JP3751645B2 - Noise removal apparatus and method - Google Patents

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JP3751645B2 JP21396493A JP21396493A JP3751645B2 JP 3751645 B2 JP3751645 B2 JP 3751645B2 JP 21396493 A JP21396493 A JP 21396493A JP 21396493 A JP21396493 A JP 21396493A JP 3751645 B2 JP3751645 B2 JP 3751645B2
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Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、ノイズの混在した信号からのノイズ除去、特にインパルス性の強いノイズを含むディジタル信号からノイズを除去するノイズ除去装置及びノイズ除去方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より、ノイズの混在したディジタル信号から当該ノイズを除去するノイズ除去方法としては、例えば、移動平均による方法やメディアンによる方法などが知られている。
【0003】
ここで、上記移動平均によるノイズ除去方法は、処理にかかる信号(ノイズを除去したい信号)に対して時間的或いは空間的に近い信号(以下近傍信号と呼ぶ)の平均値を、その処理にかかる信号と置き換える操作を行うようなものである。
【0004】
また、上記メディアンによるノイズ除去方法は、上記近傍信号を昇べき或いは降べきの順に並べた時の中央値(メディアン)と、上記処理にかかる信号とを置き換える操作を行うようなものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、例えば、ディジタル信号を扱う記録再生装置の記録再生時に起こるノイズ(エラー)は、インパルス性が強く(ランダムなノイズ)、またこのノイズ信号が孤立しているなどの性質を有している。なお、上記孤立しているとは、他のノイズ信号が上記近傍信号中に全くないことを意味する。
【0006】
しかし、このようなランダム性の強い孤立したノイズに対して、上述のような従来のノイズ除去方法を用いたノイズ除去処理を行うと、ノイズに侵されていない大半の信号をも同様に処理してしまうことになる。すなわち例えば画像信号を例に挙げた場合、上述のようにノイズに侵されていない信号も同様に処理してしまうと、その結果として、画ボケなどの画質劣化が発生する。
【0007】
そこで、本発明は、上述したようなことに鑑み、インパルス性の強い孤立したノイズのみを除去することのできるノイズ除去装置及び方法を提供することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述の目的を達成するために提案されたものであり、本発明に係るノイズ除去装置は、過去の入力データに基づいて予測を行って現在の入力データに対応する予測データを演算する第1の予測手段と、時間的に先に処理された入力データと当該時間的に先に処理された入力データに対応する予測データとに基づいてノイズの有無を適応的に判定するのに用いられるしきい値を予測する第2の予測手段と、現在の入力データと当該現在の入力データに対応する予測データとの差を、上記第2の予測手段からのしきい値と比較する比較手段と、上記比較手段の比較結果に基づいて上記現在の入力データ又は上記当該現在の入力データに対応する予測データのいずれかを選択する選択手段とを有するものである。
【0009】
ここで、上記第2の予測手段は、過去の入力データと当該過去の入力データに対応する過去の予測データとに基づいて、上記しきい値を予測する。上記第1の予測手段は、上記過去の入力データに最小二乗演算を施して適応的に予測係数を決定する係数演算部と、上記現在の入力データと上記予測係数を用いて線形予測を行う信号値予測部とからなる。
【0010】
また、本発明のノイズ除去装置は、さらに、入力データを記憶する第1の記憶手段と、上記第1の予測手段からの予測データを記憶する第2の記憶手段とを設け、上記第2の予測手段は、上記第1の記憶手段からのデータと第2の記憶手段からの予測データとの差に基づいて上記しきい値を適応的に変更するようにしている。
【0011】
なお、入力データは、複数ライン×複数ピクセル毎にブロック化し、このブロック単位としたデータを用いて上記予測などの処理を行うことが好ましい。
【0012】
次に、本発明に係るノイズ除去方法は、過去の入力データに基づいて現在の入力データに対応する予測データを求め、時間的に先に処理された入力データと当該時間的に先に処理された入力データに対応する予測データとに基づいてノイズの有無を適応的に判定するのに用いられるしきい値を予測し、現在の入力データと当該現在の入力データに対応する予測データとの差を、上記しきい値と比較し、当該比較結果に基づいて上記現在の入力データ又は上記当該現在の入力データに対応する予測データのいずれかを選択するようにしたものである。
【0013】
ここで、上記しきい値の予測の際には、過去の入力データと当該過去の入力データに対応する過去の予測データとに基づいて、上記しきい値を予測する。上記予測データは、上記過去の入力データに最小二乗演算を施して適応的に予測係数を決定し、上記現在の入力データと上記予測係数を用いて予測を行うことにより求めるようにしている。
【0014】
また、上記しきい値は、入力データと上記予測データとをそれぞれ保存し、上記保存した入力データと予測データとの差に基づいて適応的に変更するようにしている。
【0015】
言い換えれば、本発明のノイズ除去装置は、ディジタル信号のノイズ除去を行う装置であって、処理にかかる信号を推定する信号推定手段と、信号推定手段の出力の確からしさの基準を推定するしきい値推定手段と、前記信号推定手段としきい値推定手段の出力に基づいて、信号推定手段の出力と処理にかかる入力信号とを切り換える切換手段とを有することを特徴とするものである。
【0016】
ここで、過去の入力信号と過去の信号推定手段の出力を蓄積するためのメモリを設け、前記信号推定手段及びしきい値推定手段においては、前記蓄積した過去の信号を用いて推定を行うようにしている。
【0018】
さらに、前記信号推定手段は、最小二乗予測係数決定手段と線形予測手段であり、前記しきい値推定手段は、過去の入力信号値とこれに対応する蓄積した過去の予測値の差分の絶対値和に比例する値をしきい値とする。
【0019】
【作用】
本発明によれば、入力データとこれに対応する予測データとに基づいて適応的にしきい値を予測し、このしきい値と現在の入力データと予測データの差とを比較する。このとき、入力データに例えばインパルス性の強いノイズが含まれている場合には、現在の入力データと予測データとの差の値としきい値とが離れることになる。この場合には、入力データに代えて予測データを出力することで、得られるデータはノイズの無いデータ(ノイズが除去されたデータ)となる。また、このようにインパルス性の強いノイズのみ除去することで、ノイズを含まない(ノイズが少ない)信号を処理してしまうことを防止している。
【0020】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【0021】
本発明のノイズ除去方法が適用される実施例のノイズ除去装置は、図1に示すように、端子11を介して供給される入力データをブロック化するブロック化処理器3と、上記ブロック化処理器3からのブロックデータを記憶するデータメモリ9(第1の記憶手段)と、上記データメモリ9からの過去のブロックデータに最小二乗演算を施して適応的に予測係数を決定する係数演算器13と、上記ブロック化処理器3からの現在のブロックデータに上記予測係数を乗算する信号値予測器4と(第1の予測手段は上記係数演算器13と信号値予測器4とからなる)、上記信号値予測器4からの予測データを記憶するデータメモリ10(第2の記憶手段)と、上記データメモリ9からのブロックデータと、当該データメモリ9からのブロックデータに対応するデータメモリ10に記憶された予測データとに基づいて適応的にしきい値を予測するしきい値予測器5(第2の予測手段)と、上記入力データと上記信号値予測器4の予測データとの差分を上記しきい値予測器5からのしきい値と比較する比較器7と、上記比較器7の比較結果に基づいて上記入力データ又は上記予測データのいずれかを選択(例えば差分>しきい値のとき予測データを、差分≦しきい値のとき入力データを選択)する選択器6とを有するものである。
【0022】
また、上記しきい値予測器5は、上記データメモリ9からのブロックデータと、上記データメモリ10からの予測データとの差に基づいて、適応的にしきい値を変更するものである。
【0023】
なお、本実施例では、入力データとしてディジタル画像信号を想定し、ノイズをディジタルVTR(画像信号の圧縮は行わないVTR)の再生時におけるランダムビットエラーによるノイズとした場合について説明している。
【0024】
上記図1において、入力端子11には、ディジタルVTRによって記録媒体(磁気テープ)から再生され、図示しない前段の構成による所定の処理を経て、操作変換された1次元ディジタル画像信号が供給される。したがって、この入力端子11に供給されたディジタル画像信号には、VTRの再生時におけるランダムビットエラーによるノイズが含まれている場合がある。
【0025】
上記入力端子11に供給されたディジタル画像信号は、ブロック化処理器3に送られる。当該ブロック化処理器3は、例えば8ライン×8ピクセルの2次元ブロックを形成すると共に、当該2次元ブロック内の画像信号が、時間的に連続した1次元信号となるように順序変換を行う。なお、ブロック化の大きさは任意に選ぶことができ、例えば3×3画素とすることもできる。
【0026】
当該ブロック化処理器3からの出力データsi3は、後述する信号値予測器4と、データメモリ9とに送られる。なお、上記データメモリ9は、後述するように、比較器7からの比較結果の信号si7に応じて、上記ブロック化処理回路3からのデータsi3を記憶するか否かが制御されるものである。
【0027】
当該データメモリ9から読み出されたデータsi9は、係数演算器13に送られる。上記係数演算器13は、上記データメモリ9から読み出されたデータsi9(すなわちブロック化処理器3からの現在の出力データsi3に対する例えば1ブロック前のデータ)を使用し、例えば最小二乗法を用いて予測係数を計算する。
【0028】
言い換えれば、上記予測係数は、時間的に先に処理され、かつノイズでないと判断されたデータから求められたものであって、メモリ9に蓄積されていたものを用いて最小二乗法によって決定されたものである。
【0029】
この係数演算器13からの予測係数は、信号値予測器4に送られる。
【0030】
当該信号値予測器4には、上記係数演算器13により求められた予測係数と共に、上記ブロック化処理器3からの現在の出力データsi3も供給されており、当該信号値予測器4では上記データsi3に対して上記予測係数を乗算する演算を行う。すなわち、当該信号値予測器4では、ブロック化処理器3からの現在の処理にかかる出力データsi3に対して、データメモリ9に記憶された過去のデータsi3から求めた予測係数を掛け合わせて、現在の予測データ(信号推定値)si4を得る。
【0031】
ここで、図2のフローチャートを用いて、上記係数演算器13及び信号値予測器4における処理の流れを説明する。
【0032】
図2において、ステップS1では、データメモリ9に記憶されたブロック化処理器3の過去の出力データsi3を連立一次方程式の形にする。次のステップS2では上記連立一次方程式を解くことにより、予測係数(係数解)を求める。このステップS1及びステップS2の処理が、上記係数演算器13にて行われる。
【0033】
ステップS3では、ブロック化処理器3からの現在の出力データsi3と上記係数解(予測係数)との掛け算を行う。このステップS3での処理が、上記信号値予測器4にて行われる。
【0034】
上述のようにして求めた上記信号値予測器4からの予測データsi4は、比較器7に送られると共に、データメモリ10にも送られる。
【0035】
当該データメモリ10から読み出されたデータsi10(予測データ)は、しきい値予測器5に送られる。また、このしきい値予測器5には、上記データメモリ9からの出力データsi9も供給されるようになっている。ただし、この場合、上記データメモリ10から読み出されるデータsi10は、データメモリ9からの出力データsi9に対応するデータである。
【0036】
上記しきい値予測器5では、上記データメモリ9及び10内に記憶された全データに対して、上記データメモリ9からの出力データsi9(時間的に先に処理されたデータ)と、当該データsi9に対応するデータメモリ10からのデータsi10との間で引き算を行い、その引き算値の絶対値の総和を取り、総データ数で割り算を行った後、その値に対して予め決められた所定の比例定数を乗算し、これにより得た値をしきい値si5として出力するものである。
【0037】
すなわち、上記しきい値予測器5での処理は、図3のフローチャートのようになされている。
【0038】
図3において、ステップS11では、データメモリ9に記憶されたブロック化処理器3の出力データsi3(si9)から、データメモリ10に記憶された信号値予測器4の出力データsi4(si10)を引き算する。
【0039】
次のステップS12では上記引き算値の絶対値を取り、ステップS13ではそれら全て(データメモリ9,10に記憶されていた全てのデータについて)のデータ総和を求める。
【0040】
ステップS14ではその総和値を総データ数で割り算し、ステップS15では上記割り算値に所定の比例定数を掛ける。なお、上記比例定数は予め適当に決定されており、処理中に変化することはない。この所定の比例定数としては例えば1.7 ,2.0 ,・・・のように1.0 より大きい値を用いる。
【0041】
上述のようにしてしきい値予測器5で求めたしきい値si5と、先に述べた信号値予測器4からの予測データsi4が、比較器7に送られる。
【0042】
また、上記比較器7には、上記入力端子11からの入力ディジタル画像信号も供給される。当該比較器7では、上記信号値予測器4からの予測データsi4と、入力端子11からの画像信号(入力信号値)との差分を取り、その差分の絶対値を、上記しきい値予測器5からのしきい値を用いて比較(適応的に決定されるしきい値による比較)する。
【0043】
この比較器7は、当該比較において、上記差分の絶対値が上記しきい値より大きいと判断したときには、上記入力端子11からの信号にはノイズ(インパルス性のノイズ)が含まれている旨を、逆に上記差分の絶対値が上記しきい値より大きくないと判断したときには、上記入力端子11からの信号にはノイズが含まれていない旨を示す比較結果データsi7を出力する。なお、当該比較結果データsi7は、例えばノイズが含まれている旨を示す場合には1となり、ノイズが含まれていない旨を示す場合には0となるものである。もちろん、ノイズが含まれている旨を示す場合には0となり、ノイズが含まれていない旨を示す場合には1となるものとすることも可能である。
【0044】
このデータsi7は、選択制御信号として選択器6に送られる。当該選択器6は、上記信号値予測器4のからの予測データsi4と、上記入力端子11からの入力データとを、上記選択制御信号に応じて選択するものであり、上記選択制御信号が上記ノイズを含む旨を示す信号である場合には上記信号値予測器4からの予測データsi4を、逆に上記選択制御信号が上記ノイズを含まない旨を示す信号である場合には上記入力端子11からの入力データを選択する。
【0045】
したがって、当該選択器6で選択された信号は、ノイズを含まない(すなわちノイズが除去された)画像データとなり、このノイズが除去されたデータが端子12から取り出される。
【0046】
また、上記比較器7からのデータsi7は、上記データメモリ9に対して、上記ブロック化処理器3からのデータsi3を記憶するか否かの制御信号としても送られる。すなわち、データsi7がノイズを含む旨を示す場合には、ブロック化処理器3からの出力データsi3をデータメモリ9に記憶させないようにすることで、当該ノイズを含むデータsi3(データsi9)を用いて上記係数演算器13での演算処理が行われることを防ぐようにする。これにより、信号値予測器4においてノイズを含む信号に基づく予測係数を用いた予測演算が行われることを防止できる。なお、上記データsi7は、上記データメモリ9からデータを読み出すか否かの制御信号と考えることもできる。
【0047】
なお、本実施例のノイズ除去装置の上記係数演算器13としきい値予測器5は、初期値として、予め定められた予測係数としきい値を保持している。したがって、例えば電源投入時などの初期時においては、上記係数演算器13に予め決められて保持されている予測係数によって上記信号値予測器4での予測が行われ、そして、上記しきい値予測器5に予め決められて保持されているしきい値によって上記比較器7における比較(ノイズがある否かの判断)がなされるようになっている。その後、上述のように、予測データのデータメモリ10への記憶や、次のブロックデータの処理が行われる。
【0048】
すなわち、本実施例のノイズ除去装置においては、上述のようにして処理を行うことで、比較的目立つ大きなノイズが除去されていくと同時に、入力信号とその予測データ(推定信号)が次第にデータメモリ9,10に蓄積されていくことになり、このようにして、データメモリ9,10にある程度データが蓄積された後、現在処理にかかろうとする入力データに対応する予測係数を、前記過去のデータから最小二乗法を用いて決定する。この最小二乗法で決めた予測係数によって予測された予測データと入力データとは、過去の予測データ(推定値)と対応する入力データの差の絶対値すなわち誤差に比例する値でしきい値判定され、ノイズか否かが決定される。このような操作を繰り返すことによって、次第に除去される信号が真のノイズ(インパルス性の強いノイズ)に近づいていくことになる。
【0049】
言い換えれば、本発明実施例のノイズ除去装置は、予めノイズの存在する時刻或いは位置を推定し、ノイズの性質に従って適応的にノイズの有無の判断を行い、ノイズの有無に対して選択的に処理を行うようにすることで、ノイズの無い信号を得るようにしている。すなわち、本実施例のノイズ除去装置では、信号値の過去の性質から、現在あるべき信号値を推測し、この推測値と実際の信号値の差分が、信号の性質から考えうるバラツキを越えた信号に対してのみ修正を行うようにすることで、信号の性質から極めて逸脱したノイズ(インパルス性の強いノイズ)にのみ修正が加えられ、不用意な信号の劣化を抑えることができる。
【0050】
【発明の効果】
上述したように、本発明においては、過去の入力データに基づいて現在の入力データに対応する予測データを求め、入力データと当該入力データに対応する予測データとに基づいてしきい値を予測し、現在の入力データと当該現在の入力データに対応する予測データとの差をこのしきい値と比較し、当該比較結果に基づいて現在の入力データ又は当該現在の入力データに対応する予測データのいずれかを選択することにより、例えば、インパルス性の強い孤立したノイズのみを除去することが可能となっている。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明実施例のノイズ除去装置の概略構成を示すブロック回路図である。
【図2】本実施例における予測データを求める処理を示すフローチャートである。
【図3】本実施例におけるしきい値を予測する処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
3・・・・・ブロック化処理器
4・・・・・信号値予測器
5・・・・・しきい値予測器
6・・・・・選択器
7・・・・・比較器
9,10・・・データメモリ
13・・・・係数演算器
[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a noise removal apparatus and a noise removal method for removing noise from a signal containing noise, in particular, removing noise from a digital signal including noise with strong impulse characteristics.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a noise removal method for removing noise from a digital signal mixed with noise, for example, a moving average method or a median method is known.
[0003]
Here, the noise removal method using the moving average is based on the average value of signals (hereinafter referred to as neighborhood signals) that are temporally or spatially close to the signal to be processed (the signal from which noise is to be removed). It is like performing a replacement operation with a signal.
[0004]
Further, the noise removal method by the median is such that an operation of replacing the median value when the neighboring signals are arranged in the order of ascending or descending and the signal related to the processing is performed.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, for example, noise (error) that occurs during recording / reproduction of a recording / reproducing apparatus that handles digital signals has such characteristics that the impulse characteristics are strong (random noise) and that the noise signal is isolated. Note that “isolated” means that there is no other noise signal in the neighboring signal.
[0006]
However, when noise removal processing using the conventional noise removal method as described above is performed on such isolated noise with strong randomness, most signals that are not affected by noise are also processed in the same way. It will end up. That is, for example, when an image signal is taken as an example, if a signal not affected by noise is processed in the same manner as described above, image quality deterioration such as image blur occurs as a result.
[0007]
In view of the above, the present invention has an object to provide a noise removal apparatus and method that can remove only isolated noise with strong impulse characteristics.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has been proposed in order to achieve the above-described object, and the noise removal apparatus according to the present invention performs prediction based on past input data and calculates prediction data corresponding to the current input data. To adaptively determine the presence or absence of noise based on the first prediction means, the input data processed earlier in time and the predicted data corresponding to the input data processed earlier in time. A second prediction means for predicting a threshold value to be used, and a comparison for comparing a difference between the current input data and the prediction data corresponding to the current input data with a threshold value from the second prediction means; And means for selecting either the current input data or the prediction data corresponding to the current input data based on the comparison result of the comparison means.
[0009]
Here, the second prediction means predicts the threshold value based on past input data and past prediction data corresponding to the past input data. The first prediction means includes a coefficient calculation unit that adaptively determines a prediction coefficient by performing a least square operation on the past input data, and a signal that performs linear prediction using the current input data and the prediction coefficient It consists of a value prediction unit.
[0010]
The noise removal apparatus of the present invention further includes first storage means for storing input data, and second storage means for storing prediction data from the first prediction means, and the second storage means. The prediction means adaptively changes the threshold value based on the difference between the data from the first storage means and the prediction data from the second storage means.
[0011]
The input data is preferably divided into blocks of a plurality of lines and a plurality of pixels, and it is preferable to perform the process such as the prediction using the data in units of blocks.
[0012]
Next, the noise removal method according to the present invention obtains prediction data corresponding to the current input data based on the past input data, and the input data processed earlier in time and processed earlier in time. A threshold value used to adaptively determine the presence or absence of noise based on the predicted data corresponding to the input data, and the difference between the current input data and the predicted data corresponding to the current input data Is compared with the threshold value, and either the current input data or the prediction data corresponding to the current input data is selected based on the comparison result.
[0013]
Here, when the threshold value is predicted, the threshold value is predicted based on past input data and past prediction data corresponding to the past input data. The prediction data is obtained by performing a least square operation on the past input data, adaptively determining a prediction coefficient, and performing prediction using the current input data and the prediction coefficient.
[0014]
The threshold value is stored in the input data and the prediction data, respectively, and is adaptively changed based on the difference between the stored input data and the prediction data.
[0015]
In other words, the noise removal device of the present invention is a device that removes noise from a digital signal, and estimates a signal estimation unit that estimates a signal to be processed and a criterion for the accuracy of the output of the signal estimation unit. And a switching means for switching between the output of the signal estimation means and the input signal for processing based on the outputs of the signal estimation means and the threshold value estimation means.
[0016]
Here, a memory for accumulating past input signals and past signal estimation means is provided, and the signal estimation means and threshold value estimation means perform estimation using the accumulated past signals. I have to.
[0018]
Further, the signal estimation means is a least square prediction coefficient determination means and a linear prediction means, and the threshold value estimation means is an absolute value of a difference between a past input signal value and a past prediction value accumulated corresponding thereto. A value proportional to the sum is used as a threshold value.
[0019]
[Action]
According to the present invention, the threshold value is adaptively predicted based on the input data and the corresponding prediction data, and the threshold value is compared with the difference between the current input data and the prediction data. At this time, if the input data includes, for example, noise with strong impulse characteristics, the value of the difference between the current input data and the prediction data is separated from the threshold value. In this case, by outputting prediction data instead of input data, the obtained data becomes data without noise (data from which noise has been removed). Further, by removing only the noise having a strong impulsive property in this way, it is possible to prevent a signal not including noise (having less noise) from being processed.
[0020]
【Example】
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0021]
As shown in FIG. 1, the noise removal apparatus according to the embodiment to which the noise removal method of the present invention is applied includes a blocking processor 3 that blocks input data supplied via a terminal 11, and the blocking processing described above. A data memory 9 (first storage means) for storing the block data from the unit 3 and a coefficient calculator 13 for adaptively determining a prediction coefficient by applying a least square operation to the past block data from the data memory 9 And a signal value predictor 4 for multiplying the current block data from the block processor 3 by the prediction coefficient (the first prediction means comprises the coefficient calculator 13 and the signal value predictor 4), A data memory 10 (second storage means) for storing prediction data from the signal value predictor 4, block data from the data memory 9, and block data from the data memory 9 A threshold predictor 5 (second predictor) that adaptively predicts a threshold based on the prediction data stored in the corresponding data memory 10, and the input data and the prediction of the signal value predictor 4 Comparator 7 that compares the difference with the data with the threshold value from the threshold predictor 5, and selects either the input data or the predicted data based on the comparison result of the comparator 7 (for example, the difference > Selector 6 for selecting predicted data when threshold value and selecting input data when difference ≦ threshold value.
[0022]
The threshold predictor 5 adaptively changes the threshold based on the difference between the block data from the data memory 9 and the predicted data from the data memory 10.
[0023]
In this embodiment, a digital image signal is assumed as input data, and the case where noise is noise due to a random bit error during reproduction of a digital VTR (a VTR that does not compress an image signal) is described.
[0024]
In FIG. 1, the input terminal 11 is supplied with a one-dimensional digital image signal which is reproduced from a recording medium (magnetic tape) by a digital VTR and subjected to operation conversion through a predetermined process according to the preceding configuration (not shown). Therefore, the digital image signal supplied to the input terminal 11 may contain noise due to random bit errors during VTR playback.
[0025]
The digital image signal supplied to the input terminal 11 is sent to the blocking processor 3. The block processor 3 forms a two-dimensional block of 8 lines × 8 pixels, for example, and performs order conversion so that the image signal in the two-dimensional block becomes a temporally continuous one-dimensional signal. Note that the size of blocking can be arbitrarily selected, and can be 3 × 3 pixels, for example.
[0026]
The output data si3 from the block processor 3 is sent to a signal value predictor 4 and a data memory 9 described later. As will be described later, the data memory 9 controls whether or not to store the data si3 from the blocking processing circuit 3 in accordance with the comparison result signal si7 from the comparator 7. .
[0027]
Data si9 read from the data memory 9 is sent to the coefficient calculator 13. The coefficient calculator 13 uses the data si9 read out from the data memory 9 (that is, data, for example, one block before the current output data si3 from the block processor 3), and uses, for example, the least square method. To calculate the prediction coefficient.
[0028]
In other words, the prediction coefficient is determined by the least-squares method using data that has been processed earlier in time and determined from data determined not to be noise, and that has been stored in the memory 9. It is a thing.
[0029]
The prediction coefficient from the coefficient calculator 13 is sent to the signal value predictor 4.
[0030]
The signal value predictor 4 is also supplied with the current output data si3 from the block processor 3 together with the prediction coefficient obtained by the coefficient calculator 13, and the signal value predictor 4 receives the data. An operation of multiplying si3 by the prediction coefficient is performed. That is, the signal value predictor 4 multiplies the output data si3 related to the current processing from the blocking processor 3 by the prediction coefficient obtained from the past data si3 stored in the data memory 9, The current prediction data (signal estimation value) si4 is obtained.
[0031]
Here, the flow of processing in the coefficient calculator 13 and the signal value predictor 4 will be described with reference to the flowchart of FIG.
[0032]
In FIG. 2, in step S <b> 1, the past output data si <b> 3 of the blocking processor 3 stored in the data memory 9 is made into the form of simultaneous linear equations. In the next step S2, a prediction coefficient (coefficient solution) is obtained by solving the simultaneous linear equations. The processing of step S1 and step S2 is performed by the coefficient calculator 13.
[0033]
In step S3, the present output data si3 from the blocking processor 3 is multiplied by the coefficient solution (prediction coefficient). The signal value predictor 4 performs the process in step S3.
[0034]
Prediction data si4 from the signal value predictor 4 obtained as described above is sent to the comparator 7 and also to the data memory 10.
[0035]
Data si10 (predicted data) read from the data memory 10 is sent to the threshold predictor 5. The threshold predictor 5 is also supplied with output data si9 from the data memory 9. However, in this case, the data si10 read from the data memory 10 is data corresponding to the output data si9 from the data memory 9.
[0036]
In the threshold predictor 5, the output data si9 (data processed earlier in time) from the data memory 9 and the data for all the data stored in the data memories 9 and 10 and the data Subtraction is performed with the data si10 from the data memory 10 corresponding to si9, the sum of absolute values of the subtraction values is taken, and division is performed by the total number of data, and then a predetermined value is determined for the value. And a value obtained thereby is output as the threshold value si5.
[0037]
That is, the processing in the threshold predictor 5 is as shown in the flowchart of FIG.
[0038]
In FIG. 3, in step S11, the output data si4 (si10) of the signal value predictor 4 stored in the data memory 10 is subtracted from the output data si3 (si9) of the blocking processor 3 stored in the data memory 9. To do.
[0039]
In the next step S12, the absolute value of the subtraction value is taken, and in step S13, the data sum of all of them (for all the data stored in the data memories 9 and 10) is obtained.
[0040]
In step S14, the total value is divided by the total number of data, and in step S15, the divided value is multiplied by a predetermined proportional constant. The proportionality constant is appropriately determined in advance and does not change during processing. As this predetermined proportionality constant, for example, a value larger than 1.0 such as 1.7, 2.0,... Is used.
[0041]
The threshold value si5 obtained by the threshold value predictor 5 as described above and the prediction data si4 from the signal value predictor 4 described above are sent to the comparator 7.
[0042]
The comparator 7 is also supplied with an input digital image signal from the input terminal 11. The comparator 7 takes the difference between the prediction data si4 from the signal value predictor 4 and the image signal (input signal value) from the input terminal 11, and uses the absolute value of the difference as the threshold predictor. Comparison using the threshold value from 5 (comparison with an adaptively determined threshold value).
[0043]
When the comparator 7 determines that the absolute value of the difference is larger than the threshold value in the comparison, the comparator 7 indicates that the signal from the input terminal 11 includes noise (impulsive noise). Conversely, when it is determined that the absolute value of the difference is not greater than the threshold value, comparison result data si7 indicating that the signal from the input terminal 11 does not contain noise is output. The comparison result data si7 is, for example, 1 when indicating that noise is included, and 0 when indicating that noise is not included. Of course, it can be 0 when indicating that noise is included, and 1 when indicating that noise is not included.
[0044]
The data si7 is sent to the selector 6 as a selection control signal. The selector 6 selects the prediction data si4 from the signal value predictor 4 and the input data from the input terminal 11 according to the selection control signal, and the selection control signal is the above-mentioned selection control signal. When the signal indicates that it includes noise, the prediction data si4 from the signal value predictor 4 is conversely. When the signal indicates that the selection control signal does not include noise, the input terminal 11 Select input data from.
[0045]
Therefore, the signal selected by the selector 6 becomes image data that does not contain noise (that is, noise is removed), and the data from which this noise has been removed is taken out from the terminal 12.
[0046]
The data si7 from the comparator 7 is also sent to the data memory 9 as a control signal as to whether or not the data si3 from the blocking processor 3 is stored. That is, when the data si7 indicates that it includes noise, the data si3 including the noise (data si9) is used by preventing the output data si3 from the blocking processor 3 from being stored in the data memory 9. Thus, the calculation processing by the coefficient calculator 13 is prevented from being performed. Thereby, it can prevent that the prediction calculation using the prediction coefficient based on the signal containing noise in the signal value predictor 4 is performed. The data si7 can also be considered as a control signal for determining whether or not to read data from the data memory 9.
[0047]
Note that the coefficient calculator 13 and the threshold predictor 5 of the noise removal apparatus of this embodiment hold a predetermined prediction coefficient and threshold as initial values. Therefore, for example, at the initial time such as when the power is turned on, the prediction by the signal value predictor 4 is performed by the prediction coefficient predetermined and held in the coefficient calculator 13 and the threshold value prediction is performed. The comparator 7 makes a comparison (determining whether or not there is noise) based on a predetermined threshold value stored in the comparator 5. Thereafter, as described above, the prediction data is stored in the data memory 10 and the next block data is processed.
[0048]
That is, in the noise removing apparatus of this embodiment, by performing the processing as described above, relatively conspicuous large noise is removed, and at the same time, the input signal and its predicted data (estimated signal) are gradually stored in the data memory. 9 and 10, and after the data is accumulated to some extent in the data memories 9 and 10 in this way, the prediction coefficient corresponding to the input data to be processed at the present time is set as the past coefficient. Determine from data using least squares method. The prediction data and the input data predicted by the prediction coefficient determined by the least square method are threshold values determined by the absolute value of the difference between the past prediction data (estimated value) and the corresponding input data, that is, a value proportional to the error. And whether it is noise or not is determined. By repeating such an operation, the signal that is gradually removed approaches true noise (noise with a strong impulse).
[0049]
In other words, the noise removal apparatus according to the embodiment of the present invention estimates the time or position where noise is present in advance, adaptively determines the presence or absence of noise according to the nature of the noise, and selectively processes the presence or absence of noise. By doing so, a noise-free signal is obtained. That is, in the noise removal apparatus according to the present embodiment, the signal value that should be present is estimated from the past property of the signal value, and the difference between the estimated value and the actual signal value exceeds a variation that can be considered from the property of the signal. By performing correction only on the signal, correction is made only to noise that deviates significantly from the nature of the signal (noise with strong impulse characteristics), and inadvertent signal deterioration can be suppressed.
[0050]
【The invention's effect】
As described above, in the present invention, the prediction data corresponding to the current input data is obtained based on the past input data, and the threshold value is predicted based on the input data and the prediction data corresponding to the input data. The difference between the current input data and the predicted data corresponding to the current input data is compared with the threshold value, and the current input data or the predicted data corresponding to the current input data is compared based on the comparison result. By selecting one of them, for example, it is possible to remove only isolated noise with strong impulse characteristics.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block circuit diagram showing a schematic configuration of a noise removing apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing a process for obtaining prediction data in the embodiment.
FIG. 3 is a flowchart illustrating processing for predicting a threshold value in the present embodiment.
[Explanation of symbols]
3 ... Blocking processor 4 ... Signal value predictor 5 ... Threshold predictor 6 ... Selector 7 ... Comparators 9 and 10 ... Data memory 13 ... Coefficient calculator

Claims (7)

過去の入力データに基づいて予測を行って現在の入力データに対応する予測データを演算する第1の予測手段と、
時間的に先に処理された入力データと当該時間的に先に処理された入力データに対応する予測データとに基づいてノイズの有無を適応的に判定するのに用いられるしきい値を予測する第2の予測手段と、
現在の入力データと当該現在の入力データに対応する予測データとの差を、上記第2の予測手段からのしきい値と比較する比較手段と、
上記比較手段の比較結果に基づいて上記現在の入力データ又は上記当該現在の入力データに対応する予測データのいずれかを選択する選択手段とを有する
ことを特徴とするノイズ除去装置。
First prediction means for performing prediction based on past input data and calculating prediction data corresponding to the current input data;
Predicts a threshold value used to adaptively determine the presence or absence of noise based on input data processed earlier in time and predicted data corresponding to the input data processed earlier in time A second prediction means;
A comparison means for comparing a difference between the current input data and the prediction data corresponding to the current input data with a threshold value from the second prediction means;
A noise removal apparatus comprising: selection means for selecting either the current input data or prediction data corresponding to the current input data based on a comparison result of the comparison means.
上記第2の予測手段は、過去の入力データと当該過去の入力データに対応する過去の予測データとに基づいて、上記しきい値を予測する
ことを特徴とする請求項1記載のノイズ除去装置。
The noise removing apparatus according to claim 1, wherein the second predicting unit predicts the threshold value based on past input data and past predicted data corresponding to the past input data. .
上記第1の予測手段は、上記過去の入力データに最小二乗演算を施して適応的に予測係数を決定する係数演算部と、上記予測係数を用いて予測を行う信号値予測部とからなることを特徴とする請求項1記載のノイズ除去装置。The first prediction means may be composed of a coefficient calculator for determining adaptively prediction coefficients by performing a least-squares calculation to the past input data, the signal value predictor for performing prediction using the prediction coefficients The noise removing apparatus according to claim 1. 入力データを記憶する第1の記憶手段と、
上記第1の予測手段からの予測データを記憶する第2の記憶手段とを設け、
上記第2の予測手段は、上記第1の記憶手段からのデータと第2の記憶手段からの予測データとの差に基づいて上記しきい値を適応的に変更することを特徴とする請求項1記載のノイズ除去装置。
First storage means for storing input data;
A second storage means for storing prediction data from the first prediction means;
The second prediction means adaptively changes the threshold value based on a difference between data from the first storage means and prediction data from the second storage means. The noise removing device according to 1.
上記第1の予測手段は、ノイズがないと判定された入力データと当該入力データに対応する予測データに基づいて予測を行って現在の入力データに対応する予測データを演算することを特徴とする請求項1記載のノイズ除去装置。  The first prediction means performs prediction based on input data determined to have no noise and prediction data corresponding to the input data, and calculates prediction data corresponding to the current input data. The noise removal device according to claim 1. 上記第2の予測手段は、ノイズがないと判定された入力データと当該入力データに対応する予測データに基づいてノイズの有無を適応的に判定するしきい値を予測することを特徴とする請求項1記載のノイズ除去装置。  The second prediction means predicts a threshold value for adaptively determining the presence or absence of noise based on input data determined not to have noise and prediction data corresponding to the input data. Item 2. The noise removing device according to Item 1. 過去の入力データに基づいて現在の入力データに対応する予測データを求め、
時間的に先に処理された入力データと当該時間的に先に処理された入力データに対応する予測データとに基づいてノイズの有無を適応的に判定するのに用いられるしきい値を予測し、
現在の入力データと当該現在の入力データに対応する予測データとの差を、上記しきい値と比較し、
当該比較結果に基づいて上記現在の入力データ又は上記当該現在の入力データに対応する予測データのいずれかを選択する
ことを特徴とするノイズ除去方法。
Based on the past input data, find the prediction data corresponding to the current input data,
Based on the input data processed earlier in time and the prediction data corresponding to the input data processed earlier in time, a threshold used to adaptively determine the presence or absence of noise is predicted. ,
The difference between the current input data and the predicted data corresponding to the current input data is compared with the threshold value,
A noise removal method, comprising: selecting either the current input data or the prediction data corresponding to the current input data based on the comparison result.
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