JPH08510107A - ノイズ測定方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 画像信号のノイズを測定する方法において、ノイズ推定値（ＳＡＤ）の数が計算される（１）。その後、複数のあらかじめ決められたノイズ推定値区間［Ａ，Ｂ］のどのノイズ推定値区間［Ａ，Ｂ］があらかじめ決められた数のノイズ推定値（ＳＡＤ）を少なくとも含み同時に最も低い上限を持つかが決定される（３〜９）。出力ノイズ測定値は、当該決定されたノイズ推定値区間に依存する。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の名称 ノイズ測定方法及びその装置 背景技術 技術分野 本発明は、ノイズ測定のための方法及び装置に関する。 関係ある従来技術の説明 J.O.Drewery,R.Storey及びN.E.Tanton著によるBBC report Video Noise Reduc tion,BBC RD 1987/7、section7.3には、空間フィルタの出力信号の最小値又は最 も低い値がノイズレベルを表すという仮定に基づいたノイズ測定の方法を開示し ている。動きがなければ、得られる実際の最小値は、どれくらい多くのサンプル が一度にとれるかに明らかに依存する。サンプルが多くとれれば、得られる前記 値は低くなる。実際には、フィールド毎に一度の測定を得るために平均して２５ ６ラインの値のテレビライン全体を通じて最小化がなされることにより得られる 。これは、動きのない領域が各ラインのどこかにあることを意味する。 １９８６年５月２０日に出願された日本特許公報特開昭６１−１１６９１１号 には、ノイズの大きさ及び信号処理を使ったノイズリデューサを開示する。レベ ル差検出回路は、デジタル画像信号を受け、現在の入力である１サンプルの画像 信号と１サンプル前の入力である１サンプルの画像信号との間のレベル差の絶対 値をデジタル的に検出し、前記レベル差の絶対値に対応するデジタル信号を出力 する。積分回路は、定められた期間画像信号の毎フィールドに存在する周期的設 定信号に応じて、前記レベル差検出回路の出力信号をデジタル的に積分する。前 記レベル差検出回路とともに、前記積分回路は、ノイズ検出手段を構成する。 水平又は垂直プランキング区間内の信号エネルギを使うノイズ測定方法は、カ メラからディスプレイまでの経路の幾つかの場所で、新しい（クリーンな）プラ ンキング信号が当該経路内の後工程でクランプを容易にするために挿入されるだ ろうという欠点をもつ。新しいデータサービス（例えばテレテキスト）や付加の 拡大信号（ＤＡＴＶ等）の出現が画像信号内の予定されていたフリーなプランキ ング領域内に占められるという他の問題もある。 発明の目的及び概要 本発明の目的は、ノイズ測定のためのより信頼性のある方法及び装置を提供す ることにある。この目的のため、請求項１に記載された方法を本発明は提供し、 請求項２に記載された装置を本発明は提供する。従属請求項により有利な例が定 められる。 好ましい実施例においては、（好ましくは非常に）多数のノイズの推定値が各 画像期間計算される。例えば、このような推定値は、あらかじめ決められた小領 域にわたって現在のピクセル値と遅延したピクセル値との間の絶対差を加算する ことにより得られる。幾つかの区間が可能性ある推定値の範囲内に定められ、各 区間は特定の出力ノイズ形態に関係する。少なくともあらかじめ決められた数の 推定値を含み、同時に当該範囲内の最も低い区間は、現在の出力ノイズ形態を決 める。 図面の簡単な説明 前述の不具合を解消するためにビデオ信号内のノイズを測定することは、可能 である。 これ以降述べられる実施例を参照して、本発明のこれらの事が明らかになり説 明されるだろう。 図１は、本発明の第１実施例にしたがうノイズ測定回路を示し、図２は、図１ の実施例において用いられる差信号決定回路を示し、図３は、本発明の第２実施 例にしたがうノイズ測定回路を示し、図４は、図３の実施例において用いられる 差信号決定回路を示す。 発明の好ましい実施の形態 図１のノイズ測定回路において、入力画像信号が差信号決定回路１に印加され る。当該差信号決定回路１の一つの可能な実施例が図２に示される。非常に多数 の（例えば１７５、０００個の）小さなブロックのピクセルの各ブロック出力に 対して、差信号ＳＡＤ（sum of absolute differences）が得られる。当該差信 号ＳＡＤはノイズの推定値として考慮される。差信号ＳＡＤは、比較器３の区間 範囲入力部として用いられた範囲Ａ及びＢにより決められる区間内に差信号ＳＡ Ｄがあるかどうかを決める比較器３に印加される。差信号ＳＡＤが区間［Ａ，Ｂ ］内にあることを当該比較器３がわかったならば、カウンタ５のカウントが増え る。当該カウンタ５は、画像周波数信号Ｆｐにより画像周期毎に一度リセットさ れる。ノイズが画像周期毎に一度ではなく他の周期毎（例えばフィールド周期、 数フィールド周期）に一度決められるならば、適切に適合したリセット信号が前 記カウンタ５に印加されなければならない。差決定回路１、比較器３、及びカウ ンタ５はサンプル周波数Ｆｓのクロック信号を受ける。カウンタ５のカウントは 、あらかじめ決められた数ＮＥと比較器７内で比較される。ＮＥは、実験的に最 適化されあらかじめ決められた整数値である。ＮＥ＝４９６でよい結果が得られ 、これは全体のブロック数の０．２８％である。カウンタ９のカウントは、もし 前記カウンタ５のカウントがＮＥを越えたならば減少し、一方でカウンタ５のカ ウントがＮＥ以下ならばカウンタ９のカウントは増加する。この目的のため、比 較器７の比較出力はカウンタ９のアップダウン入力部に接続される。カウンタ９ のクロックは、カウンタ５がリセットされる画像周波数信号Ｆｐである。カウン タ９のカウントはノイズ測定結果を形成する。このカウントは区間の比較器３の 下限Ａを構成し、ｆ^*Ａは前記区間の比較器３の上限を構成する。好ましくはｆ は、１.５に等しい。又は、当該上限は前記下限と固定のオフセットとの和に等 しい。 複数のあらかじめ決められたノイズ推定値区間のどのノイズ推定値区間が、少 なくともあらかじめ決められた数のノイズ推定値ＳＡＤを含み、同時に最も低い 上限Ｂを持っているかを決めるのに図１に示された実施例はとても簡易なやり方 であり、出力ノイズ測定値は、決められたノイズ推定値区間に依存する。もちろ ん、他の同様な実施例もあるだろう。示された実施例においては、区間範囲Ａ， Ｂの両方は、カウンタ９の出力に依存し、下限Ａを固定して（例えば０）又は正 の小さい値）を持たせて上限Ｂだけがカウンタ９の出力に依存させることも可能 である。 図２は、差信号決定回路１の実施例を示す。差信号ＳＡＤが水平方向に隣り合 うピクセル間の差に基づいているべきであるならば、入力画像信号がピクセル期 間の遅延用遅延要素１１に印加される。前記差信号が垂直方向に隣り合うピクセ ル間の差に基づいているべきならば、前記遅延要素１１は、ディレイラインであ るべきである。フィールドディレイならば、時空的に隣り合うピクセルに対応す るだろう。前記遅延要素１１の入力と出力との差の絶対値は、絶対差回路１３に より決められ、この出力はカスケード接続しているピクセル遅延要素１５、１７ 、１９と結合されている。絶対差回路１３及びピクセル遅延要素１５、１７、１ ９の各出力信号は、図１に示された比較器３に印加される差信号を得るために加 算器２１〜２３により加算される。同一の結果をもたらす他の加算形式も可能で ある。 最大数のノイズ推定値を得るために、差信号ＳＡＤは可能なかぎり最小グルー プのピクセルで計算されるか、ピクセルの集団が部分的にオーバラップされるべ きである。前記最小グループのピクセルは、唯一のピクセルを含み、この場合に は差信号ＳＡＤはこのピクセルと隣接するピクセルとで計算される。この最小実 施例は、ノイズ推定値（特に低いノイズレベルに対して）が輝度信号の量子化に より妨害（無視）されるという欠点をもつ。従って、良い結果は、Ｍ個のピクセ ルグループで得られ、Ｍは１より大きい整数であり、このグループはこのグルー プと隣り合うグループとＭ−１個の共通のピクセルをもつように定めることによ り前と同様の同じ数のノイズ推定値を実現する。８ビット環境下では、一つの画 像ライン上で隣接する４個のピクセルであるＭ＝４がとても適しているというこ とがわかった。 図３は、以下のような考えに基づく本発明の第２の実施例にしたがうノイズ測 定回路を示す。画像の非常に明るい又は非常に暗い領域内の輝度信号のクリッピ ングは、ノイズ推定値の質に悪影響を及ぼすということがわかった。このような 状況で質を改善するために、新しい変数、すなわちプロック（ＳＯＢ）内の全て のピクセルの輝度レベルの和が定められ、カウンタ５のカウントは、差信号が上 述の区間［Ａ，Ｂ］内にあって、且つ信号ＳＯＢが区間［Ｃ，Ｄ］内にあるとき だけ増加する。前記ノイズ測定回路の操作にもはや影響を受けないぐらいに画像 の非常に暗い及び非常に明るい領域が選ばれている限りは、これらの正確な値は 必要でないということが明らかであるので、上下の区間範囲Ｃ，Ｄはクリティカ ルでない。ピクセルが８ビットで表され各ブロックが４ピクセルを持つ実施例に おいて、Ｃ及びＤの値がそれぞれ１００と９６０にセットされる。信号ＳＯＢの 使用は、どこに水平及び垂直プランキング区間が位置されているのか、又は１４ ：９又は１６：９のアスペクト比であって中心に画像をもつレターボックス信号 が送られたかどうかを知ることがもはや必要ではないという利点をもつ。なぜな らば、画像がない全ての部分は区間［Ｃ，Ｄ］外であり、ゲートパルスの必要な しにノイズ測定から自動的に除かれるからである。好ましい実施例において、図 １の実施例と同一のスレショルドＮＥが用いられ、信号ＳＯＢが区間［Ｃ，Ｄ］ 内にあるという付加の制限を使用して、非常に多くのブロックが実行されるなら ば、当該スレショルドＮＥを適合させることは可能である。 図３の実施例は図１の実施例に主に対応し、この差は： 差信号ＳＡＤと信号ＳＯＢとの両方を計算する回路１Ａによる前記差計算回路１ の置き換えと、 前記差信号ＳＡＤが区間［Ａ，Ｂ］内にあり且つ信号ＳＯＢが区間［Ｃ，Ｄ］内 にあるならばカウンタ５のカウントを増加させるだけのダプル比較器３Ａによる 比較器３の置き換えとである。 図４は、差信号ＳＡＤと信号ＳＯＢとの両方を計算するための回路１Ａの実施 例を示す。図４の実施例は図２の実施例に主に対応し、この差は： 前記遅延要素１１の出力又はゼロ信号の何れかを前記絶対差回路１３に印加する マルチプレクサ１２の挿入と； 差信号ＳＡＤ又は信号ＳＯＢを供給するために前記加算器２３の出力部にデマル チプレクサ２４を挿入することである。当該マルチプレクサ１２及び当該デマル チプレクサ２４はピクセル周波数Ｆｓの信号により同期してスイッチされる。 上述した実施例は本発明をむしろ制限して表したものであり、当業者は請求の 範囲から出発することなしに、他の多くの実施例を設計可能であるということに 注意されたい。例えば図１、図３は、ノイズ測定信号が区間範囲Ａ，Ｂを制御す るリカーシブな実施例を示している。各々が要素３〜７を有する小さな数の平行 処理路をもつことも可能であり、各路は独自の固定された区間範囲Ａ、Ｂの組を 持つ。同時に最も低い上限Ｂと少なくともあらかじめ決められた数のノイズ推定 値（差信号ＳＡＤ）とを持つ当該路は、画像信号内のノイズレベルを示す。８個 の平行路が用いられ、カウンタ９が３ビットカウンタならば、結果は完全に図１ 、図３の実施例と比較できる。しかしながら、図１、図３に示されるノイズ測定 ループは幾つかの平行路を必要とする実施例よりもっと少ない要素ですむことは 明らかである。 本発明の変形として、ノイズが相対的に平坦な領域だけで測定され、前記ＮＥ はスレショルドＴｈにより置き換えられ、好ましくは(T-20.000)/128であり、Ｔ は当該平坦な領域に属する全体のブロック数である。図３の実施例において、ピ クセルに対して計算された和ＳＯＢを当該ピクセルの数により分割された和ＳＯ Ｂの商と、現在受けているピクセルとの間の差の絶対値が、例えば低位５ビット に等しいスレショルドより下であることを満たすような領域として、平坦な領域 は、例えば定められる。 本発明の好ましい実施例は、標準のアスペクト比（４：３）の画像が、画像の 左右のサイドにバーをもつ第１の拡げない表示とスクリーンの最大幅を満たすた めに画像が拡げられる第２の表示との間で当該４：３の画像表示をスイッチング することが少なくともできる（１６：９）のワイドスクリーン受信機で表示され る場合に適用される。好ましくは、多くの中間の表示も可能である。本発明の適 用は、４：３画像の拡張されない前記第１の表示を得るために、フルワイドのス クリーンのライン期間は受信信号のライン期間と同一であるので、受信画像信号 が圧縮されるべきであるという認識に基づいたものである。この圧縮は、１６： ９の画像又は４：３の画像の拡げられた表示と比較して、増大された高い周波数 をもたらす。適用がなければ、この増大された高周波数はノイズとして誤解され るかもしれない。好ましくは、ＮＥは次のような圧縮比に依存する。圧縮されな いということ（圧縮比１）は、ライン上に７２０の能動ピクセルがあることを意 味し、この数は圧縮が適用されると減少する。圧縮比２では、３６０個の能動ピ クセルだけになる。１より小さい圧縮比は、画像がズームされることを意味する 。能動ピクセルの数は３２で分割され、商は８で縮小される。当該結果としてＮ Ｅ のために以下のようなリストの値が用いられる： ５６、６４、７２、８０、９６、１２０、１６０、２００、２１６、２５６、３ ０４、３５２、４００、４９６、６００、７２０、９６０、１２００、１４００ 、１６００。 他の実施例において、ノイズ推定値ＳＡＤは、圧縮（拡大）比に依存する総量に より減少（増大）する。ＮＥの適合化は、しかしながらとても簡単である。 本発明の他の実施例において、画像信号はピーキング操作され、ＮＥの値は当 該画像信号に用いられるピーキングに適合される。画像信号に用いられるピーキ ングに依存する総量によりノイズ推定値を減らすことは可能であり、ＮＥの適合 化はより簡単である。 さらに本発明の他の実施例においては、光記録媒体からの実質的にノイズフリ ーな信号が処理されるべきとき特に適していて、毎秒１回ゼロノイズ「区間」が 少なくともあらかじめ決められた数のノイズ推定値を含んでいるかどうかをテス トする。もしそうなら、前記カウンタ９は、リセットされる。前記カウンタ９は ３ビットカウンタであってもよい。前記比較器３，３Ａは、図１、図３に示され たようなＡ＜ＳＡＤ＜Ｂのかわりに、Ａ≦ＳＡＤ≦Ｂかどうかを調べるものでも よい。カウンタ９のノイズ測定結果出力は、前記カウンタ９のリセットにより生 じるこの測定結果の不所望のジャンプを緩和するようにメディアンフィルタに印 加されてもよい。メディアンフィルタは、４ピクセル遅延をもつディレイライン の入力部、中間タップ部及び出力部に接続される３入力部をもってもよい。この メディアンフィルタ出力は、比１：１５で新しい情報と古い情報とを混合するリ カーシブフィルタに印加されてもよい。例えばピクセルディレイのようなこのリ カーシブフィルタの遅延要素は、前記カウンタ９がリセットされるならばリセッ トされてもよい。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 オヨー オルカヨーデ アンソニー オランダ国 5621 ベーアー アインドー フェン フルーネヴァウツウエッハ １

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．多数のノイズ推定値を計算する工程と、複数のあらかじめ決められたノイズ 推定値区間のどのノイズ推定値区間があらかじめ決められた数のノイズ推定値を 少なくとも含み同時に最も低い区間上限をもつかを決める工程とを有し、出力ノ イズ測定値が当該決められたノイズ推定値区間に依存することを特徴とする画像 信号のノイズを測定する方法。 ２．多数のノイズ推定値（ＳＡＤ）を計算するための手段（１）と、複数のあら かじめ決められたノイズ推定値区間のどのノイズ推定値区間があらかじめ決めら れた数のノイズ推定値（ＳＡＤ）を少なくとも含み同時に最も低い区間上限（Ｂ ）をもつかを決定するための手段（３〜９）とを有し、出力ノイズ測定値が当該 決められたノイズ推定値区間に依存することを特徴とする画像信号のノイズを測 定するための装置。 ３．請求項２に記載の装置において、前記計算手段（１）が、入力画像信号を遅 延して遅延信号を供給する手段（１１）と、前記入力画像信号及び前記遅延信号 に基づいて差信号を決定するための手段（１３〜２３）とを有し、当該差信号（ ＳＡＤ）が前記ノイズ推定値であることを特徴とする装置。 ４．請求項３に記載の装置において、前記差信号決定手段（１３〜２３）が、前 記入力画像信号のサンプルと前記遅延信号のサンプルとの間の差の絶対値を得る ための手段（１３）と、あらかじめ決められた数のピクセル期間にわたって前記 絶対値を遅延させて複数の絶対値信号を得る手段（１５〜１９）と、前記絶対値 信号を加算して前記差信号（ＳＡＤ）を得る手段（２１〜２３）とを有すること を特徴とする装置。 ５．請求項２に記載の装置において、前記決定手段（３〜９）が、前記ノイズ推 定値（ＳＡＤ）を前記区間上限（Ｂ）と比較するための手段（３）と、前記ノイ ズ推定値（ＳＡＤ）が前記区間上限（Ｂ）より下である回数をカウントして第１ のカウント信号を供給する手段（５）と、前記第１のカウント信号をあらかじめ 決められた値（ＮＥ）と比較して比較信号を得る手段（７）と、前記比較信号に より第２のカウント信号を変更して前記出力ノイズ測定値を得る手段（９）とを 有する装置。 ６．請求項５に記載の装置において、前記画像信号が圧縮又は伸張操作され、前 記画像信号が表示される圧縮又は伸張比に前記あらかじめ決められた値（ＮＥ） が適合されることを特徴とする装置。 ７．請求項５に記載の装置において、ノイズが前記画像信号内の相対的に平坦な 領域に対してだけ測定され、前記あらかじめ決められた値（ＮＥ）が前記相対的 に平坦な領域内のノイズ推定値の数に適合されることを特徴とする装置。 ８．請求項５に記載の装置において、前記画像信号がピーキング操作され、前記 あらかじめ決められた値（ＮＥ）が前記画像信号に適用された前記ピーキングに 適合されることを特徴とする装置。 ９．請求項２に記載の装置において、前記決定手段（３〜９）が前記出力ノイズ 測定値に依存した前記区間上限（Ｂ）を制御するための手段（^*ｆ）を有するこ とを特徴とする装置。 １０．請求項２に記載の装置において、前記決定手段（３〜９）があらかじめ決 められた区間（［Ｃ，Ｄ］）内の入力画像信号値と対応するノイズ推定値（ＳＡ Ｄ）だけを考慮するための手段（３Ａ）を有することを特徴とする装置。