JPH1013718A - ノイズ除去回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 動画及び静止画像の時に、垂直エッジ、水平
エッジを残して、インパルス性雑音のみを除去する。 【解決手段】 現フィールドの映像信号ＳＩをフレーム
メモリ１，２に順次記憶し、動きベクトル検出回路３
は、動きベクトルＳ３を検出する。動き補正回路４は、
現フィールドの注目画素に対応する前フィールドの画素
をフレームメモリ２から読み込んでゆく。フレーム間差
分演算回路５は、ブロック毎に現フィールドと前フィー
ルドの画素の差分の絶対値を累積加算する。水平、垂直
エッジ検出回路６、７は、水平、垂直エッジであるかを
示す信号Ｓ６、Ｓ７を出力する。遅延回路８−１〜８−
３で時間合わせをする。判定回路９でフィルタを選択す
る選択信号Ｓ１０を生成し、遅延回路１０で時間合わせ
をする。垂直、水平、空間メディアンフィルタ１１、１
２、１３でフィルタ処理をして、遅延回路１４−１〜１
４−３で時間合わせをして、選択回路１５で選択する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像処理装置など
において、非線形なディジタルフィルタの一種であるメ
ディアンフィルタ（順序フィルタ）を用いて入力画像の
ノイズ（雑音）を除去して画質の改善を行うためのノイ
ズ除去回路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、このような分野の技術としては、
例えば次のような文献に記載されているものがあった。 文献；ＮＨＫ技研Ｒ＆Ｄ、［７］（１９８９−１１）、
小林他著、「画像用非線形ディジタルフィルタＬＳＩ」 テレビジョン（以下、ＴＶと呼ぶ）信号のように伝送路
を通過してきた画像には、例えば、降雨時のＢＳ受信画
像に見られるめだか状雑音やＶＴＲ再生画像中のバース
ト状雑音などのように、様々な原因によってインパルス
性雑音が混入する場合がある。この種の雑音を線形演算
のみによって原画像の持つ解像感を損なうことなく除去
することは著しく困難であり、ＴＶ信号のような実時間
を必要とする場合のインパルス性雑音を除去するノイズ
除去回路が前記文献に記載されている。

【０００３】前記文献に記載されたノイズ除去回路は、
順序フィルタを用いて、標本化された画像中の注目画素
の近傍に存在する画素信号に対して、信号レベルに関し
て順位付けを行い、ある特定の順位（ランク）に対応す
る画素信号を選択して出力するものである。前記文献の
順序フィルタは、近傍画素信号内の最小値を出力として
選ぶことによりインパルス性雑音を除去ものであるが、
これ以外にも順序フィルタとしてメディアンフィルタが
用いれる。このメディアンフィルタの一般的な使用法と
しては、 （ａ） フィールド内で３画素×３ラインのフィルタを
かける （ｂ） フィールド間で３画素×３ラインのフィルタを
かける などが考えられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ノイズ除去回路では、以下のような課題があった。前記
文献に記載された順序フィルタは、近傍内の最小値を出
力として選んでおり、また、前記（ａ），（ｂ）の使用
法では３画素×３ライン（９サンプル）の中間点を出力
するフィルタなので、１ラインの線あるいは４画素以内
の点などはノイズと判断され、除去されてしまうという
欠点があった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するために、フレームを構成するフィールドの映像信
号を画素毎に順次入力して、画素毎に記憶するフレーム
メモリと、現フィールドの注目画素と前記フレームメモ
リに記憶されたｎ（ｎ≧１の自然数）フレーム周期前の
フィールドの画素とを入力して、前記現フィールドの前
記注目画素と該注目画素に対応する前のフィールドの画
素との間の動きベクトルを１つ又は複数の画素から構成
されるブロック単位に検出する動きベクトル検出手段と
を備えてする。そして、前記現フィールドの前記注目画
素の前記動きベクトルに基づいて、前記注目画素に対応
する前記前のフィールドの画素を前記フレームメモリか
ら順次読み出して動き補正する動き補正手段と、現フィ
ールドの注目画素と該注目画素に対応する前記動き補正
した画素との差分の絶対値をその注目画素が属する前記
ブロックの領域又は該ブロックの一部の領域で累積加算
し、前記現フィールドの前記注目画素を入力した時刻か
ら一定の時間後に出力するフレーム間差分演算手段とを
備えている。

【０００６】前記動き補正された前のフィールドの画素
に対して画面上で水平方向に位置する１つ又は複数の近
傍画素の画素間の差分を取って水平エッジであるか否か
を示す信号を出力する水平エッジ検出手段と、前記動き
補正された前のフィールドの画素に対して画面上で垂直
方向に位置する１つ又は複数の近傍画素の画素間の差分
を取って垂直エッジであるか否かを示す信号を出力する
垂直エッジ検出手段とを備えている。さらに、前記動き
補正された前のフィールドの画素に対する、前記フレー
ム間差分演算手段の出力信号、前記垂直エッジ検出手段
の出力信号、及び前記水平エッジ検出手段の出力信号が
同じ時刻となるように時間合わせをする第１の遅延手段
と、前記動き補正された前のフィールドの画素に対する
前記フレーム間差分演算手段の出力信号に基づいて、前
記動きベクトルが正確か否かを判断して、正確でなけれ
ば、前記現フィールドの前記注目画素を選択し、前記動
きベクトルが正確でかつ垂直エッジ検出手段の出力信号
が垂直エッジでないことを示す場合は垂直フィルタを選
択し、前記動きベクトルが正確でかつ垂直エッジ検出手
段の出力信号が垂直エッジであることを示しかつ前記水
平エッジ検出手段の出力信号が水平エッジでないことを
示す場合は水平フィルタを選択し、それ以外は前記現フ
ィールドの前記注目画素を選択するように選択信号を出
力する判別手段を備えている。

【０００７】そして、現フィールドの注目画素に対して
画面上で垂直な方向に位置する１つ又は複数の画素と前
記注目画素との中から１つの画素を選択する前記垂直フ
ィルタと、現フィールドの注目画素に対して画面上で水
平な方向に位置する１つ又は複数の画素と前記注目画素
との中から１つの画素を選択する前記水平フィルタと、
現フィールドの注目画素、該注目画素に対する、前記垂
直フィルタの出力信号、前記水平フィルタの出力信号、
及び前記判別手段の前記選択信号とが同一時刻となるよ
うに時間合わせをする第２の遅延手段と前記第２の遅延
手段により時間合わせをした、現フィールドの注目画
素、前記垂直フィルタの出力信号、及び前記水平フィル
タの出力信号のいずれかを前記選択信号に基づいて選択
する選択手段とを備えている。以上のように発明を構成
したので、動きベクトル検出手段により現フィールドの
注目画素とｎフレーム周期前のフィールドの画素とを用
いて、動きベクトルを検出して、動き補正手段により動
きベクトルから注目画素に対応する前のフィールドの画
素をフレームメモリから読み出して、動き補正をする。
フレーム間差分演算手段により、注目画素と動き補正し
た前のフィールドの画素との差分の絶対値を累積加算し
て、注目画素を入力した時刻から一定の時間後に累積加
算した結果を出力する。

【０００８】垂直エッジ検出手段、水平エッジ検出手段
により、動き補正した前のフィールドの画素が垂直エッ
ジ、水平エッジであるか否かを示す信号を出力する。第
１の遅延手段により、フレーム間差分演算手段、垂直エ
ッジ検出手段、及び水平エッジ検出手段の出力信号が同
一時刻になるように時間合わせをして、判別手段によ
り、フィルタを選択する選択信号を出力する。垂直フィ
ルタ、水平フィルタにより、現フィールドの注目画素と
画面上で垂直方向、水平方向に位置する近傍画素と注目
画素との中から１つの画素を選択する。第２の遅延手段
により、現フィールドの注目画素と、この注目画素に対
する、垂直フィルタ、水平フィルタ、選択信号とが同一
時刻になるように時間合わせをし、選択手段により選択
信号に従って、注目画素、垂直フィルタ、水平フィルタ
の出力の中から選択する。インパルス性雑音は、ランダ
ムに発生し、動き補正手段により注目画素のエッジの位
置に合わせてあるので、動画像及び静止画像のいずれに
おいても、動きベクトルが正確であれば、垂直フィル
タ、又は水平フィルタによって雑音が除去される。しか
も、前のフィールドの動き補正した画素が垂直エッジ、
水平エッジであるか否かを検出して、垂直エッジであれ
ば、垂直フィルタを選択せず、垂直エッジかつ水平エッ
ジであれば、垂直フィルタ及び水平フィルタを選択しな
いので、垂直エッジ、及び水平エッジが保存される。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施形態のノイ
ズ除去回路の機能ブロック図である。本実施形態のノイ
ズ除去回路は、フレームメモリ１，２、動きベクトル検
出回路３、動き補正回路４、フレーム間差分演算回路
５、水平エッジ検出回路６、垂直エッジ検出回路７、遅
延回路８−１〜８−３、判定回路９、遅延回路１０、垂
直メディアンフィルタ１１、水平メディアンフィルタ１
２、空間メディアンフィルタ１３、遅延回路１４−１〜
１４−３、及び選択回路１５を備えている。映像信号Ｓ
Ｉは、フレームメモリ１，２、動きベクトル検出回路２
の一方の入力端子、フレーム間差分演算回路４の一方の
入力端子、垂直メディアンフィルタ１１、水平メディア
ンフィルタ１２、空間メディアンフィルタ１３、及び遅
延回路１４−３の各入力端子にそれぞれ接続されてい
る。フレームメモリ１の出力信号Ｓ１は、動きベクトル
検出回路３の他方の入力端子に接続されている。フレー
ムメモリ２の出力信号Ｓ２は、動き補正回路４の一方の
入力端子に接続されている。

【００１０】動きベクトル検出回路３の出力信号Ｓ３
は、遅延回路８−３の入力端子、及び動き補正回路４の
他方の入力端子が接続されている。動き補正回路４の出
力信号Ｓ４は、フレーム間差分演算回路５の他方の入力
端子、水平エッジ検出回路６、及び垂直エッジ検出回路
７の入力端子に接続されている。フレーム間差分演算回
路５の出力信号Ｓ５は、判定回路９の入力端子に接続さ
れている。水平エッジ検出回路６の出力信号Ｓ６は、遅
延回路８−１の入力端子に接続されている。垂直エッジ
検出回路７の出力信号Ｓ７は、遅延回路８−２の入力端
子に接続されている。遅延回路８−１〜８−３の出力信
号Ｓ８−１〜Ｓ８−３は、判定回路９の入力端子に接続
されている。判定回路９の出力信号Ｓ９は、遅延回路１
０に入力端子が接続されている。遅延回路１０の出力信
号Ｓ１０は、選択回路１５の選択信号入力端子に接続さ
れている。

【００１１】垂直メディアンフィルタ１１の出力信号Ｓ
１１は、遅延回路１４−１の入力端子に接続されてい
る。水平メディアンフィルタ１２の出力信号Ｓ１２は、
遅延回路１４−２の入力端子に接続されている。空間メ
ディアンフィルタ１３の出力信号Ｓ１３は、選択回路１
５の入力端子に接続されている。遅延回路１４−１〜１
４−３の出力信号Ｓ１４−１〜Ｓ１４−３は、選択回路
１５の入力端子に接続されている。選択回路１５の出力
信号Ｓ１４は、映像出力端子ＳＯに接続されている。映
像信号ＳＩは、例えば、一定のサンプリング周期（以
下、Ｄと呼ぶ）のクロック信号（以下、クロックと呼
ぶ）でＴＶ信号がアナログ／ディジタル変換された画素
である。フレームメモリ１，２は、映像信号ＳＩを画素
毎に順次記憶するメモリである。動きベクトル検出回路
３と動き補正回路４で同時に１フレーム周期前のフィー
ルドの画像をアクセスする必要があるので、フレームメ
モリ１，２を分けてある。

【００１２】動きベクトル検出回路３は、反復勾配法や
ブロックマッチング法などにより、現フィールドの画素
とｎ（ｎ≧１の自然数、ここでは、一例として、ｎ＝１
とする）フレーム周期前のフィールド（以下、前フィー
ルドと呼ぶ）の画素との間でどれだけ動きがあったかを
示す動きベクトルＳ３をブロック毎に検出して、ＦＩＦ
Ｏ(First In First Out)に出力する動きベクトル検出手
段である。動き補正回路４は、動きベクトルＳ３を用い
て現フィールドの注目画素に対応する前フィールドの映
像信号Ｓ２をイメージメモリ２からクロックに同期して
順次読み出してゆく動き補正手段である。フレーム間差
分演算回路５は、現フィールドの注目画素が含まれる動
きベクトル検出回路３と同じブロック毎に動き補正回路
４の出力信号Ｓ４と現フィールドの映像信号ＳＩとの画
素の差分の絶対値を累積加算して、その注目画素を入力
してから一定時間後に出力するフレーム間差分演算手段
である。

【００１３】フレーム間差分演算回路５は、ブロックの
ライン分の現フィールドの映像信号ＳＩと動き補正回路
４からの出力信号Ｓ４とを画素毎にそれぞれ記憶するメ
モリ（例えば、ＳＲＡＭ（Static Random Access Memor
y)）と、映像信号ＳＩと信号Ｓ４との差分を取る減算
器、絶対値を取る絶対値器（以下、ＡＢＳと呼ぶ）、Ａ
ＢＳの出力を累積加算する累積加算器、及び累積加算器
の出力を保持するＦＩＦＯとを有している。水平エッジ
検出回路６は、動き補正回路４の信号Ｓ４に対して画面
上の同じフィールド内で左右にそれぞれ４画素隣接する
近傍画素の各２つの隣接画素の間で差分の絶対値を求め
る水平エッジ検出手段である。水平エッジ検出回路６
は、信号Ｓ４を入力して映像信号ＳＩのＤ遅延させる遅
延回路（以下、１Ｄと呼ぶ）の出力と信号Ｓ４との差分
をとる減算器、減算器の出力の絶対値をとるＡＢＳ、７
個の縦続接続された１Ｄとを有している。垂直エッジ検
出回路７は、動き補正回路４の信号Ｓ４に対して画面上
の同じフィールド内で上・下のラインに隣接する近傍画
素の各２つの隣接画素の間で差分の絶対値を求める垂直
エッジ検出手段である。

【００１４】垂直エッジ検出回路７は、信号Ｓ４を入力
して映像信号ＳＩを１ラインの走査周期（以下、Ｈと呼
ぶ）遅延させる第１の遅延回路（以下、１Ｈと呼ぶ）
と、第１の１Ｈの出力信号と信号Ｓ４との差分をとる減
算器、減算器の出力の絶対値をとるＡＢＳ、ＡＢＳの出
力に対する第２の１Ｈとを有している。遅延回路８−１
〜８−３は、注目画素に対応する動き補正された画素Ｓ
４に対する、フレーム間差分演算回路５、水平エッジ検
出回路６、垂直エッジ検出回路７の出力の中で最も遅れ
て出力されるフレーム間差分演算回路５の出力Ｓ５に水
平エッジ検出回路６の出力信号Ｓ６、垂直エッジ検出回
路７の出力信号Ｓ７、及び動きベクトルＳ３の時間合わ
せをするための第１の遅延手段である。判定回路９は、
フレーム間差分演算回路５の出力Ｓ５、及び遅延回路８
−１〜８−３の出力Ｓ８−１〜Ｓ８−３を入力して、動
きベクトルＳ３が信頼できるか否か、動画像であるか否
か、垂直エッジであるか否か、水平エッジであるか否か
を判別して、その判別結果によりフィルタの出力を選択
するための選択信号Ｓ９を生成する判定手段である。

【００１５】この判定回路９は、信号Ｓ５と閾値α、信
号Ｓ６と閾値γ、信号Ｓ７と閾値β、信号Ｓ３の絶対値
と閾値δとをそれぞれ比較する比較器、比較器の結果よ
り選択信号Ｓ９を生成する組み合わせ回路とを有する。
遅延回路１０は、映像信号ＳＩの注目画素に関する判定
回路９の出力Ｓ９が、現フィールドの注目画素ＳＩに対
する、垂直メディアンフィルタ１１の出力、水平メディ
アンフィルタ１２の出力、及び空間メディアンフィルタ
１３の出力とが同じになるように時間合わせをするため
の第２の遅延手段である。図２は、図１中の垂直メディ
アンフィルタを示す図である。図２に示すように、垂直
メディアンフィルタ１１は、ｎ（ｎ≧１の整数）フィー
ルドのｍ（ｍ≧１の整数）ラインの画素ａに対して、ｎ
フィールドの（ｍ−２）ラインとｎフィールドの（ｍ＋
２）ラインの３つの画素の中間値の画素を選択するフィ
ルタである。垂直メディアンフィルタ１１は、映像信号
ＳＩに対する第１の１Ｈ、第１の１Ｈに対する第２の１
Ｈ、映像信号ＳＩと第１と第２の１Ｈの出力を入力し
て、メディアンを取る回路を有する。

【００１６】図３は、図１中の水平メディアンフィルタ
を示す図である。図３に示すように、水平メディアンフ
ィルタ１３は、ｎ画素目の注目画素のデータに対して、
該注目画素と同じフィールドの同一のラインに位置する
左右の（ｎ−４）〜（ｎ＋４）画素目の中間値の画素を
選択するフィルタである。水平メディアンフィルタ１３
は、縦続接続された８個の１Ｈと、映像信号ＳＩと８個
の各１Ｈの出力とを入力してメディアンを取る回路を有
する。図４は、図１中の空間メディアンフィルタを示す
図である。図４に示すように、空間メディアンフィルタ
１２は、ｎフィールドのｍラインの画素ａに対して、直
前のフィールドである（ｎ−１）フィールドの（ｍ−
１）ラインの画素と直後のフィールドである（ｎ＋１）
フィールドの（ｍ＋１）ラインの画素の３個の画素の中
間値の画素を選択するフィルタであり、注目画素ａが直
前と直後のフィールドの時間的及び画面上における重心
となっている。

【００１７】空間メディアンフィルタ１２は、現フィー
ルドの映像信号ＳＩに対する第１の１Ｈ、第１の１Ｈの
出力と映像信号ＳＩを入力して、いずれかを選択する第
１のセレクタ、映像信号ＳＩに対する第１の１Ｆ、第１
の１Ｆに対する第２の１Ｈ、第２の１Ｈに対する第２の
１Ｆ、第２の１Ｆに対する第３の１Ｈ、第２の１Ｆの出
力と第３の１Ｈの出力のいずれかを選択する第２のセレ
クタ、第１と第２のセレクタ、及び第２の１Ｈの出力を
入力して、３個のメディアンを取る回路を有する。遅延
回路１４−１〜１４−３は、現フィールドの注目画素Ｓ
Ｉに対するフィルタの出力に最も時間を要する空間メデ
ィアンフィルタ１３の出力Ｓ１３に時間合わせをするた
めの第２の遅延手段である。選択回路１５は、選択信号
Ｓ１０に従って、空間メディアンフィルタ１３の出力Ｓ
１３、及び遅延回路１４−１〜１４−３の出力Ｓ１４−
１〜Ｓ１４−３から１つ選択する選択手段である。以
下、図１の動作の説明をする。

【００１８】ＴＶ信号がクロック周期でサンプリングさ
れ、アナログ／ディジルタル変換される。このアナログ
／ディジタル変換されたディジタルな現フィールドの映
像信号ＳＩがノイズ除去回路に入力される。入力された
映像信号ＳＩは、フレームメモリ１，２に画素毎にクロ
ックに同期して順次、格納アドレスがインクリメントさ
れて、そのアドレスに記憶される。動きベクトル検出回
路３は、現フィールドの映像信号ＳＩをクロックに同期
して順次入力して、ブロック（例えば、８×８画素）毎
に反復勾配法やブロックマッチング法を用いて、現フィ
ールドの映像信号ＳＩの注目画素の位置を基準（ベクト
ルの原点）として、注目画素に対応する１フレーム周期
前の前フィールドの画素Ｓ１の位置ベクトル（ａ，ｂ）
（以下、動きベクトルＳ３と呼ぶ）を求め、ブロックの
ライン方向の順に、一定の周期（例えば、６４×Ｄ）で
ＦＩＦＯに書き込んでゆく。

【００１９】図５（ａ），（ｂ）は、図１中の動き補正
回路の動作説明図であり、特に同図（ａ）は、現フィー
ルドの映像画像、破線部は、現フィールドの映像信号Ｓ
Ｉに対応する前フィールドの映像信号Ｓ２を示し、同図
（ｂ）は、前フィールド画像を示す図である。図５
（ａ），（ｂ）に示すように、動きベクトルＳ３が正確
であれば、現フィールドの映像信号ＳＩの注目画素の位
置を（ｉ，ｊ）、この注目画素の動きベクトルＳ３を
（ａ，ｂ）とすると、注目画素に対応する前フィールド
の映像信号の画素の位置は（ｉ＋ａ，ｊ＋ｂ）となる。
従って、動き補正回路４は、現フィールドの注目画素の
位置（ｉ，ｊ）に対して、（ｉ＋ａ，ｊ＋ｂ）に位置す
る前フィールドの画素をフィールドメモリ２から読み出
せばよい。フレームメモリ２には、映像信号ＳＩの入力
順にクロックに同期してアドレスをインクリメントし
て、映像信号ＳＩの画素を順次格納してあるので、画素
（ｉ＋ａ，ｊ＋ｂ）が格納されているフレームメモリ２
のアドレスは分る。

【００２０】そこで、動き補正回路４は、動きベクトル
Ｓ３が格納されているＦＩＦＯから一定の周期（例え
ば、８×Ｄ）で動きベクトルＳ３を順次読み出す（この
動きベクトルＳ３は、遅延回路８−３にも入力される）
とともに、クロックに同期してカウントアップし、カウ
ントアップした結果と動きベクトルＳ３とを加算して読
み出しアドレスを生成して、フレームメモリ２からクロ
ックに同期して、１画素毎に順次読み出してゆく。これ
により、現フィールドの注目画素ＳＩに対応する動き補
正した前フィールドの映像信号の画素が、動き補正回路
４の出力信号Ｓ４により順次得られることになる。フレ
ーム間差分演算回路５は、現フィールドの画素ＳＩと動
き補正回路４から出力される画素Ｓ４をクロックに同期
して、２つのＳＲＡＭにそれぞれ順次記憶してゆき、１
ブロックのライン（例えば、８ライン）分の映像信号が
たまると、ＳＲＡＭから各ブロックに含まれる現フィー
ルドの画素と動き補正回路４からの画素Ｓ４とを同じア
ドレスで一定の周期（例えば、Ｄ／８）で読み出して、
減算器に出力する。

【００２１】減算器は、２つの信号の画素との差分をと
り、ＡＢＳで絶対値を取って、累積加算器により累積加
算してゆく。１ブロック分累積加算すると、ＦＩＦＯに
一旦記憶した後、一定の周期（例えば、８×Ｄ）でＦＩ
ＦＯから読み出して、累積加算した結果Ｓ５を出力す
る。一定の周期でＳＲＡＭ及びＦＩＦＯから読み出しを
行うので、現フィールドの注目画素ＳＩを入力してから
一定時間後に累積結果Ｓ５が出力される。水平エッジ検
出回路６は、１Ｄにより信号Ｓ４を遅延させ、減算器に
より１Ｄの出力と信号Ｓ４との差分をとり、ＡＢＳによ
り差分の絶対値をとる。ＡＢＳの出力を７個の１Ｄで順
次遅延させることにより、８個の画素間の差分の絶対値
を求めて、信号Ｓ６を出力する。

【００２２】垂直エッジ検出回路７は、１Ｈにより信号
Ｓ４を遅延させ、減算器により１Ｈの出力と信号Ｓ４と
の差分を取り、ＡＢＳにより差分の絶対値を取り、この
絶対値（注目画素のラインの画素と次のラインの画素の
差分の絶対値）と絶対値を１Ｈにより遅延させた信号
（注目画素のラインと前のラインの画素の差分の絶対
値）を求めて、信号Ｓ７を出力する。遅延回路８−１〜
８−３により、現フィールドの注目画素に対する動きベ
クトルＳ３、注目画素に対応する動き補正した信号Ｓ４
に対する、フレーム間差分演算回路５の累積加算結果Ｓ
５、水平エッジ検出回路６からの８個の画素間の差分の
絶対値Ｓ６、及び垂直エッジ検出回路７からの２個の画
素間の差分の絶対値Ｓ７が同一時刻に出力されるように
時間合わせを行って、信号Ｓ８−１〜８−３を出力す
る。

【００２３】図６は、図１中の判定回路の動作説明図で
ある。以下、図６を参照しつつ、判定回路９の動作の説
明をする。判定回路９は、信号Ｓ５と閾値αとを比較器
により比較して、信号Ｓ４の方が閾値αよりも小さいと
きには、動きベクトルＳ３が正確であると判断して、例
えば、ハイレベルを出力して、信号Ｓ５の方が閾値αよ
りも大きいときは、動きベクトルＳ３に信頼性がないの
で、映像信号ＳＩと信号Ｓ４とが一致していないと判断
して、例えば、ロウレベルを出力する。判定回路９は、
動きベクトルＳ３の絶対値と閾値δとを比較器により比
較して、動きベクトルＳ３の方が閾値δよりも小さいと
きは、注目画素が含まれるブロックは静止画像と判断し
て、例えば、ハイレベルを出力して、動きベクトルＳ３
の方が閾値δよりも大きいときには、注目画素が含まれ
るブロックは動画像と判断して、例えば、ロウレベルを
出力する。

【００２４】判定回路９は、信号Ｓ７と閾値βとを比較
器により比較して、信号Ｓ７に閾値βよりも大きなもの
があれば、垂直エッジと判断して、例えば、ハイレベル
を出力して、信号Ｓ７のすべてが閾値βよりも小さいと
きには、垂直エッジではないと判断して、例えば、ロウ
レベルを出力する。判定回路９は、信号Ｓ６と閾値γと
を比較器により比較して、信号Ｓ６に閾値γよりも大き
なものがあれば、水平エッジと判断して、例えば、ハイ
レベルを出力して、信号Ｓ６の方が閾値γよりも小さい
ときには、水平エッジではないと判断して、例えば、ロ
ウレベルを出力する。そして、判定回路９は、４個の比
較器の出力から、組み合わせ回路により、以下の選択信
号Ｓ８を出力する。

【００２５】（１） 信号Ｓ５＞α（動きベクトルが正
確ではない）場合は、遅延回路１４−３の出力Ｓ１４−
３を選択するように選択信号Ｓ８を出力する。これは、
注目画素ＳＩと信号Ｓ４とが一致していないとエッジ検
出した位置と実際にフィルタのかかる位置がずれるため
にスルーさせている。 （２） 信号Ｓ５＜α（動きベクトルが正確）、信号Ｓ
７＜β（垂直エッジでない）、信号Ｓ３の絶対値＜δ
（静止画像）の時は、空間メディアンフィルタ１３の出
力Ｓ１３を選択するように選択信号Ｓ８を出力する。図
４に示すように、空間メディアンフィルタ１３は、注目
画素ａがｎフィールドでｍラインであるとすると（ｎ−
１）フィールドの（ｍ−１）ライン、（ｎ＋１）フィー
ルドの（ｍ＋１）ラインのメディアンを取るものであ
り、注目画素ａから同じフィールド内でフィルタをかけ
る垂直メディアンフィルタ１１と比べてライン間が近い
ために高い解像度を得ることができ、しかも、注目画素
ａが直前と直後のフィールドの２画素の重心であるの
で、静止画像でも、輝度レベルが次第に変化してゆくよ
うな画素に対しては、注目画素ａは、他の画素と入れ替
わらないので、画質は保証される。

【００２６】また、インパルス性雑音は、ランダムに発
生して、フィールド間やライン間には相関性がなく、同
じラインの近傍でのみ相関性があるので、現フィールド
の注目画素にインパルス性雑音がある場合には、その注
目画素に対する空間メディアンフィルタ１３が対象とす
る直前と直後のフィールドの画素や注目画素と同じフィ
ールドでもインパルス性雑音が発生したラインに隣接す
る画素にはインパルス性雑音は発生せず、同一ライン上
のせいぜい９画素程度の幅で発生するものである。従っ
て、現フィールドの注目画素にインパルス性雑音が発生
しても、動き補正した前フィールドの画素には、インパ
ルス性雑音は発生しないので、現フィールドが垂直エッ
ジでなくかつ静止画像の場合は、空間メディアンフィル
タ１２により、インパルス性雑音の含まない最も距離の
近い画素に注目画素が置き換えられることになる。ま
た、現フィールドの注目画素にインパルス性雑音が発生
せず、静止画像でなくかつ垂直エッジでなければ、空間
メディアンフィルタ１３が選択されるが、図４に示すよ
うに注目画素ａに対して、最もラインの近くかつ注目画
素が重心となる直前・直後のフィールドの２つ画素と注
目画素とのメディアンなので、画質は保証される。

【００２７】（３） 信号Ｓ５＜α（動きベクトルが正
確）、信号Ｓ７＜β（垂直エッジでない）、信号Ｓ３の
絶対値＞δ（動画像）の時は、垂直メディアンフィルタ
１１の出力Ｓ１１を選択するように選択信号Ｓ９を出力
する。これにより、注目画素が動画像でかつ垂直エッジ
でなければ、垂直メディアンフィルタ１１の出力が選択
されることになり、現フィールドの注目画素がインパル
ス性雑音の時は、（２）の場合と同様にインパルス性雑
音の含まない垂直方向に隣接する画素で置き換えるられ
ることになる。また、（２）と（３）の場合には、水平
エッジであっても垂直エッジでなければ、空間メディア
ンフィルタ１３の出力Ｓ１３又は垂直メディアンフィル
タ１１の出力Ｓ１１が選択されて、垂直方向のメディア
ンがとられるので、水平エッジは保存される。

【００２８】（４） 信号Ｓ５＜α（動きベクトルが正
確）、信号Ｓ７＞β（垂直エッジである）、信号Ｓ６＜
γ（水平エッジでない）の時は、水平メディアンフィル
タ１２の出力Ｓ１２を選択するように選択信号Ｓ９を出
力する。これにより、現フィールドの注目画素が垂直エ
ッジであれば、水平メディアンフィルタ１２がかけられ
ることになり、１ラインの垂直エッジも保存される。ま
た、現フィールドの注目画素が垂直エッジでありインパ
ルス性雑音の場合には、水平メディアンフィルタ１２が
かけられて、９画素の水平方向のメディアンがとられる
ことになり、インパルス性雑音の影響が低減されること
になる。

【００２９】（５） 信号Ｓ５＜α（動きベクトルが正
確）、信号Ｓ７＞β（垂直エッジである）、信号Ｓ６＞
γ（水平エッジである）の時は、遅延回路１４−３の出
力Ｓ１４−３を選択するように選択信号Ｓ９を出力す
る。これにより、垂直エッジでかつ水平エッジであれ
ば、垂直エッジ及び水平エッジがともに保存される。ま
た、インパルス性雑音が前フィールドの注目画素に対応
する画素に発生したとき、現フィールドの画素にはイン
パルス性雑音が発生しないため、遅延回路１４−３の出
力Ｓ１４−３が選択されるので、問題がない。垂直メデ
ァンフィルタ１１は、第１の１Ｈにより映像信号ＳＩを
遅延させて、１Ｈの出力を第２の１Ｈにより遅延させ
る。そして、図２に示すように、（ｍ＋２）ラインの映
像信号ＳＩと注目画素である１Ｈの出力と（ｍ−２）ラ
インの画素である第２の１Ｈの出力とを入力して、これ
れらのメディアンをとってフィルタの出力Ｓ１１とす
る。

【００３０】水平メディアンフィルタ１２は、８個の１
Ｈにより順次遅延させる。そして、図３に示すように、
映像信号ＳＩと８個の各１Ｈの出力とを入力して、これ
ら９画素のメディアンを取ってフィルタの出力Ｓ１２と
する。空間メディアンフィルタ１３は、第１の１Ｈによ
り映像信号ＳＩを遅延させた信号と映像信号ＳＩを入力
して、現フィールドが偶・奇フィールドであるかによ
り、第１のセレクタにより、第１の１Ｈの出力（偶フィ
ールドの時）と映像信号ＳＩの出力（奇フィールドの
時）のいずれかを選択して、図４に示す（ｎ＋１）フィ
ールドの（ｍ＋１）ラインの画素を出力する。第１の１
Ｆと第２の１Ｈにより映像信号ＳＩを順次遅延させて、
図４に示すｎフィールドのｍラインの注目画素ａを出力
する。第２の１Ｈの出力を第２の１Ｆで遅延させて、現
フィールドが偶・奇フィールドであるかにより、第２セ
レクタにより、第２の１Ｆの出力（奇フィールドの時）
と第３の１Ｈの出力（偶フィールドの時）のいずれかを
選択して、図４に示す（ｎ−１）フィールドの（ｍ−
１）ラインの画素を選択する。

【００３１】そして、第１と第２のセレタクと第２の１
Ｈの出力とを入力して、３画素のメディアンを取って、
フィルタの出力Ｓ１２とする。遅延回路１４−１〜１４
−３は、現フィールドの注目画素ＳＩに対するフィルタ
出力が同じ時刻になるように時間合わせをして、信号Ｓ
１４−１〜Ｓ１４−３を出力する。選択回路１５は、遅
延回路１０により時間合わせをした選択信号Ｓ１０を入
力して、遅延回路１４−１〜１４−３の出力Ｓ１４−１
〜Ｓ１４−３、及び空間メディアンフィルタ１３の出力
Ｓ１３のいずれかを選択して、映像信号出力端子ＳＯに
出力する。映像信号出力端子ＳＯに出力された信号は、
例えば、ディジタル／アナログ変換して、画面に出力す
る。以上説明したように、本実施形態によれば、動きベ
トルＳ３によって補正した前フィールド信号に対してエ
ッジの検出を行い、その情報を用いて現フィールドの映
像信号ＳＩに最適なメディアンフィルタをかけるため静
止像、及び動画像に対しても効果的にノイズを除去でき
るとともに、エッジを保存させることができるので、画
質が向上する。なお、本発明は、上記実施形態に限定さ
れず種々の変形が可能である。その変形例としては、例
えば次のようなものがある。

【００３２】(i) 本実施形態では、インタレース走査
するＴＶ信号を例に説明したが、ノンインタレースの場
合も適用可能である。この時、空間メディアンフィルタ
１３は、注目画素と同じラインの前後のフィールドの画
素をフィルタの対象とすればよい。 (ii) 前フィールド画像は、現フィールドの１フレーム
周期前のものとしたが、２フレーム以上前のフィールド
のものであってもよい。 (iii) 本実施形態では後段に遅延回路８−１，８−２，
１４−１，１４−２を設けたが、遅延回路８−１，８−
２，１４−１，１４−２は、垂直エッジ検出回路６、水
平エッジ検出回路７、垂直メディアンフィルタ１１、水
平メディアンフィルタ１２の前段に設け、一部の遅延回
路は垂直エッジ検出回路６と水平エッジ検出回路７、又
は垂直メディアンフィルタ１１と水平メディアンフィル
タ１２で共有してもいいし、前段と後段に分けて設けて
もよい。 (iV) 空間メディアンフィルタ１３は、直前のフィール
ドの２画素（図４中の（ｍ−２）ラインと（ｍ＋２）ラ
イン）、又は直後のフィールドの２画素（図４中の（ｍ
−２）ラインと（ｍ＋２）ライン）としてもよい。

【００３３】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、第１〜６の
発明によれば、動きベクトルによって補正した前フレー
ムのフィールド信号に対してエッジの検出を行い、その
情報を用いて現フィールドの映像信号にフィルタをかけ
るため静止像、及び動画像に対しても効果的にノイズを
除去できるとともに、エッジを保存させることができる
ので、画質が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態のノイズ除去回路の機能ブロ
ック図である。

【図２】図１中の垂直メディアンフィルタを示す図であ
る。

【図３】図１中の水平メディアンフィルタを示す図であ
る。

【図４】図１中の空間メディアンフィルタを示す図であ
る。

【図５】図１中の動き補正回路の動作説明図である。

【図６】図１中の判定回路回路の動作説明図である。

【符号の説明】 １，２ フレームメモリ ３ 動きベクトル検
出回路 ４ 動き補正回路 ５ フレーム間差分
演算回路 ６ 水平エッジ検出
回路 ７ 垂直エッジ検出
回路 ８−１〜８−３ 遅延回路 ９ 判定回路 １０ 遅延回路 １１ 垂直メディアン
フィルタ １２ 水平メディアン
フィルタ １３ 空間メディアン
フィルタ １４−１〜１４−４ 遅延回路 １５ 選択回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 星野 良春 東京都渋谷区神南二丁目２番１号 日本放 送協会放送センター内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フレームを構成するフィールドの映像信
   号を画素毎に順次入力して、画素毎に記憶するフレーム
   メモリと、 現フィールドの注目画素と前記フレームメモリに記憶さ
   れたｎ（ｎ≧１の自然数）フレーム周期前のフィールド
   の画素とを入力して、前記現フィールドの前記注目画素
   と該注目画素に対応する前記前のフィールドの画素との
   間の動きベクトルを１つ又は複数の画素から構成される
   ブロック単位に検出する動きベクトル検出手段と、 前記現フィールドの前記注目画素の前記動きベクトルに
   基づいて、前記注目画素に対応する前記前のフィールド
   の画素を前記フレームメモリから順次読み出して動き補
   正する動き補正手段と、 現フィールドの注目画素と該注目画素に対応する前記動
   き補正した画素との差分の絶対値をその注目画素が属す
   る前記ブロックの領域又は該ブロックの一部の領域で累
   積加算し、前記現フィールドの前記注目画素を入力した
   時刻から一定の時間後に出力するフレーム間差分演算手
   段と、 前記動き補正された前記前のフィールドの画素に対して
   画面上で水平方向に位置する１つ又は複数の近傍画素の
   画素間の差分を取って水平エッジであるか否かを示す信
   号を出力する水平エッジ検出手段と、 前記動き補正された前のフィールドの画素に対して画面
   上で垂直方向に位置する１つ又は複数の近傍画素の画素
   間の差分を取って垂直エッジであるか否かを示す信号を
   出力する垂直エッジ検出手段と、 前記動き補正された前のフィールドの画素に対する、前
   記フレーム間差分演算手段の出力信号、前記垂直エッジ
   検出手段の出力信号、及び前記水平エッジ検出手段の出
   力信号が同じ時刻となるように時間合わせをする第１の
   遅延手段と、 前記動き補正された前のフィールドの画素に対する前記
   フレーム間差分演算手段の出力信号に基づいて、前記動
   きベクトルが正確か否かを判断して、正確でなければ、
   前記現フィールドの前記注目画素を選択し、前記動きベ
   クトルが正確でかつ垂直エッジ検出手段の出力信号が垂
   直エッジでないことを示す場合は垂直フィルタの出力を
   選択し、前記動きベクトルが正確でかつ垂直エッジ検出
   手段の出力信号が垂直エッジであることを示しかつ前記
   水平エッジ検出手段の出力信号が水平エッジでないこと
   を示す場合は水平フィルタの出力を選択し、それ以外は
   前記現フィールドの前記注目画素を選択するように選択
   信号を出力する判別手段と、 前記現フィールドの前記注目画素に対して画面上で垂直
   な方向に位置する１つ又は複数の近傍画素と前記注目画
   素との中から１つの画素を選択する前記垂直フィルタ
   と、 前記現フィールドの前記注目画素に対して画面上で水平
   な方向に位置する１つ又は複数の近傍画素と前記注目画
   素との中から１つの画素を選択する前記水平フィルタ
   と、 前記現フィールドの前記注目画素、該注目画素に対す
   る、前記垂直フィルタの出力信号、前記水平フィルタの
   出力信号、及び前記判別手段の前記選択信号とが同一時
   刻となるように時間合わせをする第２の遅延手段と、 前記第２の遅延手段により時間合わせをした、現フィー
   ルドの注目画素、前記垂直フィルタの出力信号、及び前
   記水平フィルタの出力信号のいずれかを前記選択信号に
   基づいて選択する選択手段とを、 備えたことを特徴とするノイズ除去回路。
2. 【請求項２】 フレームを構成するフィールドの映像信
   号を画素毎に順次入力して、画素毎に記憶するフレーム
   メモリと、 現フィールドの注目画素と前記フレームメモリに記憶さ
   れたｎ（ｎ≧１の自然数）フレーム周期前のフィールド
   の画素とを入力して、前記現フィールドの前記注目画素
   と該注目画素に対応する前記前のフィールドの画素との
   間の動きベクトルを１つ又は複数の画素から構成される
   ブロック単位に検出する動きベクトル検出手段と、 前記現フィールドの前記注目画素の前記動きベクトルに
   基づいて、前記注目画素に対応する前記前のフィールド
   の画素を前記フレームメモリから順次読み出して動き補
   正する動き補正手段と、 現フィールドの注目画素と該注目画素に対応する前記動
   き補正した画素との差分の絶対値をその注目画素が属す
   る前記ブロックの領域又は該ブロックの一部の領域で累
   積加算し、前記現フィールドの前記注目画素を入力した
   時刻から一定の時間後に出力するフレーム間差分演算手
   段と、 前記動き補正された前のフィールドの画素に対して画面
   上で水平方向に位置する１つ又は複数の近傍画素の画素
   間の差分を取って水平エッジであるか否かを示す信号を
   出力する水平エッジ検出手段と、 前記動き補正された前のフィールドの画素に対して画面
   上で垂直方向に位置する１つ又は複数の近傍画素の画素
   間の差分を取って垂直エッジであるか否かを示す信号を
   出力する垂直エッジ検出手段と、 前記動き補正された前のフィールドの画素に対する、前
   記動きベクトル、前記フレーム間差分演算手段の出力信
   号、前記垂直エッジ検出手段の出力信号、及び前記水平
   エッジ検出手段の出力信号が同じ時刻となるように時間
   合わせをする第１の遅延手段と、 前記動き補正された前のフィールドの画素に対する前記
   フレーム間差分演算手段の出力信号に基づいて、前記動
   きベクトルが正確か否かを判断して、正確でなければ、
   前記現フィールドの前記注目画素を選択し、前記動きベ
   クトルが正確でかつ前記動きベクトルが静止画像を示し
   かつ垂直エッジ検出手段の出力信号が垂直エッジでない
   ことを示す場合は空間フィルタの出力を選択し、前記動
   きベクトルが正確でかつ前記動きベクトルが動画像を示
   しかつ垂直エッジ検出手段の出力信号が垂直エッジでな
   いことを示す場合は垂直フィルタの出力を選択し、前記
   動きベクトルが正確でかつ垂直エッジ検出手段の出力信
   号が垂直エッジであることを示しかつ前記水平エッジ検
   出手段の出力信号が水平エッジでないことを示す場合は
   水平フィルタの出力を選択し、それ以外は前記現フィー
   ルドの前記注目画素を選択するように選択信号を出力す
   る判別手段と、 前記現フィールドの前記注目画素の位置に画面上で距離
   の近い、前記現フィールドの直前のフィールドの１つ又
   は複数の画素、前記現フィールドの直後のフィールドの
   １つ又は複数の画素、又は前記現フィールドの直前と直
   後のフィールドの１つ又は複数の画素と、前記注目画素
   との中から１つの画素を選択する前記空間フィルタと、 前記現フィールドの前記注目画素に対して画面上で垂直
   な方向に位置する１つ又は複数の近傍画素と前記注目画
   素との中から１つの画素を選択する前記垂直フィルタ
   と、 前記現フィールドの前記注目画素に対して画面上で水平
   な方向に位置する１つ又は複数の近傍画素と前記注目画
   素との中から１つの画素を選択する前記水平フィルタ
   と、 前記現フィールドの前記注目画素、該注目画素に対す
   る、前記垂直フィルタの出力信号、前記水平フィルタの
   出力信号、及び前記判別手段の前記選択信号とが同一時
   刻となるように時間合わせをする第２の遅延手段と、 前記第２の遅延手段により時間合わせをした、前記現フ
   ィールドの前記注目画素、前記空間フィルタの出力信
   号、前記垂直フィルタの出力信号、及び前記水平フィル
   タの出力信号のいずれかを前記選択信号に基づいて選択
   する選択手段とを、 備えたことを特徴とするノイズ除去回路。
3. 【請求項３】 前記垂直フィルタは、 前記注目画素と前後のラインの画素との３画素の中間値
   の画素を選択するメディアンフィルタであることを特徴
   とする請求項１、又は２記載のノイズ除去回路。
4. 【請求項４】 前記水平フィルタは、 前記注目画素と前記１つ又は複数の近傍画素との中間値
   の画素を選択するメディアンフィルタであることを特徴
   とする請求項１、又は２記載のノイズ除去回路。
5. 【請求項５】 前記空間フィルタは、 前記注目画素が前記直前と直後のフィールドにそれぞれ
   位置する２つの画素の重心位置であって、前記注目画素
   と前記２つの画素との中間値の画素を選択するメディア
   ンフィルタであることを特徴とする請求項２記載のノイ
   ズ除去回路。