JPH06343170A - ビデオ信号のノイズ低減装置、ならびに3次元ディスクリートコサイン変換およびノイズ測定を用いた方法 - Google Patents

ビデオ信号のノイズ低減装置、ならびに3次元ディスクリートコサイン変換およびノイズ測定を用いた方法

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JPH06343170A
JPH06343170A JP6047315A JP4731594A JPH06343170A JP H06343170 A JPH06343170 A JP H06343170A JP 6047315 A JP6047315 A JP 6047315A JP 4731594 A JP4731594 A JP 4731594A JP H06343170 A JPH06343170 A JP H06343170A
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JP
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video signal
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dimensional
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JP6047315A
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Bui Nainpari Saipurasado
ブイ. ナインパリ サイプラサド
Shii Toran Jimii
シー. トラン ジミー
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • H04N5/21Circuitry for suppressing or minimising disturbance, e.g. moiré or halo
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N19/00Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/60Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using transform coding
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ビデオ信号のノイズ成分を低減させる際に、
空間領域での周波数スペクトルを変化させるノイズ成分
がビデオ信号に加わらないように、ノイズ成分が低減さ
れるシステムおよび方法を提供すること。 【構成】 ビデオ信号のノイズ成分は、3次元ディスク
リートコサイン変換(3次元DCT)を用いて、ビデオ
信号およびノイズ成分の両方の時間領域での周波数スペ
クトルを決定し、ビデオ信号の時間領域での周波数スペ
クトルからノイズ成分の時間領域での周波数スペクトル
を減算し、修正されたビデオ信号の時間領域での周波数
スペクトルを3次元逆DCTを用いて空間時間ドメイン
に変換することによって低減される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ビデオ信号におけるノ
イズを低減させるシステムおよび方法に関する。特に、
本発明は、3次元ディスクリートコサイン変換(3次元
DCT)を用いることによって、ビデオ信号のノイズ成
分を測定して低減させる信号処理システムおよび方法に
関する。
【0002】
【従来の技術】ビデオ信号は、電気エネルギーに変換さ
れる第1の一連の画像を示し、この電気エネルギーはま
た、装置によって伝送され、圧縮され、伸張され、受信
され、ついで、この装置は、ビデオ信号を用いて、第1
の一連の画像と理想上実質的に同様の第2の一連の画像
を生成し得る。第1の一連の画像から第2の一連の画像
を生成するプロセス(すなわち、伝送、圧縮、伸張、受
信および表示の任意の組み合わせ)により、ノイズ成分
がビデオ信号に加えられ、ビデオ信号は一連の画像を示
す画像成分とノイズ成分とを含む。ノイズ成分の大きさ
に応じて、第2シリーズの画像は、観察者が認識可能な
ノイズ成分となる。
【0003】この結果、ビデオ信号のノイズ成分を低減
させるために、ビデオノイズ低減システムが開発され
た。Spearらの米国特許第4,987,481号は、ビデオ信号の
2から9のフレームまたは一連の画像を平均化して、一
連の画像のノイズ内容を決定するノイズ低減システムに
関する。しかし、このシステムは、各画像の色調および
輝度が類似している一連の画像の部分のみに作用する。
Faroudjaの米国特許第5,025,312号は、低レベルの微細
な画像を含む一連の画像の部分を再循環し、一連の画像
の動きの部分を選択的にコア(core)するノイズ低減シ
ステムに関する。コアリングプロセスは、あるしきい値
の大きさよりも大きい振幅レベルの絶対量を有する信号
の部分のみをパスする工程と、しきい値振幅よりも小さ
い振幅レベルの絶対量を有する成分をゼロにする工程と
からなる。このシステムは、一連の画像のノイズ成分を
低減することができるが、コアリングまたは再循環プロ
セスにより、一連の画像に、顕著なアーチファクト(ar
tifact)またはスプリアスが空間領域での周波数成分に
加えられる。また、コアリングおよび再循環プロセス
は、一連の画像の見かけ上の解像度を低減させるので望
ましくない。
【0004】Carlsonらの米国特許第4,523,230号は、オ
クターブスペクトル分析器を用いて、ビデオ信号をサブ
スペクトル信号に分割するノイズ低減システムに関す
る。このシステムは、1つまたはそれ以上のサブスペク
トル信号をコアし、サブスペクトル信号を再度組み合わ
せて、ノイズが低減されたビデオ信号を生成する。この
システムでもまた、コアリングプロセスによって、ビデ
オ信号に顕著なアーチファクトまたはスプリアスが空間
領域での周波数成分に加えられる。
【0005】Ebiharaらの米国特許第4,163,258号は、直
交変換を用いてビデオ信号を多数の信号成分に変換させ
るノイズ低減システムに関する。コアリングと同様のプ
ロセスは、変換された信号成分のいくつかに対して行わ
れ、変換された信号成分は、ビデオ信号に変換される。
このシステムでもまた、変換された信号成分に対するコ
アリングプロセスによって、ビデオ信号に顕著なアーチ
ファクトまたはスプリアスが空間領域での周波数成分に
加えられる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】これらの従来技術のノ
イズ低減システムは、ビデオ信号のノイズ成分を低減さ
せると同時に、画像成分を構成するデータサンプルのい
くつかの振幅を低減する。これらのシステムにおいて、
画像成分を構成するいくつかのデータサンプルの振幅を
低減させると、ビデオ信号によって示される一連の画像
に歪が生じる。すなわち、ビデオ信号の微小な信号また
はACエネルギーが減少する。このように、振幅を低減
させると、実際には、異なるタイプのノイズ成分、すな
わち、ビデオ信号の空間領域での周波数スペクトルを変
化させるノイズ成分がビデオ信号に加えられる。
【0007】本発明は、上記の問題を鑑みてなされたも
のであり、その目的とすることろは、ビデオ信号のノイ
ズ成分を低減させる際に、空間領域での周波数スペクト
ルを変化させるノイズ成分がビデオ信号に加わらないよ
うに、ノイズ成分が低減されるシステムおよび方法を提
供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の方法は、ノイズ
成分を有する第1ビデオ信号を処理して、該ノイズ成分
が低減された該第1ビデオ信号を示す第2ビデオ信号を
生成する方法であって、該方法は、(a)該第1ビデオ
信号の複数のフレームにおける対応データサンプルを取
り出して、該第1ビデオ信号の時空間サンプルの3次元
ブロックを生成する工程と、(b)該第1ビデオ信号の
時空間サンプルの該3次元ブロックを変換して、該第1
ビデオ信号を示す時間領域での周波数スペクトル係数の
3次元ブロックを生成する工程と、(c)他のすべての
成分を実質的に除外して、該ビデオ信号の該ノイズ成分
を示す時間領域での周波数スペクトル係数の3次元ブロ
ックを、第1ビデオ信号の時間領域での周波数スペクト
ル係数の該3次元ブロックの選択されたセグメントから
生成する工程と、(d)該第1ビデオ信号の時間領域で
の周波数スペクトル係数の該3次元ブロックを該ノイズ
成分を示す時間領域での周波数スペクトル係数の該3次
元ブロックの関数として修正して、該第2ビデオ信号を
示す時間領域での周波数スペクトル係数の修正された3
次元ブロックを生成する工程と、ここで、工程(d)
は、該第2ビデオ信号を示す時間領域での周波数スペク
トル係数の修正された3次元ブロックを、該第1ビデオ
信号の時間領域での周波数スペクトル係数の該3次元ブ
ロックの対応する係数と、該ノイズ成分を示す時間領域
での周波数スペクトル係数の該3次元ブロックの対応す
る係数との合計および差から生成する工程を包含し、
(e)該第2ビデオ信号を示す時間領域での周波数スペ
クトル係数の該修正された3次元ブロックを変換して、
該第2ビデオ信号の複数のフレーム内に、データサンプ
ルの対応3次元ブロックを生成する工程と、を包含して
おりこれにより上記目的が達成される。
【0009】好ましくは、該工程(a)が、モーション
推定(ME)を用いて時空間領域でのサンプルの1つの
3次元ブロックを生成して、該第1ビデオ信号の該複数
のフレームのそれぞれにおいて、時空間領域でのサンプ
ルの同様の画像内容ブロックを見いだす工程と、該1つ
の3次元ブロックの時空間領域でのサンプルを、該ME
によって見いだされる時空間領域でのサンプルの該選択
された同様の画像内容ブロックから形成する工程とをさ
らに包含し、該工程(b)が、時空間領域でのサンプル
の該1つの3次元ブロックを時間領域での周波数スペク
トル係数の1つの3次元ブロックに変換する工程をさら
に包含し、該工程(c)が、該ノイズ成分の時間領域で
の周波数スペクトル係数の3次元ブロックを時間領域で
の周波数スペクトル係数の該1つの3次元ブロックから
生成する工程を包含している方法。
【0010】更に好ましくは、該工程(c)が、該第1
ビデオ信号の時間領域での周波数スペクトル係数の複数
の3次元ブロックを選択する工程であって、該選択され
たブロックが該第1ビデオ信号の該複数のフレーム内で
フレームからフレームへと変化してはならない該第1ビ
デオ信号の画像内容領域を示す、工程と、該ノイズ成分
の時間領域での周波数スペクトル係数の3次元ブロック
を、該第1ビデオ信号の時間領域での周波数スペクトル
係数の該複数の3次元ブロックの選択されたセグメント
から生成する工程と、を包含する方法。
【0011】更に好ましくは、該工程(c)において、
該第1ビデオ信号の時間領域での周波数スペクトル係数
の該複数の3次元ブロックが、該第1ビデオ信号の水平
または垂直ブランキング期間を示す該第1ビデオ信号の
画像内容領域から選択される、方法。
【0012】更に好ましくは、該工程(d)が、該第1
ビデオ信号の時間領域での周波数スペクトル係数の各3
次元ブロックのそれぞれの対応する係数と、該ノイズ成
分の該時間領域での周波数スペクトル係数の該3次元ブ
ロックの対応する係数とを2乗したものの合計の平方根
を決定する工程であって、該第1ビデオ信号の該時間領
域での周波数スペクトル係数が符合を有する、工程と、
該第2ビデオ信号を示す時間領域での周波数スペクトル
係数の修正された3次元ブロックを、該決定された平方
根と、該第1ビデオ信号の時間領域での周波数スペクト
ル係数の該3次元ブロックの該対応する係数の符合とか
ら生成する工程と、を包含する方法。
【0013】更に好ましくは、該工程(a)が、モーシ
ョン推定(ME)を用いて時空間領域でのサンプルの1
つの3次元ブロックを生成して、該第1ビデオ信号の該
複数のフレームのそれぞれにおいて、時空間領域でのサ
ンプルの同様の画像内容ブロックを見いだす工程と、時
空間領域でのサンプルの該1つの3次元ブロックを、該
MEによって見いだされる時空間領域でのサンプルの該
選択された同様の画像内容ブロックから形成する工程と
をさらに包含し、該工程(b)が、時空間領域でのサン
プルの該1つの3次元ブロックを時間領域での周波数ス
ペクトル係数の1つの3次元ブロックに変換する工程を
さらに包含し、該工程(c)が、該ノイズ成分の時間領
域での周波数スペクトル係数の3次元ブロックを時間領
域での周波数スペクトル係数の該1つの3次元ブロック
から生成する工程を包含し、該工程(d)が、該第1ビ
デオ信号の時間領域での周波数スペクトル係数の3次元
ブロックのそれぞれの対応する係数と、該ノイズ成分の
時間領域での周波数スペクトル係数の該3次元ブロック
の対応する係数とを2乗したものの合計の平方根を決定
する工程であって、該第1ビデオ信号の時間領域での周
波数スペクトル係数が符合を有する、工程と、該第2ビ
デオ信号を示す時間領域での周波数スペクトル係数の修
正された3次元ブロックを、該決定された平方根と、該
第1ビデオ信号の時間領域での周波数スペクトル係数の
該3次元ブロックの該対応する係数の符合とから生成す
る工程とを包含する、方法。
【0014】更に好ましくは、該工程(c)が、該第1
ビデオ信号の時間領域での周波数スペクトル係数の複数
の3次元ブロックを選択する工程であって、該選択され
たブロックが、該第1ビデオ信号の該複数のフレームに
おいてフレームからフレームへ変化してはならない該第
1ビデオ信号の画像内容領域を示す、工程と、該ノイズ
成分の時間領域での周波数スペクトル係数の3次元ブロ
ックを、該第1ビデオ信号の時間領域での周波数スペク
トル係数の該複数の3次元ブロックの選択されたセグメ
ントから生成する工程とを包含し、該工程(d)が、該
第2ビデオ信号を示す時間領域での周波数スペクトル係
数の修正された3次元ブロックを、該第1ビデオ信号の
時間領域での周波数スペクトル係数の該3次元ブロック
の対応する係数と、該ノイズ成分の時間領域での周波数
スペクトル係数の該3次元ブロックに対応する係数との
合計および差から生成する工程を包含する、方法。
【0015】更に好ましくは、該工程(d)が、該第1
ビデオ信号の時間領域での周波数スペクトル係数の該3
次元ブロックの該対応する係数が、ゼロよりも小さいか
またはゼロに等しい場合、および該第1ビデオ信号の時
間領域での周波数スペクトル係数の該3次元ブロックの
該対応係数が、該ノイズ成分の時間領域での周波数スペ
クトル係数の該3次元ブロックの該対応する係数よりも
大きさが大きいかまたは等しい場合には、該第1ビデオ
信号の時間領域での周波数スペクトル係数の該3次元ブ
ロックのそれぞれの対応する係数と、該ノイズ成分の時
間領域での周波数スペクトル係数の該3次元ブロックの
対応する係数との合計を決定する工程と、該第1ビデオ
信号の時間領域での周波数スペクトル係数の該3次元ブ
ロックの該対応係数が、ゼロよりも大きい場合、および
該第1ビデオ信号の時間領域での周波数スペクトル係数
の該3次元ブロックの該対応する係数が、該ノイズ成分
の時間領域での周波数スペクトル係数の該3次元ブロッ
クの該対応する係数よりも大きさが大きいかまたは等し
い場合には、該第1ビデオ信号の時間領域での周波数ス
ペクトル係数の該3次元ブロックのそれぞれの対応する
係数と、該ノイズ成分の時間領域での周波数スペクトル
係数の該3次元ブロックの対応する係数との差を決定す
る工程と、該第2ビデオ信号を示す時間領域での周波数
スペクトル係数の修正された3次元ブロックを、該第1
ビデオ信号の時間領域での周波数スペクトル係数の該3
次元ブロックおよび該ノイズ成分の該時間領域での周波
数スペクトル係数の該3次元ブロックの該対応する係数
の決定された合計および差から生成する工程と、を包含
しておりこれにより上記目的が達成される。
【0016】本発明のシステムは、ノイズ成分を有する
第1ビデオ信号を処理して、該ノイズ成分が低減された
該第1ビデオ信号を示す第2ビデオ信号を生成するシス
テムであって、該システムは、該第1ビデオ信号の複数
のフレームにおける対応データサンプルを取り出して、
該第1ビデオ信号を示す時空間領域でのサンプルの3次
元ブロックを生成する、サンプリング手段と、該第1ビ
デオ信号の時空間領域でのサンプルの該3次元ブロック
を変換して、該第1ビデオ信号を示す時間領域での周波
数スペクトル係数の3次元ブロックを生成する、第1変
換手段と、他のすべての成分を実質的に除外して、第1
のビデオ信号の該ノイズ成分を示す時間領域での周波数
スペクトル係数の該3次元ブロックを、該第1ビデオ信
号の時間領域での周波数スペクトル係数の該3次元ブロ
ックの選択されたセグメントから生成する、ノイズ生成
手段と、該第1ビデオ信号の時間領域での周波数スペク
トル係数の該3次元ブロックを該ノイズ成分を示す時間
領域での周波数スペクトル係数の該3次元ブロックの関
数として修正して、該第2ビデオ信号を示す時間領域で
の周波数スペクトル係数の修正された3次元ブロックを
生成する、修正手段とを有し、ここで、修正手段は、該
第2ビデオ信号を示す修正された時間領域での周波数ス
ペクトル係数の修正された3次元ブロックを、該第1ビ
デオ信号の時間領域での周波数スペクトル係数の該3次
元ブロックおよび該ノイズ成分を示す時間領域での周波
数スペクトル係数の該3次元ブロックの対応する係数の
合計および差を用いて生成する手段と、該第2ビデオ信
号を示す時間領域での周波数スペクトル係数の該修正さ
れた3次元ブロックを変換して、該第2ビデオ信号の複
数のフレーム内に、データサンプルの対応3次元ブロッ
クを生成する第2変換手段とを有しておりこれにより上
記目的が達成される。
【0017】更に好ましくは、該サンプリング手段が、
モーション推定器を用いて時空間領域でのサンプルの1
つの3次元ブロックを生成して、該第1ビデオ信号の該
複数のフレームのそれぞれにおいて、時空間領域でのサ
ンプルの同様の画像内容ブロックを見いだし、時空間領
域でのサンプルの該1つの3次元ブロックを、該MEに
よって見いだされる時空間領域でのサンプルの該選択さ
れた同様の画像内容ブロックから形成する手段をさらに
有し、該第1変換手段が、時空間領域でのサンプルの該
1つの3次元ブロックを時間領域での周波数スペクトル
係数の1つの3次元ブロックに変換する手段をさらに有
し、該ノイズ生成手段が、該ノイズ成分の時間領域での
周波数スペクトル係数の3次元ブロックを、時間領域で
の周波数スペクトル係数の該1つの3次元ブロックから
生成する手段を有する、システム。
【0018】更に好ましくは、該ノイズ生成手段が、該
第1ビデオ信号の時間領域での周波数スペクトル係数の
複数の3次元ブロックを選択する手段であって、該選択
されたブロックが該第1ビデオ信号の該複数のフレーム
内でフレームからフレームへと変化してはならない該第
1ビデオ信号の画像内容領域を示す、手段と、該ノイズ
成分の時間領域での周波数スペクトル係数の3次元ブロ
ックを、該第1ビデオ信号の時間領域での周波数スペク
トル係数の該複数の3次元ブロックの選択されたセグメ
ントから生成する手段と、を包含するシステム。
【0019】更に好ましくは、該ノイズ生成手段が、該
第1ビデオ信号の時間領域での周波数スペクトル係数の
該複数の3次元ブロックを、該第1ビデオ信号の水平ま
たは垂直ブランキング期間を示す該第1ビデオ信号の画
像内容領域から選択する、システム。
【0020】更に好ましくは、該修正手段が、該第1ビ
デオ信号の時間領域での周波数スペクトル係数の3次元
ブロックのそれぞれの対応する係数と、該ノイズ成分の
時間領域での周波数スペクトル係数の該3次元ブロック
の対応する係数とを2乗したものの合計の平方根を決定
する手段であって、該第1ビデオ信号の該時間領域での
周波数スペクトル係数が符合を有する、手段と、該第2
ビデオ信号を示す時間領域での周波数スペクトル係数の
修正された3次元ブロックを、該決定された平方根と、
該第1ビデオ信号の時間領域での周波数スペクトル係数
の該3次元ブロックの該対応する係数の符合とから生成
する手段と、を有するシステム。
【0021】更に好ましくは、該サンプリング手段が、
モーション推定(ME)を用いて時空間領域でのサンプ
ルの1つの3次元ブロックを生成して、該第1ビデオ信
号の該複数のフレームのそれぞれにおいて、時空間領域
でのサンプルの同様の画像内容ブロックを見いだし、時
空間領域でのサンプルの該1つの3次元ブロックを、該
MEによって見いだされる時空間領域でのサンプルの該
選択された同様の画像内容ブロックから形成する手段さ
らに有し、該第1変換手段が、時空間領域でのサンプル
の該1つの3次元ブロックを時間領域での周波数スペク
トル係数の1つの3次元ブロックに変換する手段をさら
に有し、該ノイズ生成手段が、該ノイズ成分の時間領域
での周波数スペクトル係数の3次元ブロックを時間領域
での周波数スペクトル係数の該1つの3次元ブロックか
ら生成する手段を有し、該修正手段が、該第1ビデオ信
号の時間領域での周波数スペクトル係数の3次元ブロッ
クのそれぞれの対応する係数、および該ノイズ成分の該
時間領域での周波数スペクトル係数の3次元ブロックの
対応する係数の2乗したものの合計の平方根を決定する
手段であって、該第1ビデオ信号の該時間領域での周波
数スペクトル係数が符合を有する、手段と、該第2ビデ
オ信号を示す時間領域での周波数スペクトル係数の修正
された3次元ブロックを、該決定された平方根と、該第
1ビデオ信号の時間領域での周波数スペクトル係数の該
3次元ブロックの該対応する係数の符合とから生成する
手段とを有する、システム。
【0022】更に好ましくは、該ノイズ生成手段が、該
第1ビデオ信号の時間領域での周波数スペクトル係数の
複数の3次元ブロックを選択する手段であって、該選択
されたブロックが、該第1ビデオ信号の該複数のフレー
ムにおいてフレームからフレームへ変化してはならない
該第1ビデオ信号の画像内容領域を示す、手段と、該ノ
イズ成分の時間領域での周波数スペクトル係数の3次元
ブロックを、該第1ビデオ信号の時間領域での周波数ス
ペクトル係数の該複数の3次元ブロックの選択されたセ
グメントから生成する手段とを有し、該修正手段が、該
第2ビデオ信号を示す時間領域での周波数スペクトル係
数の修正された3次元ブロックを、該第1ビデオ信号の
時間領域での周波数スペクトル係数の該3次元ブロック
および該ノイズ成分の時間領域での周波数スペクトル係
数の該3次元ブロックの対応する係数の合計および差を
用いて生成する手段を有する、システム。
【0023】更に好ましくは、該変換手段が、該第1ビ
デオ信号の時間領域での周波数スペクトル係数の該3次
元ブロックの該対応する係数が、ゼロよりも小さいかま
たはゼロに等しい場合、および該第1ビデオ信号の時間
領域での周波数スペクトル係数の該3次元ブロックの該
対応係数が、該ノイズ成分の時間領域での周波数スペク
トル係数の該3次元ブロックの該対応する係数よりも大
きさが大きいかまたは等しい場合には、該第1ビデオ信
号の時間領域での周波数スペクトル係数の該3次元ブロ
ックのそれぞれの対応する係数と、該ノイズ成分の時間
領域での周波数スペクトル係数の該3次元ブロックの対
応する係数との合計を決定する手段と、該第1ビデオ信
号の時間領域での周波数スペクトル係数の該3次元ブロ
ックの該対応係数が、ゼロよりも大きい場合、および第
1ビデオ信号の時間領域での周波数スペクトル係数の該
3次元ブロックの該対応係数が、該ノイズ成分の時間領
域での周波数スペクトル係数の該3次元ブロックの該対
応係数よりも大きさが大きいかまたは等しい場合には、
第1ビデオ信号の時間領域での周波数スペクトル係数の
該3次元ブロックのそれぞれの対応する係数と、該ノイ
ズ成分の時間領域での周波数スペクトル係数の該3次元
ブロックの対応する係数の差を決定する手段と、該第2
ビデオ信号を示す時間領域での周波数スペクトル係数の
修正された3次元ブロックを、該第1ビデオ信号の時間
領域での周波数スペクトル係数の該3次元ブロックおよ
び該ノイズ成分の時間領域での周波数スペクトル係数の
該3次元ブロックの該対応係数の、該決定された合計お
よび差を用いて生成する手段と、を有するシステム。
【0024】本発明の他の方法は、ノイズ成分を有する
第1ビデオ信号を処理して、該ノイズ成分が低減された
該第1ビデオ信号を示す第2ビデオ信号を生成する方法
であって、該方法は、(a)該第1ビデオ信号の複数の
フレームにおける対応データサンプルを取り出して、該
第1ビデオ信号の時空間領域でのサンプルの3次元ブロ
ックを生成する工程と、(b)該第1ビデオ信号の時空
間領域でのサンプルの該3次元ブロックを変換して、該
第1ビデオ信号の時間領域での周波数スペクトル係数の
3次元ブロックを生成する工程と、(c)該ノイズ成分
の時間領域での周波数スペクトル係数の3次元ブロック
を、該第1ビデオ信号の時間領域での周波数スペクトル
係数の該3次元ブロックの選択されたセグメントから生
成する工程と、(d)該第1ビデオ信号の時間領域での
周波数スペクトル係数の該3次元ブロックを該ノイズ成
分の時間領域での周波数スペクトル係数の該3次元ブロ
ックの関数として修正して、該第2ビデオ信号を示す時
間領域での周波数スペクトル係数の修正された3次元ブ
ロックを生成する工程と、(e)該第2ビデオ信号を示
す時間領域での周波数スペクトル係数の該修正された3
次元ブロックを変換して、該第2ビデオ信号の複数のフ
レーム内に、データサンプルの対応3次元ブロックを生
成する工程と、を包含しておりこれにより上記目的が達
成される。
【0025】更に好ましくは、該工程(b)および
(e)が、3次元直交変換を用いる、方法。
【0026】更に好ましくは、3次元ディスクリートコ
サイン変換である、方法。
【0027】本発明の他のシステムは、ノイズ成分を有
する第1ビデオ信号を処理して、該ノイズ成分が低減さ
れた該第1ビデオ信号を示す第2ビデオ信号を生成する
システムであって、該システムは、該第1ビデオ信号の
複数のフレームにおける対応データサンプルを取り出し
て、該第1ビデオ信号の時空間領域でのサンプルの3次
元ブロックを生成する、サンプリング手段と、該第1ビ
デオ信号の時空間領域でのサンプルの該3次元ブロック
を変換して、該第1ビデオ信号の時間領域での周波数ス
ペクトル係数の3次元ブロックを生成する、第1変換手
段と、該ノイズ成分の時間領域での周波数スペクトル係
数の3次元ブロックを、該第1ビデオ信号の時間領域で
の周波数スペクトル係数の該3次元ブロックの選択され
たセグメントから生成する、ノイズ生成手段と、該第1
ビデオ信号の時間領域での周波数スペクトル係数の該3
次元ブロックを該ノイズ成分の時間領域での周波数スペ
クトル係数の該3次元ブロックの関数として修正して、
該第2ビデオ信号を示す時間領域での周波数スペクトル
係数の修正された3次元ブロックを生成する、修正手段
と、該第2ビデオ信号を示す時間領域での周波数スペク
トル係数の該修正された3次元ブロックを変換して、該
第2ビデオ信号の複数のフレーム内に、データサンプル
の対応3次元ブロックを生成する第2変換手段とを有し
ておりこれにより上記目的が達成される。
【0028】更に好ましくは、該第1変換手段および第
2変換手段が、3次元直交変換を用いる、システム。
【0029】更に好ましくは、該3次元直交変換が、3
次元ディスクリートコサイン変換である、システム。
【0030】
【作用】ノイズ成分を有する第1ビデオ信号を処理し
て、該ノイズ成分が低減された該第1ビデオ信号を示す
第2ビデオ信号を生成するシステムであって、第1ビデ
オ信号からデータサンプルを取り出して、時間領域での
周波数スペクトルの係数からなる3次元ブロックを生成
する。次に、ビデオ信号のノイズ成分を示す3次元ブロ
ックを、時間領域での周波数スペクトルの係数からなる
3次元ブロックから生成する。ノイズ成分を示す3次元
ブロックを関数として第1ビデオ信号を修正する。
【0031】
【実施例】概略 図1は、本発明の実施態様による方法を示すブロック図
である。本発明の簡単な概略は、この図を参照すること
によって理解される。図1に示されるように、方法は、
ビデオ信号からデータサンプルを選択(110)する工
程と、選択されたデータサンプルの3次元ディスクリー
トコサイン変換(3次元DCTと略す)を決定(12
0)する工程と、変換および選択されたサンプルからノ
イズ信号を抽出(130)する工程と、変換されたデー
タサンプルをノイズ信号に補充することによって、ビデ
オ信号におけるノイズ成分を低減(140)する工程
と、第2ビデオ信号を生成するために、低減されたノイ
ズ信号の3次元逆ディスクリートコサイン変換(3次元
IDCTと略す)を決定(150)する工程と、多重フ
レームメモリからノイズが低減されたデータサンプルを
保存および検索(160、170)する工程とを包含す
る。
【0032】この方法は、Prentice-Hall of Englewood
Cliffs, New Jerseyによって1990年に出版された、"Tw
o-Dimensional Signal and Image Processing"(545−5
46頁)という表題のJ.S. Limによる2次元ノイズ低減技
術を応用したものである。本願では、信号におけるノイ
ズの存在を低減させる変換技術に関するこの文献の教示
を、参考のために援用している。
【0033】再び本発明の説明にもどるが、方法100
の第1工程であるデータサンプルの選択(110)は、
本発明の実施態様に応じて異なる。しかし、各実施態様
において、ビデオ信号がアナログビデオ信号であるなら
ば、この工程には、ビデオ信号をサンプリングする時間
が含まれる。第1実施態様において、この工程はまた、
ビデオ信号によって示される一連の時系列の画像からデ
ータサンプルの領域を選択して、一連の時系列の画像の
ノイズ成分を示すために用いられるデータサンプルの3
次元ブロックを生成する。この第1実施態様では、工程
は、1セットの一連の時系列の画像のそれぞれにおいて
同様のデータサンプルの画像内容領域を見いだすため
に、モーション推定(ME)を用いる。次に、1セット
の一連の時系列の画像のそれぞれから同様のデータサン
プルの画像内容領域は、組み合わされてデータサンプル
の3次元ブロックを形成する。データサンプルの3次元
画像内容領域は、3次元直交変換によって変換され、方
法100の次の工程でノイズ信号を生成する。
【0034】本発明の他の実施態様において、ノイズ信
号を生成するために用いられるデータサンプルの3次元
画像ブロックは、3次元DCT(120)が決定された
後に選択される。しかし、いずれの実施態様において
も、データサンプルを選択(110)する工程は、多重
フレームメモリ(160)中の1セットの一連の時系列
の画像を示す選択されたデータサンプルを保存すること
を含む。工程(110)はまた、1セットの一連の時系
列の画像またはフレーム中に対応するデータサンプルか
ら時空間領域でのサンプルの3次元ブロックを形成する
ために、多重フレームメモリ(160)からデータサン
プルを検索することを含む。
【0035】次の工程(120)、すなわち、データサ
ンプルの3次元DCTを決定する工程では、前の工程
(110)で生成された時空間領域でのサンプルの選択
された3次元ブロックは変換され、時間領域での周波数
スペクトル係数値の3次元ブロックが生成される。実施
態様において、この工程(120)は、タイムシーケン
シャル情報を時間領域での周波数スペクトル情報に変換
するために、3次元直交変換(3次元DCT)を用い
る。ディスクリートコサイン変換(DCT)は、ノイズ
低減技術において当業者に公知である。3次元DCTは
また、画像圧縮技術において当業者に公知である。3次
元DCTを決定するためのシステムの一例は、"DISCRET
E COSINE TRANSFORM PROCESSING SYSTEM"という名称のC
hiangの米国特許第5,126,962号に記載されている。本願
では、3次元DCTに関するこの特許の教示を参考のた
めに援用している。本発明で使用され得る直交変換とし
ては、ディスクリートフーリエ級数(Discrete Fourier
Series)およびディスクリートヒルベルト変換(Discret
e Hilbert Transforms)等であってもよい。
【0036】方法の1つの実施態様では、この工程(1
20)で変換された時空間領域でのサンプルの特定の3
次元ブロックは、ノイズ信号を生成するために用いられ
る。この工程(120)はまた、多重フレームメモリ1
60中の時空間領域でのサンプルの変換された3次元ブ
ロックを保存することを含み得る。
【0037】方法(100)の次の工程(130)で
は、時空間領域でのサンプルの変換された3次元ブロッ
クを生成するために使用されるデータサンプルの一連の
時系列の画像の1セットのノイズ信号が生成される。1
つの実施態様において、この工程(130)は、第1工
程(110)で生成された変換3次元ブロックの部分
を、ノイズ成分またはノイズ信号の時間領域での周波数
スペクトル係数値の3次元ブロックとして選択する。他
の実施態様では、この工程(130)は、ノイズ信号を
生成するために使用される時空間領域でのサンプルの1
つまたはそれ以上の変換された3次元ブロックを選択し
て、組み合わせる。
【0038】第2実施態様において、時空間領域でのサ
ンプルの選択された変換3次元ブロックは、固定される
べきデータサンプルの3次元ブロック、すなわち、複合
ビデオ信号の水平または垂直ブランキング期間中等の、
フレームからフレームへの期間に全くモーションを有さ
ないデータサンプルの3次元ブロックから得られる。デ
ータサンプルのこれらの3次元ブロックにおけるすべて
のモーションまたは非DC要素は、これらのサンプル領
域のノイズ成分を示す。
【0039】発明者は、データサンプルのこれらの3次
元ブロックにおけるモーション成分が、データサンプル
の3次元ブロックが選択される一連の時系列の画像にお
けるデータサンプルの1セットの3次元ブロックのノイ
ズ成分を示すことを見いだした。次に、時空間領域での
サンプルの選択された変換3次元ブロックの自乗平均値
の平方根RMSは、本発明の他の実施態様で決定され
る。ノイズ信号を示す時間領域での周波数スペクトル係
数値の得られた3次元ブロックの係数は、検索表(LU
T)により補正された値を使用してもよい。
【0040】方法(100)の次の工程(140)は、
前の2つの工程(120)および(130)で生成され
た信号を組み合わせることによって、ビデオ信号におけ
るノイズ信号を低減する。組み合わせられた信号は、測
定されたノイズ信号が除去され、ビデオ信号のノイズ成
分が低減された、時空間領域でのサンプルの変換された
3次元ブロックを生成する。本発明の1つの実施態様に
おいて、この工程は、時空間領域でのサンプルの変換さ
れた3次元ブロックとノイズ信号を示す係数値の3次元
ブロックとの双方の対応する係数値の2乗したものの合
計の平方根を決定することを含む。結果として、時空間
領域でのサンプルの修正され変換された3次元ブロック
が決定される。
【0041】本発明の他の実施態様において、時空間領
域でのサンプルの修正され変換された3次元ブロック
は、時空間領域でのサンプルの変換された3次元ブロッ
クおよびノイズ信号を示す係数値の3次元ブロックの関
数として生成される。この実施態様において、時空間領
域でのサンプルの修正され変換された3次元ブロックの
各係数は、時空間領域でのサンプルの変換された3次元
ブロックの係数が、ノイズ信号の対応する係数よりも大
きさが大きいかまたは等しい場合には、時空間領域での
サンプルの変換された3次元ブロックおよびノイズ信号
を示す係数値の3次元ブロックの対応する係数の有符号
絶対差と等しくなるように設定される。さもなければ、
時空間領域でのサンプルの修正され変換された3次元ブ
ロックの対応する係数はゼロに設定される。
【0042】いずれの実施態様においても、方法100
の最後の工程(150)は、時空間領域でのサンプルの
修正され変換された3次元ブロックの3次元逆変換を決
定する。すなわち、変換されたサンプル領域は、時空間
領域に変換される。次に、時空間領域でのサンプルの得
られた3次元ブロックは、多重フレームメモリ(160
または170)に保存される。1つの実施態様におい
て、1つの多重フレームメモリのみが工程(110およ
び150)の両方に用いられる。時空間領域でのサンプ
ルの変換された3次元ブロックは、低減されたノイズ成
分を有する第2ビデオ信号を示す。この工程(150)
は、時空間領域でのサンプルの3次元ブロックが選択さ
れる画像の時間級数の1セットを形成する時空間領域で
のサンプルのすべての3次元ブロックについてこのプロ
セスを行う。最後に、この工程は、多重フレームメモリ
(160または170)からサンプルを検索し、これら
のサンプルを、この方法100によって処理されたビデ
オ信号と同一の時系列の順序で伝送する。実施態様 本発明の1つの実施態様を、図2から図6を参照しなが
ら詳細に説明する。本実施態様では、システム200に
入力されたビデオ信号は、サンプルされたデータがイン
ターリーブされたビデオ信号である。すなわち、ビデオ
信号のデータサンプルは、奇数および偶数の画像フィー
ルドにインターリーブされるラインで表示されるフレー
ムまたは画像を示す。図2に示されるように、まず、シ
ステム200は、ビデオ信号を、奇数および偶数フィー
ルドにデマルチプレクス(210)(DEMUXと略
す)し、各フィールド(220および240)について
個別にノイズ低減を行い、最後にフィールドをマルチプ
レクス(230)(MUXと略す)して、第2ビデオ信
号を生成する。システム200はまた、データサンプル
が、デマルチプレクサ210に入力されるビデオ信号の
各フレームまたは画像の奇数フィールドおよび偶数フィ
ールドの部分となるときを示すために、フィールドデマ
ルチプレクサ210およびフィールドマルチプレクサ2
30に与えられるタイミング情報(図示されていない)
が必要とするものであってもよい。インターリーブされ
たビデオ信号は、奇数および偶数フィールドで個別にノ
イズを低減することが所望される。なぜなら、奇数およ
び偶数フィールドを組み合わせて1つのフレームを生成
すると、フレームの垂直方向の解像度が、現在のレベル
の2分の1程度に減少するからである。
【0043】ビデオ信号の偶数フィールド、奇数フィー
ルドまたは全フレームで使用され得るビデオノイズ低減
システム300の実施態様を図3に示す。システム30
0を説明するにあたって、フレームは、ビデオ信号の奇
数フィールド、偶数フィールドまたは全フレームを総称
的に指すものとする。システム300は、デマルチプレ
クサ310、デマルチプレクサ制御器315、マルチプ
レクサ320、マルチプレクサ制御器325、処理ブロ
ックI330、処理ブロックII340および処理ブロ
ックIII350、2セットの8フレームメモリ、フレ
ームメモリA360からフレームメモリH366、およ
びフレームメモリI370からフレームメモリP376
を含む。
【0044】システム300に入力されるビデオ信号
は、ビデオデータのフレームを含み、各フレームは、所
定数のデータサンプルを含む。デマルチプレクサ制御器
315の制御下にあるデマルチプレクサ310は、異な
るフレームに対応するデータサンプルを、16個の異な
るフレームメモリA360からフレームメモリP376
に方向づける。本実施態様では、データサンプルの8個
のフレームは、処理ブロックI、II、およびIIIに
よって一度に処理され、この間、データサンプルの他の
8個のフレームは保存される。従って、フレームメモリ
A360からフレームメモリH366におけるデータサ
ンプルが処理ブロックI、IIまたはIIIによって処
理されている間に、デマルチプレクサ310は、フレー
ムメモリI370からフレームメモリP376における
データサンプルの次の8個のフレームを保存する。
【0045】同様に、フレームメモリI370からフレ
ームメモリP376(第2セットのフレームメモリ)に
保存されているデータサンプルが処理ブロックI、II
またはIIIによって処理されている間に、デマルチプ
レクサは、フレームメモリA360からフレームメモリ
H366におけるデータサンプルを保存する。これは、
8個のフレームメモリA360からフレームメモリH3
66(第1セットのフレームメモリ)におけるデータサ
ンプルが、処理ブロックI、IIおよびIIIによって
処理され、マルチプレクサ制御器325の制御下にある
マルチプレクサ320によってシステム300から伝送
された後にのみ行われる。このタイプのメモリ形態は、
一般に、ピンポン(Ping-Pong)メモリ形態と呼ばれ
る。
【0046】システム300の実施態様では、データサ
ンプルの8個のフレームは、処理ブロックI、IIおよ
びIIIによって一度に処理される。処理ブロックIお
よびIIは、データサンプルの8個のフレームの変換さ
れたノイズ成分を示す8×8×8ブロックのDCT係数
を生成するために使用される。処理ブロックIIIは、
8個のフレームから8×8×8ブロックのデータサンプ
ルを変換し、これらの変換されたブロックを変換された
ノイズ成分に従って処理し、ノイズが低減された8×8
×8ブロックの変換データサンプルを生成する。最後
に、処理ブロックIIIは、ノイズが低減された8×8
×8ブロックの変換データサンプルを8×8×8データ
サンプルに逆変換し、フレームメモリの対応領域に対応
するこれらの逆変換されたデータサンプルを保存する。
【0047】処理ブロックIおよびIIは、データサン
プルの8個のフレームのノイズ成分を示す現在処理され
ている1セットの8個のフレームメモリから8×8×8
ブロックのデータサンプルを選択するために使用され
る。次に、ブロックIIは、データサンプルの選択され
た8×8×8ブロックの3次元直交変換を決定する。本
発明の実施態様では、処理ブロックIにおいて、1フレ
ームは、参照フレーム(本実施態様では、フレーム5)
として最初に選択される。次に処理ブロックIでは、最
も高いACエネルギー容量を有する参照フレーム内の8
×8ブロックのデータサンプルが多数選択される。本発
明の実施態様では、10個の8×8ブロックが選択され
る。
【0048】図4は、処理ブロックIの実施態様を示
す。処理ブロックIは、DCTプロセッサ420、AC
パワー計算機440および優先器460を含む。8×8
ブロックのデータサンプルは、2セットのフレームメモ
リのうちの1つ(すなわち、現在処理されているフレー
ムメモリがいずれのセットであるのかに応じて、フレー
ムメモリEまたはM)の参照フレーム(本実施態様で
は、5番目のフレーム)から検索される。DCTプロセ
ッサ420は、参照フレームから検索された各8×8ブ
ロックの2次元直交変換を決定する。結果として得られ
た変換された8×8ブロックのそれぞれは、8×8ブロ
ックの空間領域での周波数内容を示す。この表示におい
て、変換されたブロックの最初の係数は、8×8ブロッ
クのDCエネルギーを示し、残りの63個の係数は、8
×8ブロック中の次第に高くなる離散周波数成分の振幅
を示す。ACパワー計算機440は、変換された8×8
ブロックのそれぞれにおける63個の高次係数の2乗し
た数の合計を計算する。その結果、各8×8ブロックに
おけるACパワーは測定される。次に、参照フレームか
ら検索された各8×8ブロックに関する決定されたAC
パワーは、ACエネルギーレベルに応じて、優先器46
0によって優先される。最も高いACエネルギーレベル
が測定された多数の8×8ブロック(本実施例では、1
0)は、次の処理ブロック、すなわち、処理ブロックI
Iに行く。
【0049】処理ブロックIIでは、参照フレームから
検索され、処理ブロックIを通りぬけた8×8ブロック
に適合する8×8ブロックは、現在処理されているフレ
ームのセットの他の7個のフレームのそれぞれにおいて
見いだされる。次に、最も小さい2乗平均誤差(MS
E)、すなわち、参照の8×8ブロックと他の7個のフ
レームにおける適合ブロックとの間の差が最も小さい8
×8適合ブロックのセットが選択される。これらの8×
8ブロックは、処理されているフレームのセットのノイ
ズ成分を示すデータサンプルの8×8×8ブロックを形
成する。
【0050】本発明では、最も高いACエネルギーを有
するブロックが選択される。なぜなら、発明者は、最も
適合したブロックを決定するためにMSE基準を用いる
場合には、高いACエネルギーブロックを用いるとうま
くいくことを見いだしたためである。発明者は、低いA
C領域または平坦領域を有する参照ブロックについてM
SE基準を用いると、時々エラーが生じることを見いだ
した。
【0051】第1セットのフレームメモリを処理してい
る処理ブロックIIの実施態様を図5に示す。図5に示
されるように、処理ブロックIIは、モーション推定器
(ME)510、520および530、MSE評価ユニ
ット550および3次元 DCTプロセッサ570を含
む。モーション推定器(ME)は、処理ブロックIを通
りぬけた10個の参照8×8ブロックについての他の7
個のフレームのそれぞれにおける対応の8×8ブロック
を決定する。本実施態様のモーション推定器は、他のフ
レームから適合ブロックを見いだすために標準的なブロ
ック適合技術を使用する。他のブロック適合技術も使用
される。このような技術のいくつかは、"Motion Compen
sation for Interlaced Digital Television Signals"
という名称の米国特許第5,093,720号および"Derivation
and Use of Motion Vectors ina Differential Pulse
Code Modulation System"という名称のallowableになっ
た米国特許出願第07/764,187号に開示されている。本願
では、これらを参考のために援用している。
【0052】モーション推定器はまた、2乗平均誤差
(MSE)、すなわち、各参照8×8ブロックと他の7
個のフレームのそれぞれに見いだされた対応の8×8ブ
ロックとの間の差を決定する。MSE差は、参照ブロッ
クが他のブロックといかにうまく適合するかを決定する
ために、本発明の実施態様において使用される基準であ
る。本発明では、他の基準もまた使用され得る。例え
ば、"Noise Reduction inFrame Transmitted Video Sig
nals"という名称のallowableになった米国特許出願第07
/788,026号に開示されている絶対値の平均誤差などが挙
げられる。本願では、異なるブロックの適合基準に関す
るこの特許出願の教示を参考のために援用している。本
発明では、ブロック適合技術として各参照8×8ブロッ
クと他の7個のフレームのそれぞれに見いだされた対応
の8×8ブロックとの間の差の絶対値の平均誤差を用い
てもよい。
【0053】本発明の実施態様では、MSE評価ブロッ
ク550は、2つの基準に基づいて、参照8×8ブロッ
クを選択する。第1に、参照8×8ブロックと、それに
適合する7個の任意のブロックとのMSEは、しきい値
1未満でなければならない。ここで、T1は、実験によ
って決定される。第2に、第1基準を満たすブロックの
グループのうち、最も小さい総MSE、すなわち、7個
のブロックのそれぞれと、参照ブロックとの間のMSE
の合計は、ノイズ信号の測定値として使用される8×8
×8ブロックとして選択される。このように、8×8×
8ブロックは、選択された参照ブロックと、上述した2
つの基準に適合する他の7個のフレームにおいてME5
10、520および530によって見いだされた対応の
8×8ブロックとから形成される。
【0054】この8×8×8ブロックの3次元直交変換
は、3次元DCTプロセッサ570によって決定され
る。結果として得られる8×8×8変換ブロックは、デ
ータサンプルの8フレームセットにおけるノイズ成分の
時間領域での周波数スペクトルの測定値である。上記8
×8×8ブロックは、8フレームのセットに存在するノ
イズ成分の測定値であると見なされる。なぜなら、高い
ACエネルギーを有する8個のブロックにおいて最も適
合したブロックを見いだした後、8個のフレームにおけ
る各ブロック間の差または非固定アスペクトは、8個の
各フレーム間のブロックによって示される画像部分中の
モーションまたは変化により生じるのではなく、ランダ
ムノイズによって生じると考えられているためである。
【0055】しかし、8×8×8変換ブロックの第1の
8×8セクションは、画像の空間領域での周波数情報の
みを示すので、一般に、ノイズ成分の一部とは見なされ
ない。このことは、ノイズ成分が本質的にはランダム
で、固定されたものではないことを想定している。しか
し、特定のタイプのノイズは、この第1の8×8セクシ
ョンにおいて存在し得、この形態の特徴が既知で、処理
ブロックIIIのいくつかのメモリ領域(図示されてい
ない)にパスされるならば、この特定のタイプのノイズ
は、ある空間領域での周波数ノイズ成分を低減するため
に使用され得る。この8×8×8変換ノイズ成分ブロッ
クは、次の処理ブロックである処理ブロックIIIにパ
スされる。処理ブロックIIIでは、このノイズ成分ブ
ロックは、8フレームのデータサンプルのセットにおけ
るノイズ成分を低減するために用いられる。
【0056】フレームメモリの第1セットを処理する処
理ブロックIIIの実施態様を図6に示す。図6に示さ
れるように、処理ブロックIIIは、3次元DCT62
0、2つの2乗ユニット610および640、乗算器6
30、減算器650、符号情報平方根ユニット660お
よび3次元逆DCTプロセッサ670を含む。処理ブロ
ックIIIは、8フレームサンプルデータセット中のデ
ータサンプルの8×8×8ブロックのすべてにおけるノ
イズ成分を低減させるために、処理ブロックIIからパ
スされた8×8×8ノイズブロックを使用する。
【0057】この処理ブロックは、8フレームサンプル
データセットを8×8×8ブロックに分割し、次に、8
×8×8ブロックのそれぞれを、3次元直交変換、本実
施態様では、3次元 DCTプロセッサ620によって
変換する。データサンプルの変換された8×8×8ブロ
ックのそれぞれの係数値の2乗は、2乗ユニット640
によって決定される。ノイズブロックの係数値の2乗
は、2乗ユニット610によって決定される。ノイズブ
ロックの2乗された係数値は、係数αによって乗算され
る。ここで、αは、1より大きく、実験によって決定さ
れる。データサンプルの変換された8×8×8ブロック
の対応する係数値と、変換されたノイズブロックの対応
する係数値との差は、減算器650によって決定され
る。その結果得られた差の平方根は、平方根および符号
情報ユニット660により決定され、決定された値は、
データサンプルの変換された8×8×8ブロック中の係
数値に対応する符号を平方根および符号情報ユニット6
60によって乗算する。
【0058】その結果得られた係数値は、データサンプ
ルの変換された8×8×8ブロック中の係数値に置きか
わる。しかし、データサンプルの変換された8×8×8
ブロック中の係数値のすべてが置換されるわけではな
い。上記のように、変換されたデータサンプルブロック
の最初の8×8セクションからの係数は、画像の空間領
域での周波数成分が変化しないので、本発明の実施態様
では、置換されない。本発明の他の実施態様では、も
し、ノイズ成分が、その特徴が処理ブロックIIIに与
えているか、または容易に認識され得る、ノイズの特定
のステーショナリー形態を含むならば、データサンプル
の変換された8×8×8ブロックの8×8セクションか
らの特定の係数は、置換または修正される。
【0059】特定の係数値が置換された、結果として得
られたデータサンプルの8×8×8変換ブロックは、デ
ータサンプルの修正され変換された8×8×8ブロック
の3次元逆直交変換を用いることによって、データサン
プルの新たな8×8×8ブロックを決定するために使用
される。本発明の実施態様では、このプロセスは、3次
元逆ディスクリートコサイン変換(3次元IDCT)プ
ロセッサ670によって行われる。データサンプルの新
しい8×8×8ブロックは、ノイズ成分が低減されたデ
ータサンプルのオリジナルの8×8×8ブロックを示
す。次に、データサンプルの新しい8×8×8ブロック
は、現在処理されている8フレームメモリのセットにお
ける適切な位置に保存される。このプロセスは、ノイズ
信号を示す同一の8×8×8の係数を用いて、8フレー
ムメモリセットの8×8×8セグメントのすべてにおい
て行われる。
【0060】図3を再び参照すると、ブロックIIIが
データサンプルの8フレームのセットのすべてのセグメ
ントを処理した後、データサンプルは、第2ビデオ信号
としてシステム300から伝送される。マルチプレクサ
制御器325の制御下にあるマルチプレクサ320は、
どのフレームメモリがデータサンプルを検索するために
使用されるのかを選択し、検索されたデータサンプルを
システム300の出力ポートに配置する。システム30
0の出力ポートに配置され検索されたデータサンプル
は、ノイズ成分が低減されてシステム300に入力され
たビデオ信号を示す第2ビデオ信号である。
【0061】本発明の他の実施態様を図7を参照しなが
ら簡単に説明する。図7に示されるように、このシステ
ムは、1つ大きな相違および1つの小さな相違を除い
て、前記実施態様と同様である。これら2つの実施態様
間の大きな相違は、ノイズ信号の決定方法にある。この
もう1つの実施態様では、ノイズ信号は、データサンプ
ルの8個の連続したフレームから対応のデータサンプル
8×8ブロックを選択することによって決定される。こ
こで、8×8ブロックは、複合ビデオ信号の垂直ブラン
キング期間または水平ブランキング期間のなどにモーシ
ョンを含んではならないビデオ信号の領域中でのもので
ある。発明者は、これらの領域におけるモーション情報
が、通常、ノイズ信号を決定するのに用いられるデータ
サンプルのフレームのセット全体わたって存在するノイ
ズ信号を示すことを見いだした。
【0062】本発明の2つの実施態様間の小さな相違
は、ノイズ信号の生成に用いられるデータサンプルのフ
レームのそれぞれのセットから、測定されたノイズ信号
を除去する技術にある。この第2の実施態様では、測定
されたノイズ信号を除去するために、第1の実施態様ほ
ど計算を用いない。
【0063】図7に示されるように、このもう1つの実
施態様では、変換されたノイズ信号およびデータサンプ
ルの変換された8×8×8ブロックの対応係数値の相対
的な大きさが比較される。ノイズ信号係数値の大きさが
データサンプル変換された8×8×8ブロックの対応係
数値よりも大きい場合には、データサンプルの変換され
た8×8×8ブロックのそれぞれの係数は、ゼロに設定
される。あるいは、データサンプルの変換された8×8
×8ブロックの対応する係数値がゼロよりも大きい場合
には、各係数値は、対応する係数間の差と等しくなるよ
うに設定される。サンプルデータの変換されたブロック
の対応する係数がゼロ未満またはゼロに等しい場合に
は、各係数は、対応するサンプルの合計に設定される。
この技術は、対応する係数の2乗の差の平方根を求める
のに、本発明の他の実施態様に使用される技術ほど計算
を用いない。
【0064】図7に示されるように、本発明の他の実施
態様は、アナログ/ディジタル変換器(A/D)71
0、フレームまたはフィールドメモリ720および79
0、3次元DCTプロセッサ730、RMSノイズ計算
機740、検索表(LUT)745、比較器750、加
算器760、マルチプレクサ770および3次元逆DC
Tプロセッサ780を含む。A/D710は、システム
700に入力されたビデオ信号をサンプリングする。本
実施例において、システム700に入力されるビデオ信
号は、複合アナログビデオ信号である。複合アナログ信
号は、垂直および水平ブランキング情報と共に、ベース
バンド輝度情報および直角位相変換クロミナンス情報を
有する。このような標準的な複合アナログビデオ信号
は、"Television Electronics - Theory and Servic
e"、Milton KiverおよびMilton Kaufman著、第8版、Va
n Nostand Reinhold Co., Inc., New York (1983)出
版、16-67頁に記載されている。本発明の実施態様で
は、クロミナンス情報が信号中で変調される周波数の4
倍、すなわち、4*fscで複合アナログビデオ信号を
サンプリングする。次に、ディジタルデータサンプル
は、フィールドメモリ720に保存される。
【0065】フィールドメモリ720は、ビデオ情報の
フレームの奇数または偶数フィールドを別々に保持して
もよいし、または単一フレームのビデオ情報を保持して
もよい。フィールドメモリ720および790はまた、
ピンポンメモリであってもよく、上述したように、本発
明の第1の実施態様で使用されるメモリの動作と同様な
方法で動作する。これらのフィールドメモリ720およ
び790は、ビデオ画像の8フィールドを示すデータ値
を保存するために使用される。フィールドメモリ720
は、ディジタルデータサンプル8×8×8ブロックを3
次元DCTプロセッサ730に与えるために使用され
る。
【0066】3次元DCTプロセッサ730は、ディジ
タルデータサンプルの8×8×8ブロック(ディジタル
データサンプルの8×8×8ブロックをg(x、y、
t)と呼ぶ)の3次元直交変換を見いだすのに使用され
る。結果として得られた変換された8×8×8ブロック
(変換された8×8×8ブロックをG(u、v、w)と
呼ぶ)は、ディジタルデータサンプルの8×8×8ブロ
ックのg(x、y、t)における特定の周波数のレベル
を示す係数を含む。修正された特定ブロックG(u、
v、w)は、ノイズ計算機740によって自乗平均値の
平方根(RMS)を用いて選択され、フィールドメモリ
720に保存されているフィールドセットに存在するノ
イズ信号の測定値を決定するために使用される。
【0067】RMSノイズ計算機740は、参照ブロッ
クとして、特定のブロックG(u、v、w)を選択し、
次に、これらのブロックにおける変換された各係数のR
MS値を見いだす。これらの参照ブロックのRMSは、
ディジタルデータサンプルの8フィールドのセットに存
在するノイズ信号の測定値を示す。選択される参照ブロ
ックは、水平ブランキング期間または垂直ブランキング
期間のセクションを示すフィールド領域からのブロック
である。図7で記載したように、RMSノイズ計算機7
40は、8×8×8変換ブロックG(u、v、w)が、
ビデオ信号のフィールドにおける水平または垂直ブラン
キング期間のセグメントをいつ示すのかを示す水平ブラ
ンキング信号および垂直ブランキング信号を受信する。
発明者は、参照ブロックとして、ブランキング期間のセ
グメントを使用するのにふさわしい値をみつけた。特に
所望されるのは、水平同期パルスの直前の水平ブランキ
ング期間のフロントポーチ期間のセグメントである。水
平ブランキング期間のバックポーチ期間は、あまり所望
されない。なぜなら、バックポーチ期間は、色参照バー
スト信号を含むためである。
【0068】本発明の他の実施態様の応用では、RMS
ノイズ計算機740は、まず、8個のフィールドセット
からある数の参照ブロックのRMSを見いだして、ノイ
ズ信号を示す8×8×8ブロックを生成する。ここで、
上記ある数は、実験によって決定される。次に、8×8
×8ノイズ信号ブロックの選択された係数値は、LUT
745によって測定される。
【0069】従って、LUT745は、8×8×8ノイ
ズ信号ブロックの選択された係数値を測定するために使
用される。本発明の他の実施態様の応用では、LUT
は、RMSノイズ計算機740によって生成される8×
8×8ノイズ信号ブロックの係数を修正するためには使
用され得ない。しかし、いずれの実施態様においても、
8×8×8ノイズ信号ブロックの得られた係数は、ディ
ジタルデータサンプルの8フィールドのセットに存在す
るノイズ信号(Frms(u、v、w)と呼ぶ)を示す。
システム700のその他の部分、すなわち、比較器75
0、加算器760、マルチプレクサ770および3次元
逆DCTプロセッサ780は、測定されたノイズ信号、
すなわち、8×8×8ノイズ信号ブロックの係数を、デ
ィジタルデータの8フィールド信号セットから除去する
ために使用される。このプロセスは、フィールドの水平
および垂直ブランキング部分を含む全フィールドにわた
って行われることに注意すること。発明者は、このプロ
セスを全フィールドにわたって行うことによって、ノイ
ズが、水平ブランキング期間中に色参照バースト信号か
ら除去されることを見いだした。また、色参照バースト
信号から得られた位相ロックの精度を増加させることに
よって、あるビデオ表示スクリーンによって生成される
画像の色が鮮やかになる。
【0070】システム700のその他の部分は、本発明
の第1の実施態様と同様に動作する。しかし、本実施態
様は、計算量が莫大ではないので、商業上応用範囲が広
い。比較器750、加算器760およびマルチプレクサ
770は、ディジタルデータサンプルの変換されたブロ
ックG(u、v、w)および測定されたノイズ信号Frm
s(u、v、w)から、ディジタルデータサンプルの修
正された変換8×8×8ブロック(Fr(u、v、w)
と呼ばれる)を生成するために使用される。詳細には、
ディジタルデータサンプルの修正された変換8×8×8
ブロックFr(u、v、w)の修正された変換8×8×
8ブロックの各係数値は、ディジタルデータサンプルの
変換されたブロックG(u、v、w)および測定された
ノイズ信号Frms(u、v、w)中の対応する係数から
決定される。
【0071】すなわち、G(u、v、w)の係数値の大
きさがFrms(u、v、w)の対応する係数値の大きさ
よりも小さい場合には、Fr(u、v、w)の係数値は
ゼロに設定される。G(u、v、w)の係数値がゼロよ
りも大きい場合には、Fr(u、v、w)中の対応する
係数は、Frms(u、v、w)の対応する係数値だけ小
さいG(u、v、w)の係数値に設定される。あるい
は、Fr(u、v、w)の対応する係数値は、G(u、
v、w)の係数値とFrms(u、v、w)の対応する係
数値とを合計したものに設定される。
【0072】本発明の他の実施態様では、このプロセス
は、係数の最初の8×8セットを除く変換された8×8
×8ブロックにおける係数すべてについて行われる。な
ぜなら、これらの係数は、ディジタルデータサンプルの
変化しない空間領域での周波数を示すためである。本発
明の第1の実施態様の説明で上述したように、これらの
係数のノイズ特性が提供されるまたは容易に決定され得
るならば、これらの係数値の特定のものもまた、ビデオ
信号に存在するノイズ信号の特性に応じて他の実施態様
で変化してもよい。
【0073】ディジタルデータサンプルの修正された変
換8×8×8ブロックFr(u、v、w)が決定される
と、このブロックの逆変換は、3次元逆DCTプロセッ
サ780によって生成される。3次元逆DCTプロセッ
サは、8×8×8ブロックFr(u、v、w)の3次元
逆直交変換を決定する。得られた8×8×8ブロック
(fr(x、y、t)と呼ぶ)は、測定されたノイズ信
号Frms(u、v、w)が除去されたディジタルデータ
サンプルの8×8×8ブロックg(x、y、t)を示
す。ディジタルデータサンプル8フィールドセットのデ
ィジタルデータサンプル8×8×8ブロックのそれぞれ
は、フィールドメモリ790に保存される。ディジタル
データサンプル8フィールドセットのディジタルデータ
サンプル8×8×8ブロックfr(x、y、t)のすべ
てがフィールドメモリ790に保存されると、ディジタ
ルデータサンプルfr(x、y、t)は、対応のディジ
タルデータサンプルがシステム700に入力されるのと
同様の順序、すなわち、ファースト−イン−ファースト
−アウト(FIFO)順序でシステム700から伝送さ
れる。 結果として得られる第2ビデオ信号fr(x、
y、t)は、復号ディジタルビデオ信号である。信号
は、ディジタル/アナロク変換器(D/A)795によ
って復号アナログビデオ信号に変換されてもよい。
【0074】本発明は、実施例に基づいて説明したが、
添付のクレームの精神および範囲内で修正され得るもの
とする。
【0075】
【発明の効果】本発明によれば、ビデオ信号のノイズ成
分を低減させる際に、空間領域での周波数スペクトルを
変化させるノイズ成分がビデオ信号に加わらないよう
に、ノイズ成分が低減される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による方法を示すブロック図である。
【図2】本発明の第1実施態様を示すブロック図であ
る。
【図3】図2のブロック図に示されるノイズ低減器の実
施態様を示す。
【図4】図3に示される処理ブロックIの実施態様を示
す。
【図5】図3に示される処理ブロックIIの実施態様を
示す。
【図6】図3に示される処理ブロックIIIの実施態様
を示す。
【図7】本発明の第2実施態様を示すブロック図であ
る。
【符号の説明】
110 データサンプルの選択 120 3次元DCT 130 ノイズ信号の抽出 140 ノイズ成分の低減 150 3次元逆DCT 160 多重フレームメモリ 170 多重フレームメモリ 210 奇数/偶数フィールドDEMUX 220 偶数フィールドノイズ低減器 230 奇数/偶数フィールドMUX 240 奇数フィールドノイズ低減器

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ノイズ成分を有する第1ビデオ信号を処
    理して、該ノイズ成分が低減された該第1ビデオ信号を
    示す第2ビデオ信号を生成する方法であって、該方法
    は、 (a)該第1ビデオ信号の複数のフレームにおける対応
    データサンプルを取り出して、該第1ビデオ信号の時空
    間サンプルの3次元ブロックを生成する工程と、 (b)該第1ビデオ信号の時空間サンプルの該3次元ブ
    ロックを変換して、該第1ビデオ信号を示す時間領域で
    の周波数スペクトル係数の3次元ブロックを生成する工
    程と、 (c)他のすべての成分を実質的に除外して、該ビデオ
    信号の該ノイズ成分を示す時間領域での周波数スペクト
    ル係数の3次元ブロックを、第1ビデオ信号の時間領域
    での周波数スペクトル係数の該3次元ブロックの選択さ
    れたセグメントから生成する工程と、 (d)該第1ビデオ信号の時間領域での周波数スペクト
    ル係数の該3次元ブロックを該ノイズ成分を示す時間領
    域での周波数スペクトル係数の該3次元ブロックの関数
    として修正して、該第2ビデオ信号を示す時間領域での
    周波数スペクトル係数の修正された3次元ブロックを生
    成する工程と、 ここで、工程(d)は、該第2ビデオ信号を示す時間領
    域での周波数スペクトル係数の修正された3次元ブロッ
    クを、該第1ビデオ信号の時間領域での周波数スペクト
    ル係数の該3次元ブロックの対応する係数と、該ノイズ
    成分を示す時間領域での周波数スペクトル係数の該3次
    元ブロックの対応する係数との合計および差から生成す
    る工程を包含し、 (e)該第2ビデオ信号を示す時間領域での周波数スペ
    クトル係数の該修正された3次元ブロックを変換して、
    該第2ビデオ信号の複数のフレーム内に、データサンプ
    ルの対応3次元ブロックを生成する工程と、 を包含する方法。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の方法であって、 前記工程(a)が、モーション推定(ME)を用いて時
    空間領域でのサンプルの1つの3次元ブロックを生成し
    て、前記第1ビデオ信号の前記複数のフレームのそれぞ
    れにおいて、時空間領域でのサンプルの同様の画像内容
    ブロックを見いだす工程と、該1つの3次元ブロックの
    時空間領域でのサンプルを、該MEによって見いだされ
    る時空間領域でのサンプルの該選択された同様の画像内
    容ブロックから形成する工程とをさらに包含し、 前記工程(b)が、時空間領域でのサンプルの該1つの
    3次元ブロックを時間領域での周波数スペクトル係数の
    1つの3次元ブロックに変換する工程をさらに包含し、 前記工程(c)が、前記ノイズ成分の時間領域での周波
    数スペクトル係数の3次元ブロックを時間領域での周波
    数スペクトル係数の該1つの3次元ブロックから生成す
    る工程を包含する、方法。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載の方法であって、前記工
    程(c)が、 前記第1ビデオ信号の時間領域での周波数スペクトル係
    数の複数の3次元ブロックを選択する工程であって、該
    選択されたブロックが該第1ビデオ信号の該複数のフレ
    ーム内でフレームからフレームへと変化してはならない
    該第1ビデオ信号の画像内容領域を示す、工程と、 前記ノイズ成分の時間領域での周波数スペクトル係数の
    3次元ブロックを、該第1ビデオ信号の時間領域での周
    波数スペクトル係数の該複数の3次元ブロックの選択さ
    れたセグメントから生成する工程と、を包含する方法。
  4. 【請求項4】 請求項3に記載の方法であって、前記工
    程(c)において、前記第1ビデオ信号の時間領域での
    周波数スペクトル係数の前記複数の3次元ブロックが、
    該第1ビデオ信号の水平または垂直ブランキング期間を
    示す該第1ビデオ信号の画像内容領域から選択される、
    方法。
  5. 【請求項5】 請求項1に記載の方法であって、前記工
    程(d)が、 前記第1ビデオ信号の時間領域での周波数スペクトル係
    数の各3次元ブロックのそれぞれの対応する係数と、前
    記ノイズ成分の前記時間領域での周波数スペクトル係数
    の前記3次元ブロックの対応する係数とを2乗したもの
    の合計の平方根を決定する工程であって、該第1ビデオ
    信号の該時間領域での周波数スペクトル係数が符合を有
    する、工程と、 該第2ビデオ信号を示す時間領域での周波数スペクトル
    係数の修正された3次元ブロックを、該決定された平方
    根と、該第1ビデオ信号の時間領域での周波数スペクト
    ル係数の該3次元ブロックの該対応する係数の符合とか
    ら生成する工程と、を包含する方法。
  6. 【請求項6】 請求項1に記載の方法であって、 前記工程(a)が、モーション推定(ME)を用いて時
    空間領域でのサンプルの1つの3次元ブロックを生成し
    て、前記第1ビデオ信号の前記複数のフレームのそれぞ
    れにおいて、時空間領域でのサンプルの同様の画像内容
    ブロックを見いだす工程と、時空間領域でのサンプルの
    該1つの3次元ブロックを、該MEによって見いだされ
    る時空間領域でのサンプルの該選択された同様の画像内
    容ブロックから形成する工程とをさらに包含し、 前記工程(b)が、時空間領域でのサンプルの該1つの
    3次元ブロックを時間領域での周波数スペクトル係数の
    1つの3次元ブロックに変換する工程をさらに包含し、 前記工程(c)が、前記ノイズ成分の時間領域での周波
    数スペクトル係数の3次元ブロックを時間領域での周波
    数スペクトル係数の該1つの3次元ブロックから生成す
    る工程を包含し、 前記工程(d)が、該第1ビデオ信号の時間領域での周
    波数スペクトル係数の3次元ブロックのそれぞれの対応
    する係数と、前記ノイズ成分の時間領域での周波数スペ
    クトル係数の前記3次元ブロックの対応する係数とを2
    乗したものの合計の平方根を決定する工程であって、該
    第1ビデオ信号の時間領域での周波数スペクトル係数が
    符合を有する、工程と、 該第2ビデオ信号を示す時間領域での周波数スペクトル
    係数の修正された3次元ブロックを、該決定された平方
    根と、該第1ビデオ信号の時間領域での周波数スペクト
    ル係数の該3次元ブロックの該対応する係数の符合とか
    ら生成する工程とを包含する、方法。
  7. 【請求項7】 請求項1に記載の方法であって、 前記工程(c)が、前記第1ビデオ信号の時間領域での
    周波数スペクトル係数の複数の3次元ブロックを選択す
    る工程であって、該選択されたブロックが、該第1ビデ
    オ信号の前記複数のフレームにおいてフレームからフレ
    ームへ変化してはならない該第1ビデオ信号の画像内容
    領域を示す、工程と、 前記ノイズ成分の時間領域での周波数スペクトル係数の
    3次元ブロックを、該第1ビデオ信号の時間領域での周
    波数スペクトル係数の該複数の3次元ブロックの選択さ
    れたセグメントから生成する工程とを包含し、 前記工程(d)が、前記第2ビデオ信号を示す時間領域
    での周波数スペクトル係数の修正された3次元ブロック
    を、該第1ビデオ信号の時間領域での周波数スペクトル
    係数の該3次元ブロックの対応する係数と、該ノイズ成
    分の時間領域での周波数スペクトル係数の該3次元ブロ
    ックに対応する係数との合計および差から生成する工程
    を包含する、方法。
  8. 【請求項8】 請求項7に記載の方法であって、前記工
    程(d)が、 前記第1ビデオ信号の時間領域での周波数スペクトル係
    数の前記3次元ブロックの前記対応する係数が、ゼロよ
    りも小さいかまたはゼロに等しい場合、および該第1ビ
    デオ信号の時間領域での周波数スペクトル係数の該3次
    元ブロックの該対応係数が、前記ノイズ成分の時間領域
    での周波数スペクトル係数の前記3次元ブロックの前記
    対応する係数よりも大きさが大きいかまたは等しい場合
    には、該第1ビデオ信号の時間領域での周波数スペクト
    ル係数の該3次元ブロックのそれぞれの対応する係数
    と、該ノイズ成分の時間領域での周波数スペクトル係数
    の該3次元ブロックの対応する係数との合計を決定する
    工程と、 該第1ビデオ信号の時間領域での周波数スペクトル係数
    の該3次元ブロックの該対応係数が、ゼロよりも大きい
    場合、および該第1ビデオ信号の時間領域での周波数ス
    ペクトル係数の該3次元ブロックの該対応する係数が、
    該ノイズ成分の時間領域での周波数スペクトル係数の該
    3次元ブロックの該対応する係数よりも大きさが大きい
    かまたは等しい場合には、該第1ビデオ信号の時間領域
    での周波数スペクトル係数の該3次元ブロックのそれぞ
    れの対応する係数と、該ノイズ成分の時間領域での周波
    数スペクトル係数の該3次元ブロックの対応する係数と
    の差を決定する工程と、 前記第2ビデオ信号を示す時間領域での周波数スペクト
    ル係数の修正された3次元ブロックを、該第1ビデオ信
    号の時間領域での周波数スペクトル係数の該3次元ブロ
    ックおよび該ノイズ成分の該時間領域での周波数スペク
    トル係数の該3次元ブロックの該対応する係数の決定さ
    れた合計および差から生成する工程と、を包含する方
    法。
  9. 【請求項9】 ノイズ成分を有する第1ビデオ信号を処
    理して、該ノイズ成分が低減された該第1ビデオ信号を
    示す第2ビデオ信号を生成するシステムであって、該シ
    ステムは、 該第1ビデオ信号の複数のフレームにおける対応データ
    サンプルを取り出して、該第1ビデオ信号を示す時空間
    領域でのサンプルの3次元ブロックを生成する、サンプ
    リング手段と、 該第1ビデオ信号の時空間領域でのサンプルの該3次元
    ブロックを変換して、該第1ビデオ信号を示す時間領域
    での周波数スペクトル係数の3次元ブロックを生成す
    る、第1変換手段と、 他のすべての成分を実質的に除外して、第1のビデオ信
    号の該ノイズ成分を示す時間領域での周波数スペクトル
    係数の該3次元ブロックを、該第1ビデオ信号の時間領
    域での周波数スペクトル係数の該3次元ブロックの選択
    されたセグメントから生成する、ノイズ生成手段と、 該第1ビデオ信号の時間領域での周波数スペクトル係数
    の該3次元ブロックを該ノイズ成分を示す時間領域での
    周波数スペクトル係数の該3次元ブロックの関数として
    修正して、該第2ビデオ信号を示す時間領域での周波数
    スペクトル係数の修正された3次元ブロックを生成す
    る、修正手段とを有し、 ここで、修正手段は、該第2ビデオ信号を示す修正され
    た時間領域での周波数スペクトル係数の修正された3次
    元ブロックを、該第1ビデオ信号の時間領域での周波数
    スペクトル係数の該3次元ブロックおよび該ノイズ成分
    を示す時間領域での周波数スペクトル係数の該3次元ブ
    ロックの対応する係数の合計および差を用いて生成する
    手段と、 該第2ビデオ信号を示す時間領域での周波数スペクトル
    係数の該修正された3次元ブロックを変換して、該第2
    ビデオ信号の複数のフレーム内に、データサンプルの対
    応3次元ブロックを生成する第2変換手段とを有する、
    システム。
  10. 【請求項10】 請求項9に記載のシステムであって、 前記サンプリング手段が、モーション推定器を用いて時
    空間領域でのサンプルの1つの3次元ブロックを生成し
    て、前記第1ビデオ信号の前記複数のフレームのそれぞ
    れにおいて、時空間領域でのサンプルの同様の画像内容
    ブロックを見いだし、時空間領域でのサンプルの該1つ
    の3次元ブロックを、該MEによって見いだされる時空
    間領域でのサンプルの該選択された同様の画像内容ブロ
    ックから形成する手段をさらに有し、 前記第1変換手段が、時空間領域でのサンプルの該1つ
    の3次元ブロックを時間領域での周波数スペクトル係数
    の1つの3次元ブロックに変換する手段をさらに有し、 前記ノイズ生成手段が、前記ノイズ成分の時間領域での
    周波数スペクトル係数の3次元ブロックを、時間領域で
    の周波数スペクトル係数の該1つの3次元ブロックから
    生成する手段を有する、システム。
  11. 【請求項11】 請求項9に記載のシステムであって、
    前記ノイズ生成手段が、 前記第1ビデオ信号の時間領域での周波数スペクトル係
    数の複数の3次元ブロックを選択する手段であって、該
    選択されたブロックが該第1ビデオ信号の該複数のフレ
    ーム内でフレームからフレームへと変化してはならない
    該第1ビデオ信号の画像内容領域を示す、手段と、 前記ノイズ成分の時間領域での周波数スペクトル係数の
    3次元ブロックを、該第1ビデオ信号の時間領域での周
    波数スペクトル係数の該複数の3次元ブロックの選択さ
    れたセグメントから生成する手段と、を包含するシステ
    ム。
  12. 【請求項12】 請求項11に記載のシステムであっ
    て、前記ノイズ生成手段が、前記第1ビデオ信号の時間
    領域での周波数スペクトル係数の前記複数の3次元ブロ
    ックを、該第1ビデオ信号の水平または垂直ブランキン
    グ期間を示す該第1ビデオ信号の画像内容領域から選択
    する、システム。
  13. 【請求項13】 請求項9に記載のシステムであって、
    前記修正手段が、 前記第1ビデオ信号の時間領域での周波数スペクトル係
    数の3次元ブロックのそれぞれの対応する係数と、前記
    ノイズ成分の時間領域での周波数スペクトル係数の前記
    3次元ブロックの対応する係数とを2乗したものの合計
    の平方根を決定する手段であって、該第1ビデオ信号の
    該時間領域での周波数スペクトル係数が符合を有する、
    手段と、 該第2ビデオ信号を示す時間領域での周波数スペクトル
    係数の修正された3次元ブロックを、該決定された平方
    根と、該第1ビデオ信号の時間領域での周波数スペクト
    ル係数の該3次元ブロックの該対応する係数の符合とか
    ら生成する手段と、を有するシステム。
  14. 【請求項14】 請求項9に記載のシステムであって、 前記サンプリング手段が、モーション推定(ME)を用
    いて時空間領域でのサンプルの1つの3次元ブロックを
    生成して、前記第1ビデオ信号の前記複数のフレームの
    それぞれにおいて、時空間領域でのサンプルの同様の画
    像内容ブロックを見いだし、時空間領域でのサンプルの
    該1つの3次元ブロックを、該MEによって見いだされ
    る時空間領域でのサンプルの該選択された同様の画像内
    容ブロックから形成する手段さらに有し、 前記第1変換手段が、時空間領域でのサンプルの該1つ
    の3次元ブロックを時間領域での周波数スペクトル係数
    の1つの3次元ブロックに変換する手段をさらに有し、 前記ノイズ生成手段が、前記ノイズ成分の時間領域での
    周波数スペクトル係数の3次元ブロックを時間領域での
    周波数スペクトル係数の該1つの3次元ブロックから生
    成する手段を有し、 前記修正手段が、該第1ビデオ信号の時間領域での周波
    数スペクトル係数の3次元ブロックのそれぞれの対応す
    る係数、および前記ノイズ成分の前記時間領域での周波
    数スペクトル係数の3次元ブロックの対応する係数の2
    乗したものの合計の平方根を決定する手段であって、該
    第1ビデオ信号の該時間領域での周波数スペクトル係数
    が符合を有する、手段と、 該第2ビデオ信号を示す時間領域での周波数スペクトル
    係数の修正された3次元ブロックを、該決定された平方
    根と、該第1ビデオ信号の時間領域での周波数スペクト
    ル係数の該3次元ブロックの該対応する係数の符合とか
    ら生成する手段とを有する、システム。
  15. 【請求項15】 請求項9に記載のシステムであって、 前記ノイズ生成手段が、前記第1ビデオ信号の時間領域
    での周波数スペクトル係数の複数の3次元ブロックを選
    択する手段であって、該選択されたブロックが、該第1
    ビデオ信号の前記複数のフレームにおいてフレームから
    フレームへ変化してはならない該第1ビデオ信号の画像
    内容領域を示す、手段と、 前記ノイズ成分の時間領域での周波数スペクトル係数の
    3次元ブロックを、該第1ビデオ信号の時間領域での周
    波数スペクトル係数の該複数の3次元ブロックの選択さ
    れたセグメントから生成する手段とを有し、 前記修正手段が、前記第2ビデオ信号を示す時間領域で
    の周波数スペクトル係数の修正された3次元ブロック
    を、該第1ビデオ信号の時間領域での周波数スペクトル
    係数の該3次元ブロックおよび該ノイズ成分の時間領域
    での周波数スペクトル係数の該3次元ブロックの対応す
    る係数の合計および差を用いて生成する手段を有する、
    システム。
  16. 【請求項16】 請求項15に記載のシステムであっ
    て、前記変換手段が、 前記第1ビデオ信号の時間領域での周波数スペクトル係
    数の前記3次元ブロックの前記対応する係数が、ゼロよ
    りも小さいかまたはゼロに等しい場合、および該第1ビ
    デオ信号の時間領域での周波数スペクトル係数の該3次
    元ブロックの該対応係数が、前記ノイズ成分の時間領域
    での周波数スペクトル係数の前記3次元ブロックの前記
    対応する係数よりも大きさが大きいかまたは等しい場合
    には、該第1ビデオ信号の時間領域での周波数スペクト
    ル係数の該3次元ブロックのそれぞれの対応する係数
    と、該ノイズ成分の時間領域での周波数スペクトル係数
    の該3次元ブロックの対応する係数との合計を決定する
    手段と、 該第1ビデオ信号の時間領域での周波数スペクトル係数
    の該3次元ブロックの該対応係数が、ゼロよりも大きい
    場合、および第1ビデオ信号の時間領域での周波数スペ
    クトル係数の該3次元ブロックの該対応係数が、該ノイ
    ズ成分の時間領域での周波数スペクトル係数の該3次元
    ブロックの該対応係数よりも大きさが大きいかまたは等
    しい場合には、第1ビデオ信号の時間領域での周波数ス
    ペクトル係数の該3次元ブロックのそれぞれの対応する
    係数と、該ノイズ成分の時間領域での周波数スペクトル
    係数の該3次元ブロックの対応する係数の差を決定する
    手段と、 前記第2ビデオ信号を示す時間領域での周波数スペクト
    ル係数の修正された3次元ブロックを、該第1ビデオ信
    号の時間領域での周波数スペクトル係数の該3次元ブロ
    ックおよび該ノイズ成分の時間領域での周波数スペクト
    ル係数の該3次元ブロックの該対応係数の、該決定され
    た合計および差を用いて生成する手段と、を有するシス
    テム。
  17. 【請求項17】 ノイズ成分を有する第1ビデオ信号を
    処理して、該ノイズ成分が低減された該第1ビデオ信号
    を示す第2ビデオ信号を生成する方法であって、該方法
    は、 (a)該第1ビデオ信号の複数のフレームにおける対応
    データサンプルを取り出して、該第1ビデオ信号の時空
    間領域でのサンプルの3次元ブロックを生成する工程
    と、 (b)該第1ビデオ信号の時空間領域でのサンプルの該
    3次元ブロックを変換して、該第1ビデオ信号の時間領
    域での周波数スペクトル係数の3次元ブロックを生成す
    る工程と、 (c)該ノイズ成分の時間領域での周波数スペクトル係
    数の3次元ブロックを、該第1ビデオ信号の時間領域で
    の周波数スペクトル係数の該3次元ブロックの選択され
    たセグメントから生成する工程と、 (d)該第1ビデオ信号の時間領域での周波数スペクト
    ル係数の該3次元ブロックを該ノイズ成分の時間領域で
    の周波数スペクトル係数の該3次元ブロックの関数とし
    て修正して、該第2ビデオ信号を示す時間領域での周波
    数スペクトル係数の修正された3次元ブロックを生成す
    る工程と、 (e)該第2ビデオ信号を示す時間領域での周波数スペ
    クトル係数の該修正された3次元ブロックを変換して、
    該第2ビデオ信号の複数のフレーム内に、データサンプ
    ルの対応3次元ブロックを生成する工程と、 を包含する方法。
  18. 【請求項18】 前記工程(b)および(e)が、3次
    元直交変換を用いる、請求項17に記載の方法。
  19. 【請求項19】 前記3次元直交変換が、3次元ディス
    クリートコサイン変換である、請求項18に記載の方
    法。
  20. 【請求項20】 ノイズ成分を有する第1ビデオ信号を
    処理して、該ノイズ成分が低減された該第1ビデオ信号
    を示す第2ビデオ信号を生成するシステムであって、該
    システムは、 該第1ビデオ信号の複数のフレームにおける対応データ
    サンプルを取り出して、該第1ビデオ信号の時空間領域
    でのサンプルの3次元ブロックを生成する、サンプリン
    グ手段と、 該第1ビデオ信号の時空間領域でのサンプルの該3次元
    ブロックを変換して、該第1ビデオ信号の時間領域での
    周波数スペクトル係数の3次元ブロックを生成する、第
    1変換手段と、 該ノイズ成分の時間領域での周波数スペクトル係数の3
    次元ブロックを、該第1ビデオ信号の時間領域での周波
    数スペクトル係数の該3次元ブロックの選択されたセグ
    メントから生成する、ノイズ生成手段と、 該第1ビデオ信号の時間領域での周波数スペクトル係数
    の該3次元ブロックを該ノイズ成分の時間領域での周波
    数スペクトル係数の該3次元ブロックの関数として修正
    して、該第2ビデオ信号を示す時間領域での周波数スペ
    クトル係数の修正された3次元ブロックを生成する、修
    正手段と、 該第2ビデオ信号を示す時間領域での周波数スペクトル
    係数の該修正された3次元ブロックを変換して、該第2
    ビデオ信号の複数のフレーム内に、データサンプルの対
    応3次元ブロックを生成する第2変換手段とを有する、
    システム。
  21. 【請求項21】 前記第1変換手段および第2変換手段
    が、3次元直交変換を用いる、請求項20に記載のシス
    テム。
  22. 【請求項22】 前記3次元直交変換が、3次元ディス
    クリートコサイン変換である、請求項21に記載のシス
    テム。
JP6047315A 1993-03-18 1994-03-17 ビデオ信号のノイズ低減装置、ならびに3次元ディスクリートコサイン変換およびノイズ測定を用いた方法 Withdrawn JPH06343170A (ja)

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