JPH06121194A - ノイズ除去回路 - Google Patents

ノイズ除去回路

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JPH06121194A
JPH06121194A JP4270295A JP27029592A JPH06121194A JP H06121194 A JPH06121194 A JP H06121194A JP 4270295 A JP4270295 A JP 4270295A JP 27029592 A JP27029592 A JP 27029592A JP H06121194 A JPH06121194 A JP H06121194A
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哲二郎 近藤
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Abstract

(57)【要約】 【目的】画像の平坦部でもエッジ部でも全般的に画質を
改善できるようにする。 【構成】入力画像が動画部であるときに使用される動画
部用ノイズ除去フィルタと、入力画像が静止画部である
ときに使用される静止画部用ノイズ除去フィルタのいず
れかのフィルタ出力が、入力画像の動き検出回路から得
られた動き検出出力に基づいて選択される。動画と静止
画で適応的にノイズ処理を選択することによってノイズ
除去効果が大きいので画質が大幅に改善される。エッジ
検出回路31で入力画像のエッジ部が検出され、エッジ
部のときはROM32から値の小さな閾値α2が選択さ
れ、動き検出部33ではこの閾値α2で動きの判断が行
われ、平坦部であるときは値の大きな閾値α1で動きの
判断が行われる。エッジ部では動き画像と判断され易く
なるのでエッジがボケない。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、入力信号をエンコー
ドする際にその直前処理として使用して好適なノイズ除
去回路に関する。
【0002】
【従来の技術】入力画像信号を圧縮・復元する装置(コ
ーディック装置)ではそのデータ圧縮系に設けられたエ
ンコーダの直前にノイズの抑圧を行うためのノイズ除去
手段が設けられる場合が多い。ノイズを除去する手段と
して使用されるノイズ除去回路のうちで、三次元処理に
よるノイズ除去回路が知られている。
【0003】図10はその一例を示すノイズ除去回路1
0の系統図であって、端子11には例えば入力信号(画
像信号)であって、ディジタル変換された信号が供給さ
れる。この入力信号はこれを構成する画素を単位とする
入力画像が静止画部であるときに使用される静止画部用
ノイズ除去フィルタ12と、入力画像が動画部であると
きに使用される動画部用ノイズ除去フィルタ13とに供
給され、それぞれのフィルタ12、13において入力画
像の内容に応じたノイズ除去処理が施されると共に、ノ
イズ除去処理されたそれぞれのフィルタ出力はスイッチ
ング手段20に供給される。
【0004】入力画像はさらに動き検出回路30にも供
給され、入力画像の画素単位に動きが検出され、入力画
像の動きに応じた動き制御出力によってスイッチング手
段20が適応的に選択される。そのため、静止画部での
画素に関しては時間方向に関するフィルタ処理を行う時
間フィルタによってノイズ除去が行われ、動きのある画
素では空間フィルタを用いてノイズ除去が行われる。
【0005】このように入力画像の動きに応じて適応的
にフィルタを選択してノイズ除去を行うと画質を劣化さ
せないでノイズを除去できる。
【0006】静止画部用ノイズ除去フィルタ12は単な
る平均値フィルタであって、フレームメモリ15を有
し、前フレームのメモリ出力が係数器16にてk倍(0
〈k〈1)されたものと、入力端子11に供給された現
フレームの入力画像が係数器17にて(1−k)倍され
たものが加算器18で加算処理され、その加算結果がフ
ィルタ出力となる。
【0007】図11はこの静止画部用ノイズ除去フィル
タ12の動作説明図であって、各フレームの特定画素に
黒丸印のランダムノイズが混入したとすると、k=0.
5としたときこのノイズ除去フィルタ12の時間方向に
関するフィルタ効果によってノイズレベルa,b,c,
dは2のべき乗分の1ずつ順次小さくなって出力される
ことが判る。
【0008】動画部用ノイズ除去フィルタ13は空間内
フィルタの一種であるメディアンフィルタなどの中間値
フィルタが使用される。中間値フィルタは注目画素を含
む前後2つの画素からその中間のレベルを持つ画素のレ
ベルをその注目画素のレベルとするものであって、図1
2はこのフィルタの動作説明に供する図である。
【0009】曲線pのような入力画像変化に対し、例え
ば注目画素b(画素本来のレベルもbとする)にノイズ
nが混入したときは、a,n,cの中間値がその注目画
素における出力画素レベルとして選択される。したがっ
て、cが選択される。次の画素ではn〈dであるから、
このとき始めてノイズnが選択される。このノイズレベ
ルはdよりも小さいのでノイズnを選択したとしても周
囲の画素から極端に突出していないので余り目立たな
い。
【0010】因みに、フィルタがない通常出力のときに
は図12のような画素レベルとなり、低レベルのときに
ノイズnが選択されることになるからノイズレベルが突
出し選択されたノイズnが目立つことになる。
【0011】図13は入力画像の動き検出動作を説明す
るもので、図では現フレーム(nフレーム)における注
目画素eを含む周囲3×3画素と、前フレーム(n−1
フレーム)の同じ画素位置での差分(a−a′,b−
b′,・・・i−i′)をとり、それらの和Sを求め
る。
【0012】和Sの値が予め定められた閾値と比較さ
れ、閾値よりも大きいときその注目画素は動く画素(動
画部)と判断され、閾値よりも小さいときは静止画素
(静止画部)と判断される。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このように
構成された従来のノイズ除去回路10において、動画部
と静止画部とを判断する動き検出回路30では動き判別
信号として1つの閾値が使用され、この閾値と入力画像
とを比較してその入力画素が動画であるか静止画である
かを判別していた。
【0014】しかし、入力画像のうち平坦部ではノイズ
が目立ち易く、エッジ部では目立ちにくいという視覚特
性を持っている。そのため平坦部では多少のノイズでも
これを検出して抑圧する必要がある。
【0015】これとは逆に、入力画像のうちエッジ部で
はこれにノイズが混入していても目立ちにくい。しか
も、このエッジ部でノイズが混入したときで静止画部と
判断されると平坦部でのフィルタと同じフィルタング処
理が行われることになる。静止画部用フィルタは平均値
フィルタであるためこのような処理を行うとかえってエ
ッジ部の画像がぼけてしまう。
【0016】このような画像の特性を考慮しないで動き
を判別することは、かえって画質を劣化させることにな
る。画像の特性を考慮し、エッジ部と平坦部とで閾値を
変えればこのような問題も生じない。
【0017】そこで、この発明はこのような従来の課題
を解決したものであって、エッジ部と平坦部の双方の画
質を効果的に改善できるノイズ除去回路を提案するもの
である。
【0018】
【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
め、この発明においては、入力画像が動画部であるとき
に使用される動画部用ノイズ除去フィルタと、入力画像
が静止画部であるときに使用される静止画部用ノイズ除
去フィルタとが入力画像の動きに応じて適応的に選択さ
れて使用されるノイズ除去回路において、入力画像の動
き検出回路が設けられ、その動き検出出力に基づいて上
記動画部用ノイズ除去フィルタと静止画部用ノイズ除去
フィルタの何れかの出力が選択され、上記静止画部用ノ
イズ除去フィルタからは入力する静止画連続フレーム数
nの平均入力画像が出力されると共に、上記動き検出回
路は複数の閾値に基づいて入力画像の動きが判別される
ようになされたことを特徴とするものである。
【0019】
【作用】図4に示す実施例について説明すると、動き検
出回路30にはエッジ検出回路31が設けられているの
で、ここで入力画像がエッジ部であるのか平坦部である
のかの検出が行われる。
【0020】その検出出力CAがROM32に供給され
て検出出力CAに応じた閾値α1若しくはα2が選択さ
れる。具体的には、平坦部であるときには値の大きな閾
値α1が選択され、これで動きが判別される。したがっ
て、平坦部では静止画部と判定され易くなりノイズ抑圧
効果が大きくなる。
【0021】エッジ部であると判断されたときは値の小
さな閾値α2が選択され、このときはどちらかと言えば
動きがあるものと判断され易くなる。このため、エッジ
部では空間的なフィルタング処理の確率が高くなりエッ
ジ部がぼけるようなことはない。
【0022】
【実施例】続いて、この発明に係るノイズ除去回路の一
例をコッディック装置のデータ圧縮系に適用した場合に
つき、図面を参照して詳細に説明する。
【0023】図1はこの発明に係るノイズ除去回路10
の具体例を示す。端子11に入力した入力信号は動画部
用ノイズ除去フィルタ13に供給されると共に静止画部
用フィルタ40に供給される。両フィルタ出力はスイッ
チング手段20でその何れかが選択されて出力端子21
に導出される。
【0024】動画部用ノイズ除去フィルタ13としては
従来と同じように空間フィルタの一種であるメディアン
フィルタなどを使用することができる。メディアンフィ
ルタの処理例を図2に示す。図2の例は連続してノイズ
n1,n2が入力信号(波形はp)に混入した場合を示
している。
【0025】30は動き検出回路であってその具体例は
後述するとして、これより得られた動き検出出力はスイ
ッチング手段20に供給される他、静止カウンタ50に
供給されて静止画素に対する連続静止フレーム数nが検
出される。
【0026】連続静止フレーム数nについて図3を参照
して説明する。図に示すようにMを動画素、Sを静止画
素としたとき、注目画素が動画素であると判断されたと
きは常にn=1で、動画部から静止画部への変化点およ
び静止画部から動画部への変化点でもn=1とされ、静
止画部では連続する静止フレーム数によってnが順次累
積される。図は3フレームにわたり注目画素が動き、次
の3フレームが静止していたときのn値を示している。
【0027】静止カウンタ50ではこの連続静止フレー
ム数nから重み係数1/nと(n−1)/nが算出さ
れ、これら重み係数が静止画部用フィルタ40に供給さ
れる。
【0028】静止画部用フィルタ40は図のように平均
化用のフレームメモリ41を有し、フレーム出力(前フ
レームのノイズが抑圧された出力信号)が第1の乗算器
42に供給されて重み係数(n−1)/nと乗算され
る。
【0029】端子11に供給された現フレームの入力信
号は第2の乗算器43で重み係数1/nと乗算され、こ
れら2つの乗算出力が加算器44で加算されたものがフ
ィルタ40の最終的な出力として使用される。加算出力
はフレームメモリ41の入力にもなっている。フレーム
メモリ41への入力は、
【0030】
【数1】
【0031】図2に示したように、連続静止フレーム数
nに平均化されるフレーム数が相違するので、nが大き
い程ノイズ除去効果が大きくなり、また動画部から静止
画部への変化点のようなところではn=1になるので、
第1の乗算器42の出力がゼロになり、入力信号そのも
のがフィルタ40より出力されることになるから、残像
は発生しない。
【0032】また、加算器44の出力がフレームメモリ
41に入力するような巡回式に構成されていることか
ら、動画から静止画に入力画像が変化したとき動画部の
画像情報は順次循環されながら平均化されるため、時間
が経つにつれ静止画に対する動画部の影響が少なくな
り、時間の経過と共にノイズ除去効果が発揮される。
【0033】図4は動き検出回路30の具体例を示す。
図に示す動き検出は画像のエッジ部分と平坦部分で動き
検出のための閾値を適応的に変更した場合を示す。
【0034】そのため、図のように入力信号はエッジ検
出回路31に供給される。エッジ検出のためこの例では
図5に示すような係数値に設定された注目画素を含む3
×3を検出ブロックの単位とするラプラシアンフィルタ
が使用される。そして、対応する入力画素にそれぞれの
ラプラシアン係数(−1と8の何れか)を掛けたものの
総和を1/8したものが検出値(アクティビティ)Lと
して使用される。
【0035】図13に示される3×3の単位ブロック
(nフレーム目)を参考にして説明すると、a〜iをそ
れぞれの画素における入力レベルであるとしたときには
検出値Lは、 L=1/8{8e−(a+b+c+d+f+g+h+i)} ・・・・(4) となる。
【0036】この検出値Sと所定の閾値βとが比較さ
れ、 L≧βのとき・・・・エッジ部 L〈βのとき・・・・平坦部 と判断する。その判断結果である比較出力CAによって
動き検出部33に対する閾値α(本例では2つの閾値α
1かα2(α1〉α2とする))が選択される。
【0037】この例では図4に示すように係数ROM3
2が設けられ、ここに2つの閾値α1とα2とがストア
され、例えばエッジ部であると判断されたときには閾値
の大きな値α1が選択される。
【0038】比較出力CAによって選択された閾値αに
よって入力信号の動きが判断される。つまり、動き検出
部33では、次のような判断処理が2つの閾値α1,α
2によって行われることになる。
【0039】(1)L〈β(平坦部)と判断されたとき S≧α1・・・・動画部 S〈α1・・・・静止部 (2)L≧β(エッジ部)と判断されたとき S≧α2・・・・動画部 S〈α2・・・・静止部 その結果入力画像が平坦なとき、つまりエッジで囲まれ
る内部ではノイズの存在が目立ち易いので、この場合に
は(1)にしたがって大きい方の閾値α1を用いて動き
が検出される。
【0040】(1)の条件にしたがうと動画部であると
判断されるよりも静止画部と判断される確率が高くなる
ので、この場合には静止部用フィルタ40が選択され
る。静止部用フィルタ40は動画部用ノイズ除去フィル
タ13よりもノイズが抑圧されるので平坦部でのノイズ
除去効果が大きくなる。
【0041】エッジ部では(2)にしたがって閾値の小
さな方α2を用いているので、この場合には逆に動きの
ある画素と判断され易くなる。したがって、エッジ部で
は動画部用ノイズ除去フィルタ13による空間フィタリ
ング処理となり、ノイズ除去効果は多少薄れる。しか
り、エッジ部であるためノイズの混入があまり目立たな
いので小さい閾値とすることによる影響は少ない。
【0042】それよりも、エッジ部で静止画用フィルタ
40を用いると、これが時間フィルタであるため画像が
ぼけてしまうのであまり好ましくない。上述のようにす
ると、エッジ部で動画と判断される確率が高くなるため
静止画部用ノイズ除去フィルタ40が選択されにくくな
り画像がぼけるようなおそれがない。
【0043】このようにエッジの情報によって動き検出
のための閾値を適応的に変更することによって平坦部で
のノイズ除去効果が高まり、エッジ部での画質劣化が軽
減される。上述したα1,α2およびβの値は用途に応
じて適宜選択することができる。ROM32の代わりに
α1,α2の基準値を選択するように構成することもで
きる。閾値の個数は任意である。
【0044】図6は図1の第1の変形例である。図1の
場合にはフレームメモリ41に対する入力は加算器44
の出力そのものであったが、図6では出力端子21に得
られる出力信号を利用している。そのほかの構成は図1
と全く同じである。
【0045】出力端子21に得られる出力信号は、動画
部用ノイズ除去フィルタ13によって空間内ノイズ処理
が施された出力信号若しくは静止画部用フィルタ40に
よって時間方向におけるノイズ処理が施された出力信号
であるから、何れもノイズが充分に抑圧された前フレー
ムの出力信号である。出力端子21に得られる出力信号
を式で表すと、
【0046】
【数2】
【0047】したがって、第1および第2の乗算器4
2,43と加算器44とフレームメモリ41によって構
成されたフィルタ40では、ノイズが充分抑圧されたこ
の出力信号を入力としてこれを連続静止フレーム数nに
よって重み付けされた前フレームの出力信号と、現フレ
ームの入力信号が連続静止フレーム数nによって重み付
けされた現フレームの入力信号を加算してフィルタ出力
としている。
【0048】そのため、動画部から静止画部に切り替わ
る時点での直前の動画部にノイズが混入したようなとき
にはフィルタ40によってノイズが抑圧されたフィルタ
出力を出力信号として用いることができるので、動画部
から静止画部への変化点におけるノイズ軽減効果が図1
よりも大きい。
【0049】図7は図1の第2の変形例を示す。図1で
は現フレームの入力信号そのものを動画部用ノイズ除去
フィルタ13の入力信号として使用している。これに対
して図7は静止画部用フィルタ40のフィルタ出力を動
画部用ノイズ除去フィルタ13の入力信号として用いて
いる。
【0050】こうすれば、動画部用ノイズ除去フィルタ
13には時間方向に対してノイズ除去処理が施されたフ
ィルタ出力が入力するので、現フレームの入力信号を入
力して空間内ノイズ処理を施す場合よりも動き部分での
ノイズ除去処理効果を高めることができる。
【0051】図8は図7の変形例であって、動画部用ノ
イズ除去フィルタ13の前段にスイッチング手段60が
設けられ、現フレームの入力信号と前フレームの出力信
号が動きに応じて適応的に切り替えられるように構成す
ることもできる。
【0052】動画部であるときは現フレームの入力信号
が選択され、静止画部であるときは前フレームの出力信
号が選択される。静止画部ではノイズが充分抑圧された
前フレームの出力信号に基づいてノイズ除去処理を行う
ので効果的なノイズ除去が可能であり、またその出力を
さらにフレームメモリ41への入力とするような巡回式
に構成されているのでノイズ抑圧効果が大である。
【0053】上述した実施例は何れも時間方向にノイズ
除去処理されたフィルタ出力と空間内でノイズ除去処理
されたフィルタ出力の何れかを動き検出出力に応じて適
応的に選択するようにした場合である。
【0054】図9は両フィルタ出力の何れかを選択する
のではなく、動きに応じて適応的にミックスして使用す
るようにしたものである。そのため、ハード的にはスイ
ッチング手段20の代わりに混合器70が設けられ、そ
の混合比が動き量に応じて制御される。
【0055】入力画像の動き量をmq、動画部用ノイズ
除去フィルタ13としてメディアンフィルタを使用した
ときのフィルタ出力をdm(k)、フィルタ40の出力
(加算器41の出力)をds(k)とすれば、出力端子
21に得られる最終的な出力信号などは以下のように表
すことができる。
【0056】
【数3】
【0057】このように動き量に応じて両フィルタ出力
の混合比を適応的に制御すれば、動画部と静止画部の切
り替え時点での画質劣化を改善できる。
【0058】混合係数mq,(1−mq)はこれを動き
量に応じてリニアに制御するのではなく、数種類の混合
係数を用意し、それらを適応的に選択してもよい。
【0059】上述した実施例は相互に任意に組み合わせ
て構成することができ、その場合には時間方向および空
間内のノイズ除去が一層効果的に行われることがある。
【0060】
【発明の効果】以上のように、この発明に係るノイズ除
去回路では、時間方向のフィルタ出力と空間内のフィル
タ出力を入力信号の動きに応じて適応的に選択するよう
にしたものである。
【0061】これによれば動画でも静止画でも共に混入
したノイズを効果的に抑圧することができるので画質の
よい出力信号を生成することができる。
【0062】動き検出は大小2つの閾値を用いて、入力
画像がエッジ部であるときと平坦部であるときとで適応
的に選択して行うようにしたものであるから、平坦部で
のノイズの抑圧が効果的に行われると共に、エッジ部で
のボケもなくなり、全般的に画質を改善することができ
る効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係るノイズ除去回路の一例を示す系
統図である。
【図2】空間内フィルタとしてメディアンフィルタを使
用したときのフィルタ処理の説明図である。
【図3】特定画素での連続静止フレーム数の説明図であ
る。
【図4】動き検出回路の系統図である。
【図5】エッジ検出用ラプラシアンフィルタの説明図で
ある。
【図6】ノイズ除去回路の系統図である。
【図7】ノイズ除去回路の系統図である。
【図8】ノイズ除去回路の系統図である。
【図9】ノイズ除去回路の系統図である。
【図10】従来のノイズ除去回路の系統図である。
【図11】静止画部用フィルタの動作説明図である。
【図12】動画部用フィルタの動作説明図である。
【図13】動き検出のための説明図である。
【符号の説明】
10 ノイズ除去回路 12,40 静止画部用フィルタ 13 動画部用フィルタ 20,60 スイッチング手段 30 ノイズ検出回路 31 エッジ検出回路 32 閾値用ROM 33 動き検出部 41 フレームメモリ 42,43 乗算器 44 加算器 50 動きカウンタ 70 混合器
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成5年10月1日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0036
【補正方法】変更
【補正内容】
【0036】この検出値Lと所定の閾値βとが比較さ
れ、 L≧βのとき・・・・エッジ部 L〈βのとき・・・・平坦部 と判断する。その判断結果である比較出力CAによって
動き検出部33に対する閾値α(本例では2つの閾値α
1かα2(α1〉α2とする))が選択される。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0037
【補正方法】変更
【補正内容】
【0037】この例では図4に示すように係数ROM3
2が設けられ、ここに2つの閾値α1とα2とがストア
され、例えばエッジ部であると判断されたときには閾値
の小さな値α2が選択される。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0046
【補正方法】変更
【補正内容】
【0046】
【数2】
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0055
【補正方法】変更
【補正内容】
【0055】入力画像の動き量をmq、動画部用ノイズ
除去フィルタ13としてメディアンフィルタを使用した
ときのフィルタ出力をdm(k)、フィルタ40の出力
(加算器44の出力)をds(k)とすれば、出力端子
21に得られる最終的な出力信号などは以下のように表
すことができる。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0056
【補正方法】変更
【補正内容】
【0056】
【数3】
【手続補正6】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図1
【補正方法】変更
【補正内容】
【図1】
【手続補正7】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図2
【補正方法】変更
【補正内容】
【図2】
【手続補正8】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図9
【補正方法】変更
【補正内容】
【図9】

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力画像が動画部であるときに使用され
    る動画部用ノイズ除去フィルタと、入力画像が静止画部
    であるときに使用される静止画部用ノイズ除去フィルタ
    とが入力画像の動きに応じて適応的に選択されて使用さ
    れるノイズ除去回路において、 入力画像の動き検出回路が設けられ、その動き検出出力
    に基づいて上記動画部用ノイズ除去フィルタと静止画部
    用ノイズ除去フィルタの何れかの出力が選択され、 上記静止画部用ノイズ除去フィルタからは入力する静止
    画連続フレーム数nの平均入力画像が出力されると共
    に、 上記動き検出回路は複数の閾値に基づいて入力画像の動
    きが判別されるようになされたことを特徴とするノイズ
    除去回路。
  2. 【請求項2】上記静止画部用ノイズ除去フィルタは、 入力画像と1/nを乗算する第1の乗算手段と、 平均値メモリの出力と(n−1)/nとの乗算を行う第
    2の乗算手段と、 その加算手段とで構成され、加算手段の出力が上記平均
    値メモリに入力されるようになされたことを特徴とする
    請求項1記載のノイズ除去回路。
  3. 【請求項3】 上記閾値は大小2つの閾値が用意され、
    入力画像がエッジ部であるときは値の大きな閾値を用い
    て入力画像の動きが判別されるようになされたことを特
    徴とする請求項1記載のノイズ除去回路。
  4. 【請求項4】 上記入力画像のエッジ部はラプラシアン
    フィルタを用いて検出されるようになされたことを特徴
    とする請求項3記載のノイズ除去回路。
JP27029592A 1992-10-08 1992-10-08 ノイズ除去回路 Expired - Lifetime JP3326827B2 (ja)

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