JPH0379168A

JPH0379168A - ノイズ低減装置

Info

Publication number: JPH0379168A
Application number: JP1216404A
Authority: JP
Inventors: Yukiko Nakajima; 中島　由記子; Yoshinori Kitamura; 北村　好徳; Atsushi Morimura; 淳森村
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1989-08-22
Filing date: 1989-08-22
Publication date: 1991-04-04
Anticipated expiration: 2013-05-18
Also published as: JP2751447B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明隷、テレビ、ビデオ、ビデオカメラの映像信号の
フィールド、あるいはフレーム相関を利用することによ
って、動きのある画像においてもノイズを低減するもの
で、その場合、特に入力映像信号のＳ／Ｎ比が変化した
とき、効果的にノイズの低減を行うことができるノイズ
低減装置に関するものである。

従来の技術従来のノイズ低減装置としては、例えば特開昭６１−１
５８５７４号公報に示されている。

第４図は、従来のノイズ低減装置を示すブロック図であ
り、１は映像信号の入力端子である。２は入力映像信号
をアナログ信号からディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変
換器である。３は２つの入力信号があり、一方の入力信
号から他方の入力信号を減算する減算回路である。４は
入力映像信号からノイズを低減した信号を、ｌフレーム
遅延させるフレームメモリである。ＮＴＳＣカラー映像
信号の色信号は１フレーム毎に位相反転している。

５はこれを補償するためのクロマインバート回路であり
、フレームメモリ４で遅延された映像信号の色信号のみ
を位相反転する。６は入力映像信号と１フレーム遅延し
た映像信号とを減算してフレーム差信号を得る減算回路
である。７は減算回路６の出力であるフレーム差信号を
直列ディジタル信号から並列ディジタル信号に変換する
直列−並列変換回路である。８は直列−並列変換回路７
からの出力の並列ディジタル信号に直行変換であるアダ
マール変換を施し、フレーム差信号から縦方向成分、横
方向成分、斜め方向成分を取り出すアダマール変換回路
である。アダマール変換回路８の出力はノイズ成分と動
き成分の分布が異なるので、９はそのことを利用してノ
イズ成分を抽出する非線形処理回路である。ＩＯはアダ
マール逆変換回路であり、非線形処理回路９から抽出さ
れたノイズ信号はアダマール変換されて得られたもので
あるからアダマール逆変換することにより元の時間軸に
戻す。１１は並列ディジタル信号を元の直列ディジタル
信号に戻す並列−直列変換回路である。１２はディジタ
ル信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器である。

以上のように構成された従来のノイズ低減装置において
、入力端子ｌから映像信号が入力するとＡ／Ｄ変換器２
でディジタル信号に変換され、この信号は、減算器３を
通ることにより後述の非相関成分が減算きれ、理想的に
はノイズ成分を含まな〜）映像信号成分となり、フレー
ムメモリ４にストアされ１フレームの間遅延される。こ
の１フレ一ム分遅延した映像信号は、１フレ一ム信号と
は色信号の位相が反転しているため、クロマインバート
回路５によって位相補償され色信号の位相のみが反転さ
せられた後、減算器６によりクロマ位相が等しい２つの
映像信号のフレーム差信号が得られる。本来、入力映像
信号が静止画であるとき、このフレーム差信号はノイズ
成分そのものとなり、以下に説明する回路を必要とせず
ノイズ抽出ができる。しかし、入力映像信号が動きのあ
る画像であるとこのフレーム差信号は、フレーム相関の
ない信号成分とノイズ成分とが合わさった信号となる。

以下、このフレーム差信号からノイズ成分のみを得る方
法について述べる。このフレーム差信号は、直列−並列
変換器７により直列ディジタル信号から並列ディジタル
信号に変換され、アダマール変換回路８でフレーム差信
号を低域成分、縦方向成分、横方向成分など、信号とし
て特徴をよ（表す成分に分解される。いま、アダマール
変換の変換次数は４Ｘ２次の２次元アダマール変換がな
されているとする。この場合、入力の１パターン絵素は
第６図に示すようになり、入力は、となる。２×４次の
アダマール変換の変換出力をＦ２４とする。

Ｆ　２　ａ　＝　Ｈａ・Ｘａａ・Ｈ４上式により、４×２次の入力絵素Ｘ＊４からアダマール
変換の出力Ｆ２４が得られる。Ｈ２，Ｈａは下記の通り
である。

アダマール変換回路８からの出力は８成分の変換出力と
なり、これら８成分出力は前述した通り各々の特徴を示
すものである。一方、ノイズは相関性を持たないので、
アダマール変換回路８の出力の８成分にほぼ均等に分散
する。このアダマール変換回路８の出力におけるノイズ
レベルは、周知の如（入力信号のノイズレベルに対応す
るものであるから、第５図に示すような入出力特性を育
する非線形処理回路９を通して、これらの各成分から小
レベルのノイズ成分のみを取り出すことができる。この
非線形処理回路９により抽出された各成分はアダマール
変換により得られたものであるから、アダマール逆変換
回路ＩＯを通すことにより元の時間軸に戻され、ここで
並列ディジタルノイズ信号を得ることになる。並列−直
列変換回路１１では、並列ディジタルノイズ信号を入力
形態と同様の直列ディジタル信号にする。ここで得た信
号は、フレーム相関をもたないフレーム差信号からノイ
ズ成分だけを抽出したもので、前述したように減算回路
３に供給され、入力映像信号からノイズ成分を引くこと
によりノイズのないディジタル映像信号が得られること
になる。そして、Ａ／Ｄ変換器１２でディジタル映像信
号が元のアナログ信号に変換されて出力される。

発明が解決しようとする課題このような方法によるノイズ低減装置は、静止画にお〜
１てはもちろん、動画にお〜）でも残像を出さずにノイ
ズ低減することができる。

しかしながら上記のような装置では、入力映像信号のノ
イズレベルが上がるとアダマール変換回路８の各成分の
出力に含まれるノイズレベルも上がり、反対に入力映像
信号のノイズレベルが下がるとアダマール変換回路８の
出力に含まれるノイズ成分も下がるという状況であるに
もかかわらず、非線形処理回路９の特性は固定であり、
フレーム差信号からよりよくノイズ成分を抽出すること
ができない、という問題点を育していた。

本発明はかかる点に鑑み、入力映像信号のＳＮ比の変化
に応じたノイズ低減装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段本発明は、ＡＧＣのゲイン量が上がることにより映像信
号のＳＮ比が変化したことを検出し、非線形処理回路の
非線形処理の方のパターンを入力信号のノイズレベルに
応じて制御する非線形処理制御回路を有するノイズ低減
装置である。

また、本発明では入力映像信号の垂直帰線期間にのって
いるノイズ量を検出することにより入力映像信号のＳＮ
比を求め、その求められたＳＮ比に応じて非線形処理回
路の非線形処理の仕方を変化させる非線形処理制御回路
を有するノイズ低減装置である。

作用上記の構成により、動画のフレーム差信号をアダマール
変換し、非線形処理を施すことでフレーム相関をもたな
埴信号成分からノイズ成分を抽出することがで答るが、
アダマール変換の出力のノイズ成分は入力信号のノイズ
レベルによって変化するので、ＡＧＣにより上がったゲ
イン量から入力信号中に含まれるＳＮ比を検出する、も
しくは垂直帰線期間に含まれるノイズ成分を検出するこ
とで入力信号のＳＮ比とし、入力映像信号のノイズレベ
ルに応じて効果的にノイズ信号を低減する。

実施例第１図は、本発明の第１の実施例におけるノイズ低減装
置を示すブロック図である。第１図において、構成要素
９を除く１から１３までの構成要素は、第４図の１〜１
３までの構成要素と同じ構成であり、同じ動作をする。

非線形処理回路群９０中の９１〜９８は、アダマール変
換回路８からの出力を８種類の異なった非線形処理回路
を通す回路群であ−る。アダマール変換回路８からの出
力は様々の周波数領域に分けられているので、異なった
非線形処理回路を用意することで特定の周波数域のノイ
ズを得ることができる。

Ｃ０Ｄ２１は被写体の情報をもつ光エネルギーを電気信
号に変換するもである。ＡＧＣ２２は、限界の明るさま
で到達すると動作し始め、プロセス増幅回路の出力を一
定に保つよう制御することによりカメラの感度を上げる
ものである。γ補正回路２Ｂは装置全体に１補正をかけ
るものである。

非線形処理制御回路２４は、非線形処理回路群９０の非
線形処理の仕方を制御するものである。

以上のように構成された本実施例のノイズ低減装置につ
いて、以下その動作を説明する。入力信号はＣ０Ｄ２１
を通り電気信号に変換されるが、その場合入力映像信号
がある一定レベルより上であるとＡＧＣ回路２２はＯＦ
Ｆの状態で、γ補正回路２Ｂ、ＡＩＤ変換器２を通り、
減算器８によりフレーム差信号が得られる。この出力が
直列−並列変換回路７を通ることでディジタル直列信号
に変換され、これがアダマール変換回路８を通ることで
８Ｎ類の特徴信号成分に分けられ、この８種類の特徴信
号成分が８Ｎ類の非線形処理回路に育する回路群９０で
非線形処理されることで、特定の周波数レベルに重みを
持ったノイズ成分が得られる。得られたノイズ成分はア
ダマール逆変換回路ｌＯで逆変換されることでもとの時
間軸に戻され、並列−直列変換回路１１で直列ディジタ
ル信号に戻される。この出力はノイズ成分であるから、
減算器３で入力映像信号からノイズ成分を除くことによ
り、ノイズ低減がなされた信号がＤ／Ａ変換器１２を通
り出力されることになる。次に、被写体の明るさが変化
し、入力映像信号のレベルが減少した場合、一般に出力
を一定に保っているＡＬＣ回路（自動しぼり調整回路）
が動作するが、絞りの開放、限界まで達するとＡＧＣ回
路２２が動作しはじめ、カメラの感度を上げる。

そして、ＡＧＣ回路２２がＯＮ状態となる。ＡＧＣ回路
２２が動作し始めると入力映像信号のレベルが下がる状
態にあり、ノイズレベルは常に一定であるからそれにと
もないＳＮ比の劣化が生じる。

この場合ＡＧＣ回路２２のゲイン量に応じるということ
は、つまりＳＮ比の劣化に対応することであるから、非
線形処理制御回路２４はＡＧＣ回路２２０制御電圧がゲ
インをあげる方向であることを検出して非線形処理回路
群８０の非線形処理のそれぞれを第２図に示すようにそ
れぞれを制御する。前述したＡＧＣ回路２２のＯＦＦの
状態と同様に、アダマール変換回路８から８Ｎ類の特徴
信号成分を得るが、この８種類の成分は入力信号のＳＮ
比により異なるので、非線形処理回路０９０を非線形処
理制御回路２４で入力映像信号ＳＮ比に応じて制御する
ことで、入力映像信号のＳＮ比に応じたノイズ低減を行
うことができる。

言うまでもな（、回路規模削減のため非線形処理回路群
９０を８回路未満の回路編成にすることも考えられる。

なお、この実施例ではフレームメモリ４を用いているが
、フィールドメモリにおいても同様の構成が考えられる
。また、この実施例では入力映像信号をＮＴＳＣ信号と
しており、入力映像信号がＲＧＢ信号等の場合は、クロ
マインバート回路５を必要としない。

第３図は、本発明第２の実施例におけるノイズ低減装置
である。第３図において、構成要素８を除（１〜１３ま
での構成要素は、１〜１３までの構成要素と同じ構成で
あり、同じ動作をする。３０は垂直帰線パルス発生器で
あり、入力映像信号と同期の取れた垂直帰線パルスを発
生する。３１はスイッチ回路である。３２はＨＰＦ（バ
イパスフィルタ）で、入力信号のうち周波数の高いもの
だけを出力する。３３はノイズレベル検出回路であり、
人力信号から余分なレベルの信号成分を取り除きノイズ
レベルの信号のみを得る。３４は非線形処理回路であり
、アダマール変換回路８からの出力におけるノイズ成分
と動き成分の分布が異なるのを利用して、ノイズ成分を
抽出するための非線形処理回路であり、この回路の非線
形特性は後述の非線形処理制御回路３６で制御される。

３５は非線形処理制御回路であり、ノイズレベル検出回
路３３からの出力であるノイズ量に応じて非線形処理口
＃ｉ３４の処理を換えるものである。

以上のように構成された本実施例のノイズ低減装置につ
いて、以下その動作を説明する。入力映像信号はＡ／Ｄ
変換器２を通りフレームメモリ４で遅延され、り〜ロマ
インバード回路５で色信号の位相を反転した後減算器６
にはいり、減算器６によりｌフレーム後の入力映像信号
と引算されてフレーム差信号が得られる。この出力が直
列−並列変換回路７を通ることでディジタル直列信号に
変換され、これがアダマール変換回路８を通ることで８
Ｎ類の特徴信号成分に分けられる。この８種類の特徴信
号成分が非線形処理回路３４で処理されることで、フレ
ーム相関をもたない信号成分からノイズ成分が抽出され
る。得られたノイズ成分はアダマール逆変換回路１０で
逆変換されることでもとの時間軸に戻され、並列−直列
変換回路１！で直列ディジタル信号に戻される。この出
力はノイズ成分であ葛から、減算器３で入力映像信号か
らノイズ成分を除くことにより、ノイズ低減がなされた
信号がＤ／Ａ変換器１２を通り出力されることになる。

一方、垂直帰線パルス発生器３０は、垂直帰線パルスを
発生するが入力映像信号を入力しているので、入力映像
信号と同期のとれた垂直帰線パルスを発生させることが
できる。スイッチ回路３１の一方の入力端子に入力映像
信号を入力して、もう一方の入力端子に垂直帰線パルス
を入力して、垂直帰線パルスがＯＮの時の入力映像信号
を取り出すことで、入力映像信号の垂直帰線期間のみを
取り出すことができる。この信号にＨＰＦ３２を通すこ
とで垂直帰線期間に含まれる不要な高域成分のみを得る
ことができる。この不要な高域成分のうち垂直同期信号
の上にのっているノイズ成分を抽出するため、ノイズレ
ベル検出回路３３を通すことで入力信号から余分なレベ
ルの信号成分を取り除き、ノイズレベルの信号のみを得
る。得られたノイズレベルにより非線形処理制御回路３
５は非線形処理回路３４を制御し、入力信号のＳＮ比に
対応して第２図のように非線形処理回路３４の非線形を
制御することで、入力映像信号のＳＮ比に応じたノイズ
低減を行うことができる。

また、第１の実施例のように、非線形処理回路を２種類
以上用意して、非線形処理制御回路８５により成分別に
非線形処理回路を制御することも考えられる。

この実施例では第１の実施例と同様に、フレームメモリ
４を用いているがフィールドメモリにおいても同様の構
成が考えられる。また、この実施例では入力映像信号を
ＮＴＳＣ信号としており、入力映像信号がＲＧＢ信号等
の場合は、クロマインバート回路５を必要としない。

発明の詳細な説明したように、本発明においては、フレーム相関を
利用してフレーム差信号をアダマール変換することで特
徴信号成分に分解し、その特徴信号成分を非線形回路に
通すことで容易にノイズ信号を抽出するというノイズ低
減装置において、入力信号のノイズレベルに応じて非線
形回路の特性を変えることによって入力映像信号のＳＮ
が変化しても良好にノイズを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明における第１の実施例のノイズ低減装置
を示すブロック図、第２図は同実施例における非線形処
理制御の例を示す入出力特性図、第３図は本発明におけ
る第２の実施例のノイズ低減装置を示すブロック図、第
４図は従来のノイズ低減装置を示すブロック図、第６図
は非線形処理の例を示す入出力特性図、第６図はアダマ
ール変換入力バターン図である。ｌ・・・信号入力端子、　　２・−Ａ　／　Ｄ変換器、
　　３゜６・・・減算器、　　４・・・フレームメモリ
、　　５・・・クロマインバート回路、　　７・・・直
列−並列変換回路、８・・・アダマール変換回路、　　
９・・・非線形処理回路、ｌＯ・・・アダマール逆変換
回路、１１・・・並列−直列変換回路、１２・・・Ｄ／
Ａ変換器、１３・・・出力端子、２１・・・ＣＣＤ、　
　　２２・・・ＡＧＣ回路、　２３・・・γ補正回路、
２４・・・非線形処理制御回路、３Ｂ・・・垂直帰線パ
ルス発生器、３１・・・スイッチ回路、３２・−ＨＰＦ
１３３・・・ノイズレベル検出回路、３４．３５・・・
非線形処理制御回路、９０・・・非線形処理回路群。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）入力映像信号をｎ（ｎ＝１，２，３・・・）フィ
ールド遅延させる遅延手段と、前記入力映像信号とｎフ
ィールド遅延させた映像信号との差信号を取る減算手段
と、その差信号の特徴を現す複数の成分に分解する特徴
信号抽出手段と、その特徴信号抽出手段より出力される
信号成分に非線形処理を施す１ないし複数の非線形処理
手段と、その非線形処理手段の出力よりノイズ成分を得
るノイズ成分抽出手段と、そのノイズ成分を前記入力映
像信号と合成してその合成出力としてノイズの低減され
た映像信号を得る合成手段と、ＡＧＣ回路によりゲイン
が上がったとき、前記非線形処理手段の処理範囲を広く
とり、反対にゲインが下がったとき処理範囲を狭くとる
ように制御する非線形処理制御手段とを具備したノイズ
低減装置。
（２）入力映像信号をｎ（ｎ＝１，２，３・・・）フィ
ールド遅延させる遅延手段と、前記入力映像信号とｎフ
ィールド遅延させた映像信号との差信号を取る減算手段
と、その差信号の特徴を現す複数の成分に分解する特徴
信号抽出手段と、その特徴信号抽出手段より出力される
信号成分に非線形処理を施す１ないし複数の非線形処理
手段と、その非線形処理手段の出力よりノイズ成分を得
るノイズ成分抽出手段と、そのノイズ成分を前記入力映
像信号と合成してその合成出力としてノイズの低減され
た映像信号を得る合成手段と、前記入力映像信号から垂
直帰線期間を取り出す垂直帰線パルス発生手段と、前記
入力映像信号の垂直帰線期間に含まれるノイズ成分を取
り出すノイズレベル検出手段と、取り出されたノイズ成
分に対応して前記非線形処理手段の非線形処理範囲を広
く、もしくは狭くとるように制御する非線形処理制御手
段とを具備したノイズ低減装置。