JPH0591532A - Image filter and adaptive type image filter learning method - Google Patents
Image filter and adaptive type image filter learning methodInfo
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Landscapes
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は画像フィルタに関し、特
に、入力画像に応じて回路定数を適応的に変化させ、画
質向上を行う画像フィルタに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image filter, and more particularly to an image filter which adaptively changes a circuit constant according to an input image to improve the image quality.
【0002】[0002]
【従来の技術】テレビジョン受信機やビデオテープレコ
ーダ(VTR)の画質を向上させるために、その映像信
号処理においては各部に各種の画像フィルタが用いられ
ている。例えば、複合信号を輝度信号と色信号に分離す
るためにY/C分離回路があり、輝度信号に含まれる雑
音を低減するために輝度信号雑音低減回路あるいはノイ
ズキャンセラがあり、色信号に含まれる雑音を低減する
ために色信号雑音低減回路があり、さらに、鮮明な映像
を得るために輪郭強調回路がある。2. Description of the Related Art In order to improve the image quality of a television receiver or a video tape recorder (VTR), various image filters are used in each part in the video signal processing. For example, there is a Y / C separation circuit for separating the composite signal into a luminance signal and a chrominance signal, and there is a luminance signal noise reduction circuit or a noise canceller for reducing the noise contained in the luminance signal, and the noise contained in the chrominance signal. There is a color signal noise reduction circuit to reduce noise, and an edge enhancement circuit to obtain a clear image.
【0003】これらの画像フィルタは、個々に望ましい
特性になるよう改善され、実際テレビジョン受信機やV
TRの画質もこれらの技術を背景に向上してきた。例え
ば、輝度信号雑音低減回路に関して言えば、輝度信号の
水平軸で雑音(高域の雑音)を低減する低域フィルタ型
の1次元雑音低減回路や、垂直軸を利用して雑音を低減
するくし形フィルタ型の2次元雑音低減回路や、さら
に、時間軸を利用して雑音低減を行う3次元雑音低減回
路が実現されている。また、入力信号の相関性を検出し
て、入力の画像状態に合わせて動作モードを切り替える
雑音低減回路が実用化されている。These image filters have been individually improved to the desired characteristics, and in fact television receivers and V receivers.
The image quality of TR has also improved against the background of these technologies. For example, regarding a luminance signal noise reduction circuit, a low-pass filter type one-dimensional noise reduction circuit that reduces noise (high frequency noise) on the horizontal axis of the luminance signal, or a comb that reduces noise using the vertical axis. A two-dimensional filter type two-dimensional noise reduction circuit and a three-dimensional noise reduction circuit that reduces noise using the time axis have been realized. Also, a noise reduction circuit that detects the correlation between input signals and switches the operation mode according to the input image state has been put into practical use.
【0004】例えば、動き適応3次元Y/C分離回路の
場合は、静止画像の場合は3次元でY/C分離を行って
最大限のY/C分離効果を持たせ、動きを検出すると画
面の全部あるいは一部を2次元Y/C分離に切り替え
て、3次元の欠点である動画像に対するボケを改善する
ものがある。For example, in the case of the motion adaptive three-dimensional Y / C separation circuit, in the case of a still image, the three-dimensional Y / C separation is performed to give the maximum Y / C separation effect, and when the motion is detected, the screen is displayed. There is a method in which all or part of the above is switched to two-dimensional Y / C separation to improve blurring for moving images, which is a three-dimensional defect.
【0005】同様に、3ラインY/C分離の場合にも、
通常は1次元フィルタよりY/C分離性能が優れる3ラ
インY/C分離を行い、3ラインY/C分離の苦手な信
号が来た場合には、それを検出して1次元フィルタ分離
あるいは色出力の抑圧により、3ラインY/C分離の欠
点を抑圧するものがある。Similarly, in the case of 3-line Y / C separation,
Normally, 3-line Y / C separation, which has better Y / C separation performance than a 1-dimensional filter, is performed, and when a signal that is not suitable for 3-line Y / C separation comes, it is detected and 1-dimensional filter separation or color There is one that suppresses the defect of 3-line Y / C separation by suppressing the output.
【0006】また、輝度信号雑音低減回路に関して言え
ば、雑音低減回路では雑音の低減と同時に解像度の劣化
も生じるので、通常は雑音低減回路が動作して信号に含
まれる雑音を低減し、雑音低減を行う信号の非相関成分
の量を検出して、非相関と判別した場合には雑音低減回
路をオフにして解像度劣化を防ぐというものがある。色
信号雑音低減回路や輪郭強調回路にしても同様に、非相
関成分の量を検出して動作を切り替えるものが存在す
る。As for the luminance signal noise reduction circuit, since the noise reduction circuit causes a reduction in noise and a deterioration in resolution at the same time, the noise reduction circuit normally operates to reduce the noise contained in the signal and reduce the noise. There is a method of detecting the amount of the non-correlation component of the signal for performing the above, and turning off the noise reduction circuit to prevent the deterioration of resolution when it is determined that there is no correlation. Similarly, there are color signal noise reduction circuits and contour enhancement circuits that switch the operation by detecting the amount of uncorrelated components.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の画像フ
ィルタの適応の度合いは十分ではなく、十分な画質向上
には至っていない。画像フィルタに於いては、常に効果
と弊害のトレードオフが存在し、その最適点は入力され
る画像に応じて刻々と変化するが、従来の画像フィルタ
はそれに十分に適応できていない。However, the degree of adaptation of the conventional image filter is not sufficient, and the image quality is not sufficiently improved. In the image filter, there is always a trade-off between the effect and the harmful effect, and the optimum point changes every moment depending on the input image, but the conventional image filter is not sufficiently adapted to it.
【0008】従来の方法では、技術者が非相関判別の方
法・手順・回路を考案し、半ば試行錯誤で画質向上を図
るため、ある種の画像においては、技術者が考慮しきれ
ない動作を示す場合があった。すなわち、検討した画像
に於いては非相関判別が効果を示し、画質を向上させて
も、検討できていないある種の画像の場合には弊害を示
すといった問題が生じていた。また、適応動作が未熟で
あるので画像適応にした画質改善の効果が小さく、画像
に詳しい人には画質向上の効果がわかっても、一般の人
々には効果として見えないという問題もあった。In the conventional method, an engineer devises a method, a procedure, and a circuit for discriminating the decorrelation to improve the image quality by half trial and error. Therefore, in a certain kind of image, an operation that cannot be considered by the engineer is performed. There was a case to show. That is, in the examined images, there is a problem that the decorrelation is effective, and even if the image quality is improved, it is harmful in the case of certain images that have not been examined. In addition, since the adaptation operation is immature, the effect of improving the image quality by image adaptation is small, and even if the person who is familiar with the image knows the effect of improving the image quality, there is a problem that it cannot be seen as an effect by the general public.
【0009】これらの問題は適応動作が不完全である為
に生じている。この問題を細分化すると、2点の問題か
ら適応動作の不十分が生じている。その2点を例をあげ
て説明する。These problems are caused by imperfect adaptation operations. When this problem is subdivided, the insufficient adaptive operation is caused by two problems. The two points will be described with examples.
【0010】輝度信号雑音低減回路の場合、水平走査時
間遅延した信号と遅延しない原信号との差信号(非相関
成分)を抽出し、これを原信号から引き算することによ
って雑音低減を行うが、その差信号の大きさによって信
号状態を検出している。すなわち、差信号が一定値以上
大きい場合は引き算動作を中止して解像度の劣化を防ぐ
ようになっている。In the case of the luminance signal noise reduction circuit, noise reduction is performed by extracting a difference signal (non-correlation component) between the signal delayed in the horizontal scanning time and the original signal not delayed and subtracting this from the original signal. The signal state is detected by the magnitude of the difference signal. That is, when the difference signal is larger than a certain value, the subtraction operation is stopped to prevent deterioration of resolution.
【0011】ここで、第1の問題は、信号状態の検出動
作が不十分であるという点である。非相関成分の量のみ
を検出して動作するが、雑音低減効果と解像度劣化のト
レードオフはこれだけでは最適点に位置させることは出
来ない。非相関成分の量だけではなく、信号に含まれる
雑音の量、信号のスペクトルなどに大きく影響されるの
は明かである。また、人間の目の感度は明るさになどよ
って異なり、明るい部分では雑音に対する感度は異な
る。つまり、より画質に適応し、画質改善を図るために
は、これらの状態を検出し、総合的に画像状態を調べな
くてはならない。従来は画質状態を総合的に認識して処
理する方法がなかった。The first problem is that the signal state detection operation is insufficient. It operates by detecting only the amount of uncorrelated components, but the trade-off between noise reduction effect and resolution degradation cannot be positioned at the optimum point by this alone. Obviously, not only the amount of uncorrelated components, but also the amount of noise contained in the signal, the spectrum of the signal, and the like are greatly affected. Also, the sensitivity of the human eye differs depending on the brightness, etc., and the sensitivity to noise differs in bright areas. That is, in order to more adapt to the image quality and improve the image quality, it is necessary to detect these states and comprehensively examine the image state. In the past, there was no method for comprehensively recognizing and processing the image quality state.
【0012】第2に、本来人間が見る画像はアナログ的
な量であるにも関わらず、相関の有無で動作を切り替え
るようなデジタル的な制御しかできておらず、中間的な
信号が来た場合には適応動作がなされないという問題点
がある。入力される画像の状態は細かく見ると無限存在
し、制御は連続的であるべきである。雑音低減回路に関
して言えば、トレードオフの最適点は、雑音低減を最大
にした所に存在する画像もあれば、10%の効果で雑音
低減を行うのが最適な画像も存在し、18%が最適とい
う画像も存在する。たとえば、非相関検出器が限度枠一
杯(ギリギリ)で検出できるような信号があったとす
る。この時、従来の雑音低減回路は非相関を検出し、雑
音低減回路をオフにし、かなりの割合でノイズを含む信
号を出力する。このような場合には、本来は、程々の雑
音低減能力になるよう雑音低減回路が動作することが望
ましい。Secondly, although the image originally viewed by human beings is an analog amount, only digital control is possible to switch the operation depending on the presence or absence of correlation, and an intermediate signal comes. In this case, there is a problem that the adaptive operation is not performed. The state of the input image is infinite when viewed in detail, and control should be continuous. As for the noise reduction circuit, the optimum point of the trade-off is that some images exist where the noise reduction is maximized, and some images have the best noise reduction with a 10% effect. There is also an image called optimal. For example, suppose that there is a signal that the decorrelation detector can detect within the limit frame. At this time, the conventional noise reduction circuit detects the decorrelation, turns off the noise reduction circuit, and outputs a signal containing noise at a considerable ratio. In such a case, it is originally desirable that the noise reduction circuit operates so that the noise reduction ability is moderate.
【0013】本発明は入力画像の状態を総合的に識別
し、その状態に合わせて画像フィルタの状態を最適化す
る適応型画像フィルタを提供することを目的とする。さ
らに、適応化の設計が容易で、設計時に予測しなかった
画像に対しても弊害を発生しにくい画像フィルタを提供
することを目的とする。An object of the present invention is to provide an adaptive image filter that comprehensively identifies the state of an input image and optimizes the state of the image filter according to the state. Further, it is another object of the present invention to provide an image filter which can be easily designed for adaptation and is less likely to cause an adverse effect even on an image which was not predicted at the time of design.
【0014】[0014]
【課題を解決するための手段】入力端子と出力端子と係
数可変手段を具備した画像フィルタに於いて、入力信号
の特徴を抽出する複数の特徴抽出手段と、前記特徴抽出
手段の出力信号から制御信号を発生させる制御信号発生
手段とを具備させ、制御信号発生手段の制御信号で係数
可変手段を制御するよう画像フィルタを構成する。制御
信号発生手段はファジィ推論あるいはニューラルネット
を利用した手段で実現する。これらの制御信号発生手段
は、入力画像から抽出した複数の特徴を総合的に判断し
て適切な制御信号を発生するようあらかじめプログラム
しておけば、実際に応用するにあたり、入力された信号
(情報)を総合的に判断し、適切なレベル(あるいは
値)の制御信号を発生させることができる。In an image filter having an input terminal, an output terminal, and a coefficient varying means, a plurality of feature extracting means for extracting features of an input signal, and control from output signals of the feature extracting means And a control signal generating means for generating a signal, and the image filter is configured to control the coefficient varying means by the control signal of the control signal generating means. The control signal generating means is realized by means using fuzzy inference or neural network. If these control signal generating means are programmed in advance so as to comprehensively judge a plurality of features extracted from the input image and generate an appropriate control signal, the input signal (information ) Is comprehensively judged and a control signal of an appropriate level (or value) can be generated.
【0015】[0015]
【作用】このように構成した適応画像フィルタは多種の
特徴を総合的に判断するため、検出ミスや誤動作が生じ
にくく、また、従来に比べて真の最適値により近い状態
に最適化することができる。Since the adaptive image filter constructed as described above comprehensively judges various characteristics, it is less likely that a detection error or malfunction will occur, and the adaptive image filter can be optimized to a state closer to the true optimum value than in the past. it can.
【0016】ファジィ推論を用いた制御信号発生手段
は、最適化のプログラムをルールで記述できるため、抽
出した各特徴による動作を分解整理して与えることが出
来るので、多種の特徴を抽出して正確に制御することが
可能になる。また、アナログ的(あいまいな)計算がで
きるので、明確な特徴を持たない信号に対しても、誤動
作することなく適切に対応でき、かつ、従来のような切
り替えに代表される離散的な制御ではなく度合いに応じ
た制御が可能になる。さらに、制御の与え方がルールと
いう形に分解されるので、制御を変更する場合の対応が
容易であり、新たな特徴抽出手段とルールの追加によ
り、より高度な適応への発展がスムーズに行えるように
なる。すなわち、従来の適応型画像フィルタが持つ欠点
を大幅に低減し、より特性を理想に近づけた画像フィル
タを実現できるものである。Since the control signal generating means using fuzzy inference can describe an optimization program by rules, it is possible to decompose and rearrange operations by each extracted feature, and thus to extract various types of features and accurately. Can be controlled. In addition, since analog (ambiguous) calculations can be performed, signals that do not have clear characteristics can be handled appropriately without malfunction, and with conventional discrete control represented by switching. Instead, control according to the degree becomes possible. Furthermore, since the method of giving control is decomposed into rules, it is easy to deal with changes in control, and the addition of new feature extraction means and rules allows smooth development to higher-level adaptation. Like That is, the drawbacks of the conventional adaptive image filter can be significantly reduced, and an image filter having characteristics closer to ideal can be realized.
【0017】ニューラルネットを用いた制御信号発生手
段の場合も同様な効果があるが、最適化のプログラムは
ルールで記述するわけではなく、ニューラルネットを教
育することで行うので、制御を変更する場合にはニュー
ラルネットを再教育しなくてはならず、この課程がやり
直しになるという点でファジィ推論の制御信号発生手段
に劣る。しかし、こちらは、ルールの形に明確にできな
い場合にでもニューラルネットに経験学習させることに
よって実現できるという利点を持っている。The same effect can be obtained in the case of the control signal generating means using the neural network, but the optimization program is not described by the rule, but is performed by teaching the neural network. Therefore, when the control is changed. It is inferior to the control signal generating means of fuzzy reasoning in that the neural network has to be re-educated and this process has to be redone. However, this has the advantage that it can be realized by making the neural net experience learning even when the shape of the rule cannot be clarified.
【0018】[0018]
【実施例】以下、この発明の実施例を図面を用いて説明
する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0019】図1…本発明の実施例を示す。この適応画
像フィルタは信号を入力する入力端子11と出力する出
力端子12を備え、入力端子11には3個の特徴抽出手
段13、14、15が接続され、その特徴抽出手段1
3、14、15の出力は制御信号発生手段16に供給さ
れ、さらに、制御信号発生手段16の出力は画像フィル
タ17の係数可変手段18に接続されている適応画像フ
ィルタである。FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. This adaptive image filter includes an input terminal 11 for inputting a signal and an output terminal 12 for outputting a signal, and three feature extracting means 13, 14, 15 are connected to the input terminal 11 and the feature extracting means 1 is provided.
The outputs of 3, 14, and 15 are supplied to the control signal generating means 16, and the output of the control signal generating means 16 is an adaptive image filter connected to the coefficient changing means 18 of the image filter 17.
【0020】入力の画像信号は刻々と変化するが、その
瞬間毎の特徴を特徴抽出手段13〜15が抽出する。各
特徴抽出手段13〜15が抽出する特徴は異なり、例え
ば、あるものは高域成分の量を抽出したり、あるものは
低域成分の量を抽出したり、またあるものは一定時間離
れた部分との相関性を抽出したりする。制御信号発生手
段16は抽出した特徴を総合的に判断し、適正な制御信
号を出力する。総合的判断は、ファジィ推論あるいはニ
ューラルネットによる推論で行う。このようにして発生
された制御信号は係数可変手段18に供給されて、特徴
抽出により調べた入力の画像信号に適するように係数可
変手段18の係数を変化させ、入力の画像信号に適する
ように画像フィルタ17の特性を変化させる。Although the input image signal changes every moment, the feature extracting means 13 to 15 extract the feature at each moment. The features extracted by the respective feature extracting means 13 to 15 are different. For example, some extract the amount of high frequency components, some extract the amount of low frequency components, and some are separated by a certain time. Extract the correlation with the part. The control signal generating means 16 comprehensively judges the extracted characteristics and outputs an appropriate control signal. Fuzzy inference or inference by neural network is used for the comprehensive judgment. The control signal generated in this manner is supplied to the coefficient changing means 18 to change the coefficient of the coefficient changing means 18 so as to be suitable for the input image signal examined by the feature extraction so as to be suitable for the input image signal. The characteristics of the image filter 17 are changed.
【0021】例えば、雑音低減回路を例にしてもう少し
具体的に説明すれば、入力の雑音が大きい信号の場合に
は、画像フィルタが大きい雑音低減効果を持つように係
数を変化させて雑音の少ない見やすい画像にして出力す
る。逆に入力の雑音が小さい場合には画像フィルタの雑
音低減効果が小さくなるように係数を可変して、あるい
は、輪郭強調効果を持つように係数を可変させて鮮明な
画像を出力する。このような形で応用できる。For example, a noise reduction circuit will be described in more detail. In the case of a signal having a large input noise, the coefficient is changed so that the image filter has a large noise reduction effect, and the noise is reduced. Output as a legible image. On the contrary, when the input noise is small, the coefficient is varied so that the noise reduction effect of the image filter is reduced, or the coefficient is varied so as to have the edge enhancement effect, and a clear image is output. It can be applied in this way.
【0022】ファジィ推論は古くから公知であり、近年
応用がさかんであるが、画像フィルタに応用された例は
ない。画像フィルタに入力する信号そのものにファジィ
推論を適用するのは困難であるが、本発明のように制御
部分への応用なら可能である。画像フィルタは計算量が
膨大になるため、計算はハードウェアで行わないと、リ
アルタイムの表示ができない。例えばテレビジョン信号
をデジタル処理する場合は、通常色副搬送波の4倍の周
波数(約14MHz)でサンプリングして処理する。リ
アルタイムに画像を出力する為にはこの期間内に多数の
演算処理を行わなくてはならず、最新のプロセッサでも
処理ができないほどの計算量である。例えば、画素毎あ
るいはライン毎にプロセッサを持たせるなどマルチプロ
セッサ構成にすれば、ソフトウェアでの計算も可能であ
るが、大量のプロセッサが必要となる(ライン毎の場合
で525個)ため、コストは極めて高価なものになり、
また機器のサイズも極めて大きくなるため、民生用には
使えない。本発明は画像処理そのものはハードウェアで
行い、最適化させる制御信号のみにファジィ推論を利用
するというものである。このように構成すれば、画像計
算の本質の部分はハードウェアで行うことができるの
で、現在の技術でも1チップのICに回路を集積でき
る。また、ファジィ推論する部分に関しては、制御信号
であるので、本来の画像信号から大幅に情報量および計
算量を削減できる。制御信号のビット数は画像信号に比
べ半分〜1/4でよい。また、計算するポイントの数が
少なく、計算の複雑さもずっと少ない。Fuzzy reasoning has been known for a long time, and its application has been remarkable in recent years, but it has not been applied to an image filter. It is difficult to apply fuzzy inference to the signal itself input to the image filter, but it can be applied to the control part as in the present invention. Since the image filter requires a huge amount of calculation, real-time display is not possible unless the calculation is performed by hardware. For example, when a television signal is digitally processed, it is sampled and processed at a frequency (about 14 MHz) four times as high as that of a normal color subcarrier. In order to output an image in real time, a lot of arithmetic processing must be performed within this period, which is a calculation amount that cannot be processed even by the latest processor. For example, if a multiprocessor configuration such as having a processor for each pixel or for each line enables calculation by software, a large number of processors are required (525 for each line), so the cost is low. Becomes extremely expensive,
Moreover, the size of the device becomes extremely large, so it cannot be used for consumer use. According to the present invention, the image processing itself is performed by hardware, and the fuzzy inference is used only for the control signal to be optimized. With this configuration, since the essential part of image calculation can be performed by hardware, the circuit can be integrated in a single-chip IC even with the current technology. Further, since the fuzzy inference part is a control signal, the amount of information and the amount of calculation can be greatly reduced from the original image signal. The number of bits of the control signal may be half to 1/4 that of the image signal. It also has a smaller number of points to calculate and is much less computationally complex.
【0023】ファジィ推論のプログラムを記憶してプロ
セッサが検出信号が来る度に計算しても良いが、テーブ
ルルックアップ方式によっても可能である。すなわち、
入力される可能性のあるデータすべてに対してあらかじ
めファジィ推論を計算しておき、入力データをメモリー
のアドレスとし、そこのデータ部分にファジィ推論の結
果を保存するようにすれば、特徴抽出結果をアドレスと
してメモリーを参照するだけでファジィ推論の結果(制
御信号)が得られる。特徴抽出信号は、画像信号と異な
り、分解能は少なくて良いので、このような方法をとっ
ても、メモリ量は膨大にならず、容易にICにおさめる
ことができる量となる。The fuzzy reasoning program may be stored and calculated every time the detection signal is received by the processor, but a table lookup method is also possible. That is,
If the fuzzy inference is calculated in advance for all the data that may be input, the input data is used as the memory address, and the result of the fuzzy inference is stored in the data part of that, the feature extraction result will be obtained. The result of fuzzy inference (control signal) can be obtained simply by referring to the memory as the address. Unlike the image signal, the feature extraction signal may have a low resolution. Therefore, even if such a method is adopted, the memory amount does not become enormous and the amount can be easily stored in the IC.
【0024】例えば、図1において、特徴抽出1を4ビ
ット(16段階)とし、特徴抽出2と特徴抽出3を2ビ
ット( 4段階) とし、出力する制御信号を4ビット(1
6段階)とすれば、必要とするアドレスは8ビットであ
り、1024ビットのメモリーで制御信号発生手段が実
現できる。しかも、これはROMでよいので、ICの中
のごくー部として同一チップ上に集積できる。For example, in FIG. 1, the feature extraction 1 is 4 bits (16 steps), the feature extraction 2 and the feature extraction 3 are 2 bits (4 steps), and the output control signal is 4 bits (1 step).
If there are 6 stages), the required address is 8 bits, and the control signal generating means can be realized by a 1024 bit memory. Moreover, since this can be a ROM, it can be integrated on the same chip as a very small part in the IC.
【0025】比較の為に、画像フィルタ全部をテーブル
ルック方式にすることを考えてみる。すると、入力信号
と出力信号、さらには、内部で遅延処理する信号などす
べてを8ビット以上で処理しなくてはならないので、膨
大なメモリが必要となり、現実的ではない。入力するポ
イントを3点の場合を考えると、アドレスが24ビット
となって、必要なメモリは134217728ビットと
膨大になる。アドレスの1ビット増加は2倍のメモリを
必要とすることを意味し、制御信号のみ扱うように構成
してビット数を減らす効果は極めて大きい。For comparison, consider that all the image filters are of the table look type. Then, since the input signal and the output signal, as well as the signal internally delayed, must be processed with 8 bits or more, a huge memory is required, which is not realistic. Considering the case of inputting three points, the address becomes 24 bits, and the required memory becomes huge as 1,341,728 bits. An increase of 1 bit in the address means that twice the memory is required, and the effect of reducing the number of bits by configuring only the control signal is extremely large.
【0026】また、本発明の方式は特徴抽出で行うの
で、ビット数が少ないものの、抽出する特徴の数が増え
ると急に必要なメモリ量が増える。この場合、制御信号
発生手段を多段階の構成にすることにより、メモリ量削
減ができる。すなわち、抽出した特徴をいくつかのグル
ープに分類し、グループ毎に中間的な制御信号発生さ
せ、その中間的制御信号を次の段でさらに合成して制御
信号を生成するよう構成するのである。このようにすれ
ば、抽出する特徴が増加してもメモリ量は少なく抑える
ことができる。例えば、4ビットずつの4種の特徴を扱
う場合、アドレスは16ビットでメモリは262144
ビット必要になるが、これを2種づつ2グループに分解
すれば、各グループのアドレスは8ビットでメモリはグ
ループ当たり1024ビットにできる。中間制御信号を
合成して制御信号を作り出す部分も必要となるが、合計
でも3072ビットのメモリで実現でき、十分実用的で
ある。本発明の場合、テーブルルックアップするのは制
御信号だけであるので、このような手法が可能となる。Since the method of the present invention is performed by feature extraction, although the number of bits is small, the required memory amount suddenly increases as the number of features to be extracted increases. In this case, the memory amount can be reduced by using the control signal generating means having a multi-stage configuration. That is, the extracted features are classified into several groups, an intermediate control signal is generated for each group, and the intermediate control signal is further combined in the next stage to generate a control signal. By doing so, even if the number of features to be extracted is increased, the amount of memory can be suppressed to be small. For example, when handling 4 types of 4 bit features, the address is 16 bits and the memory is 262144.
Bits are required, but if these are divided into two groups of two types, the address of each group is 8 bits and the memory can be 1024 bits per group. A part for producing the control signal by synthesizing the intermediate control signal is also required, but it can be realized with a memory of 3072 bits in total, which is sufficiently practical. In the case of the present invention, such a method is possible because only the control signal is used for the table lookup.
【0027】本発明のように画像フィルタ17の本質の
部分はハードウェアで用意し、制御部のみファジィ推論
で制御信号を発生させれば、小型でしかも高度な適応型
画像フィルタを実現できる。さらに、画像フィルタの基
本部分は技術が確率されているが、適応部に関しては、
これからの技術である。本発明は適応部をソフトウェア
で実現するものであるので、プログラムの変更によっ
て、画質フィルタのハードウェア部分は変更せずに適応
改善による特性の向上が可能である。また、テレビジョ
ン受信機やレーザーディスクやVTRなど、類似の技術
であるにも関わらず、微妙に特性が異なるために、従来
の画像フィルタでは他の機器への転用が困難であった
が、本発明の画像フィルタはソフトウェアの変更すなわ
ちROMの書換だけで特性をチューニングでき、応用範
囲が広いという利点も持っている。 図2…垂直雑音低減回路へ適用した実施例 より具体的な実施例は図2に示される。この例はテレビ
ジョン信号の輝度信号雑音雑音低減回路である。If the essential part of the image filter 17 is prepared by hardware as in the present invention and only the control section generates a control signal by fuzzy inference, a compact yet sophisticated adaptive image filter can be realized. In addition, although the basic part of the image filter is promising technology, as for the adaptation part,
This is a future technology. Since the present invention realizes the adaptation unit by software, it is possible to improve the characteristics by the adaptation improvement by changing the program without changing the hardware part of the image quality filter. In addition, although it is a similar technology such as a television receiver, a laser disk, a VTR, etc., it has been difficult to use the conventional image filter for other devices because of its slightly different characteristics. The image filter of the invention has the advantage that the characteristics can be tuned only by changing the software, that is, rewriting the ROM, and the application range is wide. FIG. 2 ... Embodiment applied to vertical noise reduction circuit A more concrete embodiment is shown in FIG. This example is a luminance signal noise noise reduction circuit for television signals.
【0028】基本的には、入力端子21と出力端子22
があって、入力信号は、1H遅延手段23及び減算手段
24に入力される。減算手段24では、入力信号と水平
走査期間(1H)遅延した信号との差(非相関成分)を
取り出しリミッタ25に供給する。リミッタ25である
振幅以上の非相関成分をカットし、減算手段26で前記
入力信号から非相関成分を引き去り、雑音を低減して出
力する回路である。このシステムの伝達特性は非相関成
分の量がリミッタにかからないとき、Basically, the input terminal 21 and the output terminal 22
Therefore, the input signal is input to the 1H delay means 23 and the subtraction means 24. The subtraction means 24 extracts the difference (non-correlation component) between the input signal and the signal delayed by the horizontal scanning period (1H) and supplies it to the limiter 25. The limiter 25 is a circuit that cuts off an uncorrelated component having an amplitude equal to or larger than the amplitude, subtracts the uncorrelated component from the input signal by the subtracting unit 26, reduces noise, and outputs the circuit. The transfer characteristic of this system is that when the amount of uncorrelated components does not reach the limiter,
【0029】 gain = 1.0 - g( 1.0-exp(-jωt ) (1) となる。ここで j は sqrt(-1) であり、ωは角周波
数、t は遅延手段の遅延時間、g は可変利得増幅器の増
幅率である。仮に g=0.5 とすると、この雑音低減回路
は相関のある信号では利得は 1.0 となり、相関のない
信号では利得は0. 0 となる。Gain = 1.0-g (1.0-exp (-jωt) (1) where j is sqrt (-1), ω is the angular frequency, t is the delay time of the delay means, and g is variable. The amplification factor of the gain amplifier If g = 0.5, the noise reduction circuit has a gain of 1.0 for correlated signals and 0.0 for uncorrelated signals.
【0030】本発明の実施例では、入力端子21と、減
算手段24の出力端にそれぞれ検出手段27、28が接
続されており、それらの出力は制御信号発生手段29に
入力されている。そして、制御信号発生手段29から出
力される制御信号は、可変利得増幅器30の増幅率を制
御する。可変利得増幅器30は、リミッタ25の出力の
利得を制御して、先の減算手段26に供給している。In the embodiment of the present invention, the detecting means 27 and 28 are connected to the input terminal 21 and the output terminal of the subtracting means 24, respectively, and their outputs are inputted to the control signal generating means 29. Then, the control signal output from the control signal generating means 29 controls the amplification factor of the variable gain amplifier 30. The variable gain amplifier 30 controls the gain of the output of the limiter 25 and supplies it to the subtracting means 26.
【0031】雑音低減回路は雑音を減らして雑音の少な
い画像にするが、反面解像度を悪化させるという弊害も
ある。式 (1) では非相関信号の利得が 0.0 であるの
で、非相関信号は出力されず、雑音低減回路で除去され
る。画像信号は垂直相関があることが多いが、相関のな
い信号も多くある。この例のような垂直雑音低減回路で
は、完全に垂直の線あるいは完全に平坦な面以外は非相
関成分を含むが、それをそぎ落としてしまう。すなわ
ち、解像度が劣化する。雑音だけを削ればよいのだが、
雑音と微小信号の区別ができないため、このようにな
る。そこで、非相関成分の量がある程度以上大きいなら
ば、それは信号であるとみなして雑音低減回路をオフ
(可変利得増幅器30の増幅率をゼロにする)にして解
像度劣化を防ぎ、非相関成分の量がある程度より小さい
ならば、それは雑音であるとみなして除去するというの
が従来の雑音低減回路である。Although the noise reduction circuit reduces noise to form an image with less noise, it also has the disadvantage of deteriorating the resolution. Since the gain of the decorrelation signal is 0.0 in Eq. (1), the decorrelation signal is not output and is removed by the noise reduction circuit. Image signals often have vertical correlation, but many signals do not have correlation. In a vertical noise reduction circuit like this example, a non-correlation component is included except for a perfectly vertical line or a perfectly flat surface, but it is cut off. That is, the resolution deteriorates. I only need to remove the noise,
This is because noise and minute signals cannot be distinguished. Therefore, if the amount of the non-correlation component is larger than a certain amount, it is regarded as a signal and the noise reduction circuit is turned off (the amplification factor of the variable gain amplifier 30 is set to zero) to prevent the deterioration of resolution, and It is a conventional noise reduction circuit that if the amount is smaller than a certain amount, it is regarded as noise and removed.
【0032】入力の画像信号には種々のものがあるの
で、非相関成分の量を検出しての制御だけでは十分でな
く、より細かく制御すれば、弊害を抑圧しての雑音低減
ができるようになり、画質向上ができる。例えば、人間
の視覚には明るい画像部分の感度が低いという性質があ
る。このため、明るい画像部では雑音は目だちにくく、
中間以下の輝度の時雑音が目だち易い。このような性質
も含めて適応できる雑音低減回路を実現すれば、画質向
上ができ、図2はそれを実現した例である。Since there are various kinds of input image signals, it is not sufficient to control only by detecting the amount of the non-correlation component, and if the control is performed more finely, it is possible to suppress the adverse effect and reduce the noise. Therefore, the image quality can be improved. For example, human vision has a property that sensitivity of a bright image portion is low. Therefore, noise is less noticeable in bright image areas,
When the brightness is below the middle level, noise is likely to be noticed. If a noise reduction circuit that can adapt to such a property is realized, the image quality can be improved, and FIG. 2 shows an example in which it is realized.
【0033】検出手段28で非相関成分の量を検出し、
検出手段27で明るさを検出する。制御信号発生手段2
9は2つの検出信号からファジィ推論で制御信号を発生
し、可変利得増幅器30の増幅率を制御する。ファジィ
推論するにあたり、次のようなルールにすればよい。The detection means 28 detects the amount of the uncorrelated component,
The detecting means 27 detects the brightness. Control signal generating means 2
9 generates a control signal by fuzzy inference from the two detection signals, and controls the amplification factor of the variable gain amplifier 30. In fuzzy reasoning, the following rules should be applied.
【0034】 ルール … ( if ) … ( then ) ルール1…非相関成分の量が大きいならば…可変利得増幅器の増幅率を小さ くする ルール2…非相関成分の量が小さいならば…可変利得増幅器の増幅率を大き くする ルール3…非相関成分が頻発するならば …可変利得増幅器の増幅率を小さ くする ルール4…非相関成分が頻発しないならば…可変利得増幅器の増幅率を大き くする ルール5…明るい(輝度が大きい)ならば…可変利得増幅器の増幅率を小さ くする ルール6…暗い(輝度が小さい)ならば …可変利得増幅器の増幅率を大き くする この( if ) …( then )のルールでファジィ推論する
と、暗くて非相関成分が小さい場合には、可変利得増幅
器30の増幅率は最大(図2の場合には 0.5)になり、
明るくて非相関成分の量が大きい場合には可変利得増幅
器30の増幅率は最小になって、その中間の時には制御
信号はファジィ推論で導かれる値にそれぞれなる。Rule ... (If) ... (Then) Rule 1 ... If the amount of the uncorrelated component is large ... Reduce the amplification factor of the variable gain amplifier Rule 2 ... If the amount of the uncorrelated component is small ... Variable gain Increase the amplification factor of the amplifier Rule 3 ... If the non-correlation component occurs frequently ... Reduce the amplification factor of the variable gain amplifier Rule 4 ... If the non-correlation component does not occur frequently ... Increase the amplification factor of the variable gain amplifier Rule 5 ... If it is bright (the brightness is high) ... Decrease the gain of the variable gain amplifier Rule 6 ... If it is dark (the brightness is low) ... Increase the gain of the variable gain amplifier (if) If fuzzy inference is performed using the rule of (then), the amplification factor of the variable gain amplifier 30 becomes maximum (0.5 in the case of FIG. 2) when it is dark and the non-correlation component is small,
When the brightness is large and the amount of the non-correlation component is large, the amplification factor of the variable gain amplifier 30 is minimized, and in the middle thereof, the control signal becomes a value derived by fuzzy inference.
【0035】図3(A)…図2のシステムを説明するた
めの周波数特性の例 図3に周波数特性の変化の例を示す。周波数特性の谷の
部分が変化していることを示すために、3種の特性の例
が重ねて書いてある。暗くて非相関成分が小さい場合に
は、図の最も谷が深い特性になり、雑音低減効果は最大
になる。明るい場合あるいは非相関成分が多い場合に
は、周波数特性の谷が浅い特性になって、解像度の劣化
を防ぐ。その中間の場合には中間の特性になって、ほど
よい雑音低減効果を持つ。FIG. 3 (A) ... Example of frequency characteristic for explaining the system of FIG. 2 FIG. 3 shows an example of change in frequency characteristic. In order to show that the valley portion of the frequency characteristic is changing, three types of characteristic examples are overlaid. When it is dark and the non-correlation component is small, the valley has the deepest characteristic in the figure, and the noise reduction effect is maximized. When it is bright or when there are many non-correlation components, the valley of the frequency characteristic has a shallow characteristic to prevent deterioration of resolution. In the case of the intermediate value, the characteristic becomes an intermediate value, and the noise reduction effect is moderate.
【0036】図3(B)…図2のシステムを説明するた
めの雑音低減効果の変化を示す図 雑音低減効果の変化の様子をイメージにして図3(B)
に示す。縦の軸(NR量)が雑音低減効果を示す。明る
くなるほど、また、非相関成分が大きいほど雑音低減効
果は小さくなり、暗くなるほど、また、非相関成分の量
が小さくなるほど雑音低減効果は大きくなり、中間部分
は適正な割合で中間の雑音低減効果となる。このよう
に、本発明の適応型画像フィルタは、従来よりも、はる
かにスムーズに入力信号に適応し、画質向上が可能にな
っている。 図4…雑音低減回路への他の実施例FIG. 3 (B) ... FIG. 3 (B) showing changes in the noise reduction effect for explaining the system of FIG.
Shown in. The vertical axis (NR amount) shows the noise reduction effect. The noise reduction effect decreases as the brightness increases and the decorrelation component increases, and the noise reduction effect increases as the contrast decreases and the amount of the decorrelation component decreases. Becomes In this way, the adaptive image filter of the present invention adapts to the input signal much more smoothly than in the past, and the image quality can be improved. FIG. 4 ... Another embodiment of the noise reduction circuit
【0037】この実施例は、図2の実施例とは、リミッ
タにも制御が行われているという点が異なる。従って、
図2の実施例と同一部分には同一符号を付している。先
ほどのルールに加えて、 ルール … if … then ルール1…小さい非相関成分が多いならば …リミッタを大きく する ルール2…小さい非相関成分が少ないならば …リミッタを小さく する ルール3…明るいならば …リミッタを小さく する ルール4…暗いならば …リミッタを大きく する といったルールを追加すればよい。明るい部分では視覚
の感度が低いので、リミッタを小さくしている。また、
小さい非相関成分の数(頻度)を調べているのは雑音を
調べようとしている。すなわち、雑音が小さいならば、
雑音は微小であるので非相関成分とは検出されず、雑音
が大きいならば、雑音が非相関成分として検出されるた
め、その検出レベルを適切に選べば、雑音が大きい画像
かどうかをある程度識別できる。雑音が大きい時には、
リミッタレベルを大きくして、低減できる雑音振幅の範
囲を大きくする。雑音が小さい時には、リミッタレベル
を小さくして解像度劣化を防ぐ。この動作は、時間的に
はゆっくりしたものである。小さい非相関成分の数を数
えて動作するので、一定時間内を積分して動作すること
になる。したがって、適応の応答速度は遅い。テレビジ
ョン放送受信の場合もVTR再生の場合も、雑音の多い
ソースは、当然その番組を見ている間は雑音が多い。す
なわち、応答速度が遅くても十分であり、制御とマッチ
している。This embodiment differs from the embodiment of FIG. 2 in that the limiter is also controlled. Therefore,
The same parts as those in the embodiment of FIG. 2 are designated by the same reference numerals. In addition to the above rules, rule… if… then rule 1… If there are many small uncorrelated components… increase the limiter rule 2… if there are few small uncorrelated components… decrease the limiter rule 3… if bright … Rule 4 to reduce the limiter… If it is dark… Add a rule to increase the limiter. The visual sensitivity is low in bright areas, so the limiter is small. Also,
Looking at the number (frequency) of small uncorrelated components is going to look at noise. That is, if the noise is small,
Noise is so small that it is not detected as a non-correlation component.If the noise is large, the noise is detected as a non-correlation component.Therefore, if the detection level is properly selected, it can be identified to some extent whether the image is noisy. it can. When there is a lot of noise,
The limiter level is increased to increase the range of noise amplitude that can be reduced. When the noise is small, the limiter level is reduced to prevent resolution deterioration. This operation is slow in time. Since the operation is performed by counting the number of small uncorrelated components, the operation is performed by integrating within a fixed time. Therefore, the response speed of adaptation is slow. In both cases of receiving a television broadcast and playing a VTR, a noisy source is naturally noisy while watching the program. That is, a slow response speed is sufficient and matches the control.
【0038】ここで、雑音の検出は信号自身で行おうと
しているが、シンク部分(水平帰線区間あるいは垂直帰
線区間)で調べる方法も考えられる。検出手段27は帰
線区間の小さい非相関成分の量を検出し、その量を走査
時間だけ保持して制御信号発生手段29に雑音の量とし
て与えればよい。帰線区間には画像信号がないので、雑
音の判別はより容易である。 図5…雑音低減回路へのさらに他の実施例Here, the noise is to be detected by the signal itself, but a method of investigating in the sync portion (horizontal retrace line section or vertical retrace line section) is also conceivable. The detecting means 27 may detect the amount of the small non-correlation component in the blanking interval, hold the amount for the scanning time, and give it to the control signal generating means 29 as the amount of noise. Since there is no image signal in the blanking interval, noise discrimination is easier. FIG. 5 ... Still another embodiment of the noise reduction circuit
【0039】他の実施例を図5に示す。これも輝度信号
雑音低減回路の例である。この回路は、非相関成分を検
出して利得制御する系路と、相関成分を検出して利得制
御する系路と、両系路の出力を加算し、その加算出力を
入力信号から減算する系路を有する。非相関成分を検出
する系路は、図2の実施例と同様な構成であるから、同
一機能部には同一符号を付している。相関成分を検出す
る系路を説明する。入力信号と1H遅延手段23の出力
とは、加算手段34で加算される。加算手段34の出力
は、リミッタ35で制限され、このリミッタ出力は可変
利得増幅器36を介して加算手段37に入力される。加
算手段37は、可変利得増幅器30と36の出力とを加
算して、減算手段38に与えている。減算手段38は、
入力信号と加算手段37の出力とを減算して出力端子2
2に出力している。Another embodiment is shown in FIG. This is also an example of the luminance signal noise reduction circuit. This circuit is a system that detects the non-correlation component and controls the gain, a system that detects the correlation component and controls the gain, and a system that adds the outputs of both systems and subtracts the addition output from the input signal. Have a road. The system for detecting the non-correlation component has the same configuration as that of the embodiment shown in FIG. 2, and therefore the same functional parts are designated by the same reference numerals. The path for detecting the correlation component will be described. The input signal and the output of the 1H delay means 23 are added by the adding means 34. The output of the adding means 34 is limited by the limiter 35, and this limiter output is input to the adding means 37 via the variable gain amplifier 36. The adding means 37 adds the outputs of the variable gain amplifiers 30 and 36 and gives the result to the subtracting means 38. The subtraction means 38
Output terminal 2 by subtracting the input signal and the output of adding means 37
It outputs to 2.
【0040】つまり、水平走査時間遅延した信号と現在
の信号との和(相関成分)と差(非相関成分)を取り出
し、それぞれリミッタと可変利得増幅器を経由して加算
し、減算手段で現在の信号から引き算するというもので
ある。入力信号及び減算手段24の出力、加算手段35
の出力は、それぞれ検出手段41、42、43に入力さ
れ、特徴抽出が行われる。そして各検出手段41〜43
の出力は、制御信号発生手段44に入力される。制御信
号発生手段44は、論理解析により、可変利得増幅器3
0及び36に対する利得制御信号を作成して供給してい
る。That is, the sum (correlation component) and the difference (non-correlation component) of the signal delayed by the horizontal scanning time and the current signal are taken out, added through the limiter and the variable gain amplifier, respectively, and subtracted by the present means. It is the subtraction from the signal. Input signal and output of subtraction means 24, addition means 35
The respective outputs are input to the detection means 41, 42, 43, respectively, and feature extraction is performed. And each detecting means 41-43
Is output to the control signal generating means 44. The control signal generating means 44 determines the variable gain amplifier 3 by logical analysis.
The gain control signals for 0 and 36 are created and provided.
【0041】画像フィルタは、リミッタにかからない範
囲では gain = 1.0 - { Ga(1.0-exp(-jωt)) + Gb(1.0+exp(-j ωt))} (2) という特性になる。 ここで、Ga は非相関成分用の可
変利得増幅器30の増幅率、G b は相関成分用の可変利
得増幅器36の増幅率である。この場合、次の表に示す
ルールを適用する。The image filter has a characteristic of gain = 1.0-{Ga (1.0-exp (-jωt)) + Gb (1.0 + exp (-jωt))} (2) in the range where the limiter is not applied. Here, Ga is the amplification factor of the variable gain amplifier 30 for the non-correlation component, and Gb is the amplification factor of the variable gain amplifier 36 for the correlation component. In this case, apply the rules shown in the following table.
【0042】 ルール … if … then ルール1…非相関成分の量が大きいならば… Ga の増幅率を小さくする ルール2…非相関成分の量が小さいならば… Ga の増幅率を大きくする ルール3…非相関成分が頻発するならば … Ga の増幅率を小さくする ルール4…非相関成分が頻発しないならば… Ga の増幅率を大きくする ルール5…相関成分の量が大きいならば … Gb の増幅率を小さくする ルール6…相関成分の量が小さいならば … Gb の増幅率を大きくする ルール7…相関成分が頻発するならば … Gb の増幅率を小さくする ルール8…相関成分が頻発しないならば … Gb の増幅率を大きくする ルール9…明るい(輝度が大きい)ならば… Ga と Gb の増幅率を小さ くする ルール10…暗い(輝度が小さい)ならば … Ga と Gb の増幅率を大き くする かなり複雑になっているが、ファジィ推論の計算を手順
通りに行えば制御信号が発生できるので、計算自体は容
易である。従来の画像フィルタの場合は、制御信号発生
の手順をすべて加算器などを用いて設計していたので、
この位複雑になると設計が困難であったが、本発明の方
法はファジィ理論にのって計算すれば結果が得られるの
で技術者にかかる負担が小さくなるという利点を持つ。
すなわち、開発期間が短縮でき、結果として安価なシス
テムにできる。Rule ... if ... Then Rule 1 ... If the amount of non-correlation component is large ... Reduce the amplification factor of Ga Rule 2 ... If the amount of non-correlation component is small ... Increase the amplification factor of Ga Rule 3 … If the non-correlation component occurs frequently… Reduce the amplification factor of Ga Rule 4… If the non-correlation component does not occur frequently… Increase the amplification factor of Ga Rule 5… If the amount of the correlation component is large… Gb Decrease the amplification factor Rule 6 ... If the amount of the correlation component is small ... Increase the amplification factor of Gb Rule 7 ... If the correlation component occurs frequently ... Reduce the amplification factor of Gb Rule 8 ... Do not occur the correlation component frequently Then ... Increase the amplification rate of Gb Rule 9 ... If it is bright (the brightness is high) ... Reduce the amplification rate of Ga and Gb Rule 10 ... If it is dark (the brightness is low) ... The amplification rate of Ga and Gb To make Ri has become complicated, since the control signal by performing a calculation of the fuzzy inference using the procedure given can be generated, computation itself is easy. In the case of the conventional image filter, the control signal generation procedure was designed using an adder, etc.
Although it is difficult to design when the complexity is so much, the method of the present invention has an advantage that the burden on the engineer is reduced because the result can be obtained by performing the calculation according to the fuzzy theory.
That is, the development period can be shortened, and as a result, an inexpensive system can be obtained.
【0043】図5の回路は、図4の回路に比べ、雑音低
減効果が大きくなるように考案している。図4の回路の
場合、非相関成分に含まれる雑音のみを低減していた
が、図5の実施例の方法は相関成分の雑音も低減する効
果がある。垂直の線などの垂直相関が強い信号では、相
関成分が大きく非相関成分が小さいが、この種の画像の
場合はルール5によって、 Gb が小さくなり、ルール2
によって Ga が大きくなって信号では、相関成分が小さ
くなり非相関成分が大きくなって従来と同等の雑音低減
効果を持つ。さらに、斜め線等の垂直非相関が大きい画
像では相関成分が小さくひそかん成分が大きいが、この
種の画像の場合はルール6によって、 Gbが大きくな
り、ルール1によって Ga が小さくなって信号のない相
関成分の雑音を低減し、信号がある非相関成分は抑圧し
ない。これは従来の雑音低減回路にはなかった雑音低減
能力である。また、平坦な画像では、いづれの成分も小
さくなるので、ルール2と6によって Ga と Gb の両方
が大きくなり、全帯域の雑音を低減する。さらに、ラン
ダムな画像ではルール1と5によって Ga と Gb の両方
が小さくなって、雑音低減を抑圧し、解像度の劣化を防
ぐ。他のルールに関しても同様に考えていくことが出来
る。 図6…図5の回路を説明するための周波数特性の例The circuit of FIG. 5 is designed so that the noise reduction effect is greater than that of the circuit of FIG. In the case of the circuit of FIG. 4, only the noise included in the non-correlation component is reduced, but the method of the embodiment of FIG. 5 has an effect of reducing the noise of the correlation component as well. For signals with strong vertical correlation, such as vertical lines, the correlation component is large and the non-correlation component is small, but in the case of this type of image, Rule 5 reduces Gb and Rule 2
As a result, Ga becomes large and the correlation component becomes small and the non-correlation component becomes large in the signal, resulting in the same noise reduction effect as in the past. Furthermore, in an image with large vertical non-correlation such as diagonal lines, the correlation component is small and the hidden component is large, but in the case of this type of image, Rule 6 increases Gb and Rule 1 decreases Ga to reduce the signal It reduces the noise of uncorrelated components and does not suppress uncorrelated components with signals. This is a noise reduction capability that conventional noise reduction circuits do not have. Further, in a flat image, since both components are small, both Ga and Gb are increased by rules 2 and 6, and noise in the entire band is reduced. Furthermore, in random images, both Ga and Gb are reduced by rules 1 and 5 to suppress noise reduction and prevent resolution degradation. You can think about other rules in the same way. 6 ... Examples of frequency characteristics for explaining the circuit of FIG.
【0044】図6(A)は周波数特性の一部である。
(2) 式の相関経路と非相関経路の周波数特性は、それぞ
れ図のように櫛型になっている。Ga = Gb = 0.5 の場合
には、加算すると、exp(-jωt)の項が打ち消されて、抽
出成分の和は丁度 1.0 になり、(2) 式の利得は 0.0
になる。すなわち、Ga = Gb = 0.5 の時、全帯域の雑音
を打ち消す。Ga = 0.0, Gb = 0.5 ならば、相関のある
雑音を打ち消す。Ga = 0. 5 Gb = 0.0 ならば、非相
関の雑音を打ち消す。本発明はこれらの中間の値も取る
ことが可能で、Ga や Gb が変化すると、周波数特性の
櫛の山谷の位置だけでなく、山の高さや谷の深さも変化
する。本発明の雑音低減回路はこのように、入力信号に
適応して臨機応変に最適なフィルタ特性を持つように変
化する。 図6(B)…図5の回路を説明するための波形例FIG. 6A shows a part of the frequency characteristic.
The frequency characteristics of the correlation path and the non-correlation path of Eq. (2) are comb-shaped as shown in the figure. When Ga = Gb = 0.5, the addition cancels the exp (-jωt) term and the sum of the extracted components becomes just 1.0, and the gain of Eq. (2) is 0.0
become. That is, when Ga = Gb = 0.5, the noise in the entire band is canceled. If Ga = 0.0 and Gb = 0.5, cancel the correlated noise. Ga = 0.5 Gb = 0.0 cancels uncorrelated noise. The present invention can take values between these values, and when Ga or Gb changes, not only the position of the crests and troughs of the frequency characteristic but also the height and the depth of the crests change. Thus, the noise reduction circuit of the present invention adapts to the input signal and flexibly changes to have the optimum filter characteristic. FIG. 6 (B) ... Waveform example for explaining the circuit of FIG.
【0045】図5の雑音低減回路の効果をわかりやすく
するために、波形で示した例が図6(B)である。ここ
で、(a) 〜(d) は相関が強い場合の例であり、(e) 〜
(h) は垂直非相関が強い場合の例である。ただし、話を
簡単にするために、リミッタの効果は無視して表示して
いる。In order to make the effect of the noise reduction circuit of FIG. 5 easy to understand, an example shown by a waveform is shown in FIG. 6 (B). Here, (a) to (d) are examples when the correlation is strong, and (e) to (d)
(h) is an example when the vertical decorrelation is strong. However, the effect of the limiter is disregarded for the sake of simplicity.
【0046】(a) …垂直相関が強い画像の入力信号波形
の例 (b) …垂直相関が強い画像の入力信号を水平走査期間遅
延した波形の例 (c) …従来の雑音低減回路(垂直NR)の出力波形の例 (d) …図5の雑音低減回路の出力波形の例 (e) …垂直非相関が強い画像の入力信号波形の例 (f) …垂直非相関が強い画像の入力信号を水平走査期間
遅延した波形の例 (g) …従来の雑音低減回路(垂直NR)の出力波形の例 (h) …図5の雑音低減回路の出力波形の例(A) An example of an input signal waveform of an image having a strong vertical correlation (b) An example of a waveform obtained by delaying an input signal of an image having a strong vertical correlation during a horizontal scanning period (c): A conventional noise reduction circuit (vertical Example of output waveform of (NR) (d) ... Example of output waveform of noise reduction circuit in Fig. 5 (e) ... Example of input signal waveform of image with strong vertical decorrelation (f) ... Input of image with strong vertical decorrelation Example of waveform obtained by delaying signal in horizontal scanning period (g) Example of output waveform of conventional noise reduction circuit (vertical NR) (h) Example of output waveform of noise reduction circuit in FIG.
【0047】まず、(a) 〜(d) について説明する。これ
は画像の形で表現すると、垂直の線である。入力信号も
遅延した信号も同じ波形であるので、従来の雑音低減回
路では、非相関成分はゼロとなって、(c) の波形が出力
される。(a) と(c) は同じ波形に見えるが、雑音には相
関がないので、(c) は雑音が低減された信号となる。本
発明の場合も同様で、(d) のように(c) と同じ波形が出
る。First, (a) to (d) will be described. Expressed in the form of an image, this is a vertical line. Since the input signal and the delayed signal have the same waveform, the conventional noise reduction circuit outputs the waveform of (c) with no decorrelation component. Although (a) and (c) appear to have the same waveform, noise has no correlation, so (c) is a signal with reduced noise. The same applies to the case of the present invention, and the same waveform as in (c) appears as in (d).
【0048】次に、(e) 〜(h) について説明する。これ
は画像の形で表現すると、斜め約45度の線になる。入
力信号と、それを水平走査時間遅延した信号の波形は、
丁度反転した形になっており、(e) と(f)のようにな
る。従来の雑音低減回路の場合には、(g) のように、非
相関検出ができない場合には、雑音も低減する代償とし
て信号も除去してしまうし、仮に非相関検出ができた場
合には、雑音低減効果をゼロあるいは小さくするので、
(e) のような雑音のある信号が出力されることになる。
一方、図5の雑音低減回路では、相関成分が小さく非相
関成分が大きいことから、ルール1とルール6にあう状
態になり、Ga が小さくなって、Gb が大きくなり、相
関成分に谷を持つくし形フィルタに変化する。つまり、
( h)のように、巧く雑音が低減された信号が出力され
る。このように、この雑音低減回路は、従来にない雑音
低減能力もあり、極めて優れた適応型雑音低減回路であ
ることがわかる。 図7…巡回型雑音低減回路への実施例Next, (e) to (h) will be described. When expressed in the form of an image, this becomes a diagonal line of about 45 degrees. The waveforms of the input signal and the signal delayed by the horizontal scanning time are
The shape is just inverted and looks like (e) and (f). In the case of the conventional noise reduction circuit, if the decorrelation cannot be detected as shown in (g), the signal is also removed as a price to reduce the noise, and if the decorrelation can be detected, , Because the noise reduction effect is zero or small,
A noisy signal like (e) will be output.
On the other hand, in the noise reduction circuit of FIG. 5, the correlation component is small and the non-correlation component is large, so that the rule 1 and the rule 6 are met, Ga is reduced, Gb is increased, and the correlation component has a valley. Change to a horseshoe filter. That is,
As shown in (h), a signal in which noise is skillfully reduced is output. As described above, it can be seen that this noise reduction circuit has an unprecedented noise reduction ability and is an extremely excellent adaptive noise reduction circuit. FIG. 7: Example of a cyclic noise reduction circuit
【0049】図7も輝度信号雑音低減回路に応用した他
の実施例であり、巡回型雑音低減回路も示している。入
力端子21からの入力信号は、加算手段51に入力さ
れ、可変利得増幅器53の出力と加算処理される。加算
手段51の出力は、1H遅延手段52に入力され、先の
可変利得増幅器53に入力されている。従って、相関成
分が1H遅延手段52から出力されることになり、この
成分は、可変利得増幅器5で利得調整されて、減算手段
55に入力される。減算手段55では、入力信号から可
変利得増幅器54の出力を減算処理するので、非相関成
分が得られることになる。この減算増幅器54から得ら
れた非相関成分は、リミッタ56、可変利得増幅器57
を介して減算手段58に入力される。減算手段58で
は、入力信号から可変利得増幅器57の出力を減算する
ので結局、非相関成分(雑音)が除去された信号を出力
端子22に導出することになる。ここで、入力信号及び
減算手段55からの非相関成分は、それぞれ検出手段6
1、62に入力されてその特徴が抽出され、制御信号発
生手段63に入力される。制御信号発生手段63は、論
理解析により、可変利得増幅器53、54、及び57、
さらにリミッタ56に対する制御信号を作成して供給し
ている。FIG. 7 also shows another embodiment applied to the luminance signal noise reduction circuit, and also shows a cyclic noise reduction circuit. The input signal from the input terminal 21 is input to the adding means 51 and added with the output of the variable gain amplifier 53. The output of the adding means 51 is input to the 1H delay means 52 and then to the variable gain amplifier 53. Therefore, the correlation component is output from the 1H delay means 52, and this component is gain-adjusted by the variable gain amplifier 5 and input to the subtraction means 55. Since the subtraction means 55 subtracts the output of the variable gain amplifier 54 from the input signal, a non-correlation component is obtained. The decorrelation component obtained from the subtraction amplifier 54 is the limiter 56 and the variable gain amplifier 57.
Is input to the subtraction means 58 via. Since the subtraction means 58 subtracts the output of the variable gain amplifier 57 from the input signal, the signal from which the non-correlation component (noise) is removed is finally derived to the output terminal 22. Here, the input signal and the decorrelation component from the subtraction means 55 are detected by the detection means 6 respectively.
1 and 62, the characteristics thereof are extracted and input to the control signal generating means 63. The control signal generating means 63 uses variable gain amplifiers 53, 54 and 57, and
Further, a control signal for the limiter 56 is created and supplied.
【0050】この回路の利得は、可変利得増幅器の利得
を左から順に g1,g2, g3 とすることにし、水平走査時
間を t、 角周波数をω で表し、 j = sqrt(-1) と
すると、As for the gain of this circuit, assuming that the gain of the variable gain amplifier is g1, g2, and g3 from the left, the horizontal scanning time is t, the angular frequency is ω, and j = sqrt (-1). ,
【0051】[0051]
【数1】 [Equation 1]
【0052】となる。 g2 = 1.0 - g1 となる関係に常
に2つの可変利得増幅器の利得関係を保つようにすれ
ば、(4) 式の利得は 1.0 になる。すなわち、雑音低減
回路の相関信号に対する利得は0dB となる。非相関信
号に対しては、(5) となる。 図10…図9の回路を説明するための周波数特性の例It becomes If the gain relation of the two variable gain amplifiers is always maintained in the relation of g2 = 1.0-g1, the gain of Eq. (4) becomes 1.0. That is, the gain of the noise reduction circuit for the correlation signal is 0 dB. (5) for uncorrelated signals. 10 ... Example of frequency characteristic for explaining the circuit of FIG.
【0053】この周波数特性をグラフで示せば、図8に
示す形になる。g1,g2 をg2= 1.0 - g1 の関係を保ち
ながら制御すれば、櫛の谷の深さだけでなく、谷の幅も
変化する。幅が広くなれば、当然雑音低減能力は広くな
る。g3 も制御すれば、幅や深さをかなりの自由度で制
御できる。If this frequency characteristic is shown in a graph, it has the form shown in FIG. If g1 and g2 are controlled while maintaining the relation of g2 = 1.0-g1, not only the depth of the valley of the comb but also the width of the valley changes. The wider the width, the wider the noise reduction capability. If g3 is also controlled, the width and depth can be controlled with considerable freedom.
【0054】この図において、g2 を大きくすると谷の
幅が広くなり、幅を広くするということは、雑音低減能
力が大きくなるかわりに、より過去のラインの影響を受
け易くなるということを意味する。垂直に相関がない場
合(すなわち、変化がある場合)は、過去の影響を受
け、解像度の低いなまった画像になってしまう。非相関
の信号では、谷は狭い(すなわち、g1 が小さい)ほう
が望ましい。図7の回路はこの谷の幅を制御するもので
ある。g2 を巡回係数と呼ぶことにすれば、In this figure, when g2 is increased, the width of the valley becomes wider, and making the width wider means that the noise reduction ability becomes larger, but the influence of the past line becomes more likely. .. When there is no vertical correlation (that is, when there is a change), the image is affected by the past and becomes a low-resolution blunt image. For uncorrelated signals, narrower troughs (ie smaller g1) are desirable. The circuit of FIG. 7 controls the width of this valley. If we call g2 the cyclic coefficient,
【0055】 ルール … if … then ルール1…非相関成分の量が大きいならば…巡回係数を小さくする ルール2…非相関成分の量が小さいならば…巡回係数を大きくする ルール3…非相関成分が頻発するならば …巡回係数を小さくする ルール4…非相関成分が頻発しないならば…巡回係数を大きくする ルール5…明るい(輝度が大きい)ならば…巡回係数を小さくする ルール6…暗い(輝度が小さい)ならば …巡回係数を大きくする ようなルールを適用すれば望ましい画質が得られる。 図9…雑音低減回路への他の実施例Rule ... if ... Then Rule 1 ... If the amount of decorrelation component is large ... Reduce the cyclic coefficient Rule 2 ... If the amount of decorrelation component is small ... Increase the circulation coefficient Rule 3 ... Decorate component Occurs frequently ... If the cyclic coefficient is reduced Rule 4 ... If the non-correlation component does not occur frequently ... Increase the cyclic coefficient Rule 5 ... If bright (high brightness) ... Reduce the cyclic coefficient Rule 6 ... Dark ( If the brightness is small) ... Apply a rule that increases the cyclic coefficient to obtain the desired image quality. FIG. 9 ... Another embodiment of the noise reduction circuit
【0056】図9にさらに他の実施例を示す。この実施
例は、基本的には図4の実施例と同じである。従って図
4の実施例と同様な機能部には同一符号を付している。
異なる部分は、減算手段24と可変利得増幅器30の間
が、リミッタに代ってスライサ65であることである。
周波数特性は、スライサ65のスライスレベルにかから
ない微小信号に対しては、 gain = 1.0 + exp(-j ωt ) (6) となる。利得の最大値は2になるが、これが1になるよ
う利得を半分にすれば、g = 0.5 とした場合の (1)式と
全く同じである。 図10…3次元雑音低減回路への実施例FIG. 9 shows still another embodiment. This embodiment is basically the same as the embodiment of FIG. Therefore, the same functional parts as those in the embodiment of FIG. 4 are designated by the same reference numerals.
The difference is that a slicer 65 is provided between the subtracting means 24 and the variable gain amplifier 30 instead of the limiter.
The frequency characteristic is gain = 1.0 + exp (-jωt) (6) for a minute signal that does not reach the slice level of the slicer 65. The maximum value of gain is 2, but if the gain is halved so that it becomes 1, it is exactly the same as Eq. (1) when g = 0.5. FIG. 10 ... Example of three-dimensional noise reduction circuit
【0057】また、他の実施例を図10に示す。図5の
実施例に似ているが、遅延手段が図5は水平走査時間遅
延させる垂直雑音低減回路であったのに対し、この実施
例は遅延手段が1フレームの時間遅延を行う1F遅延手
段66を用いた3次元雑音低減回路になっている。基本
的には同じものであるから同様な機能部分には同一符号
を付している。 図11…高域雑音低減回路への実施例Another embodiment is shown in FIG. Although similar to the embodiment of FIG. 5, the delay means in FIG. 5 is a vertical noise reduction circuit for delaying the horizontal scanning time, whereas the delay means in this embodiment is a 1F delay means for performing a time delay of one frame. It is a three-dimensional noise reduction circuit using 66. Since they are basically the same, the same functional parts are designated by the same reference numerals. FIG. 11: Example of high frequency noise reduction circuit
【0058】さらに他の実施例を図11に示す。これも
また図5の実施例に類似しており、図5で遅延手段23
と減算手段24で構成していた回路部分が、この実施例
では帯域通過フィルタ(BPF)67になっている。帯
域通過フィルタ67の通過域を除去したい雑音帯域なる
よう設計すれば、その帯域の雑音を低減できる。その他
の同様な機能部は図5と同一符号を付している。 gain = 1.0 - BPF(f) (7)FIG. 11 shows still another embodiment. This is also similar to the embodiment of FIG. 5, and in FIG.
The circuit portion formed by the subtraction means 24 is a band pass filter (BPF) 67 in this embodiment. If the pass band of the band pass filter 67 is designed to be a noise band to be removed, the noise in that band can be reduced. Other similar functional units are designated by the same reference numerals as those in FIG. gain = 1.0-BPF (f) (7)
【0059】ここで、BPF(f) は帯域通過フィルタの周
波数特性である。この帯域通過フィルタの変わりに、図
5の遅延手段の遅延時間を 数百nsecにしても同様
の効果が得られる。 図12…ニューラルネットを学習させる為の構成例 以上はファジィ推論を用いた本発明の方式に関して説明
してきたが、ファジィ推論の変わりにニューラルネット
を用いても同様の効果が得られる。Here, BPF (f) is the frequency characteristic of the bandpass filter. The same effect can be obtained even if the delay time of the delay means of FIG. 5 is set to several hundreds nsec instead of the band pass filter. FIG. 12: Configuration Example for Learning Neural Network Although the method of the present invention using fuzzy reasoning has been described above, the same effect can be obtained by using a neural network instead of fuzzy reasoning.
【0060】ニューラルネットは人間の脳細胞を模擬し
た計算システムとして知られており、細胞を模擬したエ
レメントを多数層状に配置し、層間のエレメント間を互
いに信号の伝送ができるよう構成して作られるのが一般
的であり、3層構成程度で実用的な結果が得られること
がわかっている。エレメント間の伝送の係数によって、
その知能は記憶されている。エレメント間の伝送の係数
を適切な値にセットすれば、入力信号に応じて、記憶し
ている知識に参照して適切な出力信号を出すというもの
である。The neural network is known as a calculation system simulating human brain cells, and is constructed by arranging a large number of elements simulating cells in layers so that signals can be transmitted between the elements between layers. It is generally known that practical results can be obtained with about three layers. Depending on the coefficient of transmission between the elements,
That intelligence is remembered. When the coefficient of transmission between elements is set to an appropriate value, an appropriate output signal is output according to the stored knowledge with reference to the stored knowledge.
【0061】この技術は公知であるが、この技術を画像
フィルタに応用する手法が本発明である。ファジィ推論
の場合と同様に、ニューラルネットの計算も膨大であ
る。エレメント間の伝送の割合は、乗算器で決めること
になり、入力が9端子で3層構成の最小とも言えるニュ
ーラルネットでも、数百の乗算器が必要になり、乗算器
はICでは広い面積を必要とする巨大な回路であるの
で、大規模かつ高価な回路となる。また、計算速度の面
でも問題となる。Although this technique is known, a method of applying this technique to an image filter is the present invention. As with fuzzy reasoning, neural network computations are enormous. The ratio of transmission between the elements is decided by the multiplier, and even a neural net which has nine terminals and can be said to be the minimum of a three-layer structure requires several hundreds of multipliers, and the multiplier requires a large area in the IC. Since it is a huge circuit required, it becomes a large-scale and expensive circuit. Also, there is a problem in terms of calculation speed.
【0062】図1はその実施例でもあり、いままで説明
した制御信号発生手段の部分ニューラルネットを適用す
る。抽出した複数の特徴をニューラルネットに入れれ
ば、ニューラルネットは適切な制御信号を発生する。特
徴抽出であるので、量子化の分解能が少なくてすむとい
う点と、入力データそのものが少ないという点から、画
像フィルタとしてニューラルネットを構成し、実現する
ことができるようになる。FIG. 1 is also an embodiment thereof, and the partial neural network of the control signal generating means described so far is applied. When the extracted plurality of features are put into the neural network, the neural network generates an appropriate control signal. Since the feature extraction is performed, the resolution of quantization is small and the input data itself is small, so that the neural network can be configured and realized as an image filter.
【0063】また、ファジィ推論の場合に説明したよう
に、テーブルルックアップ方式にすることも、可能であ
る。必要とするメモリはファジィ推論の場合と同様であ
り、容易にIC内に取り込める量になる。ニューラルネ
ットは学習可能な計算装置として有名だが、学習機能を
持たせると大規模になるので実用向きではない。学習に
よって得た知識のみを利用する(すなわち、係数が固
定)のであるならば、学習した知識をROMで記憶する
テーブルルックアップ方式でも、完全に同様の結果が得
られる。Further, as described in the case of fuzzy inference, it is possible to adopt a table lookup system. The required memory is the same as in the case of fuzzy inference, and the amount can be easily incorporated in the IC. Neural nets are famous as learning devices that can be learned, but they are not suitable for practical use because they have a large learning function. If only the knowledge acquired by learning is used (that is, the coefficient is fixed), the table lookup method in which the learned knowledge is stored in the ROM can obtain the completely same result.
【0064】図12は学習の課程の構成例を示したもの
である。単にニューラルネットを利用すると良い制御信
号を得ることができるわけではなく、正しく学習させた
ニューラルネットを用いないと、望ましい結果は得られ
ない。この例は、バックプロパゲーションの方法を本発
明の画像フィルタに応用できるよう考案し、正しく学習
できるようにしたものである。この図に於いてテスト回
路と書いてある部分が発明の画像フィルタ、すなわち、
例えば図2の回路である。この図は雑音低減回路の学習
方法を示すものである。FIG. 12 shows an example of the structure of a learning process. A good control signal cannot be obtained simply by using a neural network, and a desired result cannot be obtained unless a properly trained neural network is used. In this example, the backpropagation method is devised so that it can be applied to the image filter of the present invention, so that learning can be correctly performed. In this figure, the part described as a test circuit is the image filter of the invention, that is,
For example, the circuit of FIG. This figure shows the learning method of the noise reduction circuit.
【0065】即ち、基準画像と基準雑音を加算手段80
で混合して画像フィルタに入力し、出力画像を得る。こ
の時、入力画像と出力画像の差を比較手段81により求
め、その差が最小になるよう画像フィルタ内部の制御信
号発生手段(すなわちニューラルネット)を制御する。
その制御の状態は、ニューラルネットが係数として記憶
する。これをいくつかの基準画像および基準雑音に対し
て行い、さらに、それを繰り返し行えば、ニューラルネ
ットは雑音を低減し、かつ解像度を低下させないような
制御信号を発生するよう記憶させることができる。That is, the reference image and the reference noise are added by the addition means 80.
And input to the image filter to obtain an output image. At this time, the difference between the input image and the output image is obtained by the comparison means 81, and the control signal generation means (namely, neural network) inside the image filter is controlled so that the difference is minimized.
The control state is stored as a coefficient by the neural network. By doing this for several reference images and reference noise, and then repeating it, the neural network can be stored to generate control signals that reduce noise and do not reduce resolution.
【0066】学習した結果はメモリに記憶させ、乗算器
の係数としてニューラルネットの計算を行っても良い
し、すべての状態の入力と出力の関係としてメモリに記
憶させ、制御信号発生手段をテーブルルックアップにす
る方法もできる。The learned result may be stored in the memory and the neural network may be calculated as the coefficient of the multiplier, or may be stored in the memory as the relationship between the input and output of all states, and the control signal generating means may be looked up in a table. You can also turn it up.
【0067】ニューラルネットの方法は、ファジィと異
なり、変更が難しい。一部を変更した場合、ニューラル
ネットの学習をすべてやり直さなくてはならないという
欠点があるが、反面、ルール化できない処理の場合で
も、ニューラルネットに基準信号を与えて学習させるこ
とにより、最適化した出力を得ることができるという利
点がある。図1〜図11で説明してきた課程に於いて、
雑音はランダムであることを暗に仮定していた。一般的
にこの仮定はよく用いられるが、そうならない場合もあ
る。例えば、VTRの再生の場合、VTR特有の雑音が
ある。回転系のジッタに起因する雑音や、隣接トラック
のクロストーク雑音などのように、固有の帯域に集中す
る雑音もある。このような用途に於いては明確なルール
化は難しい。しかし、例えば、VTR用途において、無
信号を記録再生して雑音をサンプルし、図12の基準雑
音としてニューラルネットにその雑音を抑圧するよう学
習させれば、効果的な雑音低減が可能となる。ニューラ
ルネットを用いた適応画像フィルタには、このような利
点がある。 図13…色信号雑音低減回路への実施例Unlike the fuzzy method, the neural network method is difficult to change. If you change a part, you have to re-learn all of the neural network, but on the other hand, even in the case of processing that can not be ruled, it is optimized by giving a reference signal to the neural network and making it learn. There is an advantage that the output can be obtained. In the course described in FIGS. 1 to 11,
The noise was implicitly assumed to be random. This assumption is commonly used in general, but not always. For example, in the case of VTR reproduction, there is noise specific to the VTR. Some noise is concentrated in a specific band, such as noise caused by rotating system jitter and crosstalk noise of adjacent tracks. It is difficult to make clear rules for such applications. However, for example, in a VTR application, if no signal is recorded and reproduced, noise is sampled, and the neural network is learned to suppress the noise as the reference noise in FIG. 12, effective noise reduction is possible. The adaptive image filter using the neural network has such advantages. FIG. 13: Example of color signal noise reduction circuit
【0068】図13の実施例は、搬送色信号の雑音低減
回路に応用した場合の実施例である。これも基本的には
図5と同じである。従って、図5と同様な機能部には同
一符号を付している。但し、この実施例においては、信
号の特徴を抽出するための情報として、入力端子91、
検出手段92が設けられ、制御信号発生手段29に対し
て輝度信号の情報も入力されている。NTSC方式搬送
色信号は水平走査時間毎に反転する周波数に選んである
ので、入力信号と水平走査時間遅延した信号を加算し、
それが小さい時には減算手段で入力信号から引き去って
雑音を低減するようになっている。搬送色信号の相関成
分(同じ色)は水平走査期間離れた時間で加算すると最
小になる周波数になっているので、加算手段の出力信号
が大きいほど非相関成分が大きいことになる。The embodiment of FIG. 13 is an embodiment applied to a noise reduction circuit for carrier color signals. This is also basically the same as in FIG. Therefore, the same functional parts as those in FIG. 5 are designated by the same reference numerals. However, in this embodiment, as the information for extracting the characteristics of the signal, the input terminal 91,
The detecting means 92 is provided, and the information of the luminance signal is also inputted to the control signal generating means 29. Since the NTSC system carrier color signal is selected as the frequency which is inverted every horizontal scanning time, the input signal and the signal delayed by the horizontal scanning time are added,
When it is small, subtraction means subtracts it from the input signal to reduce noise. Since the correlation component (same color) of the carrier color signal has the frequency that becomes the minimum when added in the time apart from the horizontal scanning period, the larger the output signal of the addition means, the larger the non-correlation component.
【0069】例えば、下記のルールを使用すると、望ま
しい色信号雑音低減回路となる。図13において、第2
入力は輝度信号である。色信号と輝度信号は相関がある
ことが多く、輝度信号が変化する部分では色信号も変化
することが多い。その性質を利用したのがルール7とル
ール8である。輝度信号は必ずしも利用する必要はない
が、色信号は変調されているので、輝度信号を利用すれ
ば、特徴の抽出がやりやすい。ルール5とルール6の色
の変化は、例えば280nsec離れた時間の相関を調
べるとわかる。For example, using the following rules will result in a desirable color signal noise reduction circuit. In FIG. 13, the second
The input is a luminance signal. The color signal and the luminance signal often have a correlation, and the color signal often changes in the portion where the luminance signal changes. Rule 7 and rule 8 utilize this property. The luminance signal does not necessarily have to be used, but since the color signal is modulated, the use of the luminance signal facilitates extraction of features. The color change of rule 5 and rule 6 can be understood by examining the correlation of the times separated by 280 nsec.
【0070】 ルール … if … then ルール1…非相関成分の量が大きいならば…可変利得増幅器の増幅率を小 さくする ルール2…非相関成分の量が小さいならば…可変利得増幅器の増幅率を大 きくする ルール3…非相関成分が頻発するならば …可変利得増幅器の増幅率を小 さくする ルール4…非相関成分が頻発しないならば…可変利得増幅器の増幅率を大 きくする ルール5…色の変化がはげしいならば …可変利得増幅器の増幅率を小 さくする ルール6…色の変化がはげしいならば …可変利得増幅器の増幅率を大 きくする ルール7…輝度の変化がはげしいならば …可変利得増幅器の増幅率を小 さくする ルール8…輝度の変化がはげしいならば …可変利得増幅器の増幅率を大 きくする 図14…3ラインY/C分離回路への実施例Rule ... if ... Then Rule 1 ... If the amount of non-correlation component is large ... Reduce the amplification factor of the variable gain amplifier Rule 2 ... If the amount of non-correlation component is small ... Rule 3 ... If the non-correlation component frequently occurs ... Reduce the gain of the variable gain amplifier Rule 4 ... If the non-correlation component does not occur frequently ... Increase the amplification factor of the variable gain amplifier Rule 5 If the color change is severe ... Reduce the gain of the variable gain amplifier Rule 6 ... If the color change is severe ... Increase the gain of the variable gain amplifier Rule 7 ... If the luminance change is severe ... Reducing the amplification factor of the variable gain amplifier Rule 8 ... If the change in brightness is large ... Increasing the amplification factor of the variable gain amplifier Fig.14: Example of 3-line Y / C separation circuit
【0071】図14はY/C分離回路に応用した実施例
である。入力端子101には、複合映像信号が導入さ
れ、1水平期間の遅延量を持つ遅延手段102に入力さ
れる。またこの遅延手段102の出力は、さらに1水平
期間の遅延量を持つ遅延手段103に入力される。入力
信号と、遅延手段102、103の出力は、それぞれ副
搬送波帯域の成分を通過させる帯域通過フィルタ(BP
F)104、105、106に供給される。帯域通過フ
ィルタ105の出力は、反転器107で反転される。加
算手段108では、入力信号と、それを1水平走査時間
遅延して反転した信号が加算され、加算手段109で
は、反転信号と、帯域通過フィルタ106の出力信号と
が加算される。これにより隣接した3つのライン信号を
用いてライン信号の加算を行い、色信号を得ることがで
きる。それぞれのラインの信号(BPF104の出力、
反転器107の出力、BPF106の出力)は、それぞ
れ特徴成分が抽出され、制御信号発生手段116に入力
されて演算され、可変利得増幅器112を制御するため
の制御信号を発生させる。BPF104の出力、反転器
107の出力、BPF106の出力は、中間値回路11
0に入力されてその中間値が取り出され、さらにこの中
間値回路110の出力は、中間値回路111に入力され
る。この中間値回路111には、加算手段108、10
9からの出力も入力されている。この中間値回路111
から出力された信号が色信号として可変利得増幅器11
2に入力されている。この可変利得増幅器112の出力
色信号は、出力端子114に導出されるとともに、加算
手段113に入力される。加算手段113では、遅延手
段102から出力されている複合映像信号から色信号を
減算することにより輝度信号を得て、出力端子115に
出力している。FIG. 14 shows an embodiment applied to a Y / C separation circuit. The composite video signal is introduced to the input terminal 101 and input to the delay unit 102 having a delay amount of one horizontal period. The output of the delay means 102 is further input to the delay means 103 having a delay amount of one horizontal period. The input signal and the outputs of the delay units 102 and 103 respectively include a band-pass filter (BP) that passes the components of the sub-carrier band.
F) is supplied to 104, 105, 106. The output of the bandpass filter 105 is inverted by the inverter 107. The adding means 108 adds the input signal and a signal obtained by delaying and inverting the input signal by one horizontal scanning time, and the adding means 109 adds the inverted signal and the output signal of the band pass filter 106. As a result, the line signals can be added using the three adjacent line signals to obtain the color signal. Signal of each line (output of BPF104,
The output of the inverter 107 and the output of the BPF 106) have their characteristic components extracted, and are input to the control signal generating means 116 to be operated to generate a control signal for controlling the variable gain amplifier 112. The output of the BPF 104, the output of the inverter 107, and the output of the BPF 106 are the intermediate value circuit 11
The intermediate value is extracted by inputting it to 0, and the output of the intermediate value circuit 110 is input to the intermediate value circuit 111. The intermediate value circuit 111 includes addition means 108, 10
The output from 9 is also input. This intermediate value circuit 111
The signal output from the variable gain amplifier 11 is a color signal.
It is entered in 2. The output color signal of the variable gain amplifier 112 is led to the output terminal 114 and also input to the adding means 113. The adding unit 113 obtains a luminance signal by subtracting the color signal from the composite video signal output from the delay unit 102, and outputs the luminance signal to the output terminal 115.
【0072】輝度出力取り出しが加算になっているの
は、1水平走査時間遅延した信号は帯域通過フィルタ
(BPF)通過後に反転させているからである。制御信
号発生手段116は、ファジィ推論による方法でも、ニ
ューラルネットによる方法でもよい。 図15…図14の制御信号発生手段の詳細The luminance output extraction is added because the signal delayed by one horizontal scanning time is inverted after passing through the band pass filter (BPF). The control signal generating means 116 may be a fuzzy inference method or a neural network method. 15: Details of the control signal generating means of FIG.
【0073】制御信号発生手段の詳細を図15に示す。
入力1〜3は、それぞれBPF104の出力、反転器1
07の出力、BPF106の出力に対応する。入力1〜
3は、それぞれ遅延手段131〜133に入力され、遅
延手段131〜134の出力はさらにそれぞれ遅延手段
134〜136に入力されている。各遅延手段はそれぞ
れ、例えば搬送色信号の周期の半分の時間の遅延量を持
つ。検出手段317には、入力2及び遅延手段132の
出力、遅延手段135の出力が入力されている。検出手
段318には、遅延手段131の出力、遅延手段132
の出力、遅延手段133の出力が入力されている。検出
手段319には、入力1及び遅延手段131の出力、遅
延手段132の出力、遅延手段136の出力が入力され
ている。検出手段140には、遅延手段134の出力、
遅延手段132の出力、入力3が入力されている。各検
出手段137〜140の出力は、制御信号発生部141
に入力される。The details of the control signal generating means are shown in FIG.
Inputs 1 to 3 are the output of the BPF 104 and the inverter 1, respectively.
It corresponds to the output of 07 and the output of the BPF 106. Input 1
3 is input to the delay means 131 to 133, and the outputs of the delay means 131 to 134 are further input to the delay means 134 to 136, respectively. Each delay means has a delay amount of, for example, half the period of the carrier color signal. The input 2 and the output of the delay unit 132 and the output of the delay unit 135 are input to the detection unit 317. The detection means 318 has an output of the delay means 131 and a delay means 132.
And the output of the delay unit 133 are input. The input 1 and the output of the delay unit 131, the output of the delay unit 132, and the output of the delay unit 136 are input to the detection unit 319. The detection means 140 has an output of the delay means 134,
The output and the input 3 of the delay means 132 are input. The output of each of the detection means 137-140 is the control signal generator 141.
Entered in.
【0074】図15では、検出手段137には水平の隣
接する3点のデータが与えられているので、水平の相関
を調べることができる。検出手段128は垂直の隣接す
る3点が接続されているので、垂直の相関を調べること
ができる。検出手段139は斜めの隣接する3点が接続
されているので、斜めの相関を調べることができる。検
出手段140は検出手段139とは逆勾配の斜めの相関
を調べることができる。In FIG. 15, since the data of three horizontally adjacent points are given to the detecting means 137, the horizontal correlation can be examined. Since the detection means 128 is connected to three vertically adjacent points, the vertical correlation can be examined. Since the detecting means 139 is connected to three diagonally adjacent points, it is possible to check the diagonal correlation. The detecting means 140 can check the diagonal correlation having an inverse gradient to that of the detecting means 139.
【0075】このY/C分離回路は隣接する走査線の相
関を調べ、相関の強いライン間でくし形フィルタによる
Y/C分離を行うものであり、いわゆるロジカルコム、
あるはダイナミックコムと呼ばれるくし形フィルタであ
る。従来のロジカルコムには制御信号発生手段や可変利
得増幅器は具備されていないが、本発明はそれを備え、
さらに、ファジィ推論あるいはニューラルネットで適切
な制御を行って分離性能の向上を図っている。This Y / C separation circuit examines the correlation between adjacent scanning lines and performs Y / C separation by a comb filter between lines having a strong correlation. The so-called logical comb,
There is a comb filter called a dynamic comb. The conventional logical comb does not include a control signal generating means or a variable gain amplifier, but the present invention includes it.
Furthermore, we are trying to improve the separation performance by performing appropriate control by fuzzy reasoning or neural network.
【0076】ロジカルコムは従来方式でも、大部分の画
像において優れた分離特性を示すことが知られている
が、苦手とする信号も存在する。その例を図16に示
す。(a)〜(e) が一組で、(f) 〜(j) が他の一組であ
る。It is known that the logical comb exhibits excellent separation characteristics in most images even in the conventional method, but there are some signals that it is not good at. An example thereof is shown in FIG. (a) to (e) are one set, and (f) to (j) are the other set.
【0077】(a) が入力信号、(b) はその水平走査時間
前の信号、(c) はさらに水平走査時間前の信号である。
この波形は、画像では斜めの線となる。ここで、従来の
ロジカルコムは、垂直の3点だけで分離を行うので、出
力波形は(d) に示すようになる。互いに相関がないた
め、最初の中間回路は無信号となり、2段目の中間値回
路で上下の加算器の出力が出力され(すなわち色信
号)、それが(b) に加算されて(d) のような輝度信号が
出力されるのである。輝度信号が正確に分離できず、な
まってしまっている。色信号には(d) を反転した波形が
出力される。つまり、クロスカラーがでるのが確認でき
る。(A) is an input signal, (b) is a signal before the horizontal scanning time, and (c) is a signal before the horizontal scanning time.
This waveform becomes a diagonal line in the image. Here, since the conventional logical comb separates only at three vertical points, the output waveform is as shown in (d). Since there is no correlation with each other, the first intermediate circuit becomes no signal and the output of the upper and lower adders is output in the second intermediate value circuit (that is, color signal), which is added to (b) and (d). A luminance signal such as is output. The luminance signal cannot be separated accurately and is lumped. The waveform obtained by inverting (d) is output as the color signal. In other words, it can be confirmed that the cross color appears.
【0078】図15の回路は適応制御回路があり、分離
性能を向上させている。図15の検出手段および制御信
号発生部は、このクロスカラーと輝度信号のなまり(解
像度劣化)を防ぐように可変利得増幅器112を制御す
る。ファジィ推論制御信号発生手段の場合は、次のよう
なルールを適用すれば、それが実現できる。図15の検
出手段130の出力レベルをD3、検出手段140の出力
レベルをD4で表すことにすれば、通常は可変利得増幅器
112の利得は1にしておくとして、The circuit of FIG. 15 has an adaptive control circuit to improve the separation performance. The detecting means and the control signal generating section of FIG. 15 control the variable gain amplifier 112 so as to prevent the rounding of the cross color and the luminance signal (resolution deterioration). In the case of the fuzzy inference control signal generating means, it can be realized by applying the following rules. If the output level of the detection means 130 in FIG. 15 is represented by D3 and the output level of the detection means 140 is represented by D4, the gain of the variable gain amplifier 112 is normally set to 1,
【0079】 ルール … if … then ルール1…D3が大きくD4が小さいならば…可変利得増幅器の増幅率を小さ くする ルール2…D3が小さくD4が大きいならば…可変利得増幅器の増幅率を小さ くする これにより斜め線が判別でき、大きさの度合いによっ
て、可変利得増幅器が制御される。 図16…図14の回路を説明する為の波形の例Rule ... if ... then Rule 1 ... If D3 is large and D4 is small ... Reduce the gain of the variable gain amplifier Rule 2 ... If D3 is small and D4 is large ... The gain of the variable gain amplifier is small By this, the diagonal line can be identified, and the variable gain amplifier is controlled according to the size. 16 ... Examples of waveforms for explaining the circuit of FIG.
【0080】このルールを適用した図14の出力例を図
16の(e) に示す。(a)(b)(c) の波形の場合には、可変
利得増幅器の利得が小さくなって、色信号が抑圧され、
(e)の輝度信号が出力される。したがって、クロスカラ
ーは小さくなり、輝度信号の解像度劣化も少ない。An output example of FIG. 14 to which this rule is applied is shown in (e) of FIG. In the case of the waveforms (a), (b) and (c), the gain of the variable gain amplifier becomes small and the color signal is suppressed,
The luminance signal of (e) is output. Therefore, the cross color becomes small and the resolution degradation of the luminance signal is small.
【0081】(a)(b)(c) の波形の振幅が小さい場合に
は、ルール1とルール2は弱く適用されるだけなので、
図16の回路ほど従来と大きい差がでないが、このよう
な場合には元々出力されるクロスカラーも小さいので、
問題とならない。When the amplitudes of the waveforms (a), (b) and (c) are small, rule 1 and rule 2 are only weakly applied.
Although it is not so different from the conventional circuit as compared with the circuit of FIG. 16, in such a case the originally output cross color is also small,
It doesn't matter.
【0082】他の例を (f)〜(j) に示す。適応型でない
従来のY/C分離回路の場合には、第1の中間値回路で
(f) の波形が取り出され、第2の中間値回路では (f)
を半分にした波形が取り出されるので、輝度信号出力
は(i) のようになる。すなわち、輝度信号がない所に偽
の輝度信号が出、色がないのにクロスカラーがでるよう
になっている。図15の検出手段137の出力レベルを
D1、検出手段138の出力レベルをD2で表すことにすれ
ば、通常は可変利得増幅器の利得は1にしておくとし
て、Other examples are shown in (f) to (j). In the case of a conventional Y / C separation circuit that is not adaptive, the first intermediate value circuit
The waveform of (f) is taken out, and in the second intermediate value circuit (f)
Since the waveform obtained by halving is extracted, the luminance signal output is as shown in (i). That is, a false luminance signal is output where there is no luminance signal, and cross color appears even though there is no color. The output level of the detection means 137 in FIG.
If the output level of D1 and the detection means 138 is represented by D2, the gain of the variable gain amplifier is normally set to 1,
【0083】 ルール … if … then ルール3…D1が小さくD2が大きいならば…可変利得増幅器の増幅率を小さ くするRule ... if ... then Rule 3 ... If D1 is small and D2 is large ... Reduce the gain of the variable gain amplifier.
【0084】とすれば、色出力は抑圧されてクロスカラ
ーは小さくなり、輝度信号は(j) のように偽信号が小さ
くなる。従来のロジカルコムの欠点の内、最も大きい部
分は上記例にあげた2つの問題点であるので、Then, the color output is suppressed, the cross color is reduced, and the luminance signal is reduced as the false signal as shown in (j). Among the shortcomings of the conventional logical comb, the biggest part is the two problems mentioned in the above example,
【0085】 ルール … if … then ルール1…D3が大きくD4が小さいならば…可変利得増幅器の増幅率を小さ くする ルール2…D3が小さくD4が大きいならば…可変利得増幅器の増幅率を小さ くする ルール3…D1が小さくD2が大きいならば…可変利得増幅器の増幅率を小さ くする という制御を行えば、図16は欠点が非常に少ない優れ
たロジカルコムとなる。 図17…Y/C分離への応用でニューラルネットを学習
させる構成例Rule ... if ... then Rule 1 ... If D3 is large and D4 is small ... Reduce the gain of the variable gain amplifier Rule 2 ... If D3 is small and D4 is large ... Rule 3 ... If D1 is small and D2 is large ... By controlling the amplification factor of the variable gain amplifier to be small, Fig. 16 becomes an excellent logical comb with very few defects. FIG. 17: Example of configuration for learning neural network by application to Y / C separation
【0086】制御信号をニューラルネットで構成する場
合の学習方法の例を図17に示す。図12の場合と基本
的には同じである。基準となる色信号と輝度信号を用意
し、それを加算手段150で加算してテスト回路に入力
する。この場合、テスト回路は本発明のY/C分離回路
であり、例えば図14の回路である。入力の輝度信号と
出力の輝度信号を比較器151で比較し、誤差出力が最
小になるようにニューラルネット(テスト回路内部の制
御信号発生部)を学習させる。この図では輝度信号どう
しを比較して誤差出力を得ているが、色信号どうしを比
較することでも学習させることができる。 図18…2ラインY/C分離回路への実施例FIG. 17 shows an example of a learning method when the control signal is composed of a neural network. It is basically the same as the case of FIG. A reference color signal and luminance signal are prepared, added by the adding means 150, and input to the test circuit. In this case, the test circuit is the Y / C separation circuit of the present invention, for example, the circuit of FIG. The comparator 151 compares the input luminance signal and the output luminance signal, and trains the neural network (control signal generator in the test circuit) so that the error output is minimized. Although an error output is obtained by comparing the luminance signals with each other in this figure, it is possible to learn by comparing the color signals with each other. FIG. 18 ... Example of 2-line Y / C separation circuit
【0087】図18は、2ラインのくし形フィルタに応
用した場合の実施例である。2ラインの相関の度合いを
検査し、その度合いによって可変利得増幅器163、1
65を制御するものである。上段の可変利得増幅器16
5は帯域フィルタ分離の度合いを制御するもので、下段
の可変利得増幅器163はくし形フィルタ分離の度合い
を制御する。入力端子101の複合映像信号は、1H遅
延手段161を介して減算手段162に入力される。減
算手段161は、入力信号と1H遅延手段161の出力
との減算処理を行い、色信号成分を取り出す。色信号成
分は、可変利得増幅器163を介して加算手段164に
入力される。加算手段164には、入力信号が可変利得
増幅器165で利得制御を受けて入力されている。制御
信号発生手段166には、入力信号と1H遅延手段16
1の出力が入力されており、2ライン間の相関判定が行
われている。相関が低いことは、減算手段162の出力
にそれだけ誤りが多いことである。FIG. 18 shows an embodiment applied to a 2-line comb filter. The degree of correlation between the two lines is checked, and the variable gain amplifiers 163, 1 are checked according to the degree of correlation.
65 is controlled. Upper stage variable gain amplifier 16
Reference numeral 5 controls the degree of band filter separation, and the variable gain amplifier 163 in the lower stage controls the degree of comb filter separation. The composite video signal of the input terminal 101 is input to the subtraction unit 162 via the 1H delay unit 161. The subtraction unit 161 performs a subtraction process between the input signal and the output of the 1H delay unit 161, and extracts a color signal component. The color signal component is input to the adding means 164 via the variable gain amplifier 163. The input signal is input to the adding means 164 under the gain control of the variable gain amplifier 165. The control signal generation means 166 includes an input signal and a 1H delay means 16
The output of 1 is input, and the correlation determination between two lines is performed. The low correlation means that the output of the subtraction unit 162 has many errors.
【0088】減算手段164の出力は、帯域通過フィル
タ167を介して色信号出力として出力端子168に入
力され、また減算手段169に入力される。減算手段1
69は、入力複合映像信号から色信号を減算することに
より出力端子170に輝度信号を導出する。The output of the subtracting means 164 is input to the output terminal 168 as a color signal output via the bandpass filter 167, and is also input to the subtracting means 169. Subtraction means 1
69 derives a luminance signal to the output terminal 170 by subtracting the color signal from the input composite video signal.
【0089】この回路によると、図16の第1の例は改
善できないが、第2の例はこのシステムによって改善で
きる。図16の(f) と(g) の状態になっている場合、く
し形フィルタ分離は輝度信号として(i) に示す波形を出
力するが、帯域フィルタ分離は輝度信号出力として( g)
のような波形を出力する。したがって、本発明の回路は
(j) に示すような波形を出力し、(i) との差分だけ改
善している。 図19…3ラインY/C分離回路への他の実施例According to this circuit, the first example of FIG. 16 cannot be improved, but the second example can be improved by this system. In the cases of (f) and (g) in Fig. 16, the comb filter separation outputs the waveform shown in (i) as the luminance signal, but the bandpass filter separation outputs the luminance signal (g).
Output a waveform like. Therefore, the circuit of the present invention
The waveform shown in (j) is output and the difference from (i) is improved. FIG. 19 ... Another embodiment of 3-line Y / C separation circuit
【0090】図19も3ラインY/C分離回路への他の
実施例であり、図14の実施例に比べて中間値回路ある
いは相関器を使わない例である。従って図14のブロッ
クと同様な機能のブロックには同一符号を付している。
BPF105の出力側に反転器がないので、この実施例
では、減算手段108a、109aが用いられている。
減算手段108a、109aの出力はそれぞれ可変利得
増幅器112a、112bで利得制御を受けた後、加算
手段112cで加算され、色信号出力として出力端子1
14に導出される。またこの色信号は、減算手段113
aに入力され、入力複合映像信号に含まれている色信号
成分を除去する。これにより出力端子115には輝度信
号を得ることができる。FIG. 19 also shows another embodiment of the 3-line Y / C separation circuit, which is an example in which no intermediate value circuit or correlator is used as compared with the embodiment of FIG. Therefore, blocks having the same functions as the blocks in FIG. 14 are designated by the same reference numerals.
Since there is no inverter on the output side of the BPF 105, the subtracting means 108a and 109a are used in this embodiment.
The outputs of the subtraction means 108a and 109a are subjected to gain control by the variable gain amplifiers 112a and 112b, respectively, and then added by the addition means 112c, and output from the output terminal 1 as a color signal output.
14 is derived. Further, this color signal is subtracted by the subtracting means 113.
The chrominance signal component input to a and included in the input composite video signal is removed. As a result, a luminance signal can be obtained at the output terminal 115.
【0091】この回路は、隣接するライン間の相関を調
べ、相関が強い方のくし形フィルタを使用するよう可変
利得増幅器112a、112bを制御している。この
時、図16のパターンの時には、特別なルールを追加し
て処理する点は図14の場合と同様である。また、本実
施例の制御信号発生手段は図15のように構成して良い
点も図14の実施例と同様である。 図20…輪郭強調回路への実施例This circuit examines the correlation between adjacent lines and controls the variable gain amplifiers 112a and 112b to use the comb filter having the stronger correlation. At this time, in the case of the pattern of FIG. 16, the point that a special rule is added and processed is similar to the case of FIG. Further, the control signal generating means of this embodiment may be configured as shown in FIG. 15 as in the case of the embodiment shown in FIG. FIG. 20: Embodiment to contour enhancement circuit
【0092】輪郭強調回路に対して本発明を実施した例
を示す。一般に輪郭強調は、どうしても雑音が増加す
る。雑音低減回路と同様に、雑音と信号の区別ができな
い為である。また、輪郭強調回路は、大振幅の輪郭を強
調すると、オーバーシュートやプリシュートが大きくな
りすぎ、ギラギラしたみにくい画像になってしまうとい
う弊害も持っている。例えば、次のようなルールを適用
すれば、雑音が少なく、いやらしい画像にならない優れ
た輪郭強調回路が実現できる。An example in which the present invention is applied to the contour emphasis circuit will be shown. In general, contour enhancement inevitably increases noise. This is because the noise and the signal cannot be distinguished from each other like the noise reduction circuit. Further, the contour emphasizing circuit also has an adverse effect that when a contour having a large amplitude is emphasized, an overshoot or a preshoot becomes too large, resulting in an image that is difficult to glare. For example, by applying the following rule, it is possible to realize an excellent contour enhancement circuit that produces little noise and does not give an unpleasant image.
【0093】 ルール … if … then ルール1…非相関成分が非常に大きいならば…利得を非常に小さくする ルール2…非相関成分が大きいならば …利得を小さくする ルール3…非相関成分が小さいならば …利得はそのまま ルール4…非相関成分が非常に小さいならば…利得を小さくする ルール5…明るい画像ならば …利得を大きくする ルール6…暗い画像ならば …利得を小さくする このようにして、雑音が小さく、しかも、大振幅輪郭で
もオーバーシュートがつきすぎない輪郭強調回路が実現
できる。Rule ... if ... Then Rule 1 ... If the uncorrelated component is very large ... Gain is made very small Rule 2 ... If the uncorrelated component is large ... Gain is made small Rule 3 ... Uncorrelated component is small If so ... Gain remains as it is Rule 4 ... If the non-correlation component is very small ... Reduce the gain Rule 5 ... If the image is bright ... Increase the gain Rule 6 ... If it is a dark image ... Reduce the gain As a result, it is possible to realize a contour emphasizing circuit in which noise is small and an overshoot is not excessive even with a large amplitude contour.
【0094】即ち、図20において、入力端子180に
供給される輝度信号は、2次微分回路181に入力され
て輪郭成分が取り出され、リミッタ182において制限
を受けて、可変利得増幅器183に入力される。この可
変利得増幅器183の出力が、減算手段184におい
て、元の輝度信号に足し込まれ、出力端子185へ輪郭
補正された信号を得ることができる。入力信号と2次微
分回路181の出力は、特徴検出手段186、187に
入力されて、その検出信号が制御信号発生手段188に
入力されている。ここで得られた制御信号が可変利得増
幅器183の制御端子に供給される。That is, in FIG. 20, the luminance signal supplied to the input terminal 180 is input to the secondary differentiating circuit 181, the contour component is extracted, the limiter 182 limits the input, and the variable gain amplifier 183 inputs it. It The output of the variable gain amplifier 183 is added to the original luminance signal in the subtracting means 184, and the contour-corrected signal can be obtained at the output terminal 185. The input signal and the output of the secondary differentiating circuit 181 are input to the feature detecting means 186 and 187, and the detection signal is input to the control signal generating means 188. The control signal obtained here is supplied to the control terminal of the variable gain amplifier 183.
【0095】以上、可変利得増幅器(乗算器)を制御す
る例ばかりをあげたが、本発明の制御対象は可変利得増
幅器に制限されるものではない。例えば、輪郭強調回路
は、強調する中心周波数を変化させることも考えられ
る。すなわち、図20の2次微分回路の中心周波数を変
化させれば、周波数特性を変化させる輪郭強調回路とな
る。周波数特性可変回路は、例えば、トランスバーサル
フィルタで構成してフィルタの遅延時間を変化させるこ
とで実現できる。アナログ回路の場合には可変インピー
ダンス素子の値を変化させることで実現できる。入力信
号の特徴を調べることにより、信号成分が高域に集中し
ているか、低域に集中しているかは容易に知ることがで
きる。帯域通過フィルタを多数使用すれば、細かく帯域
分割して、どの周波数の成分が多いかは容易に知ること
ができる。これを利用すれば、必要な帯域のみ適応的に
強調するものである。例えばルールは以下のようにな
る。Although only examples of controlling the variable gain amplifier (multiplier) have been described above, the control object of the present invention is not limited to the variable gain amplifier. For example, the contour emphasis circuit may change the center frequency to be emphasized. That is, if the center frequency of the secondary differentiating circuit in FIG. 20 is changed, the contour enhancing circuit changes the frequency characteristic. The frequency characteristic variable circuit can be realized by, for example, a transversal filter and changing the delay time of the filter. In the case of an analog circuit, it can be realized by changing the value of the variable impedance element. By examining the characteristics of the input signal, it is possible to easily know whether the signal components are concentrated in the high frequency band or the low frequency band. If a large number of bandpass filters are used, it is possible to finely divide the band and easily know which frequency component is large. If this is used, only the necessary band is adaptively emphasized. For example, the rules are as follows.
【0096】 ルール … if … then ルール1…低域成分が多いならば…強調周波数の中心を低域にシフ トする ルール2…高域成分が多いならば…強調周波数の中心を高域にシフ トするRule ... if ... then Rule 1 ... If there are many low frequency components ... Shift the center of the emphasis frequency to the low range Rule 2 ... If there are many high frequency components ... Shift the center of the emphasis frequency to the high range To
【0097】[0097]
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明の適応
画像フィルタは入力画像の特徴を総合的に判断して、回
路状態を最適化し、最適な状態で信号を出力することが
できる。多種の特徴を総合的に判断するため、検出ミス
や誤動作が生じにくいという利点を持っており、しか
も、最適化の状態はアナログ的であって、従来に比べて
はるかに真の最適値に近い状態にすることができる。ま
た、明確な特徴を持たない信号に対しても、誤動作する
ことなく適切なレベルで適応できる。従来の適応画像フ
ィルタの欠点を大幅に低減すると同時に、より高画質化
が可能で、より高度な応用が可能な画像フィルタであ
る。As described above, the adaptive image filter of the present invention can comprehensively judge the characteristics of the input image, optimize the circuit state, and output the signal in the optimum state. Since various characteristics are comprehensively judged, it has the advantage that detection errors and malfunctions are less likely to occur, and the optimization state is analog, much closer to the true optimum value than before. Can be in a state. Further, it is possible to adapt to a signal having no clear characteristic at an appropriate level without malfunction. This is an image filter that can significantly improve the image quality and can be applied to a higher level while significantly reducing the drawbacks of the conventional adaptive image filter.
【0098】ファジィ推論を用いた制御信号発生手段の
場合は、最適化のプログラムをルールで記述できるた
め、抽出した各特徴による動作を分解整理して与えるこ
とが出来、抽出する特徴が多数の場合でも比較的容易に
対応できる。また、制御を変更する場合の対応が容易で
あり、より高度な適応への発展がスムーズに行えるよう
になる。In the case of the control signal generating means using the fuzzy inference, since the optimization program can be described by the rule, the operation by each extracted feature can be decomposed and rearranged and given, and when there are many features to be extracted. But it can be handled relatively easily. In addition, it is easy to deal with the case of changing the control, and it becomes possible to smoothly develop a higher-level adaptation.
【0099】ニューラルネットを用いた制御信号発生手
段の場合には、制御を変更する場合にはニューラルネッ
トを再教育しなくてはならず、この課程がやり直しにな
るという点ではファジィ推論の制御信号発生手段に劣る
ものの、ルールの形に明確にできない場合にでも対応で
きるという利点を持っている。なお、本発明は、説明し
てきた例だけに限らず、画像フィルタ全般に幅広く適応
できる。In the case of the control signal generating means using the neural network, when changing the control, the neural network must be re-educated, and the control signal of the fuzzy reasoning is that the process is redone. Although it is inferior to the generation method, it has the advantage of being able to deal with cases where the shape of the rules cannot be clarified. Note that the present invention is not limited to the examples described above, but can be widely applied to image filters in general.
【図1】本発明の一実施例を示すブロック図。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.
【図2】本発明を垂直雑音低減回路へ適用した実施例を
示す図。FIG. 2 is a diagram showing an embodiment in which the present invention is applied to a vertical noise reduction circuit.
【図3】図2の回路動作を説明するための周波数特性例
を示す図、及び図2の回路の雑音低減効果の変化を説明
するために示した図。3 is a diagram showing an example of frequency characteristics for explaining the circuit operation of FIG. 2 and a diagram shown for explaining a change in noise reduction effect of the circuit of FIG.
【図4】本発明を雑音低減回路へ適用した他の実施例を
示すブロック図。FIG. 4 is a block diagram showing another embodiment in which the present invention is applied to a noise reduction circuit.
【図5】本発明を雑音低減回路へ適用したさらに他の実
施例を示すブロック図。FIG. 5 is a block diagram showing still another embodiment in which the present invention is applied to a noise reduction circuit.
【図6】図4の回路の動作を説明するための周波数特性
の例を示す図、及び図4の回路の動作例を説明するため
の波形例を示す図。6 is a diagram showing an example of frequency characteristics for explaining the operation of the circuit of FIG. 4 and a diagram showing an example of waveforms for explaining an operation example of the circuit of FIG.
【図7】本発明を巡回型雑音低減回路へ適用した実施例
を示す図。FIG. 7 is a diagram showing an embodiment in which the present invention is applied to a cyclic noise reduction circuit.
【図8】図7の回路動作を説明するための周波数特性の
例を示す図。8 is a diagram showing an example of frequency characteristics for explaining the circuit operation of FIG.
【図9】本発明を雑音低減回路へ適用したさらにまたの
他の実施例を示す図。FIG. 9 is a diagram showing still another embodiment in which the present invention is applied to a noise reduction circuit.
【図10】本発明を3次元雑音低減回路へ適用した実施
例を示す図。FIG. 10 is a diagram showing an embodiment in which the present invention is applied to a three-dimensional noise reduction circuit.
【図11】本発明を高域雑音低減回路へ適用した実施例
を示す図。FIG. 11 is a diagram showing an embodiment in which the present invention is applied to a high frequency noise reduction circuit.
【図12】ニューラルネットを学習させる為の構成例を
示す図。FIG. 12 is a diagram showing a configuration example for learning a neural network.
【図13】本発明を色信号雑音低減回路へ適用した実施
例を示す図。FIG. 13 is a diagram showing an embodiment in which the present invention is applied to a color signal noise reduction circuit.
【図14】本発明を3ラインY/C分離回路へ適用した
実施例を示す図。FIG. 14 is a diagram showing an embodiment in which the present invention is applied to a 3-line Y / C separation circuit.
【図15】図14の制御信号発生手段の詳細を示す図。FIG. 15 is a diagram showing details of the control signal generating means of FIG.
【図16】図14の回路の動作を説明する為の波形例を
示す図。16 is a diagram showing an example of waveforms for explaining the operation of the circuit of FIG.
【図17】本発明をY/C分離へ適用した際にニューラ
ルネットを学習させるための構成例を示す図。FIG. 17 is a diagram showing a configuration example for learning a neural network when the present invention is applied to Y / C separation.
【図18】本発明を2ラインY/C分離回路へ適用した
実施例を示す図。FIG. 18 is a diagram showing an embodiment in which the present invention is applied to a 2-line Y / C separation circuit.
【図19】本発明を3ラインY/C分離回路へ適用した
さらに他の実施例を示す図。FIG. 19 is a diagram showing still another embodiment in which the present invention is applied to a 3-line Y / C separation circuit.
【図20】本発明を輪郭強調回路へ適用した実施例を示
す図。FIG. 20 is a diagram showing an embodiment in which the present invention is applied to a contour emphasis circuit.
13〜15…特徴抽出手段、16、29、44、63、
116、166、188…制御信号発生手段、17…画
像フィルタ、18…係数可変手段、23、52、161
…1H遅延手段、24、26、38、55、58、16
2、169、184…減算手段、25、35、56、1
82…リミッタ、27、28、41〜43、61、6
2、92、137〜140、186、187…検出手
段、30、36、53、54、57、112、163、
165、183…可変利得増幅器、34、37、51、
80、108、109、150、164…加算手段、6
5…スライサ、66…1F遅延手段、67、104〜1
06、167…帯域通過フィルタ(BPF)、81、1
51…比較手段、102、103、131〜136…遅
延手段、107…反転器、110、111…中間値回
路、141…制御信号発生部、181…2次微分回路。13-15 ... Feature extraction means, 16, 29, 44, 63,
116, 166, 188 ... Control signal generating means, 17 ... Image filter, 18 ... Coefficient changing means, 23, 52, 161
... 1H delay means, 24, 26, 38, 55, 58, 16
2, 169, 184 ... Subtracting means, 25, 35, 56, 1
82 ... Limiters, 27, 28, 41-43, 61, 6
2, 92, 137 to 140, 186, 187 ... Detection means, 30, 36, 53, 54, 57, 112, 163,
165, 183 ... Variable gain amplifiers, 34, 37, 51,
80, 108, 109, 150, 164 ... Addition means, 6
5 ... Slicer, 66 ... 1F delay means, 67, 104-1
06, 167 ... Band pass filter (BPF), 81, 1
51 ... Comparison means, 102, 103, 131-136 ... Delay means, 107 ... Inverter, 110, 111 ... Intermediate value circuit, 141 ... Control signal generating section, 181, ... Secondary differentiation circuit.
Claims (11)
備した画像フィルタに於いて、 入力信号の特徴を抽出する複数の特徴抽出手段と、 ファジィ推論に基づいて前記特徴抽出手段の出力信号か
ら制御信号を発生させる制御信号発生手段とを具備し、 前記制御信号発生手段からの制御信号で前記係数可変手
段を制御するように構成したことを特徴とする画像フィ
ルタ。1. An image filter comprising an input terminal, an output terminal, and a coefficient varying means, wherein a plurality of feature extracting means for extracting features of an input signal and an output signal of the feature extracting means based on fuzzy inference are used. An image filter comprising: a control signal generating means for generating a control signal, wherein the coefficient varying means is controlled by a control signal from the control signal generating means.
備した画像フィルタに於いて、 入力信号の特徴を抽出する複数の特徴抽出手段と、 ニューラルネットを用いて構成され前記特徴抽出手段の
出力信号から制御信号を発生させる制御信号発生手段と
を具備し、 前記制御信号発生手段からの制御信号で前記係数可変手
段を制御することを特徴とする画像フィルタ。2. An image filter comprising an input terminal, an output terminal, and a coefficient varying means, a plurality of feature extracting means for extracting features of an input signal, and an output of the feature extracting means constituted by using a neural network. An image filter, comprising: a control signal generating means for generating a control signal from a signal, wherein the coefficient varying means is controlled by the control signal from the control signal generating means.
プ方式になっていることを特徴とする第1項または第2
項記載の画像フィルタ。3. The first or second aspect, wherein the control signal generating means is of a table lookup system.
The image filter described in the item.
(1フレームを含む)遅延させる手段と、 前記入力信号と遅延した信号とを合成して非相関成分を
取り出す手段と、 前記非相関成分の量を可変する手段とを具備したことを
特徴とする請求項1または2記載の画像フィルタ。4. A means for delaying the input signal by an integral multiple of a horizontal scanning time (including one frame), a means for synthesizing the input signal and the delayed signal to extract a non-correlation component, the non-correlation component 3. The image filter according to claim 1 or 2, further comprising means for varying the amount of
(1フレームを含む)遅延させる遅延手段と、 前記遅延手段の出力信号を前記遅延手段の入力側に帰還
させる手段と、 前記遅延手段の出力信号と前記入力信号とを合成して非
相関成分を抽出する手段と、 前記帰還量または非相関成分の量を可変する手段を具備
したことを特徴とする請求項1または2記載の画像フィ
ルタ。5. A delay unit for delaying the input signal by an integral multiple of a horizontal scanning time (including one frame), a unit for returning an output signal of the delay unit to an input side of the delay unit, and a delay unit for the delay unit. The image filter according to claim 1 or 2, further comprising: a unit that synthesizes an output signal and the input signal to extract a non-correlation component, and a unit that changes the amount of the feedback amount or the amount of the non-correlation component. ..
ィルタと、 前記フィルタにより抽出した信号の量を可変する可変手
段と、 前記入力信号と前記可変手段の出力とを合成する手段と
を具備したことを特徴とする請求項1または2記載の画
像フィルタ。6. A filter comprising: a filter that allows a specific band of the input signal to pass; a varying unit that varies the amount of the signal extracted by the filter; and a unit that synthesizes the input signal and the output of the varying unit. The image filter according to claim 1 or 2, characterized in that.
離するY/C分離回路において、 前記色信号の抽出系路に可変利得手段を備え、この可変
利得手段が係数可変手段として用いられるように構成し
たことを特徴とする請求項1または2記載の画像フィル
タ。7. A Y / C separation circuit for separating a color signal and a luminance signal from a composite video signal, wherein a variable gain means is provided in the color signal extraction system, and the variable gain means is used as a coefficient varying means. The image filter according to claim 1 or 2, wherein the image filter is configured to be configured as described above.
送波の周期の半分の時間遅延した信号と、前記入力信号
を色副搬送波の周期だけ遅延した信号と、さらにこれら
の信号の水平走査時間前の信号と水平走査時間後の信号
との9種類の信号を取り出す手段と、この手段で取り出
された信号のうち画面上で隣接する信号間から前記入力
信号の特徴を現す情報を抽出する前記特徴抽出手段を構
成したことを特徴とする請求項1または2記載の画像フ
ィルタ。8. The input signal, a signal obtained by delaying the input signal by half the cycle of the color subcarrier, a signal obtained by delaying the input signal by the cycle of the color subcarrier, and horizontal scanning of these signals. Means for extracting nine types of signals, a signal before the time and a signal after the horizontal scanning time, and the information representing the characteristics of the input signal is extracted from the signals extracted by this means between the adjacent signals on the screen. The image filter according to claim 1 or 2, wherein the feature extracting means is configured.
出手段と、 前記特徴抽出手段の出力信号から制御信号を発生させる
制御信号発生手段と、 前記入力信号を水平走査時間の整数倍遅延させる遅延手
段と、 前記入力信号と遅延した信号から相関成分を取り出す手
段と、 前記入力信号と遅延した信号から非相関成分を取り出す
手段と、 前記相関成分の量を可変する相関成分可変手段と、 前記非相関成分の量を可変する非相関成分可変手段と、 前記相関成分抽出手段と非相関成分抽出手段との出力を
加算する手段とを具備し、前記制御信号発生手段が前記
非相関成分可変手段と相関成分可変手段を制御するよう
に構成されたことを特徴とする画像フィルタ。9. A plurality of feature extracting means for extracting features of an input signal, a control signal generating means for generating a control signal from an output signal of the feature extracting means, and delaying the input signal by an integral multiple of a horizontal scanning time. Delay means, means for extracting a correlation component from the input signal and a delayed signal, means for extracting a non-correlation component from the input signal and a delayed signal, correlation component varying means for varying the amount of the correlation component, The apparatus further comprises a non-correlation component changing means for changing the amount of the non-correlation component, and a means for adding outputs of the correlation component extracting means and the non-correlation component extracting means, wherein the control signal generating means has the non-correlation component changing means. And an image filter configured to control the correlation component varying means.
及び入力信号の特徴を抽出する複数の特徴抽出手段、及
びニューラルネットを用いて記特徴抽出手段の出力信号
から制御信号を発生させ、前記制御信号で前記係数可変
手段を制御する制御信号発生手段を備え、制御信号発生
手段の制御信号で前記係数可変手段を制御する画像フィ
ルタに対して、 基準雑音源と基準画像信号源との出力を合成して供給
し、前記画像フィルタの出力信号と前記基準画像信号源
の出力とを比較して、その差が最小になるように前記画
像フィルタの前記ニューラルネットの係数を学習させる
ようにしたことを特徴とする適応型画像フィルタの学習
方法。10. An input terminal, an output terminal, a coefficient varying means,
And a plurality of feature extracting means for extracting features of the input signal, and a control signal generating means for generating a control signal from the output signal of the feature extracting means using a neural network and controlling the coefficient varying means with the control signal. An output of a reference noise source and a reference image signal source are combined and supplied to an image filter which controls the coefficient varying means by a control signal of a control signal generating means, and the output signal of the image filter and the reference are supplied. A learning method for an adaptive image filter, comprising: comparing with an output of an image signal source, and learning a coefficient of the neural network of the image filter so as to minimize the difference.
及び入力信号の特徴を抽出する複数の特徴抽出手段、及
びニューラルネットを用いて記特徴抽出手段の出力信号
から制御信号を発生させ、前記制御信号で前記係数可変
手段を制御する制御信号発生手段を備え、制御信号発生
手段の制御信号で前記係数可変手段を制御する画像フィ
ルタであるY/C分離回路に対して、 基準雑音源と基準画像信号源との出力を合成して供給
し、前記Y/C分離回路の出力信号と前記基準画像信号
源の出力とを比較して、その差が最小になるように前記
画像フィルタの前記ニューラルネットの係数を学習させ
るようにしたことを特徴とする適応型画像フィルタの学
習方法。11. An input terminal, an output terminal, and a coefficient varying means,
And a plurality of feature extracting means for extracting features of the input signal, and a control signal generating means for generating a control signal from the output signal of the feature extracting means using a neural network and controlling the coefficient varying means with the control signal. The output of the reference noise source and the reference image signal source are combined and supplied to the Y / C separation circuit which is an image filter for controlling the coefficient varying means by the control signal of the control signal generating means. / C separation circuit and the output of the reference image signal source are compared, and the coefficient of the neural network of the image filter is learned so as to minimize the difference. Method of learning type image filter.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3250691A JPH0591532A (en) | 1991-09-30 | 1991-09-30 | Image filter and adaptive type image filter learning method |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
JP3250691A JPH0591532A (en) | 1991-09-30 | 1991-09-30 | Image filter and adaptive type image filter learning method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0591532A true JPH0591532A (en) | 1993-04-09 |
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ID=17211611
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3250691A Pending JPH0591532A (en) | 1991-09-30 | 1991-09-30 | Image filter and adaptive type image filter learning method |
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JP (1) | JPH0591532A (en) |
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