JPH07131680A - ノイズ軽減回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】相関性を利用したノイズ軽減処理回路におい
て、動き適応処理による画質改善と、ノイズ量に応じた
Ｓ／Ｎ改善との両立を図ることを目的とする。 【構成】適応混合処理回路11よりも後段にフレームメモ
リを使ったノイズ軽減回路27を設ける。この際、動きベ
クトル検出回路５によって検出した動きベクトルに応
じ、フレームメモリの遅延量を変える。その後、動き検
出回路12によって検出した動き信号と、ノイズ量検出回
路26によって検出したノイズ量によって、映像に動きの
無い静止画の部分やノイズが多い場合ではＳ／Ｎ改善量
を多くし、動きの有る動画部分やノイズが少ない場合で
はＳ／Ｎ改善量を少なくなるように適応的に映像信号の
ノイズ軽減処理を行なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像のノイズ軽減回路
に関し、特にフレームメモリを備え画像のフレーム相関
を利用してノイズ軽減を図る、ノイズ軽減回路に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来方式ＴＶ以上の高精細化を図る高品
位ＴＶの研究が世界各国で行われている。日本ではハイ
ビジョン方式の高品位ＴＶがＮＨＫ（日本放送協会）主
導の下、開発が進められている。その中で、ハイビジョ
ンを衛星放送１ＣＨで伝送可能とするための帯域圧縮方
式がミューズ（ＭＵＳＥ）方式として開発されている。
このＭＵＳＥ方式に係るＭＵＳＥ信号を元の広帯域ＴＶ
信号に戻すＭＵＳＥデコーダとＭＵＳＥ方式に関して
は、「ＭＵＳＥ−ハイビジョン伝送方式，二宮佑一，電
子情報通信学会編・コロナ社、平成２年12月」に記載さ
れている。ＭＵＳＥデコーダの映像信号処理部の従来例
を図８に示し、以下にその動作を説明する。

【０００３】入力端子１から入力されたＭＵＳＥ信号は
第１のローパスフィルタ（ＬＰＦ）２を通り入力処理回
路３へ導かれる。入力処理回路３において、アナログ−
ディジタル変換器（ＡＤＣ）４によりディジタル信号に
変換し、ＭＵＳＥ信号内に多重されている画像全体の一
様な動きを示す動きベクトル検出回路５等の入力処理を
施す。この際ＡＤＣ後の映像信号は、輝度信号処理回路
６のフレーム間内挿＆ノイズリデューサ処理回路７、動
き検出処理回路12とに導かれる。フレーム間内挿＆ノイ
ズリデューサ処理回路７ではフレーム間でのデータの内
挿を行う。その後、静止画処理された輝度信号と動画処
理された輝度信号とが適応混合処理回路11により映像の
動きに応じて適応的に混合される。静止画と動画が適応
的に混合された輝度信号は、出力処理回路18の逆マトリ
クス処理回路19に導かれる。

【０００４】また動き検出処理回路12では、入力処理回
路３からの現フィールドの信号，フレームメモリ８から
導かれる１フレーム前の信号および２フレーム前の信号
とから映像の動きの有る部分を検出し、輝度信号処理回
路６の適応混合処理回路11と、色信号処理回路13の適応
混合処理回路16とに検出した動き信号を導く。

【０００５】また、色信号処理回路13は、輝度信号処理
回路６の静止画、動画処理中の信号を用い、それぞれに
色信号用の静止画処理、動画処理を施し、適応混合処理
回路16へ導く。その適応混合処理回路16は、動き検出処
理回路12から導かれる動き信号に応じて静止画処理され
た色信号と動画処理された色信号とを適応的に混合し、
線順次デコード処理回路17に導く。線順次デコード処理
回路17は、Ｐｒ，Ｐｂの色差信号が走査線１ライン毎に
交互に時分割多重された線順次色差信号を入力し、各色
差信号各々でライン補間を施して同時色差信号Ｐｒ，Ｐ
ｂを得た後に、逆マトリクス処理回路19へ導く。

【０００６】出力処理回路18において、導かれた輝度信
号と色差信号とを逆マトリックス19によりＲＧＢ信号に
変換し、ガンマ補正処理回路20でガンマ補正を行い、デ
ィジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）21によりアナログ
信号にし、出力する。これらアナログＲＧＢ信号は、第
２のローパスフィルタ（ＬＰＦ）22を通して出力端子2
3，24，25から出力される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、フ
レーム間内挿用のフレームメモリとノイズ軽減用メモリ
とを兼用していた。この時、Ｓ／Ｎ改善効果を十分高く
得ようとすると、ノイズ軽減処理が強くかかり、静止画
用のノイズ軽減処理に近いものとなり、動画部に対して
疑似輪郭妨害や残像妨害などが発生するという問題があ
った。特にＭＵＳＥデコードシステムでは、２フレーム
間でのノイズ軽減処理を施し、且つ４フィールドの画像
を内挿するため、これらの妨害が時間軸方向に拡大さ
れ、目立ち易くなるという傾向がある。一方、Ｓ／Ｎが
低い画像の場合、動画部へのノイズ軽減処理による妨害
より、画質劣化の方が目立つという問題があった。即
ち、ノイズ軽減回路でＳ／Ｎ改善を図ろうとすると、動
き適応処理時の動画部への妨害との両立が困難であると
いう課題がある。

【０００８】本発明の目的は上記課題を解決し、動き適
応処理の画質改善に影響を与えることなく、十分なＳ／
Ｎ改善効果を得ることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では、ノイズ軽減回路を、静止画信号と動画
信号とを動き量検出手段からの動き信号に応じて混合す
る混合手段の後段に配置し、ノイズ軽減回路の構成とし
ては、前記混合手段からの出力信号を前記画像の少なく
とも１画面分遅延して出力するフレーム遅延手段と、前
記混合手段からの出力信号に対し、前記フレーム遅延手
段からの出力信号を用い、フレーム間相関を利用してノ
イズ軽減処理を行う帰還型ノイズ軽減手段を設ける。

【００１０】また、上記目的を達成するため、本発明で
は、更に、前記動き量検出手段からの動き信号と、ＭＵ
ＳＥ信号内の制御信号として多重されているノイズ量及
び伝送されてきたＭＵＳＥ信号そのもののノイズ量を検
出するノイズ量検出手段を設け、このノイズ軽減手段か
らのノイズ量によりノイズ軽減処理を制御する。

【００１１】また、上記目的を達成するため、本発明で
は、更に、動きベクトル検出手段からの出力信号によ
り、前記フレーム遅延手段の遅延量を制御する。

【００１２】

【作用】上記ノイズ軽減回路には、ＭＵＳＥデコード処
理回路における動き適応型信号処理後の信号を導き、画
像のフレーム相関を利用したノイズ軽減処理を行う。こ
れにより、Ｓ／Ｎ改善のためのノイズ軽減係数を、ＭＵ
ＳＥデコード処理とは独立に設定することができ、この
ノイズ軽減処理が動き適応処理に妨害を与えることはな
い。

【００１３】また、フレーム相関に基づいたノイズ軽減
回路を、画像の動き信号を利用して制御することによ
り、動画部に静止画部と同等の強いノイズ軽減処理をか
けることにより発生する画像の残像妨害などが軽減され
る。また、ノイズ量に応じてノイズ軽減処理を制御する
ことにより、ノイズが多い時には画像の残像妨害よりも
Ｓ／Ｎ劣化の方が目立つため、通常よりも強めのノイズ
軽減処理を施すことにより、Ｓ／Ｎ改善を高めることが
できる。

【００１４】さらに、動き適応回路で検出した動きベク
トルにより、フレーム遅延手段の遅延量を変え、画像全
体が一様に動いた場合のズレを打ち消すように動作させ
る。これにより、ノイズ軽減の効果をより高めることが
できるようになる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。

【００１６】図１は本発明の第１の実施例としてのノイ
ズ軽減回路を示すブロック図である。図２は図１のノイ
ズ軽減回路を用いたＭＵＳＥデコーダの適応型信号処理
回路の一例を示すブロック図である。

【００１７】まず、図２の構成及び動作から説明する。
図２において、26はノイズ量検出回路、27はノイズ軽減
回路であり、そのほかは図８と同じである。

【００１８】図２の実施例において、動き適応混合処理
回路11後の輝度信号が、ノイズ軽減回路27に導かれる。
ここでは、動き適応処理された輝度信号に対し、動きベ
クトル検出回路５で検出された動きベクトル信号によ
り、フレームメモリの遅延量を切り換える動きベクトル
補正を行う。この動き補正により、フレーム間の相関性
が強まることを利用し、ノイズ軽減回路27でのノイズ抑
圧効果を上げる。このノイズ抑圧が施された輝度信号
は、色差信号Ｐｒ，Ｐｂと共に、逆マトリクス処理回路
19へ導かれる。以後の処理は図８の従来例と同様に処理
され、出力端子23，24，25からは元の広帯域なハイビジ
ョン映像信号が出力される。

【００１９】次に、図１の構成について説明する。図１
において、201は図２に示す適応混合処理回路11から導
かれる映像信号の入力端子、202は非線形係数（１−
Ｋ）を乗じる第１の係数器、203は加算器、204は加算器
203から出力される輝度信号を遅延させるメモリ回路、2
05は図２に示す動きベクトル検出回路５から導かれる動
きベクトル信号の入力端子、206は第２の係数器、207は
図２に示す動き領域検出回路12から導かれる動き信号の
入力端子、208は図２のノイズ量検出回路５から導かれ
る受信信号のノイズ量を入力する端子、209は動き信号
に応じて非線形係数を適応的に換える制御信号発生回
路、210は加算器203の加算出力を出力する端子である。

【００２０】以下、図１の１実施例におけるノイズ軽減
処理の動作を説明する。図２に示すＭＵＳＥデコーダに
おける適応混合処理回路11からの映像信号は端子201に
入力され、第１の係数器202に導かれる。係数器202は非
線形係数（１−Ｋ）を入力映像信号に乗ずる。非線形係
数（１−Ｋ）が乗ぜられた映像信号は加算器203へと導
かれる。加算器203は第１の係数器202と第２の係数器20
6の出力を加算し、端子210へ出力する。メモリ回路204
は加算器203の出力信号を通常は１フレーム遅延する。
この際、図２の動きベクトル検出回路５から入力端子20
5を介して入力される動きベクトル信号に応じて、メモ
リ回路の読みだしタイミングを変えることで遅延量を切
り換えて出力する。第２の係数器206はメモリ回路204か
らの１フレーム前の映像信号に非線形係数Ｋを乗じ、加
算器203へと導く。

【００２１】ここで非線形係数Ｋの値は、入力端子207
からの動き量と、入力端子208からのノイズ量に応じて
係数設定回路205で選定される。例えば、動き量を８段
階に設定し、ノイズ量を５段階に設定した場合に、13段
階の非線形係数を設け、動き量とノイズ量の組み合わせ
により13段階のうち１つを選択する。

【００２２】これにより、動きとノイズの大小に応じて
Ｓ／Ｎ改善効果を変えることができ、動き適応型ノイズ
軽減回路を実現することができる。

【００２３】以上のように本実施例では、適応混合され
た映像信号に帰還型ノイズ軽減処理を施すことにより、
ＭＵＳＥデコード処理に影響を与えることなく、ノイズ
を抑圧させることができる。

【００２４】また、動きベクトル信号によりメモリ回路
204での遅延量を切り換えた輝度信号を用いて、ノイズ
軽減処理を施すことにより、輝度信号の相関性を高める
ことでノイズ軽減の性能向上が図られ、Ｓ／Ｎが良い映
像信号を得ることができる。

【００２５】図３は図１のノイズ軽減回路をＭＵＳＥデ
コーダの色信号用適応型信号処理回路に用いた例を示す
ブロック図である。

【００２６】図３の適応型信号処理回路の例では、図１
のノイズ軽減回路を色信号処理回路13に適用するため
に、輝度信号とのタイミングやデータレートの違いか
ら、輝度用の動きベクトル信号を色信号用に変換する変
換回路28を新たに設けている。その他は図２の適応型信
号処理回路の例と同じである。

【００２７】ノイズ軽減回路29は、ＭＵＳＥ信号の色信
号として導かれる線順次色差信号（色差信号Ｐｒ、Ｐｂ
が１ライン毎に交互に時分割多重した色差信号）がフレ
ーム間で相関を持つことを利用し、ノイズ軽減処理を行
う。このノイズ軽減処理が施された線順次色差信号は、
線順次デコード処理回路17に導かれる。以後は図２と同
様に処理され、元の広帯域なハイビション映像信号が出
力端子23,24,25から出力される。

【００２８】以上のように、適応混合された色信号にノ
イズ軽減処理を行うことにより、色処理においても、Ｍ
ＵＳＥデコード処理に影響を与えることなく、ノイズを
軽減させることができる。

【００２９】図４は、図１の実施例とは異なるノイズ軽
減回路を示すブロック図である。まず、構成について説
明する。図４において、401は減算器、402は第３の係数
器であり、他は図１と同じである。

【００３０】加算器203は、適応混合処理回路11から入
力端子201を介して導かれる映像信号に第３の係数器402
の出力信号を加算し、出力端子210へ出力する。メモリ
回路204は加算器203から導かれる信号を１フレーム遅延
し、減算器401へ導く。減算器401は、メモリ回路204か
らの１フレーム前の映像信号から、端子201を介して導
かれる現映像信号を減算し、第３の係数器402へ出力す
る。第３の係数器402は、端子207から導かれる動き信号
と、端子208から導かれるノイズ量とにより係数設定回
路209によって非線形係数Ｋを選定し、減算器401から導
かれた信号に非線形係数Ｋを乗じ、加算器203へ出力す
る。

【００３１】このように、本実施例においても、図１の
ノイズ軽減回路と同様、動き検出回路12で検出した動き
信号と、ノイズ量検出回路26で検出したノイズ量によ
り、ノイズ軽減量を適応的に切り換えることができ、Ｓ
／Ｎの良い映像に対しては動画に残像妨害等を発生させ
ることなく、またＳ／Ｎの悪い映像に対しては動画部へ
の残像妨害をある程度犠牲にしてＳ／Ｎを重視すること
により、効果的にノイズ軽減処理を施すことができる。

【００３２】図５は、図１及び図４の実施例とは異なる
本発明のノイズ軽減回路を示すブロック図である。図
６、図７は図５のノイズ軽減回路を用いたＭＵＳＥデコ
ーダの適応型信号処理回路の一例を示すブロック図であ
る。

【００３３】本実施例が第１の実施例と異なる点は、動
き量として外部から入力していた信号を、動き検出回路
601からの信号を用いてノイズ軽減処理を行うようにし
た点であり、その他は第１の実施例と同じである。

【００３４】図１の実施例と同様に１フレーム遅延した
信号と現信号は、減算器401により、フレーム差を抽出
し、動き検出回路601へ導かれる。ここで例えば、差信
号にＬＰＦ処理を行い低周波成分を抽出し、この抽出成
分の大きさに応じて動き量を判断し、動き信号として係
数設定回路602へ出力する。その後は図１の実施例と同
様に処理され、端子210より出力される。

【００３５】以上のように、本実施例によれば、ノイズ
軽減処理で検出した動き信号と、外部検出回路で検出し
たノイズ量により、ノイズ軽減量の制御を行なうこと
で、ノイズが多い映像に対しても効果的に、Ｓ／Ｎ改善
を図れる。

【００３６】図６は図５のノイズ軽減回路を用いたＭＵ
ＳＥデコード処理回路の例である。

【００３７】前述の図３のＭＵＳＥデコード処理回路の
例では、ノイズ軽減回路を線順次デコード処理回路17の
前段に配置していたが、図６のＭＵＳＥデコード処理回
路の例では、線順次デコード処理回路17の後段にＰｒ信
号用とＰｂ信号用として、例えば図５のノイズ軽減回路
を２つ配置し（図ではノイズ軽減回路30として一つのブ
ロックで示してある。）、線順次デコード処理回路17に
おいて線順次デコードして得られた２つの色差信号Ｐ
ｒ、Ｐｂに対して、それぞれ個別にノイズ軽減処理を施
すようにした。その他は図３のＭＵＳＥデコード処理回
路の例と同じである。

【００３８】線順次デコード処理回路17において線順次
デコード処理して得られた２つの色差信号Ｐｒ、Ｐｂ
は、ノイズ軽減回路30へ導かれる。ノイズ軽減回路30
は、内部で検出した映像の有る無しを何段階かで示す動
き信号により、動きの大きさに応じて、映像の動きが大
きい領域では非線形係数Ｋを小さくし、映像の動きが小
さい領域では非線形係数Ｋを大きくして、適応的に映像
信号のノイズ軽減処理を行う。更に例えば、前記動き信
号からノイズ量検出回路から導かれる受信時のノイズ量
を減算し、ノイズが多い場合にはノイズ軽減量を大き
く、ノイズが少ない場合にはノイズ軽減量を小さくし
て、適応的に映像信号のノイズ軽減処理を行う。そし
て、この適応的にノイズ軽減処理が施された映像信号
は、逆マトリクス回路19に導かれる。以後は図８の従来
例と同様に処理され、元の広帯域なハイビジョン映像信
号が出力端子23,24,25から出力される。

【００３９】以上のように、本実施例によれば、適応混
合処理後の映像信号に対し、色差信号Ｐｒ、Ｐｂにそれ
ぞれ専用にノイズ軽減処理を施すため、各色に最適な制
御をすることができる。

【００４０】図７は図５のノイズ軽減回路を用いたＭＵ
ＳＥデコーダの適応型信号処理回路の別の例を示すブロ
ック図である。

【００４１】図２の適応型信号処理回路の例では、ＡＤ
Ｃ後にノイズ量を検出していたが、図７のＭＵＳＥデコ
ード処理回路の例では、ノイズ量検出手段31を前記混合
処理11後に構成するようにした。その他は図２の適応型
信号処理回路の例と同じである。

【００４２】このノイズ軽減回路32でノイズ軽減処理が
施された動き適応処理後の映像信号が、色差信号Ｐｒ，
Ｐｂと共に、逆マトリクス処理回路19へ導かれる。以後
は図１と同様に処理され、元の広帯域なハイビション映
像信号が出力端子23,24,25から出力され、図２の実施例
と同様の効果が得られる。

【００４３】なお、本発明は各実施例で説明したノイズ
軽減回路の構成に限定されるものではなくは、動き適応
混合された映像信号に対して、帰還型のノイズ軽減処理
を施すもので、前記動き信号と前記ノイズ量に応じてノ
イズ軽減量を設定する非線形係数Ｋを適応的に切り換え
るものであれば良い。

【００４４】

【発明の効果】本発明によれば、ＭＵＳＥ方式のように
静止画処理された信号と、動画処理された信号とを動き
に応じて適応混合処理した映像信号の、フレーム間の相
関性を利用したノイズ軽減処理を行う際に、ノイズ軽減
特性を映像信号の動き量と、ノイズ量を用いて適応的に
切り換えることにより、以下のような効果が得られる。

【００４５】例えば、Ｓ／Ｎがある程度良好な場合には
ノイズ軽減回路による動画部への疑似輪郭や残像妨害を
抑えてノイズ軽減を図り、動画における残像妨害よりも
画像のノイズの方が目立つ様な低Ｓ／Ｎ画像の場合に
は、残像妨害等をある程度犠牲にしてもＳ／Ｎ向上を重
視した特性にすることにより、効果的なＳ／Ｎ改善が可
能となる。

【００４６】さらに、前記ノイズ軽減回路に、動きベク
トル検出回路からの動きベクトル信号を用いて、フレー
ム遅延手段における遅延量を制御して動き補正すること
により、画面全体の一様な動きを静止画として扱うこと
ができるようになる。従って、より効果的にノイズ軽減
処理を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例としてのノイズ軽減回路
を示すブロック図である。

【図２】図１のノイズ軽減回路を用いたＭＵＳＥデコー
ダの適応型信号処理回路の一例を示すブロック図であ
る。

【図３】図１のノイズ軽減回路を用いたＭＵＳＥデコー
ダの適応型信号処理回路の他の例を示すブロック図であ
る。

【図４】本発明の第２の実施例としてのノイズ軽減回路
を示すブロック図である。

【図５】本発明の第３の実施例としてのノイズ軽減回路
を示すブロック図である。

【図６】図５のノイズ軽減回路を用いたＭＵＳＥデコー
ダの適応型信号処理回路の一例を示すブロック図であ
る。

【図７】図５のノイズ軽減回路を用いたＭＵＳＥデコー
ダの適応型信号処理回路の他の例を示すブロック図であ
る。

【図８】ＭＵＳＥデコーダの適応型信号処理回路の従来
例を示すブロック図である。

【符号の説明】

１…ＭＵＳＥ信号入力端子、 ２…ローパスフィルタ、 ３…入力処理手段、 ４…アナログ−ディジタル変換器、 ５…動きベクトル検出処理手段、 ６…輝度信号処理手段、 ７…フレーム間内挿＆ノイズリデューサ、 ８…フレームメモリ、 ９…輝度静止画処理手段、 10…輝度動画処理手段、 11…適応混合処理手段、 12…動き検出処理手段、 13…色信号処理手段、 14…色静止画処理手段、 15…色動画処理手段、 16…適応混合処理手段、 17…線順次デコード処理手段、 18…出力処理手段、 19…逆マトリクス処理手段、 20…ガンマ補正処理手段、 21…ディジタル−アナログ変換手段、 22…第２のローパスフィルタ、 23…Ｒ信号出力端子、 24…Ｇ信号出力端子、 25…Ｂ信号出力端子、 26…ノイズ量検出処理手段、 27…ノイズ軽減回路、 28…変換回路、 29…ノイズ軽減回路、 30…ノイズ軽減回路、 31…ノイズ量検出処理手段、 32…ノイズ軽減回路、 201…映像信号入力端子、 202…第１の係数器、 203…加算器、 204…メモリ回路、 205…動きベクトル信号入力端子、 206…第２の係数器、 207…動き信号入力端子、 208…ノイズ量入力端子、 209…係数設定回路、 210…映像信号出力端子、 401…減算器、 402…第３の係数器、 601…動き検出回路、 602…係数設定回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小島 昇 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式 会社日立製作所映像メディア研究所内 (72)発明者 松川 昌章 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式 会社日立画像情報システム内 (72)発明者 本田 大介 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式 会社日立製作所情報映像メディア事業部内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】到来映像信号を時間軸方向に内挿処理する
   静止画処理手段と、該映像信号を同一フィールド内で処
   理する動画処理手段と、該映像信号のベクトル量を検出
   する動きベクトル検出手段と、該映像信号のノイズ量を
   検出するノイズ量検出手段と、該映像信号のフレーム間
   またはフィールド間の動き量を検出する動き量検出手段
   と、該静止画処理手段からの静止画信号と該動画処理手
   段からの動画信号とを、上記動き信号に応じて適応的に
   混合する混合手段を具備した装置で、 該混合手段からの出力信号に、例えばフレーム間やフィ
   ールド間などの時間軸方向ノイズ軽減を施すノイズ軽減
   回路であって、該ノイズ軽減手段は、少なくともフィー
   ルドメモリまたはフレームメモリまたは２フレームメモ
   リのいずれかのメモリと、該メモリでの遅延時間を上記
   動きベクトル検出手段により検出された動きベクトルを
   用いて動き補正する手段と、 該メモリからの遅延された出力信号と、該ノイズ軽減回
   路への現入力信号との相関性を示す係数器と、該係数器
   によりノイズ軽減特性を設定する構成となっており、且
   つ該係数器の乗算係数を上記動き検出回路で検出された
   動き信号と、上記ノイズ量検出回路で検出されたノイズ
   量とで切り換えることにより、ノイズ軽減特性を適応的
   に設定することを特徴とするノイズ軽減回路。
2. 【請求項２】請求項１に記載のノイズ軽減回路におい
   て、映像信号のフレームまたはフィールド差から動き量
   を検出し、その動き量により、前記ノイズ軽減処理が制
   御されることを特徴とするノイズ軽減回路。