JP2573718B2 - Noise reduction device - Google Patents
Noise reduction deviceInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、テレビジョン、ビデオ、ビデオカメラの映
像信号のフィールド相関あるいはフレーム相関を利用す
ることによって、動きのある画像においてもノイズを低
減するもので、その場合、特に入力映像信号の動きに変
化が多い場合でも動き検出回路を用いて回路を制御する
ことで、動きの速い入力画像においても、動きの遅い入
力画像においても、出力画像に残像等を発生することな
く効果的にノイズの低減を行うことができるノイズ低減
装置に関するものである。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is to reduce noise even in a moving image by using a field correlation or a frame correlation of a video signal of a television, video or video camera. In such a case, by controlling the circuit using the motion detection circuit even in a case where the motion of the input video signal changes a lot, the after image or the like is generated in the output image even in the fast-moving input image or the slow-moving input image. The present invention relates to a noise reduction device capable of effectively reducing noise without generating noise.
従来の技術 従来のノイズ低減装置としては、たとえば特開昭61−
158574号公報に示されるようなものが知られている。2. Description of the Related Art As a conventional noise reduction device, for example,
The thing as shown in 158574 is known.
第９図は、従来のノイズ低減装置を示すブロック図で
ある。第９図において、１は映像信号の入力端子であ
る。２は入力映像信号をアナログ信号からディジタル信
号に変換するA/D変換器である。３は一方の入力信号の
入力映像信号から他方の入力信号のノイズ信号を減算す
る減算回路である。４は入力映像信号からノイズを低減
した減算回路３の出力信号を１フレーム遅延させるフレ
ームメモリである。NTSCカラー映像信号の色信号は１フ
レーム毎に位相反転しているが、５はこれを補償するた
めの色信号位相シフト回路であり、フレームメモリ４で
遅延された映像信号の色信号のみを位相反転する。６は
入力映像信号と１フレーム遅延した映像信号とを減算し
てフレーム差信号を得る減算回路である。７は減算回路
６の出力であるフレーム差信号を直列ディジタル信号か
ら並列ディジタル信号に変換する直列−並列変換回路で
ある。８は直列−並列変換回路７からの出力の並列ディ
ジタル信号に直行変換であるアダマール変換を施し、フ
レーム差信号から縦方向成分、横方向成分、斜め方向成
分を取り出すアダマール変換回路である。アダマール変
換回路８の出力はノイズ成分と動き成分の分布が異な
り、９はそのことを利用してノイズ成分を抽出する非線
形処理回路である。10はアダマール逆変換回路であり、
非線形処理回路９から抽出されたノイズ信号はアダマー
ル変換されて得られたものであるから、アダマール逆変
換することにより元の時間軸に戻す。11は並列ディジタ
ル信号を元の直列ディジタル信号に戻す並列−直列変換
回路である。12は減算回路３から出力されるディジタル
信号をアナログ信号に変換するD/A変換器である。FIG. 9 is a block diagram showing a conventional noise reduction device. In FIG. 9, reference numeral 1 denotes a video signal input terminal. Reference numeral 2 denotes an A / D converter for converting an input video signal from an analog signal to a digital signal. Reference numeral 3 denotes a subtraction circuit for subtracting a noise signal of the other input signal from an input video signal of one input signal. Reference numeral 4 denotes a frame memory for delaying the output signal of the subtraction circuit 3 in which noise is reduced from the input video signal by one frame. The color signal of the NTSC color video signal is inverted in phase for each frame. Reference numeral 5 denotes a color signal phase shift circuit for compensating the phase, and only the color signal of the video signal delayed by the frame memory 4 is phase-shifted. Invert. Reference numeral 6 denotes a subtraction circuit for subtracting the input video signal and the video signal delayed by one frame to obtain a frame difference signal. Reference numeral 7 denotes a serial-parallel conversion circuit for converting the frame difference signal output from the subtraction circuit 6 from a serial digital signal to a parallel digital signal. Reference numeral 8 denotes a Hadamard transform circuit that performs a Hadamard transform, which is a direct transform, on the parallel digital signal output from the serial-parallel conversion circuit 7 to extract a vertical component, a horizontal component, and an oblique component from the frame difference signal. The output of the Hadamard transform circuit 8 has a different distribution of the noise component and the motion component, and reference numeral 9 denotes a non-linear processing circuit that extracts the noise component by using the difference. 10 is a Hadamard inverse conversion circuit,
Since the noise signal extracted from the non-linear processing circuit 9 is obtained by Hadamard transform, it is restored to the original time axis by Hadamard inverse transform. Reference numeral 11 denotes a parallel-to-serial conversion circuit for returning a parallel digital signal to an original serial digital signal. Reference numeral 12 denotes a D / A converter for converting a digital signal output from the subtraction circuit 3 into an analog signal.
このように構成された従来のノイズ低減装置におい
て、その動作を説明する。入力端子１から映像信号が入
力するとA/D変換器２でディジタル信号に変換され、こ
の信号は減算回路３を通ることにより後述の非相関成分
が減算され、理想的にはノイズ成分を含まない映像信号
成分となり、フレームメモリ４にストアされ、１フレー
ムの間遅延される。この１フレーム分遅延した映像信号
は、１フレーム信号とは色信号の位相が反転しているた
め、色信号位相シフト回路５によって位相補償され色信
号の位相のみが反転させられた後、減算回路６によりク
ロマ位相が等しい２つの映像信号のフレーム差信号が得
られる。本来、入力映像信号が静止画であるとき、この
フレーム差信号はノイズ成分そのものとなり、以下に説
明する回路を必要とせずノイズ抽出ができる。しかし、
入力映像信号が動きのある画像であるとこのフレーム差
信号は、フレーム相関のない信号成分とノイズ成分とが
合わさった信号となる。The operation of the thus configured conventional noise reduction device will be described. When a video signal is input from the input terminal 1, it is converted into a digital signal by the A / D converter 2, and the signal passes through a subtraction circuit 3, where an uncorrelated component described later is subtracted, and ideally contains no noise component. It becomes a video signal component, is stored in the frame memory 4, and is delayed for one frame. Since the phase of the color signal of the video signal delayed by one frame is inverted with respect to that of the one frame signal, the phase is compensated by the color signal phase shift circuit 5 so that only the phase of the color signal is inverted. 6, a frame difference signal between two video signals having the same chroma phase is obtained. Originally, when the input video signal is a still image, this frame difference signal becomes a noise component itself, and noise can be extracted without the need for a circuit described below. But,
If the input video signal is a moving image, the frame difference signal is a signal in which a signal component having no frame correlation and a noise component are combined.
次に、このフレーム差信号からノイズ成分のみを得る
方法について述べる。このフ、ーム差信号は直列−並列
変換回路７により直列ディジタル信号から並列ディジタ
ル信号に変換され、アダマール変換回路８で低域成分、
縦方向成分、横方向成分などの信号として特徴をよく表
す成分に分解される。いま、アダマール変換の変換次数
は４×２次の２次元アダマール変換がなされているとす
る。この場合、入力の１パターン絵素は第10図に示すよ
うになり、入力は、 となる（ただし第10図の次の入力領域は図中に示すもの
とは限らない）。２×４次のアダマール変換の変換出力
をF24とする。Next, a method of obtaining only a noise component from the frame difference signal will be described. This frame difference signal is converted from a serial digital signal to a parallel digital signal by a serial-parallel conversion circuit 7, and a Hadamard conversion circuit 8
The signal is decomposed into components that well represent characteristics as signals such as a vertical component and a horizontal component. Now, it is assumed that the transformation order of the Hadamard transform is a 4 × 2 order two-dimensional Hadamard transform. In this case, one pattern picture element of the input is as shown in FIG. 10, and the input is (However, the input area next to FIG. 10 is not necessarily the one shown in the figure). The converted output of the 2 × 4 order Hadamard transformation to F 24.
F24＝H2・X24・H4 上式により、４×２次の入力絵素X24からアダマール
変換の出力F24が得られる。H2,H4は下記の通りである。 F 24 = H 2 · X 24 · H 4 From the above equation, the output F 24 of the Hadamard transform is obtained from the 4 × 2 order input picture element X 24 . H 2 and H 4 are as follows.
アダマール変換回路８からの出力は８成分の変換出力
となり、これら８成分出力は前述した通り各々の特徴を
示すものである。一方、ノイズは相関性を持たないの
で、アダマール変換回路８の出力の８成分にほぼ均等に
分散する。このアダマール変換回路８の出力におけるノ
イズレベルは、周知の如く入力信号のノイズレべルに対
応するものであるから、第11図に示すような入出力特性
を有する非線形処理回路９を通して、これらの各成分か
ら小レベルのノイズ成分のみを取り出すことができる。
この非線形処理回路９により抽出された各成分はアダマ
ール変換により得られたものであるから、アダマール逆
変換回路10を通すことにより元の時間軸に戻され、ここ
で並列ディジタルノイズ信号を得ることになる。並列−
直列変換回路11では、並列ディジタルノイズ信号を入力
形態と同様の直列ディジタル信号にする。ここで得た信
号はフレーム相関をもたないフレーム差信号からノイズ
成分だけを抽出したもので、前述したように減算回路３
に供給され、入力映像信号からノイス成分を引くことに
よりノイズのないディジタル映像信号が得られることに
なる。そして、A/D変換器12でディジタル映像信号が元
のアナログ信号に変換されて出力される。 The output from the Hadamard transform circuit 8 is a converted output of eight components, and these eight component outputs indicate the respective characteristics as described above. On the other hand, since the noise has no correlation, the noise is distributed almost equally to the eight components of the output of the Hadamard transform circuit 8. Since the noise level at the output of the Hadamard transform circuit 8 corresponds to the noise level of the input signal as is well known, each of these noise levels is passed through the nonlinear processing circuit 9 having input / output characteristics as shown in FIG. Only low-level noise components can be extracted from the components.
Since each component extracted by the non-linear processing circuit 9 is obtained by Hadamard transform, it is returned to the original time axis by passing through the Hadamard inverse transform circuit 10, and the parallel digital noise signal is obtained here. Become. Parallel-
The serial conversion circuit 11 converts the parallel digital noise signal into a serial digital signal similar to the input form. The signal obtained here is obtained by extracting only the noise component from the frame difference signal having no frame correlation.
And a noise-free digital video signal is obtained by subtracting the noise component from the input video signal. Then, the digital video signal is converted into an original analog signal by the A / D converter 12 and output.
発明が解決しようとする課題 従来例で述べたノイズ低減装置では、静止画において
は、無理のないノイズ低減が可能である。しかしながら
上記のような装置においては、入力画像が動画像の場
合、SN改善度を上げるために非線形回路のレベルを上げ
ると入力画像の動き量に対して残像が生じ、ノイズ低減
に際し、入力画像に劣化させるという問題を有してい
た。Problems to be Solved by the Invention The noise reduction device described in the related art can reasonably reduce noise in a still image. However, in the apparatus as described above, when the input image is a moving image, if the level of the nonlinear circuit is increased in order to increase the SN improvement, an afterimage occurs with respect to the amount of motion of the input image. There was a problem of deterioration.
本発明はかかる問題を解決するもので、入力映像が静
止画の場合も、また動画の場合も静止画と同様に入力画
像を劣下させることなくノイズ低減を行い、より高いSN
改善を行うことのできるノイズ低減装置を提供すること
を目的とするものである。The present invention solves such a problem. Even when the input image is a still image, and also in the case of a moving image, the noise is reduced without deteriorating the input image similarly to the still image, and a higher SN is achieved.
It is an object of the present invention to provide a noise reduction device capable of improving the noise.
課題を解決するための手段 上記課題を解決するために、本発明のノイズ低減装置
は、映像信号を入力し雑音除去手段を介するノイズ低減
装置であって、上記の雑音除去手段は、入力映像信号を
ある単位時間遅延させる遅延手段と、上記入力映像信号
と上記遅延させた映像信号との差信号を得る第１の減算
回路と、この第１の減算手段出力を直交変換によって複
数個（Ｎ個（Ｎ≠１））の２次元周波数成分に分解する
特徴抽出手段と、上記特徴抽出手段の複数個の２次元周
波数成分の出力毎からノイズ成分を取り出す複数の非線
形処理手段と、上記入力映像信号の少なくとも動き量と
動き方向よりなる動き情報を得る動き情報検出手段と、
この動き情報検出手段の出力信号に応じて、動き方向に
対応する上記２次元周波数成分の出力レベルを動き量が
大きい場合には小さくとり動き量が小さい場合には大き
くとるように上記複数の非線形処理手段ごとにその非線
形特性を制御する手段と、入力映像信号から上記非線形
処理手段の出力信号を減算する第２の減算回路とを備え
たものである。Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, a noise reduction device of the present invention is a noise reduction device that receives a video signal and passes through a noise removal unit, wherein the noise removal unit includes an input video signal. , A first subtraction circuit for obtaining a difference signal between the input video signal and the delayed video signal, and a plurality (N pieces) of outputs of the first subtraction means by orthogonal transform. (N ≠ 1)) a feature extracting means for decomposing into two-dimensional frequency components, a plurality of non-linear processing means for extracting a noise component from each output of the plurality of two-dimensional frequency components of the feature extracting means, Motion information detecting means for obtaining motion information comprising at least a motion amount and a motion direction of
According to the output signal of the motion information detecting means, the plurality of non-linearities are set such that the output level of the two-dimensional frequency component corresponding to the motion direction is small when the motion amount is large and large when the motion amount is small. The apparatus includes means for controlling the nonlinear characteristic of each processing means, and a second subtraction circuit for subtracting the output signal of the nonlinear processing means from the input video signal.
さらに、本発明は、上記複数のコンポーネント信号成
分よりなる入力映像信号として輝度信号と２つの色差信
号を用いたものであり、あるいは、Ｒ信号、Ｇ信号、Ｂ
信号を用いたものである。Further, the present invention uses a luminance signal and two color difference signals as an input video signal composed of the plurality of component signal components, or an R signal, a G signal, and a B signal.
The signal is used.
作 用 上記の構成により、コンポジット入力映像信号のフレ
ーム差信号をアダマール変換し、非線形処理を施すこと
でフレーム相関をもたない信号成分からノイズ成分を抽
出するに際し、周知の通り動き量、動く方向が様々な入
力画像の動きを、装置内に動き検出回路を取り付けるこ
とにより、たとえば、入力画像が静止画であるかそうで
ないか、また、入力画像が動画の場合動きが速いか遅い
か、またその動きの方向が縦方向の動きか横方向の動き
か等を検出し、その動き量、動いている方向などの動き
の情報に応じてアダマール変換された後の出力に施す非
線形回路の処理方法を変え、様々な入力映像信号に対し
てその入力画像を劣下させることなくノイズ低減を行う
ことができる。Operation With the above configuration, the frame difference signal of the composite input video signal is subjected to Hadamard transform and subjected to nonlinear processing to extract a noise component from a signal component having no frame correlation. Can detect the movement of various input images by installing a motion detection circuit in the device, for example, whether the input image is a still image or not, if the input image is a moving image, the movement is fast or slow, and A non-linear circuit processing method that detects whether the direction of the movement is a vertical movement or a horizontal movement, and applies the output after the Hadamard transformation according to the movement information such as the amount of movement and the direction of movement. And noise can be reduced for various input video signals without deteriorating the input image.
実施例 以下本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第１図は本発明の第１の実施例におけるノイズ低減装
置の回路図を示す。FIG. 1 is a circuit diagram of a noise reduction device according to a first embodiment of the present invention.
第１図において、２から12までのものは第９図に示す
２から12までのものと同様であり、同一の働きをする。
21はコンポジット信号の映像信号を入力する入力端子で
ある。22はA/D変換器２の出力から入力画像の動き量を
得て動き情報を検出する動き検出回路である。23は動き
検出回路の動き情報を受けて非線形処理回路９の非線形
特性を制御するシステムコントローラである。24はコン
ポジット映像信号を出力する出力端子である。In FIG. 1, components 2 to 12 are the same as components 2 to 12 shown in FIG. 9, and have the same function.
Reference numeral 21 denotes an input terminal for inputting a composite signal video signal. Reference numeral 22 denotes a motion detection circuit that obtains a motion amount of an input image from an output of the A / D converter 2 and detects motion information. Reference numeral 23 denotes a system controller that receives the motion information of the motion detection circuit and controls the non-linear characteristics of the non-linear processing circuit 9. 24 is an output terminal for outputting a composite video signal.
このように構成された、第１の実施例のノイズ低減装
置について、以下その動作を説明する。入力端子21から
コンポジット映像信号が入力されると、A/D変換器２に
より4fsc（3fscの場合も考えられる）でサンプリングさ
れ、アナログ信号からディジタル信号に変換される。こ
の信号は以下の信号処理系に入る。減算回路３を通るこ
とにより後述の非相関成分が減算され、理想的にはノイ
ズ成分を含まない信号成分となる。この信号成分はフレ
ームメモリ４にストアされ１フレームの間遅延され、そ
の出力は色信号が次のフレームと位相が反転しているた
め色信号位相シフト回路５で色信号のみの位相を反転
し、減算回路６により２つの信号のフレーム差信号が得
られる。このフレーム差信号は、フレーム相関のない信
号成分とノイズ成分とが合わさった信号となる。このフ
レーム信号は、直列−並列変換回路７により直列ディジ
タル信号から並列ディジタル信号に変換され、信号特徴
抽出手段であるアダマール変換回路８で低域周波数成
分、縦方向周波数成分、横方向周波数成分などの特徴を
表わす成分に分けられる。フレーム差信号に含まれるノ
イズは相関性を持たないので、アダマール変換回路８の
出力の８成分の周波数分布の中にほぼ均等に分散する。
このアダマール変換回路８の出力におけるノイズレベル
は、周知の如く入力信号のノイズレベルに対応するもの
であるから、ノイズ抽出手段である非線形処理回路９を
通して、これらの各成分から小レベルのノイズ成分のみ
を取り出すことができる。一方、A/D変換器２からの出
力は動き検出回路22に入り、入力映像信号が静止画であ
るか動画であるか、また、動画である場合はその動きが
速いか遅いか等の動き情報が得られる。この動き情報は
システムコントローラ23に入力され、システムコントロ
ーラ23はその動きの量に応じて非線形処理回路９の特性
を制御する。このノイズ低減装置においてはリカーシブ
フィルタを用いているため、静止画では非線形処理回路
９の特性のレベルが大きければ大きいほど（１を越えな
いレベルで）、ノイズ低減効果はよい。しかし入力映像
が動画像の場合はリカーシブフィルタを用いているため
に非線形処理回路９のレベルが大きければ大きいほど残
像が発生しやすい。また入力画像が動画像でその動画像
の動きが速ければ速いほど出力信号に残像が現れ易くな
る。そこで先に説明したシステムコントローラ23は動き
検出回路22の情報を受けて、動き量が速い入力画像の場
合は第２図のように非線形回路の特性を低くすることで
効果的にSN改善を行い、動き量の遅い入力画像の場合は
第３図のように非線形回路の特性を高くすることでSN改
善を行い、このことで入力画像の劣下をみずにノイズ低
減を行っている。このようなシステムコントローラ23か
らの制御を受けた非線形処理回路９により抽出された信
号はアダマール変換により得られたものであるから、ア
ダマール逆変換回路10を通すことにより元の時間軸に戻
され、ここで並列ディジタルノイズ信号を得ることにな
る。並列−直列変換回路11では、並列ディジタルノイズ
信号を入力形態と同様の直列ディジタル信号にする。こ
こで得た信号は、フレーム相関をもたないフレーム差信
号からノイズ成分だけを抽出したもので、前述したよう
に減算回路３に供給され、入力輝度信号からノイズ成分
を引くことによりノイズのないディジタル輝度信号が得
られることになる。そして、A/D変換器12でディジタル
映像信号が元のアナログ信号に変換されて出力される。The operation of the thus configured noise reduction device of the first embodiment will be described below. When a composite video signal is input from the input terminal 21, it is sampled by the A / D converter 2 at 4f sc (3f sc may be considered) and converted from an analog signal to a digital signal. This signal enters the following signal processing system. By passing through the subtraction circuit 3, a non-correlation component described later is subtracted, and ideally becomes a signal component containing no noise component. This signal component is stored in the frame memory 4 and delayed for one frame, and its output is inverted by the color signal phase shift circuit 5 because only the color signal is inverted in phase with the next frame. The subtraction circuit 6 obtains a frame difference signal between the two signals. This frame difference signal is a signal in which a signal component having no frame correlation and a noise component are combined. This frame signal is converted from a serial digital signal to a parallel digital signal by a serial-parallel conversion circuit 7, and a Hadamard conversion circuit 8, which is a signal feature extracting means, converts low-frequency components, vertical frequency components, horizontal frequency components, and the like. It is divided into components representing features. Since the noise included in the frame difference signal has no correlation, the noise is substantially evenly distributed in the frequency distribution of the eight components of the output of the Hadamard transform circuit 8.
Since the noise level at the output of the Hadamard transform circuit 8 corresponds to the noise level of the input signal as is well known, only a low-level noise component is obtained from each of these components through the non-linear processing circuit 9 which is a noise extracting means. Can be taken out. On the other hand, the output from the A / D converter 2 enters the motion detection circuit 22 and determines whether the input video signal is a still image or a moving image. Information is obtained. This motion information is input to the system controller 23, which controls the characteristics of the nonlinear processing circuit 9 according to the amount of the motion. In this noise reduction device, a recursive filter is used, so that the higher the level of the characteristic of the non-linear processing circuit 9 (at a level not exceeding 1) in a still image, the better the noise reduction effect. However, when the input video is a moving image, a recursive filter is used, so that the higher the level of the nonlinear processing circuit 9 is, the more likely the afterimage is to occur. In addition, an input image is a moving image, and the faster the moving image moves, the more easily an afterimage appears in an output signal. Therefore, the system controller 23 described above receives the information of the motion detection circuit 22 and effectively improves the SN by reducing the characteristics of the non-linear circuit as shown in FIG. In the case of an input image having a slow motion amount, the SN is improved by increasing the characteristics of the non-linear circuit as shown in FIG. 3, thereby reducing noise without observing the deterioration of the input image. Since the signal extracted by the nonlinear processing circuit 9 under the control of the system controller 23 is obtained by the Hadamard transform, the signal is returned to the original time axis by passing through the Hadamard inverse transform circuit 10, Here, a parallel digital noise signal is obtained. The parallel-to-serial conversion circuit 11 converts the parallel digital noise signal into a serial digital signal similar to the input form. The signal obtained here is obtained by extracting only the noise component from the frame difference signal having no frame correlation, and is supplied to the subtraction circuit 3 as described above, and the noise-free signal is obtained by subtracting the noise component from the input luminance signal. A digital luminance signal is obtained. Then, the digital video signal is converted into an original analog signal by the A / D converter 12 and output.
なお、第２図および第３図はそれぞれ非線形回路の特
性図を示し、（ａ）は一般的な非線形特性でかつ入力に
対して略比例の関係をもっており、ある一定レベル以上
ではフレーム信号全てを動き信号として出力を０とし、
動き情報に応じて前記“ある一定レベル”のレベルを変
化させている。また、（ｂ）はある一定レベルまでは線
形特性でかつ入力に対して比例の関係をもっており、あ
る一定レベルのノイズレベルがあるものとして、ある一
定のレベル以上は出力は略一定であり、動き情報に応じ
て前記“ある一定レベル”のレベルを変化させている。
この（ａ）の特性の場合、一般的に動き信号が速くなっ
ても（ｂ）の特性の場合より残像は現れにくい。逆に
（ｂ）の特性の場合では、ある一定レベル以上では一定
のノイズレベルを認めるので、（ａ）の特性の場合より
ノイズ低減を期待できる。FIGS. 2 and 3 show characteristic diagrams of the nonlinear circuit, respectively. FIG. 2 (a) shows general nonlinear characteristics and a relationship approximately proportional to the input. The output is set to 0 as a motion signal,
The level of the "certain level" is changed according to the motion information. (B) has a linear characteristic up to a certain level and is proportional to the input. Assuming that there is a certain level of noise level, the output is substantially constant above a certain level, The level of the "certain level" is changed according to the information.
In the case of the characteristic (a), generally, even if the speed of the motion signal is high, an afterimage is less likely to appear than in the case of the characteristic (b). Conversely, in the case of the characteristic (b), a certain noise level is recognized at a certain level or higher, so that noise reduction can be expected as compared with the case of the characteristic (a).
本実施例ではフレームメモリを用いているがフィール
ドメモリを用いても同様のことが実施できる。In the present embodiment, a frame memory is used, but the same can be performed by using a field memory.
第４図は本発明の第２の実施例におけるノイズ低減装
置の回路図を示す。この実施例は第１の実施例の非線形
特性を複数に考えるものである。第４図において、２か
ら12までのものは第９図に示す２から12までのものと同
様であり、同一の働きをする。31はコンポジット信号の
映像信号を入力する入力端子である。32は入力画像の動
き量を得て動き情報を検出する動き検出回路である。33
は動き検出回路の動き情報を受けて非線形処理回路９の
非線形特性を制御するシステムコントローラである。34
はコンポジット映像信号を出力する出力端子である。FIG. 4 is a circuit diagram of a noise reduction device according to a second embodiment of the present invention. This embodiment considers a plurality of nonlinear characteristics of the first embodiment. In FIG. 4, components 2 to 12 are the same as components 2 to 12 shown in FIG. 9, and have the same function. Reference numeral 31 denotes an input terminal for inputting a composite signal video signal. Reference numeral 32 denotes a motion detection circuit that obtains a motion amount of an input image and detects motion information. 33
Is a system controller that receives the motion information of the motion detection circuit and controls the non-linear characteristics of the non-linear processing circuit 9. 34
Is an output terminal for outputting a composite video signal.
このように構成された第２の実施例のノイズ低減装置
について、以下その動作を説明する。入力端子31からコ
ンポジット映像信号が入力されると、A/D変換器２によ
り4fsc（3fscの場合も考えられる）でサンプリングされ
アナログ信号からディジタル信号に変換される。この信
号は以下の信号処理系に入る。減算回路３を通ることに
より後述の非相関成分が減算され、理想的にはノイズ成
分を含まない信号成分となる。この信号成分はフレーム
メモリ４にストアされ１フレームの間遅延され、その出
力は色信号が次のフレームと位相が反転しているため色
信号位相シフト回路５で色信号の位相を反転し、減算回
路６により２つの信号のフレーム差信号が得られる。こ
のフレーム差信号はフレーム相関のない信号成分とノイ
ズ成分とが合わさった信号となる。このフレーム差信号
は直列−並列変換回路７により直列ディジタル信号から
並列ディジタル信号に変換され、アダマール変換回路８
で低域周波数成分、縦方向周波数成分、横方向周波数成
分などに分けられる。フレーム差信号に含まれるノイズ
は相関性を持たないので、アダマール変換回路８の出力
の８成分の周波数分布の中にほぼ均等に分散する。この
アダマール変換回路８の出力におけるノイズレベルは、
周知の如く入力信号のノイズレベルに対応するものであ
るから、非線形回路群９に内蔵される複数の非線形回路
91〜98を通して、これらの各成分から小レベルのノイズ
成分のみを取り出すことができる。一方、A/D変換器２
からの出力は動き検出回路32に入り、入力映像信号が静
止画であるか動画であるか、また動画である場合はその
動きが速いか遅いか、またその動きの方向が縦方向か横
方向か等の総合的な動き情報が得られる。この動き情報
はシステムコントローラ33に入力され、システムコント
ローラ33はその動きの量、動き方向などに応じて複数の
非線形回路91〜98の特性を制御する。このノイズ低減装
置においてはリカーシブフィルタを用いているため、静
止画では複数の非線形回路91〜98の特性のレベルが大き
ければ大きいほど（１を越えないレベルで）、ノイズ低
減効果はよい。しかし入力映像が動画像の場合はリカー
シブフィルタを用いているために複数の非線形回路のレ
ベルが大きければ大きいほど残像が発生しやすい。また
入力画像が動画像でその動画像の動きが速ければ速いほ
ど出力信号に残像が現れ易くなる。ところでアダマール
変換したフレーム差信号は前述した通り８成分に分解さ
れるが各々の８成分は低域成分、縦方向ディテール成
分、横方向ディテール成分、斜め方向成分となり、入力
信号の動き量に対応する値を示すことになる。そこで先
に説明した動き検出回路32は入力映像信号が動画である
か、静止画であるか、また動画である場合は縦方向の動
きか、横方向の動きか、その動きが速いか遅いか等を検
出しシステムコントローラ33に入力映像信号の動き情報
を送る。システムコントローラ33は動き検出回路の出力
である入力映像信号の動き量、動き方向より複数の非線
形回路91〜98までの非線形処理のレベルを制御する。入
力映像信号が静止画の場合、システムコントローラ33は
非線形回路91〜98の出力処理レベルを第３図のように高
くする。入力映像信号が動画の場合、システムコントロ
ーラ33は非線形回路91〜98の出力処理レベルを第２図の
ように低くする。このように非線形回路の値を入力信号
の動き量にともなって変化させることで動きの少ない場
合はよりSN改善を行い、動き量が多い場合は残像のでな
い非線形回路の出力を取ることで効果的にノイズ低減を
行う。次に、入力映像信号が縦方向に動いている場合
は、縦方向のディテール成分をしめすアダマール変換の
出力成分を処理する非線形回路の出力処理レベルを第２
図のように低くし、その外の成分を処理する非線形回路
の出力処理レベルを第３図のように高くすることで効果
的にSN改善を行い、その上、入力画像の劣下を防ぐこと
ができる。また、入力映像信号が横方向のみ動いている
場合は、横方向のディテール成分を示すアダマール変換
の出力成分を処理する非線形回路の処理レベルを第２図
のように低くし、その外の成分を処理する非線形回路の
出力処理レベルを第３図のように高くすることで効果的
にSN改善を行い、入力画像の劣下が起こらないようにす
る。このようなシステムコントローラ33からの制御を受
けた複数の非線形回路91〜98により抽出された信号はア
ダマール変換により得られたものであるから、アダマー
ル変換回路10を通すことにより元の時間軸に戻され、こ
こで並列ディジタルノイズ信号を得ることになる。並列
−直列変換回路11では並列ディジタルノイズ信号を入力
形態と同様の直列ディジタル信号にする。ここで得た信
号はフレーム相関をもたないフレーム差信号からノイズ
成分だけを抽出したもので、前述したように減算回路３
に供給され、入力輝度信号からノイズ成分を引くことに
よりノイズのないディジタル輝度信号が得られることに
なる。そして、A/D変換器12でディジタル映像信号が元
のアナログ信号に変換されて出力される。The operation of the noise reduction device of the second embodiment configured as described above will be described below. When a composite video signal is input from the input terminal 31, it is sampled by the A / D converter 2 at 4f sc (3f sc may be considered) and converted from an analog signal to a digital signal. This signal enters the following signal processing system. By passing through the subtraction circuit 3, a non-correlation component described later is subtracted, and ideally becomes a signal component containing no noise component. This signal component is stored in the frame memory 4 and is delayed for one frame. The output of the color signal is inverted by the color signal phase shift circuit 5 because the phase of the color signal is inverted with respect to the next frame. The circuit 6 obtains a frame difference signal between the two signals. This frame difference signal is a signal in which a signal component having no frame correlation and a noise component are combined. This frame difference signal is converted from a serial digital signal to a parallel digital signal by a serial-parallel conversion circuit 7, and is converted into a Hadamard conversion circuit 8.
And is divided into a low frequency component, a vertical frequency component, a horizontal frequency component, and the like. Since the noise included in the frame difference signal has no correlation, the noise is substantially evenly distributed in the frequency distribution of the eight components of the output of the Hadamard transform circuit 8. The noise level at the output of the Hadamard transform circuit 8 is
As is well known, it corresponds to the noise level of the input signal.
Through 91 to 98, only low-level noise components can be extracted from these components. On the other hand, A / D converter 2
The output from the device enters the motion detection circuit 32, and determines whether the input video signal is a still image or a moving image, and if the input video signal is a moving image, whether the movement is fast or slow, and whether the direction of the movement is vertical or horizontal. Comprehensive motion information such as か is obtained. This motion information is input to the system controller 33, and the system controller 33 controls the characteristics of the plurality of nonlinear circuits 91 to 98 according to the amount of the motion, the direction of the motion, and the like. In this noise reduction device, since a recursive filter is used, in a still image, the higher the level of the characteristics of the plurality of nonlinear circuits 91 to 98 (the level not exceeding 1), the better the noise reduction effect. However, when the input video is a moving image, a recursive filter is used, so that the higher the level of the plurality of nonlinear circuits, the more likely the afterimage is to occur. In addition, an input image is a moving image, and the faster the moving image moves, the more easily an afterimage appears in an output signal. By the way, the Hadamard-transformed frame difference signal is decomposed into eight components as described above, and each of the eight components becomes a low-frequency component, a vertical detail component, a horizontal detail component, and a diagonal component, and corresponds to the motion amount of the input signal. Value. Therefore, the motion detection circuit 32 described above determines whether the input video signal is a moving image, a still image, and if the input video signal is a moving image, a vertical motion, a horizontal motion, and whether the motion is fast or slow. And sends the motion information of the input video signal to the system controller 33. The system controller 33 controls the level of the non-linear processing of the plurality of non-linear circuits 91 to 98 based on the motion amount and the motion direction of the input video signal output from the motion detection circuit. When the input video signal is a still image, the system controller 33 increases the output processing levels of the nonlinear circuits 91 to 98 as shown in FIG. When the input video signal is a moving image, the system controller 33 lowers the output processing level of the nonlinear circuits 91 to 98 as shown in FIG. By changing the value of the non-linear circuit in accordance with the amount of motion of the input signal in this way, it is effective to improve the SN when the motion is small and take the output of the non-linear circuit without residual image when the motion is large. Noise reduction. Next, when the input video signal is moving in the vertical direction, the output processing level of the non-linear circuit that processes the output component of the Hadamard transform showing the vertical detail component is set to the second level.
By lowering the output as shown in the figure and increasing the output processing level of the non-linear circuit for processing the other components as shown in FIG. 3, effective SN improvement is achieved, and furthermore, deterioration of the input image is prevented. Can be. When the input video signal is moving only in the horizontal direction, the processing level of the nonlinear circuit that processes the output component of the Hadamard transform indicating the horizontal detail component is lowered as shown in FIG. By increasing the output processing level of the non-linear circuit to be processed as shown in FIG. 3, the SN is effectively improved so that the input image does not deteriorate. Since the signals extracted by the plurality of nonlinear circuits 91 to 98 under the control of the system controller 33 are obtained by the Hadamard transform, the signals are returned to the original time axis by passing through the Hadamard transform circuit 10. Here, a parallel digital noise signal is obtained. The parallel-serial conversion circuit 11 converts the parallel digital noise signal into a serial digital signal similar to the input form. The signal obtained here is obtained by extracting only the noise component from the frame difference signal having no frame correlation.
And a noise-free digital luminance signal is obtained by subtracting a noise component from the input luminance signal. Then, the digital video signal is converted into an original analog signal by the A / D converter 12 and output.
本実施例はフレームメモリを用いているがフィールド
メモリを用いても同様のことが実施できる。Although the present embodiment uses a frame memory, the same can be implemented by using a field memory.
第５図は本発明の第３の実施例におけるノイズ低減装
置の回路図を示す。この実施例は第１の実施例について
のコンポーネント入力を扱ったものである。第５図にお
いて２から12までのものは第９図に示す２から12までの
ものと同様であり、同一の働きをする。41はコンポーネ
ント信号として輝度信号を入力する入力端子であり、42
はその出力端子である。43はコンポーネント信号のＲ−
Ｙ信号を入力する入力端子であり、44はその出力端子で
ある。45はコンポーネント信号のＢ−Ｙ信号を入力する
入力端子であり、46はその出力端子である。47は入力信
号の動き量を入力輝信号より検出する動き検出回路であ
る。48は動き量によって各々の比線形処理回路の出力処
理レベルを制御するシステムコントローラである。49,5
0,51はアダマール変換回路の出力８からノイズレベルを
取り出す非線形処理回路である。FIG. 5 is a circuit diagram of a noise reduction device according to a third embodiment of the present invention. This embodiment deals with component inputs for the first embodiment. In FIG. 5, components 2 to 12 are the same as components 2 to 12 shown in FIG. 9, and have the same function. 41 is an input terminal for inputting a luminance signal as a component signal, 42
Is its output terminal. 43 is the component signal R-
An input terminal for inputting the Y signal is shown at 44. 45 is an input terminal for inputting the BY signal of the component signal, and 46 is an output terminal thereof. A motion detection circuit 47 detects the amount of motion of the input signal from the input bright signal. A system controller 48 controls the output processing level of each linear processing circuit according to the amount of motion. 49,5
Numerals 0 and 51 are non-linear processing circuits for extracting a noise level from the output 8 of the Hadamard transform circuit.
このように構成された第３の実施例のノイズ低減装置
について、以下その動作を説明する。入力端子41,43,45
からコンポーネント映像信号の輝度信号、Ｒ−Ｙ信号、
Ｂ−Ｙ信号が入力されると、A/D変換器２により4fsc（3
fscの場合も考えられる）でサンプリングされアナログ
信号からディジタル信号に変換される。この信号は以下
の信号処理系に入る。減算回路３を通ることにより後述
の非相関成分が減算され、理想的にはノイズ成分を含ま
ない信号成分となる。この各々の信号成分はフレームメ
モリ４にストアされ１フレームの間遅延され、減算回路
６により２つの信号のフレーム差信号が得られる。この
各々のフレーム差信号はフレーム相関のない信号成分と
ノイズ成分とが合わさった信号となる。このフレーム差
信号は直列−並列変換回路７により直列ディジタル信号
から並列ディジタル信号に変換され、アダマール変換回
路８で低域周波数成分、縦方向周波数成分、横方向周波
数成分などに分けられる。各々のフレーム差信号に含ま
れるノイズは相関性を持たないので、アダマール変換回
路８の出力の８成分の周波数分布の中にほぼ均等に分散
する。このアダマール変換回路８の出力におけるノイズ
レベルは、周知の如く入力信号のノイズレベルに対応す
るものであるから、各々の非線形処理回路49,50;51を通
して、これらの各成分から小レベルのノイズ成分のみを
取り出すことができる。一方、A/D変換器２からの出力
は動き検出回路47に入り、入力映像信号が静止画である
か動画であるか、また動画である場合はその動きが速い
か遅いか等の動き情報が得られる。この動き情報はシス
テムコントローラ48に入力され、システムコントローラ
48はその動きの量に応じて複数の非線形処理回路49,50,
51の特性を制御する。このノイズ低減装置においてはリ
カーシブフィルタを用いているため、静止画では各々の
非線形処理回路49,50,51の特性のレベルが大きければ大
きいほど（１を越えないレベルで）、ノイズ低減効果は
よい。しかし入力映像が動画像の場合はリカーシブフィ
ルタを用いているために各々の非線形処理回路のレベル
が大きければ大きいほど残像が発生しやすい。また入力
画像が動画像でその動画像の動きが速ければ速いほど出
力信号に残像が現れ易くなる。そこで先に説明したシス
テムコントローラ48は動き検出回路47の情報を受けて、
動き量が速い入力画像の場合は第２図のように各々の比
線形処理回路の出力特性が低くなるように変化させ、動
き量の遅い入力画像の場合は第３図のように各々の非線
形回路出力特性を高くなるように変化させ入力画像の画
像を劣下させずにノイズ低減を行う。このようなシステ
ムコントローラ48からの制御を受けた非線形処理回路4
9,50,51により抽出された各々のコンポーネント信号の
輝度信号、Ｒ−Ｙ信号、Ｂ−Ｙ信号はアダマール変換に
より得られたものであるから、アダマール逆変換回路10
を通すことにより元の時間軸に戻され、ここで並列ディ
ジタルノイズ信号を得ることになる。並列−直列変換回
路11では、並列ディジタルノイズ信号を入力形態と同様
の直列ディジタル信号にする。ここで得た各々の信号は
フレーム相関をもたないフレーム差信号からノイズ成分
だけを抽出したもので、前述したように各々の減算回路
３に供給され、入力輝度信号からノイズ成分を引くこと
によりノイズのないディジタル信号である輝度信号、Ｒ
−Ｙ信号、Ｂ−Ｙ信号が得られることになる。そして、
各々のA/D変換器12でディジタル映像信号が元のアナロ
グ信号に変換されて出力される。The operation of the noise reduction device of the third embodiment configured as described above will be described below. Input terminals 41, 43, 45
From the luminance signal of the component video signal, the RY signal,
When the BY signal is input, the A / D converter 2 outputs 4f sc (3
fsc ), and is converted from an analog signal to a digital signal. This signal enters the following signal processing system. By passing through the subtraction circuit 3, a non-correlation component described later is subtracted, and ideally becomes a signal component containing no noise component. Each of these signal components is stored in the frame memory 4 and delayed for one frame, and the subtraction circuit 6 obtains a frame difference signal between the two signals. Each frame difference signal is a signal in which a signal component having no frame correlation and a noise component are combined. The frame difference signal is converted from a serial digital signal to a parallel digital signal by a serial-parallel conversion circuit 7, and is divided into a low frequency component, a vertical frequency component, a horizontal frequency component, and the like by a Hadamard conversion circuit 8. Since the noise included in each frame difference signal has no correlation, the noise is substantially evenly distributed in the frequency distribution of the eight components of the output of the Hadamard transform circuit 8. Since the noise level at the output of the Hadamard transform circuit 8 corresponds to the noise level of the input signal as is well known, the noise level of the low-level noise component is reduced from each of these components through the respective nonlinear processing circuits 49, 50 and 51. Only can be taken out. On the other hand, the output from the A / D converter 2 enters a motion detection circuit 47, and the motion information such as whether the input video signal is a still image or a moving image, and if the input video signal is a moving image, whether the motion is fast or slow. Is obtained. This motion information is input to the system controller 48,
48 includes a plurality of nonlinear processing circuits 49, 50,
Control 51 properties. In this noise reduction device, a recursive filter is used, so that the higher the level of the characteristic of each of the non-linear processing circuits 49, 50, 51 (at a level not exceeding 1), the better the noise reduction effect in a still image. . However, when the input video is a moving image, a recursive filter is used, so that the higher the level of each nonlinear processing circuit is, the more the afterimage tends to occur. In addition, an input image is a moving image, and the faster the moving image moves, the more easily an afterimage appears in an output signal. Therefore, the system controller 48 described above receives the information of the motion detection circuit 47,
In the case of an input image with a fast moving amount, the output characteristic of each linear processing circuit is changed so as to be low as shown in FIG. 2, and in the case of an input image with a slow moving amount, each nonlinear processing circuit is changed as shown in FIG. Noise is reduced without changing the input image by changing the circuit output characteristics to be high. The nonlinear processing circuit 4 controlled by such a system controller 48
Since the luminance signal, RY signal, and BY signal of each component signal extracted by 9, 50, 51 are obtained by Hadamard transform, the inverse Hadamard transform circuit 10
To return to the original time axis, where a parallel digital noise signal is obtained. The parallel-to-serial conversion circuit 11 converts the parallel digital noise signal into a serial digital signal similar to the input form. Each signal obtained here is obtained by extracting only the noise component from the frame difference signal having no frame correlation, and is supplied to each subtraction circuit 3 as described above, and the noise component is subtracted from the input luminance signal. Luminance signal, which is a digital signal without noise, R
-Y signal and BY signal are obtained. And
Each of the A / D converters 12 converts a digital video signal into an original analog signal and outputs it.
本実施例はフレームメモリを用いているがフィールド
メモリを用いても同様のことが実施できる。Although the present embodiment uses a frame memory, the same can be implemented by using a field memory.
第６図は本発明の第４の実施例におけるノイズ低減装
置の回路図を示す。この実施例は第３の実施例におい
て、コンポーネント信号としてＲ信号、Ｇ信号、Ｂ信号
入力を考えたものである。第６図において、２から12ま
でのものは第９図に示す２から12までのものと同様であ
り、同一働きをする。61はコンポーネント信号のＲ信号
を入力する入力端子であり、62はその出力端子である。
63はコンポーネント信号のＧ信号を入力する入力端子で
あり、64はその出力端子である。65はコンポーネント信
号のＢ信号を入力する入力端子であり、66はその出力端
子である。67は入力信号の動き量を入力Ｇ信号より検出
する動き検出回路である。68は動き量によって各々の非
線形処理回路の出力処理レベルを制御するシステムコン
トローラである。69,70,71はアダマール変換回路８から
ノイズレベルを取り出す非線形処理回路であり、システ
ムコントローラ68によって制御される。これらの動作は
第３の実施例のものと同じである。FIG. 6 is a circuit diagram of a noise reduction device according to a fourth embodiment of the present invention. This embodiment differs from the third embodiment in that R, G, and B signal inputs are considered as component signals. In FIG. 6, components 2 to 12 are the same as components 2 to 12 shown in FIG. 9 and have the same function. 61 is an input terminal for inputting the R signal of the component signal, and 62 is its output terminal.
63 is an input terminal for inputting the G signal of the component signal, and 64 is its output terminal. 65 is an input terminal for inputting the B signal of the component signal, and 66 is its output terminal. Reference numeral 67 denotes a motion detection circuit that detects the amount of motion of the input signal from the input G signal. A system controller 68 controls the output processing level of each nonlinear processing circuit according to the amount of motion. 69, 70 and 71 are non-linear processing circuits for extracting a noise level from the Hadamard conversion circuit 8, and are controlled by the system controller 68. These operations are the same as those of the third embodiment.
第７図は本発明の第５の実施例におけるノイズ低減装
置の回路図を示す。この実施例は第３の実施例の非線形
処理回路を複数の非線形回路として扱ったものである。
第７図において、２から12までのものは第９図に示す２
から12までのものと同様であり、同一の働きをする。10
1はコンポーネント信号として輝度信号を入力する入力
端子であり、102はその出力端子である。103はコンポー
ネント信号Ｒ−Ｙ信号を入力する入力端子であり、104
はその出力端子である。105はコンポーネント信号のＢ
−Ｙ信号を入力する入力端子であり、106はその出力端
子である。107は入力信号の動き量を入力輝度信号より
検出する動き検出回路である。108は動き量によって各
々の非線形回路の出力処理レベルを制御するシステムコ
ントローラである。110,120,130はアダマール変換回路
の出力からノイズレベルを取り出す複数の非線形回路よ
りなる非線形回路群である。FIG. 7 is a circuit diagram of a noise reduction device according to a fifth embodiment of the present invention. In this embodiment, the nonlinear processing circuit of the third embodiment is treated as a plurality of nonlinear circuits.
In FIG. 7, the ones from 2 to 12 correspond to the two shown in FIG.
Similar to the ones from 12 to 12 and perform the same function. Ten
Reference numeral 1 denotes an input terminal for inputting a luminance signal as a component signal, and reference numeral 102 denotes an output terminal thereof. 103 is an input terminal for inputting a component signal RY signal;
Is its output terminal. 105 is the component signal B
An input terminal for inputting a -Y signal, and 106 is an output terminal thereof. A motion detection circuit 107 detects the amount of motion of the input signal from the input luminance signal. Reference numeral 108 denotes a system controller that controls the output processing level of each nonlinear circuit according to the amount of motion. Reference numerals 110, 120, and 130 denote nonlinear circuit groups each including a plurality of nonlinear circuits for extracting a noise level from the output of the Hadamard transform circuit.
このように構成された第５の実施例のノイズ低減装置
について、以下その動作を説明する。入力端子101,103,
105からコンポーネント映像信号の輝度信号、Ｒ−Ｙ信
号、Ｂ−Ｙ信号が入力されると、各々のA/D変換器２に
より4fsc（3fscの場合も考えられる）でサンプリングさ
れアナログ信号からディジタル信号に変換される。この
信号は以下の信号処理系に入る。減算回路３を通ること
により後述の非相関成分が減算され、理想的にはノイズ
成分を含まない信号成分となる。この各々の信号成分は
フレームメモリ４にストアされ１フレームの間遅延さ
れ、減算回路６により２つの信号のフレーム差信号が得
られる。この各々のフレーム差信号はフレーム相関のな
い信号成分とノイズ成分とが合わさった信号となる。こ
のフレーム差信号は直列−並列変換回路７により直列デ
ィジタル信号から並列ディジタル信号に変換され、アダ
マール変換回路８で低域周波数成分、縦方向周波数成
分、横方向周波数成分などに分けられる。各々のフレー
ム差信号に含まれるノイズは相関性を持たないので、ア
ダマール変換回路８の出力の８成分の周波数分布の中に
ほぼ均等に分散する。このアダマール変換回路８の出力
におけるノイズレベルは、周知の如く入力信号のノイズ
レベルに対応するものであるから、各々の非線形処理回
路群110,120,130を通して、これらの各成分から小レベ
ルのノイズ成分のみを取り出すことができる。一方、輝
度信号入力のA/D変換器２からの出力は動き検出回路107
に入り、入力映像信号が静止画であるか動画であるか、
また動画である場合はその動きが速いか遅いか、またそ
の動きの方向が縦方向か横方向か等の総合的な動き情報
が得られる。この動き情報はシステムコントローラ108
に入力され、システムコントローラ108はその動きの
量、動き方向などに応じて複数の非線形回路110,120,13
0の各々の非線形処理特性を制御する。このコンポーネ
ントノイズ低減装置においてはリカーシブフィルタを用
いているため、静止画では非線形回路群110,120,130の
特性のレベルが大きければ大きいほど（１を越えないレ
ベルで）、ノイズ低減効果はよい。しかし入力映像が動
画像の場合はリカーシブフィルタを用いているために非
線形処理回路のレベルが大きければ大きいほど残像が発
生しやすい。また入力画像が動画像でその動画像の動き
が速ければ速いほど出力信号に残像が現れ易くなる。と
ころでアダマール変換したフレーム差信号は前述した通
り８成分に分解されるが、各々の８成分は低域成分、縦
方向ディテール成分、横方向ディテール成分、斜め方向
成分となり、入力信号の動き量に対応する値を示すこと
になる。そこで先に説明した動き検出回路107は入力映
像信号が動画であるか、静止画であるか、また動画であ
る場合は縦方向の動きか、横方向の動きが、その動きが
速いか遅いか等を検出しシステムコントローラ108に入
力映像信号の動き情報を送る。システムコントローラ10
8は動き検出回路の出力である入力映像信号の動き量、
動き方向より複数の非線形回路群110,120,130の各々の
非線形処理回路の処理特性のレベルを制御する。コンポ
ーネント入力映像信号が静止画の場合、システムコント
ローラ108は非線形回路群110,120,130の各々の回路の出
力処理レベルを第３図のように高くする。入力映像信号
が動画の場合、システムコントローラ108は非線形回路
群110,120,130の各々の回路の出力処理レベルを第２図
のように低くする。このように非線形回路の値を入力信
号の動き量にともなって変化させることで動きの少ない
場合はよりSN改善を行い、動き量が多いばあいは残像の
でない非線形回路の出力を取ることで効果的にノイズ低
減を行う。次に、コンポーネント入力映像信号が縦方向
に動いている場合は、縦方向のディテール成分をしめす
アダマール変換の出力成分を処理する非線形回路の出力
処理レベルを第２図のように低くし、その外の成分を処
理する非線形回路の出力処理レベルを第３図のように高
くすることで効果的にSN改善を行い、その上、入力画像
の劣下を防ぐことができる。また、入力映像信号が横方
向のみ動いている場合は、横方向のディテール成分を示
すアダマール変換の出力成分を処理する非線形回路の処
理レベルを第２図のように低くし、その外の成分を処理
する非線形回路の出力処理レベルを第３図のように高く
することで効果的にSN改善を行い、入力画像の劣下が起
こらないようにする。このようなシステムコントローラ
108からの制御を受けた非線形回路群110,120,130により
抽出された各々の信号はアダマール変換により得られた
ものであるから、各々のアダマール逆変換回路10を通す
ことにより元の時間軸に戻され、ここで並列ディジタル
ノイズ信号を得ることになる。並列−直列変換回路11で
は、並列ディジタルノイズ信号を入力形態と同様の直列
ディジタル信号にする。ここで得た各々のコンポーネン
ト信号はフレーム相関をもたないフレーム差信号からノ
イズ成分だけを抽出したもので、前述したように減算回
路３に供給され、入力輝度信号からノイズ成分を引くこ
とによりノイズのないディジタル輝度信号が得られるこ
とになる。そして、各々のA/D変換器12でディジタル映
像信号が元のアナログ信号に変換されて出力される。The operation of the noise reduction device of the fifth embodiment configured as described above will be described below. Input terminals 101, 103,
When the luminance signal, the RY signal, and the BY signal of the component video signal are input from 105, each of the A / D converters 2 samples the signal at 4fsc (a case of 3fsc is also considered) and converts it from the analog signal. It is converted to a digital signal. This signal enters the following signal processing system. By passing through the subtraction circuit 3, a non-correlation component described later is subtracted, and ideally becomes a signal component containing no noise component. Each of these signal components is stored in the frame memory 4 and delayed for one frame, and the subtraction circuit 6 obtains a frame difference signal between the two signals. Each frame difference signal is a signal in which a signal component having no frame correlation and a noise component are combined. The frame difference signal is converted from a serial digital signal to a parallel digital signal by a serial-parallel conversion circuit 7, and is divided into a low frequency component, a vertical frequency component, a horizontal frequency component, and the like by a Hadamard conversion circuit 8. Since the noise included in each frame difference signal has no correlation, the noise is substantially evenly distributed in the frequency distribution of the eight components of the output of the Hadamard transform circuit 8. Since the noise level at the output of the Hadamard transform circuit 8 corresponds to the noise level of the input signal as is well known, only low-level noise components are extracted from each of these components through the nonlinear processing circuit groups 110, 120, and 130. be able to. On the other hand, the output of the luminance signal input from the A / D converter 2 is
Whether the input video signal is a still image or a moving image,
In the case of a moving image, comprehensive motion information such as whether the motion is fast or slow and whether the direction of the motion is vertical or horizontal can be obtained. This motion information is stored in the system controller 108
The system controller 108 sends a plurality of nonlinear circuits 110, 120, 13 according to the amount of movement, the direction of movement, etc.
Control each non-linear processing characteristic of 0. In this component noise reduction device, a recursive filter is used, so that the higher the level of the characteristics of the non-linear circuit groups 110, 120, and 130 (at a level not exceeding 1), the better the noise reduction effect in a still image. However, when the input video is a moving image, since a recursive filter is used, the higher the level of the non-linear processing circuit is, the more likely an afterimage is generated. In addition, an input image is a moving image, and the faster the moving image moves, the more easily an afterimage appears in an output signal. By the way, the Hadamard-transformed frame difference signal is decomposed into eight components as described above. Each of the eight components becomes a low-frequency component, a vertical detail component, a horizontal detail component, and a diagonal component, and corresponds to the motion amount of the input signal. Will be shown. Therefore, the motion detection circuit 107 described above determines whether the input video signal is a moving image, a still image, and if the input video signal is a moving image, the motion in the vertical direction or the motion in the horizontal direction is fast or slow. And sends the motion information of the input video signal to the system controller 108. System controller 10
8 is the motion amount of the input video signal which is the output of the motion detection circuit,
The processing characteristic level of each nonlinear processing circuit of each of the plurality of nonlinear circuit groups 110, 120, and 130 is controlled based on the movement direction. When the component input video signal is a still image, the system controller 108 increases the output processing level of each of the nonlinear circuits 110, 120, and 130 as shown in FIG. When the input video signal is a moving image, the system controller 108 lowers the output processing level of each of the nonlinear circuit groups 110, 120, and 130 as shown in FIG. By changing the value of the nonlinear circuit in accordance with the amount of motion of the input signal in this way, the SN is improved more when the amount of motion is small, and when the amount of motion is large, the output of the non-linear circuit without residual image is obtained. Noise reduction. Next, when the component input video signal is moving in the vertical direction, the output processing level of the non-linear circuit that processes the output component of the Hadamard transform showing the vertical detail component is lowered as shown in FIG. By increasing the output processing level of the non-linear circuit that processes the component as shown in FIG. 3, the SN can be effectively improved, and furthermore, the deterioration of the input image can be prevented. When the input video signal is moving only in the horizontal direction, the processing level of the nonlinear circuit that processes the output component of the Hadamard transform indicating the horizontal detail component is lowered as shown in FIG. By increasing the output processing level of the non-linear circuit to be processed as shown in FIG. 3, the SN is effectively improved so that the input image does not deteriorate. Such a system controller
Since the signals extracted by the nonlinear circuit groups 110, 120, and 130 under the control of 108 are obtained by the Hadamard transform, they are returned to the original time axis by passing through the respective Hadamard inverse transform circuits 10, and To obtain a parallel digital noise signal. The parallel-to-serial conversion circuit 11 converts the parallel digital noise signal into a serial digital signal similar to the input form. Each component signal obtained here is obtained by extracting only the noise component from the frame difference signal having no frame correlation, and is supplied to the subtraction circuit 3 as described above, and the noise component is obtained by subtracting the noise component from the input luminance signal. Thus, a digital luminance signal having no image can be obtained. Each of the A / D converters 12 converts the digital video signal into an original analog signal and outputs it.
本実施例はフレームメモリを用いているがフィールド
メモリを用いても同様のことが実施できる。Although the present embodiment uses a frame memory, the same can be implemented by using a field memory.
第８図は本発明の第６の実施例におけるノイズ低減装
置の回路図を示す。この実施例では第５の実施例におい
て、コンポーネント信号としてＲ信号、Ｇ信号、Ｂ信号
入力を考えたものである。第８図において、２から12ま
でのものは第９図に示す２から12までのものと同様であ
り、同一働きをする。201はコンポーネント信号のＲ信
号を入力する入力端子であり、202はその出力端子であ
る。203はコンポーネント信号のＧ信号を入力する入力
端子であり、204はその出力端子である。205はコンポー
ネント信号のＢ信号を入力する入力端子であり、206は
その出力端子である。207は入力信号を動き量を入力Ｇ
信号より検出する動き検出回路である。208は動き量に
よって各々の非線形回路群の出力処理レベルを制御する
システムコントローラである。210,220,230はアダマー
ル変換回路８からノイズレベルを取り出す非線形回路群
であり、システムコントローラ208によって制御され
る。これらの動作は第５の実施例のものと同じである。FIG. 8 is a circuit diagram of a noise reduction device according to a sixth embodiment of the present invention. In this embodiment, the R signal, the G signal, and the B signal are input as the component signals in the fifth embodiment. In FIG. 8, components 2 to 12 are the same as components 2 to 12 shown in FIG. 9 and have the same function. 201 is an input terminal for inputting the R signal of the component signal, and 202 is its output terminal. 203 is an input terminal for inputting the G signal of the component signal, and 204 is its output terminal. 205 is an input terminal for inputting the B signal of the component signal, and 206 is its output terminal. 207 is the input signal, and the amount of motion is input G
This is a motion detection circuit that detects from signals. A system controller 208 controls the output processing level of each nonlinear circuit group according to the amount of motion. Reference numerals 210, 220, and 230 denote non-linear circuits that extract noise levels from the Hadamard transform circuit 8, and are controlled by the system controller 208. These operations are the same as those of the fifth embodiment.
発明の効果 以上のように本発明によれば、入力映像信号の動き量
と動き方向よりなる動き情報を検出しその動き情報によ
り前記複数の非線形処理手段ごとにその非線形特性を制
御するようにしたので、画像の変化（量と方向）が種々
異なる映像信号に対して、非常にきめ細かく制御するこ
とが可能で、よって、常に非常に高性能にS/N改善度が
良く、残像劣化の少ないノイズ低減効果を得ることがで
きる。Effects of the Invention As described above, according to the present invention, motion information including a motion amount and a motion direction of an input video signal is detected, and the non-linear characteristic is controlled for each of the plurality of non-linear processing units based on the motion information. Therefore, it is possible to very finely control a video signal having various changes (amount and direction) of an image, so that the S / N improvement is always very high, the noise is small, and the afterimage deterioration is small. A reduction effect can be obtained.
第１図は本発明の第１の実施例のノイズ低減装置のブロ
ック図、第２図および第３図は同ノイズ低減装置の非線
形回路の特性図、第４図〜第８図は本発明の第２から６
の実施例のノイズ低減装置のブロック図、第９図は従来
例のノイズ低減装置のブロック図、第10図は入力画素の
説明図、第11図は従来例での非線形回路の特性図であ
る。 ２……A/D変換器、３、６……減算器、４……フレーム
メモリ、５……色信号位相シフト回路、７……直列−並
列変換回路、８……アダマール変換回路、９、49、50、
51、69、70、71……非線形処理回路、10……アダマール
逆変換回路、11……並列−直列変換回路、12……D/A変
換器、21、31……信号入力端子、22、32、47、67、10
7、207……動き検出回路、23、33、48、68、108、208…
…システムコントローラ、24、34……信号出力端子、9
0、110、120、130、210、220、230……非線形回路群、4
1……輝度信号入力端子、42……輝度信号出力端子、43
……Ｒ−Ｙ信号入力端子、44……Ｂ−Ｙ信号入力端子、
45……Ｂ−Ｙ信号入力端子、46……Ｂ−Ｙ信号出力端
子、61……Ｒ信号入力端子、62……Ｒ信号出力端子、、
63……Ｇ信号入力端子、64……Ｇ信号出力端子、65……
Ｂ信号入力端子、66……Ｂ信号出力端子、101……輝度
信号入力端子、102……輝度信号出力端子、103……Ｒ−
Ｙ信号入力端子、104……Ｒ−Ｙ信号出力端子、105……
Ｂ−Ｙ信号入力端子、106……Ｂ−Ｙ信号出力端子、201
……Ｒ信号入力端子、202……Ｒ信号出力端子、203……
Ｇ信号入力端子、204……Ｇ信号入力端子、205……Ｂ信
号入力端子、206……Ｂ信号出力端子。FIG. 1 is a block diagram of a noise reduction device according to a first embodiment of the present invention, FIGS. 2 and 3 are characteristic diagrams of a non-linear circuit of the noise reduction device, and FIGS. 2nd to 6th
FIG. 9 is a block diagram of a conventional noise reduction device, FIG. 10 is an explanatory diagram of an input pixel, and FIG. 11 is a characteristic diagram of a non-linear circuit in the conventional example. . 2 ... A / D converter, 3, 6 ... Subtractor, 4 ... Frame memory, 5 ... Color signal phase shift circuit, 7 ... Serial-parallel conversion circuit, 8 ... Hadamard conversion circuit, 9, 49, 50,
51, 69, 70, 71 ... nonlinear processing circuit, 10 ... Hadamard inverse conversion circuit, 11 ... parallel-serial conversion circuit, 12 ... D / A converter, 21, 31 ... signal input terminal, 22, 32, 47, 67, 10
7, 207 ... Motion detection circuit, 23, 33, 48, 68, 108, 208 ...
… System controller, 24, 34 …… Signal output terminal, 9
0, 110, 120, 130, 210, 220, 230 ... Non-linear circuit group, 4
1 ... luminance signal input terminal, 42 ... luminance signal output terminal, 43
... RY signal input terminal, 44 ... BY signal input terminal,
45 ... BY signal input terminal, 46 ... BY signal output terminal, 61 ... R signal input terminal, 62 ... R signal output terminal,
63: G signal input terminal, 64: G signal output terminal, 65:
B signal input terminal, 66: B signal output terminal, 101: luminance signal input terminal, 102: luminance signal output terminal, 103: R-
Y signal input terminal, 104 ... RY signal output terminal, 105 ...
BY signal input terminal, 106... BY signal output terminal, 201
... R signal input terminal, 202 ... R signal output terminal, 203 ...
G signal input terminal, 204: G signal input terminal, 205: B signal input terminal, 206: B signal output terminal.
Claims (6)
イズ低減装置であって、上記の雑音除去手段は、 入力映像信号をある単位時間遅延させる遅延手段と、 上記入力映像信号と上記遅延させた映像信号との差信号
を得る第１の減算回路と、 この第１の減算手段出力を直交変換によって複数個（Ｎ
個（Ｎ≠１））の２次元周波数成分に分解する特徴抽出
手段と、 上記特徴抽出手段の複数個の２次元周波数成分の出力毎
からノイズ成分を取り出す複数の非線形処理手段と、 上記入力映像信号の少なくとも動き量と動き方向よりな
る動き情報を得る動き情報検出手段と、 この動き情報検出手段の出力信号に応じて、動き方向に
対応する上記２次元周波数成分の出力レベルを動き量が
大きい場合には小さくとり動き量が小さい場合には大き
くとるように上記複数の非線形処理手段ごとにその非線
形特性を制御する手段と、 入力映像信号から上記非線形処理手段の出力信号を減算
する第２の減算回路と を備えたノイズ低減装置。1. A noise reduction device for inputting a video signal and passing through a noise removal unit, wherein the noise removal unit delays the input video signal by a unit time, and delays the input video signal with the input video signal. A first subtraction circuit for obtaining a difference signal from the video signal, and a plurality of (N
A plurality of (N 個 1)) two-dimensional frequency components; a plurality of non-linear processing means for extracting a noise component from each output of the plurality of two-dimensional frequency components of the feature extraction means; A motion information detecting means for obtaining motion information comprising at least a motion amount and a motion direction of the signal; and an output level of the two-dimensional frequency component corresponding to the motion direction is set to a large motion amount according to an output signal of the motion information detecting means. Means for controlling the non-linear characteristic of each of the plurality of non-linear processing means so as to take a small value when the motion amount is small, and a second means for subtracting an output signal of the non-linear processing means from an input video signal. A noise reduction device comprising: a subtraction circuit;
力映像信号を各コンポーネント信号毎に独立した雑音除
去手段を介するノイズ低減装置であって、 この雑音除去手段は、 それぞれのコンポーネント信号成分をある単位時間遅延
させる遅延手段と、 上記入力コンポーネント信号と上記遅延させたコンポー
ネント信号との差信号を得る第１の減算回路と、 この第１の減算手段出力を直交変換によって複数個（Ｎ
個（Ｎ≠１））の２次元周波数成分に分解する特徴抽出
手段と、 上記特徴抽出手段の複数個の２次元周波数成分の出力毎
からノイズ成分を取り出す複数の非線形処理手段と、 上記入力映像信号の少なくとも動き量と動き方向よりな
る動き情報を得る動き情報検出手段と、 この動き情報検出手段の出力信号に応じて、動き方向に
対応する上記２次元周波数成分の出力レベルを動き量が
大きい場合には小さくとり動き量が小さい場合には大き
くとるように上記複数の非線形処理手段ごとにその非線
形特性を制御する手段と、 入力コンポーネント信号から上記非線形処理手段の出力
信号を減算する第２の減算回路と を備えたノイズ低減装置。2. A noise reduction device for an input video signal composed of a plurality of component signal components through noise removing means independent for each component signal, wherein the noise removing means converts each component signal component into a unit time. Delay means for delaying, a first subtraction circuit for obtaining a difference signal between the input component signal and the delayed component signal, and a plurality of outputs (N
A plurality of (N 個 1)) two-dimensional frequency components; a plurality of non-linear processing means for extracting a noise component from each output of the plurality of two-dimensional frequency components of the feature extraction means; A motion information detecting means for obtaining motion information comprising at least a motion amount and a motion direction of the signal; and an output level of the two-dimensional frequency component corresponding to the motion direction is set to a large motion amount according to an output signal of the motion information detecting means. Means for controlling the non-linear characteristic of each of the plurality of non-linear processing means so as to take a small value when the motion amount is small, and a second means for subtracting an output signal of the non-linear processing means from an input component signal. A noise reduction device comprising: a subtraction circuit;
像信号が輝度信号と２つの色差信号からなることを特徴
とする請求項２記載のノイズ低減装置。3. The noise reduction apparatus according to claim 2, wherein the input video signal comprising a plurality of component components comprises a luminance signal and two color difference signals.
像信号がＲ信号、Ｂ信号、Ｇ信号からなることを特徴と
する請求項２記載のノイズ低減装置。4. The noise reduction apparatus according to claim 2, wherein the input video signal comprising a plurality of component components comprises an R signal, a B signal, and a G signal.
レベルまでは入力に対して略比例の関係をもっており、
ある一定のレベル以上は出力が０であり、動き情報に応
じて上記“ある一定レベル”を変化させることを特徴と
する請求項１〜４のいずれか１つに記載のノイズ低減装
置。5. The nonlinear processing means has an approximately proportional relationship with an input signal up to a certain level,
The noise reduction apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein an output is 0 at a certain level or higher, and the "certain level" is changed according to motion information.
は線形特性でかつ入力に対して比例の関係をもってお
り、ある一定のレベル以上は出力が略一定であり、動き
情報に応じて上記“ある一定レベル”のレベルを変化さ
せることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記
載のノイズ低減装置。6. The non-linear processing means has a linear characteristic up to a certain level and has a proportional relationship with the input, and the output is substantially constant above a certain level. 5. The noise reduction device according to claim 1, wherein a level of "a certain level" is changed.
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