JPH04280171A - 動き検出方法およびノイズ低減装置 - Google Patents
動き検出方法およびノイズ低減装置Info
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- JPH04280171A JPH04280171A JP3041720A JP4172091A JPH04280171A JP H04280171 A JPH04280171 A JP H04280171A JP 3041720 A JP3041720 A JP 3041720A JP 4172091 A JP4172091 A JP 4172091A JP H04280171 A JPH04280171 A JP H04280171A
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N19/00—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
- H04N19/80—Details of filtering operations specially adapted for video compression, e.g. for pixel interpolation
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N5/00—Details of television systems
- H04N5/14—Picture signal circuitry for video frequency region
- H04N5/144—Movement detection
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- H04N5/21—Circuitry for suppressing or minimising disturbance, e.g. moiré or halo
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- Signal Processing (AREA)
- Picture Signal Circuits (AREA)
- Image Analysis (AREA)
- Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ノイズやフリッカの重
畳した映像信号から動きを検出する方法および映像信号
のフレーム相関を利用してノイズ成分を低減し、映像信
号のS/Nを改善するノイズ低減装置に関する。
畳した映像信号から動きを検出する方法および映像信号
のフレーム相関を利用してノイズ成分を低減し、映像信
号のS/Nを改善するノイズ低減装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に映像信号は、フレーム周期で画像
情報が繰り返す信号であり、フレーム間の自己相関性が
非常に強い。一方、映像信号に含まれるノイズ成分は、
一般にその自己相関性がほとんどないことから、映像信
号を時間的にフレーム周期ごとに平均すると信号成分の
エネルギーはほとんど変化しないのでノイズ成分のエネ
ルギーのみが低くなり、したがってノイズを低減するこ
とができる。ここで、上記平均をとるためには複数のフ
レームメモリが必要となるが、フレームメモリはいまだ
高価であるため、フレームメモリを複数枚必要とする非
巡回型構成とするよりも巡回型構成とするのが一般的で
ある。
情報が繰り返す信号であり、フレーム間の自己相関性が
非常に強い。一方、映像信号に含まれるノイズ成分は、
一般にその自己相関性がほとんどないことから、映像信
号を時間的にフレーム周期ごとに平均すると信号成分の
エネルギーはほとんど変化しないのでノイズ成分のエネ
ルギーのみが低くなり、したがってノイズを低減するこ
とができる。ここで、上記平均をとるためには複数のフ
レームメモリが必要となるが、フレームメモリはいまだ
高価であるため、フレームメモリを複数枚必要とする非
巡回型構成とするよりも巡回型構成とするのが一般的で
ある。
【0003】このように、映像信号のフレーム相関を利
用してノイズ低減を行なうフレーム巡回型構成のノイズ
低減装置については、いままで多くの方式が提案されて
いるが、その基本的な考え方を記述しているものとして
は、テレビジョン学会誌Vol.33、No.4(19
79)がある。
用してノイズ低減を行なうフレーム巡回型構成のノイズ
低減装置については、いままで多くの方式が提案されて
いるが、その基本的な考え方を記述しているものとして
は、テレビジョン学会誌Vol.33、No.4(19
79)がある。
【0004】図7および図8を用いて、このような従来
のノイズ低減装置について説明する。図7において、入
力端子には、輝度信号や色差信号あるいは3原色信号R
,G,Bなどのコンポーネント信号である入力映像信号
1が供給される。入力端子から入力される入力映像信号
1は、可変減衰器2によって(1−K)倍に減衰されて
入力減衰映像信号3となり、加算器4に加えられる。 一方、ノイズ低減されたのちフレームメモリ6によって
1フレーム周期遅延された前フレーム映像信号7は、可
変減衰器8によってK倍に減衰されて前フレーム減衰映
像信号9となり、加算器4において入力減衰映像信号3
と加算され、出力映像信号5として出力端子から出力さ
れるとともに、フレームメモリ6に蓄積される。
のノイズ低減装置について説明する。図7において、入
力端子には、輝度信号や色差信号あるいは3原色信号R
,G,Bなどのコンポーネント信号である入力映像信号
1が供給される。入力端子から入力される入力映像信号
1は、可変減衰器2によって(1−K)倍に減衰されて
入力減衰映像信号3となり、加算器4に加えられる。 一方、ノイズ低減されたのちフレームメモリ6によって
1フレーム周期遅延された前フレーム映像信号7は、可
変減衰器8によってK倍に減衰されて前フレーム減衰映
像信号9となり、加算器4において入力減衰映像信号3
と加算され、出力映像信号5として出力端子から出力さ
れるとともに、フレームメモリ6に蓄積される。
【0005】ここで、入力映像信号1が完全な静止画像
の場合には、その信号成分の周波数スペクトルは30H
z周期の線スペクトルとなり、図7の回路によるエネル
ギー損失はなく、そのS/N改善度は、 S/N改善
度=10Log (1+k)/(1−k) (dB)
(式1)となる。図9は係数Kに対するS/N改善
度の変化を表しており、Kが大きいほどS/N改善度が
大きくなることがわかる。
の場合には、その信号成分の周波数スペクトルは30H
z周期の線スペクトルとなり、図7の回路によるエネル
ギー損失はなく、そのS/N改善度は、 S/N改善
度=10Log (1+k)/(1−k) (dB)
(式1)となる。図9は係数Kに対するS/N改善
度の変化を表しており、Kが大きいほどS/N改善度が
大きくなることがわかる。
【0006】ところが、一般的に映像信号には動きがあ
り、動きのある画像を図7の回路に通すと残像が発生し
、その時定数Tは、 T=−1/(1n k)×1/30 (sec
) (式2)となる。図10は係数Kに対する残像時
定数特定を示しており、Kが大きいほど残像時定数すな
わち残像は大きくなる。
り、動きのある画像を図7の回路に通すと残像が発生し
、その時定数Tは、 T=−1/(1n k)×1/30 (sec
) (式2)となる。図10は係数Kに対する残像時
定数特定を示しており、Kが大きいほど残像時定数すな
わち残像は大きくなる。
【0007】すなわち、S/N改善度と残像は裏腹の関
係にあり、このため、一般的には入力映像信号の動きに
応じて係数Kを0<K<1の間で変化させる。すなわち
、動きの大きいときにはKを小さくして残像を小さく抑
え、動きの小さいときにはKを大きくしてS/N改善度
を大きくする。この係数Kの制御を行なうのが係数制御
回路10である。
係にあり、このため、一般的には入力映像信号の動きに
応じて係数Kを0<K<1の間で変化させる。すなわち
、動きの大きいときにはKを小さくして残像を小さく抑
え、動きの小さいときにはKを大きくしてS/N改善度
を大きくする。この係数Kの制御を行なうのが係数制御
回路10である。
【0008】入力端子からの入力映像信号1およびノイ
ズ低減されたのち1フレーム周期遅延して得られる前フ
レーム映像信号7は、減算器11において減算され、そ
のフレーム間差分信号△は係数制御回路10に入力され
る。フレーム間差分信号△は、一般的に小さくなるほど
雑音成分である確立が高くなり、大きくなるほど動き成
分である確立が高くなる。したがって、フレーム間差分
信号△が小さい時にはKを大きくしてS/N改善度を大
きくし、フレーム間差分信号△が大きい場合にはKを小
さくして残像の発生をできるだけ抑える。例えば、係数
制御回路10で入力されるフレーム間差分信号△に応じ
て、例えばKの値を図8のように制御する。
ズ低減されたのち1フレーム周期遅延して得られる前フ
レーム映像信号7は、減算器11において減算され、そ
のフレーム間差分信号△は係数制御回路10に入力され
る。フレーム間差分信号△は、一般的に小さくなるほど
雑音成分である確立が高くなり、大きくなるほど動き成
分である確立が高くなる。したがって、フレーム間差分
信号△が小さい時にはKを大きくしてS/N改善度を大
きくし、フレーム間差分信号△が大きい場合にはKを小
さくして残像の発生をできるだけ抑える。例えば、係数
制御回路10で入力されるフレーム間差分信号△に応じ
て、例えばKの値を図8のように制御する。
【0009】図8においては、Kはフレーム間差分信号
△の関数となっており、次の(式3)のように表わせる
。
△の関数となっており、次の(式3)のように表わせる
。
【0010】
【数1】
【0011】したがって、図7は図11のような回路構
成にすることが可能である。図11において、21は入
力映像信号であり、コンポーネント信号である。22は
入力映像信号21から非線形回路28の出力信号29を
減算する減算器、23はノイズ低減された出力映像信号
である。26は入力映像信号21からフレームメモリ2
4によって1フレーム周期遅延された映像信号である前
フレーム映像信号25を減算する減算器である。27は
減算器26の出力信号すなわちフレーム間差分信号△で
ある。28はフレーム間差分信号27に非線形処理を施
す非線形回路であり、29は非線形回路28の出力信号
である。
成にすることが可能である。図11において、21は入
力映像信号であり、コンポーネント信号である。22は
入力映像信号21から非線形回路28の出力信号29を
減算する減算器、23はノイズ低減された出力映像信号
である。26は入力映像信号21からフレームメモリ2
4によって1フレーム周期遅延された映像信号である前
フレーム映像信号25を減算する減算器である。27は
減算器26の出力信号すなわちフレーム間差分信号△で
ある。28はフレーム間差分信号27に非線形処理を施
す非線形回路であり、29は非線形回路28の出力信号
である。
【0012】非線形回路28の入出力特性は、次の(式
4)のようになる。
4)のようになる。
【0013】
【数2】
【0014】また、図7および図11の伝達特性H(z
)は、ともに次式のようになる。 H(z)=(1−K)/(1−Kz−F) (式5)
z−F:1フレーム遅延演算子
)は、ともに次式のようになる。 H(z)=(1−K)/(1−Kz−F) (式5)
z−F:1フレーム遅延演算子
【0015】図11の回路構成では、図7の構成に比べ
て2つの可変減衰器2,8と係数制御回路10が不用と
なるかわりに、非線形回路28が必要となる。ただし、
非線形回路28はROM(リードオンリーメモリー)を
用いて簡単に構成できるので、回路的には図11の方が
簡略化されている。
て2つの可変減衰器2,8と係数制御回路10が不用と
なるかわりに、非線形回路28が必要となる。ただし、
非線形回路28はROM(リードオンリーメモリー)を
用いて簡単に構成できるので、回路的には図11の方が
簡略化されている。
【0016】次に図11に示す回路の動作について説明
する。非線形回路28の入出力特性は、上記した(式4
)で示され、フレーム間差分信号△27が予め設定した
閾値THより大きい場合には非線形回路28の出力信号
29はゼロとなり、したがって入力映像信号がそのまま
出力映像信号23となり、ノイズの低減は行なわれない
。ところが、フレーム間差分信号△27が予め設定した
閾値THより大きい場合には、フレーム間差分信号△2
7はほとんどが動き信号成分から構成されていると考え
られ、動き信号成分に比べてノイズ成分は小さいために
視覚的にノイズはあまり目立たない。また、フレーム間
差別信号△27が予め設定した閾値TH以下の場合には
、図8の特性に示すようにフレーム間差分信号△27が
小さい部分でKを大きくしてS/N改善度を大きくし、
フレーム間差別信号△27が大きい部分でKを小さくし
て残像の発生をできるだけ小さく抑えるようにしている
。
する。非線形回路28の入出力特性は、上記した(式4
)で示され、フレーム間差分信号△27が予め設定した
閾値THより大きい場合には非線形回路28の出力信号
29はゼロとなり、したがって入力映像信号がそのまま
出力映像信号23となり、ノイズの低減は行なわれない
。ところが、フレーム間差分信号△27が予め設定した
閾値THより大きい場合には、フレーム間差分信号△2
7はほとんどが動き信号成分から構成されていると考え
られ、動き信号成分に比べてノイズ成分は小さいために
視覚的にノイズはあまり目立たない。また、フレーム間
差別信号△27が予め設定した閾値TH以下の場合には
、図8の特性に示すようにフレーム間差分信号△27が
小さい部分でKを大きくしてS/N改善度を大きくし、
フレーム間差別信号△27が大きい部分でKを小さくし
て残像の発生をできるだけ小さく抑えるようにしている
。
【0017】したがって、従来方式においても残像の発
生を極力抑えつつノイズ低減を行なうことが可能である
。
生を極力抑えつつノイズ低減を行なうことが可能である
。
【0018】一方、ノイズの重畳した映像信号から動き
を検出する方法としては、テレビジョン学会技術報告T
EBS112−1(1986.7.25)がある。その
方法について、図12、図13および表1を用いて説明
する。
を検出する方法としては、テレビジョン学会技術報告T
EBS112−1(1986.7.25)がある。その
方法について、図12、図13および表1を用いて説明
する。
【0019】図13はノイズと動き信号の関係を示して
おり、静止領域と動画領域ではノイズを含んだフレーム
間差分信号△の零クロスの頻度が異なると考えられる。 この性質を利用して以下のように動き検出を行なう。動
き検出の対象画素および予め設定された検出範囲の周辺
画素のフレーム間差分信号△について、正の画素数CP
および負の画素数CNを算出し、次式に従ってξを算出
する。 ξ=min (CP,CN)/max (CP,C
N) (式6)ただし、min (A,B):Aまた
はBのうち小さい方の値 max (A,B):AまたはBのうち大きい方の値ξ
と予め設定した閾値ξth(0<ξth<1)とを比較
して、 0≦ξ≦ξthのとき「動き」 ξth<ξ≦1のとき「静止」 と判定する。
おり、静止領域と動画領域ではノイズを含んだフレーム
間差分信号△の零クロスの頻度が異なると考えられる。 この性質を利用して以下のように動き検出を行なう。動
き検出の対象画素および予め設定された検出範囲の周辺
画素のフレーム間差分信号△について、正の画素数CP
および負の画素数CNを算出し、次式に従ってξを算出
する。 ξ=min (CP,CN)/max (CP,C
N) (式6)ただし、min (A,B):Aまた
はBのうち小さい方の値 max (A,B):AまたはBのうち大きい方の値ξ
と予め設定した閾値ξth(0<ξth<1)とを比較
して、 0≦ξ≦ξthのとき「動き」 ξth<ξ≦1のとき「静止」 と判定する。
【0020】判定を行なうための周辺画素範囲を図12
のように対象画素を中心に5×5とし、ξth=0.3
5とした場合について、ξの値と動き検出の判定をまと
めたものが下記の(表1)である。図12の例の場合C
P=16,CN=9であるので、ξ=0.56となり判
定は静止となる。
のように対象画素を中心に5×5とし、ξth=0.3
5とした場合について、ξの値と動き検出の判定をまと
めたものが下記の(表1)である。図12の例の場合C
P=16,CN=9であるので、ξ=0.56となり判
定は静止となる。
【0021】
【表1】
【0022】このように従来の動き検出方法でも、動き
検出の対象画素および予め設置された検出範囲の周辺画
素のフレーム間差分信号にもとづいて動きの判定を行な
うことができる。
検出の対象画素および予め設置された検出範囲の周辺画
素のフレーム間差分信号にもとづいて動きの判定を行な
うことができる。
【0023】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のノイズ低減装置では、フレーム間差分信号△は小さ
くなるほど雑音成分である確立が高く、大きくなるほど
動き成分である確立が高いという統計的性質のみを利用
してノイズ低減を行なっており、厳密な意味での動き検
出は行なっていない。したがって、フレーム間差分信号
△の小さい動きはノイズとまったく同様に除去されてし
まうためにこれが残像となり、動画部で残像が発生する
という問題点があった。
来のノイズ低減装置では、フレーム間差分信号△は小さ
くなるほど雑音成分である確立が高く、大きくなるほど
動き成分である確立が高いという統計的性質のみを利用
してノイズ低減を行なっており、厳密な意味での動き検
出は行なっていない。したがって、フレーム間差分信号
△の小さい動きはノイズとまったく同様に除去されてし
まうためにこれが残像となり、動画部で残像が発生する
という問題点があった。
【0024】また、上記従来の動き検出方法では、ノイ
ズやフリッカの影響によって動きの検出漏れや検出誤り
が多く発生してしまうという問題点があった。
ズやフリッカの影響によって動きの検出漏れや検出誤り
が多く発生してしまうという問題点があった。
【0025】本発明は、上記問題点に鑑み、ノイズやフ
リッカの影響をあまり受けずに真の動きのみを精度よく
検出できる動き検出方法を提供することを目的とする。
リッカの影響をあまり受けずに真の動きのみを精度よく
検出できる動き検出方法を提供することを目的とする。
【0026】本発明はまた、入力映像信号から精度よく
動きを検出して、動き検出の結果に応じてノイズ低減処
理を適応的に制御することにより、残像の発生をできる
だけ抑制したノイズ低減装置を提供することを目的とす
る。
動きを検出して、動き検出の結果に応じてノイズ低減処
理を適応的に制御することにより、残像の発生をできる
だけ抑制したノイズ低減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】上記目的を達成するため
に、本発明の動き検出方法は、入力映像信号と1フレー
ム遅延された映像信号との差信号と予め設定された閾値
とを比較することによって動きを判定する第1の動き検
出ステップ、およびまたは動き判定の対象となる画素を
中心とした周辺N×N画素の前記差信号を利用して動き
を検出する第2の動き検出ステップと、第1の動き検出
ステップおよびまたは第2の動き検出ステップによって
なされた動き検出結果の誤りを補正する誤判定補正ステ
ップと、遅延された動き検出結果から動きの過渡期を検
出する過渡期検出ステップとを有するものである。
に、本発明の動き検出方法は、入力映像信号と1フレー
ム遅延された映像信号との差信号と予め設定された閾値
とを比較することによって動きを判定する第1の動き検
出ステップ、およびまたは動き判定の対象となる画素を
中心とした周辺N×N画素の前記差信号を利用して動き
を検出する第2の動き検出ステップと、第1の動き検出
ステップおよびまたは第2の動き検出ステップによって
なされた動き検出結果の誤りを補正する誤判定補正ステ
ップと、遅延された動き検出結果から動きの過渡期を検
出する過渡期検出ステップとを有するものである。
【0028】また、本発明のもう一つの動き検出方法は
、上記第2の動き検出ステップを実現する1つの方法で
あり、入力映像信号IY(i,j) と1フレーム遅延
された映像信号PY(i,j) との差信号△(i,j
)を得るとともに、動き判定の対象となる画素を中心と
した周辺N×N画素の差信号△(i+m,j+n) (
−N≦m,n ≦N)を利用して動きの検出を行なうも
ので、差信号△(i+m,j+n) (−N≦m,n
≦N)のうち閾値1≦△(i+m,j+n) ≦閾値2
を満たす画素数と、△(i+m,j+n) <閾値1を
満たす画素数と、閾値2<△(i+m,j+n) を満
たす画素数を用いて動き検出を行なうようにしたもので
ある。
、上記第2の動き検出ステップを実現する1つの方法で
あり、入力映像信号IY(i,j) と1フレーム遅延
された映像信号PY(i,j) との差信号△(i,j
)を得るとともに、動き判定の対象となる画素を中心と
した周辺N×N画素の差信号△(i+m,j+n) (
−N≦m,n ≦N)を利用して動きの検出を行なうも
ので、差信号△(i+m,j+n) (−N≦m,n
≦N)のうち閾値1≦△(i+m,j+n) ≦閾値2
を満たす画素数と、△(i+m,j+n) <閾値1を
満たす画素数と、閾値2<△(i+m,j+n) を満
たす画素数を用いて動き検出を行なうようにしたもので
ある。
【0029】 さらにまた、本発明のノイズ低減装置
は、入力映像信号および1フレーム周期遅延された前フ
レーム映像信号から動きを検出する動き検出回路を設け
、この動き検出回路で入力映像信号の各画素を動画部ま
たは静止部または動静過渡部のいずれかに判定し、動画
部、静止部、動静過渡部でそれぞれ異なったノイズ低減
処理を行なうようにしたものである。
は、入力映像信号および1フレーム周期遅延された前フ
レーム映像信号から動きを検出する動き検出回路を設け
、この動き検出回路で入力映像信号の各画素を動画部ま
たは静止部または動静過渡部のいずれかに判定し、動画
部、静止部、動静過渡部でそれぞれ異なったノイズ低減
処理を行なうようにしたものである。
【0030】
【作用】したがって、本発明の動き検出方法によれば、
ノイズやフリッカの重畳した入力映像信号から真の動き
信号のみを精度よく検出することができる。
ノイズやフリッカの重畳した入力映像信号から真の動き
信号のみを精度よく検出することができる。
【0031】また、本発明のノイズ低減装置によれば、
比較的振幅の小さい動き信号においても残像を小さく抑
えることができる。上記の動き検出方法は、本発明のノ
イズ低減装置に好適である。
比較的振幅の小さい動き信号においても残像を小さく抑
えることができる。上記の動き検出方法は、本発明のノ
イズ低減装置に好適である。
【0032】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の一実施例を説
明する。図1は本発明に係わるノイズ低減装置の一実施
例を示すブロック図である。図1において、101は入
力映像信号であり、コンポーネント信号である。102
は入力映像信号101から信号処理回路である非線形回
路109の出力信号111を減算してノイズ低減された
出力映像信号103を得るための減算器(減算回路)で
ある。104はノイズ低減された出力映像信号103を
1フレーム周期遅延させるためのフレームメモリ(遅延
回路)である。105はフレームメモリ104によって
1フレーム周期遅延された映像信号である前フレーム映
像信号である。106は入力映像信号101および前フ
レーム映像信号105を用いて、対象画素のモードを決
定する動き検出回路であり、各画素ごとに決定したモー
ドに応じて非線形回路109の特性を適応制御する。動
き検出回路106でのモードとしては、動画部を動画モ
ード、静止部を静止モード、動静過渡部を動静過渡期モ
ードとする。107は入力映像信号101から前フレー
ム映像信号105を減算してフレーム間差分信号△10
8を得るための減算器(差信号検出回路)である。10
9は減算器107で得られたフレーム間差分信号△10
8に非線形処理を施す非線形回路(信号処理回路)であ
る。110は上記適応制御を行なうために動き検出回路
106から出力される制御信号であり、111は非線形
回路109の出力信号である。
明する。図1は本発明に係わるノイズ低減装置の一実施
例を示すブロック図である。図1において、101は入
力映像信号であり、コンポーネント信号である。102
は入力映像信号101から信号処理回路である非線形回
路109の出力信号111を減算してノイズ低減された
出力映像信号103を得るための減算器(減算回路)で
ある。104はノイズ低減された出力映像信号103を
1フレーム周期遅延させるためのフレームメモリ(遅延
回路)である。105はフレームメモリ104によって
1フレーム周期遅延された映像信号である前フレーム映
像信号である。106は入力映像信号101および前フ
レーム映像信号105を用いて、対象画素のモードを決
定する動き検出回路であり、各画素ごとに決定したモー
ドに応じて非線形回路109の特性を適応制御する。動
き検出回路106でのモードとしては、動画部を動画モ
ード、静止部を静止モード、動静過渡部を動静過渡期モ
ードとする。107は入力映像信号101から前フレー
ム映像信号105を減算してフレーム間差分信号△10
8を得るための減算器(差信号検出回路)である。10
9は減算器107で得られたフレーム間差分信号△10
8に非線形処理を施す非線形回路(信号処理回路)であ
る。110は上記適応制御を行なうために動き検出回路
106から出力される制御信号であり、111は非線形
回路109の出力信号である。
【0033】次に上記実施例の動作について説明する。
このノイズ低減装置では、従来からフレーム巡回型構成
のノイズ低減装置で問題となっていた残像をできるだけ
抑えるために、動き検出回路106により入力映像信号
101とノイズ低減された前フレーム映像信号105と
の差分信号△108から動画像信号の動きを検出して、
動き検出の結果に応じて非線形回路109の特性を適応
制御することによって動画部での残像を抑えるようにし
たものである。
のノイズ低減装置で問題となっていた残像をできるだけ
抑えるために、動き検出回路106により入力映像信号
101とノイズ低減された前フレーム映像信号105と
の差分信号△108から動画像信号の動きを検出して、
動き検出の結果に応じて非線形回路109の特性を適応
制御することによって動画部での残像を抑えるようにし
たものである。
【0034】すなわち、動き検出回路106は、入力映
像信号101と前フレーム映像信号105とから入力映
像信号101の動きを画素単位に検出して各画素のモー
ドを決定する。モードとしては、動画モード、静止モー
ド、動静過渡期モードがある。決定された各モードに応
じて異なった信号処理を施すために、動き検出回路10
6では非線形回路109を制御信号110によって適応
制御する。
像信号101と前フレーム映像信号105とから入力映
像信号101の動きを画素単位に検出して各画素のモー
ドを決定する。モードとしては、動画モード、静止モー
ド、動静過渡期モードがある。決定された各モードに応
じて異なった信号処理を施すために、動き検出回路10
6では非線形回路109を制御信号110によって適応
制御する。
【0035】非線形回路109の入出力特性としては、
一例として前記した(式4)と同じ(式7)を用いるこ
とができ、これを図示すると、図2のようになる。
一例として前記した(式4)と同じ(式7)を用いるこ
とができ、これを図示すると、図2のようになる。
【0036】
【数3】
【0037】△は非線形回路109の入力であり、入力
映像信号101とノイズ低減された前フレーム映像信号
105とのフレーム間差分信号である。また、ψ(△)
は△に対する非線形回路109の出力である。THは予
め設定される閾値である。また、K0 (0<K0 ≦
1)は動き検出の結果に応じて適応制御されるパラメー
ターである。具体的には、動き検出回路106において
決定された各モードに応じて、 静止モードのとき K0 =γ 動画モードのとき K0 =α 動静過渡期モードのとき K0 =βのように制御す
る。ここで、0<α<β<γ<1である。TH,K0
はともに、大きくするほどS/N改善度は大きくなるが
、逆に動画部での残像発生が大きくなるような値である
。
映像信号101とノイズ低減された前フレーム映像信号
105とのフレーム間差分信号である。また、ψ(△)
は△に対する非線形回路109の出力である。THは予
め設定される閾値である。また、K0 (0<K0 ≦
1)は動き検出の結果に応じて適応制御されるパラメー
ターである。具体的には、動き検出回路106において
決定された各モードに応じて、 静止モードのとき K0 =γ 動画モードのとき K0 =α 動静過渡期モードのとき K0 =βのように制御す
る。ここで、0<α<β<γ<1である。TH,K0
はともに、大きくするほどS/N改善度は大きくなるが
、逆に動画部での残像発生が大きくなるような値である
。
【0038】本実施例におけるノイズ低減装置では、入
力映像信号101から動きを検出し、静止モードでは非
線形回路109のK0 を大きく制御することによって
充分なS/N改善を行ない、動画モードでは残像をでき
るだけ小さくするためにK0 を小さく制御する。しか
しながら、静止モードと動画モードのS/N改善度が大
きく異なると、その境界部に偽輪郭が生じ、これが動く
とちらついて非常に目障りとなる。そこで、動きから静
止への過渡期(動静過渡期)を検出し、動静過渡期モー
ドについては動画モードと静止モードの中間のS/N改
善を行なう。すなわち非線形回路109のK0 を静止
モードと動画モードの中間の値に制御する。このように
することによって、静止部と動画部の境界部がなめらか
になり、動きが自然になる。
力映像信号101から動きを検出し、静止モードでは非
線形回路109のK0 を大きく制御することによって
充分なS/N改善を行ない、動画モードでは残像をでき
るだけ小さくするためにK0 を小さく制御する。しか
しながら、静止モードと動画モードのS/N改善度が大
きく異なると、その境界部に偽輪郭が生じ、これが動く
とちらついて非常に目障りとなる。そこで、動きから静
止への過渡期(動静過渡期)を検出し、動静過渡期モー
ドについては動画モードと静止モードの中間のS/N改
善を行なう。すなわち非線形回路109のK0 を静止
モードと動画モードの中間の値に制御する。このように
することによって、静止部と動画部の境界部がなめらか
になり、動きが自然になる。
【0039】このように、上記実施例のノイズ低減装置
によれば、動画部では非線形回路109の係数K0 を
小さくするために、従来方式よりも残像を小さく抑える
ことができる。
によれば、動画部では非線形回路109の係数K0 を
小さくするために、従来方式よりも残像を小さく抑える
ことができる。
【0040】次に動き検出回路106における動き検出
方法について、図3、図4および図5を用いて説明する
。動き検出回路106は、例えば以下の4ステップ(第
1の動き検出、第2の動き検出、誤判定補正、動静過渡
期検出)から構成され、入力映像信号101の各画素は
、動き検出回路106によって、静止モード、動画モー
ド、動静過渡期モードのいずれかに判定される。
方法について、図3、図4および図5を用いて説明する
。動き検出回路106は、例えば以下の4ステップ(第
1の動き検出、第2の動き検出、誤判定補正、動静過渡
期検出)から構成され、入力映像信号101の各画素は
、動き検出回路106によって、静止モード、動画モー
ド、動静過渡期モードのいずれかに判定される。
【0041】(1)第1の動き検出
まず、現入力画素値IY(i,j) とノイズ低減され
た1フレーム前の対応する画素値PY(i,j) との
差分値△(i,j) を算出し(フレーム間差分) 、
これと(式7) におけるTHとを比較し、 1)△(i,j) >THの場合、「動画モード」と判
定する。 2)△(i,j) ≦THの場合、次の第2の動き検出
を行なう。
た1フレーム前の対応する画素値PY(i,j) との
差分値△(i,j) を算出し(フレーム間差分) 、
これと(式7) におけるTHとを比較し、 1)△(i,j) >THの場合、「動画モード」と判
定する。 2)△(i,j) ≦THの場合、次の第2の動き検出
を行なう。
【0042】この第1の動き検出は、単なる閾値比較に
よる動き検出であるが、△(i,j) >THの場合に
は、かなり正確な精度で動きとして判定して間違いない
。たとえば、重畳しているノイズがガウシアンノイズで
あると仮定した場合には、入力画像のS/Nが26dB
とかなり悪い場合でも、ノイズレベルがTH=40を越
える確立は0.3%以下である。
よる動き検出であるが、△(i,j) >THの場合に
は、かなり正確な精度で動きとして判定して間違いない
。たとえば、重畳しているノイズがガウシアンノイズで
あると仮定した場合には、入力画像のS/Nが26dB
とかなり悪い場合でも、ノイズレベルがTH=40を越
える確立は0.3%以下である。
【0043】(2)第2の動き検出
第1の動き検出において、△(i,j) ≦THの場合
には、動き判定の対象となる画素を中心とした周辺N×
N画素の前記差信号△(i+m,j+n)(−N≦m,
n ≦N)を利用して動きの検出を行なう。このような
第2の動き検出については後に詳述する。
には、動き判定の対象となる画素を中心とした周辺N×
N画素の前記差信号△(i+m,j+n)(−N≦m,
n ≦N)を利用して動きの検出を行なう。このような
第2の動き検出については後に詳述する。
【0044】(3)誤判定補正
第2の動き検出での判定結果をチェックし、判定が誤っ
ていると思われるものを補正(誤判定補正)する。補正
は以下のようにして行なう。
ていると思われるものを補正(誤判定補正)する。補正
は以下のようにして行なう。
【0045】(3−1)検出漏れ補正
第2の動き検出において静止と判定された画素について
、図3に示すように周辺8画素の動き判定結果をチェッ
クし、周辺8画素中4画素以上動きと判定された画素が
ある場合には、その画素を強制的に動きとする。
、図3に示すように周辺8画素の動き判定結果をチェッ
クし、周辺8画素中4画素以上動きと判定された画素が
ある場合には、その画素を強制的に動きとする。
【0046】(3−2)検出誤り補正
第2の動き検出において動きと判定された画素について
、図3に示すように周辺8画素の動き判定結果をチェッ
クし、周辺8画素中動きと判定された画素が2画素以下
の場合には、その画素を強制的に静止とする。
、図3に示すように周辺8画素の動き判定結果をチェッ
クし、周辺8画素中動きと判定された画素が2画素以下
の場合には、その画素を強制的に静止とする。
【0047】誤判定補正後の判定結果が、1)動きの場
合 「動画モード」と判定する。 2)静止の場合 次の動静過渡期検出処理を行なう。
合 「動画モード」と判定する。 2)静止の場合 次の動静過渡期検出処理を行なう。
【0048】(4)動静過渡期検出
誤判定補正の結果、静止と判定された画素については、
動静過渡期検出ステップで動静過渡期の検出を行なう。 動静過渡期検出について図4を参照して説明すると、N
フレームから1フレーム遅延された前フレームN−1の
対応する画素の動き検出結果が、 1)動きの場合、「動静過渡期モード」と判定する。 2)静止の場合、「静止モード」と判定する。
動静過渡期検出ステップで動静過渡期の検出を行なう。 動静過渡期検出について図4を参照して説明すると、N
フレームから1フレーム遅延された前フレームN−1の
対応する画素の動き検出結果が、 1)動きの場合、「動静過渡期モード」と判定する。 2)静止の場合、「静止モード」と判定する。
【0049】以上の動き検出方法をフローチャートにし
たのが図5である。すなわち、ステップ121で第1の
動き検出が行なわれ、動きの場合は「動画モード」と判
定し、静止の場合はステップ122で第2の動き検出を
行なう。次いでステップ123で誤判定補正を行ない、
動きの場合は「動画モード」と判定し、静止の場合は次
のステップ124で動静過渡期検出を行ない、動きの場
合は「動静過渡期モード」と判定し、静止の場合は「静
止モード」と判定する。
たのが図5である。すなわち、ステップ121で第1の
動き検出が行なわれ、動きの場合は「動画モード」と判
定し、静止の場合はステップ122で第2の動き検出を
行なう。次いでステップ123で誤判定補正を行ない、
動きの場合は「動画モード」と判定し、静止の場合は次
のステップ124で動静過渡期検出を行ない、動きの場
合は「動静過渡期モード」と判定し、静止の場合は「静
止モード」と判定する。
【0050】次に、上記第2の動き検出ステップの詳細
について図6を参照して説明する。動き判定の対象画素
を中心に、例えば周辺5×5画素のフレーム間差分信号
△(i+m,j+n(−2≦m,n ≦2)について、
閾値2<△(i+m,j+n) の画素数を、p
num閾値1≦△(i+m,j+n) ≦閾値2の画素
数を、z num△(i+m,j+n) <閾値1
の画素数を、n numとし、以下のように判定を
行なう。 1)z num ≦zero th のとき「
静止」2)1)以外のとき、次式に従ってηを算出し、
η=min (p num ,n n
um )/max (p num ,n nu
m ) (式8) ただし、min (A,B
):AまたはBのうち小さい方の値 max (A,B):AまたはBのうち大きい方の値算
出したηと予め設定した閾値ηth(0<ηth<1)
とを比較して、 0≦η≦ηth のとき「動き」 ηth<η≦1 のとき「静止」 と判定する。この判定方法は、フレーム間差分信号の正
または負への偏りを検出し、その偏りから動きを検出す
るものであり、その閾値としてηthを設けている。
について図6を参照して説明する。動き判定の対象画素
を中心に、例えば周辺5×5画素のフレーム間差分信号
△(i+m,j+n(−2≦m,n ≦2)について、
閾値2<△(i+m,j+n) の画素数を、p
num閾値1≦△(i+m,j+n) ≦閾値2の画素
数を、z num△(i+m,j+n) <閾値1
の画素数を、n numとし、以下のように判定を
行なう。 1)z num ≦zero th のとき「
静止」2)1)以外のとき、次式に従ってηを算出し、
η=min (p num ,n n
um )/max (p num ,n nu
m ) (式8) ただし、min (A,B
):AまたはBのうち小さい方の値 max (A,B):AまたはBのうち大きい方の値算
出したηと予め設定した閾値ηth(0<ηth<1)
とを比較して、 0≦η≦ηth のとき「動き」 ηth<η≦1 のとき「静止」 と判定する。この判定方法は、フレーム間差分信号の正
または負への偏りを検出し、その偏りから動きを検出す
るものであり、その閾値としてηthを設けている。
【0051】ここで、閾値1、閾値2は入力信号に重畳
したノイズやフリッカの影響によって動きの検出誤りが
発生するのを防止するために設けた閾値である。また、
zero thはノイズの分布特性等から予め設けた
閾値である。
したノイズやフリッカの影響によって動きの検出誤りが
発生するのを防止するために設けた閾値である。また、
zero thはノイズの分布特性等から予め設けた
閾値である。
【0052】このように、本実施例による動き検出方法
では、従来方式よりもノイズやフリッカの影響をあまり
受けずに真の動きのみを精度よく検出できる利点がある
。
では、従来方式よりもノイズやフリッカの影響をあまり
受けずに真の動きのみを精度よく検出できる利点がある
。
【0053】
【発明の効果】以上のように、本発明の動き検出方法に
よれば、入力映像信号にノイズやフリッカが重畳してい
ても、真の動きのみを精度よく検出することができると
いう効果を有する。
よれば、入力映像信号にノイズやフリッカが重畳してい
ても、真の動きのみを精度よく検出することができると
いう効果を有する。
【0054】また、本発明のノイズ低減装置によれば、
入力映像信号から真の動きを精度よく検出し、動き検出
の結果に応じてノイズ低減処理を適応的に制御すること
により、比較的振幅の小さい動き信号においても残像を
小さく抑えることができるという効果を有する。
入力映像信号から真の動きを精度よく検出し、動き検出
の結果に応じてノイズ低減処理を適応的に制御すること
により、比較的振幅の小さい動き信号においても残像を
小さく抑えることができるという効果を有する。
【図1】本発明のノイズ低減装置の一実施例を示す概略
ブロック図
ブロック図
【図2】本発明のノイズ低減装置の一実施例における非
線形回路の特性図
線形回路の特性図
【図3】本発明の請求項1の動き検出方法における誤判
定補正方法を説明する説明図
定補正方法を説明する説明図
【図4】本発明の請求項1の動き検出方法における動静
過渡期検出方法を説明するための説明図
過渡期検出方法を説明するための説明図
【図5】本発明
の請求項1の動き検出方法の概略フローチャート
の請求項1の動き検出方法の概略フローチャート
【図6】本発明の請求項2の動き検出方法を説明するた
めの説明図
めの説明図
【図7】従来のノイズ低減装置の一構成例を示す概略ブ
ロック図
ロック図
【図8】従来のノイズ低減装置における係数制御回路の
係数特性図
係数特性図
【図9】従来のノイズ低減装置におけるS/N改善度の
特性図
特性図
【図10】従来のノイズ低減装置における残像時定数の
特性図
特性図
【図11】従来のノイズ低減装置の別の構成例を示す概
略ブロック図
略ブロック図
【図12】従来の動き検出方法を説明するための説明図
【図13】従来の動き検出方法を説明するための説明図
101 入力映像信号
102 減算器(減算回路)
103 出力映像信号
104 フレームメモリ(遅延回路)105 前フ
レーム映像信号 106 動き検出回路 107 減算器(差信号検出回路) 108 フレーム間差分信号△ 109 非線形回路(信号処理回路)110 非線
形回路制御信号 111 非線形回路出力信号
レーム映像信号 106 動き検出回路 107 減算器(差信号検出回路) 108 フレーム間差分信号△ 109 非線形回路(信号処理回路)110 非線
形回路制御信号 111 非線形回路出力信号
Claims (5)
- 【請求項1】 入力映像信号と1フレーム遅延された
映像信号との差信号と予め設定された閾値との比較によ
って動きを判定する第1の動き検出ステップ、およびま
たは動き判定の対象となる画素を中心とした周辺N×N
画素の前記差信号を利用して動きを検出する第2の動き
検出ステップと、前記動き検出ステップの動き検出結果
の誤りを補正する誤判定補正ステップと、前記遅延され
た動き検出結果から動きの過渡期を検出する過渡期検出
ステップとを有する動き検出方法。 - 【請求項2】 入力映像信号IY(i,j) と1フ
レーム遅延された映像信号PY(i,j) との差信号
△(i,j) を得るとともに、動き判定の対象となる
画素を中心とした周辺N×N画素の前記差信号△(i+
m,j+n) (−N≦m,n ≦N)を利用して動き
の検出を行なう動き検出方法において、前記差信号△(
i+m,j+n) (−N≦m,n≦N)のうち閾値1
≦△(i+m,j+n) ≦閾値2を満たす画素数と、
△(i+m,j+n) <閾値1を満たす画素数と、閾
値2<△(i+m,j+n) を満たす画素数を用いて
動き検出を行なう動き検出方法。 - 【請求項3】 第2の動き検出ステップが請求項2に
記載の動き検出方法である請求項1記載の動き検出方法
。 - 【請求項4】 入力映像信号を1フレーム遅延させる
遅延回路と、前記入力映像信号と前記遅延された映像信
号との差信号を得る差信号検出回路と、前記差信号に信
号処理を施す信号処理回路と、前記入力映像信号から前
記信号処理回路の出力信号を減じてノイズ低減された映
像信号を得る減算回路とを有するノイズ低減装置におい
て、前記入力映像信号および遅延された映像信号から動
きを検出する動き検出回路を備え、前記動き検出回路で
入力映像信号の各画素を動画部または静止部または動静
過渡部のいずれかに判定し、前記動画部、静止部、動静
過渡部にそれぞれ異なった信号処理を施すために前記動
き検出回路によって前記信号処理回路を適応制御する映
像信号のノイズ低減装置。 - 【請求項5】 動き検出回路が請求項3記載の動き検
出方法を使用する請求項4記載のノイズ低減装置。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3041720A JP2934036B2 (ja) | 1991-03-07 | 1991-03-07 | 動き検出方法およびノイズ低減装置 |
US07/831,368 US5276512A (en) | 1991-03-07 | 1992-02-04 | Video signal motion detecting method and noise reducer utilizing the motion |
DE69225731T DE69225731T2 (de) | 1991-03-07 | 1992-02-06 | Verfahren zur Bewegungsfeststellung eines Videosignals und Störbegrenzer mit Einsatz dieser Verfahren |
EP92301025A EP0502615B1 (en) | 1991-03-07 | 1992-02-06 | Video signal motion detection method and noise reducer using said method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3041720A JP2934036B2 (ja) | 1991-03-07 | 1991-03-07 | 動き検出方法およびノイズ低減装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04280171A true JPH04280171A (ja) | 1992-10-06 |
JP2934036B2 JP2934036B2 (ja) | 1999-08-16 |
Family
ID=12616262
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3041720A Expired - Lifetime JP2934036B2 (ja) | 1991-03-07 | 1991-03-07 | 動き検出方法およびノイズ低減装置 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5276512A (ja) |
EP (1) | EP0502615B1 (ja) |
JP (1) | JP2934036B2 (ja) |
DE (1) | DE69225731T2 (ja) |
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US7206018B2 (en) | 1999-12-28 | 2007-04-17 | Sony Corporation | Signal processing method and apparatus and recording medium |
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JP2011029826A (ja) * | 2009-07-23 | 2011-02-10 | Mitsubishi Electric Corp | ノイズ除去装置 |
Families Citing this family (27)
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