JPH04314271A

JPH04314271A - ノイズリデューサ

Info

Publication number: JPH04314271A
Application number: JP3079736A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Hamazaki; 岳史浜崎
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1991-04-12
Filing date: 1991-04-12
Publication date: 1992-11-05
Anticipated expiration: 2012-03-19
Also published as: JP2591358B2

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はテレビジョンまたはＶＴ
Ｒなどの映像機器に用いられるノイズリデューサに関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ビデオテープレコーダには、再生
時のノイズを低減するためのノイズリデューサが搭載さ
れるようになってきている。従来のノイズリデューサの
信号処理方式を以下に説明する。

【０００３】ノイズリデューサにはいくつかの方式があ
るが、ここで取り上げるノイズリデューサとは、映像信
号がラインまたはフィールドまたはフレーム間で強い相
関があるのに対し、ノイズは無相関であることを利用す
るものをいい、１ラインまたは１フィールドまたは１フ
レーム前の信号との加重平均をとることにより、ノイズ
低減を図る。

【０００４】たとえば、フィールド巡回型ノイズリデュ
ーサの一般的な構成は次式で表わされる。

【０００５】

【数１】

【０００６】（数１）の構成をブロック図で表わすと、
図８のようになる。乗算手段２では、入力であるフィー
ルド差信号（ｘｎ−ｙｎ−１）に対して、たとえばフィ
ールド差信号が小さい（静止画に近い）ときは図中に示
されるｋを０．５前後の値として、１フィールド前の信
号との平均をとるようにし、フィールド差信号が大きく
（動きが大きく）なるにつれてｋを０に近づけて現在の
信号の重みを増して残像が目だたないような処理を施す
。ここで、乗算手段２の出力であるｋ（ｘｎ−ｙｎ−１
））は、見方を変えれば抽出されたノイズと見なすこと
もできる。　　もう１つの例として、直交変換のひとつであるアダ
マール変換を、１フィールドまたは１フレーム間の差を
とった差信号に適用して画像の特徴抽出を行い、ノイズ
の分離を比較的容易にしたノイズリデューサが提案され
ている（例えばテレビジョン学会誌　　Ｖｏｌ．３７，
Ｎｏ．１２，１９８３）。

【０００７】このノイズリデューサの構成を図９に示す
。原理を簡単に述べると、フィールドまたはフレーム差
信号（以下、差信号）を変換手段１においてアダマール
変換することによって、差信号は一部の変換成分に集中
し、ノイズは各成分に均等に振り分けられると考えられ
るので、差信号が集中する変換成分においては映像信号
レベルはノイズレベルに比べてかなり大きくなり、それ
以外の変換成分においては差信号は殆ど含まれない。

【０００８】よって、差信号が集中する変換成分につい
て考えると、乗算手段２の出力における差信号レベルは
、同手段の入力におけるそれに比べてかなり小さく、結
果としてノイズと見なされる差信号の割合が少なくなる
。このため、残像の発生が少ないノイズリデューサを構
成できるというものである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の図８に示す方式のノイズリデューサでは、１画素ず
つ単独にノイズ抽出処理を行う為、小さい動きに対して
は信号とノイズとの区別がつきにくく、残像を発生しや
すいという問題点がある。

【００１０】また、図９のようにフィールドまたはフレ
ーム差信号に直交変換を適用する方式では、たとえば直
交変換を入力映像信号そのものに適用させるようなこと
ができないため、付加機能を持たせることが難しいとい
う問題点がある。

【００１１】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、残像発生が少なく、さらに付加機能として輪郭強調
やクロスカラー低減などの機能を備えたノイズリデュー
サを提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明のノイズリデューサ（請求項１）は、入力映像
信号を特徴成分に変換する変換手段と、映像信号の特徴
成分を遅延させる遅延手段と、前記変換手段の出力から
前記遅延手段の出力を減算する第１の減算手段と、前記
第１の減算手段の出力に乗算処理を施す乗算手段と、前
記変換手段の出力から前記乗算手段の出力を減算して前
記遅延手段への入力とする第２の減算手段と、前記第２
の減算手段の出力または前記遅延手段の出力を映像信号
に逆変換する逆変換手段と、前記変換手段の直後または
前記逆変換手段の直前において、特徴成分に対してフィ
ルタ処理を行う伝達手段とで構成している。

【００１３】また本発明のノイズリデューサ（請求項２
）は、入力映像信号を特徴成分に変換する第１の変換手
段と、映像信号を遅延させる遅延手段と、　　前記遅延
手段の出力信号を特徴成分に変換する第２の変換手段と
、前記第１の変換手段の出力から前記第２の変換手段の
出力を減算する第１の減算手段と、前記第１の減算手段
の出力に乗算処理を施す乗算手段と、前記第１の変換手
段の出力から前記乗算手段の出力を減算する第２の減算
手段と、前記第２の減算手段の出力を映像信号に逆変換
して前記遅延手段への入力とする逆変換手段と、前記第
１の変換手段の直後または前記逆変換手段の直前におい
て、特徴成分に対してフィルタ処理を行う伝達手段とで
構成している。

【００１４】また本発明のノイズリデューサ（請求項３
）は、入力映像信号を特徴成分に変換する第１の変換手
段と、映像信号を遅延させる遅延手段と、前記遅延手段
の出力信号を特徴成分に変換する第２の変換手段と、前
記第１の変換手段の出力から前記第２の変換手段の出力
を減算する第１の減算手段と、前記第１の減算手段の出
力に乗算処理を施す乗算手段と、前記乗算手段の出力を
映像信号に逆変換する逆変換手段と、前記入力映像信号
から前記逆変換手段の出力信号を減算して前記遅延手段
への入力とする第２の減算手段と、前記第１の変換手段
の直後において、特徴成分に対してフィルタ処理を行う
伝達手段とで構成している。

【００１５】

【作用】本発明は上記した構成により、異なる周波数成
分ごとにノイズを抽出し、ノイズ低減を行うものである
。また、映像信号から抽出した周波数成分に対してフィ
ルタ処理を行い、各成分の伝達特性を異ならせることで
、輪郭強調やクロスカラー除去用２次元フィルタ等の付
加的な効果をもたらすものである。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の第１の実施例であるノイズリ
デューサについて、図面を参照しながら説明する。

【００１７】図１は本発明の第１の実施例であるノイズ
リデューサのブロック図を示すものである。変換手段１
では、入力された映像信号から図５に示されるような信
号ブロックを形成し、２×４次のアダマール変換を施す
。ここで、２×４次のアダマール変換の式は、

【００１
８】

【数２】

【００１９】と表される。ただし、Ｆはアダマール変換
成分、Ｘは図５に示されるブロック、Ｈ２，Ｈ４はそれ
ぞれ２次および４次のアダマール行列であり、（数３）
〜（数５）で表される。

【００２０】

【数３】

【００２１】

【数４】

【００２２】

【数５】

【００２３】（数２）〜（数５）を展開して各成分を表
す式を求めると、ｘ００〜ｘ１３の係数は１または−１
となる。そこで各画素の係数の符号だけ抜き出し、ｘ０
０〜ｘ１３と同じ位置関係に並べたものを図６に示す。

【００２４】（数３）におけるアダマール変換成分Ｆ０
０〜Ｆ１３は画像に含まれる空間周波数成分のうち、Ｆ
００は２次元低周波成分、Ｆ０１〜Ｆ０３は水平方向高
周波成分、Ｆ１０は垂直方向高周波成分、Ｆ１１〜Ｆ１
３は斜め方向成分を表す。

【００２５】伝達手段９ではアダマール変換成分Ｆ００
〜Ｆ１３にフィルタ処理が施される。伝達手段９の具体
例を図４に示す。

【００２６】図４（ａ）は、各成分にｒ１〜ｒ８で示さ
れる定数をゲインとして乗算するため構成である。

【００２７】また、同図（ｂ）はＦ１１にゲインｒを乗
算してＦ００〜Ｆ０３から減算し、Ｆ１０〜Ｆ１３はス
ルーで出力する構成である。ここでの処理については後
述する。

【００２８】フィールドまたはフレームメモリ（以下、
メモリ）７は変換成分の数だけあり、１つのメモリには
１種類の変換成分だけが記憶されている。

【００２９】第１の減算手段８では伝達手段９およびメ
モリ７の出力から、各成分ごとにアダマール変換された
フィールド間またはフレーム間の差信号が得られる。

【００３０】フィールドまたはフレーム差信号（以下、
差信号）は上述の８つの変換成分うちの少なくとも１つ
に集中する。例えば、横方向の動きがある部分を変換す
ればＦ００〜Ｆ０３成分に集中するし、縦方向の動きが
あればＦ００とＦ１０成分に集中する。これに対し、ノ
イズは全ての成分に均等に分かれるので差信号とノイズ
のレベル差は大きくなり、従来例の項で述べたように差
信号の混入度合の低いノイズ抽出が可能になる。

【００３１】第１の減算手段８の出力は乗算手段２で乗
算処理され、各成分ごとにノイズ抽出が行われる。乗算
手段２の出力は第２の減算手段３において変換手段１の
出力から減算され、ノイズが除去される。第２の減算手
段３の出力はメモリ７および逆変換手段４に入力される
。第２の減算手段３の出力はアダマール変換された映像
信号であるから、逆変換手段４において逆変換され、映
像信号に戻される。

【００３２】２×４次のアダマール逆変換は（数２）と
同じＦ，Ｘ，Ｈ２，Ｈ４を用いて（数６）で表される。

【００３３】

【数６】

【００３４】ここで、伝達手段９における処理について
説明する。いま、伝達手段９が図４（ａ）に示す構成に
なっているとする。変換手段１の出力のうちＦ０１〜Ｆ
０３は前述したように水平方向高周波成分を、Ｆ１０は
垂直方向高周波成分を、Ｆ１１〜Ｆ１３は斜め方向高周
波成分を表しているので、これらの成分を減衰させれば
各方向の解像度が落ちてソフトフォーカスのかかったよ
うな効果が得られるし、逆に増長させれば輪郭強調の効
果が得られる。

【００３５】本発明ではこれらの効果を２次元の高周波
成分で行うことが可能なため、従来のように水平および
垂直方向のみについて行う方式よりも光学的効果に近く
なり、画質が向上する。

【００３６】また、変換手段１の出力のうち、Ｆ１１即
ち、

【００３７】

【数７】

【００３８】に注目する。信号ブロックＸは図５に示す
ようにサンプリング周波数ｆｓでサンプリングしたデー
タを水平方向に１つおき、垂直方向は毎ラインとってい
るので（数７）で示されるＦ１１の水平方向のスペクト
ラムはｆｓ／４〔Ｈｚ〕であり、垂直方向のそれは２６
２．５／２〔ＴＶ本〕である。いま、サンプリング周波
数ｆｓが４ｆｓｃ（＝１４．３ＭＨｚ）であるとすると
、Ｆ１１の２次元のスペクトラムは図７に示すようにな
る。これは、色副搬送波のスペクトルそのものである。

【００３９】よって、入力映像信号が輝度信号である場
合、変換手段１においてサンプリング周波数を４ｆｓｃ
とすれば、Ｆ１１は輝度信号中の色副搬送波成分を抽出
したものとなるので、これを伝達手段９において減衰さ
せることにより、クロスカラーの低減が行える。また、
Ｆ１１は斜め方向成分であるため、これを減衰させるこ
とによる水平方向の解像度の低下は原理的に起こらない
。

【００４０】次に、入力映像信号がコンポジット信号の
場合を考える。このとき、変換手段１で求められるアダ
マール変換成分に注目すると、図５，図６および（数２
）〜（数５）より、Ｆ００〜Ｆ０３は連続する２ライン
間の和で求められ、Ｆ１０〜Ｆ１３は連続する２ライン
間の差で求められていることがわかる。すなわち、Ｆ０
０〜Ｆ０３はラインくし形フィルタによりＹＣ分離され
た輝度信号分を、Ｆ１０〜Ｆ１３はクロマ信号分を表し
ていることになる。このことはＦ１１が色副搬送波成分
を表すという事実と一致している。

【００４１】いま、伝達手段９が図４（ｂ）に示す構成
になっていて、変換手段１におけるサンプリング周波数
が４ｆｓｃであるとする。このときＦ１１は色副搬送波
成分を表すので、図４（ｂ）に示すようにこれに定数ｒ
を乗算し、輝度信号成分Ｆ００〜Ｆ０３から減算すると
、輝度信号成分中に残存しているクロマ信号がさらに取
り除かれることになる。この定数ｒを残存クロマレベル
に応じて変化させ、伝達手段９以降の処理をＹＣ独立に
行えば、ドット妨害が改善されることになる。

【００４２】なお、本実施例における伝達手段９の説明
では、サンプリング周波数を４ｆｓｃとし、Ｆ１１をあ
げて説明したが、サンプリング周波数を８ｆｓｃとし、
Ｆ１２またはＦ１３、すなわち、

【００４３】

【数８】

【００４４】

【数９】

【００４５】に注目しても同様である。上述の第１の実
施例では変換成分の数だけメモリが必要になる。

【００４６】次に、本発明の第２の実施例であるノイズ
リデューサについて説明する。図２は本発明の第２の実
施例であるノイズリデューサのブロック図を示すもので
ある。同図の構成にすると、第１の実施例の場合に比べ
て変換手段がもう一つ必要になるが、独立に制御すべき
メモリの個数が減らせる。

【００４７】ここで、断わっておかねばならないことは
、必要なメモリの容量は減らないということである。すなわち、アダマール変換によって、複数（この場合は
８個の信号ブロックが同数の成分に分解され、元の信号
より多くのビット数が必要な成分と少ないビット数で済
む成分ができる。これらの成分を個別に記憶させる場合
には、当然のことながら変換成分の個数だけメモリが必
要になる。しかし、変換前の信号のビット数の合計と、
変換後の成分に必要なビット数の合計とは変わらないの
で、結局、必要なメモリ容量は変わらないことになる。

【００４８】第１の変換手段１では、入力された映像信
号から図５に示されるような信号ブロックを形成し、２
×４次のアダマール変換を施す。伝達手段９ではアダマ
ール変換成分Ｆ００〜Ｆ１３にフィルタ処理が施される
。第２の変換手段１０においてもまた、メモリ７の出力
信号に対し、同様のアダマール変換を施す。第１の減算
手段８では伝達手段９および第２の変換手段１０の出力
から、各成分ごとにアダマール変換された差信号が得ら
れる。第１の減算手段８の出力は乗算手段２で乗算処理され、
各成分ごとにノイズ抽出が行われる。乗算手段２の出力
は第２の減算手段３において変換手段１の出力から減算
され、ノイズが除去される。第２の減算手段３の出力は
逆変換手段４に入力され、逆変換により映像信号に戻さ
れる。逆変換手段４の出力は映像信号出力されると共に
、メモリ７に入力される。

【００４９】この場合においても第１の実施例の場合と
同様の議論が成立し、同様の効果を持たせることが可能
になる。

【００５０】上述の第２の実施例からさらに第２の減算
手段の個数を減らした、本発明の第３の実施例であるノ
イズリデューサについて説明する。

【００５１】図３は本発明の第３の実施例であるノイズ
リデューサのブロック図を示すものである。

【００５２】第１の変換手段１では、入力された映像信
号から図５に示されるような信号ブロックを形成し、２
×４次のアダマール変換を施す。伝達手段９ではアダマ
ール変換成分Ｆ００〜Ｆ１３にフィルタ処理が施される
。第２の変換手段１０においてもまた、メモリ７の出力
信号に対し、同様のアダマール変換を施す。第１の減算
手段８では伝達手段９および第２の変換手段１０の出力
から、各成分ごとにアダマール変換された差信号が得ら
れる。第１の減算手段８の出力は乗算手段２で乗算処理され、
各成分ごとにノイズ抽出が行われる。乗算手段２の出力
はアダマール変換されたノイズであるから、逆変換手段
４において、逆変換により時間軸上のノイズに戻される
。逆変換手段４の出力は第２の減算手段３において入力
映像信号から減算されノイズが除去される。第２の減算
手段３の出力は映像信号出力されると共にメモリ７に入
力されるこの場合においても第１および第２の実施例の
場合と同様の議論が成立し、同様の効果を持たせること
が可能になる。

【００５３】なお、本実施例では伝達手段９の具体例と
して図４（ａ）および（ｂ）に示す構成を挙げたが、こ
れらの構成に限る必要はない。

【００５４】また、本実施例では伝達手段９は変換手段
１の直後としたが、逆変換手段４の直前でもよい。

【００５５】また、本実施例ではアダマール変換の際に
水平方向に１つおきにとった４サンプルでブロックを構
成しているが、各サンプルが連続している場合にはサン
プリング周波数を１／２とすれば同様の議論が成立する
。

【００５６】また、水平および垂直方向のサンプル数に
ついても、２ｎであれば同様の議論が成立する。

【００５７】

【発明の効果】以上のように本発明は、映像信号を周波
数成分ごとに分けてノイズ抽出することにより、残像の
発生を抑え、また、付加機能として空間周波数成分を抽
出することにより輪郭強調やクロスカラー・ドット妨害
の低減も可能なノイズリデューサを実現でき、その実用
的効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例におけるノイズリデュー
サの構成を示すブロック図

【図２】本発明の第２の実施例におけるノイズリデュー
サの構成を示すブロック図

【図３】本発明の第３の実施例におけるノイズリデュー
サの構成を示すブロック図

【図４】図１〜図３における伝達手段９の具体例を示す
ブロック図

【図５】アダマール変換の入力信号ブロックを示す模式
図

【図６】図５の信号ブロックに対するアダマール変換の
係数の符号だけを抜き出した模式図

【図７】色副搬送周波数を空間周波数軸上にプロットし
たスペクトル図

【図８】従来のノイズリデューサの構成を示すブロック
図

【図９】従来のアダマール変換を用いたノイズリデュー
サの構成を示すブロック図

【符号の説明】

１　　変換手段（第１の変換手段）２　　乗算手段３　　第２の減算手段４　　逆変換手段７　　フィールドまたはフレームメモリ（遅延手段）８
　　第１の減算手段９　　伝達手段１０　　第２の変換手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　入力映像信号を特徴成分に変換する変
換手段と、映像信号の特徴成分を遅延させる遅延手段と
、前記変換手段の出力から前記遅延手段の出力を減算す
る第１の減算手段と、前記第１の減算手段の出力に乗算
処理を施す乗算手段と、前記変換手段の出力から前記乗
算手段の出力を減算して前記遅延手段への入力とする第
２の減算手段と、前記第２の減算手段または前記遅延手
段の出力を映像信号に逆変換する逆変換手段と、前記変
換手段の直後または前記逆変換手段の直前において、特
徴成分に対してフィルタ処理を行う伝達手段とを備え、
前記逆変換手段の出力信号を出力映像信号とすることを
特徴とするノイズリデューサ。
【請求項２】　　入力映像信号を特徴成分に変換する第
１の変換手段と、映像信号を遅延させる遅延手段と、前
記遅延手段の出力信号を特徴成分に変換する第２の変換
手段と、前記第１の変換手段の出力から前記第２の変換
手段の出力を減算する第１の減算手段と、前記第１の減
算手段の出力に乗算処理を施す乗算手段と、前記第１の
変換手段の出力から前記乗算手段の出力を減算する第２
の減算手段と、前記第２の減算手段の出力を映像信号に
逆変換して前記遅延手段への入力とする逆変換手段と、
前記第１の変換手段の直後または前記逆変換手段の直前
において、特徴成分に対してフィルタ処理を行う伝達手
段とを備え、前記逆変換手段の出力信号または前記遅延
手段の出力信号を出力映像信号とすることを特徴とする
ノイズリデューサ。
【請求項３】　　入力映像信号を特徴成分に変換する第
１の変換手段と、映像信号を遅延させる遅延手段と、前
記遅延手段の出力信号を特徴成分に変換する第２の変換
手段と、前記第１の変換手段の出力から前記第２の変換
手段の出力を減算する第１の減算手段と、前記第１の減
算手段の出力に乗算処理を施す乗算手段と、前記乗算手
段の出力を映像信号に逆変換する逆変換手段と、前記入
力映像信号から前記逆変換手段の出力信号を減算して前
記遅延手段への入力とする第２の減算手段と、前記第１
の変換手段の直後において、特徴成分に対してフィルタ
処理を行う伝達手段とを備え、前記第２の減算手段の出
力信号または前記遅延手段の出力信号を出力映像信号と
することを特徴とするノイズリデューサ。
【請求項４】　　伝達手段は各特徴成分に対して独立に
乗算を行う構成であるとした請求項１〜３の何れか一つ
に記載のノイズリデューサ。
【請求項５】　　伝達手段は各特徴成分に対して独立に
乗算を行ったものを出力するとともに、自分以外の成分
から減算する構成であるとした請求項１〜３の何れか一
つに記載のノイズリデューサ。
【請求項６】　　遅延手段の遅延量は１フレームまたは
１フィールドまたはｎライン（ｎは自然数）であるとし
た請求項１〜５の何れか一つに記載のノイズリデューサ
。