JP5091850B2 - ノイズレベル検出装置 - Google Patents
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Description
しかし、近年、デジタル映像信号において、高精細化されたカメラから出力される信号に重畳されるノイズ(カメラノイズ)が問題となってきている。従来、伝送路上で混入するノイズが、カメラノイズを凌駕していたため、当該ノイズはあまり問題にはならなかった。しかし、スーパーハイビジョンのように、高精細度化した固体撮像素子(CCD、CMOSセンサ等)の小面積化により、単位受光体当たりに得られる光エネルギが低下するため、出力画像にノイズが混入してしまい、特に夜間に撮影された映像には、多くのノイズが重畳されているのが現状である。
このノイズは、砂粒状の細かい粒子を持ち画面上で動くため、映像の画質を劣化させている。また、粒子が細かいということは高周波成分であることを意味し、このノイズは、符号化の際に情報量を増大させてしまう。このため、ノイズが多く含まれる映像を符号化すると、ノイズを伝送するために伝送ビットが占有され、復号された映像は、当初の映像よりもさらに劣化した映像となってしまうという問題がある。
また、デジタル映像信号には、アナログ映像信号のようにブランキング期間が存在しないため、従来のノイズリデューサでは、ノイズを検出することができないという問題がある。
なお、隣接ラインの画素値の差分は、画像成分が小さくなり、無相関ノイズの成分が大きくなる。この場合、通常、無相関ノイズは、画像成分よりも2倍(3dB)程度高くなる。そこで、ライン間ノイズレベル検出手段は、対象ラインと隣接ラインとの画素値の差分の平均値を、対象ラインの相関ライン群におけるライン間ノイズレベルとして検出する。ここで、隣接ラインは、画面上において、対象ラインのいずれか一方(水平方向のラインの場合は上または下、垂直方向のラインの場合は右または左)の1ライン、あるいは、その両方であってもよい。
かかる構成において、ノイズレベル検出装置は、人間がノイズを認識する視覚精度が落ちる高輝度の輝度レンジを大きくすることで、代表輝度の数を制限しつつ、視覚精度に応じたノイズレベルの検出が可能になる。
かかる構成において、ノイズレベル検出装置は、一画面のみならず複数の画面によって、ノイズレベルが判定されることになる。これによって、一画面で判定する場合の誤差を分散させることができる。
請求項1,5に記載の発明によれば、ブランキング期間が存在しないデジタル映像信号であっても、デジタル映像信号に重畳されたノイズレベルを検出することができる。これによって、本発明をノイズリデューサに適用することで、デジタル映像信号から精度よくノイズを除去することができる。
本発明に係るノイズレベル検出装置は、デジタル映像信号(以下、単に映像信号という)に重畳されたノイズ成分のレベルであるノイズレベルを検出するものである。通常、映像の画面(画像)において、隣接するラインの画素値の差分は、画像成分が小さくなり、無相関ノイズの成分が大きくなる。よって、画素値の差分がより小さいものほど、その差分は、無相関ノイズによって発生したノイズであるとみなすことができる。
そこで、本発明に係るノイズレベル検出装置は、画面内において、隣接するラインの画素値の差分から、ノイズレベルを検出する。以下、本発明に係るノイズレベル検出装置について、図面を参照して説明を行う。
[ノイズレベル検出装置の構成]
まず、図1を参照して、本発明の第1実施形態に係るノイズレベル検出装置の構成について説明する。図1は、本発明の第1実施形態に係るノイズレベル検出装置の構成を示すブロック構成図である。ここでは、ノイズレベル検出装置1は、ライン抽出手段10と、ライン間ノイズレベル検出手段20と、レベル累計手段30と、ノイズレベル判定手段40と、を備えている。
ここで、図2を参照(適宜図1参照)して、ライン抽出手段10が抽出するライン(相関ライン群)について説明する。図2は、ライン抽出手段における2ラインの相関ライン群の抽出手法を説明するための説明図である。
さらに、ライン抽出手段10は、図2(c)に示すように、時間方向に連続する画面(フレーム)において、同一の水平位置におけるラインである、時刻tにおける画面のNt番目のラインと、時刻(t+1)における画面のNt+1番目のラインとを相関ライン群として抽出することとしてもよい。なお、この場合も、図2(b)と同様に、必ずしもラインは、画面の水平方向の幅分を用いる必要はなく、部分的に抽出することとしてもよい。
また、ここでは、ライン抽出手段10が、画面内から予め定めた割合以上となるように部分的に相関ライン群を抽出することとしたが、画面D全体の相関ライン群を抽出することとしてもよい。図1に戻って、ノイズレベル検出装置1の構成について説明を続ける。
図1に戻って、ノイズレベル検出装置の構成について説明を続ける。
そこで、ノイズレベル判定手段40は、グラフ左側端の数本のヒストグラムに対応する累計値から平均値を算出し、ノイズレベルとして決定する。
さらに、ライン抽出手段10は、図5(c)に示すように、時間方向に連続する画面(フレーム)において、同一の水平位置におけるラインである、時刻tにおける画面のNt番目のライン(対象ライン)と、時刻(t−1)および(t+1)における画面のNt−1およびNt+1番目の2ライン(隣接ライン)とを相関ライン群として抽出することとしてもよい。なお、この場合も、図5(b)と同様に、必ずしもラインは、画面の水平方向の幅分を用いる必要はなく、部分的に抽出することとしてもよい。
このように、3ラインによって、ノイズレベルを検出することで、2ラインでノイズレベルを検出する場合に比べて、画像成分が分散され、より精度よくノイズレベルを検出することができる。
次に、図6を参照(構成については適宜図1参照)して、ノイズレベル検出装置1の動作について説明する。図6は、本発明の第1実施形態に係るノイズレベル検出装置の動作を示すフローチャートである。
これによって、ノイズレベル検出装置1は、映像信号に重畳されたノイズレベルを映像そのものから検出することができる。
[ノイズレベル検出装置の構成]
次に、図7を参照して、本発明の第2実施形態に係るノイズレベル検出装置の構成について説明する。図7は、本発明の第2実施形態に係るノイズレベル検出装置の構成を示すブロック構成図である。
次に、図8を参照(構成については適宜図7参照)ノイズレベル検出装置1Bの動作について説明する。図8は、本発明の第2実施形態に係るノイズレベル検出装置の動作を示すフローチャートである。なお、ステップS11、S12の動作については、図6で説明したステップS1、S2の動作と同一であるため説明を省略する。
これによって、ノイズレベル検出装置1Bは、映像の明るさに適応させて、映像信号に重畳されたノイズレベルを映像そのものから検出することができる。
次に、図9を参照して、図7で説明した第2実施形態に係るノイズレベル検出装置1Bの変形例について説明する。図9は、本発明の第2実施形態に係るノイズレベル検出装置の変形例(その1)の構成を示すブロック図である。
次に、図11を参照して、図7で説明した第2実施形態に係るノイズレベル検出装置1Bの他の変形例について説明する。図11は、本発明の第2実施形態に係るノイズレベル検出装置の変形例(その2)の構成を示すブロック図である。
10 ライン抽出手段
20 ライン間ノイズレベル検出手段
25 輝度検出手段
30 レベル累計手段
30B、30C 代表輝度別レベル累計手段(レベル累計手段)
40 ノイズレベル判定手段
40B、40C 輝度別ノイズレベル判定手段(ノイズレベル判定手段)
41 代表輝度ノイズ判定手段
42 輝度別ノイズ演算手段
43 輝度別ノイズ決定手段
Claims (12)
- デジタル映像信号に重畳されたノイズ成分のレベルであるノイズレベルを検出するノイズレベル検出装置であって、
前記デジタル映像信号から、画面を構成するラインである対象ラインと当該対象ラインに隣接する隣接ラインとを相関ライン群として順次抽出するライン抽出手段と、
このライン抽出手段で抽出された相関ライン群において、前記対象ラインと前記隣接ラインとの対応する画素の画素値の差分を平均化し、前記対象ラインの前記相関ライン群におけるライン間ノイズレベルとして検出するライン間ノイズレベル検出手段と、
このライン間ノイズレベル検出手段で検出されたライン間ノイズレベルに対応する前記対象ラインのライン数を当該ライン間ノイズレベルごとに累計するレベル累計手段と、
このレベル累計手段で累計されたライン間ノイズレベルの低レベル値から所定数分のライン数に応じた平均値を、前記画面内のノイズレベルと判定し出力するノイズレベル判定手段と、
を備えることを特徴とするノイズレベル検出装置。 - 前記対象ラインごとに輝度を検出する輝度検出手段をさらに備え、
前記レベル累計手段が、前記ライン間ノイズレベルに対応するライン数を、前記輝度ごと、かつ、前記ライン間ノイズレベルごとに累計し、
前記ノイズレベル判定手段が、前記レベル累計手段で累計された輝度ごとのライン間ノイズレベルの低レベル値から所定数分のライン数に応じた平均値を、前記輝度ごとのノイズレベルと判定し出力することを特徴とする請求項1に記載のノイズレベル検出装置。 - 前記レベル累計手段が、前記輝度検出手段で検出された輝度の予め定めた輝度レンジごとの代表輝度について、前記ライン間ノイズレベルごとのライン数を累計し、
前記ノイズレベル判定手段は、
前記代表輝度ごとに累計された前記ライン間ノイズレベルの低レベル値から所定数分のライン数に応じた平均値を、前記代表輝度ごとのノイズレベルと判定する代表輝度ノイズ判定手段と、
この代表輝度ノイズ判定手段で判定された代表輝度に対するノイズレベルから、直線内挿により、前記輝度ごとのノイズレベルを演算する輝度別ノイズ演算手段と、
を備えることを特徴とする請求項2に記載のノイズレベル検出装置。 - 前記レベル累計手段が、前記輝度検出手段で検出された輝度の予め定めた輝度レンジごとの代表輝度について、前記ライン間ノイズレベルごとのライン数を累計し、
前記ノイズレベル判定手段は、
前記代表輝度ごとに累計された前記ライン間ノイズレベルの低レベル値から所定数分のライン数に応じた平均値を、前記代表輝度ごとのノイズレベルと判定する代表輝度ノイズ判定手段と、
この代表輝度ノイズ判定手段で判定された代表輝度に対するノイズレベルを、当該代表輝度が属する前記輝度区分に対応する輝度のノイズレベルとする輝度別ノイズ決定手段と、
を備えることを特徴とする請求項2に記載のノイズレベル検出装置。 - デジタル映像信号に重畳されたノイズ成分のレベルであるノイズレベルを検出するノイズレベル検出装置であって、
前記デジタル映像信号から、画面を構成するラインである対象ラインと当該対象ラインに隣接する隣接ラインとを相関ライン群として順次抽出するライン抽出手段と、
このライン抽出手段で抽出された相関ライン群において、前記対象ラインと前記隣接ラインとの対応する画素の画素値の差分を平均化し、前記対象ラインの前記相関ライン群におけるライン間ノイズレベルとして検出するライン間ノイズレベル検出手段と、
このライン間ノイズレベル検出手段で検出されたライン間ノイズレベルの低レベル値または当該低レベル値から所定数分の平均値を、前記画面内のノイズレベルと判定し出力するノイズレベル判定手段と、
を備えることを特徴とするノイズレベル検出装置。 - 前記対象ラインごとに輝度を検出する輝度検出手段をさらに備え、
前記ノイズレベル判定手段が、前記輝度検出手段で検出された輝度ごとの前記ライン間ノイズレベルの低レベル値または当該低レベル値から所定数分の平均値を、前記輝度ごとのノイズレベルと判定し出力することを特徴とする請求項5に記載のノイズレベル検出装置。 - 前記ノイズレベル判定手段は、
前記輝度検出手段で検出された輝度の予め定めた輝度レンジの代表輝度ごとに、前記ライン間ノイズレベルの低レベル値または当該低レベル値から所定数分の平均値を、前記代表輝度ごとのノイズレベルと判定する代表輝度ノイズ判定手段と、
この代表輝度ノイズ判定手段で判定された代表輝度に対するノイズレベルから、直線内挿により、前記輝度ごとのノイズレベルを演算する輝度別ノイズ演算手段と、
を備えることを特徴とする請求項6に記載のノイズレベル検出装置。 - 前記ノイズレベル判定手段は、
前記輝度検出手段で検出された輝度の予め定めた輝度レンジの代表輝度ごとに、前記ライン間ノイズレベルの低レベル値または当該低レベル値から所定数分の平均値を、前記代表輝度ごとのノイズレベルと判定する代表輝度ノイズ判定手段と、
この代表輝度ノイズ判定手段で判定された代表輝度に対するノイズレベルを、当該代表輝度が属する前記輝度区分に対応する輝度のノイズレベルとする輝度別ノイズ決定手段と、
を備えることを特徴とする請求項6に記載のノイズレベル検出装置。 - 輝度が明るいほど前記輝度レンジを大きく設定したことを特徴とする請求項3、請求項4、請求項7、請求項8のいずれか一項に記載のノイズレベル検出装置。
- 前記ライン抽出手段は、画面内において画面全体に対して予め定めた割合以上となるように部分的にラインを抽出することを特徴とする請求項1から請求項9のいずれか一項に記載のノイズレベル検出装置。
- 前記ライン抽出手段は、前記対象ラインに対して、デジタル映像信号の隣接するフレームにおいて、同一の画面位置のラインを前記隣接ラインとすることを特徴とする請求項1から請求項10のいずれか一項に記載のノイズレベル検出装置。
- 前記隣接ラインは、前記対象ラインの一方に隣接する第1隣接ラインと他方に隣接する第2隣接ラインとからなり、
前記ライン間ノイズレベル検出手段は、前記相関ライン群の対応する画素ごとに前記第1隣接ラインおよび前記第2隣接ラインの画素値の和の1/2と前記対象ラインの画素値との差分を求め、当該相関ライン群において前記差分を平均化した値を前記ライン間ノイズレベルとすることを特徴とする請求項1から請求項11のいずれか一項に記載のノイズレベル検出装置。
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