JPS6175675A - 雑音低減装置 - 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 本発明は信号に含まれる雑音、特にテレビジョン信号に
含まれる雑音の低減に関するものである。

従来例の構成とその問題点 テレビジョン信号のような画像信号に含まれる雑音や、
この画像信号を所定の方法によって変調・伝送し、これ
を受信し復調することによって得られた画像信号に混入
した雑音を低減するだめの装置が種々提案されている。

第１図はそのような目的のために従来から提案されてい
るフレームメモリを用いた雑音低減装置の一例であるが
、以下この装置の動作を説明する。

信号入力端子１から入力された画像信号と、メモリ４に
記憶されている１フレーム前の画面上同−位置の信号と
は夫々第１の係数回路２と第２の係数回路７とによって
所定の係数が掛けられ加算回路３で加算される。この加
算された信号は再びフレームメモリ４に記憶されるとと
もに信号出力端子５に出力される。この方式において、
第１係数回路２の係数は入力画像信号が時間軸方向に変
化の少ない場合、すなわち画像の動きが小さい場合は零
に近くし、第２係数回路の係数は１に近くする。従って
画像の動きが小さいときは信号出力端子５にはメモリ４
、第２係数回路７、加算器３のループを巡回する信号が
主に出力される。このループは出力される画像信号およ
び雑音成分を夫々平均化処理するが画像信号には各フレ
ーム間に相関があるので平均化の影響を受けず所定の状
態に近づくが、雑音成分は各フレーム間で相関がないの
で複数フレームで平均化され、０に近づく。

一方、両峰内容に大きな変化があった場合、第１係数回
路の係数を小さく、第２係数回路の係数を大きくしたま
まであると、入力信号とメモリの出力信号とは相関が小
さいのにもかかわらず、全く異った画像を加算すること
になり、著しい画質劣化をもたらすっこのためシーンチ
ェンジ、動きの激しい画家等の場合には信号入力端子１
に供給された入力信号とメモリ４の出力信号との相関を
検出する相関検出回路８によって係数発生回路６を制御
し、相関の小さい場合には第１係数回路の係数を大きく
して１に近づけ、第２係数回路の係数を０に近づける。

これによって信号出力端子に出力される信号は入力端子
１、第１係数回路２、加算器３を通る径路が主になり、
前述の無相関画像の混合による画質劣化は防止される。

しかし前述のメモリ４．第２係数回路７．加算器３によ
る、複数フレームの信号を平均化するループの信号成分
が小さくなり雑音低減効果が低下する。

上述の相関検出回路では画像信号成分および雑音成分に
対して区別なく、一様に動作するために静止画信号のよ
うに、フレーム間の相関が本来大であるにもかかわらず
、雑音成分が大きくなった場合、フレーム間の相関が小
さいものとして動作し、前述の如き雑音低減効果が得ら
れないことになる。雑音検出回路９は相関検出回８が画
像信号成分に対してのみ有効に応答すべく相関検出回路
８の動作を制御する。例えば検出された雑音成分により
、相関検出回路８の入出力特性を変化させる等の制御を
行なうものである。

上述した従来の雑音低減装置では入力画像信号に含まれ
る雑音が周波数に対して一様である場合には有効である
が、撮像装置の高域補正回路による雑音発生、ＦＭ伝送
等の角度変調方式を用いた伝送系経由による三角雑音の
発生等を考慮した場合には、いわゆる雑音成分が周波数
に対して一様でなく、係数発生回路を、検出した雑音成
分を用いて全帯域にわたって一様に制御すると、雑音低
減効果が著しく低下する欠点を持っている。

発明の目的 本発明は上記欠点を除去するものであり、メモリを用い
て画像信号の相関を利用して雑音低減を行う場合、雑音
低減効果を改善することを目的とするものである。

発明の構成 本発明は、入力画像信号を低域周波数成分、中域周波数
成分、高域周波数成分に周波数分離し、所定の遅延時間
を有するメモリで記憶もしくは遅延させ、これら各周波
数成分の夫々に対し、メモリ出力信号と周波数分離した
入力信号とを所定の係数回路を介して加算することによ
り、人力画像信号を周波数分離した状態で入力画像信号
に含まれる雑音を低減するものであり、さらに入力画像
信号とメモリ出力信号の相関を検出する回路と、前記周
波数分離された各周波数成分に対する係数を発生する第
１．第２および第３の係数発生回路と、周波数分離した
入力画像信号の各周波成分に含まれる雑音成分を検出す
る第１．第２および第３の雑音検出回路とを有し、前記
第１雑音検出回路は第１係数発生回路を、第２雑音検出
回路は第２係数発生回路を、第３雑音検出回路は第３係
数発生回路をそれぞれ制御する特徴を持っている０実施
例の説明 本発明の実施例について以下図面を参照して詳細に説明
する。なお第２図において、第１図に示すものと同一物
は同一番号を付して説明する。

信号入力端子１に供給された入力画像信号は低域ろ波器
（ＬＰＦ）１ｏ、帯域通過ろ波器（ＢＰＦ）２ｏ、高域
ろ波器（ＨＰＦ）３０および相関検出回路８に供給され
る。

ＬＰＦｌｏの出力信号は第１係数回路１２を介して第１
加算器１３に、またＢＰｉ”２０の出力は第２係数回路
２２を介して第２加算器２３に、ＨＰＦ３０の出力は第
３係数回路３２を介して第３加算器３３にそれぞれ供給
され、これら３つの加算器の出力は第４の加算器４３で
加算される。第４の加算器の出力は周波数特性的には平
坦である。

第４加算器４３の出力はメモリ４へ供給されるとともに
信号出力端子５に送出される。メモリ４によって遅延さ
せられた画像信号はＬＰＦｌｌ。

ＢＰＦ２１およびＨＰＦ３１で再び周波数分離され、そ
れぞれ係数回路１７．２７．３７を介して前記の第１加
算器１３、第２加算器２３、および第３加算器３３で前
記の周波数分離された入力画像信号の各周波数成分とそ
れぞれ加算される。メモリ４の出力はまた、相関検出回
路８にも供給される。この相関検出回路は入力画像信号
の時間方向の相関、たとえばフレーム間の相関を検出す
る。

静止画のような時間方向の相関が大きい画像信号が入力
された場合は相関検出回路８の出力には実質的に第１係
数発生回路１６．第２係数発生回路２６および第３係数
発生回路３６の動作を変更するような制御信号は発生せ
ず、従ってこれら係数発生回路１６　、２８　、３６は
それぞれＬＰＦｌｌ。

ＢＰＦ２１　、ＨＰＦ３１の出力に従って、予め設定さ
れた係数をそれぞれ係数回路１２．１７および２２．２
７および３２．３７へ供給する。これら第１．第２およ
び第３の係数発生回路の動作条件の設定はそれぞれ独立
に行っておくことが可能であるので、本発明の雑音低減
装置では従来のものに比較して優れた雑音低減効果を得
ることができる。例えば通常のテレビジラン信号では画
像の内容がわずかずつ変化する場合が多く、このような
信号については画像の時間方向の相関は、低い周波数成
分については、高周波成分よりも大きいとみることがで
きる。このため第１係数発生回路は、第２係数発生回路
、第３係数発生回路よりもその係数の値を小さく、すな
わちメモリよりの帰還量を増加させることができる。ま
た動画に対して、低域周波数のみ強い雑音低減を行なう
ことによって、本発明では、いわゆる残像によるボケを
増加させたと感じさせることなく雑音低減が可能となる
。

次て本発明による雑音低減装置と画像信号の伝送方法と
の関係につき説明する。

既知のようにアナログ信号を無線周波信号となして伝送
する場合、伝送に必要な帯域を減少させることは重要で
あり、従って標準テレビジョン方式では地上においては
残留側波帯ＡＭ伝送が用いられ、また衛星放送では衛星
中継器の送信電力と受信電波のＳ／Ｎとの関係よりＦＭ
伝送が用いられている。前記の残留側波帯ＡＭ信号を受
信し、画像信号を再生するには受信機の中にナイキスト
フィルタを配置し、信号の振幅対周波数特性を平坦なも
のとすることが必要である。このナイキストフィルタは
帯域通過型フィルタ〜であり搬送波周波数での信号減衰
量が帯域通過フィルタの中心周波数の減衰量よりも略ｅ
　ｄＢ大きくなるような特性が必要であり、搬送波近傍
の上下の両側帯波成分は検波することによって合成され
、信号処理の過程で位相ひずみをともなわなければ単純
加算したことと等価であり、従って検波出力信号の振幅
対周波数特性は低域周波数乃至中域周波数に対して平坦
となる。しかし無線周波の信号に混入した雑音あるいは
受信機のフロントエンドの信号処理段が発生する雑音等
はその雑音スペクトラムが平坦な場合、前記のナイキス
トフィルタで信号と同様にフィルタリングされるが、搬
送波周波数近傍の上側、下側の雑音成分に相関が無いた
めに検波出力端では平坦なものとはならず、中域周波数
の雑音成分が増強されたようになる。

また現在提案されている高品位テレビ信号の如き広帯域
画像信号を伝送するに際して既知のサブナイキストサン
プリング処理を施し、これをアナログ信号となしてＦＭ
伝送する場合にも上述した残留側波帯ＡＭ伝送の場合と
同様に再生する画像信号の中の雑音成分が平坦なものと
ならず中間周波域の雑音成分が増強されることＫつき以
下第３図、第４図を用いて説明する。第３図では送信側
の処理として信号入力端子１００に供給されたアナログ
信号をサブナイキストサンプリング処理ブロック１０１
で処理を施こし、さらに帯域制限フィルタ１０２で所定
の信号帯域幅に制限した後、ＦＭ変調器１０３で無線周
波信号となし信号出力端子１０４に送出することか示さ
れている。前記のＦＭ変調器１０３の入力信号はアナロ
グ信号であり、従って受信側では信号入力端子１０５の
ＦＭ信号をＦＭ復調器１０６で復調することによシアナ
ログ信号を再生し、帯域制限フィルタで不所望な高周波
成分を除去した後、サブナイキストサンプリング処理ブ
ロック１０８で処理を施こすことによって画像信号を復
元し、信号出力端子１０９に送出することかできる。こ
のような送信側および受信側の信号処理の中で信号およ
び雑音のスペクトラムがどのようになるかにつき以下簡
単に説明する。前記の送信側の信号入力端子１００に供
給されるベースバンド信号が第４図のａで示す如き略ｆ
１なる信号帯域幅をもつものと仮定し、この信号をｆｌ
　よりも幾分高い周波数１８でサンプリングするとその
出力は第４図すで示すように原信号成分ＳＢとサンプリ
ング周波数を中心とした上側帯波ＳＴＵ、下側帯波ＳＴ
Ｄが生じ、この下側帯波ＳＴＤは原信号ＳＢの中へ折９
返し成分として混入するが、前記の原信号のスペクトラ
ムの隙間に折り返し成分が入るようにサンプリング周波
数１８を選定することによりいわゆるサブナイキスト処
理による信号帯域幅の圧ｍｏｂるいは削減が可能である
。このサブナイキストサンプリングによる折り返し成分
を含んだ信号を同図Ｃで示す如き略ｆｓ／２の通過帯域
特性をもつ帯域制限フィルタに供給すれば、その出力に
は同図ｄで示すように低域〜ｆ、／２までの原信号成分
（舶）とｆ、／２〜ｆ、近傍までの高域信号成分が折り
返し成分（”ＴＤ）として混入したベースバンド信号が
送出されるＯこの第４図ｄで示したスペクトラムをもつ
信号をＦＭ変調を施して伝送し、受信側ではＦＭ復調を
した後リサンプリン久すなわち再び周波数ｆｌｌでサン
プリングすることによって伝送された低域〜ｆ８／２ま
での原信号成分部と折り返し成分（ＳＴＤ）と、これら
が周波数ｆｓ側へ折り返したＳ倉、Ｓｆｐとが生じるの
で前記のＳＢおよびＳ’ＴＤの信号成分のみを選択する
フィルタを通すことにより画像信号を復元することがで
きる。このような信号の伝送および処理系統の中での雑
音は信号の伝送方法がＦＭであるから伝送系で生じる雑
音は既知の三角雑音であり、従って第４図ｅで示す如く
周波数ｆｓ／２に近づく程増加する雑音■Ｎとな乞０従
ってこのようなスペクトラムの雑音も受信側では周波数
１８でサンプリングされるため、その結果雑音スペクト
ラムは到来入力信号に含まれる雑音成分ＶＨと、サンプ
リングによって周波数ｆｓ側へ折り返した雑音成分ｖＮ
′とにより、ｆｌ２の周波数近傍で雑音電力が最大とな
る。これは低域〜ｆｓまでの帯域幅の画像信号の伝送お
よび処理系統の中で特に中域周波数でのＳ／Ｎを劣化す
ることを意味している。

上述の如く、残留側波帯ＡＭ伝送信号やサブナイキスト
処理ＦＭ伝送信号を受信して画像信号を再生する場合に
は原理的に中域周波数でのＳ／Ｎが劣化しやすく、これ
を既知の雑音低減装置で処理すると雑音および信号の周
波数に関係なく一様に処理が行なわれるために雑音低減
のための装置の動作条件の設定が困難となる。また信号
の高域成分の相関のみが小さい場合、すなわち画像の内
容として小さくまたコントラストの低いものが移動する
場合には、雑音検出回路によって検出された中域の雑音
成分が相関検出回路を制御して、そのスレッシホールド
レベルを変更するために結果として相関が高いと判定す
るために複数フレームの信号で平均化処理を施してしま
い著しい画質劣化を生じることになる。

本発明の雑音低減装置では周波数分離された各周波数に
おける雑音低減量を、それぞれの周波数域内で独立に行
なうことができるため、上記のような、周波数に対して
一様でない雑音を生じる伝送路に用いた場合効果的な雑
音低減を行うことが可能である。

すなわち前記標本化周波数と前記ＦＭ伝送路を用いた系
に本発明の雑音低減装置を適用する場合、前記のＢＰＦ
２０およびＢＰＦ２１の中心周波数として標本化周波数
ｆ５の２分の１を設定する。

ＬＰＦｌｏおよびＬＰＦｌｌは前記ＢＰＦ２０および２
１の通過帯域の低域側を通過させるものであり、ＨＰＦ
３０およびＨＰＦ３１は前記ＢＰＦ２０および２１の通
過帯域の高域側を通過させるものである。第２係数発生
回路は第１係数発生回路および第３係数発生回路が設定
する雑音低減量よりも雑音低減量が大きくなるように係
数を設定することにより、総合的な雑音低減効果を維持
しつつ、動きのある画像に対しては、雑音低減装置の有
する遅延回路を含むループに基づく残昨の影響を増加さ
せないことが可能である。

上記の実施例ではメモリを各周波数成分に対して共通の
ものとして示したが独立のものとしてもよく、また相関
検出回路は各周波数成分に対して共通のものとしたが、
それぞれの周波数に対して独立のものでもよい。本発明
がこれらの実施例の構成に限定されるものでないことは
明確である。

発明の効果 本発明に基づく雑音低減装置によれば、入力信号を低域
周波数成分と中域周波数成分と高域周波数成分のように
分離して雑音低減処理を施すため、画像信号に含まれる
雑音の低減効果が従来のものより優れている。また上述
のように各周波数成分に分離して処理を行うため、ＦＭ
伝送路を用いた伝送路で発生する三角雑音に対しても有
効な雑音低減効果が発揮でき、工業価値大なるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例における画像信号の雑音低減装置のブロ
ック図、第２図は本発明の一実施例における雑音低減装
置のブロック図、第３図は本発明をＦＭ伝送系に用いた
場合の装置のブロック図、第４図は第３図における各部
のスペクトル図である０ １０　、１１−・団−ＬＰＦ、　２０　、２１、−川−
ＢＰ　Ｆ。 ３０．３１・・・・・・ＨＰＦ、　１２，２２，３２，
１７゜２７　、３７・・・・・・係数発生回路、１３，
２３，３３゜３４・・・・・・加算器、８・・・・・相
関検出回路、７・・・・・・雑音低減装置、１９　、２
９　、３９・・・・・・雑音検出回路。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）所定の記憶手段と、この記憶手段の出力信号と到
   来入力信号とを演算する演算手段とを少くとも有する雑
   音低減装置であって、前記演算手段が前記到来入力信号
   および前記出力信号を夫々第１および第２の所定の周波
   数を境界とする低域周波数、中域周波数および高域周波
   数に周波数分離してそれぞれ演算する第１、第２および
   第３の演算手段と、前記周波数分離した各周波数成分に
   含まれる雑音を検出する第１、第２および第３の雑音検
   出手段とを有し、これらの雑音検出手段の出力信号が少
   なくとも夫々前記の第１、第２および第３の演算手段の
   制御信号として利用されることを特徴とする雑音低減装
   置。
2. （２）到来入力信号が送信側においてサブナイキストサ
   ンプリング処理を施されたアナログ信号であって、この
   信号がＦＭ伝送路を介して受信されたものであることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の雑音低減装置。
3. （３）到来入力信号が残留側波帯のＡＭ信号を受信した
   ものであることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の雑音低減装置。