JP3282398B2 - 映像信号のノイズ除去装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ビデオテープレコーダ
（以下、ＶＴＲとする）の輝度信号からノイズを除去す
る映像信号のノイズ除去装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＶＴＲはより一層の高画質化が求
められてきている。

【０００３】それに対応し、高いＳ／Ｎ改善効果を得ら
れる方法として、映像信号の時間方向の相関を利用し
た、フィールドあるいはフレーム巡回型ノイズ除去装置
がある。さらに、これらノイズ除去装置に、直交変換の
１つであるアダマール変換を適用することにより、映像
信号の特徴に応じ効果的なノイズ抽出が行えるノイズ除
去装置が提案されている。

【０００４】以下に、従来のアダマール変換を利用した
映像信号のノイズ除去装置について説明する。

【０００５】図７は、特開昭６３−２１１９７７号報に
示されたカラー映像信号のノイズ除去装置の構成を示す
ブロック図で、映像信号のフレーム相関を利用した雑音
除去処理に２次元アダマール変換を組み合わせたもので
ある。

【０００６】アダマール変換を用いると、例えば入力映
像信号の変化のない平坦部分は（表１）のＦ00成分（２
次元低域成分）に、水平方向に変化するような部分はＦ
01成分（水平方向高域成分）に、垂直方向に変化するよ
うな部分はＦ10成分（垂直方向高域成分）というよう
に、入力映像信号が持つ部分的な特徴に応じて、それを
最もよく表す成分に各々分解することができる。このよ
うなアダマール変換の特徴を利用することにより、映像
信号とノイズ成分を分離することができる。

【０００７】輝度信号を入力信号として共に加算入力と
して供給される２個の減算器７０１，７０２の間にフレ
ームメモリ７０３を設け、このフレームメモリから得ら
れる遅延出力映像信号を、減算器７０２で入力映像信号
から減算する。また入力映像信号が色信号であった場合
は、フレーム遅延後の信号は色信号位相シフト回路７０
４で位相シフトされた後、減算回路７０２に入力され
る。

【０００８】この減算器で得られたフレーム差分信号
を、映像信号の持つ特徴をよく表す複数の成分に分解す
るために、ここでは２次元平面のうち８個の画素からな
る小領域に着目し、シリアルデータとして得られる８個
の画素データを、まず直・並列変換回路７０５にてパラ
レルデータに変換する。その直・並列変換された８個の
データをアダマール変換回路７０６で直交変換し、（表
１）に記述する８つの特徴を持つ成分に分解する。

【０００９】

【表１】

【００１０】さらに、非線形回路７０７で飽和特性、あ
るいは減衰特性に従った非線形変換処理を受けること
で、雑音成分だけを重点的に抽出されたデータは、アダ
マール逆変換回路７０８で変換前の信号に変換される。
このときアダマール逆変換では、入力領域の１画素につ
いてのみ変換を行い他の画素データの代用とした。アダ
マール逆変換で得られた信号は、ゲイン調整用の係数回
路７１０を経て減算器７０１の減算入力とされ、再びフ
レームメモリ７０３による１フレーム期間の遅延に供給
される。

【００１１】本例において、フレーム差分信号からノイ
ズ成分のみを抽出するために採用した４×２次のアダマ
ール変換について説明する。４×２次のアダマール変換
の式を（数１）に示す。

【００１２】

【数１】

【００１３】上記のＦ24はアダマール変換の出力成分を
表し、Ｈ2，Ｈ4はそれぞれ２次，４次のアダマール行列
を表している。これらを（数２）（数３）（数４）に示
す。

【００１４】

【数２】

【００１５】

【数３】

【００１６】

【数４】

【００１７】上記Ｘ24はアダマール変換回路への入力信
号で、図８に示すような入力領域を切り出す。これを
（数５）に示す。

【００１８】

【数５】

【００１９】上記の変換式（数１）に従ってアダマール
変換回路７０６は演算を行い、Ｆ00〜Ｆ13の８つの成分
を得る。この８つの成分の特徴を利用することによりフ
レーム差分信号からのノイズ抽出精度を高める。

【００２０】この８つの成分Ｆ24に非線形処理を施しＦ
24’を出力する。アダマール逆変換回路でＦ24’成分を
合成することによりもとの時間軸上の信号に変換し、そ
の信号をノイズ成分として出力する。アダマール逆変換
の式を（数６）に示す。

【００２１】

【数６】

【００２２】以上のように、フレーム差分信号を２次元
アダマール変換を用いて、複数の空間周波数成分に分解
し、各周波数成分の特徴に応じた非線形処理を施すこと
により、ノイズ成分の抽出精度を高めることができる。

【００２３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来の構成では、各周波数成分の特徴に応じた非線形処理
でノイズ除去量を決定するため、ノイズ成分と動き成分
のレベル差が小さい場合、動き成分をノイズ成分として
除去し残像が発生する。また逆にレベルの大きいノイズ
成分は動き成分と誤認識され除去されない場合がある
等、問題を有していた。

【００２４】第１の発明は上記従来の問題点を解決する
もので、従来からあるアダマール変換を用いたフレーム
巡回型のノイズ除去装置に、フレーム差分信号に含まれ
ている動き成分を検出する動き検出回路を設ける。動き
検出回路の検出結果に応じてノイズ除去量を制御するこ
とにより、動画部の残像発生を抑えた映像信号のノイズ
除去装置を提供することを目的とする。

【００２５】第２の発明では、アダマール変換を用いた
フレーム巡回型のノイズ除去装置に動き検出回路と、映
像信号の垂直方向の非相関成分を抽出しノイズ成分とす
るノイズ抽出回路とを設ける。動き検出回路の検出結果
に応じて、フレーム方向のノイズ成分と、垂直方向のノ
イズ成分のどちらかを選択し入力信号から除去すること
で、動画部で残像を発生することなくノイズ除去が行え
るノイズ除去装置を提供することを目的とする。

【００２６】第３の発明では、アダマール変換を用いた
フレーム巡回型のノイズ除去装置に、動き検出回路、ノ
イズ抽出回路、さらに動き成分を含むノイズレベルの大
きいエリアを検出するノイズ量検出回路を設ける。動き
検出回路の検出結果に応じて、フレーム方向のノイズ除
去量が制御され入力映像信号から除去される。またノイ
ズ量検出回路で検出されたエリアからは垂直方向の非相
関成分をノイズ成分として除去することにより、動画部
で残像発生のないノイズ除去を実現すると共に、ＶＴＲ
再生信号特有のエッジノイズに対して除去効果を得るこ
とができる映像信号のノイズ除去装置を提供することを
目的とする。

【００２７】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に第１の発明の映像信号のノイズ除去装置は、出力映像
信号を１フレーム期間遅延し、フレーム遅延信号を出力
する遅延手段と、入力映像信号から前記フレーム遅延信
号を減算し、フレーム差分信号を出力する第１減算手段
と、前記フレーム差分信号と、その信号をｎＨ（水平走
査期間）期間遅延させた信号から、各々水平方向にｍ個
のサンプリング点を切り出し、計ｍ×（ｎ＋１）個の信
号で直交変換を行い、複数の周波数成分に分解する直交
変換手段と、前記直交変換手段で分解された複数の周波
数成分に各々適した入出力特性で、信号レベルを制限し
出力する非線形処理手段と、前記非線形処理手段で非線
形処理されたｍ×（ｎ＋１）個の成分を合成し、元の時
間軸上の信号に変換する逆直交変換手段と、前記直交変
換手段で分解された複数の周波数成分のうち低域成分の
レベルに応じて、前記フレーム差分信号に含まれている
動き成分の検出を行う動き検出手段と、前記動き検出手
段で得られた検出結果により、係数を制御し、その係数
を前記逆直交変換手段の出力信号に乗算する係数回路
と、前記係数回路の出力を前記入力映像信号から減算す
ることにより、ノイズ成分の除去された出力映像信号を
得る第２減算手段の構成を有している。

【００２８】この目的を達成するために第２の発明の映
像信号のノイズ除去装置は、入力映像信号の水平、また
は垂直方向の非相関成分を、ノイズ成分として抽出する
ノイズ抽出手段と、映像信号を１フレーム期間遅延し、
フレーム遅延信号を出力する遅延手段と、前記入力映像
信号から前記フレーム遅延信号を減算し、フレーム差分
信号を出力する第１減算手段と、前記フレーム差分信号
と、その信号をｎＨ（水平走査期間）期間遅延させた信
号から、各々水平方向にｍ個のサンプリング点を切り出
し、計ｍ×（ｎ＋１）個の信号で直交変換を行い、複数
の周波数成分に分解する直交変換手段と、前記直交変換
手段で分解された複数の周波数成分に各々適した入出力
特性で、信号レベルを制限し出力する非線形処理手段
と、前記非線形処理手段で非線形処理されたｍ×（ｎ＋
１）個の成分を合成し、元の時間軸上の信号に変換する
逆直交変換手段と、前記直交変換手段で分解された複数
の周波数成分のうち低域成分のレベルに応じて、前記フ
レーム差分信号に含まれている動き成分の検出を行う動
き検出手段と、前記動き検出手段の検出結果によって、
前記ノイズ抽出手段の出力成分と前記逆直交変換手段の
出力成分のいずれかを選択し、前記入力映像信号から減
算することによりノイズ成分の除去された出力映像信号
を得る第２減算手段の構成を有している。

【００２９】この目的を達成するために第３の発明の映
像信号のノイズ除去装置は、入力映像信号の水平、また
は垂直方向の非相関成分を、ノイズ成分として抽出する
ノイズ抽出手段と、映像信号を１フレーム期間遅延し、
フレーム遅延信号を出力する遅延手段と、前記入力映像
信号から前記フレーム遅延信号を減算し、フレーム差分
信号を出力する第１減算手段と、前記フレーム差分信号
と、その信号をｎＨ（水平走査期間）期間遅延させた信
号から、各々水平方向にｍ個のサンプリング点を切り出
し、計ｍ×（ｎ＋１）個の信号で直交変換を行い、複数
の周波数成分に分解する直交変換手段と、前記直交変換
手段で分解された複数の周波数成分に各々適した入出力
特性で、信号レベルを制限し出力する非線形処理手段
と、前記非線形処理手段で非線形処理されたｍ×（ｎ＋
１）個の成分を合成し、元の時間軸上の信号に変換する
逆直交変換手段と、前記直交変換手段で分解された複数
の周波数成分のうち低域成分のレベルに応じて、前記フ
レーム差分信号に含まれている動き成分の検出を行う動
き検出手段と、前記動き検出手段で得られた検出結果に
より、係数を制御し、その係数を前記逆直交変換手段の
出力信号に乗算する係数回路と、前記係数回路の出力
を、前記入力映像信号から減算する第２減算手段と、前
記直交変換手段で分解された複数の周波数成分のうち低
域成分を用い、フレーム差分信号中の動き成分を含むレ
ベルの大きいノイズ成分が存在するエリアの検出を行う
ノイズ量検出手段と、前記ノイズ量検出手段で検出され
たエリアに対しては、さらに前記第２減算手段の出力映
像信号から前記ノイズ抽出手段で抽出されたノイズ成分
の減算を行うことにより、ノイズ成分の除去された最終
出力映像信号を得る第３減算手段の構成を有している。

【００３０】

【作用】本発明は上記した第１の発明の構成により、出
力映像信号を１フレーム期間遅延したフレーム遅延信号
を、入力映像信号から減算しフレーム差分信号を得る。
このフレーム差分信号から、水平方向にｍ個、垂直方向
にｎＨ（１水平走査期間）分のサンプリング点を入力領
域として切り出し、その信号で直交変換を行い複数の空
間周波数成分に分解する。分解成分は、各々の特徴に応
じて非線形処理が施され、逆直交変換によりもとの時間
軸上の信号に変換される。

【００３１】直交変換成分のうちＦ00成分のレベルに応
じて、フレーム差分信号から動き成分を検出する。この
検出結果をもとに係数を制御し、その係数を逆直交変換
後の信号に乗算した結果をノイズ成分として入力映像信
号から減算し、出力映像信号とする。

【００３２】本発明は上記した第２の発明の構成によ
り、ノイズ抽出回路は入力映像信号の水平、または垂直
方向の非相関成分をノイズ成分として抽出する。また出
力映像信号を１フレーム期間遅延したフレーム遅延信号
を、入力映像信号から減算しフレーム差分信号を得る。
このフレーム差分信号から、水平方向にｍ個、垂直方向
にｎＨ（１水平走査期間）分のサンプリング点を入力領
域として切り出し、その信号で直交変換を行い複数の空
間周波数成分に分解する。分解成分は、各々の特徴に応
じて非線形処理が施され、逆直交変換によりもとの時間
軸上の信号に変換される。

【００３３】直交変換成分のうちＦ00成分のレベルに応
じて、フレーム差分信号から動き成分を検出する。この
検出結果によって、逆直交変換後の信号か、あるいはノ
イズ抽出回路の出力信号をノイズ成分として選択し、入
力映像信号から減算し、出力映像信号とする。

【００３４】本発明は上記した第３の発明の構成によ
り、ノイズ抽出回路は入力映像信号の水平、または垂直
方向の非相関成分をノイズ成分として抽出する。また出
力映像信号を１フレーム期間遅延したフレーム遅延信号
を、入力映像信号から減算しフレーム差分信号を得る。
このフレーム差分信号から、水平方向にｍ個、垂直方向
にｎＨ（１水平走査期間）分のサンプリング点を入力領
域として切り出し、その信号で直交変換を行い複数の空
間周波数成分に分解する。分解成分は、各々の特徴に応
じて非線形処理が施され、逆直交変換によりもとの時間
軸上の信号に変換される。

【００３５】直交変換成分のうちＦ00成分のレベルに応
じて、フレーム差分信号から動き成分を検出すると同時
に、この低域成分を用いてノイズ量検出回路はフレーム
差分信号から動き成分を含むレベルの大きいノイズ成分
が存在するエリアを検出する。

【００３６】動き検出結果をもとに係数を制御し、その
係数を逆直交変換後の信号に乗算した結果をノイズ成分
として入力映像信号から減算し、さらにノイズ量検出回
路で検出されたエリアからは、ノイズ抽出回路で抽出さ
れたノイズ成分の減算も行い最終出力映像信号とする。

【００３７】

【実施例】以下本発明の一実施例について、図面を参照
しながら説明する。

【００３８】図１は第１の発明の実施例における映像信
号のノイズ除去装置のブロック図を示すものである。

【００３９】図１において、入力端子１ａに入力された
映像信号は、減算回路１０１、１０２の一方の入力とし
て供給される。減算回路１０１の出力は、フレーム遅延
用のフレームメモリ１０３に供給される。フレーム遅延
された信号は、減算回路１０２に供給され、入力映像信
号からの減算を行った後、１Ｈ遅延用のラインメモリ１
０４に供給される。

【００４０】アダマール変換回路１０５には減算回路１
０２の出力とラインメモリ１０４の出力が供給される。
アダマール変換回路１０５の出力は非線形処理回路１０
６に供給され、結果がアダマール逆変換回路１０７に供
給される。

【００４１】アダマール変換回路１０５の８つの出力成
分のうち、（表１）に示すＦ00成分は、動き検出回路１
０８にも供給される。

【００４２】動き検出回路１０８の構成例を図４に示
す。図４において、入力端子４ａから入力された信号は
絶対値回路４０３において絶対値化された後、比較回路
４０１に供給され所定しきい値ｓ１との比較を行う。こ
の検出結果を受け検出回路４０２でコアリング処理を行
い、出力端子４ｂから結果を出力する。

【００４３】係数回路１０９では、動き検出回路１０８
の検出結果によって、係数を制御し、その係数をアダマ
ール逆変換回路１０７の出力信号に乗算し、その結果を
減算回路１０１の一方の入力として供給する。減算回路
１０１では、入力映像信号から係数回路１０９の出力信
号の減算を行い出力端子１ｂに結果を出力する。

【００４４】以上のように構成された本実施例の映像信
号のノイズ除去装置の動作について、以下その説明をす
る。

【００４５】本発明の実施例の映像信号のノイズ除去装
置は、フレーム巡回型のノイズ除去装置である。

【００４６】入力端子１ａに入力されたＶＴＲの再生輝
度信号から、フレーム遅延用メモリであるフレームメモ
リ３０３で１フレーム期間遅延された信号を減算し、フ
レーム差分信号を得る。この差分信号は、入力信号中に
含まれているノイズ成分と動き成分である。

【００４７】アダマール変換回路１０５ではフレーム差
分信号と、このフレーム差分信号を１水平走査期間（以
下、１Ｈ期間）遅延させた信号から、各々水平方向にサ
ンプリング点を４個切り出し、合計８サンプリング点を
入力領域とした４×２次のアダマール変換を行い、フレ
ーム差分信号を８つの空間周波数成分に分解する。

【００４８】具体的にアダマール変換を行うときの入力
信号の２次元平面上の領域は図８に示す通りであり、４
fscでサンプリングされた入力信号のフレーム差分信号
を水平方向に１画素おきにとる。このような入力領域を
水平方向に１画素ずつずらしながら全画素について処理
を行う。

【００４９】４×２次のアダマール変換、アダマール逆
変換は、前述した（数１）〜（数６）に従って行う従来
例と同様の方法である。

【００５０】アダマール変換回路１０５によって生成さ
れた８成分は非線形処理回路１０６に入力される。この
非線形処理回路１０６は、図９に示される入出力特性を
有し、リミット値ａ，ｂ，ｃはそれぞれ８成分の特徴に
適した値に設定されている。

【００５１】例えば、非線形処理回路１０６への入力信
号レベルがｃ以上であった場合には、このアダマール変
換成分は動き成分であると判断し出力信号レベル＝０と
することで、動き成分をノイズ成分として検出するよう
な誤動作を防ぐことができる。

【００５２】非線形処理された８つの成分は、アダマー
ル逆変換回路１０７で合成されもとの時間軸上の信号に
変換される。本発明では、このアダマール逆変換を、入
力領域のＸ11に当たるサンプリング点についてのみ行
い、ノイズ成分とした。

【００５３】しかし、非線形処理による動き成分の分離
には限界があり、微小動き成分がノイズ成分として誤認
識されたり、逆にレベルの大きいノイズ成分は動き成分
として誤認識されるなどの、画質劣化の発生につながる
原因が考えられる。

【００５４】そこでアダマール変換成分の特徴である、
「ノイズ成分は各分解成分に低レベルでほぼ均等に現れ
るのに対し、動き成分は低域成分に集中する」というこ
とを利用した動き検出を導入することにより、動き検出
精度を高めた。

【００５５】動き検出回路１０８の構成を図４に示す。
図４の回路図中の１Ｔは、サンプリング周波数が４fsc
の場合の１ＣＬＫ遅延回路を意味するものである。

【００５６】入力端子４ａから入力されたＦ00成分は絶
対値回路４０３で絶対値化され、比較回路４０１におい
てしきい値ｓ１との比較を行う。Ｆ00成分がしきい値ｓ
１以上と検出された結果が、さらに水平方向に連続して
いるかを検出回路４０２で検出することにより、フレー
ム差分信号が動き成分かノイズ成分かの判断を行う。

【００５７】これは、ＶＴＲの再生信号中のノイズ成分
はランダムに混入しているのに対し、動き成分には連続
性があることを利用した検出条件としている。

【００５８】その動き検出の結果（つまり、フレーム差
分信号が動き成分かノイズ成分か）によって、係数回路
１０９では係数を選択し、その係数をアダマール変換を
用いて抽出されたノイズ成分（アダマール逆変換回路１
０７の出力信号）に乗算することにより、入力映像信号
の特徴に応じたノイズ除去量を設定する。ここで上述の
選択される係数としては、フレーム差分信号を動き成分
と判断した場合は帰還係数ｋ１（０≦ｋ１）、それ以外
の場合はノイズ成分とみなし帰還係数ｋ２（ｋ１＜ｋ２
＜１）（ｋ１、ｋ２に関しては以下の段落で詳細に説
明）が選択される。

【００５９】まず上述の帰還係数ｋ２について説明す
る。動き検出回路１０８において静止画であると判断さ
れた領域では、帰還係数ｋ２を１に近づけることにより
ノイズ除去効果を高めることができる。特にノイズ成分
は、ｋ２＝１にすることにより完全に除去することがで
きる。しかし、ノイズ成分と分離しにくい低レベルの動
画領域は静止画領域として検出される場合があり、その
領域に対して帰還係数をｋ２＝１とするノイズ除去を行
うと、映像信号の動き成分をノイズ成分として誤認識し
除去することになるので残像が発生する。そこで本実施
例では、動画領域において残像を発生することなく、ノ
イズ除去効果を得るため、ｋ２を0.4〜0.6に設定してお
く。

【００６０】次に上述の帰還係数ｋ１について説明す
る。動き検出回路１０８において動きであると判断され
た動画領域では、帰還係数ｋ１を０に近づけることによ
り残像発生を抑える。この領域では、ｋ１＝０にすれば
残像は発生しない。しかし、ノイズ除去効果が全く得ら
れないため静止画領域とのＳ／Ｎ感の差が視覚的に問題
となる。特に、レベルの大きい静止画のエッジノイズ成
分が動き成分と誤検出される場合があり、そのノイズ成
分が残留すると強調され目立つ。したがって本実施例で
は、動画部においてもノイズ除去効果を得られ、残像発
生が最小限に抑えられるように帰還係数ｋ１を0.1〜0.2
に設定しておく。

【００６１】以上のように本実施例によれば、フレーム
差分信号からのノイズ抽出に、４×２次のアダマール変
換を用いるノイズ除去装置に動き検出回路を導入した。
この動き検出はアダマール変換で生成されたＦ00成分の
特徴を利用して行う。この検出結果でノイズ除去量を制
御することで、従来からの静止画領域のノイズ除去効果
は維持し、動画領域においても残像を発生することなく
ノイズ除去を行うことができる。

【００６２】第２の発明の実施例について説明する。図
２，図６は第２の発明の実施例を示す映像信号のノイズ
除去装置のブロック図である。

【００６３】図２において、入力端子２ａから入力され
たＶＴＲの再生輝度信号は、ノイズ抽出回路２０９に供
給される。

【００６４】まず本発明に用いたノイズ抽出回路２０９
について図６を用い説明する。入力端子６ａからの入力
信号と１Ｈ遅延用のラインメモリ６０１，６０２の出力
は、同一の周波数特性を有するハイパスフィルタ（以
下、ＨＰＦ）６０３〜６０５に供給される。またＨＰＦ
６０３〜６０５の出力は演算回路６０６に入力される。
演算回路６０６の結果とＨＰＦ６０４の結果はスイッチ
回路６０８へ供給される。スイッチ回路６０８は、ＨＰ
Ｆ６０３〜６０５の出力で相関検出を行う相関検出回路
６０７からの制御信号にもとづいて出力の選択を行い、
結果を出力端子６ｂより出力する。

【００６５】また、入力端子２ａから入力された信号
は、減算回路２０１、２０２の一方の入力として供給さ
れる。減算回路２０１の出力は、フレーム遅延用のフレ
ームメモリ２０３に供給される。フレーム遅延された信
号は、減算回路２０２に供給され、入力映像信号からの
減算を行った後、１Ｈ遅延用のラインメモリ２０４に供
給される。

【００６６】アダマール変換回路２０５には減算回路２
０２の出力とラインメモリ２０４の出力が供給される。
アダマール変換回路２０５の出力は非線形処理回路２０
６に供給され、結果がアダマール逆変換回路２０７に供
給される。

【００６７】アダマール変換回路２０５の８つの出力成
分のうち、Ｆ00成分は動き検出回路１０８にも供給され
る。

【００６８】動き検出回路１０８の構成例を図４に示
す。これは、第１の発明の実施例で説明した通りであ
る。

【００６９】動き検出回路１０８の検出結果によって、
減算回路２０１には、アダマール逆変換回路２０７の出
力信号、あるいはノイズ抽出回路２０９の出力信号のい
ずれかがノイズ成分として供給される。減算回路２０１
は、そのノイズ成分を入力映像信号から減算し出力端子
１ｂに結果を出力する。

【００７０】上記のように構成された映像信号のノイズ
除去装置について以下説明する。本ノイズ除去装置もフ
レーム巡回型のノイズ除去装置である。

【００７１】入力端子２ａから入力されたＶＴＲの再生
輝度信号は、まずノイズ抽出回路２０９に入力される。
そこで映像信号の垂直方向の非相関成分の検出を行い、
ノイズ成分を抽出する。

【００７２】具体的にノイズ抽出回路を図６に示す。入
力端子６ａから入力された信号は、１Ｈ遅延用のライン
メモリ６０１，６０２に供給され、１Ｈ遅延信号，２Ｈ
遅延信号を得る。そして、入力信号と１Ｈ遅延信号，２
Ｈ遅延信号の３つの信号をＨＰＦ６０３〜６０５に入力
し、得られた高周波成分を各々信号１，信号２，信号３
とする。

【００７３】演算回路６０６では、ＨＰＦ６０３，６０
４の出力である信号１，信号２で演算を行い相関の強い
成分ａを、またＨＰＦ６０４，６０５の出力である信号
２，信号３で演算を行い相関の強い成分ｂを出力する。

【００７４】一般的に高周波領域では、映像信号のエネ
ルギーとノイズ成分のエネルギーを比較すると、ノイズ
成分のエネルギーが大きいということに基づき、ＨＰＦ
で抽出された成分をノイズ成分とみなし、相関検出回路
６０７で２種類の検出を行う。第１の検出は、３つのノ
イズ成分の相関の強弱についての検出であり、第２の検
出は、信号２に対して信号１，信号３のどちらの相関が
強いかの検出である。

【００７５】検出結果は制御信号としてスイッチ回路６
０８に入力される。このスイッチ回路６０８は、演算回
路６０６の出力成分ａを第１の信号、成分ｂを第２の信
号、ＨＰＦ６０４の出力信号を第３の信号として、相関
検出回路６０７からの制御信号により３つの信号の中か
ら１つの信号を選びノイズ成分とする。

【００７６】第１の信号の選択は、ＨＰＦの出力信号１
〜３の相関が強く、その中でも特に信号１と２の相関が
強いと判断された場合である。また第２の信号の選択
は、ＨＰＦの出力信号１〜３の相関が強く、その中でも
特に信号２と３の相関が強いと判断された場合である。
第３の信号の選択は、ノイズ成分間で相関が弱いと判断
された場合である。このようにして選択されたノイズ成
分は、ノイズ抽出回路２０９の出力として出力端子６ｂ
から出力される。

【００７７】また減算回路２０２では、入力端子２ａに
入力された映像信号から、フレーム遅延信号を減算しフ
レーム差分信号を得る。このフレーム差分信号から、ア
ダマール変換を利用してノイズ成分を抽出する。本発明
は、動き検出回路１０８の検出結果によって、ノイズ抽
出回路２０９で映像信号の垂直方向の相関を利用し抽出
されたノイズ成分と、アダマール変換（アダマール変換
回路２０５、非線形処理２０６、アダマール逆変換回路
２０７）で映像信号のフレーム方向の相関を利用し抽出
されたノイズ成分とのいずれかを選択し、減算回路２０
１において入力映像信号から減算する構成である。

【００７８】以上のように本実施例によれば、残像発生
が問題となる動画領域ではノイズ抽出回路２０９で抽出
された垂直方向に相関のないノイズ成分の除去を行い、
高いノイズ除去効果が要求される静止画領域にはアダマ
ール変換を利用して抽出されたフレーム方向に相関のな
いノイズ成分の除去が行われるように、動き検出結果に
よって適応制御を行う。この結果、静止画領域でのノイ
ズ除去効果は損なわず、動画領域においては残像を発生
することなくノイズ除去を行うことができる。

【００７９】第３の発明の実施例について説明する。図
３は第３の発明の実施例を示す映像信号のノイズ除去装
置のブロック図である。

【００８０】図３において、入力端子３ａから入力され
たＶＴＲの再生輝度信号は、ノイズ抽出回路２０９と、
減算回路３０１、３０２の一方の入力として供給され
る。

【００８１】本発明に用いたノイズ抽出回路２０９は図
６に示される構成であり、第２の発明の実施例で説明し
た通りである。

【００８２】減算回路３０１の出力は、フレーム遅延用
のフレームメモリ３０３に供給される。フレーム遅延さ
れた信号は、減算回路３０２に供給され、入力映像信号
からの減算を行った後、１Ｈ遅延用のラインメモリ３０
４に供給される。

【００８３】アダマール変換回路３０５には減算回路３
０２の出力とラインメモリ３０４の出力が供給される。
アダマール変換回路３０５の出力は非線形処理回路３０
６に供給され、結果がアダマール逆変換回路３０７に供
給される。

【００８４】アダマール変換回路３０５の８つの出力成
分のうちＦ00成分は、動き検出回路１０８、ノイズ量検
出回路３０９に供給される。

【００８５】動き検出回路１０８の構成例を図４に示
す。これは、第１の発明の実施例で説明した通りであ
る。

【００８６】またノイズ量検出回路３０９の構成例を図
５に示す。図５において、入力端子５ａから入力された
Ｆ00成分は絶対値回路５０３で絶対値化された後、比較
回路５０１に供給され所定しきい値ｓ２との比較を行
う。その結果を受け検出回路５０２でコアリング処理を
行い出力端子５ｂから結果を出力する。

【００８７】係数回路３１０では、動き検出回路１０８
の検出結果によって、係数を制御し、その係数をアダマ
ール逆変換回路３０７の出力信号に乗算する。減算回路
３０１は、入力映像信号から係数回路３１０の出力信号
の減算を行う。その減算回路３０１の出力から、減算回
路３１２はノイズ抽出回路２０９の減算を行い、出力端
子３ｂに結果を出力する。

【００８８】第３の発明では、フレーム差分信号をアダ
マール変換することにより、ノイズ成分の抽出を行うフ
レーム巡回型のノイズ除去装置に、アダマール変換成分
のうちＦ00成分を用いて検出を行う動き検出回路１０８
とノイズ量検出回路３０９を設ける。

【００８９】動き検出回路１０８で、フレーム差分信号
から動き成分の検出を行うと、レベルの大きいＶＴＲ再
生信号特有のエッジノイズ成分が、動き成分として誤検
出される場合がある。このような誤検出がなされると、
残像発生を抑えるために係数回路３１０においてノイズ
除去量が低レベルに設定されるため十分なノイズ除去量
が得られなくなる。このため、静止画のエッジ部分で残
留ノイズが問題となる。また、動画領域も係数回路３１
０でノイズ除去量が低レベルに設定されるため十分にノ
イズ除去効果を得ることができず、静止画領域との境界
にＳ／Ｎ感の差が発生する。

【００９０】そこで本実施例では、ノイズ量検出回路３
０９でフレーム差分信号から動き成分を含んだレベルの
大きいノイズが存在するエリアを検出し、このエリアか
らノイズ抽出回路２０９で抽出されたノイズ成分を除去
することにより、フレーム方向のノイズ除去では十分な
ノイズ除去効果が得られなかった静止画のエッジ部分及
び動画領域においても、画質劣化を発生することなく高
Ｓ／Ｎ化を実現する。

【００９１】このエリア検出は、前に説明した動き検出
回路１０８と同様にアダマール変換成分うちＦ00成分を
用いて行う。図５において入力端子５ａに入力されたＦ
00成分は、絶対値回路５０３で絶対値化され比較回路５
０１においてしきい値ｓ２との比較を行う。Ｆ00成分が
しきい値ｓ２以上と検出された結果が、水平方向に連続
した３点中に１点でもあれば、そこはフレーム差分信号
を動き成分を含むレベルの大きいノイズ成分が混入して
いるエリアであるとみなし、ノイズ抽出回路２０９で抽
出されたノイズ成分を選択する。それ以外のエリアで
は、ノイズ成分＝０である。このときのしきい値ｓ２
は、動き検出回路１０８で用いたしきい値ｓ１とｓ１＞
ｓ２の関係にある。このような関係にしきい値ｓ１及び
ｓ２を設定し、フレーム方向のノイズ除去で十分なノイ
ズ除去効果が得られにくい動き成分を含むレベルの大き
いノイズ成分が存在するエリアを検出する。減算回路３
１２には、このエリアが検出されたときのみ、ノイズ抽
出回路２０９で抽出されたノイズ成分が入力され、垂直
方向のノイズ成分の除去が行われる。

【００９２】本発明で導入したノイズ抽出回路２０９
は、入力映像信号の高域成分から垂直方向に相関の無い
成分をノイズ成分として抽出するもので、この成分を除
去することによりＶＴＲ再生信号特有のエッジノイズ成
分に対し除去効果が得られる。

【００９３】以上のように本実施例によれば、アダマー
ル変換を利用したフレーム巡回型のノイズ除去装置に、
フレーム差分信号をアダマール変換し得られた成分のう
ちＦ00成分を用いて行う動き検出回路やノイズ量検出回
路を設けることにより、画質劣化を抑えたうえ、従来以
上の高い画質改善効果を得ることができる。

【００９４】特に２種類の検出回路の検出結果を利用
し、入力された映像信号の持つ特徴に最も適したノイズ
除去量に適応制御することにより、静止画領域における
ノイズ除去効果は従来性能を維持し、動画領域において
も画質劣化を発生せずに十分なノイズ除去効果を得るこ
とができる。また、これらの検出に用いるしきい値をｓ
１＞ｓ２と設定することで、静止画領域と動画領域の境
界部分のＳ／Ｎ感の差から発生する画像の不自然さを解
消することもできる。

【００９５】なお本発明で導入されたノイズ抽出回路２
０９は、入力映像信号やその信号に混入するノイズの特
徴に応じて、様々な変形が可能である。また、アダマー
ル変換の入力次数は、求められる性能に応じて変更が可
能である。

【００９６】

【発明の効果】以上のように第１の発明は、フレーム差
分信号に４×２次のアダマール変換を適用しフレーム方
向に相関のない成分をノイズ成分として抽出する、巡回
型のノイズ除去装置である。これにアダマール変換成分
のうち低域成分のレベルに応じて、フレーム差分信号に
含まれている動き成分の検出を行う動き検出回路を導入
することで、動き検出精度を高めることができる。

【００９７】この検出結果に基づいてノイズ除去量を制
御することにより、動画領域での画質劣化を抑え、静止
部では高いノイズ除去効果を得ることができる。

【００９８】第２の発明では、アダマール変換を用いた
巡回型ノイズ除去装置に、垂直方向の非相関成分をノイ
ズ成分として抽出するノイズ抽出回路を設けた。ここで
抽出されたノイズ成分と、フレーム方向に相関のないノ
イズ成分が、第１の発明で説明した動き検出回路の検出
結果によって選択され、入力映像信号からの減算され
る。したがって、静止画では従来のノイズ除去効果を得
られると共に、動画領域でも残像を発生することなくノ
イズ除去ができる。

【００９９】第３の発明では、アダマール変換を用いた
巡回型ノイズ除去装置に、第２の発明で説明したノイズ
抽出回路と、さらにフレーム差分信号から動き成分を含
むノイズレベルの大きいエリアを検出するノイズ量検出
回路を設ける。

【０１００】動き検出の結果でフレーム方向のノイズ除
去量を制御することにより、画質劣化を抑えたノイズ除
去を行い、さらにノイズ量検出で検出されたエリアに
は、垂直方向のノイズ除去処理を施すことにより、エッ
ジや動画領域のＳ／Ｎを改善する。本実施例では、特に
ＶＴＲの再生輝度信号において高画質化を実現すること
ができる。

【０１０１】以上のように、入力映像信号の特徴に応じ
て効果的なノイズ除去処理を実現することにより、画質
を劣化させることなく高い画質改善効果を得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の発明の実施例における映像信号のノイズ
除去装置のブロック図

【図２】第２の発明の実施例における映像信号のノイズ
除去装置のブロック図

【図３】第３の発明の実施例における映像信号のノイズ
除去装置のブロック図

【図４】本発明の実施例における動き検出回路のブロッ
ク図

【図５】第３の発明の実施例におけるノイズ量検出回路
のブロック図

【図６】第２，第３の発明の実施例におけるノイズ抽出
回路のブロック図

【図７】従来例のノイズ除去装置のブロック図

【図８】直交変換を説明する模式図

【図９】本発明の非線形処理回路の特性を示す図

【符号の説明】 １０１，１０２ 減算回路 １０３ フレーム遅延回路 １０４ １Ｈ遅延回路 １０５ アダマール変換回路 １０６ 非線形処理回路 １０７ アダマール逆変換回路 １０８ 動き検出回路 １０９ 係数回路

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 出力映像信号を１フレーム期間遅延し、
   フレーム遅延信号を出力する遅延手段と、 入力映像信号から前記フレーム遅延信号を減算し、フレ
   ーム差分信号を出力する第１減算手段と、 前記フレーム差分信号と、その信号をｎＨ（水平走査期
   間）期間遅延させた信号から、各々水平方向にｍ個のサ
   ンプリング点を切り出し、計ｍ×（ｎ＋１）個の信号で
   直交変換を行い、複数の周波数成分に分解する直交変換
   手段と、 前記直交変換手段で分解された複数の周波数成分に各々
   適した入出力特性で、信号レベルを制限し出力する非線
   形処理手段と、 前記非線形処理手段で非線形処理されたｍ×（ｎ＋１）
   個の成分を合成し、元の時間軸上の信号に変換する逆直
   交変換手段と、 前記直交変換手段で分解された複数の周波数成分のうち
   低域成分のレベルに応じて、前記フレーム差分信号に含
   まれている動き成分の検出を行う動き検出手段と、 前記動き検出手段で得られた検出結果により、係数を制
   御し、その係数を前記逆直交変換手段の出力信号に乗算
   する係数回路と、 前記係数回路の出力を前記入力映像信号から減算するこ
   とにより、ノイズ成分の除去された出力映像信号を得る
   第２減算手段と、を備えたことを特徴とする映像信号の
   ノイズ除去装置。
2. 【請求項２】 入力映像信号の水平、または垂直方向の
   非相関成分を、ノイズ成分として抽出するノイズ抽出手
   段と、 出力映像信号を１フレーム期間遅延し、フレーム遅延信
   号を出力する遅延手段と、 前記入力映像信号から前記フレーム遅延信号を減算し、
   フレーム差分信号を出力する第１減算手段と、 前記フレーム差分信号と、その信号をｎＨ（水平走査期
   間）期間遅延させた信号から、各々水平方向にｍ個のサ
   ンプリング点を切り出し、計ｍ×（ｎ＋１）個の信号で
   直交変換を行い、複数の周波数成分に分解する直交変換
   手段と、 前記直交変換手段で分解された複数の周波数成分に各々
   適した入出力特性で、信号レベルを制限し出力する非線
   形処理手段と、 前記非線形処理手段で非線形処理されたｍ×（ｎ＋１）
   個の成分を合成し、元の時間軸上の信号に変換する逆直
   交変換手段と、 前記直交変換手段で分解された複数の周波数成分のうち
   低域成分のレベルに応じて、前記フレーム差分信号に含
   まれている動き成分の検出を行う動き検出手段と、 前記動き検出手段の検出結果によって、前記ノイズ抽出
   手段の出力成分と前記逆直交変換手段の出力成分のいず
   れかを選択し、前記入力映像信号から減算することによ
   りノイズ成分の除去された出力映像信号を得る第２減算
   手段と、を備えたことを特徴とする映像信号のノイズ除
   去装置。
3. 【請求項３】 入力映像信号の水平、または垂直方向の
   非相関成分を、ノイズ成分として抽出するノイズ抽出手
   段と、 出力映像信号を１フレーム期間遅延し、フレーム遅延信
   号を出力する遅延手段と、 前記入力映像信号から前記フレーム遅延信号を減算し、
   フレーム差分信号を出力する第１減算手段と、 前記フレーム差分信号と、その信号をｎＨ（水平走査期
   間）期間遅延させた信号から、各々水平方向にｍ個のサ
   ンプリング点を切り出し、計ｍ×（ｎ＋１）個の信号で
   直交変換を行い、複数の周波数成分に分解する直交変換
   手段と、 前記直交変換手段で分解された複数の周波数成分に各々
   適した入出力特性で、信号レベルを制限し出力する非線
   形処理手段と、 前記非線形処理手段で非線形処理されたｍ×（ｎ＋１）
   個の成分を合成し、元の時間軸上の信号に変換する逆直
   交変換手段と、 前記直交変換手段で分解された複数の周波数成分のうち
   低域成分のレベルに応じて、前記フレーム差分信号に含
   まれている動き成分の検出を行う動き検出手段と、 前記動き検出手段で得られた検出結果により、係数を制
   御し、その係数を前記逆直交変換手段の出力信号に乗算
   する係数回路と、 前記係数回路の出力を、前記入力映像信号から減算し、
   前記出力映像信号を出力する第２減算手段と、 前記直交変換手段で分解された複数の周波数成分のうち
   低域成分を用い、フレーム差分信号中の動き成分を含む
   レベルの大きいノイズ成分が存在するエリアの検出を行
   うノイズ量検出手段と、 前記ノイズ量検出手段で検出されたエリアに対しては、
   さらに前記第２減算手段から出力された前記出力映像信
   号から前記ノイズ抽出手段で抽出されたノイズ成分の減
   算を行うことにより、ノイズ成分の除去された最終出力
   映像信号を得る第３減算手段と、を備えたことを特徴と
   する映像信号のノイズ除去装置。
4. 【請求項４】 前記直交変換、前記逆直交変換には、各
   々２次元のアダマール変換、アダマール逆変換を適用
   し、そのときにｍ＝４，ｎ＋１＝２とした計８サンプリ
   ング点で変換することを特徴とする請求項１又は２又は
   ３記載の映像信号のノイズ除去装置。
5. 【請求項５】 前記動き検出手段では、前記直交変換手
   段で分解された複数の周波数成分のうち、２次元低域成
   分Ｆ00を絶対値化し、その成分がしきい値ｓ１以上のと
   きを検出し、さらにその結果を水平方向にコアリング処
   理することにより動き検出を行うことを特徴とする請求
   項１又は２又は３記載の映像信号のノイズ除去装置。
6. 【請求項６】 前記係数回路では、前記動き検出手段
   で、動きと判定された場合帰還係数ｋ１、それ以外はノ
   イズ成分とみなし、帰還係数ｋ２を選択する回路であっ
   て、前記帰還係数ｋ１，ｋ２を０≦ｋ１＜ｋ２に設定す
   ることを特徴とする請求項１又は３記載の映像信号のノ
   イズ除去装置。
7. 【請求項７】 前記ノイズ抽出手段では、入力映像信号
   の高域成分と、前記入力映像信号を１Ｈ（１水平走査期
   間）遅延させた信号の高域成分とで演算を行い第１の信
   号を出力し、前記入力映像信号を１Ｈ遅延させた信号の
   高域成分と前記入力映像信号を２Ｈ遅延させた信号の高
   域成分とで演算を行い第３の信号を出力する演算手段
   と、 前記入力映像信号の高域成分と、前記入力映像信号を１
   Ｈ遅延させた信号の高域成分と、前記入力映像信号を２
   Ｈ遅延させた信号の高域成分との間で相関検出を行い、
   制御信号を出力する相関検出手段と、 第２の信号は、前記入力映像信号を１Ｈ遅延させた信号
   の高域成分とすると共に、前記制御信号で、前記第１、
   第２、第３の信号からいずれかを選択しノイズ成分とす
   る選択手段と、を備えたことを特徴とする請求項２又は
   ３記載の映像信号のノイズ除去装置。
8. 【請求項８】 前記ノイズ量検出手段では、前記直交変
   換手段で分解された複数の周波数成分のうち、２次元低
   域成分Ｆ00を絶対値化し、その成分がしきい値ｓ２以上
   のときを検出し、さらにその結果を水平方向にコアリン
   グ処理することによりエリア検出を行う回路であって、
   所定しきい値ｓ２を動き検出手段の所定しきい値ｓ１
   と、ｓ１＞ｓ２の関係に設定することを特徴とする請求
   項３記載の映像信号のノイズ除去装置。