３５】この構成のディテール強調処理回路の動作
を、図７に示した信号ブロックを用いた場合を一例にと
って説明する。
【００３６】同時化手段１は、入力信号から処理対象画
素ａi,jと、この処理対象画素ａi,jを中心とした水平方
向および垂直方向の所定数の周辺画素、ここではａi+1,
j、ａi-1,j、ａi,j-1、ａi,j+1の４画素を抽出して次段
のディテール処理部１５へ出力する。
【００３７】同時化手段１から出力されたこれらの各画
素ａi,j、ａi+1,j、ａi-1,j、ａi,j-1、ａi,j+1の信号
の内、垂直方向の画素であるａi-1,j、ａi,j、ａi+1,j
が上側のＨＰＦ１１1に、水平方向の画素である
ａi,j-1、ａi,j、ａi,j+1が下側のＨＰＦ１１2にそれぞ
れ入力されて、垂直および水平方向の空間的に高い周波
数成分が抽出される。
【００３８】ここでは、理解を促すために、垂直方向の
信号経路を例にとって、以下に説明する。なお、ここで
は説明を簡単に行うため、水平方向の画素の信号レベル
は全て同じで変化がないものと仮定している。
【００３９】上側のＨＰＦ１１1には、処理対象画素
ａi,jの１ライン前および１ライン後の画素ａi-1,j、ａ
i+1,jの信号が入力される。
【００４０】ここで、垂直エッジ近傍での同時化手段１
の垂直方向の画素ａi+1,j、ａi,j、ａi-1,jの各出力の
時間的変化の様子をノイズを含めて図示すると、それぞ
れ図１４の(１)〜(３)のようになる。なお、図１４にお
いて、符号ｄは１ライン分の遅延を示す。
【００４１】ＨＰＦ１１1の内部において、処理対象画
素ａi,jの１ライン前と１ライン後の各画素ａi-1,j、ａ
i+1,jの信号は、加算器２４で加算された後、除算手段
２５で１／２倍されるために、除算手段２５の出力は加
算平均されて(４)のようになり、この信号が減算器２４
によって(２)に示す処理対象画素ａi,jの信号から差し
引かれるので、その出力は(５)のようになる。つまり、
垂直方向の空間的に高い周波数成分が抽出される。
【００４２】各ＨＰＦ１１1の出力は、乗算手段１２1で
適当なゲイン(ここでは１としている)が掛けられて次段
のコアリング回路１３1に入力される。
【００４３】コアリング回路１３1では、(６)のよう
に、一定のレベルｋより振幅が小さい部分は０となり、
レベルｋを越える部分は一定のレベルｋだけ振幅が差し
引かれるので、その回路１３1の出力は(７)のようにな
る。つまり、乗算手段１２1の出力に含まれるノイズが
除去される。
【００４４】上記は、垂直方向の信号処理経路を例にと
って説明したが、水平方向の信号処理経路についても同
様である。
【００４５】そして、各コアリング回路１３1，１３2の
出力は、加算器１４で処理対象画素ａi,jと加算されて
出力される。
【００４６】以上の説明では、２次元のＮＲ処理と、デ
ィテール強調処理の個々について説明したが、ビデオカ
メラの特性としては、実際には、高画質でかつ高解像度
のものが望ましいため、これらの２つの処理を統合する
ことが要求される。
【００４７】ところが、上述のように、ＮＲ処理は、デ
ィテールを犠牲にすることによりＳ／Ｎ比を高める方式
であり、逆に、ディテール強調処理は、Ｓ／Ｎを犠牲に
して映像のディテールを鮮明化させるための方式であっ
て、両処理はトレードオフの関係にある。このため、両
処理を両立させるにあたっては、その構成が重要とな
る。
【００４８】たとえば、先に２次元ＮＲ処理を行い、そ
の後にディテール強調処理を行う構成の場合、前段のＮ
Ｒ処理によりディテールは劣化してしまうので、後段の
ディテール強調処理において十分な効果が得られなくな
る。逆に、先にディテール強調を行う場合は、後段のＮ
Ｒ処理の回路への入力信号のＳ／Ｎが劣化するので、ノ
イズとディテールの区別がし難くなり、十分なＮＲ効果
が得にくくなる。
【００４９】このように、両処理を時系列的に処理しよ
うとすると、いずれか一方の処理が犠牲になるため、従
来技術では、図１５に示すように、両処理回路を並列的
に設け、処理対象画素を含むラインにのみＮＲ処理を行
い、ＮＲ処理の前段の信号から抽出したディテール信号
をＮＲ出力に付加することでＮＲ処理で多少劣化したデ
ィテールを復元可能にするようにしたものが提案されて
いる。
【００５０】図１５において、２次元ＮＲ部１８は、図
８に示した２次元ＮＲ部１８の構成と基本的に同じであ
る。また、ディテール処理部１５も図１１に示した構成
と基本的に同じである。ただし、同時化手段１は共通に
使用して回路規模の削減が図られている。
【００５１】図１５の構成の回路の動作について、前述
の図１４のタイムチャートをさらに参照して説明する。
なお、ここでは説明を簡単に行うため、水平方向の画素
の信号レベルは全て同じで変化がないものと仮定してい
る。
【００５２】いま、ディテール処理部１５について、垂
直方向の処理経路１１1〜１３1に着目すれば、その処理
は、前述のように、図１４の(１)〜(７)に示したように
なる。
【００５３】そして、コアリング回路１３1の出力は、
加算器１４で水平方向のコアリング回路１３2の出力信
号と加算された後、加算器２３に入力される。
【００５４】一方、図１４の(２)に示される処理対象画
素ａi,jの信号は、図８の構成の動作説明で説明したよ
うに、２次元ＮＲ部１８でノイズが低減されて(８)のよ
うになり、これが同じく加算器２３に入力される。
【００５５】加算器２３は、２次元ＮＲ部１８の出力
(図１４の(８)参照)と、ディテール処理部１５の出力
(図１４の(７)参照)とが加算されて、(９)の波形の信号
が得られる。
【００５６】同図より明らかなように、(２)の波形に比
べると、(９)の信号はエッジが強調された波形であり、
しかも、レベルが平坦な部分でのノイズがある程度低減
されたものになっている。
【００５７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図１５に示す
構成の回路では、未だ、次の問題が残っている。
【００５８】すなわち、従来のコアリング処理における
コアリングレベルｋは、図１３に示したように、入力画
素に重畳しているノイズレベルに関係なく常に一定に設
定されており、コントラストの大きいエッジ部(図１４
(６)の符号Ａで示す部分)のように、コアリングレベル
ｋより振幅の大きい入力信号に対しては振幅をｋだけ減
算する処理になってしまうため、このエッジ部Ａにおい
てノイズを有効に除去することができない。
【００５９】そして、ディテール処理部１５の出力をそ
のまま２次元ＮＲ部１８の出力信号に加算してしまう
と、図１４(９)のようになり、同図(２)と比べると、平
坦部ではノイズは低減されてはいるものの、エッジ部
(図１４(９)の符号Ａ'で示す部分)でのノイズはそのま
ま残ってしまい、その結果、エッジ部Ａ'のノイズが、
ＮＲ処理でノイズ低減された平坦部に比べて目立ってし
まうという問題があった。
【００６０】本発明は上記課題を解決するもので、ＮＲ
処理とディテール強調処理とをできるだけ両立させて、
コントラストの高いエッジ部を含めてＳ／Ｎ比を改善し
て画質を向上し、また、ディテール強調による解像度を
高めた映像信号処理装置を提供することを課題とする。
【００６１】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明は、入力信号からノイズ抽出手段により抽出し
たノイズ情報を、コアリング処理に利用するように構成
したものである。
【００６２】これにより、ノイズレベルに応じた適切な
コアリング処理が可能になる。
【００６３】
【発明の実施の形態】請求項１記載の発明に係る映像信
号処理装置は、入力される映像信号から複数の画素の出
力信号からなる信号ブロックを形成する信号ブロック形
成手段と、前記信号ブロック形成手段の各画素の出力信
号に基づいてノイズ成分を抽出するノイズ抽出手段と、
前記入力される映像信号に前記ノイズ抽出手段の出力を
加算してノイズを減衰させる第１の加算手段と、前記入
力される映像信号から高域空間周波数成分を抽出する周
波数成分抽出手段と、前記周波数成分抽出手段の出力に
前記ノイズ抽出手段の出力を加算してノイズを減衰させ
る第２の加算手段と、前記第１の加算手段の出力と前記
第２の加算手段の出力とを加算してディテール強調され
た出力を得る第３の加算手段とを備えている。
【００６４】この構成により、入力信号からノイズ抽出
手段により抽出したノイズ情報を、コアリング処理に利
用できるという作用を有する。
【００６５】請求項２記載の発明に係る映像信号処理装
置は、請求項１記載の発明の構成において、前記ノイズ
抽出手段は、前記信号ブロック形成手段により形成され
る信号ブロックの特定の位置の画素の値と、前記特定の
位置の画素以外の画素の値との差をとる減算手段と、前
記減算手段の出力と所定レベルとの大小比較を行って、
比較結果を示す信号を出力する比較器と、前記比較器の
出力のうち、所定レベルより小さい比較結果を示す信号
の数を計数し、その計数結果および前記所定レベルより
小さい値を出力した画素を特定する信号をそれぞれ出力
する計数手段と、前記減算手段の出力から、前記計数手
段の出力により特定される画素の信号だけを選択して出
力する選択手段と、前記選択手段の各出力を加算する加
算手段と、前記加算手段の出力を前記計数手段の出力で
除算する除算手段とから構成されている。
【００６６】この構成により、処理対象画素と周辺画素
の差分の平均値を、入力信号から抽出した高域空間周波
数成分に加算できるという作用を有する。
【００６７】請求項３記載の発明に係る映像信号処理装
置は、請求項２記載の発明の構成において、前記計数手
段から出力される計数結果に従って所定の数値を発生す
る数値発生手段を設けるとともに、前記除算手段は、加
算手段の出力を前記数値発生手段からの出力で除算する
ものであることを特徴としている。
【００６８】この構成により、処理対象画素と周辺画素
の差分の平均値が、請求項２の場合よりも一層簡単な構
成により算出できるという作用を有する。
【００６９】また、請求項５記載の発明に係る映像信号
処理装置は、請求項１記載の発明の構成において、前記
ノイズ抽出手段は、映像信号を所定時間だけ遅延させる
遅延手段と、前記遅延手段の出力から入力される映像信
号を減算する減算手段と、前記減算手段の出力に非線形
処理を施す非線形処理手段とから構成され、第１の加算
手段の出力を前記遅延手段への入力とし、前記非線形処
理手段の出力をノイズ抽出手段の出力とすることを特徴
としている。
【００７０】この構成により、ノイズ抽出の精度をより
一層高めることができるという作用を有する。
【００７１】(実施の形態１)図１は、本発明の実施形態
に係る映像信号処理装置を示すブロック図であり、図８
および図１１に示した従来のものと対応する部分には、
同一の符号を付す。
【００７２】図１において、１は同時化手段、１８1は
２次元ＮＲ部、１５はディテール処理部である。
【００７３】この実施形態１の特徴は、２次元ＮＲ部１
８1ががノイズ抽出手段１０1と加算器８とからなり、ノ
イズ抽出手段１０1を構成する減算器２1〜２nの出力が
選択手段５に加わり、また、ノイズ抽出手段１０1の除
算手段７の出力が加算器８とコアリング回路１３1，１
３2に共に加わるようになっており、さらに、加算器８
は、同時化手段１の出力とノイズ抽出手段１０1の除算
手段７の出力とを共に加算する構成となっていることで
ある。
【００７４】このように、２次元ＮＲ部１８1の構成
が、図８に示した構成と異なっているのは、後述のよう
に、ノイズ抽出手段１０1の出力を、ディテール処理部
１５のコアリング処理に利用せんがためである。
【００７５】それ以外の構成は、図１５に示した従来例
と同じであるから、従来例と共通する部分については同
一の符号を付して、ここでは詳しい説明を省略する。
【００７６】そして、上記の同時化手段１が特許請求の
範囲におけるブロック形成手段に、加算器８が特許請求
の範囲における第１の加算手段に、相関検出器３1〜３n
が特許請求の範囲における比較器に、ＨＰＦ１１1，１
１2が特許請求の範囲における周波数成分抽出手段に、
コアリング回路１３1，１３2が特許請求の範囲における
第２の加算手段に、加算器１４が特許請求の範囲におけ
る第３の加算手段にそれぞれ対応している。
【００７７】次に、上記構成の映像信号処理回路におい
て、まず、２次元ＮＲ部１８1の動作について説明す
る。
【００７８】同時化手段１は、入力端子１６から入力さ
れた映像信号から、２次元の信号ブロックに含まれる所
定数(図７に示す例では９個)の画素を抽出する。
【００７９】減算手段２1〜２n(図２の信号ブロックの
場合はｎ＝９)は、処理対象画素ａi,j以外の周辺画素の
値から処理対象画素ａi,jの値を減算した差分を求め、
後段の相関検出器３1〜３nで比較できる上限および下限
レベルにクリップして出力する。
【００８０】相関検出器３1〜３nは、減算手段２1〜２n
の出力を予め与えられたしきい値と比較し、しきい値以
下であれば相関有りと判断して「１」を、しきい値より
も大きければ「０」を出力する。
【００８１】計数手段４は、相関検出器３1〜３nの出力
に現れる「１」の個数、すなわち相関有りと判断された
周辺画素の個数を計数し、平均化処理の除数となるべき
数値を出力するとともに、相関有りと判断されるたびに
その周辺画素の位置情報も出力する。
【００８２】選択手段５は、計数手段４から出力される
相関の高い画素の位置情報に従って、減算手段２1〜２n
の出力のうち、相関有りと判断された周辺画素と処理対
象画素との差分を全て選択し、これをそのまま加算手段
６に入力する。
【００８３】図２の信号ブロックを用いて具体例をあげ
ると、例えば、ａi-1,j、ａi,j-1、ａi,j+1、ａi+1,jの
４画素が処理対象画素ａi,jと相関が有ると判断された
場合には、(ａi-1,j−ａi,j)、(ａi,j-1−ａi,j)、
(ａi,j+1−ａi,j)、(ａi+1,j−ａi,j)の４つの差分の平
均化を行う必要があるため、これらの各差分を出力す
る。
【００８４】加算手段６は、選択手段５で選択された４
つの差分の総和を求め、除算手段７に出力する。
【００８５】除算手段７は、加算手段６の出力を計数手
段４の出力で除算することにより、周辺画素と処理対象
画素との差分の平均値を求める。ここでは、その平均値
をｋ(ｔ)とする。
【００８６】加算器８は、同時化手段１から出力される
処理対象画素ａi,jの値に、除算手段７からの出力ｋ
(ｔ)を加算する。
【００８７】ここで、図８に示した従来の２次元適応型
ＬＰＦの２次元ＮＲ部１８の出力は式に示した通りで
あるが、いま、相関の高い画素がｎ個あるとし(よっ
て、全てｃi,j＝１)、また、処理対象画素ａi,jをａ1、
周辺画素をａ2〜ａnに置き換えて式を展開すれば、ａ
out＝(ａ1＋ａ2＋……＋ａn)／ｎとなる。
【００８８】一方、図１の構成において、加算器８の出
力ａoutは、同時化手段１から出力される処理対象画素
ａi,jの値に、除算手段７から出力される値ｋ(ｔ)＝
{(ａ2−ａ1)＋……＋(ａn−ａ1)}／ｎを加算したもので
あるから、次式に示すようになる。
【００８９】 ａout＝ａ1＋ｋ(ｔ) ＝ａ1＋{(ａ2−ａ1)＋……＋(ａn−ａ1)}／ｎ ＝(ａ1＋ａ2＋……＋ａn)／ｎ … 結局、図８に示した従来の２次元適応型ＬＰＦの２次元
ＮＲ部１８の出力と、図１に示す構成の加算器８の出力
とを比べてみると、式から分かるように、両出力は同
じ値になる。
【００９０】ここで、式において、ａ1はノイズが含
まれている処理対象画素の信号であり、この信号a1に除
算手段７から出力される値ｋ(ｔ)を加算することで、ノ
イズが低減された出力ａoutが得られるのであるから、
式の第２項であるｋ(ｔ)は、「処理対象画素に乗って
いるノイズを極性反転したもの」と見なすことができ
る。
【００９１】したがって、このノイズ情報を以下のよう
にディテール処理部１５のコアリング処理に利用すれ
ば、画素毎に適切なコアリング量の設定が可能になる。
【００９２】そこで、次に、ディテール処理部１５の動
作について説明する。
【００９３】ディテール処理部１５には、同時化手段１
から出力された図７に示す各画素ａi,j、ａi+1,j、ａ
i-1,j、ａi,j-1、ａi,j+1の信号の内、垂直方向の画素
であるａi-1,j、ａi,j、ａi+1,jが上側のＨＰＦ１１
1に、水平方向の画素であるａi,j-1、ａi,j、ａi,j+1が
下側のＨＰＦ１１2にそれぞれ入力されて、垂直および
水平方向の空間的に高い周波数成分が抽出される。
【００９４】ここでは、垂直方向の信号経路を例にとっ
て、図２のタイムチャートを参照して説明する。
【００９５】上側のＨＰＦ１１1には、処理対象画素
ａi,jの１ライン前および１ライン後の画素ａi-1,j、ａ
i+1,jの信号が入力される。
【００９６】ここで、垂直エッジ近傍での同時化手段１
の垂直方向の画素ａi+1,j、ａi,j、ａi-1,jの各出力の
時間的変化の様子をノイズを含めて図示すると、それぞ
れ図２の(１)〜(３)のようになる。なお、図２におい
て、符号ｄは１ライン分の遅延量を示す。
【００９７】ＨＰＦ１１1の内部において、ａi+1,j、ａ
i-1,jは加算平均されて(４)のようになり、(２)に示す
ａi,jから差し引かれるので、その出力は(５)のように
なる。そして、乗算手段１２1で適当なゲイン(ここでは
１としている)が掛けられて次段のコアリング回路１３1
に入力される。
【００９８】コアリング回路１３1は、乗算手段１２1か
らの入力信号をｘ、出力信号をｙとすると、次の式、
または、式に示すような処理を行う。
【００９９】 ｙ＝ｘ＋ｋ(ｔ) … または、 ｙ＝ｘ＋ｋ(ｔ) (｜ｘ｜＞｜ｋ(ｔ)｜) ｙ＝０ (｜ｘ｜≦｜ｋ(ｔ)｜)
… すなわち、コアリング回路１３1は、(５)に示す乗算手
段１２1から入力される信号ｘに対して、(６)に示され
るようなノイズ抽出手段１０の除算手段７の出力ｋ(ｔ)
を加算する。
【０１００】ここで、除算手段７の出力ｋ(t)は、従来
のように一定の値(式参照)ではなくて、画素毎に変動
する時間ｔの関数である。しかも、上述のように処理対
象画素ａ1に重畳していると考えられるノイズを極性反
転したものとみなし得るので、これを乗算手段１２1か
らの信号ｘに加算することにより、(７)に示すように、
平坦部のみならずコントラストの大きいエッジ部(図２
(７)の符号Ｂで示す部分)でもノイズが有効に除去され
ることになる。
【０１０１】なお、式では、除算手段７の出力ｋ(t)
を常に極性反転したノイズとみなした場合であり、式
では、｜ｘ｜＞｜ｋ(ｔ)｜の場合にのみ、出力ｋ(t)は
極性反転したノイズであるとみなし、｜ｘ｜≦｜ｋ(ｔ)
｜の場合には、ノイズは小さいとみなして、出力ｙをで
きるだけ平坦化するものである。
【０１０２】加算器１４は、ノイズ抽出手段１０1の出
力である(８)と、コアリング回路１３1の出力(７)とを
加算するので、(９)が得られる。(９)より明らかなよう
に、平坦部にのみならず、エッジ部(図２(９)の符号Ｂ'
で示す)でのノイズも同時に低減されている。
【０１０３】このように、この実施形態１では、式ま
たは式に示す処理を行うことで、ノイズを除去するた
めの最適コアリング処理が行える。
【０１０４】また、コントラストの大きいエッジ部など
でディテール信号がコアリングレベルを越える場合で
も、ノイズの大きさに応じてコアリング値が変化するた
め、ノイズを有効に低減することができる。
【０１０５】(実施の形態２)実施形態１で示した構成に
よって、十分な効果が得られるが、一般に除算手段７
は、回路規模が大きくなってしまう。そこで、上記と同
様の処理を小規模回路で実現するようにしたのが、この
実施形態２の構成である。
【０１０６】図３は、この実施形態２に係る映像信号処
理装置を示すブロック図である。
【０１０７】この実施形態２の特徴は、２次元ＮＲ処理
部１８2を構成するノイズ抽出手段１０2として、数値発
生手段９を新たに設けるとともに、除算手段７'が、２
の累乗による除算を行うためのビットシフタで構成され
ていることである。
【０１０８】その他の構成は、図１に示す実施形態１の
場合と同様の構成であるため、図１に対応する部分には
同一の符号を付して説明を省略する。
【０１０９】数値発生手段９は、計数手段４から出力さ
れる除数に従って適当な２の累乗の値を出力する。
【０１１０】ここで、数値発生手段９から発生される数
値について考える。
【０１１１】例えば、次式のようにｎ個のデータの総和
を、ｎと異なる２の累乗ｍ(ｍ≠ｎ)で除算する場合を考
えると、 (ａ1＋ａ2＋……＋ａn)／ｍ ＝(ｎ／ｍ)・(ａ1＋ａ2＋……＋ａn)／ｎ … となり、ｎ／ｍ倍のオーダーとなってしまうので、オー
ダーを合わせるために平均をとるデータの数もｍ個にす
る必要がある。
【０１１２】しかし、この実施形態２のように、ノイズ
抽出手段１０2において、差分の平均値を求める場合を
考えると(式参照)、次式のように、 ａ1＋｛(ａ2−ａ1)＋……＋(ａn−ａ1)｝／ｍ ＝ａ1＋(ｎ／ｍ)・｛(ａ2−ａ1)＋……＋(ａn−ａ1)｝／ｎ ＝ａ1＋(ｎ／ｍ)・ｋ(ｔ) … となり、差分の平均値ｋ(ｔ)に対してｎ／ｍのゲインが
かかることになるが、ここでは相関の強い周辺画素のみ
を選択して差分をとっているため、各差分の値は小さ
く、よって差分平均値ｋ(ｔ)もデータａ1に比べて十分
小さい値でしかない。このため、加算器８の出力のオー
ダーも変わることはない。
【０１１３】このことは、差分の平均化処理を行うこと
により、除数の選択の自由度を高くすることが可能なこ
とを意味する。
【０１１４】以上の観点から、数値発生手段９の具体的
な入出力特性の一例を図４に示す。
【０１１５】前述のように、出力の値は必ずしも入力の
値より大きくまたは小さくする必要はなく、自由に決定
できる。
【０１１６】除算手段７は、加算器６の出力を、数値発
生手段９の出力である２の累乗で除算することにより、
つまり、累乗分だけビットシフトすることにより、周辺
画素と処理対象画素との差分の平均値を求める。
【０１１７】除算手段７の出力は、加算器８とともにデ
ィテール処理部１５のコアリング回路１３1，１３2にも
入力され、実施形態１の場合と全く同様の処理が行われ
る。以上の構成とすることにより、実施形態１と比べて
除算手段７'の回路規模を大幅に削減しつつ、同様の効
果を得ることができる。
【０１１８】(実施の形態３)実施形態１，２の場合より
もノイズの抽出をより一層精度良く行えるようにしたの
がこの実施形態３である。
【０１１９】図５はこの実施形態３に係る映像信号処理
装置を示すブロック図である。
【０１２０】この実施形態３において、１８3は３次元
ＮＲ部であり、この３次元ＮＲ部１８は、ノイズ抽出手
段１０3および加算器８によって、３次元巡回型デジタ
ルフィルタが構成されている。
【０１２１】ノイズ抽出手段１０3は、フレームメモリ
１９、減算器２１、および非線形処理回路２０で構成さ
れている。そして、非線形処理回路２０の出力が加算器
８とともに、ディテール処理部１５のコアリング回路１
３1，１３2に与えられるようになっている。
【０１２２】よって、上記のフレームメモリ１９が特許
請求の範囲における遅延手段に相当する。
【０１２３】次に上記構成の動作について説明する。
【０１２４】同時化手段１は、入力される映像信号から
図２のａi-1,j、ａi,j、ａi+1,j、ａi,j-1、ａi,j+1の
位置の画素をサンプルし、このうち処理対象画素ａi,j
に相当する信号は、減算器２１および加算器８に出力す
る。
【０１２５】フレームメモリ１９からは、１フレーム前
の同じ処理対象画素ａi,jに相当する信号が読み出され
て減算器２１に入力される。
【０１２６】減算器２１は、フレームメモリ１９の出力
から同時化手段１の出力信号を減算する。
【０１２７】非線形処理回路２０は、図６に示すよう
に、入力レベルの絶対値がある値ｓを越えると出力が０
になるような入出力特性をもち、減算器２１の出力のう
ちレベルの小さい部分だけを抜き出すことによりノイズ
を抽出する。
【０１２８】つまり、減算器２１の出力は、１フレーム
前後の間での信号の変化量を表し、この中にはノイズと
入力映像信号の動き部分とが含まれる。統計的にみる
と、ノイズは動き部分の信号よりレベルが小さいので、
図１５に示すように、ある値ｓよりもレベルの小さい信
号を抜き出すことでノイズを抽出することができる。
【０１２９】加算器８は、同時化手段１の出力と非線形
処理回路２０の出力を加算する。そして、この加算器８
の出力がディテール処理部１５の加算器１４へ出力され
ると同時にフレームメモリ１９にも入力される。
【０１３０】フレームメモリ１９は、加算器８の出力を
１フレーム期間だけ遅延させる。
【０１３１】以上の処理動作を数式で示せば、次式のよ
うになる。
【０１３２】 ｖ(ｔ)＝ｕ(ｔ)＋ｈ・{ｖ(ｔ−Ｔ)−ｕ(ｔ)} ＝ｕ(ｔ)＋ｋ(ｔ) … ただし、ｋ(ｔ)＝ｈ・{ｖ(ｔ−Ｔ)−ｕ(ｔ)} ここで、ｕ(ｔ)は時刻ｔにおける同時化手段１の出力、
v(t)は時刻ｔにおける加算器８の出力信号を表し、ｖ
(ｔ−Ｔ)はフレーム期間Ｔだけ遅延されたフレームメモ
リ１９の出力を表す。また、ｈは非線形処理回路２０に
おける出力と入力の比を示すものであって(ただし、０
≦ｈ≦１)、図６中の点Ｐと原点Ｏを結ぶ直線の傾きに
相当する。
【０１３３】式において、第２項のｋ(ｔ)は、非線形
処理回路２０の出力を示すものであり、「入力信号に重
畳しているノイズの極性を反転したもの」と考えること
ができる。
【０１３４】よって、このｋ(ｔ)をディテール処理部１
５のコアリング回路１３1，１３2に与えることにより、
コアリング回路１３1，１３2では、前述の式、または
式に従って乗算手段１２1，１２2の出力に非線形処理
回路２０の出力ｋ(ｔ)が加算されるので、その結果、実
施形態１，２と同様に、空間的に高い周波数成分が抽出
される。
【０１３５】このように、この実施形態３では、２次元
ＮＲに比べてノイズ抽出精度が高まるので、さらに高い
効果が得られる。特に、入力映像信号が静止画である場
合には、非線形処理回路２０の出力は全てノイズとなる
ため、コアリング回路１３1，１３2でのノイズ低減効果
は一層高まる。
【０１３６】なお、実施形態３において、フレームメモ
リ１９による遅延時間は１フレーム期間として説明した
が、１フィールド期間または１ライン期間でもよい。
【０１３７】また、上記の各実施形態１〜３において、
コアリング回路１３1，１３2での処理は、式および
式に示したものに限らず、信号ブロックの形状も図７に
示したものに限らない。また、数値発生手段９の入出力
特性も図４に示したものに限るものではない。
【０１３８】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、次の効果
を奏する。
【０１３９】(１) 請求項１記載の発明によれば、ノイ
ズ抽出部処理において抽出したノイズ情報をコアリング
処理に利用することにより、ノイズレベルに応じたコア
リング処理が実現でき、コントラストの大きいエッジ部
のノイズも有効に低減することができる。
【０１４０】(２) 特に、請求項３記載の発明によれ
ば、上記効果に加えてノイズ抽出部処理部における除算
手段の回路規模を大幅に削減することができる。
【０１４１】(３) さらに、請求項５記載の発明によれ
ば、ノイズ抽出精度がさらに向上するため、請求項１の
効果が一層高められる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１に係る映像信号処理装置の
構成を示すブロック図
【図２】図１の各部の信号波形を示すタイミングチャー
ト
【図３】本発明の実施形態２に係る映像信号処理装置の
構成を示すブロック図
【図４】図３の装置の数値発生手段の入出力関係の一例
を示す図
【図５】本発明の実施形態３に係る映像信号処理装置の
構成を示すブロック図
【図６】図５の装置の非線形処理回路の入出力特性を示
す特性図
【図７】同時化手段において形成される信号ブロックの
一例を示す模式図
【図８】従来の２次元適応型フィルタの構成を示すブロ
ック図
【図９】図８の装置の同時化手段の具体的構成例を示す
ブロック図
【図１０】２次元適応型平均値フィルタの動作を説明す
るための模式図
【図１１】従来のディテール強調回路の構成を示すブロ
ック図
【図１２】図１１におけるＨＰＦの構成例を示すブロッ
ク図
【図１３】図１１におけるコアリング処理回路の特性を
示す特性図
【図１４】図１３のコアリング処理回路の各部の信号波
形を示す波形図
【図１５】ノイズ抽出部処理とコアリング処理の統合構
成の一例を示すブロック図
【符号の説明】
１…同時化手段(信号ブロック形成手段)、２1〜２n…減
算器、３1〜３n…相関検出器(比較器)、４…計数手段、
５…選択手段、６…加算器、７…除算手段、８…加算器
(第１の加算手段)、９…数値発生手段、１０1，１０2，
１０3…ノイズ抽出手段、１１1，１１2…ＨＰＦ(周波数
成分抽出手段)、１３1，１３2…コアリング回路(第２の
加算手段)、１４…加算器(第３の加算手段)、１５…デ
ィテール処理部、１８1，１８2…２次元ＮＲ部，１８3
…３次元ＮＲ部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04N 5/21 H04N 1/409 G06T 5/20 G06T 5/00 300

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 入力される映像信号から複数の画素の出
    力信号からなる信号ブロックを形成する信号ブロック形
    成手段と、 前記信号ブロック形成手段の各画素の出力信号に基づい
    てノイズ成分を抽出するノイズ抽出手段と、 前記入力される映像信号に前記ノイズ抽出手段の出力を
    加算してノイズを減衰させる第１の加算手段と、 前記入力される映像信号から高域空間周波数成分を抽出
    する周波数成分抽出手段と、 前記周波数成分抽出手段の出力に前記ノイズ抽出手段の
    出力を加算してノイズを減衰させる第２の加算手段と、 前記第１の加算手段の出力と前記第２の加算手段の出力
    とを加算してディテール強調された出力を得る第３の加
    算手段と、 を備えることを特徴とする映像信号処理装置。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の映像信号処理装置におい
    て、 前記ノイズ抽出手段は、 前記信号ブロック形成手段により形成される信号ブロッ
    クの特定の位置の画素の値と、前記特定の位置の画素以
    外の画素の値との差をとる減算手段と、 前記減算手段の出力と所定レベルとの大小比較を行っ
    て、比較結果を示す信号を出力する比較器と、 前記比較器の出力のうち、所定レベルより小さい比較結
    果を示す信号の数を計数し、その計数結果および前記所
    定レベルより小さい値を出力した画素を特定する信号を
    それぞれ出力する計数手段と、 前記減算手段の出力から、前記計数手段の出力により特
    定される画素の信号だけを選択して出力する選択手段
    と、 前記選択手段の各出力を加算する加算手段と、 前記加算手段の出力を前記計数手段の出力で除算する除
    算手段と、 から構成されていることを特徴とする映像信号処理装
    置。
  3. 【請求項３】 請求項２記載の映像信号処理装置におい
    て、 前記計数手段から出力される計数結果に従って所定の数
    値を発生する数値発生手段を設けるとともに、前記除算
    手段は、加算手段の出力を前記数値発生手段からの出力
    で除算するものであることを特徴とする映像信号処理装
    置。
  4. 【請求項４】 請求項３記載の映像信号処理装置におい
    て、 前記数値発生手段は、その入出力特性が、入力信号の意
    味する値が２の累乗でない場合には、入力信号の意味す
    る値を越えない最大の２の累乗を出力するものであるこ
    とを特徴とする映像信号処理装置。
  5. 【請求項５】 請求項１記載の映像信号処理装置におい
    て、 前記ノイズ抽出手段は、 映像信号を所定時間だけ遅延させる遅延手段と、 前記遅延手段の出力から入力される映像信号を減算する
    減算手段と、 前記減算手段の出力に非線形処理を施す非線形処理手段
    と、から構成され、 第１の加算手段の出力を前記遅延手段への入力とし、前
    記非線形処理手段の出力をノイズ抽出手段の出力とする
    ことを特徴とする映像信号処理装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3264659B2 (ja) * 1999-06-17 2002-03-11 松下電器産業株式会社 ノイズリダクション装置および方法とその記録媒体
CA2646791C (en) * 1999-12-28 2012-02-28 Sony Corporation Signal processing device and method, and recording medium
JP4089163B2 (ja) * 2001-02-26 2008-05-28 ソニー株式会社 画像ノイズ低減方法及び装置
JP2002259965A (ja) * 2001-02-26 2002-09-13 Sony Corp 画像ノイズ低減方法及び装置
JP4627940B2 (ja) * 2001-09-11 2011-02-09 パナソニック株式会社 ノイズ低減装置、及びノイズ低減方法
JP4014399B2 (ja) * 2001-12-13 2007-11-28 松下電器産業株式会社 ノイズリダクション装置および方法
JP4044826B2 (ja) 2002-07-25 2008-02-06 富士通株式会社 半導体集積回路
JP3928605B2 (ja) 2003-08-06 2007-06-13 ソニー株式会社 雑音除去装置、雑音除去方法及びプログラム
JP2006086851A (ja) * 2004-09-16 2006-03-30 Canon Inc 撮像装置
JP4523476B2 (ja) * 2005-04-15 2010-08-11 三菱電機株式会社 雑音除去装置および雑音除去装置用プログラム
JP4693546B2 (ja) * 2005-08-19 2011-06-01 株式会社東芝 デジタルノイズ低減装置及び方法及び映像信号処理装置
JP4801626B2 (ja) * 2007-05-18 2011-10-26 Ｈｏｙａ株式会社 輪郭強調装置
JP2008035547A (ja) * 2007-09-21 2008-02-14 Olympus Corp 信号処理システム
JP4960309B2 (ja) * 2008-06-17 2012-06-27 株式会社東芝 固体撮像装置

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