WO2015064234A1 - 映像信号のノイズ除去回路及び映像信号のノイズ除去方法 - Google Patents

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博一 河野
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Definitions

  • the present invention relates to a method for reducing noise generated in a video signal of a television camera.
  • the subject image passes through the lens 2 of the television camera 1, is decomposed into three colors R, G, and B by the prism 3, and is converted into electric signals R, G, and B by the image sensors 4R, 4G, and 4B, respectively.
  • CDS Correlated Double Sampling
  • VGA Very Gain Amplifier
  • a / D Analog to Digital
  • a TG Timing Generator
  • a CPU Central Processing Unit
  • a CPU Central Processing Unit 11 controls a circuit of each unit as a system controller.
  • FIG. 2 shows a conventional noise removal circuit.
  • the input video signal is input to the LPF 12 and the subtracter 13.
  • a high frequency component (random noise) is suppressed by the LPF 12 and input to the subtractor 13.
  • the subtracter 13 subtracts the output of the LPF 12 from the input video signal.
  • the output of the LPF 12 is input to the level determination circuit 14, and the coefficient A is calculated.
  • a multiplier 15 multiplies the output of the subtractor 13 and the output A of the level determination circuit 14.
  • the output of the multiplier 15 and the output of the LPF 12 are added by the adder 16 and become an output signal.
  • output signal input video signal ⁇ A + LPF ⁇ (1 ⁇ A) where 0 ⁇ A ⁇ 1.0.
  • the output signal is a mixture of the input video signal and the LPF output at a ratio determined by the coefficient A.
  • FIG. 3 shows the characteristics of the mixing coefficient A.
  • the conventional noise removal function gradually increases the noise removal effect when the brightness level is lowered from a certain point. If an attempt is made to obtain a noise removal effect even in a portion where the luminance level is high, the contour information is lost, resulting in a blurred image. Therefore, conventionally, it can be applied only to a portion where the outline information is originally low and the luminance level is low.
  • JP 2010-200366 A (Kono) Horizontal noise correction method
  • An object of the present invention is to reduce noise without blurring a contour portion of a video signal even in a video signal having a high luminance level.
  • the present invention provides: A low-pass filter for a video signal, a contour extraction circuit for extracting a contour signal of the video signal, and a mixing circuit for mixing the video signal at a predetermined ratio; A mixed video signal obtained by mixing the input video signal and the low-pass video signal passed through the low-pass filter at a predetermined ratio corresponding to a contour signal is used as an output video signal.
  • the contour extraction circuit has means for subtracting an offset that increases as the low-pass video signal (the video signal level detected by the low-pass filter) increases from the extracted contour signal, and the low-pass video from the extracted contour signal Subtract the offset that increases as the signal (video signal level detected by the low-pass filter) increases, In the portion where the contour signal is small (the portion where the image is flat), the ratio of the low-pass video signal included in the mixed video signal is high, and in the portion where the contour signal is large (contour portion), the low-pass included in the mixed video signal.
  • the contour extraction circuit includes a 3 ⁇ 3 pixel at the center, a 3 ⁇ 3 pixel shifted by one pixel upward from the center, and a downward from the center from a 5 ⁇ 5 pixel array. From a total of 5 locations: 3 ⁇ 3 pixels shifted by 1 pixel, 3 ⁇ 3 pixels shifted by 1 pixel in the left direction relative to the central portion, and 3 ⁇ 3 pixels shifted by 1 pixel in the right direction relative to the central portion, A circuit for calculating a contour and selecting a maximum value of the contour components as a contour signal;
  • the contour extraction circuit includes a 3 ⁇ 3 pixel at the center, a 3 ⁇ 3 pixel shifted by one pixel upward from the center, and a downward from the center from a 5 ⁇ 5 pixel array.
  • Each of the image signal noise removing circuits calculates a contour and selects a maximum value of the contour components as a contour signal.
  • the contour extraction circuit includes a 3 ⁇ 3 pixel at the center, a 3 ⁇ 3 pixel shifted by one pixel upward from the center, and a downward from the center from a 5 ⁇ 5 pixel array.
  • the contour extraction circuit includes a 3 ⁇ 3 pixel at the center, a 3 ⁇ 3 pixel shifted by one pixel upward from the center, and a downward from the center from a 5 ⁇ 5 pixel array.
  • a mixed video signal obtained by mixing the input video signal and the low-pass video signal at a predetermined ratio corresponding to the contour signal is used as an output video signal. Subtract the offset that increases as the low-pass video signal (video signal level) increases from the contour signal, In the portion where the contour signal is small (the portion where the image is flat), the ratio of the low-pass video signal included in the mixed video signal is high, and in the portion where the contour signal is large (contour portion), the low-pass included in the mixed video signal.
  • a noise removal method for a video signal characterized in that the mixing ratio is controlled so that the ratio of the video signal is lowered.
  • a video signal noise removing method is characterized in that a contour is calculated from each location and the maximum value of the contour components is selected.
  • the contour signal from the 5 ⁇ 5 pixel array of the video signal, 3 ⁇ 3 pixels in the center, 3 ⁇ 3 pixels shifted by one pixel upward from the center, and the center 5 ⁇ 3 ⁇ 3 pixels shifted by 1 pixel downward, 3 ⁇ 3 pixels shifted by 1 pixel leftward with respect to the central portion, and 3 ⁇ 3 pixels shifted by 1 pixel rightward with respect to the central portion.
  • the average value of the 8 pixels excluding the central pixel and the absolute value of the difference of each of the 8 pixels excluding the central pixel are calculated, and all the absolute values of the differences of the 8 pixels are all added.
  • Block diagram showing the configuration of a television camera Schematic diagram explaining conventional operation Schematic diagram showing the characteristics of coefficient A of the conventional method Schematic diagram showing the operation of one embodiment of the present invention.
  • the schematic diagram which shows the characteristic of the coefficient B of one Example of this invention The block diagram which shows the outline extraction circuit of one Example of this invention Schematic diagram (5 ⁇ 5) showing the pixel configuration of the video signal of one embodiment of the present invention
  • the block diagram which shows the outline extraction circuit of other one Example of this invention Schematic diagram showing the pixel configuration of a video signal according to another embodiment of the present invention (5 ⁇ 5 to 3 ⁇ 3 extraction)
  • the block diagram which shows the outline extraction circuit of other one Example of this invention
  • the subject image passes through the lens 2 of the television camera 1, is decomposed into three colors R, G, and B by the prism 3, and is converted into electric signals R, G, and B by the image sensors 4R, 4G, and 4B, respectively.
  • CDS Correlated Double Sampling
  • VGA Very Gain Amplifier
  • a / D Analog to Digital
  • a TG Timing Generator
  • a CPU Central Processing Unit
  • a CPU Central Processing Unit 11 controls a circuit of each unit as a system controller.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing the operation of the embodiment of the present invention.
  • the input video signal is input to the LPF 17, the subtracter 19, and the contour extraction circuit 18.
  • the high frequency component (random noise) is suppressed by the LPF 17 and input to the subtractor 19.
  • the subtracter 19 subtracts the output of the LPF 17 from the input video signal.
  • the contour extraction circuit 18 extracts the contour component of the input video signal.
  • the contour component is a mixing coefficient B for mixing the input video signal and the LPF output.
  • the multiplier 20 multiplies the output of the subtracter 19 and the output B of the contour extraction circuit 18.
  • the output of the multiplier 20 and the output of the LPF 17 are added by the adder 21 and become an output signal.
  • output signal input video signal ⁇ B + LPF ⁇ (1 ⁇ B) where 0 ⁇ B ⁇ 1.0.
  • the output signal is a mixture of the input video signal and the LPF output at a ratio determined by the coefficient B.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing the characteristic of the coefficient B of one embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a block diagram showing a contour extraction circuit according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 7 is a schematic diagram (5 ⁇ 5) showing a pixel configuration of a video signal according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 8 is a block diagram showing a contour extracting circuit according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 8 is a schematic diagram (5 ⁇ 5 to 3 ⁇ 3 extraction) showing a pixel configuration of a video signal according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 9 is a block diagram showing a contour extracting circuit according to another embodiment of the present invention.
  • 5 ⁇ 5 pixel two-dimensional data is constructed from the input video signal by the line memory and flip-flop.
  • FIG. 7 of the schematic diagram (5 ⁇ 5) showing the pixel configuration of the video signal according to one embodiment of the present invention reference numerals d11 to d55 are assigned to the 25 pixels, respectively, and description will be made using the reference numerals.
  • 3 ⁇ 3 pixel data of d22, d32, d42, d23, d33, d43, d24, d34, d44 is input to the LPF 22.
  • the center d33 is input to the subtracter 23.
  • the LPF 22 calculates an average value of 3 ⁇ 3 pixels.
  • a filter in which the weight of each pixel is changed such as a Gaussian filter, may be used.
  • the subtracter 23 subtracts the LPF 22 output from d33.
  • the offset circuit 24 calculates an offset signal for reducing noise included in the contour signal from the output (video signal level) of the LPF 22. Since the input video signal has light-dependent noise, the portion where the input video signal is large also increases when the contour signal is extracted. The offset signal reduces this noise.
  • gain is a parameter that determines the gain for the input video signal, and may be given as a fixed value or as a variable parameter from the outside.
  • the contour extraction circuit 25 receives 5 ⁇ 5 pixel data of d11 to d55 and an average value (output of the LPF 22).
  • this average value uses the output signal of the LPF 22, and this is an average value calculated from the data of 9 pixels.
  • an average value calculated from the data of more pixels can be used. good.
  • FIG. 8 shows a block diagram of the contour extraction circuit 25.
  • the contour extraction circuit is composed of contour calculation circuits 30 to 34 and a maximum value selection circuit 35.
  • the contour calculation circuit includes 5 ⁇ 3 pixel data (excluding the center pixel) in the corresponding center, upper, lower, left, and right of the 5 ⁇ 5 pixels input to the contour extraction circuit. ) And the average value of the surrounding pixels.
  • FIG. 9 shows the configuration of 5 ⁇ 5 pixels and the arrangement of 3 ⁇ 3 pixels at five locations in the center, upper part, lower part, left part, and right part.
  • FIG. 10 shows a block diagram of the contour calculation circuit.
  • the contour calculation circuit includes subtractors 36 to 43, absolute value circuits 44 to 51, and an adder 52. Out of the 3 ⁇ 3 pixel data, 8 pixel data excluding the center pixel is input to the contour calculation circuit, the subtractor 36 calculates the difference between x1 and the average value, and the absolute value circuit 44 calculates the absolute value.
  • the subtractor 37 calculates the difference between x2 and the average value
  • the absolute value circuit 45 calculates the absolute value
  • the subtractor 38 calculates the difference between x3 and the average value
  • the absolute value circuit 46 calculates the absolute value.
  • the value is calculated
  • the subtractor 39 calculates the difference between x4 and the average value
  • the absolute value circuit 47 calculates the absolute value
  • the subtractor 40 calculates the difference between x6 and the average value
  • the absolute value circuit 48 The subtractor 41 calculates the difference between x7 and the average value
  • the absolute value circuit 49 calculates the absolute value
  • the subtractor 42 calculates the difference between x8 and the average value
  • the absolute value is calculated by the circuit 50
  • the difference between x9 and the average value is calculated by the subtractor 43
  • the absolute value is calculated by the absolute value circuit 51. It calculates and outputs the obtained by adding all of these by the adder 52 as an edge component.
  • the contour calculation circuit 30 From the contour calculation circuit 30 to the central contour, from the contour calculation circuit 31 to the upper contour, from the contour calculation circuit 32 to the lower contour, from the contour calculation circuit 33 to the left contour, from the contour calculation circuit 34 to the right contour, a total of 5 The contour component of the location is output.
  • the maximum value selection circuit 35 selects the maximum contour component among these five locations and outputs it as a contour signal.
  • the adder 26 adds the outputs of the contour extraction circuit 25 and the offset circuit 24.
  • the multiplier 27 multiplies a predetermined gain to obtain a mixing coefficient B.
  • the gain may be given as a fixed value or may be given as a variable parameter from the outside.
  • the multiplier 28 multiplies the output of the subtracter 23 and the mixing coefficient B.
  • the output of the multiplier 28 and the output of the LPF 22 are added by an adder 29 to become an output signal.
  • the input video signal is output as it is in the contour portion, and the signal from which noise is removed is output in the flat portion without the contour.
  • 1 Television camera, 2: Lens, 3: Prism, 4R, 4G, 4B: Image sensor, 5R, 5G, 5B: CDS section, 6R, 6G, 6B: VGA circuit, 7R, 7G, 7B: A / D Converter: 8: Video signal processing unit, 9: Video signal output unit, 10: TG, 11: CPU, 12: LPF, 13: Subtractor, 14: Level determination circuit, 15: Multiplier, 16: Adder,

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Abstract

デジタル処理によりノイズ補正を行うために、入力映像信号とローパス映像信号とを輪郭信号に対応した所定の比率で混合した混合映像信号を出力映像信号とし、輪郭信号からローパス映像信号（映像信号レベル）が大きくなるほど大きくなるオフセットを減算し、輪郭信号が小さい部分（画像が平坦な部分）では前記混合映像信号に含まれる前記ローパス映像信号の比率を高く、輪郭信号が大きい部分（輪郭部分）では前記混合映像信号に含まれる前記ローパス映像信号の比率を低くなるように、混合比率を制御する。

Description

映像信号のノイズ除去回路及び映像信号のノイズ除去方法
　本発明は、テレビジョンカメラの映像信号に発生するノイズの低減方法に関するものである。
　はじめにテレビジョンカメラの信号処理について、図１を用いて説明する。
　まず被写体像はテレビジョンカメラ１のレンズ２を通り、プリズム３でＲ，Ｇ，Ｂの３色に分解され、撮像素子４Ｒ，４Ｇ，４ＢでＲ，Ｇ，Ｂそれぞれ電気信号に変換される。その後ＣＤＳ（Correlated Double Sampling、相関２重サンプリング）回路５Ｒ，５Ｇ，５Ｂを通り、ＶＧＡ（Variable Gain Amplifier）回路６Ｒ，６Ｇ，６Ｂで信号増幅後、Ａ／Ｄ（ Analog to Digital ）変換器７Ｒ，７Ｇ，７Ｂでデジタル信号に変換され、映像信号処理部８で様々な処理を施した後、映像信号出力部９からテレビジョン信号を出力する。ＴＧ（Timing Generator）１０は、撮像素子４およびＣＤＳ回路５を駆動するためのタイミング信号生成部である。ＣＰＵ（ Central Processing Unit ）１１は、システムコントローラとして、各部の回路を制御している。
　ノイズ除去回路は映像信号処理部に含まれている。図２に従来のノイズ除去回路を示す。入力映像信号は、ＬＰＦ１２と減算器１３に入力される。ＬＰＦ１２で高周波成分（ランダムノイズ）が抑圧され、減算器１３に入力される。減算器１３では、入力映像信号からＬＰＦ１２の出力が減算される。ＬＰＦ１２の出力はレベル判定回路１４に入力され、係数Ａが算出される。乗算器１５で減算器１３の出力とレベル判定回路１４の出力Ａが乗算される。乗算器１５の出力とＬＰＦ１２の出力が加算器１６で加算され、出力信号となる。
　以上の動作を式で表すと出力信号＝入力映像信号・Ａ＋ＬＰＦ・（１－Ａ）　但し０≦Ａ≦１．０となる。出力信号は、入力映像信号とＬＰＦ出力が係数Ａにより決定する比率で混合したものである。図３に混合係数Ａの特性を示す。Ａ＝０のとき出力信号＝ＬＰＦとなりノイズ除去効果が最大、Ａ＝１のとき出力信号＝入力映像信号となりノイズ除去機能がＯＦＦになる。傾きとポイントを適宜設定することにより、ノイズ除去機能が動作する輝度レベルとノイズ除去効果を制御できる。
　従来のノイズ除去機能は、図３に示すように、輝度レベルが、あるポイントから低くなると、徐々にノイズ除去効果が高くなるものであるが、通常カメラで撮像する映像は輝度レベルが高い部分も含んでおり、輝度レベルが高い部分でもノイズ除去効果を得ようとすると、輪郭情報が失われ、ぼやけた映像になってしまう。よって、従来は輪郭情報が元々少ない、輝度レベルが低い部分でしか適用できなかった。
特開２０１０－２００２３６号公報　（河野）横引きノイズ補正方法
　本発明の目的は、輝度レベルが高い映像信号でも、映像信号の輪郭部分をぼかすことなく、ノイズを低減することである。
　上記課題を解決するために、本発明は、
　映像信号のローパスフィルタと、映像信号の輪郭信号を抽出する輪郭抽出回路と、映像信号を所定の比率で混合する混合回路とを有し、
　前記入力映像信号と前記ローパスフィルタを通したローパス映像信号とを輪郭信号に対応した所定の比率で混合した混合映像信号を出力映像信号とし、
　前記輪郭抽出回路は、前記抽出した輪郭信号から前記ローパス映像信号（前記ローパスフィルタで検出した映像信号レベル）が大きくなるほど大きくなるオフセットを減算する手段を有し、前記抽出した輪郭信号から前記ローパス映像信号（前記ローパスフィルタで検出した映像信号レベル）が大きくなるほど大きくなるオフセットを減算し、
　前記輪郭信号が小さい部分（画像が平坦な部分）では前記混合映像信号に含まれる前記ローパス映像信号の比率を高く、前記輪郭信号が大きい部分（輪郭部分）では前記混合映像信号に含まれる前記ローパス映像信号の比率を低くなるように、混合比率を制御することを特徴とする映像信号のノイズ除去回路である。
　上記の映像信号のノイズ除去回路において、
　前記輪郭抽出回路は、５×５画素の画素配列から、中央部の３×３画素と、中央部に対して上方向に１画素ずらした３×３画素と、中央部に対して下方向に１画素ずらした３×３画素と、中央部に対して左方向に１画素ずらした３×３画素と、中央部に対して右方向に１画素ずらした３×３画素の計５箇所から、それぞれ輪郭を算出し、その輪郭成分のうちの最大値を輪郭信号として選択する回路を備え、
　前記輪郭抽出回路は、５×５画素の画素配列から、中央部の３×３画素と、中央部に対して上方向に１画素ずらした３×３画素と、中央部に対して下方向に１画素ずらした３×３画素と、中央部に対して左方向に１画素ずらした３×３画素と、中央部に対して右方向に１画素ずらした３×３画素の計５箇所から、それぞれ輪郭を算出し、その輪郭成分のうちの最大値を輪郭信号として選択することを特徴とする映像信号のノイズ除去回路である。
　また、上記の映像信号のノイズ除去回路において、
　前記輪郭抽出回路は、５×５画素の画素配列から、中央部の３×３画素と、中央部に対して上方向に１画素ずらした３×３画素と、中央部に対して下方向に１画素ずらした３×３画素と、中央部に対して左方向に１画素ずらした３×３画素と、中央部に対して右方向に１画素ずらした３×３画素の計５箇所の３×３画素にそれぞれにおいて、中心画素を除く８画素の平均値と、中心画素を除く８画素それぞれの差分の絶対値を算出し、８画素それぞれの差分の絶対値を全て加算して前記輪郭信号とする回路を備え、
　前記輪郭抽出回路は、５×５画素の画素配列から、中央部の３×３画素と、中央部に対して上方向に１画素ずらした３×３画素と、中央部に対して下方向に１画素ずらした３×３画素と、中央部に対して左方向に１画素ずらした３×３画素と、中央部に対して右方向に１画素ずらした３×３画素の計５箇所の３×３画素にそれぞれにおいて、中心画素を除く８画素の平均値と、中心画素を除く８画素それぞれの差分の絶対値を算出し、８画素それぞれの差分の絶対値を全て加算して前記輪郭信号とすることを特徴とする映像信号のノイズ除去回路である。
　入力映像信号とローパス映像信号とを輪郭信号に対応した所定の比率で混合した混合映像信号を出力映像信号とし、
　輪郭信号から前記ローパス映像信号（映像信号レベル）が大きくなるほど大きくなるオフセットを減算し、
　前記輪郭信号が小さい部分（画像が平坦な部分）では前記混合映像信号に含まれる前記ローパス映像信号の比率を高く、前記輪郭信号が大きい部分（輪郭部分）では前記混合映像信号に含まれる前記ローパス映像信号の比率を低くなるように、混合比率を制御することを特徴とする映像信号のノイズ除去方法である。
　上記の映像信号のノイズ除去方法において、
　前記輪郭信号として、前記映像信号の５×５画素の画素配列から、中央部の３×３画素と、中央部に対して上方向に１画素ずらした３×３画素と、中央部に対して下方向に１画素ずらした３×３画素と、中央部に対して左方向に１画素ずらした３×３画素と、中央部に対して右方向に１画素ずらした３×３画素の計5箇所から、それぞれ輪郭を算出し、その輪郭成分のうちの最大値を選択することを特徴とする映像信号のノイズ除去方法である。
　また、上記の映像信号のノイズ除去方法において、
　前記輪郭信号として、前記映像信号の５×５画素の画素配列から、中央部の３×３画素と、中央部に対して上方向に１画素ずらした３×３画素と、中央部に対して下方向に１画素ずらした３×３画素と、中央部に対して左方向に１画素ずらした３×３画素と、中央部に対して右方向に１画素ずらした３×３画素の計5箇所の３×３画素にそれぞれにおいて、中心画素を除く８画素の平均値と、中心画素を除く８画素それぞれの差分の絶対値を算出し、８画素それぞれの差分の絶対値を全て加算して前記輪郭信号とすることを特徴とする映像信号のノイズ除去方法である。
　本発明によれば、輝度レベルが高い映像信号でも、映像信号の輪郭部分をぼかすことなく、高いノイズ除去効果が得られる。
テレビジョンカメラの構成を示すブロック図 従来の動作を説明する模式図 従来方式の係数Ａの特性を示す模式図 本発明の１実施例の動作を示す模式図 本発明の１実施例の係数Ｂの特性を示す模式図 本発明の１実施例の輪郭抽出回路を示すブロック図 本発明の１実施例の映像信号の画素構成を示す模式図（５×５） 本発明の他の１実施例の輪郭抽出回路を示すブロック図 本発明の他の１実施例の映像信号の画素構成を示す模式図（５×５から３×３抽出） 本発明の他の１実施例の輪郭抽出回路を示すブロック図
　はじめにテレビジョンカメラの信号処理について、図１を用いて説明する。
　まず被写体像はテレビジョンカメラ１のレンズ２を通り、プリズム３でＲ，Ｇ，Ｂの３色に分解され、撮像素子４Ｒ，４Ｇ，４ＢでＲ，Ｇ，Ｂそれぞれ電気信号に変換される。その後ＣＤＳ（Correlated Double Sampling、相関２重サンプリング）回路５Ｒ，５Ｇ，５Ｂを通り、ＶＧＡ（Variable Gain Amplifier）回路６Ｒ，６Ｇ，６Ｂで信号増幅後、Ａ／Ｄ（ Analog to Digital ）変換器７Ｒ，７Ｇ，７Ｂでデジタル信号に変換され、映像信号処理部８で様々な処理を施した後、映像信号出力部９からテレビジョン信号を出力する。ＴＧ（Timing Generator）１０は、撮像素子４およびＣＤＳ回路５を駆動するためのタイミング信号生成部である。ＣＰＵ（ Central Processing Unit ）１１は、システムコントローラとして、各部の回路を制御している。
　本発明の１実施例を本発明の１実施例の動作を示す模式図の図４を用いて説明する。
　入力映像信号は、ＬＰＦ１７と減算器１９と輪郭抽出回路１８に入力される。ＬＰＦ１７で高周波成分（ランダムノイズ）が抑圧され、減算器１９に入力される。減算器１９では、入力映像信号からＬＰＦ１７の出力が減算される。輪郭抽出回路１８では、入力映像信号の輪郭成分が抽出される。輪郭成分は入力映像信号とＬＰＦ出力を混合する混合係数Ｂとなる。乗算器２０で減算器１９の出力と輪郭抽出回路１８の出力Ｂが乗算される。乗算器２０の出力とＬＰＦ１７の出力が加算器２１で加算され、出力信号となる。
　以上の動作を式で表すと出力信号＝入力映像信号・Ｂ＋ＬＰＦ・（１－Ｂ）　但し０≦Ｂ≦１．０となる。出力信号は、入力映像信号とＬＰＦ出力が係数Ｂにより決定する比率で混合したものである。
　本発明の１実施例の係数Ｂの特性を示す模式図の図５を用いて混合係数Ｂの特性を説明する。Ｂ＝０のとき出力信号＝ＬＰＦとなりノイズ除去効果が最大、Ｂ＝１のとき出力信号＝入力映像信号となりノイズ除去機能がＯＦＦになる。この混合係数Ｂの特性によって、入力映像信号の輪郭成分が大きいときはＢが１．０に近づき、ＬＰＦ成分が小さくなるのでノイズ除去効果が低く、輪郭が無い平坦な部分では、輪郭成分が小さいときはＢが０に近づき、ＬＰＦ成分が大きくなるのでノイズ除去効果が高くなる。
　以下、本発明の実施例を本発明の１実施例の輪郭抽出回路を示すブロック図の図６、本発明の１実施例の映像信号の画素構成を示す模式図（５×５）の図７、本発明の他の１実施例の輪郭抽出回路を示すブロック図の図８、本発明の他の１実施例の映像信号の画素構成を示す模式図（５×５から３×３抽出）の図９、本発明の他の１実施例の輪郭抽出回路を示すブロック図の図１０を用いて説明する。
　本発明の１実施例の輪郭抽出回路を示すブロック図の図６において、入力映像信号からラインメモリとフリップフロップにより５×５画素の２次元データを構成する。
　本発明の１実施例の映像信号の画素構成を示す模式図（５×５）の図７において、この２５画素にそれぞれｄ１１～ｄ５５の符号を付け、以下この符号を用いて説明する。まず、ｄ２２、ｄ３２、ｄ４２、ｄ２３、ｄ３３、ｄ４３、ｄ２４、ｄ３４、ｄ４４の、３×３画素のデータがＬＰＦ２２入力される。減算器２３には中央のｄ３３が入力される。ＬＰＦ２２では３×３画素の平均値を算出する。ここでは平均値としたが、ガウシアンフィルタ等、各画素の重みづけを変えたフィルタを使用しても良い。減算器２３では、ｄ３３からＬＰＦ２２出力が減算される。オフセット回路２４では、ＬＰＦ２２の出力（映像信号レベル）から輪郭信号に含まれるノイズを低減するためのオフセット信号を算出する。入力映像信号には光依存性のノイズがあるため、輪郭信号を抽出した際にも入力映像信号が大きい部分はノイズが多くなる。オフセット信号は、このノイズを低減する。オフセット信号は次式によって求める。
　オフセット＝－ＬＰＦ１２×ｇａｉｎ
　ここで、ｇａｉｎは入力映像信号に対するゲインを決めるパラメータであり、固定値を与えても良いし、外部から可変パラメータとして与えても良い。これにより、入力映像信号が大きくなるとＬＰＦ２２の出力が大きくなり、オフセット信号は入力映像信号の増加とともに負の方向に増加する。
　輪郭抽出回路２５にはｄ１１～ｄ５５の５×５画素のデータと、平均値（ＬＰＦ２２の出力）が入力される。本実施例ではこの平均値はＬＰＦ２２の出力信号を用いており、これは９画素のデータから算出した平均値であるが、精度を上げるためさらに多画素のデータから算出した平均値を用いても良い。
　図８に輪郭抽出回路２５のブロック図を示す。輪郭抽出回路は、輪郭算出回路３０～３４と最大値選択回路３５で構成される。輪郭算出回路には、輪郭抽出回路に入力された５×５画素のうち、対応する中央部、上部、下部、左部、右部の５箇所の３×３画素データ（ただし中央の画素を除く）のうちのひとつと、周辺画素の平均値が入力される。
　図９に５×５画素の構成と、中央部、上部、下部、左部、右部の５箇所の３×３画素の配置を示す。図１０に輪郭算出回路のブロック図を示す。輪郭算出回路は、減算器３６～４３と絶対値回路４４～５１と加算器５２で構成される。輪郭算出回路には、３×３画素データのうち、中心の画素を除いた８画素のデータが入力され、減算器３６でｘ１と平均値の差分を計算し、絶対値回路４４で絶対値を計算して、減算器３７でｘ２と平均値の差分を計算し、絶対値回路４５で絶対値を計算して、減算器３８でｘ３と平均値の差分を計算し、絶対値回路４６で絶対値を計算して、減算器３９でｘ４と平均値の差分を計算し、絶対値回路４７で絶対値を計算して、減算器４０でｘ６と平均値の差分を計算し、絶対値回路４８で絶対値を計算して、減算器４１でｘ７と平均値の差分を計算し、絶対値回路４９で絶対値を計算して、減算器４２でｘ８と平均値の差分を計算し、絶対値回路５０で絶対値を計算して、減算器４３でｘ９と平均値の差分を計算し、絶対値回路５１で絶対値を計算して、加算器５２でこれら全てを加算したものを輪郭成分として出力する。
　図８に戻り説明を続ける。輪郭算出回路３０から中央部の輪郭、輪郭算出回路３１から上部の輪郭、輪郭算出回路３２から下部の輪郭、輪郭算出回路３３から左部の輪郭、輪郭算出回路３４から右部の輪郭、計５箇所の輪郭成分が出力される。最大値選択回路３５で、これら５箇所のうち、最大である輪郭成分が選択され、輪郭信号として出力される。
　図６に戻り説明を続ける。加算器２６で、輪郭抽出回路２５とオフセット回路２４の出力が加算される。乗算器２７で所定のゲインを乗じて混合係数Ｂとなる。ゲインは固定値を与えても良いし、外部から可変パラメータとして与えても良い。乗算器２８で減算器２３の出力と混合係数Ｂが乗算される。乗算器２８の出力とＬＰＦ２２の出力が加算器２９で加算され、出力信号となる。
　以上により、輪郭部分では入力映像信号がそのまま出力され、輪郭の無い平坦な部分ではノイズが除去された信号が出力される。
　輝度レベルに相関してノイズノレベルが高くなるＣＭＯＳ撮像素子を用いても、映像信号の輪郭部分をぼかすことなく、ノイズを低減することができるため、ＣＭＯＳ撮像素子を用いても、放送用のテレビジョンカメラを実現することが可能となる。
１：テレビジョンカメラ、２：レンズ、３：プリズム、４Ｒ，４Ｇ，４Ｂ：撮像素子、５Ｒ，５Ｇ，５Ｂ：ＣＤＳ部、６Ｒ，６Ｇ，６Ｂ：ＶＧＡ回路、７Ｒ，７Ｇ，７Ｂ：Ａ／Ｄ変換器、８：映像信号処理部、９：映像信号出力部、１０：ＴＧ、１１：ＣＰＵ、１２：ＬＰＦ、１３：減算器、１４；レベル判定回路、１５：乗算器、１６：加算器、

Claims (6)

  1. 　映像信号のローパスフィルタと、映像信号の輪郭信号を抽出する輪郭抽出回路と、映像信号を所定の比率で混合する混合回路とを有し、
    　前記入力映像信号と前記ローパスフィルタを通したローパス映像信号とを輪郭信号に対応した所定の比率で混合した混合映像信号を出力映像信号とし、
    　前記輪郭抽出回路は、前記抽出した輪郭信号から前記ローパス映像信号が大きくなるほど大きくなるオフセットを減算する手段を有し、前記抽出した輪郭信号から前記ローパス映像信号が大きくなるほど大きくなるオフセットを減算し、
    　前記輪郭信号が小さい部分では前記混合映像信号に含まれる前記ローパス映像信号の比率を高く、前記輪郭信号が大きい部分では前記混合映像信号に含まれる前記ローパス映像信号の比率を低くなるように、混合比率を制御することを特徴とする映像信号のノイズ除去回路。
  2. 　請求項１の映像信号のノイズ除去回路において、
    　前記輪郭抽出回路は、５×５画素の画素配列から、中央部の３×３画素と、中央部に対して上方向に１画素ずらした３×３画素と、中央部に対して下方向に１画素ずらした３×３画素と、中央部に対して左方向に１画素ずらした３×３画素と、中央部に対して右方向に１画素ずらした３×３画素の計５箇所から、それぞれ輪郭を算出し、その輪郭成分のうちの最大値を輪郭信号として選択する回路を備え、
    　前記輪郭抽出回路は、５×５画素の画素配列から、中央部の３×３画素と、中央部に対して上方向に１画素ずらした３×３画素と、中央部に対して下方向に１画素ずらした３×３画素と、中央部に対して左方向に１画素ずらした３×３画素と、中央部に対して右方向に１画素ずらした３×３画素の計５箇所から、それぞれ輪郭を算出し、その輪郭成分のうちの最大値を輪郭信号として選択することを特徴とする映像信号のノイズ除去回路。
  3. 　請求項１の映像信号のノイズ除去回路において、
    　前記輪郭抽出回路は、５×５画素の画素配列から、中央部の３×３画素と、中央部に対して上方向に１画素ずらした３×３画素と、中央部に対して下方向に１画素ずらした３×３画素と、中央部に対して左方向に１画素ずらした３×３画素と、中央部に対して右方向に１画素ずらした３×３画素の計5箇所の３×３画素にそれぞれにおいて、中心画素を除く８画素の平均値と、中心画素を除く８画素それぞれの差分の絶対値を算出し、８画素それぞれの差分の絶対値を全て加算して前記輪郭信号とする回路を備え、
    　前記輪郭抽出回路は、５×５画素の画素配列から、中央部の３×３画素と、中央部に対して上方向に１画素ずらした３×３画素と、中央部に対して下方向に１画素ずらした３×３画素と、中央部に対して左方向に１画素ずらした３×３画素と、中央部に対して右方向に１画素ずらした３×３画素の計5箇所の３×３画素にそれぞれにおいて、中心画素を除く８画素の平均値と、中心画素を除く８画素それぞれの差分の絶対値を算出し、８画素それぞれの差分の絶対値を全て加算して前記輪郭信号とすることを特徴とする映像信号のノイズ除去回路。
  4. 　入力映像信号とローパス映像信号とを輪郭信号に対応した所定の比率で混合した混合映像信号を出力映像信号とし、
    　前記輪郭信号から前記ローパス映像信号が大きくなるほど大きくなるオフセットを減算し、
    　前記輪郭信号が小さい部分では前記混合映像信号に含まれる前記ローパス映像信号の比率を高く、前記輪郭信号が大きい部分では前記混合映像信号に含まれる前記ローパス映像信号の比率を低くなるように、混合比率を制御することを特徴とする映像信号のノイズ除去方法。
  5. 　請求項４の映像信号のノイズ除去方法において、
    　前記輪郭信号として、前記映像信号の５×５画素の画素配列から、中央部の３×３画素と、中央部に対して上方向に１画素ずらした３×３画素と、中央部に対して下方向に１画素ずらした３×３画素と、中央部に対して左方向に１画素ずらした３×３画素と、中央部に対して右方向に１画素ずらした３×３画素の計５箇所から、それぞれ輪郭を算出し、その輪郭成分のうちの最大値を選択することを特徴とする映像信号のノイズ除去方法。
  6. 　請求項４の映像信号のノイズ除去方法において、
    　前記輪郭信号として、前記映像信号の５×５画素の画素配列から、中央部の３×３画素と、中央部に対して上方向に１画素ずらした３×３画素と、中央部に対して下方向に１画素ずらした３×３画素と、中央部に対して左方向に１画素ずらした３×３画素と、中央部に対して右方向に１画素ずらした３×３画素の計５箇所の３×３画素にそれぞれにおいて、中心画素を除く８画素の平均値と、中心画素を除く８画素それぞれの差分の絶対値を算出し、８画素それぞれの差分の絶対値を全て加算して前記輪郭信号とすることを特徴とする映像信号のノイズ除去方法。
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