JPH06253181A - ノイズ低減装置 - Google Patents

ノイズ低減装置

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Publication number
JPH06253181A
JPH06253181A JP5035107A JP3510793A JPH06253181A JP H06253181 A JPH06253181 A JP H06253181A JP 5035107 A JP5035107 A JP 5035107A JP 3510793 A JP3510793 A JP 3510793A JP H06253181 A JPH06253181 A JP H06253181A
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JP
Japan
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noise reduction
output
filter
processing
signal
Prior art date
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Pending
Application number
JP5035107A
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English (en)
Inventor
Takeshi Hamazaki
岳史 浜崎
Masaaki Nakayama
正明 中山
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 巡回型ノイズ低減装置の後に非線形フィルタ
を設けることにより、それぞれの処理を単独で行う場合
のS/N改善度を単純に加算した値よりS/N改善度の
高いノイズ低減装置を実現する。 【構成】 フィールドメモリ1、第1の減算手段2、非
線形処理回路3、第2の減算手段4から成る巡回型ノイ
ズ低減処理部5においてノイズ低減を行う。巡回型ノイ
ズ低減処理部5の出力を、さらにフィルタ手段6におい
て非線形フィルタ処理によるノイズ低減を行う。このよ
うに巡回型ノイズ低減処理の後で非線形フィルタ処理を
行う構成とすることにより、それぞれの処理を単独で行
う場合のS/N改善度を単純に加算した値より高いS/
N改善度をもつノイズ低減装置を実現することが可能と
なる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、テレビジョンまたはV
TRまたはビデオカメラなどの映像機器において、S/
N向上の目的で用いられるノイズ低減装置に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】近年、フィールドメモリやフレームメモ
リを用いた巡回型ノイズ低減装置が家庭用VTRなどに
搭載されてきている。これらのノイズ低減装置の作用を
簡単に説明する。
【0003】図5はフィールドメモリを用いた巡回型ノ
イズ低減装置の構成例を示すものである。第1の減算手
段2で入力映像信号とフィールドメモリ1の出力信号と
の差分信号を求める。入力映像信号が静止画であれば、
上記差分信号中には映像信号は殆ど含まれず、ノイズだ
けが取り出される。この差分信号を第2の減算手段4に
おいて入力信号から差し引くことにより、ノイズを低減
するものである。
【0004】一方、最近はメディアンフィルタに代表さ
れるようなフィールド内処理による非線形ディジタルフ
ィルタも、映像信号におけるノイズ低減の目的で数多く
提案されている。
【0005】非線形フィルタは、エッジの保存性に優れ
ていること、巡回型ノイズ低減装置では不可避である残
像劣化が原理的に無いことなどの理由から、注目されて
いるものである。
【0006】以下、メディアンフィルタを例にとり、そ
の処理について簡単に述べる。メディアンフィルタと
は、名称が示すように複数のデータが入力されたとき、
その中央の値を持つデータを出力するフィルタである。
具体的にはn個(nは奇数、n≧3)の画素で構成され
る領域(以下、ウィンドウ)を設定し、ウィンドウ内の
データのうち(n+1)/2番目に大きいデータを、ウ
ィンドウの中心に位置するデータとして出力するもので
ある。
【0007】上記メディアンフィルタの処理をノイズの
重畳した映像信号に施すことにより、ウィンドウ中心の
1画素にだけ含まれ、それ以外の画素には含まれないよ
うなノイズ、いわゆるインパルス性のノイズを除去する
ことができる。もちろんここでは、ウィンドウは十分小
さく、ウィンドウ内の各データは相関が非常に高いこと
を前提としている。この様子を図6を用いて説明する。
【0008】図6はメディアンフィルタの処理を説明す
るための波形図である。図6(1)〜(4)はノイズの
含まれた映像信号データa〜eを水平走査線hに沿って
それぞれ表わしたものである。破線は真の信号レベルを
示す。また、ウィンドウは水平方向に3の大きさとす
る。
【0009】まず、図6(1)のようなデータa〜eか
ら成る入力を考える。このうちの3つのデータによって
ウィンドウを(a,b,c)、(b,c,d)、(c,
d,e)のようにそれぞれ構成してメディアンフィルタ
処理を施すと、前述のように2番目に大きいデータがウ
ィンドウ中心位置に出力されるのであるから、ここでは
2番目のウィンドウに対する処理においてデータcの位
置にデータbが出力される。その結果、データcはノイ
ズを含む度合が少ないデータbに置き換えられ、ノイズ
が除去されることになる。ただし、ここでは説明の都合
上、(a)と(e)は変化を受けないものと仮定した。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
巡回型ノイズ低減装置では動画においては差分信号中に
映像信号が多く含まれるようになってくるため、入力信
号から上記差分信号をそのまま差し引くと残像劣化を引
き起こすことになる。そこで、「一般的にノイズは信号
に比べて振幅が小さい」という統計的理由に基づき、上
記差分信号のうち振幅の小さい部分だけを図5の非線形
処理回路3において抜き出して入力信号から差し引くこ
とにより、できるだけ残像を出さずにノイズだけを低減
するための工夫がいろいろとなされているが、残像劣化
は原理的に避けられないものであるため、残像が肉眼で
確認できない範囲でのS/N改善度はせいぜい2〜3d
Bである。
【0011】また、入力信号のS/Nが良い程ノイズ振
幅は小さくなるので、図5の非線形処理回路3において
非常に振幅の小さい部分だけを取り出さねばならず、こ
のため振幅の大きいインパルス性ノイズに対する低減効
果はS/Nが良い映像信号になる程小さくなる。
【0012】上記メディアンフィルタも、図6(1)の
データcがノイズでなく、信号である場合には信号が消
失してしまうという問題がある。また、同様に信号のデ
ィティール部においてはディティールが消失してしま
う。これを防ぐために、例えば隣合うデータの差がある
程度大きければ信号と判断して処理をやめ、小さければ
ノイズと判断して処理を行うなどの制御が必要とされ
る。このため、メディアンフィルタはノイズレベルの小
さい信号、すなわちS/Nの良い信号には効果が大きい
が、S/Nが悪い信号ではノイズを全く除去あるいは低
減できない場合がある。従って高いS/N改善度は望め
ず、せいぜい2〜3dBが限度である。この例を図6
(3)に示す。
【0013】図6(3)はデータa,c,eに正極性の
ノイズが、データb,dには負極性のノイズがそれぞれ
含まれる場合を表わしている。このような場合にメディ
アンフィルタ処理を施すと、(a,b,c)、(b,
c,d)、(c,d,e)の各ウィンドウ内で2番目に
大きいデータとしてそれぞれデータa,b,eが選ばれ
ることになり、この場合にはノイズの位相が変わるだけ
で全く低減されないことになる。ただし、ここでは説明
の都合上、データ(a)と(e)も、データ(c)と同
様の変化を受けると仮定した。
【0014】本発明は上記従来の課題を解決するもの
で、S/Nの値に関係なくノイズ低減に効果的であり、
しかもS/N改善効果の高いノイズ低減装置を提供する
ことを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明のノイズ低減装置は、映像信号を所定量遅延さ
せる遅延手段と、入力信号から前記遅延手段の出力を減
算する第1の減算手段と、前記第1の減算手段の出力に
対して非線形処理を施す非線形処理回路と、前記入力信
号から前記非線形処理回路の出力を減算し、前記遅延手
段へ出力する第2の減算手段とで構成される巡回型ノイ
ズ低減処理部と、前記巡回型ノイズ低減処理部の出力に
対して2次元フィルタ処理を施すフィルタ手段とで構成
している。
【0016】また、本発明のノイズ低減装置は、映像信
号を所定量遅延させる遅延手段と、入力信号から前記遅
延手段の出力を減算する第1の減算手段と、前記第1の
減算手段の出力を複数の特徴成分に分解する分解手段
と、前記分解手段の出力である各特徴成分に対してそれ
ぞれ独立に非線形処理を施す複数の非線形処理回路と、
前記複数の非線形処理回路の出力を1つに合成する合成
手段と、前記入力信号から前記合成手段の出力を減算
し、前記遅延手段へ出力する第2の減算手段とで構成さ
れる巡回型ノイズ低減処理部と、前記巡回型ノイズ低減
処理部の出力に対して2次元フィルタ処理を施すフィル
タ手段とで構成している。
【0017】
【作用】本発明は上記した構成により、巡回型ノイズ低
減処理の後に非線形フィルタ処理を行うものである。
【0018】
【実施例】以下、本発明の実施例であるノイズ低減装置
について、図面を参照しながら説明する。図1は本発明
の第1の実施例であるノイズ低減装置のブロック図を示
すものである。また、図2および図3は図1のノイズ低
減装置の動作を説明するための波形図である。以下、図
2および図3を用いて動作を説明する。
【0019】入力端子7からは、xnとして図2(1)
に示されるような信号が入力される。ここで破線は真の
信号レベルを示すものである。
【0020】フィールドメモリ1からは、ynー1として
図2(2)に示されるようなノイズがある程度低減され
た信号が出力される。
【0021】第1の減算手段2ではxn−yn-1の演算が
行われ、この結果は図2(3)に示すような波形にな
る。
【0022】非線形処理回路3では、入力信号の振幅に
依存する乗数kを乗算する。乗数kは、入力振幅がゼロ
から大きくなるにつれて1から徐々に0に近づいていく
ように制御される。
【0023】第2の減算手段4では、入力信号xnから
非線形処理回路3の出力を減算する。第2の減算手段4
の出力はynとしてフィールドメモリ1に入力される。
この結果、ynはxnとyn-1の加重平均をとったものと
なり、図2(4)のようにノイズの低減された信号とな
る。
【0024】第2の減算手段4の出力であるynは、メ
ディアンフィルタ6にも入力される。メディアンフィル
タ6では前述のような処理がなされ、おもにインパルス
性ノイズが除去される。この様子を図3を用いて説明す
る。
【0025】図3(1)は図2(4)と同じ波形を示し
たものである。この波形に対して水平方向に3の大きさ
のウィンドウをもつメディアンフィルタの処理を行う。
【0026】図3(1)の(a)〜(g)までのデータ
に対して(a,b,c)、(b,c,d)、・・・、(e,
f,g)とウィンドウをとり、メディアン処理を行う
と、図3(2)のようになり、平坦部のノイズは低減さ
れる。しかし、メディアンフィルタの性質上、単調増加
区間すなわちデータ(a)とデータ(d)の間は変化し
ないためノイズの低減は行われない。ただし、説明の都
合上、(a)と(g)は変化を受けないものと仮定し
た。
【0027】次に、本発明の第2の実施例におけるノイ
ズ低減装置を図4に示す。図4は入力信号と、フィール
ドメモリ1との差分信号を複数のBPF(Band Pass Fi
lter)9−1〜9−nで複数の帯域に分割し、それぞれ
のBPFの出力に対して独立に非線形処理回路3−1〜
3−nによって非線形処理を行う。そして、各非線形処
理回路の出力を合成手段10において1つに合成する。
図4の装置の動作は、図1の装置のものと基本的に同じ
であるため、説明を省略するが、このような構成にする
ことで、映像信号が多く含まれる周波数領域と、ノイズ
が多く含まれる周波数領域における帰還量を独立に制御
可能になるため、残像劣化が改善され、よりS/Nの向
上を図ることができる。
【0028】以上2つの例のように、フィールド巡回型
ノイズ低減処理の後にメディアンフィルタ処理を行う構
成をとることにより、S/Nの悪い入力信号に対して、
まずフィールド巡回型ノイズ低減処理を行い、メディア
ンフィルタが効果を発揮しやすい程度にS/Nを向上
し、その後メディアンフィルタによって小さな画質劣化
(ディティール劣化)でさらにS/Nを向上させること
ができる。
【0029】ここで、2種類のノイズ低減処理を縦続し
て行った場合の効果について述べる。いま、入力映像信
号のS/Nが40dBとする。このときのノイズ振幅は
黒レベルから白レベルまでのレベル差100IREに対
してpp値で約5IRE程度となる。この映像信号に巡
回型ノイズ低減処理を施し、3dBのS/N改善により
43dBに向上したとすると、ノイズ振幅は約3IRE
となる。この信号に対して例えば4IRE以下のレベル
差はノイズと見なして除去するメディアンフィルタ処理
を行えば、理想的にはノイズを完全に除去することが可
能になる。それに対し入力信号そのものに同様のメディ
アンフィルタ処理を施す場合には、除去できないノイズ
が存在してしまう。つまり本発明の構成を採ることによ
り、S/N改善度が大幅に向上し、結果として2種類の
処理によるS/N改善度を加算した値よりも効果の優れ
たノイズ低減効果をもつものとなる。
【0030】以上、実施例に示したように本発明では、
フィールド巡回型ノイズ低減処理の後にメディアンフィ
ルタ処理を行うことにより、特にメディアンフィルタ処
理の効果を高めることが可能となり、それぞれ単独で処
理を行った場合の2つのS/N改善度を単純に加算した
値より高いノイズ低減効果を持つノイズ低減装置を構成
することが可能になる。
【0031】なお、本実施例では巡回型ノイズ低減処理
としてフィールド巡回型を例に挙げて説明したが、フレ
ーム巡回型またはライン巡回型でもよい。
【0032】また、本実施例では非線形フィルタとして
メディアンフィルタを例にあげて説明したが、この限り
ではない。
【0033】
【発明の効果】以上のように本発明は、2種類の異なる
ノイズ低減処理をそれぞれ単独で行う場合に比べて、総
合的にS/N改善度の高いノイズ低減装置を実現でき、
その実用的効果は大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例におけるノイズ低減装置
の構成を示すブロック図
【図2】同第1の実施例における巡回型ノイズ低減処理
の動作を説明するための波形図
【図3】同第1の実施例におけるメディアンフィルタの
動作を説明するための波形図
【図4】本発明の第2の実施例におけるノイズ低減装置
の構成を示すブロック図
【図5】従来のフィールド巡回型ノイズ低減装置の構成
を示すブロック図
【図6】同従来のメディアンフィルタの動作を説明する
ための波形図
【符号の説明】
1 フィールドメモリ(遅延手段) 2 第1減算手段 3 非線形回路 4 第2減算手段 5 巡回型ノイズ低減処理部 6 メディアンフィルタ(フィルタ手段) 9 BPF(分解手段) 10 合成手段

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 映像信号を所定量遅延させる遅延手段の
    出力信号と入力映像信号との差分信号からノイズを抽出
    し、前記ノイズを前記入力映像信号から減算した結果を
    出力映像信号とするとともに、前記遅延手段に入力する
    構成の巡回型ノイズ低減処理部と、 前記巡回型ノイズ低減処理部の出力に対して2次元フィ
    ルタ処理を施すフィルタ手段とを備えたことを特徴とす
    るノイズ低減装置。
  2. 【請求項2】 映像信号を所定量遅延させる遅延手段
    と、 入力信号から前記遅延手段の出力を減算する第1の減算
    手段と、 前記第1の減算手段の出力に対して非線形処理を施す非
    線形処理回路と、 前記入力信号から前記非線形処理回路の出力を減算し、
    前記遅延手段へ出力する第2の減算手段とで構成される
    巡回型ノイズ低減処理部と、 前記巡回型ノイズ低減処理部の出力に対して2次元フィ
    ルタ処理を施すフィルタ手段を備え、 前記フィルタ手段の出力信号を出力映像信号とするノイ
    ズ低減装置。
  3. 【請求項3】 映像信号を所定量遅延させる遅延手段
    と、 入力信号から前記遅延手段の出力を減算する第1の減算
    手段と、 前記第1の減算手段の出力を複数の特徴成分に分解する
    分解手段と、 前記分解手段の出力である各特徴成分に対してそれぞれ
    独立に非線形処理を施す複数の非線形処理回路と、 前記複数の非線形処理回路の出力を1つに合成する合成
    手段と、 前記入力信号から、前記合成手段の出力を減算し、前記
    遅延手段へ出力する第2の減算手段とで構成される巡回
    型ノイズ低減処理部と、 前記巡回型ノイズ低減処理部の出力に対して2次元フィ
    ルタ処理を施すフィルタ手段を備え、 前記フィルタ手段出力を出力映像信号とするノイズ低減
    装置。
  4. 【請求項4】 フィルタ手段は、非線形フィルタである
    とした請求項1,2または3に記載のノイズ低減装置。
  5. 【請求項5】 フィルタ手段は、メディアンフィルタで
    あるとした請求項1,2または3に記載のノイズ低減装
    置。
  6. 【請求項6】 フィルタ手段は、モーフォロジカルフィ
    ルタであるとした請求項1,2または3に記載のノイズ
    低減装置。
  7. 【請求項7】 遅延手段の遅延量は、nフィールドまた
    はn水平走査期間(n=1,2,3,・・・)であると
    した請求項2または3に記載のノイズ低減装置。
JP5035107A 1993-02-24 1993-02-24 ノイズ低減装置 Pending JPH06253181A (ja)

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JP5035107A JPH06253181A (ja) 1993-02-24 1993-02-24 ノイズ低減装置

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008107980A1 (ja) * 2007-03-07 2008-09-12 Pioneer Corporation 機器制御装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008107980A1 (ja) * 2007-03-07 2008-09-12 Pioneer Corporation 機器制御装置

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