JPS624911B2 - - Google Patents

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JPS624911B2
JPS624911B2 JP53006527A JP652778A JPS624911B2 JP S624911 B2 JPS624911 B2 JP S624911B2 JP 53006527 A JP53006527 A JP 53006527A JP 652778 A JP652778 A JP 652778A JP S624911 B2 JPS624911 B2 JP S624911B2
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noise
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Norio Ebihara
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Sony Corp
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  • Picture Signal Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はテレビジヨン信号等の映像信号に対す
る雑音除去回路に関し、白黒映像信号、カラー映
像信号の別あるいはNTSCテレビジヨン方式、
PALテレビジヨン方式、SECAMテレビジヨン方
式の別に拘りなく映像信号より雑音を確実に除去
することのできるものを提案せんとするものであ
る。
従来、フレーム相関に基づいて映像信号を信号
処理して雑音を除去するようにした雑音除去回路
が種々提案されている。この種雑音除去回路は、
遅延時間が映像信号の1フレーム期間と等しい遅
延手段を具備しており、映像信号をこの遅延手段
に供給して遅延させた信号と遅延させない元の信
号とを演算処理することにより雑音の除去された
映像信号を得るようにしたものである。
かかる雑音除去回路によれば、映像信号のフレ
ーム相関に基づき映像信号の静止画部分の雑音を
確実に除去することができる。
ところで、かかる雑音除去回路では入力映像信
号を量子化してデジタル処理で雑音を除去する
が、遅延手段、減衰器、合成器、非線形回路等の
各回路は8ビツト以上、望むらくは10ビツト程度
のものが必要であり、回路構成が複雑、価格が高
価となつてしまい好ましくない。
かかる点に鑑み、本発明はフレーム相関に基づ
いて入力映像信号を信号処理して雑音を除去する
ようにした雑音除去回路に於て、デジタル回路構
成とした場合の各部回路のビツト数を少なくする
ことのできるものを提案せんとするものである。
以下に図面を参照して本発明をその実施例につ
き詳細に説明する。先ず第1図を参照して、本発
明の基本的な実施例について説明する。第1図に
於て、P1は雑音の除去されるべき入力映像信号の
出力端子、P3は最終的に雑音の除去された出力映
像信号の得られる出力端子である。この雑音除去
回路に於ては、1次元又は2次元相関に基づいて
映像信号を信号処理して雑音を除去する第1の雑
音除去回路NR1と、フレーム相関に基づいて映像
信号を信号処理して雑音を除去する第2の雑音除
去回路NR2とを有し、入力端子P1よりの雑音を含
む入力映像信号が第1の雑音除去回路NR1に供給
され、第1の雑音除去回路NR1の出力端子P22
ら得られた雑音を含む映像信号成分が第2の雑音
除去回路NR2に供給され、第1の雑音除去回路
NR1の出力端子P21及び第2の雑音除去回路NR2
ら得られた各雑音の除去された映像信号が合成回
路CPに於て合成(この場合加算)されることに
より出力端子P3に雑音の除去された出力映像信号
が得られるようにするものである。尚、出力端子
P21の出力は位相補償用遅延回路Dcを通じて合成
器CPに供給される。
次に第1の雑音除去回路NR1のいくつかの具体
例について第2図以下を参照して説明する。先ず
第2図の雑音除去回路NR1について説明する。こ
の第2図に示された雑音除去回路NR1は映像信号
が入力される時間方向、すなわち水平方向のみの
映像信号の相関に基づくものであるから、1次元
の相関に基づいて映像信号の雑音を除去するとい
うことができる。入力端子1よりの映像信号がハ
イパスフイルタ3に供給され、ハイパスフイルタ
3の出力が非線形回路(この場合入力信号のレベ
ルの絶対値が所定値以下のとき入出力レベルの関
係が線形で、所定値を越えるとき出力信号のレベ
ルが零又は一定値となる回路)4に供給される。
非線形回路4よりS/Nの小さい雑音を含む映像
信号成分が得られて之が出力端子5に供給される
と共に、合成器2に供給されて入力端子1よりの
映像信号から差し引かれ、出力端子6に雑音の除
去された映像信号が得られる。尚、7は位相補償
用遅延回路である。
次に第3図の雑音除去回路NR1について説明す
る。入力端子1よりの量子化された映像信号が遅
延量の異なる複数の遅延出力の得られる遅延手段
11に供給され、その一部の遅延出力が1次元又
は2次元ハイパスフイルタ12に供給される。こ
のフイルタ12は映像信号のある時点の画素の信
号と画面上に於てその画素の極く近辺の画素の1
つ又は複数の信号との差を得る回路である。ここ
で、映像信号の水平方向にある画素の信号間の差
をとるようにすれば、1次元のフイルタとなり、
1水平期間の遅延量を有する遅延線を用いて映像
信号の垂直方向にある画素の信号間の差をとるよ
うにすれば2次元のフイルタとなる。フイルタ1
2の出力は非線形回路(この場合は入力信号のレ
ベルの絶対値が所定値以下のとき入出力レベルの
関係が線形で、所定値を越えるとき出力信号のレ
ベルが零又は一定値となる回路)13に供給され
る。尚、フイルタ12の出力が複数ある場合は非
線形回路13もそれに応じて複数の非線形回路か
ら構成され、その各非線形回路の出力は任意個そ
の値に応じて選択されて平均化される。この非線
形回路13の出力はS/Nの小なる雑音を含む映
像信号成分で、之が出力端子5に供給されると共
に、合成器15に供給されて遅延手段11よりの
映像信号から差し引かれ、出力端子6に雑音の除
去された映像信号が得られる。尚、14は位相補
償用の遅延回路である。
次に第4図の雑音除去回路NR1について説明す
る。入力端子1よりの量子化された映像信号が、
直列・並列変換回路22−直交変換回路(ワルシ
ユ、アダマール、ハール等の直交変換回路)23
−非線形回路(入力信号のレベルの絶対値が所定
値以下のとき入出力レベルの関係が線形で、所定
値を越えるとき出力信号のレベルが零又は一定値
となる回路)24−逆変換回路25−並列・直列
変換回路26より成る縦続回路27の入力側に供
給される。縦続回路27の並列・直列変換回路2
6よりS/Nの小さい雑音を含む映像信号成分が
得られ、之が出力端子5に供給されると共に、合
成器29に供給されて入力端子1よりの映像信号
から差し引かれ、出力端子6に雑音の除去された
映像信号が得られる。尚、28は位相補償用の遅
延回路である。
次に第2の雑音除去回路NR2のいくつかの具体
例について第5図以下を参照して説明する。以下
に、先ず第5図の雑音除去回路NR2について説明
する。31は入力端子であつて、これより雑音の
除去されるべき映像信号が供給される。その映像
信号は量子化されており、そのサンプリング周期
をTとする。36は雑音の除去された映像信号の
得られる出力端子である。48は予測フイルタを
示し、之は入力映像信号が供給されてNフレーム
(但しN=1、2、3、………、この例ではN=
1である。)分の時間だけ遅延せしめられる遅延
手段32を具備している。そして入力端子31に
供給された入力映像信号がこの遅延手段32に供
給されると共に減算器としての合成器33に供給
され、この合成器33において入力端子31から
の映像信号から遅延手段32の出力が差し引かれ
るようにして、予測フイルタ48が構成される。
34は予測フイルタ48の出力が供給される非線
形回路である。ここで非線形回路とは入力信号の
レベルの絶対値が所定値以下又は所定値以上のと
き入力レベル対出力レベルの特性が直線性を示
し、それ以外の部分では非直線性を示す回路であ
る。本実施例では第6図に特性を示す如く入力レ
ベルの絶対値が所定値以下のとき入力レベル対出
力レベルの特性が線形で所定値を越えると一定値
となるリミツタ特性を有する回路である。この場
合入力レベルの絶対値が所定値を越えたとき出力
レベルが零になるようなストリツピング回路も使
用可能である。35は非線形回路34の出力と入
力端子31よりの映像信号とが合成される合成器
であつて、本例ではこの合成器35において入力
端子31よりの映像信号から非線形回路34の出
力が差し引かれるものである。37は合成器35
の出力が遅延手段32の入力側に帰還される帰還
回路であつて、本例では減衰率K(但しK≦1)
を有する減衰器である。39は入力映像信号のあ
る時点の近辺の複数の時点の信号及びその複数の
時点より夫々Nフレーム分本例では1フレーム分
遅延した対応する複数の時点の信号の各レベル差
の絶対値の和を検出する検出回路である。
更に説明する。入力端子31よりの映像信号は
減衰比が1−K/2である減衰器43に供給され、そ の出力が合成器38に供給される。そしてこの合
成器38において減衰器43の出力と上述の減衰
器37の出力とが加算され、その出力が増巾比が
2/1+Kの増巾器58を通じて遅延手段32に供給 される。更に、入力端子31よりの映像信号が合
成器33に供給され、この合成器33において入
力端子31よりの映像信号から遅延手段32の出
力が差し引かれる。しかして、予測フイルタ48
は本例では遅延手段32、合成器33と共に減衰
器43及び増巾器58が付加されて構成されてい
る。合成器33の出力、即ち予測フイルタ48の
出力は非線形回路34に供給され、その出力が増
巾比が1+K/2の増巾器44を通じて合成器35に 供給される。この合成器35に於ては入力端子1
よりの入力映像信号から非線形回路34の出力、
即ち増巾器44の出力が差し引かれる。合成器3
5の出力が出力端子36に得られると共に、帰還
回路37に供給される。
検出回路39は合成器55と2次元低域通過
波器40及び42と両波整流回路41とから構成
されている。即ち、合成器55に於て入力端子3
1よりの入力映像信号から遅延手段32の出力が
差し引かれ、その合成器55の出力が第1の2次
元低域通過波器40に供給され、その出力が両
波整流回路41に供給され、その出力が第2の2
次元低域通過波器42に供給される。この検出
回路39における第1及び第2の2次元低域通過
波器40及び42の構成は例えば共に第7図に
示す如き構成をとり得る。
即ち第7図において110は2次元低域通過
波器の入力端子、69はその出力端子である。入
力端子110よりの出力は遅延量が1水平周期の
遅延回路59に供給され、その出力が更に遅延量
が1水平周期の遅延回路60に供給され、合成器
64において遅延回路59及び60の出力が加算
され、合成器65において合成器64の出力と入
力端子110よりの入力信号とが加算される。更
に、合成器65の出力が遅延量がT(サンプリン
グ周期)の遅延回路61に供給され、合成器66
において合成器65の出力と遅延回路61の出力
とが加算され、更にこの合成器66の出力が遅延
量が2Tの遅延回路62に供給され、合成器67
において合成器66の出力と遅延回路62の出力
とが加算され、合成器67の出力が遅延量が3T
の遅延回路63に供給され、合成器68において
合成器67の出力と遅延回路63の出力とが加算
され、出力端子69にその加算出力が得られる。
かくして、2次元低域通過波器40,42が
構成されるが、その伝達関数は次の通りである。
G(Z)=(1+Z-h+Z-2h)・(1 +Z-1)・(1+Z-2)・(1+Z-3) 但し、ZはZ=ejTで表わされ、ここでωは
角周波数である。又、hは水平周期をTで除した
値である。
そして、検出回路39の出力が制御回路49,
50に夫々供給される。制御回路49の出力によ
つて帰還回路たる減衰器37のKと共に、増巾器
43,44,58及び減衰器37のKが制御され
る。制御回路50の出力によつて非線形回路34
の特性、本例では入力レベル対出力レベルの特性
が線形から非線形に変化する入力レベルの値、即
ち入力のスレツシユホールドレベルが制御され
る。
次に検出回路39の動作について説明する。第
5図における予測フイルタ48の出力は映像信号
とそれより1フレーム分の時間だけ遅れた信号と
の差の信号であつて、映像信号のある時点の信号
をX、それより1フレーム分遅れた信号をX′と
すれば第9図Aに示す如く時間tの変化に対しX
−X′は曲線S1の如く変化したものとすればこの
場合この曲線S1が横軸tを横切る点では1フレー
ム間において画像が静止していることを意味し、
この横軸より上下に離れるに従つて1フレーム間
において画像が動いていることがわかる。第9図
AにおいてS2はこの映像信号に重畳している不規
則な雑音を示す。第9図Bはこの第9図Aに示し
た信号X−X′を第1の2次元低域通過波器4
0に供給した場合の出力を示し、これをL1(X
−X′)とする。これによれば映像信号の上述の
ノイズS2の高域成分が除去されたノイズの曲線
S2′が示されていることがわかる。第9図Cはこ
の第1の2次元低域通過波器40の出力を両波
整流回路41に供給して両波整流した場合の曲線
を示し、これを|L1(X−X′)|として示す。
これによれば、第9図CのノイズS2″は第9図B
のノイズS2′が両波整流されて横軸tの以下の部
分は上側に折り返えされていることがわかる。第
9図Dはこの第9図Cの信号を更に第2の2次元
低域通過波器42に供給して得た出力を示し、
これをL2|L1(X−X′)|とする。これによれ
ばノイズS2は両波整流回路41の出力側にパル
ス的なノイズが混入していてもこれが除去される
ことが分る。斯くしてこの第2の2次元低域通過
波器42の出力側には入力映像信号の1フレー
ム間において画面が静止しているか動いているか
の検出出力が得られることになる。即ち予測フイ
ルタ48の出力は第9図Aにおいて曲線S1及びS2
を合成した出力であつたが、検出回路39の出力
は第9図Dに示す如くこれら曲線S1及びS2を合
成加算しても略映像信号S1に近似した曲線となる
ことが分かる。
即ち、検出回路39において入力映像信号のあ
る時点の近辺の複数の時点の信号及びその複数の
時点より夫々Nフレーム分遅延した対応する複数
の時点の信号の各レベル差の絶対値の和を検出す
るようにしたのは、静止画の場合は各レベル差の
絶対値は夫々非常に小さく従つてその絶対値の和
も小さいからこれは静止画であることを示し、画
面の動く部分では一部のレベル差の絶対値はある
程度小さいものがあつても大部分のレベル差は大
きくなるのでこれは動く画と見做すことができる
からである。
そして、この検出回路39の検出出力によつて
定数K(又は非線形回路34の特性)を変化させ
るものであるが、先ずKを変える場合について説
明する。合成器35の出力映像信号の周波数fに
対する特性は第8図に示す如くなる。これは櫛形
波器(C形)の特性と同様(遅延量は異なる)
である。尚、f0はフレーム周波数(30Hz)であ
る。この場合実線はK=0の場合を示し、破線は
K=0.5の場合を示す。そして、この映像信号は
周波数がf0、3f0、5f0、………において零となる
周期関数曲線となる。そしてKが0→1に近づく
につれてその曲線は形が細くなるように変化す
る。そしてこの雑音除去回路においてKが1に近
い程S/Nが良くなる。従つて検出回路39にお
いて1フレーム間の画面の動きが少ないときはこ
のKをなるべく大きな値にし、即ち1に近い値に
し、検出回路39の出力によつて入力映像信号の
1フレーム間において画像の動きが大きなときは
Kを小さくするように制御すれば良いことが分か
る。そして、このKを小さくすれば動きのある画
面における解像度の低下が回避される。
又、非線形回路34のスレツシユホールドレベ
ルを検出回路39の出力レベルが零のとき(静止
画)最大とし、出力レベルが大になるにつれて
(画面の動きが大になるにつれて)スレツシユホ
ールドレベルを小さくする。尚、静止画の場合に
は非線形回路34の直線部分の傾斜を大きくし、
動く画面の場合はその傾斜を小さくするようにし
ても良い。
この第9図の雑音除去回路によれば、映像信号
の再生画面の静止部及び動いている部分のいずれ
に於ても雑音を確実に除去でき、しかも解像度の
低下が少ない。
上述においてはNが1の場合について説明した
が、Nが2、3、………の場合も可能である。但
し、画面の動きが激しい場合にはNは小さい方が
良いし、比較的画面全体の動きがゆつくりの場合
にはNが多少大きくても良い。しかしながら、完
全な静止画の場合はNをかなり大きな値にしても
よいが、普通の動く画像の場合にはあまりNを大
きくすることはできない。
次に第10図の雑音除去回路NR2について説明
するが、第5図と対応する部分には同一符号を付
し、第5図と異なる部分のみを説明する。増巾比
1+K/2の増巾器44が無く、又、減衰比1−K/2
の減 衰器43の代りに、減衰比1−Kの減衰器43′
が設けられている。又、出力端子36は合成器3
5の出力側ではなく、合成器38の出力側に設け
られている。
次に第11図の雑音除去回路NR2について説明
するも、上述の第9図及び第10図と対応する部
分には同一符号を付して説明する。入力端子31
よりの映像信号を減衰比が1−Kの減衰器43′
を通じて合成器38に供給されて減衰比がKの減
衰器37よりの出力と加算され、その加算出力が
出力端子36に供給されると共に遅延手段32に
供給される。遅延手段32の出力が減衰器37を
通じて合成器38に供給される。
次に第12図の雑音除去回路NR2について説明
するも上述の第9図乃至第11図と対応する部分
には同一符号を付して説明する。入力端子31よ
りの映像信号が減衰比が1−K/2の減衰器43を通 じて合成器38に供給されて減衰比がKの減衰器
37の出力と加算され、その加算出力が増巾比が
2/1+Kの増巾器58に供給され、その出力が出力 端子36に供給されると共に遅延手段32に供給
される。遅延手段32の出力が減衰比が1−K/2の 減衰器71に供給される。減衰器71の出力が合
成器33に供給されて減衰器43の出力から差し
引かれ、その合成器33の出力が減衰比Kの減衰
器37を通じて合成器58に供給される。
さて、上述の各実施例はいずれも映像信号が白
黒映像信号の場合であるが、以下に映像信号がカ
ラー映像信号である場合の実施例のいくつかを説
明する。先ず第13図の雑音除去回路を説明する
も、第1図及び第2図と対応する部分には同一符
号を付して説明する。第1の雑音除去回路NR1
ついて説明する。入力端子1にはカラー映像信号
(例えばNTSC方式のカラーテレビジヨン)信号
が供給され、之が輝度信号及び色度信号用の2次
元ハイパスフイルタ81に供給され、その出力が
非線形回路(入力レベルの絶対値が所定値以下の
とき入出力レベルの関係が線形で、所定値を越え
ると出力信号のレベルが零又は一定値となる回
路)82に供給され、その出力が合成器84に於
て入力端子1よりのカラー映像信号の位相補償用
の遅延回路83を通じて位相補償されたものから
差し引かれ、その合成器84の出力が雑音の除去
されたカラー映像信号として出力端子6に出力さ
れる。非線形回路82の出力はS/Nの小なる雑
音を含むカラー映像信号成分であるが、之の色度
信号(搬送色信号)はフレーム毎に位相が反転し
ているから、このまゝ第2の雑音除去回路NR2
供給することはできないので、非線形回路82の
出力を位相反転回路85に供給して、カラー映像
信号成分中の搬送色信号を毎フレームに於て同位
相にする。即ち、非線形回路82の出力を例えば
くし形フイルタ構成の色度信号抽出回路86に供
給し、その出力たる色度信号を増巾比が2の増巾
器87に供給して2倍にして合成器89に供給す
る。他方、非線形回路82の出力を位相補償用遅
延回路88を通じて合成器89に供給する。合成
器89では、色度信号の位相が負のとき遅延回路
88の出力のみを出力し、正のとき2倍の色度信
号を遅延回路88の出力から差し引いて出力し
て、フレーム毎に色度信号の位相の等しいカラー
映像信号成分を出力端子5に出力し、この出力が
第2の雑音除去回路NR2に供給される。この第2
の雑音除去回路NR2の出力は位相反転回路90に
供給されて、元のカラー映像信号と同期してフレ
ーム毎に位相の反転した色度信号を有するカラー
映像信号に変換される。この位相反転回路90
も、先の位相反転回路85と同様に色度信号抽出
回路91、増巾比が2の増巾器92、位相補償用
遅延回路93及び合成器94から構成されてい
る。そして、合成器94の出力が合成器CPに供
給される。
次に第14図の雑音除去回路を説明するも第1
図、第2図及び第13図と対応する部分には同一
符号を付して説明する。入力端子1よりのカラー
映像信号が位相補償用の遅延回路88を通じて合
成器108に供給され、更に入力端子1よりのカ
ラー映像信号が色度信号抽出回路86に供給さ
れ、その抽出された色度信号が合成器108に供
給されて遅延回路88の出力から差し引かれ、合
成器108より得られた輝度信号が輝度信号用2
次元ハイパスフイルタ103に供給されると共
に、色度信号抽出回路86より得られた色度信号
が色度信号用2次元ハイパスフイルタ102に供
給される。そして、フイルタ102,103の出
力が合成器104に供給されて加算されると共
に、合成器105に供給されて、輝度信号と、フ
レーム毎に位相反転されてフレーム毎に同位相さ
れた色度信号との合成信号が得られるようになさ
れる。そして、合成器104,105の出力が各
別に非線形回路(入力信号のレベルの絶対値が所
定値以下のとき入出力レベルの関係が線形で、所
定値を越えるとき出力信号のレベルが零又は一定
値となる回路)106,107に供給される。そ
して、入力端子1よりのカラー映像信号が位相補
償用の遅延回路83を通じて合成器84に供給さ
れて、この合成器84に於て非線形回路106の
出力が差し引かれ、出力端子6に雑音の除去され
たカラー映像信号が得られる。又、非線形回路1
07より得られたS/Nの小さな雑音を含むカラ
ー映像信号成分が得られて、第2の雑音除去回路
NR2に供給される。尚、第2の雑音除去回路NR2
の出力側に設けられた位相反転回路90は第13
図の場合と同様である。
さて、第13図及び第14図の位相反転回路9
0は上述の第5図、第10図、第11図及び第1
2図に示した第2の雑音除去回路NR2の内部に組
込むこともでき、その場合には夫々第15図〜第
18図に示す如く、遅延手段32の出力側に挿入
すれば良い。
上述せる本発明によれば、1次元又は2次元相
関に基づいて映像信号を信号処理して雑音を除去
する第1の雑音除去回路によつて雑音の除去され
た映像信号が得られるが、この映像信号では雑音
と共に映像信号成分も除去されているので、この
雑音を含む映像信号成分を、フレーム相関に基づ
いて映像信号を信号処理して雑音を除去する第2
の雑音除去回路に供給することによつて雑音の除
去された映像信号成分を得、之を第1の雑音除去
回路より得られた雑音の除去された映像信号に加
算することにより画質が良く且つ雑音の良く除去
された映像信号を得ることができる。そして、こ
の場合第2の雑音除去回路で信号処理される映像
信号はもとの入力映像信号ではなく第1の雑音除
去回路に於て入力映像信号から雑音と共に除去さ
れた映像信号成分であるから、之はS/Nの小さ
い映像信号であり、即ちレベルの小さい(入力映
像信号の1/10程度のレベル)映像信号であるの
で、第2の雑音除去回路をデジタル回路にて構成
する場合ビツト数の少ない(例えば3〜4ビツ
ト)ものを使用することができる。従つて、全体
として構成簡単、小型且つ安価な雑音除去回路を
得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の基本的な実施例を示すブロツ
ク線図、第2図乃至第4図は第1の雑音除去回路
の具体例を示すブロツク線図、第5図は第2の雑
音除去回路の具体例を示すブロツク線図、第6図
は特性曲線図、第7図は第5図の一部の具体例を
示すブロツク線図、第8図は特性曲線図、第9図
は波形図、第10図乃至第12図は第2の雑音除
去回路の具体例を示すブロツク線図、第13図及
び第14図は本発明の他の実施例を示すブロツク
線図、第15図乃至第18図は第2の雑音除去回
路の他の具体例を示すブロツク線図である。 NR1及びNR2は第1及び第2の雑音除去回路で
ある。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 1次元又は2次元相関に基づいて映像信号を
    信号処理して雑音を除去する第1の雑音除去回路
    と、フレーム相関に基づいて映像信号を信号処理
    して雑音を除去する第2の雑音除去回路とを有
    し、雑音を含む入力映像信号が上記第1の雑音除
    去回路に供給され、上記第1の雑音除去回路から
    得られた雑音を含む映像信号成分が上記第2の雑
    音除去回路に供給され、上記第1及び第2の雑音
    除去回路から得られた各雑音の除去された映像信
    号が合成されることにより雑音の除去された出力
    映像信号が得られるようにしたことを特徴とする
    雑音除去回路。
JP652778A 1978-01-24 1978-01-24 Noise deleting circuit Granted JPS54100216A (en)

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