JPH0923357A - ノイズ低減装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 明るい映像では画質をより向上することがで
きると共に、暗い映像ではノイズをより低減することが
できるノイズ低減装置を提供する。 【構成】 入力された映像信号は、フレームメモリ１２
により１フレーム遅延され、色信号位相シフト回路１４
により位相反転が補償され、この信号と前記入力された
映像信号との差信号が減算回路４により得られる。一
方、前記入力された映像信号の信号レベルが信号レベル
検出回路２０により検出され、この検出レベルに応じ
て、リミット回路６のリミット値Ｌまたは乗算回路８の
巡回係数Ｋが、システム制御回路２２により設定され
る。そして、前記差信号がリミット回路６および乗算回
路８を経ることによりノイズ成分が抽出され、この抽出
されたノイズ成分が前記入力された映像信号から減算さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、テレビジョン、ビ
デオ、ビデオカメラ等の、映像信号のフィールド相関や
フレーム相関を利用することによって、入力された映像
信号に含まれるノイズを低減するノイズ低減装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、所定時間遅延させた入力映像
信号と元の入力映像信号との差信号からいわゆる非線形
処理等により抽出した信号を、元の入力映像信号から除
去することによって、元の入力映像信号に含まれるノイ
ズ成分を低減するノイズ低減装置が知られている。この
ノイズ低減装置では、非線形処理として例えばリミット
回路および乗算回路が設けられ、リミット回路のリミッ
ト値および乗算回路の補正係数によって、ノイズ低減効
果を変化させるようにしている。

【０００３】以下に、図６を用いて従来のノイズ低減装
置を説明する。

【０００４】図６は、従来のノイズ低減装置の構成を示
すブロック図である。同図中、２はＡ／Ｄ変換器で、映
像信号の入力端子２１から入力された入力映像信号（例
えばコンポジット映像信号）をアナログ信号からデジタ
ル信号に変換する。デジタル信号に変換された入力映像
信号は、減算回路１０を経てＤ／Ａ変換器１６によりア
ナログ信号に変換される。減算回路１０とＤ／Ａ変換器
１６との間に設けられた接続点にはフレームメモリ１２
が接続されている。フレームメモリ１２は、減算回路１
０の出力信号を１フレーム遅延させ、色信号位相シフト
回路１４に出力信号を送る。色信号位相シフト回路１４
は、色信号の位相反転を補償するための回路であり、例
えばＮＴＳＣ（米国テレビジョン方式委員会）カラー映
像信号の色信号のように１フレーム毎に反転している位
相を補償する。減算回路４は、Ａ／Ｄ変換器２からの入
力映像信号と１フレーム遅延され色信号位相シフト回路
１４から入力される信号との差信号を得て、非線形処理
部１９に出力する。非線形処理部１９は、リミット回路
６および乗算回路８から成る。減算回路４から入力され
た差信号からは、リミット回路６により信号レベルが所
定レベル以下のノイズ成分が抽出される。乗算回路８は
抽出されたノイズ成分に所定の補正係数（以下「巡回係
数Ｋ」という）を乗じて減算回路１０に出力する。減算
回路１０は、Ａ／Ｄ変換器２より入力された信号から乗
算回路８より入力されたノイズ成分を除去（以下「減
算」ともいう）し、ノイズ成分が除去された信号をＤ／
Ａ変換器１６へ出力する。

【０００５】以下に、非線形処理部１９における信号処
理に関して説明する。

【０００６】入力映像信号にはノイズ成分と動き成分が
含まれており、一方、フレームメモリ１２の出力信号
は、例えばノイズ成分が全て除去されたきれいな映像信
号であるとすると、減算回路４の出力信号は、ノイズ成
分および動き成分となる。減算回路４の出力信号は、リ
ミット回路６に入力されノイズ成分と動き成分とに分離
される。リミット回路６は、図７に示す特性を有し、入
力に対する出力の上限値を所定のリミットレベルの絶対
値（以下単に「リミット値Ｌ」という）に制限する。一
般に、動き成分は信号レベルが大きく、またノイズ成分
は信号レベルが小さいと考えられるから、リミット値を
適当な値に設定することにより、リミット回路６はノイ
ズ成分と動き成分とを互いに分離することが出来る。

【０００７】リミット回路６の出力信号であるノイズ成
分は、乗算回路８において巡回係数Ｋ（０≦Ｋ≦１）を
乗ぜられたのち、減算回路１０において入力信号から減
算される。ここで、乗算回路８の巡回係数Ｋが１に近づ
くほど、入力映像信号に含まれるノイズ成分を除去する
割合が大きくなるので、ノイズ低減効果は大きくなる。
逆に、巡回係数Ｋをより小さい値に設定するほど、入力
映像信号に含まれるノイズ成分を除去する割合が小さく
なり、ノイズ低減効果は小さくなる。

【０００８】このように、上記従来のノイズ低減装置で
は、リミット回路６のリミット値および乗算回路８の巡
回係数Ｋを適当に設定することによって非線形処理回路
１９の出力レベルを変化させ、ノイズ低減効果を自由に
変化させることができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のノイズ低減装置では、入力映像信号のレベルと無関
係に上記非線形処理部１９の出力レベル設定していたの
で、上記リミット値Ｌを比較的大きい値に設定した場合
には、上記巡回係数Ｋを適当に設定することにより信号
レベルの大きいノイズ成分は除去できるが、ノイズ成分
と共に動き成分までが入力映像信号から除去されてしま
い、例えば処理された信号から得られた映像では、動い
ている部分が尾を引くような現象（いわゆる残像）が発
生するという問題があった。一方、上記リミット値を比
較的小さい値に設定した場合には、動いている部分が尾
を引くような現象はなくなるが、ノイズ成分を充分に除
去できず、ノイズ低減効果が小さくなるという問題があ
った。

【００１０】本発明は、上記問題を解決するためになさ
れたものであり、その目的は、明るい映像では画質をよ
り向上することができると共に、暗い映像ではノイズを
より低減することができるノイズ低減装置を提供するこ
とにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の請求項１のノイズ低減装置は、入力された映
像信号を所定時間遅延させ該遅延された信号と前記入力
された映像信号との差信号を得る差信号手段と、該差信
号から信号レベルが所定レベル以下の信号を抽出する信
号抽出手段と、前記入力された映像信号から前記抽出さ
れた信号を除去することにより前記入力された映像信号
のノイズを低減するノイズ低減装置において、前記入力
された映像信号のレベルを検出するレベル検出手段と、
該検出された映像信号のレベルに応じて前記所定レベル
を設定するレベル設定手段とを備えたことを特徴とす
る。このノイズ低減装置によれば、明るい映像では残像
の発生を抑制して画質を向上させることができると共
に、暗い映像ではノイズを低減してＳ／Ｎ比を向上させ
ることができる。

【００１２】具体的には、前記レベル設定手段は、前記
レベル検出手段により検出された信号のレベルが高くな
るのに伴って前記所定レベルをより低く設定することが
望ましい。このノイズ低減装置によれば、明るい映像に
おいて、ノイズを目立たせることなく残像の発生を抑制
でき、画質をより向上させることができる。

【００１３】さらに、前記レベル設定手段は、前記レベ
ル検出手段により検出された信号のレベルが低くなるの
に伴って前記所定レベルをより高く設定するようにして
もよい。このノイズ低減装置によれば、暗い映像におい
て、画質の劣化を目立たせることなくノイズを低減で
き、Ｓ／Ｎ比を改善することができる。

【００１４】同じ目的を達成するために本発明の請求項
４のノイズ低減装置は、上記請求項１〜３のいずれか１
項の構成において、前記信号抽出手段は、前記差信号に
所定の非線形処理および所定の補正処理の少なくともい
ずれか一方を施すことにより信号を抽出することを特徴
とする。

【００１５】また、前記入力された映像信号は複数の映
像信号から成るコンポーネント信号の各々の映像信号で
あり、前記レベル検出手段は前記各々の映像信号のレベ
ルを検出すると共に、前記レベル設定手段は該検出され
た各々の映像信号のレベルに応じて前記所定レベルを各
々設定するようにしてもよい。このノイズ低減装置によ
れば、明るい映像では残像の発生を抑制して画質をより
向上させることができると共に、暗い映像ではノイズを
低減してＳ／Ｎ比をより向上させることができる。特に
カラー画像においては効果が大きい。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
〜図５に基づき説明する。

【００１７】（実施の第１の形態）まず、本発明の実施
の第１の形態を図１及び図２を用いて説明する。

【００１８】図１は、本発明の実施の第１の形態に係る
ノイズ低減装置の構成を示すブロック図である。本実施
の形態に係るノイズ低減装置は、前述した従来例に係る
ノイズ低減装置と基本的構成が同一であるので、図１
中、図６の要素と同一のものには同一の符号を付してそ
の説明を省略する。

【００１９】図１中、入力端子２１には入力映像信号と
してのコンポジット映像信号が入力される。Ａ／Ｄ変換
器２の後方の接続点には信号レベル検出回路２０が接続
され、信号レベル検出回路２０はＡ／Ｄ変換器２により
デジタル信号に変換された信号のレベルを検出し、シス
テム制御回路２２へ出力する。システム制御回路２２
は、信号レベル検出回路２０の出力信号に基づいて、リ
ミット回路６におけるリミット値Ｌおよび乗算回路８に
おける巡回係数Ｋを設定するための制御信号を生成し、
リミット値Ｌに係る制御信号をリミット回路６へ送ると
共に、巡回係数Ｋに係る制御信号を乗算回路８へ送る。

【００２０】減算回路１０では非相関成分であるノイズ
成分が、デジタル化された入力映像信号から減算される
ので、減算回路１０の出力信号は理想的にはノイズを含
まない映像信号となり、フレームメモリ１２に格納され
１フレーム遅延される。本実施例のように、入力映像信
号がコンポジット映像信号の場合は、この１フレーム遅
延された映像の色信号の位相が反転しているが、色信号
位相シフト回路１４による位相補償により色信号の位相
のみが反転され、減算回路４によりクロマ位相の等しい
２つの映像信号のフレーム差信号が得られる。ここで、
入力映像信号が静止画である場合には、このフレーム差
信号はノイズ成分そのものとなるので、非線形処理回路
１９を必要とせずにノイズ抽出が出来る。しかしなが
ら、入力映像信号が動きのある画像である場合には、こ
のフレーム差信号は、フレーム相関のない信号成分とノ
イズ成分とが混合した信号となる。

【００２１】次に、このフレーム差信号からノイズ成分
を抽出する方法について述べる。フレーム差信号に含ま
れるフレーム相関のない信号成分は画像の動きによって
発生しているものであるから、一般にそのフレーム差信
号のレベルは高く、また、ノイズ成分によるフレーム差
信号のレベルは低いと考えられるから、非線形特性を持
つリミット回路６を通過すると、低レベルのノイズ成分
のみが抽出される。本実施例のノイズ低減装置において
はリカーシブフィルタを用いているため、巡回係数Ｋを
同一とした場合において、リミット回路６におけるリミ
ット値Ｌが高いほどノイズ低減効果は高い。しかし、入
力映像信号が動画の場合には、リミット回路６における
リミット値Ｌが高いほど、動いている部分が尾を引くよ
うな現象、いわゆる残像が発生しやすい。

【００２２】ところで、入力映像信号の信号レベルが高
い部分では、信号レベルの低い部分に比べて、同じノイ
ズが含まれていても映像としては人間の目には目立ちに
くい。一方、信号レベルの高い部分では残像による画質
の劣化が目立つが、信号レベルの低い部分では画質の劣
化は目立たない。

【００２３】そこで、コンポジット映像信号のレベルが
高いほど、リミット回路６におけるリミット値Ｌをより
小さい値に設定するか、または乗算回路８における巡回
係数Ｋをより小さい値に設定するようにシステム制御回
路２２により制御する。一方、コンポジット映像信号の
レベルが低いほど、リミット回路６におけるリミット値
Ｌをより大きい値に設定するか、または乗算回路８にお
ける巡回係数Ｋの値をより大きい値に設定するように制
御する。上記設定は、リミット値Ｌおよび巡回係数Ｋの
双方について行ってもよい。図２は、リミット回路６に
おけるリミット値Ｌの設定変更による、その非線形特性
の変化の様子を示す。リミット値Ｌを低い値に設定する
ほど、入力に対する出力の上限値がより低い値に制限さ
れる。

【００２４】これにより、静止画に係る入力映像信号だ
けでなく、動画に係る入力映像信号を処理する場合であ
っても、リカーシブフィルタの出力として発生しやすい
残像を、特に画面が明るく目立ちやすい部分で抑制し、
画質をより向上させることができる。さらに画面が暗く
ノイズが目立ちやすい部分では、ノイズ低減効果をより
高くしてＳ／Ｎ比を改善することができる。

【００２５】（実施の第２の形態）次に、本発明の実施
の第２の形態を図３〜図５を用いて説明する。

【００２６】実施の第１の形態では、コンポジット映像
信号について扱ったのに対し、実施の第２の形態ではコ
ンポーネント映像信号を扱う。本実施の形態において
は、入力映像信号の３つのコンポーネント映像信号（輝
度信号、Ｒ−Ｙ信号、Ｂ−Ｙ信号）の信号レベルをそれ
ぞれ別々に検出し、それぞれのノイズ低減ブロックにお
いてノイズを除去するように制御する点が実施の第１の
形態と異なる。

【００２７】図３〜図５は、本実施の形態に係る、３つ
のノイズ低減ブロックから成るノイズ低減装置の構成を
示すブロック図である。本実施の形態に係るノイズ低減
装置の各ブロックの基本的構成は、前述した従来例の図
６に示すノイズ低減装置と同一であるので、図３〜図５
中、図６と同一の要素には同一の符号を付してその説明
を省略する。

【００２８】本実施の形態に係る入力映像信号はコンポ
ーネント入力信号であり、この内、輝度信号のノイズ低
減ブロックを図３に、Ｒ−Ｙ信号のノイズ低減ブロック
を図４に、Ｂ−Ｙ信号のノイズ低減ブロックを図５にそ
れぞれ示す。

【００２９】図３中、４４は信号レベル検出回路で、入
力端子４１から入力された輝度信号の信号レベルを検出
し、システム制御回路２２へ出力する。図４中、４５は
信号レベル検出回路で、入力端子４２から入力されたＲ
−Ｙ信号の信号レベルを検出し、システム制御回路２２
へ出力する。図５中、４６は信号レベル検出回路４６
で、入力端子４３から入力されたＢ−Ｙ信号の信号レベ
ルを検出し、システム制御回路２２へ出力する。各々の
システム制御回路ブロック２２は、各コンポーネント入
力信号の信号レベルに基づいて、各々の非線形処理部１
９の出力を第１実施例と同様に設定する。

【００３０】このように、各コンポーネント映像信号
を、それぞれの信号レベルに応じて別々にノイズ低減処
理することにより、第１実施例よりも高い効果を得るこ
とができる。特に、カラー画像については効果的であ
る。

【００３１】なお、実施の第１、第２の形態では、遅延
回路としてフレームメモリ１２を用いたが、これに限る
ものでなく、フィールドメモリやラインメモリを用いる
ようにしてもよい。

【００３２】

【発明の効果】本発明の請求項１のノイズ低減装置によ
れば、入力された映像信号が所定時間遅延され該遅延さ
れた信号と前記入力された映像信号との差信号が得ら
れ、入力された映像信号のレベルが検出され、該検出さ
れた映像信号のレベルに応じて所定レベルが設定され、
該差信号から信号レベルが前記所定レベル以下の信号が
抽出され、前記入力された映像信号から前記抽出された
信号が除去されて前記入力された映像信号のノイズが低
減されるので、明るい映像では残像の発生を抑制して画
質を向上させることができると共に、暗い映像ではノイ
ズを低減してＳ／Ｎ比を向上させることができる。

【００３３】本発明の請求項２のノイズ低減装置によれ
ば、前記レベル設定手段は、前記レベル検出手段により
検出された信号のレベルが高くなるのに伴って前記所定
レベルをより低く設定するので、明るい映像において、
ノイズを目立たせることなく残像の発生を抑制でき、画
質をより向上させることができる。

【００３４】本発明の請求項３のノイズ低減装置によれ
ば、前記レベル設定手段は、前記レベル検出手段により
検出された信号のレベルが低くなるのに伴って前記所定
レベルをより高く設定するので、暗い映像において、画
質の劣化を目立たせることなくノイズを低減でき、Ｓ／
Ｎ比を改善することができる。

【００３５】本発明の請求項５のノイズ低減装置によれ
ば、前記入力された映像信号は複数の映像信号から成る
コンポーネント信号の各々の映像信号であり、前記レベ
ル検出手段は前記各々の映像信号のレベルを検出すると
共に、前記レベル設定手段は該検出された各々の映像信
号のレベルに応じて前記所定レベルを各々設定するの
で、明るい映像では残像の発生を抑制して画質をより向
上させることができると共に、暗い映像ではノイズを低
減してＳ／Ｎ比をより向上させることができる。特にカ
ラー画像においては効果が大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の第１の形態に係るノイズ低減装
置の構成を示すブロック図である。

【図２】同ノイズ低減装置におけるリミット回路の特性
を示す図である。

【図３】本発明の実施の第２の形態に係るノイズ低減装
置における輝度信号のノイズ低減ブロックを示す図であ
る。

【図４】同ノイズ低減装置におけるＲ−Ｙ信号のノイズ
低減ブロックを示す図である。

【図５】同ノイズ低減装置におけるＢ−Ｙ信号のノイズ
低減ブロックを示す図である。

【図６】従来のノイズ低減装置の構成を示すブロック図
である。

【図７】従来のノイズ低減装置に係るリミット回路の特
性を示す図である。

【符号の説明】

４ 減算回路 ６ リミット回路 ８ 乗算回路 １０ 減算回路 １２ フレームメモリ １４ 色信号位相シフト回路 １９ 非線形処理部 ２０ 信号レベル検出回路 ２２ システム制御回路 ４４ 信号レベル検出回路 ４５ 信号レベル検出回路 ４６ 信号レベル検出回路

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力された映像信号を所定時間遅延させ
   該遅延された信号と前記入力された映像信号との差信号
   を得る差信号手段と、該差信号から信号レベルが所定レ
   ベル以下の信号を抽出する信号抽出手段と、前記入力さ
   れた映像信号から前記抽出された信号を除去することに
   より前記入力された映像信号のノイズを低減するノイズ
   低減装置において、前記入力された映像信号のレベルを
   検出するレベル検出手段と、該検出された映像信号のレ
   ベルに応じて前記所定レベルを設定するレベル設定手段
   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】 前記レベル設定手段は、前記レベル検出
   手段により検出された信号のレベルが高くなるのに伴っ
   て前記所定レベルをより低く設定することを特徴とする
   請求項１記載のノイズ低減装置。
3. 【請求項３】 前記レベル設定手段は、前記レベル検出
   手段により検出された信号のレベルが低くなるのに伴っ
   て前記所定レベルをより高く設定することを特徴とする
   請求項１記載のノイズ低減装置。
4. 【請求項４】 前記信号抽出手段は、前記差信号に所定
   の非線形処理および所定の補正処理の少なくともいずれ
   か一方を施すことにより信号を抽出することを特徴とす
   る請求項１〜３のいずれか１項に記載のノイズ低減装
   置。
5. 【請求項５】 前記入力された映像信号は複数の映像信
   号から成るコンポーネント信号の各々の映像信号であ
   り、前記レベル検出手段は前記各々の映像信号のレベル
   を検出すると共に、前記レベル設定手段は該検出された
   各々の映像信号のレベルに応じて前記所定レベルを各々
   設定することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項
   に記載のノイズ低減装置。