JPH10511530A - テレビジョン受信機におけるデータのフィルタリング - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 データ（Ｏ）を処理して低減データを得る過程（７）と、低減データを遅延して遅延データを得る過程（９）と、遅延データを補間処理して補間データ（Ｒ）を得る過程（１１，１３）と、前記補間データ（Ｒ）及び入力データ（Ｉ）を組合せてフィルタ処理されたデータ（Ｏ）を得る過程（１〜５）とを具えているデータフィルタリング方法において、補間過程（１１，１３）が、入力データ要素（ｐ）に応じていくつかの遅延データ要素から１つの遅延データ要素を供給する過程（１３）を含むようにする。

Description

【発明の詳細な説明】 テレビジョン受信機におけるデータのフィルタリング 本発明はデータをフィルタリングする方法及び装置に関するものである。本発 明は画像データ用のノイズフィルタに用いるのが好適である。本発明は斯種のノ イズフィルタを具えているテレビジョン受信機にも関するものである。 ＥＰ−Ａ−０，５８１，０５９にはノイズ低減回路によってテレビジョン信号 又はビデオ信号中のノイズをフィルタリングする方法が開示されており、ノイズ 低減回路は入力信号を受信する第１入力端子と、ノイズ低減回路のフィールド遅 延された出力信号の低周波部分を受信する第２入力端子とを有している。ノイズ 低減回路の出力端子と前記フィールド遅延された出力信号を得るフィールド遅延 回路との間にはノイズ低減回路の出力信号のデータ率を低減させるためにデシメ ーションフィルタを設けている。特に、帯域幅は1/2に低減され、データ率も同 じ割合で低減され、且つビット分解能は８ビットから７ビットに低減される。フ ィールド遅延回路とノイズ低減回路の第２入力端子との間には補間フィルタを設 けている。デシメーションフィルタと補間フィルタとを設けることにより記憶容 量が低いフィールド遅延回路を用いることができる。必要とされる記憶容量をさ らに低減させようとする場合に、従来の技法を用いると、妨害アーチファクトが 生ずることになる。 本発明の目的は特に、前記必要とされる記憶容量のさらなる低減を妨害アーチ ファクトを生じることなく得ることのできる改善データフィルタリング法を提供 することにある。このために、本発明の第１の要点は請求の範囲１に記載したよ うな方法を提供することにある。本発明の第２要点は請求の範囲８に記載したよ うな装置を提供することにある。本発明の第３の要点は請求の範囲９に記載した ようなテレビジョン受信機を提供することにある。有利な実施態様は従属する請 求の範囲に記載した通りである。 本発明は好適実施例に従って、低減データを得るためにデータを処理する過程 と、遅延データを得るために低減データを遅延する過程と、補間データを得るた めに遅延データを補間処理する過程と、フィルタ処理されたデータを得るために 補間データ及び入力データを組合せる過程とを具えており、前記補間過程が入力 データに応じていくつかの遅延データ要素から１つのデータ要素を供給する過程 を含むようにしたデータフィルタリング方法を提供する。 次に実施例を参照して本発明を説明する。 図面中： 図１は本発明による一次の時間的にサブサンプリングする巡回形の動き適応ノ イズフィルタを具えているテレビジョン受信機の実施例を示し； 図２は本発明の実施例による非線形補間におけるブロック及び画素の位置を示 す。 ビデオ信号を処理するのに、以前のライン、フィールド又はフレームのビデオ 信号を知っておくことが必要となることがよくある。このことは、ライン、フィ ールド及びフレームメモリのような、必要な遅延をもたらす要素が必要であるこ とを意味している。遅延信号のうちの低周波の内容だけを必要とするような或る タイプの信号処理（例えばノイズフィルタリング）にメモリを用いる場合に、こ うしたメモリの内容はＥＰ−Ａ−０，５８１，０５９に記載されているようにサ ブサンプリングすることができる。サブサンプリングメモリの前には一般に低域 通過フィルタがあり、しかもサブサンプリングメモリの後には一般に補間フィル タがある。 本発明の実施例に従って、サブサンプリング周波数を故意にナイキスト基準以 下の周波数に選定する場合、遅延したサブサンプリング信号にて利用できる情報 は元の信号を首尾良く再構成するのに十分でなくなる。しかし、再構成に必要な 追加の情報は遅延されていない現在の信号から得ることができる。 本発明の着想は、遅延されていない現在の信号中の情報を用いて遅延信号の情 報を再構成するのを助けることにある。特に、遅延サブサンプリング信号から数 個の補間候補を計算し、且つ遅延されていない現在の信号にけおる参照画素との 絶対差が最小の補間候補を遅延信号の補間画素として選定するようにする。 一次の時間的巡回形動き適応ノイズフィルタに必要されるメモリの容量は、従 来の画素ベースでのフィールドメモリを図１に示すように、ブロックベースのサ ブサンプリングフィールドメモリと置換えることによって低減させることができ る。図１では、入力ビデオ信号Ｉを減算器１に供給し、この減算器の第２入力端 子には再構成される遅延信号を受信させる。減算器１の出力信号は動き信号ｋを 得る動き検出器２に供給され、動き信号ｋにより減算器１の出力信号を乗算器３ にて逓倍する。乗算器３の出力信号は加算器５により再構成遅延信号Ｒに加えら れ、これによりノイズ低減出力信号Ｏが得られる。このノイズ低減出力信号Ｏは 他のビデオ信号処理回路１５（例えば、輝度及びコントラストの調整や、増幅処 理等）に供給され、この回路１５の出力はディスプレイユニット１７に供給され る。 ノイズフィルタでは、図２に示したように４×８個の画素から成る各ブロック に対する１つの平均値を求めるブロック平均回路７に前記ノイズ低減出力信号Ｏ を供給する。図２で、太線及び大文字記号はブロックを示し、細線は画素を示し ている。ブロック平均回路７の出力はブロックフィールド遅延回路９に供給され 、この遅延回路９はいくつかの遅延データ要素を双一次補間器１１へ供給する。 従って、ブロックフィールド遅延回路９はフィールドにおける画素ブロックの 平均値だけを記憶する。ブロックの大きさは、例えば縦方向の４ラインに水平方 向の８画素を掛けた大きさとする。このようにすることによりデータの量が従来 におけるよりもずっと少なく、1/32に低減する。フィールドを元のサンプリング 速度で再生するために双一次補間を用いる。しかし、双一次補間器１１の出力信 号を再構成ビデオ信号Ｒとして用いると、元の画像のエッジ付近のアーチファク トが見えるようになる。これは補間サブサンプリング信号に高周波分がなくなり 、即ち補間サブサンプリングフィールドメモリに由来するエッジが“軟化される ”ことにより生ずる。動き適応形の非線形フィルタリングの強度は双方の入力の 差に依存する。フィールドメモリからの“軟化”エッジのために、斯かる入力の 差はエッジに近づくにつれて増大するようになる。このことはに延いては、ノイ ズフィルタリングの強度を局部的に低下させることになる。従って、帯域幅が大 きい入力信号と低周波のフィールド遅延信号とを組合せた信号にノイズフィルタ リングを適用すると、出力画像のシャープなエッジ付近のノイズが可視的にブレ ークスルーすることになる。 本発明の実施例によれば、双一次補間器１１の機能を非線形フィルタにより増 大させ、補間器１１が幾つかの補間候補のうちから適当な補間候補を選定して、 局部的な差異を減少させるようにする。このために、ブロックフィールド遅延回 路９からの幾つかの遅延データ要素を選択回路１３へ供給する。双一次補間器１ １は補間したデータ要素を選択回路１３へ供給する。選択回路１３は入力ビデオ 信号Ｉからの入力データ要素、例えば目下受信中の画素ｐも受信する。選択回路 １３は入力データ要素ｐに応じて、ブロックフィールド遅延回路９及び双一次補 間器１１から受信されるデータ要素のうちの１つデータ要素を選択する。特に、 入力データ要素ｐに対して最小の絶対差を呈するデータ要素が再構成データ要素 Ｒとして減算器１及び加算器５へと供給されるようにする。 従って、本発明の好適実施例によると、最善の補間候補の選択基準は、その候 補と参照画素との絶対差にある。参照画素は遅延されていない現在の画像におけ る現行位置の画素である。補間器１１からの双一次補間データ要素以外に、非線 形補間フィルタ（選択回路１３）は４つの追加の入力を有する。これらの入力は ブロックフィールド遅延回路９から受信される４つの周囲ブロックの値である。 これらのブロックは現在の画素ｐが属しているブロックである現行ブロックＣの 上にあるブロックＡと、下にあるブロックＢと、左側のブロックＬと、右側のブ ロックＲである。現行ブロックＣはサブサンプリングされるフィールド遅延回路 ９の双一次補間によって表わされ、この双一次補間は図２に示すようにブロック １１＝Ｃ、１２＝Ｒ、１３＝Ｂ及び１４で計算される。 なお、本発明は上述した実施例のみに限定されるものでなく、添付した請求の 範囲を逸脱することなく、幾多の変更を加え得ることは当業者に明らかである。 実施例では平均値を遅延させて記憶するようにしたが、入力値のグループからの 中間値又は単に１つの（サブサンプリングした）値のような他の表現値を平均値 の代りに記憶することもできる。実施例では、補間候補を選択する参照画素を、 目下受信されている画素ｐとしたが、参照画素は一層円滑なスイッチング特性を 得るために或る程度低域通過フィルタリング処理をしておくこともできる。実施 例ではいくつかの遅延データ要素のうちから１つの遅延データ要素を選択するよ うにしたが、与えられるデータ要素が遅延データ要素を加重フィルタリングして 得られ、この際の重み付けが遅延データ要素と参照画素との間の絶対差に依存す るようにするもっと柔軟な選択も可能である。実施例ではフィールド遅延の場合 を示したが、ライン遅延や、フレーム遅延のような他の遅延でも同じように可能 である。ライン遅延を用いる場合には、或るライン上の隣接する画素から成るそ れぞれのグループを表すデータ要素を記憶するようにする。或る表現値を計算す るのに、必ずしも各ラインにて同じ水平方向の位置におけるグループをとる必要 はなく；ライン遅延回路に記憶する表現値は、ライン毎に水平方向にシフトさせ て、一種の五点形のサブサンプリングパターンを形成するようなグループから得 ることができる。このようにライン毎にシフトさせるとアーチファクトの数が減 少することになる。規則性が多少劣るパターンを用いることもでき、例えば８個 のサンプルのうちの１つを記憶する場合に、ラインが交互に水平方向に＋２及び −２サンプルシフトしてもアーチファクトが低減する良好な結果が得られた。二 次元グループを１つの表現値に減らす場合に、４×８個の画素ブロックの代りに 、他のサイズのブロックを同じように用いることができる。この場合にも、ブロ ックの境界線はフィールドを通じて同じ水平方向の位置とする必要はない。選択 回路１３には前述した４つの値Ａ，Ｂ，Ｌ，Ｒ以外に、又はその代りとして他の 遅延表現値を供給することもできる。双一次補間の代りに、他の補間アルゴリズ ムを用いることができる。組合せ回路１，３，５は、入力信号Ｉにｋを乗じる第 １乗算器と、再構成信号Ｒに１−ｋを乗じる第２乗算器と、双方の乗算結果を加 算する加算器とで置換えることができる。図１の実施例は遅延信号と入力信号と の極めて簡単な組合せを示しており、即ち１つの入力サンプルｐを再構成信号Ｒ からの１つのサンプルと組合せるようにする。もっと精巧な組合せも可能なこと は勿論であり、例えばＷＯ−Ａ−９５／１６３２２（代理人の処理番号ＰＨＮ１ ４．７７７）に示されるように、３つの入力サンプルと５つの遅延サンプルとを 組合せ、基本的には現在の入力サンプルとは或る所定のしきい値以下にしか相違 しないようなサンプルだけを考慮するようにすることもできる。請求の範囲にお ける括弧内の参照符号は請求の範囲を限定するものとして解釈されるべきもので はない。本発明は幾つかの個別要素を具えているハードウェアによつて実現する ことも、又適当にプログラムしたコンピュータによって実現することもできる。 要するに、本発明の実施例によれば、一次の時間巡回形動き適応ノイズフィル タのコストを低減させるために、所要のフィールドメモリをサブサンプリングす ることを提案する。サブサンプリングを行った後に画像内容を再構成するために 、非線形補間を用いることを提案する。非線形補間は一組の補間候補のうちから 最良のものとを選定する。この最良の補間候補に対する選定基準は、その補間候 補と参照画素との絶対差が最小となるものとする。参照画素は遅延してない現在 の画像における現在の位置の画素とする。こうすることにより、サブサンプリン グフィールドメモリの双一次補間に較べてパーフォーマンスが遙かに向上する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．データ（Ｏ）を処理して低減データを得る過程（７）と； 前記低減データを遅延して遅延データを得る過程（９）と； 前記遅延データを補間処理して補間データ（Ｒ）を得る過程（１１，１３） と； 前記補間データ（Ｒ）と入力データ（Ｉ）とを組合せて、フィルタ処理され たデータ（Ｏ）を得る過程（１〜５）と； を具えているデータフィルタリング方法において、 前記補間過程（１１，１３）が、前記入力データ（Ｉ）に応じていくつかの 遅延データ要素（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｌ，Ｒ）から１つの遅延データ要素を供給する過 程（１３）を含むことを特徴とするデータフィルタリング方法。 ２．前記遅延データ要素（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｌ，Ｒ）のうちの少なくとも１つのデー タ要素（Ｃ）を前記遅延データ要素のうちの複数個の遅延データ要素（１１〜１ ４）に基づく双一次補間（１１）によって得ることを特徴とする請求の範囲１に 記載の方法。 ３．前記遅延データ要素を供給する過程（１３）が、前記いくつかの遅延データ 要素（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｌ，Ｒ）の各々と、入力データ要素（ｐ）との絶対差を求め る過程及び前記入力データ要素（ｐ）に対して絶対差が最小の遅延データ要素（ Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｌ，Ｒ）を前記補間データ要素（Ｒ）として供給する過程を含むこ とを特徴とする請求の範囲１に記載の方法。 ４．前記遅延データ要素（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｌ，Ｒ）を、前記入力データ要素（ｐ） に水平及び／又は垂直方向にて近いものとすることを特徴とする請求の範囲３に 記載の方法。 ５．前記遅延データ要素を供給する過程（１３）が依存している前記入力データ （Ｉ）がフィルタリング処理されていることを特徴とする請求の範囲１に記載の 方法。 ６．前記処理過程（７）が連続するライン間で水平方向にシフトされるパターン 内の前記データをサブサンプリングする過程を含むことを特徴とする請求の範 囲１に記載の方法。 ７．前記遅延データ要素を供給する過程（１３）が、前記遅延データ要素（Ａ， Ｂ，Ｃ，Ｌ，Ｒ）を前記入力データ（Ｉ）に依存する重みで加重フィルタリング する過程を含むことを特徴とする請求の範囲１に記載の方法。 ８．データ（Ｏ）を処理して低減データを得るデータ処理手段（７）と； 前記低減データを遅延して遅延データを得る遅延手段（９）と； 前記遅延データを補間処理して、補間データ（Ｒ）を得る補間手段（１１， １３）と； 前記補間データ（Ｒ）と入力データ（Ｉ）とを組合せて、フィルタ処理され たデータ（Ｏ）を得るデータ組合せ手段（１〜５）と； を具えているデータフィルタリング装置において、 前記補間手段（１１，１３）が、前記入力データ（Ｉ）に応じていくつかの 遅延データ要素（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｌ，Ｒ）から１つの遅延データ要素を供給する手 段（１３）を含むことを特徴とするデータフィルタリング装置。 ９．請求の範囲８に記載したようなデータフィルタリング装置と； 前記フィルタ処理したデータ（Ｏ）をさらに処理して表示信号を得るための ビデオ信号処理手段（１５）と； 前記表示信号を表示するためのディスプレイユニット（１７）と； を具えているテレビジョン受信機。