JPS6080388A - ノイズ除去回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は９例えばディジタルクロマキー装置のキーｍ
号のノイズ除去に適用ぎｎるディジタルのノイズ除去回
路に関する。

「背景技術とその問題点」 ディジタル情報信号中に含まれるノイズ？除去するため
に、従来では、ディジタルローパスフィルタが用いらｎ
ていた。しかしながら嘗ディジタルローパスフィルタは
、信号の波形のなまりを生じさせずに、大レベルのイン
パルス状ノイズを除去することが困難であった。また、
ディジタルローパスフィルタは、多数のレジスタ、乗算
器及び加算器を必要とするので、構成が大規模となり。

処理速度が遅い欠点があった。

そこで、連続する少なくとも３個のサンプルデータのう
ちで、中間の値のサンプルデータを選択し、インパルス
状ノイズを除去する非線形フィルタが本願出願人より提
案ｇｒｔでいる。この非線形フィルタによｎば、殆どの
場合、３個の連続するサンプリングデータが単調性分保
っているので。

効果的にノイズ除去を行なうことができる。しかし、デ
ィジタル情報信号の高周波成分の劣下が生じる場合があ
る。

「発明の目的」 したがって、この発明の目的は、信号とノイズとを区別
し、ノイズにだけ非線形フィルタの処理を行なうようＧ
こした適応形のノイズ除去回路を提供することにある。

「発明の概要」 この発明は、入力ディジタル信号を非線形フィルタに供
給してノイズを除去するようＧこしたノイズ除去回路で
ある。この発明は、入力ディジタル信号の少なくとも連
続する３個のサンプルデータを取出し、この３個のサン
プルデータ同士の差の信号に基き、サンプルデータの変
動の大きざを検出し、この大きさがしきい値以下の時に
、入力ディジタル信号を非線形フィルタを介して出力す
るようにしたことを特徴とするものである。

「実施例」 この発明をディジタルクロマキー装置のキー信号のノイ
ズ除去Ｇこ対して適用した一実施例について以下Ｇこ説
明する。

第１図は、この発明を適用することができるディジタル
クロマキー装置を示す。第１１ｉ１Ｇこおいて。

１．２．３は、前景カラービデオデータのコンポーネン
トＶ７　Ｇ、　ＵＦ　０９ＹＦ　Ｇが供給ざｎる入力端
子である。この輝度信号及び色差信号の夫々は、１サン
プルが例えば８ビツトに変換サワたディジタル信号であ
る。前景カラービデオデータは、カラーテレビジョンカ
メラの出力（Ｒ，Ｇ、Ｂ）をマトリックス演算すること
で形成ざゎたＹ信号、Ｕ信号、■信号を例えば（１４ニ
アニア）の比のサンプリング周波数でサンプリングし、
　Ａ／′Ｄ変換したものである。

４は、キー信号形成回路である。このキー信号形成回路
４は、バックカラーと対応する参照点（Ｙｏ　、Ｕ６　
＋　ＶＯ’）と前景カラービデオデータとの対応する１
サンプル毎に演算し、所定レベルのキー信号（１サンプ
ル８ビツト）を発生するものである。

ここで、キー信号の形成方法の一例について第２図を参
照して説明する。まず、第２図の（Ｕ。

■）色座標上でバックカラーと対応する参照点を（Ｕｏ
　、Ｖｏ　）としたとき、原点とこの点を結んでできる
軸をＹ軸、そゎ０こ垂直で（ＵＯ、Ｖｏ　）を通るのを
Ｙ軸とする。参照点（Ｕｏ　、Ｖｏ　）と任意の（Ｕ、
Ｖ）値と３結ぶベクトルでＹ軸、Ｙ軸の各々への寄与分
をｘ、ｙで示すと ｘ　＝　（Ｕ　−ＵＴＩ　）　ｃｏｓθ十（Ｖ　ＶＯ）
　ｓｉｎθｙ　＝　（Ｖ　−Ｖ。）　ｃｏｓθ−（Ｕ−
ＵＯ）ｓｉｎθθ−ｈｎ　−１（ＶＯ／Ｕ　ｏ） と表わされる。そこで、（ｚ＝Ｙ　Ｙｏ）として。

次式で示す関数でキー信号を定義する。

Ｋ、＝ａｌｘｌ＋ｂｌｙｌ＋ｃｌｚ　ｌ（ａ、ｂ、ｃは
、正の任意の定数である０）」１式で左辺のＫを一定値
でおいたとき、そちを満たす（Ｕ、Ｖ）値は１色座標上
の参照点を中心とするひし形の辺上に並ぶことＧこなる
。

このように発生ぎｎたキー信号は、後述する戸イズ除去
回路５に供給ぎわ、キー信号中のノイズが除去ｇｎる。

ノイズ除去回路５の出力が破線で囲んで示すキープロセ
ッサ６に供給ぎｎる。キープロセッサ６は、クリップ回
路７．ストレッチ回路８及びディジタルローパスフィル
タ９からなる。

クリップ回路７は、ベースクリップレベルをＢＣとし、
ピーククリップレベルをＰＣとすると。

ＢＣ以下は、全てＯの量子化レベルとし、ＰＣ以」二は
、全て２５５の量子化レベルとするものである。ストレ
ッチ回路８は、クリップ処理キ２１だキー信号を増幅す
る回路である。ローノくスフイルり９は、帯域制限用の
ものである。

また、１０は、カラーキャンセラーを示し、遅延回路１
１を介して前景カラービデオデータが供給２ｎる。キー
信号形成回路４．ノイズ除去回路５及びキープロセッサ
６における信号処理に要する時間に相当する遅延量を遅
延回路１１が有して　、いる。また、カラーキャンセラ
ー１０には、前景側のスクリーンに対応するバックカラ
ーデータＤＢが供給ぎわ、キープロセッサ６からのキー
信号によって振幅変調ぎｎたバックカラーデータが前景
カラービデオデータから減算ぎｎる。

カラーキャンセラー１０により色消しがＩｎた前景側の
Ｙ信号、Ｕ信号、■信号がミキサー１２゜１３’、１４
Ｇこ供給ぎｎる。このミキサー１２゜１３．１４には、
入力端子１５．１６．１７の夫々から背景カラービデオ
データのコンポーネントＹＢＧ、ＵＥＧ、ＶＢＧが供給
ぎ７する０ミキサー１２゜１３．１４は、クロスフェー
ド方式又はクロスフェード方式及びアディティブ（ＡＤ
ＤＩＴＩＶＥ）　方式２組合わぜた構成とざｎている。

このミキサー１２．１３．１４にキープロセッサ６から
のキー信号が供給ぎオ１．夫々の出力に合成画のコンポ
ーネント信号Ｙ　Ｍ　、ＵＭ　、Ｖ　Ｍが現第１る。そ
して１合成画の各コンポーネントは、ローパスフィルタ
１８゜１９．２０を夫々介して出力端子２１．２２゜２
３に取り出される。

第３図は、この発明が適用ぎｎたノイズ除去回路５の一
例のｆ１η成を示す。第３図において、３１が入力端子
を示し、この入力端子３１にキー信号形成回路４からの
キー信号が供給される。この例は、水平方向及び垂直方
向の両者に関してノイズ除去の処理を行なう２次元ノイ
ズ除去フィルタの構成である。

３２は非線形フィルタを示し、入力信号及び非線形フィ
ルタ３２の出力信号がセレクタ３３＆こ供給ぎｎる。入
力信号は、破線で囲んで示す傾き判定回路３４に供給ざ
ｎ、この傾き判定回路３４がらの判定出力によりセレク
タ３３が制御される。

セレクタ３３の出力信号が垂直方向に関してノイズ除去
を行なう非線形フィルタ４２．セレクタ４３及び極値判
定回路４４に供給される。この極値判定回路４４の判定
出力Ｏこよりセレクタ４３が制御ぎわ・出力端子４８に
ノイズが除去ぎわだキー信号が取り出される。

傾き判定回路３４は、水平方向に関して信号とノイズと
を区別し、ノイズの場合には、非線形フィルタ３２の出
力信号を選択し、信号の場合には。

非線形フィルタ３２を介ぎない信号を選択するように、
セレクタ３３が傾き判定回路３４の出力により制御され
る。傾き判定回路３４は、傾きの検出回路３５．傾きの
比較回路３６及び両者の検出出力が供給ぎわるＡ、　Ｎ
　Ｄゲート３７がら構成ざｎる。この傾き判定回路３４
について、第４図を参照して説明する。第４図は、横軸
２時間軸とし。

縦軸をサンプルデータの値としたもので、サンプルデー
タは、サンプリング周期Ｔｓ例えば”／４　ｆｓ　ｃ（
ｆｓｃ’カラーサブギヤリア周波数）の間隔で位置して
いる。

第１１１ｆｆｌ＆こ示される連続した７個のサンプルデ
ータＸ１（−４＋　Ｘｋ３＋　”””Ｘｋ＋　２のうち
で、注目点部ぢ処理の対象とされるサンプルデータをｘ
ｋとする。非線形フィルタ３２は、５個のサンプルデー
タｘ１＜　”１ｘｋ−］＋　Ｘｋ；　Ｘｋ＋１　ｌＸｋ
＋２を用し）で処理を行なう。この場合、注目点ｘｋに
関して後ろ向きの５個のサンプルデータＸｋ−４＋　Ｘ
ｋ−３＋Ｘｋ−２＋　Ｘｋ−１−Ｘｋを用いて、注目点
Ｘ　ｋｆ）Ｉ信号かノイズかの判定がなさワる。まず、
この５個のサンプルデータに関して隣接する２つのもの
の差がめらｎる。傾きの検出回路３５は請求めらｎた差
の符号（十又は−）が同一かどうかを検出し。

同一の時に、■　（高レベル）の検出信号を発生し。

同一でない時に、Ｏ（低レベル）の検出信号を発生する
。傾きの比較回路３６は、上述の差の総和の絶対値がし
きい値以上であるかどうかを検出し。

しきい値以上である時０こ、１の検出信号を発生し。

しきい値より小ぎい時にＯの検出信号を発生する。

２つの検出信号がＡＮＤゲート３７＆こ供給キｎるので
、注目点ｘ１（から後ろ向きの５画素Ｇこ関して、差の
符号が同−即ち単調変化の時でかつ差の総和の絶対値が
しきい値以上である時Ｇこ・注目点が信号と判断さね、
ＡＮＤゲート３７からの判定出力が１となる。この判定
出力が１となる時Ｇこ、セレクタ３３は、非線形フィル
タ３２企介２０ないものを選択して出力する○ 極値判定回路４４は、垂直方向に関して信号とノイズと
を区別し、ノイズの場合には、非線形フィルタ４２の出
力信号を選択し、信号の場合には。

非線形フィルタ４２Ｐ介ざない信号を選択するようＧこ
、セレクタ４３が極値判定回路４４の出力により制御さ
れる。極１直判定回路４４は、極値検出回路４５．極値
の比較回路４６及び両者の検出出力が供給ぎｎ　７１　
Ａ　Ｎ　Ｄゲート４７から構成されでいる。第５図は、
同一フィールド内の隣接する３ラインｌ−１，１，ｌ＋
１の夫々Ｑこ含まれ、水平方向に関して同一のサンプリ
ング位置０こある３個のサンプルデータｘ　（ｋ、　１
７１）　、　ｘ　（ｋ、　７）　、　Ｘ　（ｋ。

ｌ＋１）を示す○こちらのサンプルデータは。

Ｔｈ　（１水平周期）の時間間隔を有している。

３個のサンプルデータのうち中心のサンプルデータｘ　
（ｋ、　ｌ）を注目点として、非線形フィルタ４２及び
極値判定回路４４が処理を行なう。極値検出回路４５は
、注目点が極値かどうかを検出し、極値でない時に１．
極値の時にＯの検出出力を発生する。また、注目点と他
のサンプルデータの夫々の差に関して、そのうちの絶対
値の大きい一方がしきい値と極値の比較回路４６により
比較ぎｎる。しきい値より大きい時に１．しきい値より
小ぎい時にＯとなる検出出力が極値の比較回路４６から
発生する。

したがって、極値判定回路４４のＡＮＤゲート４７の判
定出力は、極値でなく、且つしきい値より大きい注目点
ｘ　（ｋ、ｌ）を信号と判定することで１となる。この
１の判定出力によって、セレクタ４３が非線形フィルタ
４２を介しないキー信号を選択する。インターレス方式
では、垂直方向におけるキー信号の変化が大きいので、
上述のように、大きな変ｒヒのサンプルデータは信号と
判定し、変化が小ぎい時は、ノイズによる変化と判定す
るようにしている。

非線形フィルタ３２及び非線形フィルタ４２に適用ぎｎ
る非線形フィルタの一例について第６図を参照して説明
する。この非線形フィルタは、連続する水平方向の３個
のサンプルデータを処理するものである。第６図におい
て、５１．５２゜５３はサンプリング周期Ｔｓの遅延量
を夫々有する遅延回路を示し、遅延回路５１に対して入
力ディジタル信号が供給される。第６図においてＣＫで
示すクロックパルスは、入力ディジタル信号と同期した
サンプリング周波数のものである。

入力データと遅延回路５１の出力データと遅延回路５２
の出力データとは、連続する３個のサンプルデータｙｋ
、Ｙｋ−１，Ｙｋ−２であって、こｎらがレベル比較回
路５４．５５．５６に供給される。

レベル比較回路５４は、サンプルデータｙｋ及びｙｋ−
１を比較し、レベル比較回路５５は、サンプルデータＶ
ｋ−１及びＶｋ−２を比較し、レベル比較回路５６は、
サンプルデータｙｋ及びＹｋ−２企比較する。こちらの
レベル比較回路５４，５５゜５６の夫々は、２個の入力
（、Ａ、Ｂ）の大きざに応じて、（Ａ＞Ｂ）（Ｂ＞Ａ）
の各場合に高レベルとなる２個の比較出力を発生する。

このレベル比較回路５４．５５．５６の比較出力がラッ
チ回路５７を介してデコーダ５８に供給２０る。このデ
コーダ５８は、レベル比較回路５４．５５．５６の比較
出力から、３個のサンプルデータのうちの中間のレベル
のものを判定し。

この判定に基いてセレクト信号を発生する。このセレク
ト信号がラッチ回路５９を介して３個のセレクタ６０，
６１．６２に供給ぎｎる。このセレクタ６０．６１．６
２には、遅延回路５３により遅延２ｎた３個のサンプル
データが供給’２０る。

セレクタ６０”、６１．６２のうちの何ゎかがらサンプ
ルデータが取り出され、ラッチ回路６３を介してＹ　ｋ
　−１と対応する出力データとして取り出ぎｎる。

上述の非線形フィルタにおいて、第７図Ａに示すように
、サンプルデータ’Ｙｋ−ｔがノイズの場合の動作につ
いて説明する。この第７１１Ａに示す場合には、サンプ
ルデータ’Ｙｋ−２が中間のレベルとなるので、セレク
タ６２ＧこよってサンプルデータＹｋ−２が選択ぎわで
出力ざｎる。したがって、出力データは、第７１１Ｂに
示すものとなり。

インパルス状のノイズを除去することができる〇第８図
は、この発明の一実施例における水平方向のノイズ除去
フィルタの具体的構成を示す。入力端子３１からのキー
信号が５段のシフトレジスタ６５に供給ぎわ、このシフ
トレジスタ６５の出力が３段のシフトレジスタ６６に供
給ぎｎる。シフトレジスタ６５．６６は、キー信号のサ
ンプリング周波数のシフトクロックで動作する。したが
って、計８段のシフトレジスタ６５及び６６の入力側１
段間及び出力側の夫々から連続する９個のサンプルデー
タＡ、Ｂ、Ｃ，Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ。

■が取り出２０る。シフトレジスタ６６かう取す出され
たサンプルデータＧが注目点のデータであり、連続する
５個のサンプルデータＥ〜工が非線形フィルタ３２に供
給ぎちる。この非線形フィルタ３２の出力データ及びサ
ンプルデータ■がセレクタ４３＆こ供給される。

入力サンプルデータＡ及びシフトレジスタ６５の段間か
ら取り出ぎｎたサンプルデータが減算回路６７に供給ぎ
わ、隣り合うもの同士の差（Ａ−Ｂ）（Ｂ−ｃ）（ｃ−
Ｄ）（Ｄ−Ｅ）が演算される。この差出力は、傾きを表
わしており、こちらの差出力の符号が一致しているかど
うかが符号判定回路６８により判定ぎｎる。サンプルデ
ータＡからＥまでの変化が単調増加又は単調減少の時に
は、差出力の符号が一致し、符号判定回路６８の判定出
力が１となる。この判定出力がＡＮＤゲート３７の一方
の入力端子に供給される。符号判定回路６８は、傾きの
検出回路３５　（第３図参照）を具体化するものである
。

減算回路６７の差出力が加算回路６９に供給ぎわ、この
加算回路６９の出力信号が絶対値変換回路７０に供給ぎ
わ、絶対値に変換ぎｎる。絶対値変換回路７０の出力が
比較回路７１に供給ざｎ。

端子７２からのしきい値と比較される。比較回路７１は
、差の総和の絶対値がしきい値以上の時に１となる比較
出力を発生し、この比較出力がＡＮＤゲート３７の他方
の入力端子に供給ｇ　ｎ　Ｚｌ　ｏ加算回路６９．絶対
値変換回路７０．及び比較回路７１は、傾きの比較回路
３６（第３図参照）を具体化するものである。

ＡＮＤゲート３７には、注目点が信号と判定される時に
１となり、注目点がノイズと判定ざちる時にＯとなる判
定出力が発生し、この判定出力がタイミング合わせ用の
遅延回路７３を介してセレクタ４３にその制御入力とし
て供給ざゎる。判定出力がＯの時は、非線形フィルタ３
２の出力をセレクタ４３が選択し１判定出力が１の時は
、シフトレジスタ６６の出力をセレクタ４３が選択する
。

非線形フィルタ３２が圧＼白点Ｇを処理して出方するタ
イミングとこの注目点Ｇがシフトレジスタ６６の出カニ
として現ちるタイミングとは、一致している。キー信号
その他のディジタル情報信号の場合、５ＴＳにわたって
単調増加又は単調減少し。

かつ連続の５個のサンプルデータの差の総和がある程度
の大きざをもつようなノイズは、確率的Ｇこ少ないので
、上述の水平方向のノイズ除去フィルりにより無相関な
ノイズが除去サワる０水平方向で相関をある程度もって
いるノイズ番ま。

次段の垂直方向のノイズ除去フィルりＧこより除去ぎち
る。第９図は、この垂直方向のノイズ除去フィルタの具
体的構成を示す。

水平方向のノイズ除去フィルりの出力信号カタ入力端子
８１から遅延回路８２及び８３の直列接続に供給三ちる
。遅延回路８２及び８３は、１水平周期Ｔｂの遅延凱を
夫々有する。この遅延回路８２及び８３によって、同一
フイールド内の時間的に連続する３ラインに夫々含まｎ
、垂直方向Ｇこ並ぶ３個のサンプルデータＰ、Ｑ、Ｒが
夫々取り出さｎる０この３個のサンプルデータが第６図
と同様の非線形フィルタ４２に供給さね、非線形フィル
タ４２の出力データがセレクタ４３に供給される。サン
プルデータＱがタイミング合わせ用の遅延回路８４を介
してセレクタ４３に供給ざｎる。

注目しているサンプルデータＱが信号か又はノイズかの
判定かな２ｎる。まず、３個のサンプルデータが減算回
路８５に供給され、差出力（Ｐ−Ｑ）及び（Ｑ−Ｒ）が
計算ｇｒする。この差出力が極値判定回路８６に供給ｇ
ｒする０極値判定回路８６は、２つの差出力の夫々の符
号を比較し１両者の符号が一致している時即ち極値でな
い時に１となり１両者が異なる時即ち極値の時にＯとな
る判定出力を発生する。この極値判定回路８６は。

第３図中の極値検出回路４５と対応するものである。極
値判定回路８６の出力信号がＡＮＤゲート４７の一方の
入力端子に供給される。

差信号は、絶対値変換回路８７によって、絶対値ＩＰ−
Ｑｌ及びＩＱ−ＲＩに変換’；ａｎ、　セレクタ８８に
供給ぎちる。このセレクタ８８は、入力ぎわる２つの信
号で大きい方を選択して出力する。

セレクタ８８の出力が比較回路８９に供給ざｎ。

端子９０からのしきい値と比較ぎちる。セレクタ８日の
出力がしきい値より大きい時に、信号と判断２０．１の
比較出力が比較回路８９がら発生する。この比較出力が
ＡＮＤゲート４７の他方の入力端子に供給ぎ才する。こ
のＡＮＤゲート４７の出力がタイミング合わせ用の遅延
回路９１を介してセレクタ４３に制御信号として供給ぎ
ｎる。信号と判ｖ　ａ　、ｎる時にＡＮＤゲート４７の
出力が１となり、セレクタ４３が遅延回路８４の出力を
選択し、ノイズと判定ざｎる時にＡＮＤゲート４７の出
力が０となり、セレクタ４３が非線形フィルタ４２の出
力を選択する。したがって、セレクタ４３の出力端子４
８Ｇこけ、２次元的にノイズが除去ぎわたキー信号が取
り出される。

「発明の効果」 この発明は、ディジタル情報信号及びノイズの性質を利
用して、ノイズと信号とを区別する判定を行ない、ノイ
ズとｔｌＩ定されるものに関して非線形フィルタにより
処理するノイズ除去回路を実現することができる。した
がって、この発明に依ｎルのノイズとなるディジタルク
ロマキー装置Ｇこ適用して好適なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を適用することができるディジタルク
ロマキー装置の一例のブロック図、第２図はキー信号の
形成の説明に用いる路線図、第３図はこの発明の一実施
例のブロック図、第４図及び第５図はこの発明の一実施
例の説明Ｇこ用いる略ｍ図、第６図はこの発明Ｇこ用い
ることができる非ｉｔフィルタの一例のブロック図、第
７図ハ非ＰＪ形フィルタの動作説明に用いる路線図、第
８図はこの発明の一実施例における水平方向のノイズ除
去フィルタの一例のブロック図、第９図はこの発明の一
実施例における垂直方向のノイズ除去フィルタの一例の
ブロック図である。 ４・・・・・・キー信号形成回路、５・・・・・・ノイ
ズ除去回路、６・・・・・キープロセッサ、３２．４２
・・・・・・非線形フィルタ、３３．４３・・・・・セ
レクタ、３４・・・・傾き判定回路、４４・・・・・・
極値判定回路。 第２図　Ｖ １　。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 入力ディジタル信号を非線形フィルタに供給してノイズ
   な除去するようにしたノイズ除去回路において。 上記入力ディジタル信号の少なくとも連続する３個のサ
   ンプルデータを取出し、この３個のサンプルデータ同士
   の差の信号に基き、上記サンプルデータの変動の大きざ
   を検出し、この大きさがしきい値以下の時Ｇこ、上記入
   力ディジタル信号を上記非線形フィルタを介して出力す
   るようにしたことを特徴とするノイズ除去回路。