JPH05191831A - 動き検出回路 - Google Patents

動き検出回路

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JPH05191831A
JPH05191831A JP527792A JP527792A JPH05191831A JP H05191831 A JPH05191831 A JP H05191831A JP 527792 A JP527792 A JP 527792A JP 527792 A JP527792 A JP 527792A JP H05191831 A JPH05191831 A JP H05191831A
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circuit
motion
video signal
signal
noise
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JP527792A
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Seiichi Tanaka
誠一 田中
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】ノイズを動きと誤検出する問題と動きの検出漏
れの問題を両立させる。 【構成】帰線消去期間の純粋なノイズを検出し、入力映
像信号にノイズが多い場合にはコアリング回路14のオ
フセット値は大きく係数回路15の係数値は小さくし、
入力映像信号にノイズが少ない場合にはコアリング回路
14のオフセット値は小さく、係数回路15の係数値は
大きくする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、ノイズリダクション
回路やY/C分離回路等に用いられる、映像の動きを検
出する動き検出回路に関する。
【0002】
【従来の技術】TV、VTR等の画質向上を目的とし
て、動き適応型の3次元Y/C分離回路や動き適応形の
ノイズリダクション回路(以下NR回路と記す)が用い
られている。これは、基本的には入力の映像信号の動き
をフレーム差分値(フレーム非相関)の大小で検出し
て、動きと検出した部分(動画部)はライン相関(フィ
ールド内相関)を利用して演算処理し、静止と判定した
部分(静画部)はフレーム相関を利用して演算処理をす
るものである。Y/C分離回路、NR回路は、共に動き
の検出が性能に大きな影響を及ぼす。
【0003】1989年のTV学会の全国大会で動き適
応形の3次元Y/C分離のLSIの開発が報告されてい
る(宮崎 他:「3次元YC処理LSIの開発」、P.
215〜216)
【0004】動き適応形のY/C分離回路、NR回路
は、共に動き検出の基本方法は同じなので、以下に従来
の動き検出回路の例を、上記の参考文献より引用した動
き検出回路の基本構成を示すブロック図である図9を参
照しながら説明する。
【0005】図9において、ディジタルのビデオ信号
は、入力端61を介して525H遅延回路62、減算器
65および69へ供給される。525H遅延回路62へ
供給されたビデオ信号は1フレーム遅延されサブサンプ
ル63および減算器65へ供給される。サブサンプル6
3へ供給されたビデオ信号は、サブサンプルされ、52
5遅延回路64により1フレーム遅延され減算器69へ
供給される。
【0006】入力端61から供給されたビデオ信号は、
減算器65により525H遅延回路62の出力である1
フレーム遅延信号が減算され、1フレーム間差信号がロ
ーパスフィルタ(以下LPFと記す)66へ供給され
る。この1フレーム間差信号は、LPF66により水平
低域成分が抽出され、ノイズ等の影響を軽減するために
コアリング回路67により、エッジ信号で制御されるコ
アリング特性でコアリングがかけられた後、係数回路6
8で係数倍され、水平低域成分の動き信号が最大値選択
回路73へ供給される。
【0007】また、入力端61から供給されたビデオ信
号は、減算器69により525H遅延回路64の出力で
ある2フレーム遅延信号が減算され、2フレーム間差信
号がコアリング回路70へ供給される。コアリング回路
70へ供給された2フレーム間差信号は、ノイズ等の影
響を軽減するためコアリングがかけられた後、係数回路
71および最大値選択回路73へ供給される。コアリン
グ回路70から係数回路71へ供給された2フレーム間
差信号は係数倍されて主に色信号を含む水平高域成分の
動き信号として、525H遅延回路72により1フレー
ム遅延された後、最大値選択回路73へ供給される。
【0008】最大値選択回路73には、1フレーム間の
差分値に基づいて検出された水平低域成分の動き信号、
2フレーム間の差分値に基づいて検出した主に色信号を
含む水平高域成分の動き信号、この水平高域成分の動き
信号が1フレーム遅延された動き信号(525H遅延回
路72の出力)が供給され、これら3つの動き信号の
内、最も動き側の信号(動きの大きい動き信号)を選択
して、最終の動き信号として出力端74へ供給する。こ
こで最も動き側の信号を選択する理由は、動きの検出漏
れの方が画質に及ぼす悪影響が大きいので、動きの検出
漏れを極力少なくするためである。
【0009】以上のように従来の動き検出回路では、1
フレーム間差分と2フレーム間差分に基づいて動きを検
出しているがコアリング特性および係数回路の係数を変
えることで、フレーム間差分を動き信号に変換する動き
の検出特性が変わる。ここで問題となるのは、エッジ部
と平坦部でコアリング特性は変えているものの基本的に
は動きの検出特性が固定なことである。フレーム間差分
が生じた場合でも、それが動きによるものなのかノイズ
によるものなのかを完全に分離することは出来ないの
で、どうしても動きの誤検出もしくは動きの検出漏れが
生じてしまう。その結果、例えばノイズリダクションに
おいては動き検出性能によるノイズ除去効果と動きに対
する弊害の兼ね合いが問題となる。
【0010】VTRでダビングを繰り返して雑音の多い
テープを再生している場合、また、テレビジョン放送受
信において降雨時の衛星放送など受信状態が悪い場合な
どのように入力映像信号のS/Nが非常に悪い場合に
は、動きの検出感度を落として静画と検出される割合を
高くする方がフレーム演算によるノイズ除去効果は高く
なるが、高画質の入力映像信号でノイズの少ない場合に
は動きの検出漏れによる残像等の動きに対する弊害が画
質を劣化させやすくなる。
【0011】また、動きの検出感度を上げて動画と検出
される割合を高くすると、動きの検出漏れは少なくなる
ので高画質の入力映像信号では残像などの動きに対する
弊害は減るが、ノイズの多い入力映像信号の場合にはノ
イズを動きと誤検出しやすくなるのでフレーム演算によ
るノイズ除去効果も低下する。このように動きの検出特
性が固定であると、ノイズを動きと誤検出する問題と動
きの検出漏れの問題が両立しないという問題がある。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】このように従来の動き
検出回路においては、例えばノイズリダクションに用い
た場合、動きの検出感度を低くすると、ノイズ除去効果
は高くなるが動きの検出漏れによる残像等の動きに対す
る弊害が発生しすくなる。逆に動きの検出感度を高くす
ると、動きの検出漏れは少なくなるので残像などの動き
に対する弊害は減るがノイズを動きと検出しやすくなる
のでフレーム演算によるノイズ除去効果が低下してしま
い、ノイズを動きと誤検出する問題と動きの検出漏れの
問題が両立しないという問題があった。この発明は上記
のような従来技術の欠点を除去し、ノイズを動きと誤検
出する問題と動きの検出漏れの問題を両立させることを
目的とするものである。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、この発明においては、映像信号をNフレーム期間
(Nは1以上の整数)遅延させる遅延手段と、前記映像
信号と前記遅延手段の出力信号とからNフレーム非相関
成分を演算し出力するフレーム非相関手段と、前記Nフ
レーム非相関成分から前記映像信号の動きを検出する動
き検出手段と、前記映像信号の帰線消去期間と前記遅延
手段の出力信号の帰線消去期間とからノイズ成分を演算
し出力するノイズ成分検出手段とを備え、前記ノイズ成
分のレベルに応じて前記動き検出手段の検出特性を変化
させることを特徴とする動き検出回路を提供する。
【0014】また、前記動き検出手段は、前記映像信号
のノイズが多いとき動きの検出感度を低くし、ノイズが
少ないとき動きの検出感度を高くすることを特徴とする
請求項1記載の動き検出回路を提供する。
【0015】また、チューナーで復調した映像信号(ま
たはFM信号を復調した映像信号)をNフレーム期間
(Nは1以上の整数)遅延させる遅延手段と、前記映像
信号と前記遅延手段の出力信号とからNフレーム非相関
成分を演算し出力するフレーム非相関手段と、前記Nフ
レーム非相関成分から前記映像信号の動きを検出する動
き検出手段と、前期チューナーの入力信号(または復調
前の前期再生FM信号)のレベルを検出する手段とを備
え、前記映像信号のレベルに応じて前記動き検出手段の
検出特性を変化させることを特徴とする動き検出回路を
提供する。
【0016】また、前記動き検出手段は、前記映像信号
のレベルが低いとき動きの検出感度を低くし、レベルが
高いとき動きの検出感度を高くすることを特徴とする請
求項3記載の動き検出回路を提供する。
【0017】
【作用】このように構成されたものにおいては、入力映
像信号のノイズ状態を検出し、このノイズ状態に応じて
動きの検出特性を変えることができるので、ノイズの多
い信号に対してはノイズを動きと誤検出することを減ら
し、ノイズの少ない信号に対しては動きの検出漏れを少
なくすることができる。
【0018】
【実施例】以下、この発明の実施例について、図1から
図8を参照して詳細に説明する。 第1の実施例
【0019】図1はこの発明に係る動き検出回路の第1
の実施例である。図1において、映像信号は、入力端1
0を介してフレームメモリ11および減算器12へ供給
される。フレームメモリ11へ供給された映像信号は1
フレーム分だけ遅延され減算器12へ供給される。減算
器12へ供給された入力端10から供給された映像信号
は、フレームメモリ11の1フレーム遅延された映像信
号が減算され、1フレーム間の差分信号が絶対値回路1
3へ供給される。絶対値回路13へ供給された1フレー
ム間の差分信号は、絶対値がとられコアリング回路14
およびサンプル/ホールド回路(以下S/H回路と記
す)19へ供給される。
【0020】ノイズの影響を無視すると、完全な静止画
では1フレーム間の差分値はゼロで、動画では有限の値
をとり動きの大きいほど1フレーム間の差分値も大きく
なることを利用して、コアリング回路14、係数回路1
5、およびクリップ回路16により後述する方法で、絶
対値回路13からの1フレーム間の差分信号の絶対値を
動き信号(値K;0≦K≦1,完全静止画でK=0,完
全動画でK=1)に変換して出力端23へ出力する。
【0021】図2は、図1のコアリング回路14からク
リップ回路16までの入出力特性を示し、この図を用い
て1フレーム間差分信号から動き信号への変換動作を説
明する。
【0022】絶対値回路13からの1フレーム間の差分
信号の絶対値を、コアリング回路14によりコアリング
して図2のAまたはBに相当するオフセット値を与え
る。このオフセット値が与えられた信号は、係数回路1
5により図2のa,b,cのような係数が掛けられて傾
きが決められる。この係数が掛けられた信号はクリップ
回路16により大きな信号は“1”でクリップして動き
信号として出力する。このようにして1フレーム間の差
分信号が動き信号(0≦K≦1)に変換される。ここ
で、2図の実線aと点線bとの比較からわかるように、
傾きが同じならばコアリング回路14でのオフセット値
を大きく設定するほど1フレーム間差分値が大きくない
と動き信号値は大きくならないので、動き検出として静
画と検出しやすくなり、動き検出感度は低下する。ま
た、図2の実線aと一点鎖線cとの比較からわかるよう
に、オフセット値が同じならば係数回路7の係数を小さ
く設定するほど1フレーム間差分値が大きくないと動き
信号は大きくならないので、動き検出として静画と検出
しやすくなり、動き検出感度は低下する。
【0023】次に、帰線消去期間の1フレーム間差分
値、つまり入力映像信号のノイズ状態による動き検出感
度の制御について説明する。これは帰線消去期間の1フ
レーム間差分値に応じてコアリング回路14のオフセッ
ト値または係数回路15の係数を変えることである。絶
対値回路13からの1フレーム間の差分信号の絶対値
は、S/H回路19へ供給される。入力映像信号より分
離された同期信号がタイミング制御部18へ供給され、
この同期信号に基づいて帰線消去期間を示す信号がS/
H回路19へ供給される。S/H回路19は、スパイク
状のノイズの影響を防ぐために、絶対値回路13からの
1フレーム間の差分信号の絶対値を帰線消去期間で平滑
化した信号をサンプル/ホールドして積分器20へ供給
する。
【0024】積分器20は、帰線消去期間毎に得られる
1フレーム間差分信号の絶対値を更に積分して平滑化し
て非線形回路21および22へ供給する。非線形回路2
1は、積分器20より得られる帰線消去期間の1フレー
ム間差分信号の絶対値をオフセット値に変換してコアリ
ング回路14へ供給する。非線形回路22は、積分器2
0より得られる帰線消去期間の1フレーム間差分信号の
絶対値を係数値に変換して係数回路15へ供給する。
【0025】図3に非線形回路21の入出力特性を示
し、これを用いて非線形回路21の動作を説明する。入
力の帰線消去期間の1フレーム間差分信号の絶対値の積
分値が大きいほど出力のオフセット値が大きくなるよう
に動作する。これはコアリング回路14、係数回路15
およびクリップ回路16の組み合わせと同様の回路で実
現可能であるし、ROMを用いても良い。
【0026】図4に非線形回路22の入出力特性を示
し、これを用いて非線形回路22の動作を説明する。入
力の帰線消去期間の1フレーム間差分信号の絶対値の積
分値が大きいほど出力の係数値が小さくなるように動作
する。これはコアリング回路14、係数回路15および
クリップ回路16の組み合わせと同様の回路で点線の特
性を実現し、この後で図4の値“D”から減算してい
き、最後に図4の値“E”より小さい値をクリップすれ
ば実線の特性が実現可能であるし、非線形回路20と同
じようにROMを用いても良い。
【0027】帰線消去期間には動きによる映像信号の変
化は無いので、帰線消去期間の1フレーム間差分信号は
純粋にノイズであり、また、帰線消去期間のノイズ状態
とその他の絵柄期間のノイズ状態もほぼ同じと考えられ
る。したがって、帰線消去期間の1フレーム間差分信号
の絶対値が大きい、すなわち入力映像信号にノイズが多
い場合にはそれに応じてコアリング回路14のオフセッ
ト値は大きく、係数回路15の係数値は小さくなるよう
に動作する。つまり、動き検出感度は低下してノイズを
動きと誤検出する可能性は減る。また、帰線消去期間の
1フレーム間差分信号の絶対値が小さい、すなわち入力
映像信号にノイズが少ない場合には、それに応じてコア
リング回路14のオフセット値は小さく、係数回路15
の係数値は大きくなるように動作する。つまり、動き検
出感度は高くなって動きの検出漏れは減る。また、この
実施例において減算器12と絶対値回路13の間に必要
に応じてローパスフィルタやハイパスフィルタを挿入し
ても良い。 第2の実施例
【0028】図5はこの発明に係る動き検出回路の第2
の実施例である。第1の実施例と同じものについては同
一番号を付し説明は省略する。第1と第2の実施例の違
いは、入力映像信号がビデオ・テープ・レコーダ(以下
VTRと記す)の記録媒体である磁気テープから再生さ
れた信号(再生FM信号)を処理した信号(再生映像信
号)であり、再生FM信号のレベルを検出し、この検出
したレベルに応じてコアリング回路14のオフセット値
と係数回路15の係数を変化させて動き検出の特性を変
化させる点である。
【0029】図5において、磁気テープから磁気ヘッド
で再生され、プリアンプで増幅された再生FM信号(F
M変調されている)は、入力端31を介して再生処理回
路32および整流器34へ供給される。再生処理回路3
2へ供給された再生FM信号は、FM復調等の処理をさ
れ、A/D変換器33でアナログ−ディジタル変換され
た後、フレームメモリ11および減算器12へ供給され
る。フレームメモリ11からクリップ回路16までの構
成および動作は第1の実施例と同じである。次に、再生
FM信号のレベルによる動き検出特性の制御について説
明する。
【0030】整流器34で整流された後、LPF23で
平滑化された再生FM信号のレベルは、A/D変換器3
3によりアナログ−ディジタル変換されて非線形回路3
7および38へ供給される。非線形回路37および38
へ供給された信号は、それぞれコアリング回路14のオ
フセット値および係数回路15の係数に変換される。一
般に、磁気テープから再生された再生FM信号のレベル
が大きい場合には再生映像信号のS/Nも良く、再生F
M信号のレベルが小さい場合には映像信号のS/Nも悪
い。従って第1の実施例と同様に、再生FM信号のレベ
ルが大きく再生映像信号のノイズが少ない場合には、コ
アリング回路14のオフセット値を小さくし係数回路1
5の係数を大きくすることにより動きの検出漏れを少な
くする。また、再生FM信号のレベルが小さく再生映像
信号のノイズが多い場合には、コアリング回路14のオ
フセット値を大きくし係数回路15の係数を小さくする
ことによりノイズを動きと誤検出することを防ぐ。図6
に非線形回路37の入出力特性を示す。これは第1の実
施例の非線形回路22と同様の回路で実現することがで
きる。
【0031】図7に非線形回路38の入出力特性を示
す。これは小さな値(図中“F”以下)をクリップする
こと以外は非線形回路21と同様の回路で実現すること
ができる。
【0032】以上のように、この実施例でも、再生FM
信号のレベルが大きく再生映像信号のノイズが少ない場
合には、コアリング回路14のオフセット値を小さくし
係数回路15の係数を大きくすることにより動きの検出
漏れを少なくすることができる。また、再生FM信号の
レベルが小さく再生映像信号のノイズが多い場合には、
コアリング回路14のオフセット値を大きくし係数回路
15の係数を小さくすることによりノイズを動きと誤検
出することを防ぐことができる。また、この実施例にお
いて、LPF35の後ろにS/H回路を設けて帰線消去
期間の再生FM信号のレベルを検出しても良い。
【0033】また、第1および第2の実施例ではそれぞ
れコアリング回路14のオフセット値と係数回路15の
係数の両方を変えて動きの検出特性を制御したが、どち
らか一方を制御するだけでも良い。
【0034】以上説明したようにこの発明によれば、入
力映像信号のノイズを検出してノイズが多い場合には動
きの検出感度を低くし、ノイズが少ない場合には動きの
検出感度を高くするので、ノイズが多い場合にはノイズ
を動きと誤検出することが少なくでき、高画質の入力信
号でノイズが少ない場合には動きの検出漏れが少なくな
り残像など動きに対する弊害を少なくすることができ
る。 第3の実施例
【0035】図8はこの発明に係る動き検出回路の第3
の実施例であり、巡回形ノイズリダクションに適用した
場合のブロック図である。第1の実施例と同じものにつ
いては同一番号を付し説明は省略する。
【0036】入力映像信号は入力端41を介してライン
ノイズリダクション(以下ラインNRと記す)42、減
算器43、減算器47へ供給される。ラインNR42へ
供給された入力映像信号は、ライン相関を利用してノイ
ズが除去され、このノイズが除去された映像信号(ライ
ンNR出力)が混合器44へ供給される。減算器43へ
供給された入力映像信号は係数回路45から供給された
ノイズが減算され、ノイズの除去された映像信号(フレ
ームNR出力)が混合器44およびフレームメモリ11
へ供給される。フレームメモリは供給された信号を1フ
レーム分遅延させ減算器47へ供給する。減算器47へ
供給された入力映像信号は、入力映像信号が1フレーム
遅延された信号であるフレームメモリ11の出力信号が
減算され、1フレーム間差分信号が絶対値回路13およ
びリミッタ46へ供給される。リミッタ46に供給され
た1フレーム間差分信号は、大振幅成分が抑圧され、小
振幅成分がフレーム間ノイズとして抽出され、抽出され
たノイズは係数回路45により係数倍され減算器43へ
供給される。ノイズの除去された映像信号はフレームメ
モリに帰還され巡回形NRを構成する。
【0037】混合器44には、ラインNR42からライ
ンNR出力および減算器43からフレームNR出力が供
給されており、クリップ回路から供給されている動き信
号(値K;0≦K≦1)に応じた比率で混合され出力端
53へ出力される。
【0038】巡回形NRループを形成している係数回路
45は、巡回形NRを動き適応にするものであり、この
係数が大きい程NR効果が大きく(動きに対する弊害も
多きい)、またこの係数が小さいほど動きに対する弊害
は小さい(NR効果も小さい)。従って、検出した動き
が大きいときは係数回路45の係数を小さくし、また動
きの小さいときは係数を大きくすれば良い。これは減算
器52で動き信号の値を“1”より減算した値をNR係
数(値1−K;0≦1−K≦1)として係数回路45の
係数とすれば良い。
【0039】以上説明したように、この発明をNR回路
に適応すれば、入力映像信号のノイズが少なく、ノイズ
除去効果は小さくても良いから残像など動きに対する弊
害を少なくしたい場合には、入力映像信号のノイズに応
じて動きの検出感度が高くなるので動きに対する弊害が
少ない。また、入力映像信号のノイズが多く、残像など
動きに対する弊害を許容してもノイズ除去効果を大きく
したい場合には、入力映像信号のノイズに応じて動きの
検出感度が低くなるので動きの検出漏れは増えるもの
の、ノイズを動きと誤検出することが少なくなるのでノ
イズ除去効果は大きくすることができる。
【0040】
【発明の効果】この発明によれば、入力映像信号のノイ
ズ状態を検出し、これに応じてノイズが多い信号に対し
ては動きの検出感度を低くすることでノイズを動きと誤
検出することを減らし、ノイズが少ない信号に対しては
動きの検出感度を高くすることで動きの検出漏れの少な
い動き検出回路を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係る動き検出回路の一実施例のブロ
ック図である。
【図2】コアリング回路、係数回路、クリップ回路の入
出力特性を示す図である。
【図3】非線形回路21の入出力特性を示す図である。
【図4】非線形回路22の入出力特性を示す図である。
【図5】この発明に係る動き検出回路の他の実施例のブ
ロック図である。
【図6】非線形回路37の入出力特性を示す図である。
【図7】非線形回路38の入出力特性を示す図である。
【図8】この発明に係る動き検出回路の他の実施例のブ
ロック図である。
【図9】従来の動き検出回路のブロック図である。
【符号の説明】
11…フレームメモリ、12…減算器、13…絶対値回
路、14…コアリング回路、15…係数回路、16…ク
リップ回路、17…入力端、18…タイミング制御部、
19…サンプル/ホールド回路、20…積分器、21…
非線形回路、22…非線形回路
【手続補正書】
【提出日】平成4年3月30日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0014
【補正方法】変更
【補正内容】
【0014】また、前記動き検出手段は、前記映像信号
のノイズが多いとき動きの検出感度を低くし、ノイズが
少ないとき動きの検出感度を高くすることを特徴とする
前記動き検出回路を提供する。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0016
【補正方法】変更
【補正内容】
【0016】また、前記動き検出手段は、前記映像信号
のレベルが低いとき動きの検出感度を低くし、レベルが
高いとき動きの検出感度を高くすることを特徴とする
動き検出回路を提供する。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 映像信号をNフレーム期間(Nは1以上
    の整数)遅延させる遅延手段と、 前記映像信号と前記遅延手段の出力信号とからNフレー
    ム非相関成分を演算し出力するフレーム非相関手段と、 前記Nフレーム非相関成分から前記映像信号の動きを検
    出する動き検出手段と、 前記映像信号の帰線消去期間と前記遅延手段の出力信号
    の帰線消去期間とからノイズ成分を演算し出力するノイ
    ズ成分検出手段とを備え、 前記ノイズ成分のレベルに応じて前記動き検出手段の検
    出特性を変化させることを特徴とする動き検出回路。
  2. 【請求項2】 前記動き検出手段は、前記映像信号のノ
    イズが多いとき動きの検出感度を低くし、ノイズが少な
    いとき動きの検出感度を高くすることを特徴とする請求
    項1記載の動き検出回路。
  3. 【請求項3】 チューナーで復調した映像信号(または
    FM信号を復調した映像信号)をNフレーム期間(Nは
    1以上の整数)遅延させる遅延手段と、 前記映像信号と前記遅延手段の出力信号とからNフレー
    ム非相関成分を演算し出力するフレーム非相関手段と、 前記Nフレーム非相関成分から前記映像信号の動きを検
    出する動き検出手段と、 前期チューナーの入力信号(または復調前の前期再生F
    M信号)のレベルを検出する手段とを備え、 前記映像信号のレベルに応じて前記動き検出手段の検出
    特性を変化させることを特徴とする動き検出回路。
  4. 【請求項4】 前記動き検出手段は、前記映像信号のレ
    ベルが低いとき動きの検出感度を低くし、レベルが高い
    とき動きの検出感度を高くすることを特徴とする請求項
    3記載の動き検出回路。
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