JP2751447B2

JP2751447B2 - ノイズ低減装置

Info

Publication number: JP2751447B2
Application number: JP1216404A
Authority: JP
Inventors: 由記子中島; 好徳北村; 森村　　淳
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1989-08-22
Filing date: 1989-08-22
Publication date: 1998-05-18
Anticipated expiration: 2013-05-18
Also published as: JPH0379168A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、テレビ、ビデオ、ビデオカメラの映像信号
のフィールド、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S/N比が変化した
とき、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。

従来の技術従来のノイズ低減装置としては、例えば特開昭61-158
574号公報に示されている。

第４図は、従来のノイズ低減装置を示すブロック図で
あり、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２つの入力信号があり、一方の入力信
号から他方の入力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。５はこれ
を補償するためのクロマインバート回路であり、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
分の分布が異なるので、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。

以上のように構成された従来のノイズ低減装置におい
て、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、減算器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、クロマインバート回
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、減算器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。以
下、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。このフレーム差信号は、直列−並列変
換器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でフレーム差信号
を低域成分、縦方向成分、横方向成分など、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
６図に示すようになり、入力は、となる。２×４次のアダマール変換の変換出力をＦ₂₄と
する。

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。

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ベルに対
応するものであるから、第５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ズ成分を引くこと
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。

発明が解決しようとする課題このような方法によるノイズ低減装置は、静止画にお
いてはもちろん、動画においても残像を出さずにノイズ
低減することができる。

しかしながら上記のような装置では、入力映像信号の
ノイズレベルが上がるとアダマール変換回路８の各成分
の出力に含まれるノイズレベルも上がり、反対に入力映
像信号のノイズレベルが下がるとアダマール変換回路８
の出力に含まれるノイズ成分も下がるという状況である
にもかかわらず、非線形処理回路９の特性は固定であ
り、フレーム差信号からよりよくノイズ成分を抽出する
ことができない、という問題点を有していた。

本発明はかかる点に鑑み、入力映像信号のSN比の変化
に応じたノイズ低減装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段本発明は、AGCのゲイン量が上がることにより映像信
号のSN比が変化したことを検出し、非線形処理回路の非
線形処理の方のパターンを入力信号のノイズレベルに応
じて制御する非線形処理制御回路を有するノイズ低減装
置である。

また、本発明では入力映像信号の垂直帰線期間にのっ
ているノイズ量を検出することにより入力映像信号のSN
比を求め、その求められたSN比に応じて非線形処理回路
の非線形処理の仕方を変化させる非線形処理制御回路を
有するノイズ低減装置である。

作用上記の構成により、動画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ことができる
が、アダマール変換の出力のノイズ成分は入力信号のノ
イズレベルによって変化するので、AGCにより上がった
ゲイン量から入力信号中に含まれるSN比を検出する、も
しくは垂直帰線期間に含まれるノイズ成分を検出するこ
とで入力信号のSN比とし、入力映像信号のノイズレベル
に応じて効果的にノイズ信号を低減する。

実施例第１図は、本発明の第１の実施例におけるノイズ低減
装置を示すブロック図である。第１図において、構成要
素９を除く１から13までの構成要素は、第４図の１〜13
までの構成要素と同じ構成であり、同じ動作をする。非
線形処理回路群90中の91〜98は、アダマール変換回路８
からの出力を８種類の異なった非線形処理回路を通す回
路群である。アダマール変換回路８からの出力は様々の
周波数領域に分けられているので、異なった非線形処理
回路を用意することで特定の周波数域のノイズを得るこ
とができる。

CCD21は被写体の情報をもつ光エネルギーを電気信号
に変換するもである。AGC22は、限界の明るさまで到達
すると動作し始め、プロセス増幅回路の出力を一定に保
つよう制御することによりカメラの感度を上げるもので
ある。γ補正回路23は装置全体にγ補正をかけるもので
ある。非線形処理制御回路24は、非線形処理回路群90の
非線形処理の仕方を制御するものである。

以上のように構成された本実施例のノイズ低減装置に
ついては、以下その動作を説明する。入力信号はCCD21
を通り電気信号に変換されるが、その場合入力映像信号
がある一定レベルより上であるとAGC回路22はOFFの状態
で、γ補正回路23、A/D変換器２を通り、減算器６によ
りフレーム差信号が得られる。この出力が直列−並列変
換回路７を通ることでディジタル直列信号に変換され、
これがアダマール変換回路８を通ることで８種類の特徴
信号成分に分けられ、この８種類の特徴信号成分が８種
類の非線形処理回路に有する回路群90で非線形処理され
ることで、特定の周波数レベルに重みを持ったノイズ成
分が得られる。得られたノイズ成分はアダマール逆変換
回路10で逆変換されることでもとの時間軸に戻され、並
列−直列変換回路11で直列ディジタル信号に戻される。
この出力はノイズ成分であるから、減算器３で入力映像
信号からノイズ成分を除くことにより、ノイズ低減がな
された信号がD/A変換器12を通り出力されることにな
る。次に、被写体の明るさが変化し、入力映像信号のレ
ベルが減少した場合、一般に出力を一定に保っているAL
C回路（自動しぼり調整回路）が動作するが、絞りの開
始、限界まで達するとAGC回路22が動作しはじめ、カメ
ラの感度を上げる。

そして、AGC回路22がON状態となる。AGC回路22が動作
し始めると入力映像信号のレベルが下がる状態にあり、
ノイズレベルは常に一定であるからそれにともないSN比
の劣化が生じる。この場合AGC回路22のゲイン量に応じ
るということは、つまりSN比の劣化に対応することであ
るから、非線形処理制御回路24はAGC回路22の制御電圧
がゲインをあげる方向であることを検出して非線形処理
回路群90の非線形処理のそれぞれを第２図に示すように
それぞれを制御する。前述したAGC回路22のOFFの状態と
同様に、アダマール変換回路８から８種類の特徴信号成
分を得るが、この８種類の成分は入力信号のSN比により
異なるので、非線形処理回路群90を非線形処理制御回路
24で入力映像信号SN比に応じて制御することで、入力映
像信号のSN比に応じたノイズ低減を行うことができる。

言うまでもなく、回路規模削減のため非線形処理回路
群90を８回路未満の回路編成にすることも考えられる。

なお、この実施例ではフレームメモリ４を用いている
が、フレームメモリにおいても同様の構成が考えられ
る。また、この実施例では入力映像信号をNTSC信号とし
ており、入力映像信号がRGB信号等の場合は、クロマイ
ンバート回路５を必要としない。

第３図は、本発明第２の実施例におけるノイズ低減装
置である。第３図において、構成要素９を除く１〜13ま
での構成要素は、１〜13までの構成要素と同じ構成であ
り、同じ動作をする。30は垂直帰線パルス発生器であ
り、入力映像信号と同期の取れた垂直帰線パルスを発生
する。31はスイッチ回路である。32はHPF（パイパスフ
ィルタ）で、入力信号のうち周波数の高いものだけを出
力する。33はノイズレベル検出回路であり、入力信号か
ら余分なレベルの信号成分を取り除きノイズレベルの信
号のみを得る。34は非線形処理回路であり、アダマール
変換回路８からの出力におけるノイズ成分と動き成分の
分布が異なるのを利用して、ノイズ成分を抽出するため
の非線形処理回路であり、この回路の非線形特性は後述
の非線形処理制御回路35で制御される。35は非線形処理
制御回路であり、ノイズレベル検出回路33からの出力で
あるノイズ量に応じて非線形処理回路34の処理を換える
ものである。

以上のように構成された本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。入力映像信号はA/D
変換器２を通りフレームメモリ４で遅延され、クロマイ
ンバード回路５で色信号の位相を反転した後減算器６に
はいり、減算器６により１フレーム後の入力映像信号と
引算されてフレーム差信号が得られる。この出力が直列
−並列変換回路７を通ることでディジタル直列信号に変
換され、これがアダマール変換回路８を通ることで８種
類の特徴信号成分に分けられる。この８種類の特徴信号
成分が非線形処理回路34で処理されることで、フレーム
相関をもたない信号成分からノイズ成分が抽出される。
得られたノイズ成分はアダマール逆変換回路10で逆変換
されることでもとの時間軸に戻され、並列−直列変換回
路11で直列ディジタル信号に戻される。この出力はノイ
ズ成分であるから、減算器３で入力映像信号からノイズ
成分を除くことにより、ノイズ低減がなされた信号がD/
A変換器12を通り出力されることになる。一方、垂直帰
線パルス発生器30は、垂直帰線パルスを発生するが入力
映像信号を入力しているので、入力映像信号と同期のと
れたた垂直帰線パルスを発生させることができる。スイ
ッチ回路31の一方の入力端子に入力映像信号を入力し
て、もう一方の入力端子に垂直帰線パルスを入力して、
垂直帰線パルスがONの時の入力映像信号を取り出すこと
で、入力映像信号の垂直帰線期間のみを取り出すことが
できる。この信号にHPF32を通すことで垂直帰線期間に
含まれる不要な高域成分のみを得ることができる。この
不要な高域成分のうち垂直同期信号の上にのっているノ
イズ成分を抽出するため、ノイズレベル検出回路33を通
すことで入力信号から余分なレベルの信号成分を取り除
き、ノイズレベルの信号のみを得る。得られたノイズレ
ベルにより非線形処理制御回路35は非線形処理回路34を
制御し、入力信号のSN比に対応して第２図のように非線
形処理回路34の非線形を制御することで、入力映像信号
のSN比に応じたノイズ低減を行うことができる。

また、第１の実施例のように、非線形処理回路を２種
類以上用意して、非線形処理制御回路35により成分別に
非線形処理回路を制御することも考えられる。

この実施例では第１の実施例と同様に、フレームメモ
リ４を用いているがフィールドメモリにおいても同様の
構成が考えられる。また、この実施例では入力映像信号
をNTSC信号としており、入力映像信号がRGB信号等の場
合は、クロマインバート回路５を必要としない。

発明の効果以上説明したように、本発明においては、フレーム相
関を利用してフレーム差信号をアダマール変換すること
で特徴信号成分に分解し、その特徴信号成分を非線形回
路に通すことで容易にノイズ信号を抽出するというノイ
ズ低減装置において、入力信号のノイズレベルに応じて
非線形回路の特性を変えることによって入力映像信号の
SN比が変化しても良好にノイズを低減することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明における第１の実施例のノイズ低減装置
を示すブロック図、第２図は同実施例における非線形処
理制御の例を示す入出力特性図、第３図は本発明におけ
る第２の実施例のノイズ低減装置を示すブロック図、第
４図は従来のノイズ低減装置を示すブロック図、第５図
は非線形処理の例を示す入出力特性図、第６図はアダマ
ール変換入力パターン図である。１……信号入力端子、２……A/D変換器、3,6……減算
器、４……フレームメモリ、５……クロマインバート回
路、７……直列−並列変換回路、８……アダマール変換
回路、９……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、1
3……出力端子、21……CCD、22……AGC回路、23……γ
補正回路、24……非線形処理制御回路、38……垂直帰線
パルス発生器、31……スイッチ回路、32……HPF、33…
…ノイズレベル検出回路、34,35……非線形処理制御回
路、90……非線形処理回路群。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭61−158274（ＪＰ，Ａ) 特開昭55−42472（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−59273（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−176073（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】入力映像信号を増幅するAGC回路と、前記A
GC回路出力の映像信号をｎ（ｎ＝1,2,3…）フィールド
遅延させる遅延手段と、前記AGC回路出力の映像信号と
ｎフィールド遅延させた映像信号との差信号を取る減算
手段と、前記減算手段出力を複数個の周波数成分に分解
する特徴抽出手段と、前記特徴抽出手段の出力信号の低
振幅レベルの信号を抽出する非線形処理手段と、前記非
線形処理手段出力信号をもとの時間軸信号に合成する逆
特徴抽出手段と、前記逆特徴抽出手段出力を前記AGC回
路より出力される映像信号と合成してその合成出力とし
てノイズの低減された映像信号を得る合成手段と、前記
AGC回路のゲインが上がったときには前記非線形処理手
段の抽出する低振幅レベルを大きくし、ゲインが下がっ
たときには低振幅レベルを小さくするように制御する非
線形処理制御手段とを具備したノイズ低減装置。
【請求項２】入力映像信号をｎ（ｎ＝1,2,3…）フィー
ルド遅延させる遅延手段と、前記入力映像信号とｎフィ
ールド遅延させた映像信号との差信号を取る減算手段
と、前記減算手段出力を複数個の周波数成分に分解する
特徴抽出手段と、前記特徴抽出手段の出力信号の低振幅
レベルの信号を抽出する非線形処理手段と、前記非線形
処理手段出力信号をもとの時間軸信号に合成する逆特徴
抽出手段と、前記逆特徴抽出手段出力を前記入力映像信
号と合成してその合成出力としてノイズの低減された映
像信号を得る合成手段と、前記入力映像信号から垂直帰
線期間を取り出す垂直帰線パルス発生手段と、前記入力
映像信号の垂直帰線期間に含まれるノイズ成分を取り出
すノイズレベル検出手段と、取り出されたノイズ成分が
大きいときには前記非線形処理手段の抽出する低振幅レ
ベルを大きくし、ノイズ成分が小さいときには低振幅レ
ベルを小さくするように制御する非線形処理制御手段と
を具備したノイズ低減装置。