JPS63110888A - 映像信号の雑音除去回路 - 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） 本発明は、ＦＭ方式で伝送される衛星放送の映像信号を
復調する際に発生し易い、いわゆるスパークルノイズと
称されるパルス性雑音を除去することができるようにし
た映像信号の雑音除去回路に関するものである。

（従来の技術） 一般的な衛星放送受信機のブロック回路図を第２図に示
す。第２図において、１２ＧＨｚ帯の衛星放送信号がパ
ラボラアンテナ１で受信され、このパラボラアンテナ１
に付設されたダウンコンバータ２でＩ　ＧＨｚ程度の中
間周波信号に変換される。さらに、この中間周波信号は
、屋内受信機３でベースバンド信号に復調されてテレビ
受像機４に与えられる。ここで、微弱な電波を受信する
衛星放送受信機におけるＳ／Ｎ比を良くするためには、
パラボラアンテナ１の反射面の面積を大きくして高い信
号レベルで受信するか、または第３図のごとく屋内受信
機３とテレビ受像機４との間に雑音除去回路５を介装し
なければならない。

ところで、映像信号は、隣接する画素および前後のフレ
ーム間の同じ位置の画素は相関関係が比較的に強い。し
かし、ノイズは相関関係が弱い。

そこで、フレーム間の各画素の相関関係に注目して、映
像信号からノイズを除去することができ、その雑音除去
回路の一例を第４図に示す。

第４図に示す雑音除去回路は、映像信号を複数の画素に
分解してＡ／Ｄ変換し、前後のフレーム間で平均化を行
フて、主としてホワイトノイズを除去する巡回型のノイ
ズリデューサ（または巡回型低域通過フィルタと称され
る）である。

第４図において、映像信号は画素毎にＡ／Ｄ変換器６で
デジタル信号Ｘに変換され、このデジタル信号Ｘが乗算
器７と加算器８を順次介し、その出力信号ｙがＤ／Ａ変
換器９に与えられる。また、デジタル信号Ｘが映像信号
の動き部分を検出する動き検出部ＩＯに与えられる。さ
らに、出力信号ｙが、映像信号を１フレーム分記憶し１
フレ一ム分だけ遅延して出力するフレームメモリ１１に
与えられ、その出力がクロマインバータ１２を介して動
き検出部ｌＯと、他の乗算器１３を介して加算器８に与
えられる。なお、クロマインバータ１２は、フレーム毎
に色信号の位相が交互に反転されているので、色信号の
位相を同じにするために介装されている。

ここで、Ａ／Ｄ変換器６から出力された現フレームのデ
ジタル信号Ｘとクロマインバータ１２から出力された１
つ前のフレームのデジタル信号天とが動き検出部ＩＯで
比較され、これらの２つのデジタル信号の差のフレーム
差信号（Ｘ−Ｘ）に応じて乗算器７，１３の定数ｋが０
≦に≦１の範囲で制御される。なお、フレーム差信号（
Ｘ−天）のレベルは、統計的に画面の動き部分では大き
く、静止画に重畳されたホワイトノイズでは小さく、こ
のレベルの大小から動き部分であるかまたはホワイトノ
イズであるかが判別される。そして、Ａ／Ｄ変換器６か
ら出力された現フレームのデジタル信号Ｘは、乗算器７
で（１−ｋ）倍され、１つ前のフレームのデジタル信号
叉が乗算器１３でに倍されて加算器８で加算される。と
ころで、映像信号が静止画であるならば、ｋ＝１とする
ことでホワイトノイズは完全に除去することができる。

しかし、静止画以外では、映像信号の画面に動き部分が
あり、ｋを大きくすると残像が生じ、ｋを小さくすれば
ホワイトノイズの除去ができない。そこで、動き検出部
１０により映像信号の動きに応じてｋを制御させ、主と
してホワイトノイズを低減して出力信号ｙのＳ／Ｎ比の
改善が図られている。

上記第４図の雑音除去回路の構造を簡単にしたものが第
５図に示すブロック回路図である。

これは、出力信号ｙがｙ＝（１−ｋ）・Ｘ＋に−ｘと表
されるのを、ｙ＝ｘ−ｋ・（Ｘ−マ）と整理し直して回
路構成したもので、Ａ／Ｄ変換器６から出力される現フ
レームのデジタル信号Ｘから１つ前のフレームのデジタ
ル信号交を減算器１４で減算し、この出力（ｘ−ｘ）を
ＲＯＭ１５にアドレスとして与え、予め設定された定数
ｋを乗算した信号をＲＯＭ１５から読み出す。そして、
このＲＯＭ１５から読み出された信号ｋ・（Ｘ−Ｘ）を
現フレームのデジタル信号Ｘから減算器１６で減算して
出力信号ｙを得るものである。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、衛星放送等のごとく受信できる信号レベルが
微弱であると５信号の搬送波とノイズ・の電圧比が低下
し易く、搬送波のせん頭電圧が低下してノイズのせん頭
電圧に近づくと、Ｓ／Ｎ比が急激に低下する。これを第
６図および第７図を参照して説明する。

第６図において、ノイズのせん頭電圧のベクトルＥｎの
回転速度が一定であるならば、搬送波のせん頭電圧のベ
クトルＥｃとベクトルＥｎの合成ベクトルは、＋へ〇か
ら−△θまでの２△θの位相変化を生じる。そして、こ
れらの２つのベクトルＥｎ、Ｅｃが同方向を経過する期
間（Ｌ→Ｎ→Ｍ）は比較的に時間が長く、反対方向を経
通する期間（Ｍ＋０−Ｌ）は時間が短い。そこで、この
位相変化を時間で微分して得られる周波数偏移は、Ｌ−
＋Ｎ→Ｍの期間では小さいが、Ｍ→０→Ｌの期間では大
きくなる。

そして、搬送波とノイズのせん頭電圧が一致すると、第
６図の０点で瞬間的に一△θから＋△θまで位相変化を
生じることとなり、第７図のごとく１周波数偏移は理論
上で無限大となる。

このようにして周波数偏移が衝り的に大きくなると、Ｆ
Ｍ検波出力にパルス性雑音として出力されて、画面上に
白または黒のノイズとして表される。このノイズは、水
平方向に数画素にわたフて表われて比較的に目立ち、い
わゆるスパークルノイズと称されている。

このスパークルノイズは、第４図および第５図で上述し
た主としてホワイトノイズを除去する雑音除去回路にあ
っては、フレーム差信号（ｘ−麦）が大きくなり、映像
信号の動き部分と同様に検出されて除去することができ
ないという問題点があった。

本発明の目的は、上記した従来の雑音除去回路の問題点
を解決するためになされたもので、ホワイトノイズおよ
びスパークルノイズ等を確実に除去できるようにした映
像信号の雑音除去回路を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） かかる目的を達成するために、本発明の映像信号の雑音
除去回路は、現フレームを構成する映像信号を複数の画
素に分解して各画素毎にデジタル信号に変換し、このフ
レームのデジタル信号と基準フレームのデジタル信号か
らなる基準信号との差のフレーム差信号を検出し、この
フレーム差信号に応じて前記現フレームのデジタル信号
と前記基準信号との混合割合が講整されて混合された補
正信号を出力する映像信号の雑音除去回路において、前
記フレーム差信号から前記デジタル信号にパルス性雑音
が存在するか否かを判別する判定手段と、前記映像信号
の現ラインの前後のラインのデジタル信号の平均値であ
る補間信号を出力する補間手段と、を備え、前記判定手
段でパルス性雑音が検出されなければ、前記補正信号を
前記基準信号とするとともに出力し、パルス性雑音が検
出されると、眞記現フレームのデジタル信号を前記基準
信号とするとともに前記補間信号を出力するように構成
されている。

（作用） デジタル信号にパルス性雑音が検出されると、映像信号
の現ラインの前後のラインのデジタル信号の平均値から
なる補間信号が出力され、パルス性雑音が検出されなけ
れば、現フレームと１つ前のフレームのデジタル信号が
所定の混合割合で混合された補正信号が出力され、パル
ス性雑音およびホワイトノイズがともに除去される。し
かも、パルス性雑音が検出されると現フレームのデジタ
ル信号を基準信号とするので、仮に画面転換等によるデ
ジタル信号をパルス性雑音として誤判別しても、次のフ
レームにおいて誤検出が１ａ続せずに１フレームだけ補
間信号が出力され、現実にパルス性雑音の検出であれば
２フレームだけ補間信号が出力される。

（実施例） 以下本発明の実施例を第１図を参照して説明する。第１
図は、本発明の映像信号の雑音除去回路の一実施例を示
すブロック回路図である。第１図において、第２図ない
し第５図と同一部材には同一符号を付けて重複した説明
を省略する。

第１図において、Ａ／Ｄ変換器６から出力されたデジタ
ル信号Ｘは、２つの１水平ライン遅延回路１７．１８を
直列に介して加算器１９に与えられ、この加算器１９で
加算されるとともに１／２倍された出力がマルチプレク
サ２０に信号ａとして与えられる。さらに、Ａ／Ｄ変換
器６から出力されたデジタル信号Ｘは、加算器１９と減
算器１４に与えられる。また、１水平ライン遅延回路１
７の出力はマルチプレクサ２０に信号すとして与えられ
るとともに減算器１６に与えられる。そして、この減算
器１６の出力がマルチプレクサ２０に信号Ｃとして与え
られる。

また、マルチプレクサ２０の一方の出力信号ｙは、Ｄ／
Ａ変換器９に与えられ、他方の出力信号２はフレームメ
モリ１１とクロマインバータ１２を介してデジタル信号
又として減算ｉ７ｙ　１４に与えらＪ１る。この減算器
１４の出力（Ｘ−天）が信号ｄとしてｌ水平ライン遅延
回路２１と論理回路２２に与えられる。この１水平ライ
ン遅延回路２１の出力は信号ｅとして別の１水平ライン
遅延回路２３と論理回路２２とＲＯＭ１５に与えられる
。さらに、この別の１水平ライン遅延回路２３の出力が
信号ｆとして論理回路２２に与えられる。論理回路２２
には、判定レベルＴＨが与えられ、その出力がタイマ回
路２４をトリガし、所定時間継続する切換信号Ｓがマル
チプレクサ２０に与えられる。

かかる構成の動作を以下説明する。まず、判定手段とし
ての論理回路２２には、減算器１４から出力されるフレ
ーム差信号（Ｘ−Ｘ）が１水平ラインづつずれて信号ｄ
、ｅ、ｆとして与えられている。ここで、信号ｅは現画
素のフレーム差信号であり、信号ｄは１水平ライン後の
下の画素のフレーム差信号であり、信号ｆは１水平ライ
ン航の上の画素のフレーム差信号である。そして、スパ
ークルノイズは垂直方向画素間でも、また前後のフレー
ム間でも相関関係か弱いことを特徴とする。

そこで、垂直方向画素間の相関関係の有無を判別するこ
とで、スパークルノイズの存在有無の判別が可能である
。すなわち、信号ｄ、ｆの平均値と信号ｅの大きさが大
きく相違するならば相関関係がなくスパークルノイズと
判別できる。

そこで、信号ｄの大きさをり、信号ｅの大きさをＥ、信
号ｆの大きさをＦとして、論理回路２２で、 ＴＨ＜　　ｌ　　Ｅ−（Ｄ＋Ｆ）／２　　ｌが成立すれ
ば、現画素のデジタル信号にスパークルノイズが存在す
ると判別できる。また、前後のフレーム間の相関関係の
有無、すなわちフレーム差信号（Ｘ−Ｘ）が大きいとス
パークルノイズが存在すると判別できる。このようにし
て検出されたスパークルノイズは数画素に亘って継続す
る最初のものであり、検出信号でタイマ回路２４をトリ
ガしてスパークルノイズが継続する適宜な期間だけ継続
する切換信号Ｓをマルチプレクサに与える。なお、タイ
マ回路２４に接続されるＴは、切換信号Ｓの継続期間を
制御するための制御信号を与える端子である。

また、比較手段たる減算器１４から出力されたフレーム
差信号（Ｘ−叉）の１水平ライン遅延回路２１で１ライ
ン分遅延された信号ｅがＲＯＭ１５に与えられて、第５
図に示す雑音除去回路と同様に所定の定数ｋが乗算され
た信号ｋ・（ｘ−ｘ）が減算器１６に与えられる。そし
て、この減算器Ｉ６に、Ａ／Ｄ変換器６からの出力され
たデジタル信号Ｘが１水平ライン遅延回路１７で１水平
ライン分遅延されて与えられて補正手段が形成され、減
算器１６から信号Ｃとしてホワイトノイズが除去された
補正信号がマルチプレクサ２０に与えられる。

さらに、デジタル信号Ｘと２つの１水平ライン遅延回路
１６．１７で２ライン分遅延された信号とが加算器１９
に与えられて補間手段が形成され、デジタル信号Ｘが１
ライン分遅延された信号すを基準として、面接のライン
の平均値からなる補間信号が信号ａとしてマルチプレク
サ２０に与えられる。

そして、切換信号Ｓによりマルチプレクサ２０は制御さ
れ、論理回路２２でスパークルノイズが検出されない際
は、マルチプレクサ２０は補正信号たる信号Ｃを出力信
号ｙ、ｚとしてＤ／Ａ変換器９およびフレームメモリ１
１に出力する。また、スパークルノイズが検出された際
は、切換信号Ｓによりマルチプレクサ２０は切り換えら
れて、補間信号たる信号ａを出力信号ｙとしてＤ／Ａ変
換器９に出力し、信号すを出力信号２としてフレームメ
モリ１１に出力する。

したがって、スパークルノイズが検出されないときは、
第５図に示す従来の雑音除去回路と同様に機能してホワ
イトノイズが除去され、スパークルノイズが検出される
と、補間信号がＤ／Ａ変換器９に与えられてスパークル
ノイズが除去される。

ここで、スパークルノイズが検出された際にフレームメ
モリ１１に基準信号として補間処理も補正処理もされて
いない信号すを与えるのは、以下の理由からである。

映像信号の画面転換または画面中に白い横文字が入る等
により、大きなフレーム差信号（ｘ”−ｋ）が出力ざわ
ると、論理回路２２はこれらの画像の動き部分をスパー
クルノイズとして誤検出し易い。そして、補間信号たる
信号ａまたは補正信号たる信号Ｃを基準信号とすると、
動き部分を欠いた信号を基準信号とすることになり、次
のフレームでも動き部分がスパークルノイズと誤検出さ
れて、除去すべきでない信号が数フレームに亘って除去
されてしまうという不具合を生じる。そこで、補間処理
も補正処理もされておらず動き部分が含まれる信号すを
基準信号とすることで、次のフレームでは誤検出を生じ
ることがない。この結果、動き部分をスパークルノイズ
と誤検出した場合は、１フレームだけ補間信号がＤ／Ａ
変換器９に出力される。なお、現実のスパークルノイズ
を検出したのであれば、このスパークルノイズを含むフ
レームを基準信号とする次のフレームは、同じスパーク
ルノイズが存在しなければ相関関係がないと判定されて
スパークルノイズが誤検出されるが、２フレームだけ補
間信号がＤ／Ａ変換器９に出力されるにすぎない。この
ようにして、スパークルノイズの誤検出により画像の安
定に重大な支障を生じないようにしている。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明の映像信号の雑音除去回路
は、パルス性雑音がない期間は、従来と同様に補正手段
によりホワイトノイズの除去がなされ、パルス性雑音が
検出されると補間手段によりパルス性雑音の除去がなさ
れ、Ｓ／Ｎ比の優れた映像を得ることができる。しかも
、パルス性雑音を検出した際に、補正処理も補間処理も
してない信号を基準信号とするようにしたので、映像信
号の動き部分をパルス性雑音と誤検出しても次のフレー
ムで誤検出することがなく、誤検出が重大な支障となら
ずに安定した画像が得られるという優れた効果を奏する
。　′

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の映像信号の雑音除去回路の一実施例
のブロック回路図であり、第２図は、従来の衛星放送受
信機の一例のブロック回路図であり、第３図は、第２図
に右いて雑音除去回路を介装させたブロック回路図であ
り、第４図は、第２図の雑音除去回路の具体的ブロック
回路図であり、第５図は、第４図の回路を簡単に構成し
直したブロック回路図であり、第６図は、スパークルノ
イズの発生の原理を説明する図であり、第７図は、ノイ
ズによる周波数偏移を示す特性図である。 １１：フレームメモリ、１４，１６：ｇ算器、１５：Ｒ
ＯＭ。 ＋７．１８．２１．２３：　１水平ライン遅延器、１９
：加算器、２０：マルチプレクサ、２２：論理回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 現フレームを構成する映像信号を複数の画素に分解して
   各画素毎にデジタル信号に変換し、このフレームのデジ
   タル信号と基準フレームのデジタル信号からなる基準信
   号との差のフレーム差信号を検出し、このフレーム差信
   号に応じて前記現フレームのデジタル信号と前記基準信
   号との混合割合が調整されて混合された補正信号を出力
   する映像信号の雑音除去回路において、前記フレーム差
   信号から前記デジタル信号にパルス性雑音が存在するか
   否かを判別する判定手段と、前記映像信号の現ラインの
   前後のラインのデジタル信号の平均値である補間信号を
   出力する補間手段と、を備え、前記判定手段でパルス性
   雑音が検出されなければ、前記補正信号を前記基準信号
   とするとともに出力し、パルス性雑音が検出されると、
   前記現フレームのデジタル信号を前記基準信号とすると
   ともに前記補間信号を出力することを特徴とした映像信
   号の雑音除去回路。