JP2001136416A

JP2001136416A - 信号処理装置及び方法

Info

Publication number: JP2001136416A
Application number: JP2000195068A
Authority: JP
Inventors: Kyoko Fukuda; 京子福田; Hiroshi Kobayashi; 博小林; Masami Tomita; 真巳冨田
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1999-08-20
Filing date: 2000-06-28
Publication date: 2001-05-18

Abstract

(57)【要約】【課題】映像信号からノイズを低減する際に、ノイズ
レベルに応じた最適のノイズ低減効果が得られるように
する。【解決手段】入力映像信号から動きベクトルを検出す
る動きベクトル検出回路３０８と、入力映像信号に対す
る上記動きベクトルに基づく動き補正制御信号を発生す
るメモリコントローラ３０６と、動きベクトル検出回路
３０８における検出結果に基づいて入力映像信号のノイ
ズレベルを検出するノイズレベル検出回路３１０と、第
１の減算器３０４からの差分信号に対して、上記ノイズ
レベルに応じた強さの非線形処理を施す非線形処理回路
３０３と、非線形処理が施された信号と入力映像信号を
合成する第２の減算器３０２とを有して成る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、映像信号のノイズ
低減処理を行うような信号処理装置及び方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】フレームメモリを使用した巡回型ノイズ
低減装置は、フィールド間の平均化処理を行うことで雑
音を軽減するものがディジタル映像信号処理の分野で知
られており、入力映像信号とフレームメモリからの１フ
レーム前の映像信号との差の内の小レベルの部分をノイ
ズとして抽出し、抽出したノイズ成分を入力映像信号か
ら減算することによって、ノイズを低減し、また、ノイ
ズが低減された信号をフレームメモリに書き込むものが
提案されている。なお、フレームメモリの代わりにフィ
ールドメモリを使用すれば、メモリの容量を少なくする
ことができる。

【０００３】図１５は、従来のノイズ低減装置の一例を
示すものである。入力端子２０１からディジタル信号に
変換された入力映像信号Ｖinが供給され、この入力映像
信号Ｖinが第１の減算器２０２及び第２の減算器２０４
に供給される。第１の減算器２０２の出力映像信号Ｖou
tが出力端子２０７に取り出されると共に、フレームメ
モリ２０５に書き込まれる。フレームメモリ２０５と関
連してメモリコントローラ２０６が設けられている。メ
モリコントローラ２０６は、フレームメモリ２０５の書
き込み動作及び読み出し動作を制御するためのもので、
フレームメモリ２０５の読み出しデータは、書き込みデ
ータに対して１フレーム遅延されたものである。１フレ
ーム遅延をＦ^-1で表すと、フレームメモリ２０５の出力
信号Ｖout ・Ｆ^-1が第２の減算器２０４に供給される。
第２の減算器２０４では、入力映像信号Ｖinが供給され
るので、フレーム差分が発生する。

【０００４】第２の減算器２０４の出力映像信号が非線
形処理回路２０３を介して第１の減算器２０２に供給さ
れる。非線形処理回路２０３は、入力信号のレベルに応
じて帰還係数Ｋを乗じるもので、ＲＯＭ（読み出し専用
メモリ）により構成される。非線形処理回路２０３の入
出力特性は、入力（フレーム差分）が小さい範囲では、
Ｋ＝１として入力をノイズ成分として出力し、入力が中
間的レベルの範囲では、出力を所定値に制限し、入力が
大きい範囲では、出力を小さくし、さらに、入力が大き
いときには、フレーム差分は、動きにより発生したもの
として、出力を０としている。

【０００５】このように、ノイズ成分は、フレーム間の
相関が小さく、かつ小振幅であるという特性を利用して
非線形処理回路２０３がノイズ成分を抽出する。第１の
減算器２０２において、抽出されたノイズ成分が入力映
像信号から減算されることによって、ノイズを低減する
ことができる。

【０００６】ノイズ低減装置からの出力映像信号Ｖout
は、で表すことができる。

【０００７】上述のように、従来のノイズ低減装置にお
いては、入力映像信号とフレームメモリから読み出した
１フレーム前の映像信号との差分から、小振幅の成分を
ノイズとして抽出し、入力映像信号から減算することに
よってノイズを低減する。

【０００８】また、従来のノイズ低減装置においては、
このノイズを低減した映像信号をフレームメモリに書き
込み次のフレームの処理に利用する。フレームの代わり
にフィールド間の自己相関を利用するなら、フレームメ
モリではなくフィールドメモリでも同様の構成が可能で
ある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のノイ
ズ低減装置は、入力されたノイズレベルや周波数分布に
よらず同一の非線形処理回路を用いるため、大きなノイ
ズレベルの映像信号が入力されても、ノイズ低減効果が
低かったり、ある周波数帯域のノイズ低減効果が低いと
いう問題がある。逆に、ノイズがほとんど存在しない場
合は、動きベクトル検出ができなかったブロックやフィ
ールド相関の動きボケが目立ったり、ノイズが逆に増加
したりといった問題がある。

【００１０】また、入力信号のダイナミックレンジの大
きさによっては、映像信号の高い振幅や低い振幅の値が
一定の値にはりついてしまうことがある。このような一
定の値にはりついた信号が存在している場合には、はり
ついた部分にはノイズが存在しないので、元の映像信号
にノイズが無いと誤検出してしまうことになる。本発明
は、上述の実情に鑑みて提案されるものであって、大き
なノイズレベルの映像信号からもノイズを低減し、各周
波数帯域からもノイズを低減し、ノイズがほとんど存在
しない場合にも画質が劣化しないようにノイズを低減で
き、また、信号がはりついた場合のノイズ無しとの誤検
出を防止できるような信号処理装置及び方法を提供する
ことを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに、本発明に係る信号処理装置は、入力映像信号から
動きベクトルを検出する動きベクトル検出手段と、上記
入力映像信号に対して、上記動きベクトル検出手段で検
出した動きベクトルに基づいて動き補正を行う動き補正
手段と、上記動き補正手段で動き補正された信号と、上
記入力映像信号との差分信号を得る差分手段と、上記動
きベクトル検出手段における検出結果に基づいて上記入
力映像信号のノイズレベルを検出するノイズレベル検出
手段と、上記差分手段にて得た差分信号に対して、上記
ノイズレベル検出手段で検出したノイズレベルに応じた
強さの非線形処理を施す非線形処理手段と、上記非線形
処理手段で非線形処理が施された信号と上記入力映像信
号とを合成する合成手段とを有するものである。

【００１２】また、本発明に係る信号処理装置は、入力
映像信号から動きベクトルを検出する動きベクトル検出
手段と、上記入力映像信号に対して、上記動きベクトル
検出手段で検出した動きベクトルに基づいて動き補正を
行う動き補正手段と、上記動き補正手段で動き補正され
た信号と上記入力映像信号との差分信号を得る差分手段
と、上記差分手段にて得られた差分信号を周波数帯域に
変換する直交変換手段と、上記動きベクトル検出手段に
おける検出結果に基づいて上記入力映像信号のノイズレ
ベルを検出するノイズレベル検出手段と、上記直交変換
手段にて周波数帯域に変換された信号に対して、上記ノ
イズレベル検出手段において検出したノイズレベルに応
じた強さの非線形処理を周波数帯域ごとに施す非線形処
理手段と、上記非線形処理手段で非線形処理が施された
信号と上記入力映像信号とを合成する合成手段とを有す
るものである。

【００１３】本発明に係る信号処理方法は、入力映像信
号から動きベクトルを検出し、上記入力映像信号に対し
て、検出した動きベクトルに基づいて動き補正を行い、
上記動き補正された信号と、上記入力映像信号との差分
信号を得、上記動きベクトルの検出結果に基づいて上記
入力映像信号のノイズレベルを検出し、上記差分信号に
対して、検出したノイズレベルに応じた強さの非線形処
理を施し、上記非線形処理が施された信号と上記入力映
像信号とを合成するものである。

【００１４】また、本発明に係る信号処理方法は、入力
映像信号から動きベクトルを検出し、上記入力映像信号
に対して、検出した動きベクトルに基づいて動き補正を
行い、上記動き補正された信号と上記入力映像信号との
差分信号を得、上記差分信号を周波数帯域に変換し、上
記動きベクトル検出手段における検出結果に基づいて上
記入力映像信号のノイズレベルを検出し、上記周波数帯
域に変換された信号に対して、上記ノイズレベル検出手
段において検出したノイズレベルに応じた強さの非線形
処理を周波数帯域ごとに施し、上記非線形処理が施され
た信号と上記入力映像信号とを合成するものである。

【００１５】ここで、１映像単位（フィールド又はフレ
ーム）、あるいは入力映像信号をブロックに分割した場
合の各ブロック毎に、入力信号にはりつきが有ったか否
かを判定し、はりつきが有った映像単位（フィールド又
はフレーム）毎にノイズレベル検出の入力をマスクした
り、はりつきの無いブロックのみをノイズレベル検出に
用いるようにすることが好ましい。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて図面を参照しながら説明する。まず、この発明を適
用できる光ディスク記録再生装置の一例について図１を
参照して説明する。

【００１７】図１において、光ディスク記録再生装置１
の記録系は、入力端子１０１から画像信号が入力される
Ａ／Ｄ変換回路１０２と、Ａ／Ｄ変換回路１０２から画
像データが入力されるＮＴＳＣ（National Television
System Committee）デコーダ１０３と、ＮＴＳＣデコー
ダ１０３から画像が入力されるノイズ低減回路１０４
と、ノイズ低減回路１０４から画像データが入力される
ＭＰＥＧ（Moving Picture Experts Group）エンコーダ
１０５と、ＭＰＥＧエンコーダ１０５から画像データが
入力されるＥＣＣ（Error Correction Codes）エンコー
ダ１０６と、ＥＣＣエンコーダ１０６から画像データが
入力される８−１４変調回路１０７と、８−１４変調回
路１０７から画像データが入力されるＲＦアンプ１０８
とで構成されている。

【００１８】Ａ／Ｄ変換回路１０２は、入力端子１０１
からＮＴＳＣ方式の画像信号が入力されて、Ａ／Ｄ変換
処理を施す。このＡ／Ｄ変換処理回路１０２は、Ａ／Ｄ
変換処理を施すことで、アナログの画像信号をディジタ
ルの画像データとする。そして、このＡ／Ｄ変換回路１
０２は、画像データをＮＴＳＣデコーダ１０３に入力す
る。

【００１９】ＮＴＳＣデコーダ１０３には、Ａ／Ｄ変換
回路１０２からＮＴＳＣ方式の画像データが入力され
る。このＮＴＳＣデコーダ１０３は、ＮＴＳＣ方式のコ
ンポジット信号にデコード処理を施す。このＮＴＳＣデ
コーダ１０３は、デコード処理を施すことで、画像デー
タをベースバンド信号（輝度信号、Ｒ−Ｙ信号、Ｂ−Ｙ
信号）に変換する。そして、このＮＴＳＣデコーダ１０
３は、画像データをノイズ低減回路１０４に出力する。

【００２０】ノイズ低減回路１０４には、ＮＴＳＣデコ
ーダ１０３から画像データが入力される。このノイズ低
減回路１０４は、入力映像信号に含まれているランダム
ノイズの低減処理を施す。このノイズ低減回路１０４
は、ノイズ低減処理を施すことで、後段のＭＰＥＧエン
コーダ１０５における画像圧縮効率を高めるとともに、
動き補償予測精度を向上させる。ノイズ低減処理を、す
べてのコンポーネントに対して行うか、又は輝度信号の
みに対して行う。ノイズ低減回路１０４は、フィルタリ
ング処理を行うことで、ＮＴＳＣデコーダ１０３から送
られた画像データに対してノイズ低減処理を施す。ま
た、このノイズ低減回路１０４は制御回路１２０と接続
されており、この制御回路１２０から送られた制御信号
に応じて動作する。制御回路１２０は、マイクロコンピ
ュータの構成とされる。そして、このノイズ低減回路１
０４は、画像データをＭＰＥＧエンコーダ１０５に出力
する。本実施の形態のノイズ低減回路１０４は、動きを
除いたノイズ成分を抽出し、ノイズレベルに応じた最適
な非線形回路を選択することによりノイズを低減するも
のである。

【００２１】ＭＰＥＧエンコーダ１０５は、ノイズ低減
回路１０４から送られた画像データに対して動き補償フ
レーム間予測符号化を行い、予測誤差に対してブロック
ＤＣＴ（Discrete Cosine Transformation：離散コサイ
ン変換）符号化処理を施す。このＭＰＥＧエンコーダ１
０５は、画像データに符号化処理を施すことで、ＭＰＥ
Ｇ方式の画像データとする。このとき、ＭＰＥＧエンコ
ーダ１０５では、例えば量子化スケール等の符号化情報
を画像データに付加してビットストリームとする。そし
て、このＭＰＥＧエンコーダ１０５は、画像データをＥ
ＣＣエンコーダ１０６に出力する。

【００２２】ＥＣＣエンコーダ１０６は、ＭＰＥＧエン
コーダ１０５から送られたビットストリームにエラーコ
レクションコードの冗長データを付加する。そして、こ
のＥＣＣエンコーダ１０６は、このビットストリームを
８−１４変調回路１０７に出力する。

【００２３】８−１４変調回路１０７は、ＥＣＣエンコ
ーダ１０６から送られたビットストリームに８−１４変
調等の信号処理を施す。８−１４変調は、記録信号の低
域周波数成分を少なくするために、８ビットのコードを
１４ビットのデータに変換する。８−１４変調回路１０
７は、８−１４変調及びほかの処理を施したビットスト
リームをＲＦアンプ１０８に出力する。ＲＦアンプ１０
８は、８−１４変調回路１０７から送られたビットスト
リームに増幅処理を施して、光ピックアップ１０９に出
力する。

【００２４】そして、この光ディスク記録再生装置１の
記録系は光ディスク１１０に光ピックアップ１０９を介
して画像を示すビットストリームを記録する。光ディス
ク１１０は、記録可能なものであって光磁気ディスク、
相変化型ディスク等の光ディスクを使用することができ
る。

【００２５】また、光ディスク記録再生装置１の再生系
は、光ディスク１１０に記録された画像データを光ピッ
クアップ１０９を介して画像を示すビットストリームを
記録する。光ディスク１１０は、記録可能なものであっ
て光磁気ディスク、相変化型ディスク等の光ディスクを
使用することができる。

【００２６】また、光ディスク記録再生装置１の再生系
は、光ディスク１１０に記録された画像データを光ピッ
クアップ１０９を介して入力されるＲＦアンプ１１１
と、ＲＦアンプ１１１から画像データが入力される８−
１４復調回路１１２と８−１４復調回路１１２から画像
データが入力されるＥＣＣデコーダ１１３とＥＣＣデコ
ーダ１１３から画像データが入力されるＭＰＥＧデコー
ダ１１４と、ＭＰＥＧデコーダ１１４から画像データが
入力されるノイズ低減回路１１５と、ノイズ低減回路１
１５からノイズが抑制された画像データが入力される画
質補正回路１１６と、画質補正回路１１６から画像補正
がなされた画像データが入力されるＮＴＳＣエンコーダ
１１７と、ＮＴＳＣエンコーダ１１７からＮＴＳＣ方式
の画像データが入力されるＤ／Ａ変換回路１１８とで構
成されている。

【００２７】ＲＦアンプ１１１は、光ピックアップ１０
９で検出した光ディスク１１０から送られた画像データ
に増幅処理を施す。また、図１では省略しているが、ト
ラッキングサーボ、フォーカスサーボのために、トラッ
キングエラー信号、フォーカスエラー信号がＲＦアンプ
１１１において生成される。これらのトラッキングエラ
ー信号及びフォーカスサーボ信号がサーボ回路に対して
供給される。ＲＦアンプ１１１は、増幅処理を施した画
像データを８−１４復調回路１１２に出力する。

【００２８】８−１４復調回路１１２は、ＲＦアンプ１
１１から送られた画像データに８−１４復調処理を施
す。８−１４復調回路１１２は、記録系の８−１４変調
と逆に、１４ビットのデータを８ビットのコードに変換
する。この８−１４復調回路１１２は、復調処理を施し
た画像データをＥＣＣデコーダ１１３に出力する。

【００２９】ＥＣＣデコーダ１１３は、８−１４復調回
路１１２から送られた画像データにデコード処理を施
す。すなわち、再生データ中に含まれるエラーを検出
し、訂正可能なエラーを訂正する。そして、このＥＣＣ
デコーダ１１３は、エラー訂正処理を施した画像データ
をＭＰＥＧデコーダ１１４に出力する。ＭＰＥＧでコー
ダ１１４は、ＭＰＥＧの復号を行い、ベースバンド信号
を出力する。ＭＰＥＧデコーダ１１４はベースバンド信
号をノイズ低減回路１１５に対して出力する。

【００３０】ノイズ低減回路１１５は、フィルタリング
処理を行うことで、ＭＰＥＧデコーダ１１４から送られ
た画像データに対してノイズ低減処理を施す。このノイ
ズ低減回路１１５は、ノイズ低減処理を施すことで、Ｍ
ＰＥＧデコーダ１１４でデコード処理を行ったことで生
じたモスキートノイズやブロック歪みを低減する。ま
た、このノイズ低減回路１１５は、制御回路１２０と接
続されており、この制御回路１２０から送られた制御信
号に応じて制御される。そして、このノイズ低減回路１
１５では、ノイズ低減処理を施した画像データを画質補
正回路１１６に出力する。

【００３１】本実施の形態のノイズ低減回路１１５は、
動きを除いたノイズ成分を抽出し、ノイズレベルに応じ
た最適な非線形回路を選択することによりノイズを低減
するものである。

【００３２】画質補正回路１１６は、ノイズ低減回路１
１５から送られた画像データに画質補正処理を施す。こ
の画質補正回路１１６は、画質補正処理として例えば輪
郭補正処理等を行う。また、この画質補正回路１１６
は、後述する制御回路１２０と接続されており、この制
御回路１２０から送られた制御信号に応じて制御され
る。そして、この画質補正回路１１６は、画質補正処理
を施した画像データをＮＴＳＣエンコーダ１１７に出力
する。

【００３３】ＮＴＳＣエンコーダ１１７は、画質補正回
路１１６から送られた画像データに同期信号の付加、色
差信号の変調などの処理を施す。このＮＴＳＣエンコー
ダ１１７は、エンコード処理を施すことで、画像データ
をＮＴＳＣ方式の復号映像信号へ変換する。そして、こ
のＮＴＳＣエンコーダ１１７は、ＮＴＳＣ映像信号をＤ
／Ａ変換回路１１８に出力する。

【００３４】Ｄ／Ａ変換回路１１８は、ＮＴＳＣエンコ
ーダ１１７から送られた画像データにＤ／Ａ変換処理を
施す。このＤ／Ａ変換回路１１８は、Ｄ／Ａ変換処理を
施すことで、アナログのＮＴＳＣ方式の復号映像信号を
発生する。そして、このＤ／Ａ変換回路１１８は、Ｄ／
Ａ変換処理を施した画像信号を出力端子１１９に対して
出力する。

【００３５】上述したノイズ低減回路１０４、ノイズ低
減回路１１５及び画質補正回路１１６に制御信号を供給
する制御回路１２０と関連して、例えばユーザにより操
作されて制御回路１２０に入力信号を供給する操作入力
部１２１が設けられている。

【００３６】制御回路１２０は、例えばマイクロコンピ
ュータ等で構成され、上述のノイズ低減回路１０４、ノ
イズ低減回路１１５及び画質補正回路１１６に制御信号
を供給する。制御回路１２０は、操作入力部１２１から
送られた入力信号に応じて例えばブロック歪みの低減を
行うための制御信号をノイズ低減回路１１５に供給す
る。また、制御回路１２０は、画質補正を行うか否かを
示す制御回路や、画質補正の程度を示す制御信号を画質
補正回路１１６に供給する。

【００３７】操作入力部１２１は、例えばユーザ等がブ
ロック歪み低減のオン／オフの制御を行うときに選択的
に例えばスイッチ等が押圧されることで入力信号を生成
出力する。また、この操作入力部１２１は、画質補正の
程度をユーザが制御することができるスイッチ等も設け
られており、ユーザが選択的にスイッチを押圧すること
で入力信号を生成出力する。

【００３８】本実施の形態は、上述した記録再生装置に
おいて、ノイズ低減回路１０４やノイズ低減回路１１５
のようにノイズ低減のために適用されるものである。な
お、本発明は、光ディスク以外の記録媒体を使用する記
録再生装置に対しても適用することができる。さらに、
画像データの通信を行う場合にも適用することができ
る。

【００３９】この発明が適用されたノイズ低減回路の第
１の実施の形態を図２に示す。ノイズ低減装置の第１の
実施の形態は、入力映像信号のノイズレベルを検出する
ノイズレベル検出回路３１０を設けたノイズレベル適応
型フィールド巡回型ノイズ低減回路である。ノイズレベ
ル検出回路３１０において、検出されたノイズレベルに
応じて、最適な非線形処理回路３０３を自動に選択する
ので、入力されたノイズの強さに応じて帰還量を制御す
ることができる。

【００４０】このノイズ低減装置は、入力端子３０１か
ら入力された映像信号を１フィールド蓄積する第１のフ
ィールドメモリ３０９と、端子３０１から送られた映像
信号と第１のフィールドメモリ３０９にて１フィールド
＋β遅延された映像信号から動きベクトルを検出する動
きベクトル検出回路３０８を有している。

【００４１】入力端子３０１には、ディジタル信号に変
換された映像信号が供給される。そして、この入力映像
信号Ｖinは、第１のフィールドメモリ３０９に書き込ま
れると同時に、動きベクトル検出回路３０８に入力され
る。動きベクトル検出回路３０８では、入力端子３０１
から入力された映像信号と第１のフィールドメモリ３０
９から読み出された１フィールド＋β遅延した映像信号
とで各ブロックの動きベクトルを求める。

【００４２】また、ノイズ低減装置は、出力端子３０７
から出力される映像信号を１フィールド蓄積する第２の
フィールドメモリ３０５と、動きベクトル検出回路３０
８にて検出された動きベクトル等に基づいて第２のフィ
ールドメモリ３０５を制御するメモリコントローラ３０
６とを有している。

【００４３】メモリコントローラ３０６には、動きベク
トル検出回路３０８から得られた動きベクトル等が入力
され、動き補正制御信号としてメモリコントローラ３０
６から出力されるまでに１フィールド遅延される。映像
信号は、この動き補正制御信号の１フィールドの遅延を
合わせるために、第１のフィールドメモリ３０９に入力
され、１フィールド＋β遅延して読み出される。この１
フィールド＋β遅延した映像信号に合わせて、メモリコ
ントローラ３０６から送られた動き補正制御信号に応じ
て第２のフィールドメモリ３０５から１フィールド＋α
遅延した映像信号が読み出される。

【００４４】さらに、ノイズ低減装置は、第１のフィー
ルドメモリ３０９から送られた映像信号から第２の映像
信号３０５から送られた映像信号を減算して差分信号を
得る第１の減算器３０４と、第１の減算器３０４から送
られた差分信号に非線形処理を施す非線形処理回路３０
３と、第１のフィールドメモリ３０９から送られた映像
信号から非線形処理回路３０３から送られた映像信号を
減ずることにより合成する第２の減算器３０２とを有し
ている。

【００４５】第１の減算器３０４においては、第１のフ
ィールドメモリ３０９から送られた１フィールド＋β遅
延した映像信号と、第２のフィールドメモリ３０５から
送られた１フィールド＋α遅延した映像信号とのフィー
ルド差分信号を得る。

【００４６】このフィールド差分信号は、非線形処理回
路３０３において、非線形処理が施されてノイズ成分が
抽出される。非線形処理回路３０３にて処理された信号
は、第２の減算器３０２にて第１のフィールドメモリ３
０９から送られた映像信号と合成され、出力端子３０７
から出力される。

【００４７】そして、ノイズ低減装置は、動きベクトル
検出回路３０８における検出結果に基づいてノイズレベ
ルを検出し、このノイズレベルに応じて非線形処理回路
３０３を制御するノイズレベル検出回路３１０を有して
いる。

【００４８】ノイズレベル検出回路３１０には、動きベ
クトル検出回路３０８から得られた各ブロックごとの動
きベクトルのブロックマッチングの差分の最小値と動き
ベクトル検出の有効／無効判定とが入力される。

【００４９】ノイズレベル検出回路３１０は、映像信号
の平均的なノイズレベルを計測し、Ｎ段階のリミッタレ
ベルに変換して出力して、非線形処理回路３０３に入力
する。このノイズレベル検出回路３１０における処理に
ついては、さらに後述する。

【００５０】非線形処理回路３０３では、ノイズレベル
検出回路３１０から入力されたＮ段階のリミッタレベル
に応じた非線形処理をＮ個の処理から選択し、その非線
形処理を施す。Ｎ個の非線形処理の特性は、複数のメモ
リ（ＲＯＭ又はＲＡＭ）テーブルにより実現される。

【００５１】非線形処理回路３０３にて処理が施される
ことによりノイズとして抽出されたノイズは、第２の減
算器３０２で入力映像信号から減算される。このように
して、入力映像信号からノイズを低減するノイズレベル
適応型フィールド巡回型ノイズ低減回路１０４が構成さ
れている。

【００５２】次に、ノイズレベル検出回路３１０におい
て、各ブロックごとのブロックマッチングの差分の最小
値と検出の有効／無効判定から平均的なノイズレベルを
計測して、ノイズレベルに応じたリミッタレベルを出力
する方法について、図３を用いて説明する。

【００５３】動きベクトル検出回路３０８から得られた
各ブロックごとの有効／無効判定結果４０１は最小値検
出部４０３に入力される。そして、有効と判定されたブ
ロックのブロックマッチングの差分の最小値だけを使っ
て、動きベクトルのブロックマッチングの差分の最小値
の最小値が求められる。

【００５４】動きベクトル検出が有効と判定された動き
ベクトルのブロックマッチングの差分の最小値のみを使
うことにより、動きによる差分を除いたノイズのみの差
分を抽出することが可能である。

【００５５】なお、最小値検出部４０３における最小値
の検出としては、フィールド内で一つの最小値を求めて
もよいし、複数の最小値の平均をとってもよいし、フィ
ールド内に分割された各エリア内の最小値の平均をとっ
てもよい。

【００５６】フィルタ４０５には最小値検出部４０３で
抽出されたノイズが入力される。フィルタ４０５は、例
えば図４に示す回路において無限インパルス応答（infi
niteimpulse response; IIR）を施す。

【００５７】図４に示すフィルタ４０５は、ノイズレベ
ル５０１を１−Ｋ倍に増幅する第１のアンプ５０３と、
平均的ノイズレベル５０７を単位時間遅延させる遅延部
５０６と、遅延部５０６からの出力をＫ倍に増幅する第
２のアンプ５０５と、第１のアンプ５０３からの出力
と、第２のアンプ５０５からの出力を加算して平均的ノ
イズレベルとする加算器５０４とを有している。なお、
第１のアンプ５０３は、係数１−Ｋを乗算する係数乗算
器、第２のアンプ５０５は、係数Ｋを乗算する係数乗算
器と見ることもできる。

【００５８】ここで、第１のアンプ５０３における増幅
率１−Ｋと、第２のアンプ５０５における増幅率Ｋと
は、ノイズレベル検出の確度５０２に依存している。フ
ィルタ係数Ｋと、ノイズレベル検出の確度５０２との関
係は、さらに後述する。なお、ここで用いるフィルタ４
０５は、図４に示した回路のＩＩＲに限定されるもので
はなく、異なる伝達関数を持つＩＩＲでもよく、メディ
アンフィルタであってもよい。

【００５９】フィルタ４０５にはノイズレベル検出の確
度決定部４０４で決定されたノイズレベルの確度が入力
され、この確度に応じて第１のアンプ５０３、第２のア
ンプ５０５の係数Ｋの値をアダプティブに変化させる。

【００６０】図５にノイズレベルの確度と係数Ｋの関係
を示す。図５に示すように、ノイズレベル検出の確度が
０であるときには、フィルタ係数Ｋは１である。ノイズ
レベル検出の確度が増加するにつれてフィルタ係数Ｋは
単調に減少する。ノイズレベル検出の確度が１であると
きには、フィルタ係数Ｋはほぼ０である。

【００６１】ノイズレベルの確度が低ければ低いほど、
そのフィールドの情報は抑制される。ノイズレベル検出
の確度決定部４０４には、各ブロックごとの有効／無効
判定結果４０１が入力され、有効ブロック数をカウント
して、確度＝有効ブロック数／全ブロック数をノイズレ
ベル検出の確度として出力する。なお、ノイズレべルの
確度の決定方法はこの方法に限らない。

【００６２】フィルタ４０５から出力されたノイズレベ
ルはリミッタレベル変換部４０６に入力され、Ｎ段階の
強さのリミッタレベルに変換される。

【００６３】以上説明したように、ノイズ低減装置の第
１の実施の形態においては、入力されたノイズの平均的
ノイズレベルを抽出し、この抽出されたノイズレベルに
応じた最適な非線形処理回路を自動に選択し、入力され
たノイズの強さに応じたノイズ低減を行っている。

【００６４】次に、ノイズの抽出のために、例えばアダ
マール変換のような直交変換を用いるようにした、ノイ
ズ低減装置の第２の実施の形態について説明する。第２
の実施の形態は、各周波数成分のノイズレベルを自動的
に計測し、そのノイズレベルに応じて適応的に周波数成
分ごとの帰還量を制御する動き適応型フィールド巡回型
ノイズ低減装置である。

【００６５】ここで、ノイズ低減装置の第２の実施の形
態の前提となるノイズ低減装置（ノイズリデューサ）の
構成について、図６を参照して説明する。このノイズ低
減装置は、ディジタル画像信号処理の分野で従来知られ
ている、巡回型フィルタを形成し、フィールド間の平均
化処理を行い、雑音を軽減するフレームメモリを使用し
たものである。

【００６６】本実施の形態の前提となるノイズ低減装置
は、画像に動きがあったときの動きボケの回避や周波数
成分ごとの独立したノイズ成分の除去を可能にするため
に、さらに、動き補正で得られた現信号との差分信号を
直交変換により複数周波数成分に分割した後にそれぞれ
非線形処理を行い、逆直交変換してノイズ成分を得るも
のである。

【００６７】入力端子１からディジタル信号に変換され
たビデオ信号が供給され、この入力ビデオ信号Ｖinは、
第１のフィールドメモリ９に書き込まれると同時に、動
きベクトル検出回路８に入力される。第１のフィールド
メモリ９からは、約１フィールド遅延された映像信号が
読み出される。正確には、第１のフィールドメモリ９か
ら読み出される映像信号は、１フィールドに加えてさら
に時間β遅延されている。この時間βは、タイミング調
整等に用いられる。

【００６８】動きベクトル検出回路８では、端子１から
入力された映像信号と第１のフィールドメモリ９から読
み出された映像信号とでブロックの動きベクトルを求め
る。

【００６９】動きベクトル検出回路８から得られた動き
ベクトル等がメモリコントローラ６に入力され、動き補
正制御信号としてメモリコントローラ６から出力される
までに約１フィールド遅延される。

【００７０】出力端子７から出力される映像信号は、第
２のフィールドメモリ５にフィールド単位で書き込まれ
る。第２のフィールドメモリ５に書き込まれた映像信号
は、第１のフィールドメモリ９からの映像信号に対して
約１フィールド遅れて読み出され、第１の減算器４にて
第１のフィールドメモリ９からの映像信号との差分が取
られる。

【００７１】すなわち、第１のフィールドメモリ９から
の映像信号に合わせて、動き補償処理が施された映像信
号を第２のフィールドメモリから読み出す。第１のフィ
ールドメモリ９から読み出した映像信号と、第２のフィ
ールドメモリ５から読み出した映像信号とから第１の減
算器４でフィールド差分信号を得る。

【００７２】メモリコントローラ６は、動きベクトル検
出回路８にて検出された動きベクトルに基づいて、入力
映像信号の動きを補償するように第２のフィールドメモ
リ５からの映像信号の読み出しを制御する。

【００７３】なお、第２のフィールドメモリ５において
は、正確には、映像信号は、１フィールドに加えて、さ
らに時間αだけ遅延される。この時間αは、タイミング
調整等に用いられる。

【００７４】第１の減算器４にて得られたフィールド差
分信号は、アダマール変換回路１０に入力される。アダ
マール変換回路１０は、アダマール変換を施し、フィー
ルド差分信号を所定の周波数成分へ分割する直交変換を
行う。

【００７５】各周波数成分は、それぞれ非線形処理回路
１３を通り、周波数帯域ごとのノイズ成分が抽出され
る。非線形処理回路１３は、入力信号の周波数帯域ごと
のレベルに応じて帰還係数Ｋを乗じる。

【００７６】非線形処理回路１３の入出力特性は、入力
（フィールド差分）が小さい範囲では、Ｋ＝１として入
力をノイズ成分として出力し、入力が中間的レベルの範
囲では、出力を所定値に制限し、入力が大きい範囲で
は、出力を小さくし、さらに、入力が大きいときには、
フィールド差分は、動きにより発生したものとして、出
力を０としている。

【００７７】非線形処理回路１３にて非線形処理により
抽出されたノイズは、逆アダマール変換回路１１により
時間上の信号に戻される。そして、第２の減算器２にお
いて、第１のフィールドメモリ９から送られた映像信号
からノイズを除くように合成される。

【００７８】このノイズ低減装置は、動き補正と直交変
換を用い、画面内で複数の動きがある場合の動きボケを
削減することが可能である。

【００７９】ノイズ低減装置の第２の実施の形態は、こ
のようなノイズ低減装置を前提として、動きを除いたノ
イズ成分を抽出し、ノイズレベルに応じた最適な非線形
処理回路を選択することにより、ノイズを低減するもの
である。すなわち、本実施の形態は、上述のノイズ低減
装置において、入力映像信号のノイズレベルを検出し、
このノイズレベルに応じて非線形処理をアダプティブに
適用させるようにしたものである。

【００８０】図７は、ノイズ低減装置の第２の実施の形
態のブロック図である。ノイズ低減装置の第２の実施の
形態においては、動き適応処理を行い、平均的ノイズレ
ベル検出回路７１２で平均的ノイズレベルを得るところ
までは、図３に示した第１の実施の形態における構成と
同様である。

【００８１】このノイズ低減装置は、入力端子７０１か
ら入力された映像信号を１フィールド蓄積する第１のフ
ィールドメモリ７０９と、入力端子７０１から送られた
映像信号と第１のフィールドメモリ７０９にて１フィー
ルド＋β遅延された映像信号から動きベクトルを検出す
る動きベクトル検出回路７０８を有している。

【００８２】また、ノイズ低減装置は、出力端子７０７
から出力される映像信号を１フィールド蓄積する第２の
フィールドメモリ７０５と、動きベクトル検出回路７０
８にて検出された動きベクトルに基づいて第２のフィー
ルドメモリ７０５を制御するメモリコントローラ７０６
とを有している。第２のフィールドメモリ７０５は、１
フィールド＋α遅延された映像信号を出力する。

【００８３】さらに、ノイズ低減装置は、第１のフィー
ルドメモリ７０９から送られた映像信号から第２のフィ
ールドメモリ７０５から送られた映像信号を減算する第
１の減算器７０４と、第１の減算器７０４から送られた
差分信号をアダマール変換により周波数帯域に変換する
アダマール変換回路７１０と、アダマール変換回路７１
０から送られた信号に周波数帯域ごとに非線形処理を施
す非線形処理回路７０３とを有している。

【００８４】第２のフィールドメモリ７０５からは、動
きベクトル検出回路７０８で得られた動きベクトルに基
づいたメモリコントローラ７０６からの動き補正制御信
号に基づいて、１フィールド＋α遅延された映像信号が
出力される。

【００８５】第１の減算器７０４においては、第２のフ
ィールドメモリ７０５から出力された１フィールド＋α
遅延された映像信号と、第１のフィールドメモリ７０９
から送られた１フィールド＋β遅延した映像信号とのフ
ィールド差分信号が得られる。このフィールド差分信号
は、第１の減算器７０４からアダマール変換回路７１０
に入力される。

【００８６】アダマール変換回路７１０は、アダマール
変換処理を施し、フィールド差分信号を所定の周波数成
分へ分割する。

【００８７】非線形処理回路７０３は、周波数別ノイズ
レベル検出回路７１３のリミッタレベルに対応して、Ｎ
個の処理を行うことができる。非線形処理回路７０３で
は、周波数別ノイズレベル検出回路７１３から入力され
たＮ段階のリミッタレベルに応じた非線形処理をＮ個の
処理から選択し、非線形処理を施す。

【００８８】そして、ノイズ低減装置は、非線形処理回
路７０３にて非線形処理を施された周波数帯域の信号に
逆アダマール変換を施して実時間に変換する逆アダマー
ル変換回路７１１と、第１のフィールドメモリ３０９か
ら送られた映像信号から逆アダマール変換回路７１１か
ら送られた映像信号を減ずる第２の減算器７０２とを有
している。

【００８９】非線形処理回路７０３を通り、ノイズとし
て抽出された周波数成分ごとのノイズ成分は逆アダマー
ル変換回路７１１により時間軸上の信号に戻される。逆
アダマール変換回路７１１の出力信号は、減算器７０２
に供給され、第２の減算器７０２で入力映像信号から減
算される。

【００９０】そして、ノイズ低減装置は、動きベクトル
７０８における検出結果に基づいて平均的ノイズレベル
を検出する平均的ノイズレベル検出回路７１２と、平均
的ノイズレベル検出回路７１２及びアダマール変換回路
７１０から送られた周波数帯域の信号から周波数別のノ
イズレベルを検出して非線形処理回路７０３を制御する
周波数別ノイズレベル検出回路７１３とを有している。

【００９１】アダマール変換回路７１０から出力された
各周波数成分ごとのフィールド差分信号は、周波数別ノ
イズレベル検出回路７１３へ入力される。周波数別ノイ
ズレベル検出回路７１３には、平均的ノイズレベル検出
回路７１２で得られた平均的ノイズレベルが入力され、
動きベクトル検出回路７０８からは各ブロックごとの検
出の有効／無効判定結果が入力される。そして、それぞ
れの周波数成分についてのノイズレベルを計測し、Ｎ段
階のリミッタレベルに変換して出力して、非線形処理回
路７０３に入力する。

【００９２】すなわち、周波数別ノイズレベル検出回路
７１３は、平均的ノイズレベル検出回路７１２で検出し
たノイズレベルをリファレンスにして、再度ノイズレベ
ルのみのブロックを抽出し直し、抽出されたブロックの
アダマール変換後の差分値の平均を周波数別に求める。

【００９３】これに対して、平均的ノイズレベル検出回
路７１２は、ノイズ成分のみのブロックを抽出して、差
分値からフィールド内で一つのノイズレベルを検出する
ものである。

【００９４】次に、周波数別ノイズレベル検出回路７１
３において、各周波数帯域のノイズレベルに応じたリミ
ッタレベルを出力する方法について、図８を用いて説明
する。

【００９５】絶対値処理部８０５は、アダマール変換回
路７１０から得られたフィールド差分信号８０３に対し
て絶対値処理を施す。

【００９６】平均化部８０６は、動きベクトル検出回路
７０８から得られた各ブロックごとの有効／無効判定結
果８０１から有効と判定されたブロックで、かつ、平均
的ノイズレベル検出回路７１３から得られた平均的ノイ
ズレベル８０２にオフセットα_F を加えた値に対して動
きベクトル検出回路７０８から得られたブロックマッチ
ングの差分の最小値が小さいブロックのみのフィールド
差分信号のみを加算し、平均値をとって出力する。この
ことにより、平均的なノイズ成分を持ったブロックのみ
のノイズ成分を、各周波数成分ごとに出力したことにな
る。

【００９７】ここで、平均的ノイズレベル８０２にオフ
セットα_F を加えるのは、ノイズの大きさは一定でなく
変動分を含んでいるので、マッチングを行ったブロック
の位置によってノイズによる差分値の値が異なるためで
ある。α_F は、このノイズ成分の変動分で、この変動分
はノイズの大きさに比例する。例えば、Ａを定数とする
と、 α_F ＝Ａ×平均的ノイズレベルである。

【００９８】フィルタ８０７には平均化部８０６で抽出
されたノイズがそれぞれの周波数成分について入力さ
れ、上述したＩＩＲを行うフィルタ４０５と同様の処理
がなされる。フィルタ８０７には平均的ノイズレベル検
出回路７１２のノイズレベル検出の確度決定部で決定さ
れたノイズレベルの確度８０４が入力され、この確度に
より上記フィルタ４０５と同様に、フィルタの特性が変
化する。

【００９９】フィルタ８０７から出力されたノイズレベ
ルはリミッタレベル変換部８０８に入力され、Ｎ段階の
強さのリミッタレベル８０９に変換される。

【０１００】なお、ここでは、リミッタレベルを出力す
る方法についてノイズ低減装置の第２の実施の形態に対
して適用した例を示したが、ノイズ低減装置の第１の実
施の形態においても同様な構成を用いてリミッタレベル
を出力することができる。ノイズ低減装置の第２の実施
の形態においては、入力されたノイズを周波数帯域別に
抽出し、それぞれのノイズレベルに応じた最適な非線形
処理回路を自動に選択し、それぞれの周波数帯域のノイ
ズの強さに応じたノイズ低減を行っている。

【０１０１】また、ノイズ低減装置の第２の実施の形態
においては、ノイズ抽出後、時間的なフィルタリング処
理を行い、ノイズレベルの時間的な変動を平滑化してい
る。

【０１０２】次に、ノイズレベル検出回路の他の例につ
いて、図９を使って説明する。このノイズレベル検出回
路は、図３に示したノイズ低減装置におけるノイズレベ
ル検出回路３１０や、図７に示したノイズ低減装置の平
均的ノイズレベル検出回路７１２に適用されるものであ
る。

【０１０３】このノイズレベル検出回路は、画像のコン
トラストが小さいエリアにおけるブロックマッチングに
よるベクトル（０，０）の差分値は、ノイズ成分による
差分であることを用いるものである。ここで、ベクトル
（０，０）とは、（ｘ、ｙ）方向のサーチ範囲について
のブロックマッチングについての零ベクトルである。例
えば動きベクトル検出回路３０８から得られたブロック
マッチングの差分値の平均値９０１と、ベクトル（０，
０）の差分値の差分値９０２は最小値検出部９０３に入
力される。最小値検出部９０３では、この平均値がある
スレッシュホールド値より小さい、すなわち画像のコン
トラストが小さいという条件を満たすブロックの中か
ら、ベクトル（０，０）の差分値の最小を求める。

【０１０４】この最小値がこのフィールド内のノイズレ
ベルとして、例えば動きベクトル検出回路３０８から出
力される。なお、最小値検出部９０３における最小値の
検出としては、フィールド内で一つの最小値を求めても
良いし、複数の最小値を取っても良いし、フィールド内
で分割された各エリア内の最小値の平均をとってもよ
い。

【０１０５】このノイズ検出方法の図３に示したノイズ
レベル検出回路との関係は、次の通りである。すなわ
ち、両者の結果の最小値を取ってもよい。

【０１０６】また、動きベクトルの有効領域数が多いと
きには動きベクトルの検出結果の有効領域を使った検出
方法を行い、有効領域数が少ないときにはコントラスト
が小さいブロックを使った検出方法を用いるといった切
り換えを行っても良い。

【０１０７】さらに、コントラストが小さいブロック数
が多いときにはコントラストが小さいブロックを使った
検出方法を用い、その逆には動きベクトル検出結果の有
効領域を使った検出方法を用いるといった切り換えを行
っても良い。

【０１０８】次に、周波数別ノイズレベル検出回路７１
３において、各周波数帯域のノイズレベルに応じたリミ
ッタレベルを出力する他の方法について、図１０を使っ
て説明する。

【０１０９】この方法は、画像のコントラストが小さい
エリアにおけるベクトル（０，０）の差分値は、ノイズ
成分による差分であるということを用いるものである。

【０１１０】平均化部１００５には、動きベクトル検出
回路７０８から得られた各ブロックごとのブロックマッ
チングの差分値の平均値１００１とブロックマッチング
のベクトル（０，０）の差分値１００２と平均的ノイズ
レベル検出回路７１２から得られた平均的ノイズレベル
１０００が入力される。平均的ノイズレベル１０００に
ノイズレベルの変動分αを加えた値よりベクトル（０，
０）の差分値１００２が小さく、かつ、差分値の平均値
１００１がスレッシュホールド値より小さいブロックの
みのアダマール変換後のフィールド差分信号１００３を
各周波数成分ごとに加算し平均を取り、１００６から出
力する。

【０１１１】スレッシュホールドの値は、平均的ノイズ
レベル１０００の値に応じた値である。例えば、平均的
ノイズレベル×動きベクトルのサーチ範囲（ｘ×ｙ）×
定数Ａである。

【０１１２】図８に示した周波数帯域別のノイズレベル
検出方法との関係は、次の通りである。すなわち、両者
の方法で有効と判断されたブロックすべてについて、加
算、平均を行っても良い。

【０１１３】また、動きベクトルの検出結果の有効領域
を使った検出方法によって得られたブロック数が多い場
合と少ない場合でこれらの方法の切り換えを毎フィール
ドごとに行っても良い。

【０１１４】さらに、コントラストの小さいブロックを
用いた検出方法によって得られたブロック数が多い場合
と少ない場合でこれらの方法の切り換えを行っても良
い。上述したように、本実施の形態は、フィールド巡回
型ノイズ低減回路において、動きを除いた高精度のノイ
ズ成分を抽出し、ノイズレベルに応じた最適な非線形処
理回路を自動に選択することにより、ノイズ低減効果の
調整を自動で行うことができ、かつ高精度の調整を行う
ものである。

【０１１５】次に、本発明の第３の実施の形態として、
ノイズ低減回路内のノイズレベル検出回路に対して、映
像単位（フィールド又はフレーム）毎のはりつき検出を
設けたノイズ低減装置について、図１１を参照しながら
説明する。この第３の実施の形態となるノイズ低減装置
の全体構成は、上述した図２や図７と同様であるため、
図示せず説明を省略する。

【０１１６】この第３の実施の形態のノイズ低減装置に
おいては、上記図２のノイズレベル検出回路３１０や、
上記図７の平均的ノイズレベル検出回路７１２及び周波
数別ノイズレベル検出回路７１３として、図１１に示す
ような構成が用いられる。

【０１１７】図１１において、上記図２の動きベクトル
検出回路３０８あるいは上記図７の動きベクトル検出回
路７０８から得られた各ブロック毎の有効／無効判定結
果３２１と、動きベクトル検出の差分の最小値３２２と
は、最小値検出部３２５に入力される。最小値検出部３
２５では、動きベクトル検出において有効と判定された
ブロックの差分の最小値だけを使って、例えば最小値を
さらに求める。最小値検出部３２５から出力された最小
値、すなわち平均的ノイズレベルは、はりつき判定回路
３３０に入力され、はりつきが１映像単位、例えばフィ
ールド内に存在したか否かの判定を行う。

【０１１８】このはりつき判定回路３３０におけるアル
ゴリズムとしては、上記平均的ノイズレベルが所定の閾
値α_H より小さいときに、はりつき有りとするものであ
り、これは、フィールド差分をとっていることから、静
止画であっても、平均的ノイズレベルは何らかの非ゼロ
の値をとることを考慮したものである。すなわちこの判
定条件は、例えば、平均的ノイズレベル＜閾値α_H ：はりつき有り平均的ノイズレベル ≧ 閾値α_H ：はりつき無しのように表現できる。

【０１１９】はりつき判定回路３３０によって判定され
て得られたはりつき有り／無し信号は、フィルタ３２７
に送られる。このフィルタ３２７は、最小値検出部３２
５からの平均的ノイズレベルをフィルタ処理するもので
あり、フィルタ制御信号としては、上記はりつき判定回
路３３０からのはりつき有り／無し信号と、ノイズレベ
ル検出の確度決定部３２６で決定されたノイズレベルの
確度とが入力される。このフィルタ３２７の例を図１２
に示す。

【０１２０】図１２において、上記最小値検出部３２５
からの平均的ノイズレベル４２１が係数乗算器４２３に
送られ、係数乗算器４２３からの出力は加算器４２４を
介してノイズレベル４２７として取り出される。このノ
イズレベル４２７は、単位遅延素子４２６を介し、係数
乗算器４２５を介して、加算器２４２に送られ、係数乗
算器４２３からの出力と加算される。ここで、この係数
乗算器４２３の乗算係数１−Ｋ、係数乗算器４２５の乗
算係数Ｋは、上記ノイズレベル検出の確度決定部３２６
からのノイズレベルの確度４２２と、上記はりつき判定
回路３３０からのはりつき有り／無し信号４２９とによ
り適応的に可変制御されるようになっている。具体的に
は、例えば、ノイズレベルの確度４２２と係数Ｋとの関
係を、前記図５に示すように、確度が増加するに従って
フィルタ係数Ｋが単調に減少するようにし、また、はり
つき有り／無し信号４２９によりはりつき有りとされた
ときには、係数Ｋを強制的に１にし、係数乗算器４２３
の係数（１−Ｋ）を０にして、平均的ノイズレベル４２
１をフィルタ内に入力しないように（入力信号をマスク
するように）することが挙げられる。

【０１２１】再び図１１に戻って、フィルタ３２７から
の出力である上記ノイズレベル４２７はリミッタレベル
変換部３２８に送られ、このリミッタレベル変換部３２
８では、フィルタ３２７からのノイズレベルに応じてＮ
段階のリミッタレベルに変換され、このリミッタレベル
３２９が取り出される。

【０１２２】次に、本発明の第４の実施の形態として、
ブロック内にはりつきが有ったか否かの判定を行うよう
にしたノイズ低減装置について、図１３を参照しながら
説明する。この第４の実施の形態のノイズ低減装置にお
いて、上記図２のノイズレベル検出回路３１０や、上記
図７の平均的ノイズレベル検出回路７１２及び周波数別
ノイズレベル検出回路７１３として、図１３に示すよう
な構成が用いられる。なお、この第４の実施の形態とな
るノイズ低減装置の全体構成は、上述した図２や図７と
同様であるため、図示せず説明を省略する。

【０１２３】図１３において、上記図２の動きベクトル
検出回路３０８あるいは上記図７の動きベクトル検出回
路７０８から得られた各ブロック毎の有効／無効判定結
果５２１と、動きベクトル検出の差分の最小値５２２と
は、最小値検出部５２５に入力される。また、動きベク
トル検出の差分の最小値５２２は、はりつき判定回路５
３０にも送られており、はりつき判定回路５３０では、
動きベクトル検出の差分の最小値５２２に基づいて、各
ブロックのはりつきの有り／無しを判定し、その判定結
果を最小値検出部５２５に送っている。

【０１２４】はりつき判定回路５３０におけるアルゴリ
ズムとしては、上記動きベクトル検出の差分の最小値５
２２が所定の閾値β_H より小さいときに、はりつき有り
とするものである。すなわち、この判定条件は、動きベクトル検出の差分の最小値＜閾値β_H ：はりつき有り動きベクトル検出の差分の最小値 ≧ 閾値β_H ：はりつき無しのように表現できる。これは、はりつき無しの状態で
は、動きベクトル検出の差分の最小値は何らかの非ゼロ
の値をとることを考慮したものである。

【０１２５】最小値検出部５２５では、動きベクトル検
出において有効と判定されたブロックであり、かつはり
つきが無いと判定されたブロックの動きベクトル検出の
差分の最小値だけを使って、例えばさらに最小値を求め
る。最小値検出部５２５から出力された最小値、すなわ
ち平均的ノイズレベルは、フィルタ５０７に送られる。
このフィルタ５０７の具体的な構成例を図１４に示す。

【０１２６】この図１４において、上記最小値検出部５
２５からの平均的ノイズレベル６２１が係数乗算器６２
３に送られ、係数乗算器６２３からの出力は加算器６２
４を介してノイズレベル６２７として取り出される。こ
のノイズレベル６２７は、単位遅延素子６２６を介し、
係数乗算器６２５を介して、加算器６４２に送られ、係
数乗算器６２３からの出力と加算される。ここで、この
係数乗算器６２３の乗算係数１−Ｋ、係数乗算器６２５
の乗算係数Ｋは、上記ノイズレベル検出の確度決定部６
２６からのノイズレベルの確度６２２により適応的に可
変制御されるようになっている。具体的には、例えば、
ノイズレベルの確度６２２と係数Ｋとの関係を、前記図
５に示すように、確度が増加するに従ってフィルタ係数
Ｋが単調に減少するようにすることが挙げられる。

【０１２７】再び図１３に戻って、フィルタ５２７から
の出力である上記ノイズレベル６２７はリミッタレベル
変換部５２８に送られ、このリミッタレベル変換部５２
８では、フィルタ５２７からのノイズレベルに応じてＮ
段階のリミッタレベルに変換され、このリミッタレベル
５２９が取り出される。

【０１２８】これらの第３、第４の実施の形態によれ
ば、入力信号にはりつきが有ったことを検出する回路
（はりつき判定回路３３０，５３０）を付加することに
より、画像信号のはりつきによるノイズ誤検出を削減
し、良好な自動最適化ノイズ削減装置を実現することが
できる。

【０１２９】ここで、本発明の上記第１〜第４の実施の
形態は、ディジタルビデオ信号中のノイズを低減する巡
回型のノイズ低減装置（ノイズリデュサー）や、画像
を、例えば、光ディスクや磁気テープなどの記録媒体に
記録／再生したり、またテレビ会議システム、テレビ電
話システムや放送機器など、画像を伝送路を介して送信
側から受信側に転送する場合などに適用することができ
る。また、本発明の実施の形態は、入力されたノイズレ
ベルや周波数分布に応じて、複数の非線形処理回路を用
いるため、大きなノイズレベルの映像信号が入力されて
も、各周波数帯域においてノイズを効果的に低減するこ
とができる。

【０１３０】すなわち、本実施の形態では、入力された
ノイズレベルや周波数分布によらず同一の非線形処理回
路を用いる、本実施の形態の前提となるノイズ低減装置
で見られた、大きなノイズレベルの映像信号が入力され
てもノイズ低減効果が低かったり、ある周波数帯域のノ
イズ低減効果が低いという問題は軽減されている。

【０１３１】また、本実施の形態では、本実施の形態の
前提となるノイズ低減装置で見られた、ノイズがほとん
ど存在しない場合は、動きベクトル検出ができなかった
ブロックやフィールド相関の低いブロックの動きぼけが
目立ったり、ノイズが逆に増加するといった問題は軽減
されている。

【０１３２】なお、本実施の形態においては、映像信号
をフィールド単位で処理したが、本発明はこれに限定さ
れない。本発明は、映像信号をフレーム単位で処理する
こともできる。

【０１３３】また、本実施の形態においては、直交変換
の一例としてアダマール変換を示したが、本発明はこれ
に限定されない。本発明は、他の直交変換を利用するこ
ともできる。

【０１３４】

【発明の効果】本発明によれば、フィールドあるいはフ
レーム間差分信号から、動きを除いた高精度のノイズ成
分を抽出し、このノイズレベルに応じた最適な非線形処
理回路を自動に選択することにより、ノイズ低減効果の
調整を自動で行うことができ、かつ高精度の調整を行う
ことができる。

【０１３５】本発明によれば、フィールドあるいはフレ
ーム間差分を複数の周波数帯域成分に分割し、それぞれ
の周波数帯域成分について、動きを除いた高精度のノイ
ズ成分を抽出し、それぞれのノイズレベルに応じた最適
な非線形処理回路を自動に選択することにより、ノイズ
の分布に応じたノイズ低減効果を自動で行うことができ
る。

【０１３６】本発明によれば、ノイズ抽出後、ノイズレ
ベル検出確度に応じてフィルタの係数を変えるアダプテ
ィブフィルタ処理を施しているので、時間的に平滑なノ
イズ低減を行うことが可能である。

【０１３７】また、本発明によれば、入力信号にはりつ
きが有ったときにはその信号をノイズレベル検出に用い
ないようにしているため、ノイズ誤検出が防止でき、良
好な自動最適化ノイズ低減を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】記録再生装置の概略的な構成を示すブロック図
である。

【図２】ノイズ低減装置の第１の実施の形態の構成を示
すブロック図である。

【図３】ノイズレベル検出回路を説明するためのブロッ
ク図である。

【図４】ノイズレベル検出回路におけるフィルタ処理を
説明する回路図である。

【図５】ノイズレベル検出回路におけるフィルタ係数Ｋ
とノイズレベルの確度との関係を示す図である。

【図６】ノイズ低減装置の第２の実施の形態の前提とな
る構成を示すブロック図である。

【図７】ノイズ低減装置の第２の実施の形態の構成を示
すブロック図である。

【図８】ノイズ低減装置におけるリミッタレベルを説明
するブロック図である。

【図９】ノイズレベル検出回路の他の例を示す図であ
る。

【図１０】各周波数帯域ごとにノイズレベルを検出する
他の方法を示す図である。

【図１１】本発明の第３の実施の形態のノイズ低減装置
の要部となるノイズレベル検出回路の一例を示すブロッ
ク図である。

【図１２】図１１のノイズレベル検出回路におけるフィ
ルタの具体的な構成例を示すブロック図である。

【図１３】本発明の第４の実施の形態のノイズ低減装置
の要部となるノイズレベル検出回路の一例を示すブロッ
ク図である。

【図１４】図１３のノイズレベル検出回路におけるフィ
ルタの具体的な構成例を示すブロック図である。

【図１５】従来のノイズ低減装置の構成を示すブロック
図である。

【符号の説明】

３０３，７０３非線形処理回路、３０５，７０５
第２のフィールドメモリ、３０６，７０６メモリコ
ントローラ、３０８，７０８動きベクトル検出回
路、３０９，７０９第１のフィールドメモリ、３
１０ノイズレベル検出回路、３２５，４０３，５２
５，９０３最小値検出部、３２６，４０４，５２６
ノイズレベル検出の確度決定部、３２７，４０５，
５２７，９０５フィルタ、３２８，４０６，５２
８，９０６リミッタレベル変換部、３３０，５３０
はりつき判定回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者冨田真巳東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内Ｆターム(参考） 5C021 XA01 XA43 XB12 YA02 YC00 5C053 FA23 FA27 GA11 GB19 GB37 HA09 KA03 KA11 KA16 KA22 KA24 KA25

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力映像信号から動きベクトルを検出す
る動きベクトル検出手段と、上記入力映像信号に対して、上記動きベクトル検出手段
で検出した動きベクトルに基づいて動き補正を行う動き
補正手段と、上記動き補正手段で動き補正された信号と、上記入力映
像信号との差分信号を得る差分手段と、上記動きベクトル検出手段における検出結果に基づいて
上記入力映像信号のノイズレベルを検出するノイズレベ
ル検出手段と、上記差分手段にて得た差分信号に対して、上記ノイズレ
ベル検出手段で検出したノイズレベルに応じた強さの非
線形処理を施す非線形処理手段と、上記非線形処理手段で非線形処理が施された信号と上記
入力映像信号とを合成する合成手段とを有することを特
徴とする信号処理装置。
【請求項２】上記動きベクトル検出手段は、上記入力
映像信号を構成する映像単位間における動きベクトルを
検出し、上記動き補正手段は、上記動きベクトル検出手
段で検出した動きベクトルに基づいて、１映像単位前の
上記入力映像信号から動体を抽出し、抽出した動体に対
して上記動きベクトルにより動き補正を行うことを特徴
とする請求項１記載の信号処理装置。
【請求項３】上記映像単位は、フレーム又はフィール
ドであることを特徴とする請求項２記載の信号処理装
置。
【請求項４】上記動きベクトル検出手段は、上記入力
映像信号をブロックに分割し、各ブロックに対して動き
ベクトルを検出することを特徴とする請求項１記載の信
号処理装置。
【請求項５】上記ノイズレベル検出手段は、各ブロックに対して検出された動きベクトルに基づいて
平均のノイズレベルを検出する平均レベル検出手段と、上記平均レベル検出手段で検出した平均のノイズレベル
の時間的な変動を平滑化するフィルタ処理を行うフィル
タ手段と、上記フィルタ手段により平滑化されたノイズレベルを上
記非線形処理手段における非線形処理の強さに変換する
強さ変換手段とを有することを特徴とする請求項４記載
の信号処理装置。
【請求項６】上記フィルタ手段は、上記ノイズレベル
検出手段におけるノイズ検出の確度に対して特性を適応
させることを特徴とする請求項５記載の信号処理装置。
【請求項７】上記ノイズレベル検出手段は、各ブロックに対して検出された動きベクトルの差分値に
基づいて平均のノイズレベルを検出する平均レベル検出
手段と、上記平均レベル検出手段で検出した平均のノイズレベル
から１映像単位内の信号のはりつきの有無を判定するは
りつき判定手段と、上記平均レベル検出手段からの平均的ノイズレベルの時
間的な変動を平滑化し、上記はりつき判定手段によりは
りつきが有りと判定されたとき入力をマスクするフィル
タ処理を行うフィルタ手段とを有することを特徴とする
請求項４記載の信号処理装置。
【請求項８】上記ノイズレベル検出手段は、各ブロックに対して検出された動きベクトルの差分の最
小値に基づいて各ブロック毎に信号のはりつきの有無を
判定するはりつき判定手段と、上記はりつき判定手段によりはりつき無しと判定された
ブロックについて、ブロック毎に検出された動きベクト
ルに基づいて平均のノイズレベルを検出する平均レベル
検出手段と、上記平均レベル検出手段で検出した平均のノイズレベル
の時間的な変動を平滑化するフィルタ処理を行うフィル
タ手段とを有することを特徴とする請求項４記載の信号
処理装置。
【請求項９】入力映像信号から動きベクトルを検出す
る動きベクトル検出手段と、上記入力映像信号に対して、上記動きベクトル検出手段
で検出した動きベクトルに基づいて動き補正を行う動き
補正手段と、上記動き補正手段で動き補正された信号と上記入力映像
信号との差分信号を得る差分手段と、上記差分手段にて得られた差分信号を周波数帯域に変換
する直交変換手段と、上記動きベクトル検出手段における検出結果に基づいて
上記入力映像信号のノイズレベルを検出するノイズレベ
ル検出手段と、上記直交変換手段にて周波数帯域に変換された信号に対
して、上記ノイズレベル検出手段において検出したノイ
ズレベルに応じた強さの非線形処理を周波数帯域ごとに
施す非線形処理手段と、上記非線形処理手段で非線形処理が施された信号と上記
入力映像信号とを合成する合成手段とを有することを特
徴とする信号処理装置。
【請求項１０】上記動きベクトル検出手段は、上記入
力映像信号を構成する映像単位間における動きベクトル
を検出し、上記動き補正手段は、上記動きベクトル検出
手段で検出した動きベクトルに基づいて、１映像単位前
の上記入力映像信号から動体を抽出し、抽出した動体に
対して上記動きベクトルにより動き補正を行うことを特
徴とする請求項９記載の信号処理装置。
【請求項１１】上記映像単位は、フレーム又はフィー
ルドであることを特徴とする請求項１０記載の信号処理
装置。
【請求項１２】上記動きベクトル検出手段は、上記入
力映像信号をブロックに分割し、各ブロックに対して動
きベクトルを検出することを特徴とする請求項９記載の
信号処理装置。
【請求項１３】上記ノイズレベル検出手段は、各ブロックに対して検出された動きベクトルに基づいて
平均のノイズレベルを検出する平均レベル検出手段と、上記平均レベル検出手段で検出した平均のノイズレベル
の時間的な変動を平滑化するフィルタ処理を行うフィル
タ手段と、上記フィルタ手段により平滑化されたノイズレベルを上
記非線形処理手段における非線形処理の強さに変換する
強さ変換手段とを有することを特徴とする請求項１２記
載の信号処理装置。
【請求項１４】上記フィルタ手段は、上記ノイズレベ
ル検出手段におけるノイズ検出の確度に対して特性を適
応させることを特徴とする請求項１３記載の信号処理装
置。
【請求項１５】上記ノイズレベル検出手段は、各ブロックに対して検出された動きベクトルの差分値に
基づいて平均のノイズレベルを検出する平均レベル検出
手段と、上記平均レベル検出手段で検出した平均のノイズレベル
から１映像単位内の信号のはりつきの有無を判定するは
りつき判定手段と、上記平均レベル検出手段からの平均的ノイズレベルの時
間的な変動を平滑化し、上記はりつき判定手段によりは
りつきが有りと判定されたとき入力をマスクするフィル
タ処理を行うフィルタ手段とを有することを特徴とする
請求項１２記載の信号処理装置。
【請求項１６】上記ノイズレベル検出手段は、各ブロックに対して検出された動きベクトルの差分の最
小値に基づいて各ブロック毎に信号のはりつきの有無を
判定するはりつき判定手段と、上記はりつき判定手段によりはりつき無しと判定された
ブロックについて、ブロック毎に検出された動きベクト
ルに基づいて平均のノイズレベルを検出する平均レベル
検出手段と、上記平均レベル検出手段で検出した平均のノイズレベル
の時間的な変動を平滑化するフィルタ処理を行うフィル
タ手段とを有することを特徴とする請求項１２記載の信
号処理装置。
【請求項１７】入力映像信号から動きベクトルを検出
し、上記入力映像信号に対して、検出した動きベクトルに基
づいて動き補正を行い、上記動き補正された信号と、上記入力映像信号との差分
信号を得、上記動きベクトルの検出結果に基づいて上記入力映像信
号のノイズレベルを検出し、上記差分信号に対して、検出したノイズレベルに応じた
強さの非線形処理を施し、上記非線形処理が施された信号と上記入力映像信号とを
合成することを特徴とする信号処理方法。
【請求項１８】上記入力映像信号を構成する映像単位
間における動きベクトルを検出し、検出した動きベクト
ルに基づいて、１映像単位前の上記入力映像信号から動
体を抽出し、抽出した動体に対して上記動きベクトルに
より動き補正を行うことを特徴とする請求項１７記載の
信号処理方法。
【請求項１９】上記映像単位は、フレーム又はフィー
ルドであることを特徴とする請求項１８記載の信号処理
方法。
【請求項２０】上記入力映像信号をブロックに分割
し、各ブロックに対して動きベクトルを検出することを
特徴とする請求項１７記載の信号処理方法。
【請求項２１】上記ノイズレベル検出は、各ブロックに対して検出された動きベクトルの差分値に
基づいて平均的ノイズレベルを検出し、上記検出した平均的ノイズレベルから１映像単位内の信
号のはりつきの有無を判定し、上記平均的ノイズレベルの時間的な変動を平滑化し、上
記はりつき判定によりはりつきが有りと判定されたとき
入力をマスクするフィルタ処理を行うことを特徴とする
請求項２０記載の信号処理方法。
【請求項２２】上記ノイズレベル検出は、各ブロックに対して検出された動きベクトルの差分の最
小値に基づいて各ブロック毎に信号のはりつきの有無を
判定し、上記はりつき判定によりはりつき無しと判定されたブロ
ックについて、ブロック毎に検出された動きベクトルに
基づいて平均的ノイズレベルを検出し、上記検出した平均的ノイズレベルの時間的な変動を平滑
化することを特徴とする請求項２０記載の信号処理方
法。
【請求項２３】入力映像信号から動きベクトルを検出
し、上記入力映像信号に対して、検出した動きベクトルに基
づいて動き補正を行い、上記動き補正された信号と上記入力映像信号との差分信
号を得、上記差分信号を周波数帯域に変換し、上記動きベクトルの検出結果に基づいて上記入力映像信
号のノイズレベルを検出し、上記周波数帯域に変換された信号に対して、上記ノイズ
レベル検出において検出したノイズレベルに応じた強さ
の非線形処理を周波数帯域ごとに施し、上記非線形処理が施された信号と上記入力映像信号とを
合成することを有することを特徴とする信号処理方法。
【請求項２４】上記入力映像信号を構成する映像単位
間における動きベクトルを検出し、検出した動きベクト
ルに基づいて、１映像単位前の上記入力映像信号から動
体を抽出し、抽出した動体に対して上記動きベクトルに
より動き補正を行うことを特徴とする請求項２３記載の
信号処理方法。
【請求項２５】上記映像単位は、フレーム又はフィー
ルドであることを特徴とする請求項２４記載の信号処理
方法。
【請求項２６】上記入力映像信号をブロックに分割
し、各ブロックに対して動きベクトルを検出することを
特徴とする請求項２３記載の信号処理方法。
【請求項２７】上記ノイズレベル検出は、各ブロックに対して検出された動きベクトルの差分値に
基づいて平均的ノイズレベルを検出し、上記検出した平均的ノイズレベルから１映像単位内の信
号のはりつきの有無を判定し、上記平均的ノイズレベルの時間的な変動を平滑化し、上
記はりつき判定によりはりつきが有りと判定されたとき
入力をマスクするフィルタ処理を行うことを特徴とする
請求項２６記載の信号処理方法。
【請求項２８】上記ノイズレベル検出は、各ブロックに対して検出された動きベクトルの差分の最
小値に基づいて各ブロック毎に信号のはりつきの有無を
判定し、上記はりつき判定によりはりつき無しと判定されたブロ
ックについて、ブロック毎に検出された動きベクトルに
基づいて平均的ノイズレベルを検出し、上記検出した平均的ノイズレベルの時間的な変動を平滑
化することを特徴とする請求項２６記載の信号処理方
法。