JPH05328174A - 動き適応ノイズリダクション回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】簡単な構成で、動画時に残像等の弊害が発生す
ることを防止すると共に、十分なノイズ除去効果を得
る。 【構成】減算器３は入力映像信号からフレームメモリ５
の出力を減算してフレーム間差分信号を得る。ＬＰＦ11
はフレーム間差分信号の低域を通過させ、動き検出回路
６はＬＰＦ11出力から動きを検出する。リミット回路７
はフレーム間差分信号の高域の小振幅成分を高域ノイズ
として出力しており、加算器13は高域ノイズと低域成分
とを加算して係数回路４に与える。係数回路４は加算器
13の出力に係数ｋを掛けて減算器２に与え、減算器２は
入力映像信号から係数回路４の出力を減算してノイズを
除去する。これにより、高域ノイズを動きと誤検出する
ことなく、ノイズ除去効果が低下することはない。ま
た、小振幅成分のみ高域ノイズとして抽出しているの
で、動きの検出漏れによる弊害が軽減される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、フレーム相関又はフィ
ールド相関を利用した動き適応ノイズリダクション回路
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、テレビジョン受像機及びＶＴＲ
（ビデオテープレコーダ）等においては、フレーム（又
はフィールド）相関を利用したノイズリダクション回路
が採用されることがある。この種のノイズリダクション
回路は、映像信号がフレーム間で相関を有し、ノイズ成
分がフレーム間の相関を有していないことを利用して、
フレーム遅延させた映像信号を順次加算することにより
ノイズを低減するものである。この場合には、動き検出
に応じた加算を行うことにより、フレーム間の相関に応
じた最適なノイズ除去が可能となる。

【０００３】図５は巡回型で構成されたこのような従来
の動き適応ノイズリダクション回路を示すブロック図で
ある。

【０００４】入力端子１を介して入力される映像信号は
減算器２，３に与えられる。減算器２は入力映像信号に
係数回路４の出力を加算し、加算出力を出力映像信号と
して出力すると共にフレームメモリ５にも与える。フレ
ームメモリ５は入力された映像信号を１フレーム期間遅
延させて減算器３に出力する。減算器３は１フレーム前
後の映像信号が与えられ、減算することによって求めた
フレーム間差分信号を動き検出回路６及びリミット回路
７に出力する。

【０００５】動き検出回路６はフレーム間差分信号を動
き信号に変換して係数回路４に与える。リミット回路７
はフレーム間差分信号の大振幅成分を抑圧して小振幅成
分を抽出する。リミット回路７は抽出した小振幅成分を
ノイズとして係数回路４に出力する。リミット回路７の
出力にはノイズ成分の外に動き成分も含まれている。係
数回路４は動き信号を係数ｋ（０≦ｋ＜１）に変換し、
リミット回路７の出力に係数ｋを乗算することによりノ
イズ成分を求める。なお、完全な静止画では係数ｋは１
となる。減算器２は入力映像信号から係数回路４出力の
ノイズ成分を減算して、ノイズを除去した映像信号を出
力する。以後、同様の動作を繰返してノイズを低減す
る。

【０００６】なお、フレームメモリに代えてフィールド
メモリを用いることによって、フィールド相関を利用し
たフィールド巡回型のノイズリダクション回路を構成す
ることができる。

【０００７】リミット回路７のリミット値が一定である
ものとすると、雑音除去効果は係数ｋによって決定し、
リミット回路７が動作しない範囲では下記（１）式に示
す雑音除去効果を有する。

【０００８】 この（１）式に示すように、係数ｋを大きくすると雑音
除去効果は増大する。しかし、雑音除去効果の増大に伴
って時定数も大きくなり、動画像において残像が発生し
画質が著しく劣化する。このため、係数回路４は非線形
特性によって、絵柄の動きが大きい場合には動き信号に
対して係数ｋを小さくするようにしている。

【０００９】図６は他の従来例を示すブロック図であ
る。

【００１０】図５の従来例においては、動き検出回路６
が動きと判定した部分（動画）では係数回路４出力は小
さく、この部分にノイズが混入している場合には十分な
ノイズ除去効果が得られない。そこで、図６の回路で
は、動画部分についてはライン相関を利用したラインノ
イズリダクション回路８によってノイズを除去する。ラ
インノイズリダクション回路８はライン相関を利用して
入力映像信号からノイズ成分を除去して混合回路９に出
力する。一方、減算器２によってノイズ成分が除去され
た映像信号も混合回路９に与えられる。混合回路９は動
き検出回路６からの動き信号に応じた比率で、２入力を
混合して出力映像信号として出力する。つまり、混合回
路９は、動きが大きいほどラインノイズリダクション回
路８の出力の混合比率を高くすることにより、動画部分
においても十分にノイズを除去するようになっている。

【００１１】ところで、これらの回路においては、リミ
ット回路７によるノイズの抽出及び動き検出回路６によ
る動き検出はいずれも減算器３からのフレーム間差分信
号に基づいて行っている。従って、ノイズ成分と動き成
分とを完全に識別することはできない。このため、フレ
ーム相関を利用したノイズ除去効果を向上させるため
に、動きの検出感度を低下させると、動きの検出漏れが
生じて係数回路４の出力には動き成分も混入し、入力映
像信号からノイズだけでなく本来の動き成分も除去して
しまう。この場合には、残像等によって動画時の画質の
劣化が著しい。

【００１２】逆に、このような動きに対する弊害を抑制
するために、動きの検出感度を高くすると、動き検出回
路６においてノイズ成分も動きと誤検出してしまい、係
数回路４の出力からノイズ成分が除去されて、フレーム
相関を利用したノイズ除去効果が低下する。なお、空間
フィルタを用いることによってインパルス状のノイズを
動きと誤検出することを防止することはできるが、回路
が複雑となって大規模化してしまう。

【００１３】また、入力映像信号がＶＴＲからの再生輝
度信号である場合、記録信号のＹ／Ｃ分離（輝度信号・
色信号分離）が不完全で色信号が残留しているときに
は、動き検出回路６はこの残留色信号を動きと検出して
しまい、ノイズ除去効果が低下してしまうという問題も
あった。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】このように、上述した
従来の動き適応ノイズリダクション回路においては、ノ
イズ成分と動き成分とを判別することができず、動きの
検出漏れから残像等が発生すると共に、動きの誤検出に
よってノイズ除去効果が低下してしまうという問題点が
あった。

【００１５】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、ノイズ成分と動き成分とを判別してフレー
ム相関を利用したノイズ除去を行うことにより、動画時
の画質劣化を抑制すると共に、十分なノイズ除去効果を
得ることができる動き適応ノイズリダクション回路を提
供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る動き適応ノ
イズリダクション回路は、入力された映像信号のＮ（Ｎ
は自然数）フレーム間又はＮフィールド間の差分信号を
得る第１の減算手段と、前記差分信号を低域成分と高域
成分とに分割するフィルタ手段と、このフィルタ手段に
よって分割された差分信号の高域成分のうち小振幅成分
を高域ノイズとして抽出する抽出手段と、前記フィルタ
手段によって分割された差分信号の低域成分に基づいて
絵柄の動きを検出して動き検出信号を出力する動き検出
手段と、前記フィルタ手段によって分割された差分信号
の低域成分に前記動き検出信号に基づく係数を乗算する
と共に前記高域ノイズに前記動き検出信号に基づく係数
を乗算して出力する係数手段と、前記入力された映像信
号から前記係数手段の出力を減算することによりノイズ
を除去して出力する第２の減算手段とを具備したもので
ある。

【００１７】

【作用】本発明において、動き検出手段は、Ｎフレーム
又はＮフィールド間の差分信号の低域成分から絵柄の動
きを検出する。抽出手段は差分信号の高域成分のうちの
小振幅成分を高域ノイズとして抽出する。係数手段は抽
出手段が抽出した高域ノイズ及びフィルタ手段からの差
分信号の低域成分に対して例えば動き検出信号に基づく
同一の係数を乗算してノイズ成分として出力し、第２の
減算手段は入力映像信号から係数手段の出力を減算して
ノイズを除去した映像信号を出力する。動き検出手段が
高域ノイズを動きと誤検出することはないので、係数手
段によって高域ノイズが除去されることはなく、ノイズ
除去効果が低下することはない。また、抽出手段によっ
て差分信号の高域成分のうち小振幅成分のみを高域ノイ
ズとして抽出することによって、動きの検出漏れによる
弊害を軽減している。

【００１８】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例につい
て説明する。図１は本発明に係る動き適応ノイズリダク
ション回路の一実施例を示すブロック図である。

【００１９】入力端子１には入力映像信号が入力され
る。この入力映像信号は減算器２，３に与えられる。減
算器２の出力はフレームメモリ５に供給され、フレーム
メモリ５は入力された映像信号を１フレーム期間遅延さ
せて減算器３に与える。減算器３は１フレーム前後の映
像信号が入力され、両者の差分すなわちフレーム間差分
信号をＬＰＦ11及び減算器12に与える。

【００２０】ＬＰＦ11はフレーム間差分信号の低域成分
を通過させて減算器12、動き検出回路６及び加算器13に
出力する。ノイズの影響を無視すると、完全な静止画で
は１フレーム間の差分値は０であり、動画では有限の値
をとる。動き検出回路６は、動きが大きいほど１フレー
ム間の差分値も大きくなることを利用して、ＬＰＦ11か
らのフレーム間差分信号の低域成分を動き信号Ｍに変換
して係数回路４に出力する。なお、動き信号Ｍは完全静
画の場合Ｍ＝０であり，完全動画の場合Ｍ＝１である
（０≦Ｍ≦１）。

【００２１】減算器12は減算器３出力のフレーム間差分
信号からＬＰＦ11の出力を減算して、フレーム間差分信
号の高域成分を取出してリミット回路７に出力する。リ
ミット回路７はフレーム間差分信号の高域成分の大振幅
成分を抑圧し、小振幅成分のみを高域ノイズとして抽出
して加算器13に出力する。加算器13はリミット回路７の
出力とＬＰＦ11の出力とを加算して係数回路４に出力す
る。すなわち、係数回路４にはフレーム間差分信号の高
域小振幅成分（高域ノイズ）とフレーム間差分信号の低
域成分（低域ノイズ）との全帯域のノイズ成分が入力さ
れることになる。

【００２２】係数回路４は動き信号Ｍに基づいた係数ｋ
（０≦ｋ＜１）を加算器13の出力に乗算することにより
ノイズ成分を求めて減算器２に出力する。動き検出回路
６は高域成分についての動きは検出しておらず、高域ノ
イズを動きと誤検出することはない。フレーム間差分信
号の高域成分にはノイズ成分の外に動き成分も含まれる
が、リミット回路７は小振幅成分のみを抽出しており、
動き検出漏れによる残像等の弊害は軽減される。

【００２３】減算器２は入力映像信号から係数回路４の
出力を減算することにより、入力映像信号のノイズを除
去して出力する。減算器２の出力は出力映像信号として
出力されると共に、フレームメモリ５に帰還される。

【００２４】次に、このように構成された実施例の動作
について説明する。

【００２５】入力端子１を介して入力される入力映像信
号は減算器２を介してフレームメモリ５に与えられて１
フレーム期間遅延される。減算器３は入力映像信号から
フレームメモリ５の出力を減算してフレーム間差分信号
を求めてＬＰＦ11及び減算器12に出力する。ＬＰＦ11は
フレーム間差分信号の低域成分を通過させて動き検出回
路６に与え、動き検出回路６はフレーム間差分信号の低
域成分について動きを検出する。動き検出回路６は高域
成分の動きを検出しておらず、高域ノイズが動きと誤検
出されることはない。一般的にノイズは高域に集中して
おり、動きの誤検出による影響は著しく低減される。

【００２６】減算器12はフレーム間差分信号のうち低域
成分を除去してリミット回路７に与え、リミット回路７
はフレーム間差分信号の高域成分の小振幅成分のみを高
域ノイズとして加算器13に出力する。すなわち、リミッ
ト回路７はフレーム間差分信号の高域成分のうち大振幅
成分は動き成分であるものと判断し、これにより、高域
成分が動きを有する場合でも、動き検出漏れにより弊害
を軽減している。一方、ＬＰＦ11からのフレーム間差分
信号の低域成分、すなわち、動き成分を含む低域ノイズ
は加算器13にも与えられる。加算器13はリミット回路７
の出力とＬＰＦ11の出力とを加算することにより、全帯
域のノイズ成分を係数器４に出力する。

【００２７】係数回路４は加算器13の出力に動き信号Ｍ
に基づく係数ｋを乗算することにより、ノイズ成分を抽
出して減算器２に与える。減算器２は入力映像信号から
係数回路４の出力を減算してノイズを除去して出力す
る。

【００２８】このように、本実施例においては、高域の
フレーム間差分信号、特にその小振幅成分は動き成分で
はなくノイズ成分である可能性が高いことを考慮して、
動き検出回路６がフレーム間差分信号の低域についての
み動き検出を行い、リミット回路７によってフレーム間
差分信号の高域小振幅成分を抽出しており、ＬＰＦ11か
らの低域ノイズとリミット回路11からの高域ノイズとを
加算して動き信号に基づく係数を付与してノイズを抽出
している。これにより、動きの検出漏れによって残像等
が発生することを防止すると共に、高域ノイズを動きと
誤検出してノイズ除去効果が低下してしまうことを防止
することができる。このため、高域ノイズ及びインパル
ス状のノイズを含む映像信号並びに残留色信号を含むＶ
ＴＲ再生輝度信号等が入力された場合でも確実にノイズ
を除去して画質を向上させることができる。

【００２９】図２は本発明の他の実施例を示すブロック
図である。図２において図１と同一の構成要素には同一
符号を付して説明を省略する。

【００３０】本実施例が図１の実施例と異なる点は、Ｌ
ＰＦ11の出力をリミット回路15を介して加算器13に与え
ている点である。リミット回路15はＬＰＦ11出力のうち
小振幅成分のみを加算器13に出力する。

【００３１】このように構成された実施例においては、
リミット回路15によって、ＬＰＦ11から出力されたフレ
ーム間差分信号の低域成分のうち小振幅成分のみが加算
器13に与えられる。フレーム間差分信号の低域成分には
ノイズ成分の外に動き成分も含まれるが、リミット回路
15は大振幅成分が動き成分であるものと判断して抑圧し
ており、加算器13に供給される信号は低域ノイズである
可能性が高くなる。従って、動きの検出漏れが発生した
場合でも、動き成分が係数回路４を介して減算器２に与
えられることが防止され、残像等の動画時の弊害が一層
軽減される。

【００３２】大振幅のノイズ成分はリミット回路７，15
によって抑圧されるので、大振幅のノイズに対するノイ
ズ低減効果は低下する。しかし、リミッタ７，15によっ
て、殆どの動き成分は加算器13に出力されず動き検出漏
れによる弊害が著しく軽減されるので、動き検出回路６
における検出感度を低下させて全体としてはノイズ低減
効果を向上させることができる。なお、動き検出回路６
において低域の動きを検出しているので、低域について
は動きの検出漏れは少なく、リミット回路15のリミット
レベルをリミット回路７のリミットレベルよりも高く設
定することができる。

【００３３】図３は本発明の他の実施例を示すブロック
図である。図３において図１と同一の構成要素には同一
符号を付して説明を省略する。図１の実施例において
は、動き検出回路によって動画と判定されるとノイズが
除去されない。本実施例は動画時にはライン相関によっ
てノイズ除去を行うものである。

【００３４】本実施例はラインノイズリダクション回路
８及び混合回路９を設けた点が図１の実施例と異なる。
すなわち、入力映像信号は減算器２，３に与えられると
共に、ラインノイズリダクション回路８にも与えられ
る。ラインノイズリダクション回路８はライン櫛型フィ
ルタによって構成されており、ライン相関を利用して入
力映像信号のノイズを除去して混合回路９に出力するよ
うになっている。減算器２の出力はフレームメモリ５に
与えられると共に、混合回路９にも与えられる。混合回
路９は動き検出回路６からの動き信号Ｍに基づく比率で
２入力を混合して出力映像信号として出力するようにな
っている。

【００３５】このように構成された実施例においては、
減算器２からはフレーム相関を利用してノイズが除去さ
れた映像信号が混合回路９に出力される。減算器２の出
力は静画部分については確実にノイズ除去されている
が、動画部分はノイズが除去されていない。一方、ライ
ンノイズリダクション回路８はライン相関を利用してお
り、動画についても入力映像信号のノイズを除去して混
合回路９に出力する。混合回路９は、動き検出回路６か
ら動き信号Ｍが与えられ、ラインノイズリダクション回
路８の出力と減算器２の出力とをＭ：（１−Ｍ）の割合
で混合して出力する。すなわち、混合回路９は動きが大
きいほど、ラインノイズリダクション回路８の出力の割
合を高くして、動画時のノイズを除去する。こうして、
静画時及び動画時のいずれでも十分なノイズ除去効果を
得ることができる。

【００３６】他の作用及び効果は図１の実施例と同様で
ある。

【００３７】図４は本発明の他の実施例を示すブロック
図である。図４において図３と同一の構成要素には同一
符号を付して説明を省略する。

【００３８】本実施例は動き検出回路16を採用した点が
図３の実施例と異なり、動き検出回路16はＬＰＦ11の出
力を動き信号Ｍ′に変換して混合回路９に与える。すな
わち、係数回路４は動き検出回路６からの動き信号Ｍに
よって制御され、混合回路９は動き検出回路16からの動
き信号Ｍ′によって制御される。なお、動き検出回路16
からの動き信号Ｍ′（０≦Ｍ′≦１）は、完全静画では
Ｍ′＝０であり、完全動画ではＭ′＝１である。混合回
路９はラインノイズリダクション回路８の出力と減算器
の出力とをＭ′：（１−Ｍ′）の割合で混合して出力す
ることになる。

【００３９】このように構成された実施例においては、
係数回路４と混合回路９とを独立して制御しているの
で、動き検出回路６，16の動き検出感度を異なるものと
することができる。一方、混合回路９は巡回ループを構
成していないので、動きの検出漏れによって大きな影響
を受けることはない。従って、例えば、動き検出回路16
の動き検出感度を動き検出回路６よりも低下させること
によって、動きの検出漏れによって大きな弊害が生じる
ことなくノイズ除去効果を向上させることができる。

【００４０】なお、上記各実施例においては、フレーム
相関を利用したノイズリダクション回路について説明し
たが、フレームメモリに代えてフィールドメモリを使用
することによって、フィールド相関を利用したノイズリ
ダクション回路を構成することができる。また、巡回型
のノイズリダクション回路について説明したが、非巡回
型のノイズリダクション回路に適用可能であることは明
らかである。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ノ
イズ成分と動き成分とを判別してフレーム相関を利用し
たノイズ除去を行うことにより、動画時の画質劣化を抑
制すると共に、十分なノイズ除去効果を得ることができ
るという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る動き適応ノイズリダクション回路
の一実施例を示すブロック図。

【図２】本発明の他の実施例を示すブロック図。

【図３】本発明の他の実施例を示すブロック図。

【図４】本発明の他の実施例を示すブロック図。

【図５】従来の動き適応ノイズリダクション回路を示す
ブロック図。

【図６】従来の動き適応ノイズリダクション回路を示す
ブロック図。

【符号の説明】

２，３，12…減算器、４…係数回路、５…フレームメモ
リ、６…動き検出回路、７…リミット回路、11…ＬＰ
Ｆ、13…加算器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力された映像信号のＮ（Ｎは自然数）
   フレーム間又はＮフィールド間の差分信号を得る第１の
   減算手段と、 前記差分信号を低域成分と高域成分とに分割するフィル
   タ手段と、 このフィルタ手段によって分割された差分信号の高域成
   分のうち小振幅成分を高域ノイズとして抽出する抽出手
   段と、 前記フィルタ手段によって分割された差分信号の低域成
   分に基づいて絵柄の動きを検出して動き検出信号を出力
   する動き検出手段と、 前記フィルタ手段によって分割された差分信号の低域成
   分に前記動き検出信号に基づく係数を乗算すると共に前
   記高域ノイズに前記動き検出信号に基づく係数を乗算し
   て出力する係数手段と、 前記入力された映像信号から前記係数手段の出力を減算
   することによりノイズを除去して出力する第２の減算手
   段とを具備したことを特徴とする動き適応ノイズリダク
   ション回路。