JP4085739B2 - ノイズ除去回路 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はノイズ除去回路に係り、特にデジタルカメラ信号処理におけるノイズ除去回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４は従来のノイズ除去回路の一例の構成図を示す。同図において、例えばデジタルカメラで撮像された映像信号が入力される入力端子１は、γ補正回路２を介してノイズ抽出フィルタ３の入力に接続される一方、減算器８の被減数入力端子に接続される。ノイズ抽出フィルタ３の出力はリミッタ４の入力に接続される。リミッタ４は、入力端子５からのしきい値でリミット処理を行う。リミッタ４の出力端子は、入力端子７に第１の入力端子が接続されている乗算器６の第２の入力端子に接続され、乗算器６の出力端子は、減算器８の減数入力に接続される。減算器８の出力は出力端子９に接続される。
【０００３】
次に、この従来回路の動作について、図５の信号波形図と共に説明する。例えばデジタルカメラで撮像された映像信号が入力端子１に入力される。この入力映像信号は、図５（ａ）にＳ１で示すように、映像信号成分にノイズが重畳している。γ補正回路２は、入力端子１から入力された映像信号を非線形変換して図５（ｂ）にＳ２で示すγ補正後映像信号とし、ノイズ抽出フィルタ３に供給する。
【０００４】
ノイズ抽出フィルタ３は、入力されたガンマ補正後映像信号に重畳しているノイズを周波数選択して抽出する。このノイズ抽出フィルタ３から取り出された、図５（ｃ）にＳ３で示すノイズは、リミッタ４に供給され、ここで入力端子５から入力されるしきい値Ｓ７、−Ｓ７でリミット処理が行われる。すなわち、リミッタ４は、図５（ｄ）に示すように、入力されるノイズＳ３のレベルが正のしきい値Ｓ７より大レベルのときは、Ｓ７に振幅制限し、ノイズＳ３のレベルがしきい値−Ｓ７より小レベルのときは、−Ｓ７に振幅制限し、更に、ノイズＳ３のレベルがＳ７と−Ｓ７の間の範囲内にあるときは、そのままのレベルで出力する。
【０００５】
これにより、リミッタ４からは図５（ｅ）にＳ１１で示す信号が取り出される。このノイズ信号Ｓ１１は乗算器６に入力され、ここで入力端子７からの固定値と乗算されて利得調整された後、減算器８の減数入力に供給される。減算器８は被減数入力に入力されるγ補正回路２から取り出されたガンマ補正後映像信号から、乗算器６から減数入力に供給されたノイズ信号を減算して、図５（ｆ）にＳ１２で示すように、ノイズの除去されたガンマ補正後映像信号を得て、出力端子９へ出力する。
【０００６】
また、従来のノイズ除去回路として、ガンマ補正手段でのガンマ補正特性を、入力映像信号の所定レベル範囲を分割して、分割点を折れ点として、これらの折れ点間を結ぶ直線とからなる折れ線で近似し、ガンマ補正手段でガンマ補正された映像信号のノイズを抑圧する際のノイズ抑圧レベルを、分割点や分割点間毎に割り当てられた増幅率に応じた値とすることにより、入力映像信号のガンマ補正とノイズ抑圧を両立するようにしたノイズ除去回路も知られている（特開２００１−１８６３７８号公報）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、図４に示した従来のノイズ除去回路は、リミッタ４のしきい値が一定値であるので、入力映像信号のレベルが低い場合、ガンマ補正で大きな利得で信号が増幅されてしまい、その小さな信号にのっているノイズ成分も一緒に増幅してしまい、ノイズが残ってしまうという問題がある。
【０００８】
また、特開２００１−１８６３７８号公報記載の従来のノイズ除去回路では、ガンマ補正により映像信号と共に増幅されたノイズ成分を抑圧するために、ガンマ補正特性を折れ線近似し、その折れ線特性の複数の折れ点の各レベルと乗算係数とを乗算して第１の乗算値を得ると共に、折れ点の各レベルと乗算係数と複数の折れ点間の直線の傾きとから演算して得た乗算係数を入力映像信号に乗算して第２の乗算値を得て、入力映像信号のレベルが折れ線の複数の折れ点又は折れ点間の範囲のいずれに属するかに応じて、上記第１及び第２の乗算値の一方をガンマ補正された映像信号として出力すると共に、ノイズ抑圧量を生成してガンマ補正された映像信号のノイズを抑圧する構成であるため、複数の折れ点のレベルの設定によっては、十分なノイズ抑圧効果が期待できないという問題がある。
【０００９】
本発明は以上の点に鑑みなされたもので、ガンマ補正による利得情報をノイズとエッジを分離するリミッタのしきい値に乗算させてしきい値を変化させることにより、ガンマ補正により大きくなってしまったノイズレベルをエッジとして間違えて抑圧することなく、良好なノイズ抑圧を行い得るノイズ除去回路を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明のノイズ除去回路は、入力映像信号にγ補正特性を付与する第１のγ補正回路と、入力映像信号に第１のγ補正回路と同一のγ補正特性を付与する第２のγ補正回路と、第２のγ補正回路から出力される信号を入力映像信号で除算することにより、利得情報信号を出力する除算器とよりなる利得情報信号生成回路と、第１のγ補正回路から出力される映像信号に含まれるノイズを抽出するノイズ抽出フィルタと、利得信号生成回路から出力される利得情報信号と、固定値の信号を乗算して、リミットレベルを生成する第１の乗算器と、ノイズ抽出フィルタから出力される信号に対して、第１の乗算器からのリミットレベルでリミット動作を行うリミッタ手段と、第１のγ補正回路から出力される映像信号から、リミッタ手段よりの信号を減算してノイズの除去された映像信号を出力する減算器とを有する構成としたものである。
【００１１】
この発明では、入力映像信号に対する第１のγ補正回路によるγ補正の際の利得を示す利得情報信号を生成し、それと固定値の信号を乗算して、ノイズ抽出フィルタから出力される映像信号に含まれているノイズを抑圧するためのリミッタのリミットレベルを生成してリミット動作を行うようにしたため、ノイズレベルに連動してリミットレベルも可変できる。
【００１３】
また、上記の目的を達成するため、本発明のノイズ除去回路は、入力信号にγ補正特性を付与するγ補正回路と、入力映像信号の所定の高周波数成分を除去するフィルタ回路と、入力映像信号とフィルタ回路の出力信号の一方を選択して、γ補正回路に入力信号として供給する第１のスイッチ回路と、γ補正回路から出力される映像信号に含まれるノイズを抽出するノイズ抽出フィルタと、γ補正回路から出力される映像信号をフィルタ回路から出力された映像信号で除算して利得情報信号を出力する除算器と、γ補正回路から出力される映像信号を、ノイズ抽出フィルタ及び除算器の一方に供給する第２のスイッチ回路と、除算器から出力される利得情報信号と固定値の信号を乗算して、リミットレベルを生成する第１の乗算器と、ノイズ抽出フィルタから出力される信号に対して、第１の乗算器からのリミットレベルでリミット動作を行うリミッタ手段と、第２のスイッチ回路により選択された、γ補正回路からの映像信号から、リミッタ手段よりの信号を減算してノイズの除去された映像信号を出力する減算器とを有する構成としたものである。
【００１４】
ここで、上記の第１のスイッチ回路がフィルタ回路の出力映像信号を選択するときは、第２のスイッチ回路はγ補正回路からの信号を除算器へ供給し、第１のスイッチ回路が入力映像信号を選択するときは、第２のスイッチ回路はγ補正回路からの信号をノイズ抽出フィルタ及び減算器へ供給することを特徴とする。この発明では、γ補正回路を共用化できる。
【００１５】
また、本発明のリミッタ手段は、ノイズ抽出フィルタから出力される信号に対して、第１の乗算器からのリミットレベルでリミット動作を行うリミッタと、リミッタの出力信号と一定値とを乗算して利得調整された信号を生成して減算器へ出力する第２の乗算器とからなることを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面と共に説明する。図１は本発明になるノイズ除去回路の第１の実施の形態の構成図を示す。同図中、図４と同一構成部分には同一符号を付してある。図１に示す第１の実施の形態のノイズ除去回路は、図４に示した従来のノイズ除去回路の構成に加えて、低域フィルタ（ＬＰＦ）１１、γ補正回路１２、除算器１３、乗算器１４を設け、ノイズとエッジを分離するリミッタ１５のしきい値を、入力端子５からの固定値（リミットレベル）と除算器１３からの信号とを乗算器１４で乗算して変化させるようにしたものである。
【００１９】
すなわち、入力端子１は従来と同様にγ補正回路２を介してノイズ抽出フィルタ３と減算器８にそれぞれ接続される一方、従来とは異なり、ＬＰＦ１１の入力端子に接続される。更に、このＬＰＦ１１の出力端子は、除算器１３の第１の入力端子に接続されると共に、γ補正回路１２を介して除算器１３の第２の入力端子に接続される。除算器１３の出力端子は乗算器１４の第１の入力端子に接続される。乗算器１４は、その第２の入力端子がしきい値の入力端子５に接続され、その出力端子がリミッタ１５のリミッタレベル入力端子に接続される。なお、リミッタ１５の出力端子は乗算器６に接続され、乗算器６の出力端子は減算器８の減数入力端子に接続される。また、γ補正回路２と１５は、例えば同一のγ補正特性を有する。
【００２０】
次に、本実施の形態の動作について、図２の信号波形図を併せ参照して説明する。例えばデジタルカメラで撮像された映像信号が入力端子１に入力される。この入力映像信号は、図２（ａ）にＳ１で示すように、映像信号成分にノイズが重畳している。γ補正回路２は、入力端子１から入力された映像信号を非線形変換して図２（ｂ）にＳ２で示すγ補正後映像信号とし、ノイズ抽出フィルタ３に供給する。ノイズ抽出フィルタ３は、入力されたガンマ補正後映像信号に重畳しているノイズを周波数選択して抽出し、図２（ｃ）にＳ３で示すノイズをリミッタ１５に供給する。
【００２１】
また、これと同時に、入力端子１に入力された映像信号Ｓ１はＬＰＦ１１にも供給されて、高周波数成分（ノイズ成分と一緒にエッジ成分も含む）が取り除かれて図２（ｄ）にＳ４で示す信号とされた後、γ補正回路１２に供給されて非線形変換されて図２（ｄ）にＳ５で示す信号とされる。
【００２２】
除算器１３は、γ補正回路１２から出力されたガンマ補正後低周波信号Ｓ５を、ＬＰＦ１１から出力されたガンマ補正前低周波信号Ｓ４で除算し（すなわち、Ｓ５／Ｓ４）、図２（ｅ）に示す除算信号Ｓ６を得る。この除算信号Ｓ６は、γ補正回路１２でどれかくらいの利得で映像信号が増幅されているかを示す利得情報信号である。ここで、γ補正回路１２のγ補正特性は、γ補正回路２のγ補正特性と同一であるので、上記の除算信号Ｓ６は、γ補正回路２による映像信号に対する利得を示す利得情報信号でもある。
【００２３】
上記の除算信号Ｓ６は、乗算器１４に供給され、ここで入力端子５から入力されるリミットレベルＳ７と乗算され、図２（ｆ）に示す信号Ｓ８とされる。リミッタ１５は、ノイズ抽出フィルタ３から出力されたノイズＳ３に対して、乗算器１４から入力されるリミットレベルＳ８に基づくリミット動作を行う。
【００２４】
ここで、上記のノイズＳ３と入力端子５よりの従来のリミットレベルＳ７との関係は、図２（ｇ）に示される。一方、上記のノイズＳ３と乗算器１４よりの本実施の形態のリミットレベルＳ８との関係は、図２（ｈ）に示される。本実施の形態では、リミッタ１５は、ノイズＳ３がリミットレベルＳ８より大レベルであるときはレベルをＳ８に制限して出力し、ノイズＳ３がリミットレベル−Ｓ８よりも小レベル（負方向に大レベル）であるときには、レベルを−Ｓ８に制限して出力し、ノイズＳ３がリミットレベルＳ８以下でレベル−Ｓ８以上のレベル範囲内であるときには、入力されたそのままのレベルでスルーで出力させる。
【００２５】
これにより、リミッタ１５からは図２（ｉ）にＳ９で示す信号が取り出される。ここでは、図２（ｈ）に示したように、ノイズＳ３のすべてがリミットレベルＳ８以下でレベル−Ｓ８以上のレベル範囲内であるので、リミッタはかからず、リミッタ１５の出力ノイズ信号Ｓ９は、ノイズＳ３と同一信号である。
【００２６】
このリミッタ１５の出力ノイズ信号Ｓ９は乗算器６に供給され、ここで入力端子７よりの一定値と乗算されて利得調整された後、減算器８に供給されてγ補正回路２からのγ補正後映像信号Ｓ２から差し引く減算を行わせる。これにより、減算器８から出力端子９へは、図２（ｊ）に示すように、ノイズが除去されたγ補正後映像信号Ｓ１０が出力される。
【００２７】
ここで、一定値でリミッタをかけた場合は、エッジを傷つけないためにリミットレベルを小さくすると、γ補正により低信号レベルで大きく増幅されたノイズがエッジとみなされて除去されてしまうため、減算器８での減算の結果ノイズが残ってしまう。増幅されたノイズを基準にリミットレベルを決めた場合は、信号レベルが大きいと、あまり大きく増幅されていないノイズ部分にあるエッジ部分をノイズとみなして残し、減算器８での減算の結果出力映像信号のエッジをなまらせてしまう。
【００２８】
これに対し、本実施の形態では、除算器１３で得られたγ補正特性の利得を、ノイズ除去のリミッタ１５のしきい値と乗算器１４で乗算することで、ガンマ補正特性の利得とリミットレベルとを連動させ、γ補正で信号レベルによって異なった利得で増幅されたノイズを効果的に除去できる。
【００２９】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。図３は本発明になるノイズ除去回路の第２の実施の形態の構成図を示す。同図中、図１と同一構成部分には同一符号を付し、その説明を省略する。図３に示す第２の実施の形態は、スイッチ回路１７と１９を設けることにより、図１に示した第１の実施の形態の同一特性のγ補正回路２と１５を、単一のγ補正回路１８により共用化したものである。
【００３０】
すなわち、第１のスイッチ回路１７の端子ａは入力端子１に接続され、端子ｂはＬＰＦ１１の出力端子に接続され、更にスイッチ回路１７の共通端子はγ補正回路１８の入力端子に接続されている。第２のスイッチ回路１９の端子ａはノイズ抽出フィルタ３の入力端子に接続され、端子ｂは除算器１３の第２の入力端子に接続され、更にスイッチ回路１９の共通端子はγ補正回路１８の出力端子に接続されている。なお、スイッチ回路１７及び１９は、図示しないスイッチング信号発生回路からのスイッチング信号により、同期して切換制御される。
【００３１】
次に、本実施の形態の動作について説明する。まず、第１のスイッチ回路１７及び第２のスイッチ回路１９を端子ｂ側に同期して接続し、入力端子１から入力された映像信号をＬＰＦ１１を通して高周波数成分が除去された映像信号を除算器１３に直接に供給する一方、スイッチ回路１７を通してγ補正回路１８により非線形変換してγ特性が付与された映像信号を、スイッチ回路１９を通して除算器１３に供給する。
【００３２】
これにより、除算器１３は、γ補正回路１８から出力されたガンマ補正後低周波信号Ｓ５を、ＬＰＦ１１から出力されたガンマ補正前低周波信号Ｓ４で除算し（すなわち、Ｓ５／Ｓ４）、除算信号Ｓ６を得る。この除算信号Ｓ６は、γ補正でどれかくらいの利得で信号が増幅されているかを示す。この除算信号Ｓ６は、乗算器１４に供給して、入力端子５よりのリミットレベルと乗算される。この乗算値は、次のスイッチ回路１７及び１９の切換期間を含め保持される。
【００３３】
続いて、スイッチ回路１７及び１９がそれぞれ端子ａ側に同期して切換接続される。これにより、入力端子１に入力されたノイズを含む映像信号は、スイッチ回路１７を通してγ補正回路１８に供給されて、非線形変換されてγ特性が付与された後、スイッチ回路１９を通してノイズ抽出フィルタ３に供給され、ここでノイズが抽出される一方、減算器８に供給される。
【００３４】
以降は、第１の実施の形態と同様の動作が行われ、除算器１３で得られたγ補正特性の利得を、ノイズ除去のリミッタ１５のしきい値と乗算器１４で乗算することで、ガンマ補正特性の利得とリミットレベルとを連動させ、γ補正で信号レベルによって異なった利得で増幅されたノイズを効果的に除去された映像信号が減算器８から出力される。本実施の形態は第１の実施の形態よりも簡単な回路構成により、第１の実施の形態と同様の効果を奏することができる。
【００３５】
以上は、ノイズ除去回路の実施の形態の説明であったが、次に本発明のノイズ除去方法の一実施の形態について説明する。まず、入力映像信号にγ補正特性を付与した後、上記の入力映像信号に対するγ補正特性付与時の利得を示す利得情報信号を生成する。具体的には入力映像信号に上記と同一のγ補正特性を付与して得た信号を入力映像信号で除算することにより、前記利得情報信号を得る。
【００３６】
続いて、γ補正特性が付与された映像信号に含まれるノイズを抽出する。続いて、前記利得情報信号と固定値の信号を乗算して、リミットレベルを生成する。続いて、前記抽出されたノイズに対して、前記リミットレベルでリミット動作を行う。そして、最初にγ補正特性が付与された映像信号から、上記のリミット動作して得られた信号を減算してノイズの除去された映像信号を出力する。これにより、ノイズ除去回路の第１の実施の形態と同様の特長が得られる。
【００３７】
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、例えば、入力映像信号は、デジタルカメラにより撮像された映像信号に限定されるものではなく、その他のテレビカメラにより撮像された映像信号であってもよい。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、入力映像信号に対するγ補正回路によるγ補正の際の利得を示す利得情報信号を生成し、それと固定値の信号を乗算して、ノイズ抽出フィルタから出力される映像信号に含まれているノイズを抑圧するためのリミッタのリミットレベルを生成してリミット動作を行うことにより、ノイズレベルに連動してリミットレベルも可変できるようにしたため、エッジと間違えて抑圧することなく良好なノイズ除去ができる。
【００３９】
また、本発明によれば、入力映像信号の所定の高周波数成分を除去するフィルタ回路と、入力映像信号とフィルタ回路の出力信号の一方を選択して、γ補正回路に入力信号として供給する第１のスイッチ回路と、γ補正回路から出力される映像信号に含まれるノイズを抽出するノイズ抽出フィルタと、γ補正回路から出力される映像信号をフィルタ回路から出力された映像信号で除算して利得情報信号を出力する除算器と、γ補正回路から出力される映像信号を、ノイズ抽出フィルタ及び除算器の一方に供給する第２のスイッチ回路とを設ける構成とすることにより、γ補正回路を共用化するようにしたため、回路構成を簡単にできる。
【００４０】
更に、本発明によれば、入力映像信号に対するγ補正回路によるγ補正の際の利得を示す利得情報信号を生成し、それと固定値の信号を乗算することにより、ノイズ抽出フィルタから出力される映像信号に含まれているノイズを抑圧するための、ノイズレベルに連動して可変されるリミットレベルを生成するようにしたため、ガンマ補正特性を折れ線近似し、その折れ線特性の複数の折れ点の各レベルを設定し、入力映像信号のレベルが折れ線の複数の折れ点又は折れ点間の範囲のいずれに属するかに応じてノイズ抑圧量を生成する方法に比べて、より簡単に、かつ、正確にノイズ抑圧を行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の構成図である。
【図２】図１の各部の信号説明図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態の構成図である。
【図４】従来の一例の構成図である。
【図５】図４の各部の信号説明図である。
【符号の説明】
１ 映像信号入力端子
２、１２、１８ γ補正回路
３ ノイズ抽出フィルタ
５ 固定値（リミットレベル）入力端子
６ 乗算器
７ 一定値入力端子
８、１４ 減算器
９ 映像信号出力端子
１１ 低域フィルタ（ＬＰＦ）
１３ 除算器
１５ リミッタ
１７、１９ スイッチ回路
【発明の属する技術分野】
本発明はノイズ除去回路に係り、特にデジタルカメラ信号処理におけるノイズ除去回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４は従来のノイズ除去回路の一例の構成図を示す。同図において、例えばデジタルカメラで撮像された映像信号が入力される入力端子１は、γ補正回路２を介してノイズ抽出フィルタ３の入力に接続される一方、減算器８の被減数入力端子に接続される。ノイズ抽出フィルタ３の出力はリミッタ４の入力に接続される。リミッタ４は、入力端子５からのしきい値でリミット処理を行う。リミッタ４の出力端子は、入力端子７に第１の入力端子が接続されている乗算器６の第２の入力端子に接続され、乗算器６の出力端子は、減算器８の減数入力に接続される。減算器８の出力は出力端子９に接続される。
【０００３】
次に、この従来回路の動作について、図５の信号波形図と共に説明する。例えばデジタルカメラで撮像された映像信号が入力端子１に入力される。この入力映像信号は、図５（ａ）にＳ１で示すように、映像信号成分にノイズが重畳している。γ補正回路２は、入力端子１から入力された映像信号を非線形変換して図５（ｂ）にＳ２で示すγ補正後映像信号とし、ノイズ抽出フィルタ３に供給する。
【０００４】
ノイズ抽出フィルタ３は、入力されたガンマ補正後映像信号に重畳しているノイズを周波数選択して抽出する。このノイズ抽出フィルタ３から取り出された、図５（ｃ）にＳ３で示すノイズは、リミッタ４に供給され、ここで入力端子５から入力されるしきい値Ｓ７、−Ｓ７でリミット処理が行われる。すなわち、リミッタ４は、図５（ｄ）に示すように、入力されるノイズＳ３のレベルが正のしきい値Ｓ７より大レベルのときは、Ｓ７に振幅制限し、ノイズＳ３のレベルがしきい値−Ｓ７より小レベルのときは、−Ｓ７に振幅制限し、更に、ノイズＳ３のレベルがＳ７と−Ｓ７の間の範囲内にあるときは、そのままのレベルで出力する。
【０００５】
これにより、リミッタ４からは図５（ｅ）にＳ１１で示す信号が取り出される。このノイズ信号Ｓ１１は乗算器６に入力され、ここで入力端子７からの固定値と乗算されて利得調整された後、減算器８の減数入力に供給される。減算器８は被減数入力に入力されるγ補正回路２から取り出されたガンマ補正後映像信号から、乗算器６から減数入力に供給されたノイズ信号を減算して、図５（ｆ）にＳ１２で示すように、ノイズの除去されたガンマ補正後映像信号を得て、出力端子９へ出力する。
【０００６】
また、従来のノイズ除去回路として、ガンマ補正手段でのガンマ補正特性を、入力映像信号の所定レベル範囲を分割して、分割点を折れ点として、これらの折れ点間を結ぶ直線とからなる折れ線で近似し、ガンマ補正手段でガンマ補正された映像信号のノイズを抑圧する際のノイズ抑圧レベルを、分割点や分割点間毎に割り当てられた増幅率に応じた値とすることにより、入力映像信号のガンマ補正とノイズ抑圧を両立するようにしたノイズ除去回路も知られている（特開２００１−１８６３７８号公報）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、図４に示した従来のノイズ除去回路は、リミッタ４のしきい値が一定値であるので、入力映像信号のレベルが低い場合、ガンマ補正で大きな利得で信号が増幅されてしまい、その小さな信号にのっているノイズ成分も一緒に増幅してしまい、ノイズが残ってしまうという問題がある。
【０００８】
また、特開２００１−１８６３７８号公報記載の従来のノイズ除去回路では、ガンマ補正により映像信号と共に増幅されたノイズ成分を抑圧するために、ガンマ補正特性を折れ線近似し、その折れ線特性の複数の折れ点の各レベルと乗算係数とを乗算して第１の乗算値を得ると共に、折れ点の各レベルと乗算係数と複数の折れ点間の直線の傾きとから演算して得た乗算係数を入力映像信号に乗算して第２の乗算値を得て、入力映像信号のレベルが折れ線の複数の折れ点又は折れ点間の範囲のいずれに属するかに応じて、上記第１及び第２の乗算値の一方をガンマ補正された映像信号として出力すると共に、ノイズ抑圧量を生成してガンマ補正された映像信号のノイズを抑圧する構成であるため、複数の折れ点のレベルの設定によっては、十分なノイズ抑圧効果が期待できないという問題がある。
【０００９】
本発明は以上の点に鑑みなされたもので、ガンマ補正による利得情報をノイズとエッジを分離するリミッタのしきい値に乗算させてしきい値を変化させることにより、ガンマ補正により大きくなってしまったノイズレベルをエッジとして間違えて抑圧することなく、良好なノイズ抑圧を行い得るノイズ除去回路を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明のノイズ除去回路は、入力映像信号にγ補正特性を付与する第１のγ補正回路と、入力映像信号に第１のγ補正回路と同一のγ補正特性を付与する第２のγ補正回路と、第２のγ補正回路から出力される信号を入力映像信号で除算することにより、利得情報信号を出力する除算器とよりなる利得情報信号生成回路と、第１のγ補正回路から出力される映像信号に含まれるノイズを抽出するノイズ抽出フィルタと、利得信号生成回路から出力される利得情報信号と、固定値の信号を乗算して、リミットレベルを生成する第１の乗算器と、ノイズ抽出フィルタから出力される信号に対して、第１の乗算器からのリミットレベルでリミット動作を行うリミッタ手段と、第１のγ補正回路から出力される映像信号から、リミッタ手段よりの信号を減算してノイズの除去された映像信号を出力する減算器とを有する構成としたものである。
【００１１】
この発明では、入力映像信号に対する第１のγ補正回路によるγ補正の際の利得を示す利得情報信号を生成し、それと固定値の信号を乗算して、ノイズ抽出フィルタから出力される映像信号に含まれているノイズを抑圧するためのリミッタのリミットレベルを生成してリミット動作を行うようにしたため、ノイズレベルに連動してリミットレベルも可変できる。
【００１３】
また、上記の目的を達成するため、本発明のノイズ除去回路は、入力信号にγ補正特性を付与するγ補正回路と、入力映像信号の所定の高周波数成分を除去するフィルタ回路と、入力映像信号とフィルタ回路の出力信号の一方を選択して、γ補正回路に入力信号として供給する第１のスイッチ回路と、γ補正回路から出力される映像信号に含まれるノイズを抽出するノイズ抽出フィルタと、γ補正回路から出力される映像信号をフィルタ回路から出力された映像信号で除算して利得情報信号を出力する除算器と、γ補正回路から出力される映像信号を、ノイズ抽出フィルタ及び除算器の一方に供給する第２のスイッチ回路と、除算器から出力される利得情報信号と固定値の信号を乗算して、リミットレベルを生成する第１の乗算器と、ノイズ抽出フィルタから出力される信号に対して、第１の乗算器からのリミットレベルでリミット動作を行うリミッタ手段と、第２のスイッチ回路により選択された、γ補正回路からの映像信号から、リミッタ手段よりの信号を減算してノイズの除去された映像信号を出力する減算器とを有する構成としたものである。
【００１４】
ここで、上記の第１のスイッチ回路がフィルタ回路の出力映像信号を選択するときは、第２のスイッチ回路はγ補正回路からの信号を除算器へ供給し、第１のスイッチ回路が入力映像信号を選択するときは、第２のスイッチ回路はγ補正回路からの信号をノイズ抽出フィルタ及び減算器へ供給することを特徴とする。この発明では、γ補正回路を共用化できる。
【００１５】
また、本発明のリミッタ手段は、ノイズ抽出フィルタから出力される信号に対して、第１の乗算器からのリミットレベルでリミット動作を行うリミッタと、リミッタの出力信号と一定値とを乗算して利得調整された信号を生成して減算器へ出力する第２の乗算器とからなることを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面と共に説明する。図１は本発明になるノイズ除去回路の第１の実施の形態の構成図を示す。同図中、図４と同一構成部分には同一符号を付してある。図１に示す第１の実施の形態のノイズ除去回路は、図４に示した従来のノイズ除去回路の構成に加えて、低域フィルタ（ＬＰＦ）１１、γ補正回路１２、除算器１３、乗算器１４を設け、ノイズとエッジを分離するリミッタ１５のしきい値を、入力端子５からの固定値（リミットレベル）と除算器１３からの信号とを乗算器１４で乗算して変化させるようにしたものである。
【００１９】
すなわち、入力端子１は従来と同様にγ補正回路２を介してノイズ抽出フィルタ３と減算器８にそれぞれ接続される一方、従来とは異なり、ＬＰＦ１１の入力端子に接続される。更に、このＬＰＦ１１の出力端子は、除算器１３の第１の入力端子に接続されると共に、γ補正回路１２を介して除算器１３の第２の入力端子に接続される。除算器１３の出力端子は乗算器１４の第１の入力端子に接続される。乗算器１４は、その第２の入力端子がしきい値の入力端子５に接続され、その出力端子がリミッタ１５のリミッタレベル入力端子に接続される。なお、リミッタ１５の出力端子は乗算器６に接続され、乗算器６の出力端子は減算器８の減数入力端子に接続される。また、γ補正回路２と１５は、例えば同一のγ補正特性を有する。
【００２０】
次に、本実施の形態の動作について、図２の信号波形図を併せ参照して説明する。例えばデジタルカメラで撮像された映像信号が入力端子１に入力される。この入力映像信号は、図２（ａ）にＳ１で示すように、映像信号成分にノイズが重畳している。γ補正回路２は、入力端子１から入力された映像信号を非線形変換して図２（ｂ）にＳ２で示すγ補正後映像信号とし、ノイズ抽出フィルタ３に供給する。ノイズ抽出フィルタ３は、入力されたガンマ補正後映像信号に重畳しているノイズを周波数選択して抽出し、図２（ｃ）にＳ３で示すノイズをリミッタ１５に供給する。
【００２１】
また、これと同時に、入力端子１に入力された映像信号Ｓ１はＬＰＦ１１にも供給されて、高周波数成分（ノイズ成分と一緒にエッジ成分も含む）が取り除かれて図２（ｄ）にＳ４で示す信号とされた後、γ補正回路１２に供給されて非線形変換されて図２（ｄ）にＳ５で示す信号とされる。
【００２２】
除算器１３は、γ補正回路１２から出力されたガンマ補正後低周波信号Ｓ５を、ＬＰＦ１１から出力されたガンマ補正前低周波信号Ｓ４で除算し（すなわち、Ｓ５／Ｓ４）、図２（ｅ）に示す除算信号Ｓ６を得る。この除算信号Ｓ６は、γ補正回路１２でどれかくらいの利得で映像信号が増幅されているかを示す利得情報信号である。ここで、γ補正回路１２のγ補正特性は、γ補正回路２のγ補正特性と同一であるので、上記の除算信号Ｓ６は、γ補正回路２による映像信号に対する利得を示す利得情報信号でもある。
【００２３】
上記の除算信号Ｓ６は、乗算器１４に供給され、ここで入力端子５から入力されるリミットレベルＳ７と乗算され、図２（ｆ）に示す信号Ｓ８とされる。リミッタ１５は、ノイズ抽出フィルタ３から出力されたノイズＳ３に対して、乗算器１４から入力されるリミットレベルＳ８に基づくリミット動作を行う。
【００２４】
ここで、上記のノイズＳ３と入力端子５よりの従来のリミットレベルＳ７との関係は、図２（ｇ）に示される。一方、上記のノイズＳ３と乗算器１４よりの本実施の形態のリミットレベルＳ８との関係は、図２（ｈ）に示される。本実施の形態では、リミッタ１５は、ノイズＳ３がリミットレベルＳ８より大レベルであるときはレベルをＳ８に制限して出力し、ノイズＳ３がリミットレベル−Ｓ８よりも小レベル（負方向に大レベル）であるときには、レベルを−Ｓ８に制限して出力し、ノイズＳ３がリミットレベルＳ８以下でレベル−Ｓ８以上のレベル範囲内であるときには、入力されたそのままのレベルでスルーで出力させる。
【００２５】
これにより、リミッタ１５からは図２（ｉ）にＳ９で示す信号が取り出される。ここでは、図２（ｈ）に示したように、ノイズＳ３のすべてがリミットレベルＳ８以下でレベル−Ｓ８以上のレベル範囲内であるので、リミッタはかからず、リミッタ１５の出力ノイズ信号Ｓ９は、ノイズＳ３と同一信号である。
【００２６】
このリミッタ１５の出力ノイズ信号Ｓ９は乗算器６に供給され、ここで入力端子７よりの一定値と乗算されて利得調整された後、減算器８に供給されてγ補正回路２からのγ補正後映像信号Ｓ２から差し引く減算を行わせる。これにより、減算器８から出力端子９へは、図２（ｊ）に示すように、ノイズが除去されたγ補正後映像信号Ｓ１０が出力される。
【００２７】
ここで、一定値でリミッタをかけた場合は、エッジを傷つけないためにリミットレベルを小さくすると、γ補正により低信号レベルで大きく増幅されたノイズがエッジとみなされて除去されてしまうため、減算器８での減算の結果ノイズが残ってしまう。増幅されたノイズを基準にリミットレベルを決めた場合は、信号レベルが大きいと、あまり大きく増幅されていないノイズ部分にあるエッジ部分をノイズとみなして残し、減算器８での減算の結果出力映像信号のエッジをなまらせてしまう。
【００２８】
これに対し、本実施の形態では、除算器１３で得られたγ補正特性の利得を、ノイズ除去のリミッタ１５のしきい値と乗算器１４で乗算することで、ガンマ補正特性の利得とリミットレベルとを連動させ、γ補正で信号レベルによって異なった利得で増幅されたノイズを効果的に除去できる。
【００２９】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。図３は本発明になるノイズ除去回路の第２の実施の形態の構成図を示す。同図中、図１と同一構成部分には同一符号を付し、その説明を省略する。図３に示す第２の実施の形態は、スイッチ回路１７と１９を設けることにより、図１に示した第１の実施の形態の同一特性のγ補正回路２と１５を、単一のγ補正回路１８により共用化したものである。
【００３０】
すなわち、第１のスイッチ回路１７の端子ａは入力端子１に接続され、端子ｂはＬＰＦ１１の出力端子に接続され、更にスイッチ回路１７の共通端子はγ補正回路１８の入力端子に接続されている。第２のスイッチ回路１９の端子ａはノイズ抽出フィルタ３の入力端子に接続され、端子ｂは除算器１３の第２の入力端子に接続され、更にスイッチ回路１９の共通端子はγ補正回路１８の出力端子に接続されている。なお、スイッチ回路１７及び１９は、図示しないスイッチング信号発生回路からのスイッチング信号により、同期して切換制御される。
【００３１】
次に、本実施の形態の動作について説明する。まず、第１のスイッチ回路１７及び第２のスイッチ回路１９を端子ｂ側に同期して接続し、入力端子１から入力された映像信号をＬＰＦ１１を通して高周波数成分が除去された映像信号を除算器１３に直接に供給する一方、スイッチ回路１７を通してγ補正回路１８により非線形変換してγ特性が付与された映像信号を、スイッチ回路１９を通して除算器１３に供給する。
【００３２】
これにより、除算器１３は、γ補正回路１８から出力されたガンマ補正後低周波信号Ｓ５を、ＬＰＦ１１から出力されたガンマ補正前低周波信号Ｓ４で除算し（すなわち、Ｓ５／Ｓ４）、除算信号Ｓ６を得る。この除算信号Ｓ６は、γ補正でどれかくらいの利得で信号が増幅されているかを示す。この除算信号Ｓ６は、乗算器１４に供給して、入力端子５よりのリミットレベルと乗算される。この乗算値は、次のスイッチ回路１７及び１９の切換期間を含め保持される。
【００３３】
続いて、スイッチ回路１７及び１９がそれぞれ端子ａ側に同期して切換接続される。これにより、入力端子１に入力されたノイズを含む映像信号は、スイッチ回路１７を通してγ補正回路１８に供給されて、非線形変換されてγ特性が付与された後、スイッチ回路１９を通してノイズ抽出フィルタ３に供給され、ここでノイズが抽出される一方、減算器８に供給される。
【００３４】
以降は、第１の実施の形態と同様の動作が行われ、除算器１３で得られたγ補正特性の利得を、ノイズ除去のリミッタ１５のしきい値と乗算器１４で乗算することで、ガンマ補正特性の利得とリミットレベルとを連動させ、γ補正で信号レベルによって異なった利得で増幅されたノイズを効果的に除去された映像信号が減算器８から出力される。本実施の形態は第１の実施の形態よりも簡単な回路構成により、第１の実施の形態と同様の効果を奏することができる。
【００３５】
以上は、ノイズ除去回路の実施の形態の説明であったが、次に本発明のノイズ除去方法の一実施の形態について説明する。まず、入力映像信号にγ補正特性を付与した後、上記の入力映像信号に対するγ補正特性付与時の利得を示す利得情報信号を生成する。具体的には入力映像信号に上記と同一のγ補正特性を付与して得た信号を入力映像信号で除算することにより、前記利得情報信号を得る。
【００３６】
続いて、γ補正特性が付与された映像信号に含まれるノイズを抽出する。続いて、前記利得情報信号と固定値の信号を乗算して、リミットレベルを生成する。続いて、前記抽出されたノイズに対して、前記リミットレベルでリミット動作を行う。そして、最初にγ補正特性が付与された映像信号から、上記のリミット動作して得られた信号を減算してノイズの除去された映像信号を出力する。これにより、ノイズ除去回路の第１の実施の形態と同様の特長が得られる。
【００３７】
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、例えば、入力映像信号は、デジタルカメラにより撮像された映像信号に限定されるものではなく、その他のテレビカメラにより撮像された映像信号であってもよい。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、入力映像信号に対するγ補正回路によるγ補正の際の利得を示す利得情報信号を生成し、それと固定値の信号を乗算して、ノイズ抽出フィルタから出力される映像信号に含まれているノイズを抑圧するためのリミッタのリミットレベルを生成してリミット動作を行うことにより、ノイズレベルに連動してリミットレベルも可変できるようにしたため、エッジと間違えて抑圧することなく良好なノイズ除去ができる。
【００３９】
また、本発明によれば、入力映像信号の所定の高周波数成分を除去するフィルタ回路と、入力映像信号とフィルタ回路の出力信号の一方を選択して、γ補正回路に入力信号として供給する第１のスイッチ回路と、γ補正回路から出力される映像信号に含まれるノイズを抽出するノイズ抽出フィルタと、γ補正回路から出力される映像信号をフィルタ回路から出力された映像信号で除算して利得情報信号を出力する除算器と、γ補正回路から出力される映像信号を、ノイズ抽出フィルタ及び除算器の一方に供給する第２のスイッチ回路とを設ける構成とすることにより、γ補正回路を共用化するようにしたため、回路構成を簡単にできる。
【００４０】
更に、本発明によれば、入力映像信号に対するγ補正回路によるγ補正の際の利得を示す利得情報信号を生成し、それと固定値の信号を乗算することにより、ノイズ抽出フィルタから出力される映像信号に含まれているノイズを抑圧するための、ノイズレベルに連動して可変されるリミットレベルを生成するようにしたため、ガンマ補正特性を折れ線近似し、その折れ線特性の複数の折れ点の各レベルを設定し、入力映像信号のレベルが折れ線の複数の折れ点又は折れ点間の範囲のいずれに属するかに応じてノイズ抑圧量を生成する方法に比べて、より簡単に、かつ、正確にノイズ抑圧を行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の構成図である。
【図２】図１の各部の信号説明図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態の構成図である。
【図４】従来の一例の構成図である。
【図５】図４の各部の信号説明図である。
【符号の説明】
１ 映像信号入力端子
２、１２、１８ γ補正回路
３ ノイズ抽出フィルタ
５ 固定値（リミットレベル）入力端子
６ 乗算器
７ 一定値入力端子
８、１４ 減算器
９ 映像信号出力端子
１１ 低域フィルタ（ＬＰＦ）
１３ 除算器
１５ リミッタ
１７、１９ スイッチ回路
Claims (4)
- 入力映像信号にγ補正特性を付与する第１のγ補正回路と、
前記入力映像信号に前記第１のγ補正回路と同一のγ補正特性を付与する第２のγ補正回路と、該第２のγ補正回路から出力される信号を前記入力映像信号で除算することにより、利得情報信号を出力する除算器とよりなる利得情報信号生成回路と、
前記第１のγ補正回路から出力される映像信号に含まれるノイズを抽出するノイズ抽出フィルタと、
前記利得信号生成回路から出力される利得情報信号と、固定値の信号を乗算して、リミットレベルを生成する第１の乗算器と、
前記ノイズ抽出フィルタから出力される信号に対して、該第１の乗算器からの該リミットレベルでリミット動作を行うリミッタ手段と、
前記第１のγ補正回路から出力される映像信号から、前記リミッタ手段よりの信号を減算してノイズの除去された映像信号を出力する減算器と
を有することを特徴とするノイズ除去回路。 - 前記第２のγ補正回路の入力側に、前記入力映像信号の所定の高周波数成分を除去するフィルタ回路を更に設けたことを特徴とする請求項１記載のノイズ除去回路。
- 入力信号にγ補正特性を付与するγ補正回路と、
入力映像信号の所定の高周波数成分を除去するフィルタ回路と、
前記入力映像信号と前記フィルタ回路の出力信号の一方を選択して、前記γ補正回路に前記入力信号として供給する第１のスイッチ回路と、
前記γ補正回路から出力される映像信号に含まれるノイズを抽出するノイズ抽出フィルタと、
前記γ補正回路から出力される映像信号を前記フィルタ回路から出力された映像信号で除算して利得情報信号を出力する除算器と、
前記γ補正回路から出力される映像信号を、前記ノイズ抽出フィルタ及び前記除算器の一方に供給する第２のスイッチ回路と、
前記除算器から出力される利得情報信号と固定値の信号を乗算して、リミットレベルを生成する第１の乗算器と、
前記ノイズ抽出フィルタから出力される信号に対して、該第１の乗算器からの該リミットレベルでリミット動作を行うリミッタ手段と、
前記第２のスイッチ回路により選択された、前記γ補正回路からの映像信号から、前記リミッタ手段よりの信号を減算してノイズの除去された映像信号を出力する減算器と
を有し、前記第１のスイッチ回路が前記フィルタ回路の出力映像信号を選択するときは、前記第２のスイッチ回路は前記γ補正回路からの信号を前記除算器へ供給し、前記第１のスイッチ回路が前記入力映像信号を選択するときは、前記第２のスイッチ回路は前記γ補正回路からの信号を前記ノイズ抽出フィルタ及び前記減算器へ供給することを特徴とするノイズ除去回路。 - 前記リミッタ手段は、前記ノイズ抽出フィルタから出力される信号に対して、前記第１の乗算器からの前記リミットレベルでリミット動作を行うリミッタと、該リミッタの出力信号と一定値とを乗算して利得調整された信号を生成して前記減算器へ出力する第２の乗算器とからなることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか一項記載のノイズ除去回路。
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