JPS5853826B2 - 画像信号処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はフレームメモリを用いて、リカーシブフィルタ
（′ｒｅｃｕｒｓｉｖｅ ｆｉｆｅｒ） を構成し、
映像信号のランダム雑音を軽減する装置に関するもので
ある。

従来テレビカメラでは輝度レベルに応じてＳ／Ｎ比を改
善しようとする画像処理方式があった。

この方式はガンマ補正回路部において、輝度レベルの低
い部分では輝度レベルの高い部分に比較して信号の周波
数特性を下げることにより、輝度レベルの低い部分のＳ
／Ｎ比を輝度レベルの高い部分のＳ／Ｎより良くするも
のでかなり良好な画質が得られていた。

一般にテレビジョン信号において、画面の静止部分では
フレーム間の相関は信号成分については大きく、雑音成
分についてはない。

従っであるひとつのフレームの信号（以下説明を簡単に
するため入力された現フレームの信号と称す）と１フレ
ーム前の信号との相関をとり、相関の大きさに応じた比
率で２つの信号を混合し、混合した信号を新しいテレビ
ジョン信号としてフレームメモリに記憶する動作を反復
劣ることにより、動きの少ない画信号に限れば信号成分
のレベルを低下させることなく、フレーム相関のない雑
音成分についてはそのレベルを低下させることができＳ
／Ｎ比を改善することができる。

上記のようにフレーム相関を用いた雑音軽減装置の従来
の例を第１図に示して説明する。

この雑音軽減装置の基本的な動作はテレビジョン信号を
一般にリカーシブフィルタ（ｒｅｃｕｒｓｉｖ。

ｆｉｌｔｅｒ）と呼ばれるフィルタを通過させ、新たな
テレビジョン信号を出力させることにある。

リカーシブフィルタはその出力信号が、入力信号のみな
らず既にこのリカーシブフィルタが出力した信号とによ
り決定される特徴を有したもので、例えば出力部に遅延
回路があり、この遅延回路出力を一定の割合で入力側に
戻して入力信号と混合させその混合信号が即ち入力であ
るという構成が一般的である。

第１図で、１は符号化された出力を発生するＡ／Ｄ変換
器、２はＡ／Ｄ変換器１の出力を入力とする演算回路、
３はＡ／Ｄ変換器１の出力を入力する動き検出回路、４
は演算回路２の出力を入力するフレームメモリで、フレ
ームメモリ４の出力はクロマ反転回路５を介して前記動
き検出回路３に入力されている。

６は動き検出回路３の出力に応じて演算回路２に定数Ｋ
を発生する混合比率発生回路である。

前記フレームメモリ４の駆動部を説明すると、７は入力
テレビジョン信号から同期信号を分離する同期分離回路
、８は同期分離回路７の出力により各種のクロックを作
成するクロック発生回路、９はアドレスカウンタ、１０
はアドレスカウンタ９の出力によりフレームメモリ４の
読み出し、書き込みを制御するＲ／Ｗ制御回路である。

また１１は演算回路２の出力を出力テレビジョン信号に
変換するＤ／Ａ変換器である。

次にこの装置の動作を説明する。

入力されたテレビジョン信号はＡ／Ｄ変換器１により符
号化され、この符号化された信号Ａは演算回路２と動き
検出回路３にそれぞれ加えられる。

動き検出回路３には前記信号Ａと、この信号Ａに対して
副搬送波の位相が反転された１フレーム前の信号Ｂとが
入力され、２つの信号の差が絵素ごとに求められる。

この動き検出回路３の絵素ごとの差信号出力を混合比率
発生回路６に加え、差信号レベルに応じて定数にの値を
決定する。

演算回路２には、前記の信号Ａと、信号Ａに対して１フ
レーム前の信号Ｂと、混合比率発生回路６の出力である
定数にとが入力され１次のような演算が行なわれる。

１ １ ３ にの値として、例えばに＝” ４’ ２’ ４ ”
のように簡単な値にすれば演算回路２自体の構成が簡単
になる。

演算回路２の出力信号（上記信号Ｃ）はフレームメモリ
４とＤ／Ａ変換器１１に加えられている。

そしてＤ／Ａ変換器１１の出力が出力テレビジョン信号
である。

ここでフレームメモリ４の出力は、ちょうど信号Ａの１
フレーム前の信号とする必要があるが、テレビジョン信
号の副搬送波の位相は１フレームごとに反転しているの
で、クロマ反転回路５により位相を反転して信号Ｂを作
成している。

このようにすれば動き検出回路３の２つの入力信号Ａ。

Ｂは副搬送波の位相が合致しかつちょうど１フレームの
時間差の信号となり、フレーム間の差信号を求めること
が可能となる。

第３図は、文献ＳＭＰＴＥ Ｊ Ｖｏｌ、８７ Ａ
３ＭＡＲＣＨ１９７８にも示されているように、定数に
とＳ／Ｎ比の改善度の関係を理論的に求めたもので、画
面が全く動かない場合、即ちフレーム間の信号に差がな
い場合の定数にの値とＳ／Ｎ比の改善度の関係を示すも
のである。

例えばフレーム間の信号に差がないときに＝０．６に設
定すればＳ／Ｎ比を約６ｄＢ改善できることになる。

第１図に示した従来の装置では、画面の動きのある部分
ではその動きの大きさに応じてＳ／Ｎ比の改善度が決定
され、動きのある部分では静止部分に比較してＳ／Ｎ比
の改善度が低下する特性を有している。

本発明はリカーシブフィルタの特徴を生かし、さらに輝
度レベルに応じてＳ／Ｎ比の改善度を制御することによ
り、良好な品質の画面を得るようにしたもので、第２図
にその一実施例のブロック図を示して説明する。

この第２図において第１図と同機能を有する回路、装置
は同一の番号を付しである。

本実施例の特徴は、Ａ／Ｄ変換器１の出力信号Ａが演算
回路２、動き検出回路３に入力されると同時にディジタ
ルフィルタ１２に導かれ、このディジタルフィルタ１２
の出力で混合比率発生回路１３が制御されている点にあ
る。

前記ディジタルフィルタ１２は出力信号Ａから輝度信号
成分を分離し、輝度レベルに応じた制御出力を発生する
。

一方動き検出回路３では、現フレームの信号Ａと、その
１フレーム前の信号Ｂとの差信号Ｍを求め、絶対値回路
１４で差信号の絶対値ＩＭ＋を形成する。

ここで第４図に差信号の絶対値ＩＭ＋と前述の混合の定
数にとの関係の一例を示す。

この第４図の関係は、静止部分でのＳ／Ｎ比の改善度を
６ ｄＢ（Ｋ＝０．６ ）と定め、実際に出力された画
像を見ながら画質を評価し、動きの大きい部分では信号
の相関が少ないため残像が残ることになるので、この画
質を評価しつつ動き量に比例してＫの値を小さく定めた
ものであって、この値はＦＲＯＭに設定されている。

したがって、フレーム間の差信号の絶対値がゼロの場合
、即ち画面の静止した部分については１Ｍ１＝・０でに
＝０．６となり、次に第３図からＳ／Ｎ比の改善度は約
６ｄＢとなることがわかる。

本実施例の混合比率発生回路１３では、ディジタルフィ
ルタ１２の制御出力（輝度レベルに応じた制御出力）に
よりＳ／Ｎ比の改善度を切り換えている。

即ち輝度レベルが高いときにはＳ／Ｎ比の改善度を小さ
くし、輝度レベルが低いときにはＳ／Ｎ比の改善度を大
きくするように特性を切換えるものである。

これは差信号の絶対値信号ＩＭと定数にとの関係を記憶
させたＦＲＯＭを輝度信号レベルに応じて切換えること
により実現できる。

上記の特性の切換えの一例を第５図に示す。

第５図において輝度レベルが高い時にａの曲線を、中間
レベルの時すの曲線を、レベルの低い時にＣの曲線を用
いるようにする。

この場合には差信号の絶対値ＩＭ＋が小さいとき、即ち
画面の動きが比較的少ない部分において、輝度レベルが
低いときにＳ／Ｎ比の改善度がより大きくなる。

第６図には他の特性の場合を示し、輝度レベルの高、中
、低に対してａ、ｂ、ｃの曲線で示したのは第５図の場
合と同様である。

第６図では差信号の絶対値ＩＭ＋が大きい時、即ち画面
の動きが比較的大きい部分において、輝度レベルが低い
時にＳ／Ｎ比の改善度がより大きくなる。

第７図は上記２つの特性を複合したもので、輝度レベル
の高、中、低に対してａ、ｂ、ｃの曲線を対応させると
、画面の動きの大きさにかかわらず、輝度レベルが低い
時にＳ／Ｎ比の改善度がより大きくなる。

なお、第５図〜第７図に示す特性は、第４図に示した特
性と同様に、実際に出力された画像の画質を評価しつつ
設定したものである。

本実施例では輝度レベルが高いほどＳ／Ｎ比の改善度を
小さくシ、輝度レベルが低いほどＳ／Ｎ比の改善度を大
きくすることにより従来に増して格段の画質向上を実現
することができた。

さらに輝度レベルに応じて切換えられる特性も、第５図
〜第７図のように任意に設定して選ぶことが可能で、画
面の動きが比較的少ない部分において上記のように輝度
レベルの低いほどＳ／Ｎ比の改善度を大きくするには第
５図の特性を、画面の動きが比較的大きい部分について
上記の効果を得るには第６図の特性を、画面の動きの大
小にかかわらず上記の効果を得るには第７図の特性を選
べばよい。

以上で説明した実施例はフレームメモリを用いてテレビ
ジョン信号に含まれるランダム雑音を軽減する装置であ
るが、この装置に含まれたフレームメモリを巧みに用い
ることにより同時に異種同期映像信号の同期変換機能を
備えた他の実施例について以下に説明する。

第８図において、２１は映像信号が入力される端子、２
２はＡ／Ｄ変換器、２３はノイズを除去するための演算
を行なう演算部で、たとえば第２図における回路２，３
，１２〜１４等を含むものである。

２４は１フレームの記憶容量をもつフレームメモリ、２
５はＤ／Ａ変換器、２６は処理された信号の出力端子、
２７は入力信号に応じたりロック信号を発生するクロッ
ク発生部、２８は基準同期信号の加えられる端子、２９
はこの基準同期信号に同期したクロック信号を発生する
クロック発生部、３０はバッファメモリである。

次にこの実施例の動作について説明する。

端子２１より入力した映像信号はＡ／Ｄ変換器２２に入
り、アナログ−ディジタル変換され、ディジタル信号と
してノイズ軽減のための演算部２３に加えられる。

また映像信号はクロック発生部２７に加えられ、ここで
入力映像信号に同期したクロック信号を発生し、Ａ／Ｄ
変換器２２を制御すると同時にメモリ書込みサイクル信
号、読み出しサイクル信号をそれぞれ端子ｄ、ｆよりフ
レームメモリ２４に供給する。

従ってフレームメモリ２４には端子ｄよりの書き込み信
号に制御されて端子ａに供給された入力映像信号画素が
フレームメモリ２４内の番地と一対一の対応をして書き
込まれる。

またクロック発生部２９は端子２８に供給される基準同
期信号と同期した読み出しサイクル信号を発生し、端子
ｅよりフレームメモリ２４に加工られる。

したがって基準同期信号と同期してフレームメモリ２４
より画像情報を読み出すことにより端子すに基準同期と
同期したディジタル映像信号が得られる。

この信号はＤ／Ａ変換器２５によってアナログ信号に変
換されて端子２６に加えられる。

この出力は端子１１に加えられた映像信号が端子２８に
加えられた基準同期信号の同期に変換されたものとなる
。

さらにこの実施例においては上記同期変換機能のために
基準同期による読み出しサイクル信号により同期変換さ
れた映像信号を端子すに読み出すと同時に、入力映像信
号と同期した読み出しサイクル信号を端子ｆよりメモリ
２４に加えてフレームメモリ２４からの信号読み出しを
行なう。

したがって端子Ｃに入力映像信号と同期し、かつ一フレ
ームだけ遅延した信号を読み出すことができる。

読み出された信号はバッファメモリ３０で一時記憶され
また位相反転されＡ／Ｄ変換器２２によりＡ／Ｄ変換さ
れた入力映像信号とタイミングを合致させた後に演算処
理２３で演算処理され、ノイズ軽減された信号が端子ａ
に得られる。

このため端子すには演算処理部２３にてノイズ軽減され
しかも基準同期信号によりフレームメモリ２４から読み
出されたディジタル映像信号が現われる。

以上の説明から明らかなように本発明によればフレーム
メモリを用いて有効に雑音軽減を行ない画質を向上させ
ることができる。

またフレームメモリを増加させることなく、そのフレー
ムメモリを共用して雑音軽減と同時に同期変換を行なわ
せることができ、安価に多機能を備えた処理装置を提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の画像信号処理装置のブロック図、第２図
は本発明の一実施による画像信号処理装置のブロック図
、第３図は定数にとＳ／Ｎ比改善度の関係線図、第４図
は差信号の絶対値と定数にの関係線図、第５図、第６図
、第７図は本発明の各種実施例における差信号の絶対値
と定数にの関係線図、第８図は他の実施例のブロック図
である。 ２・・・・・・演算回路、３・・・・・・動き検出回路
、４゜２４・・・・・・フレームメモリ、１３・・・・
・・混合比率発生回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ テレビジョン信号のあるひとつのフレームの信号（
   以下特定フレームと称す）と、この特定フレームの信号
   に対して１フレーム前の信号との差異を検出することに
   より画像のフレーム間の動きを検出する動き検出回路と
   、前記動き検出回路の出力を入力となし前記特定フレー
   ムの信号とその１フレーム前の信号との混合比率を定め
   る混合比率発生回路と、前記混合比率発生回路で定めら
   れた混合比率で前記特定フレームの信号とその１フレー
   ム前の信号とを混合する演算回路と、前記演算回路の出
   力信号を入力となして記憶するとともに出力を１フレー
   ム前の信号として前記動き検出回路に加えるフレームメ
   モリとを備え、前記特定フレームの信号の輝度信号レベ
   ルに応じて前記混合比率発生回路を制御し混合比率を可
   変となすことを特徴とする画像信号処理装置。 ２ 書き込みサイクルと非同期の読み出しサイクルと、
   前記書き込みサイクルと同期関係にある読み出しサイク
   ルとを有するフレームメモリと、テレビジョン信号のあ
   るひとつのフレームの信号（以下特定フレームと称す）
   と、前記フレームメモリより前記書き込みサイクルと同
   期関係にある読み出しサイクルで読み出された前記特定
   フレームの信号に対して１フレーム前の信号との差異を
   検出することにより画像のフレーム間の動きを検出する
   動き検出回路と、前記動き検出回路の出力を入力となし
   前記特定フレームの信号とその１フレーム前の信号との
   混合比率を定める混合比率発生回路と、前記混合比率発
   生回路で定められた混合比率で前記特定フレームの信号
   とその１フレーム前の信号とを混合してその出力を前記
   フレームメモリに入力する演算回路とを備え、前記特定
   フレームの信号の輝度信号レベルに応じて前記混合比率
   発生回路を制御し混合比率を可変となすことを特徴とす
   る画像信号処理装置。