JPS62208765A - Noise reduction device for television signal - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To reduce the noise without the deterioration of picture quality by controlling the characteristic of generation of a correction signal at low and high frequencies of picture. CONSTITUTION:A present input television signal x inputted from a terminal 1 is subtracted from a forecast signal x' from a forecast circuit 41 by a subtractor 11 to obtain a forecast error signal epsilon, which is led to a low pass filter 51 and its low frequency component epsilonL is converted into a control signal controlling the characteristic of a correction signal generating circuit 31 by a control circuit 61. A two-dimension spatial low pass filter is adopted as the low pass filter 51. Thus, the edge component and noise are separated and each horizontal/vertical edge is outputted as a low pass filter output and the low frequency component epsilonL is increased. Thus, the correction signal epsilon' is decreased at each horizontal and vertical edge and timewise fog is hardly caused.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明はテレビジョン信号の雑音低減装置、特に現在及
び過去のフレーム画像信号の持つ相関を利用して雑音を
低減するテレビジョン信号の雑音低減装置に関する。[Detailed Description of the Invention] [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a television signal noise reduction device, particularly a television signal noise reduction device that reduces noise by utilizing the correlation between current and past frame image signals. Regarding.

〔発明の技術的背景〕[Technical background of the invention]

従来の雑音低減装置（「画ｆ象のデジタル信号処理」日
刊工業新聞社、著者：吹抜敬彦、　Ｉ）　１１５〜ｐ１
１８参照）を第１６勝に示す。Conventional noise reduction device (“Digital signal processing of image f-phenomena” Nikkan Kogyo Shimbun, author: Takahiko Fukinuki, I) 115-p1
18) is shown in the 16th victory.

図 端子１より入力された現在の入力テレビジョン信号Ｘは
、減算器１１で予測回路４１からの予測信号金と減算さ
れ、予測誤差信号ε（＝’＞−ｘ）が得られる。この予
測誤差信号６は補正信号作成回路３１で補正信号Ｃ°に
変換後、加算器２１で前記現在の入力テレビジョン信号
Ｘと加算され、端子２より雑音が低減されたテレビジョ
ン信号ｙとして出力される。また、このテレビジ画ン信
号ｙは予測回路４１に加えられ、これを元に新たな予測
信号会が得られる。The current input television signal X input from the terminal 1 is subtracted by the prediction signal from the prediction circuit 41 in the subtracter 11, and a prediction error signal ε(='>-x) is obtained. This prediction error signal 6 is converted into a correction signal C° by a correction signal generation circuit 31, and then added to the current input television signal X by an adder 21, and outputted from a terminal 2 as a noise-reduced television signal y. be done. Further, this television picture signal y is added to the prediction circuit 41, and a new predicted signal sequence is obtained based on this.

ここで例えばＮＴＳＣ信号に対する予測回路４１は、第
は図に示すように構成される。雑音が低減されたテレビ
ジラン信号ｙは端子４１１より入力され、７レーム遅延
Ｌ１路４１３により遅延され、Ｙ／Ｃ分離回路４１４に
導びかれる。Ｙ／Ｃ分離回路４１４は輝度信号（Ｙ）と
色信号（Ｃ’）を分離する。色信号はクロマインバータ
４１５にて極性を反転された後。Here, for example, the prediction circuit 41 for an NTSC signal is configured as shown in the figure. The noise-reduced television broadcast signal y is input from the terminal 411, delayed by a 7-frame delay L1 path 413, and guided to the Y/C separation circuit 414. A Y/C separation circuit 414 separates a luminance signal (Y) and a color signal (C'). After the polarity of the color signal is inverted by a chroma inverter 415.

加算器４１６にて再び輝度信号と加算され、端子４１２
より予測信号金を得る。The adder 416 adds the luminance signal again to the terminal 412.
Get more predicted signal gold.

第１６図の回路におりて、入力をＸ、予測回路４１の出
力を会、加算器２１の出力をｙとし、補正信号Ｃ°を（
Ｑ−ｘ）に係数Ｋを掛けたものとすると、ｙは以下のよ
うに求まる。In the circuit shown in FIG. 16, the input is X, the output of the prediction circuit 41 is y, the output of the adder 21 is y, and the correction signal C° is (
If Q-x) is multiplied by a coefficient K, then y can be found as follows.

ｙ　＝　ｘ　＋　Ｋ　（会−Ｘ） ＝（１−Ｋ）ｘ＋Ｋｘ　　　（０≦Ｋ＜１）（１）一般
的に＋　Ａｘ　　ｘ　＋が小さい部分では被写体は、静
止している事が多く、大きい部分では動いていることが
多い。したがって、例えば第１８図に示すように＋　＋
　　ｘ　ｒが小さいときには１に近いＫを選び、＋　＋
−ｘ　＋が大きい時には、Ｋ＝Ｏとし、静止部分ではＸ
よりも雑音の小さいｘ　（＝　ｘ　）をまた動いている
部分では残像を避ける為にＸを出力することにより、入
力Ｘの画質を改善したｙを得ることができる。y = x + K (K - X) = (1 - K) x + Kx (0≦K<1) (1) Generally speaking, in areas where +Ax Parts are often moving. Therefore, for example, as shown in FIG.
When x r is small, choose K close to 1, + +
When −x + is large, K=O, and in the stationary part
By outputting x (=x), which has less noise than the input signal, in order to avoid afterimages in moving parts, it is possible to obtain y with improved image quality of the input X.

第１９図は他の従来例を示し、雑音が低減されたテレビ
ジラン信号ｙを得るに際し、入力テレビジラン信号Ｘに
代え、補正信号ｔ“を予測信号金に加算する点が第客図
のものと異なる。ミ立云；母社入力をＸ、加算器２１の
出力をｙ、予測回路の出力を今とし、（Ｘ−仝）に係数
（１−Ｋ）を掛けたものを補正信号ε“とすると、ｙは
。FIG. 19 shows another conventional example, which differs from the one in FIG. 1 in that when obtaining the television broadcast signal y with reduced noise, a correction signal t" is added to the predicted signal amount instead of the input television broadcast signal X. It is different from the above.The mother company input is X, the output of the adder 21 is y, the output of the prediction circuit is now, and the product of (X-仝) multiplied by the coefficient (1-K) is the correction signal ε" Then, y is.

ｙ＝（１−Ｋ）（ｘ−仝）十仝 ＝（１−Ｋ）ｘ＋に仝 と求まり、第１６図と同様の出力が得られる。y=(1-K)(x-仝)ten = (1-K) for x+ As a result, the same output as shown in FIG. 16 is obtained.

この雑音低減装置の伝達関数は、（１）式よυ以下のよ
うに求まる。The transfer function of this noise reduction device is determined as follows according to equation (1).

Ｙ＝ＣＩ−Ｋ）ｘ＋に会 ＝　（１−Ｋ）ｘ＋ＫｙＺｐ−まただし、ＺＦ−’　は
７レームよって伝達関数Ｈ（Ｚ、　　）は と表わされる。この特性を第λ図に示す。Y = CI - K) This characteristic is shown in Figure λ.

〔背景技術の問題点〕[Problems with background technology]

従来装置では、入カテレビジョン信号Ｘと予測信号仝の
差分εの大きさのみで動画像の動きによる差分か、静止
画画像の雑音による差分かを判断している。このため第
１８図に示した補正信号作成回路の特性を規定するεｐ
値を大きくすることにより、特には人間の目が追いかけ
ることのできる動画に対して、雑音を低減する事ができ
るが、第冗図に示される特性より、Ｃ０を増大させるこ
とは時間的な低減通過フィルタにおいて通過帯域を狭域 めていることになり、画像も時間的にぼけることＫなる
。またｔ。の値が小さい場合、今度は雑音が十分に低減
できないという欠点があった。In conventional devices, it is determined whether the difference is due to movement of a moving image or noise in a still image based only on the magnitude of the difference ε between the input television signal X and the predicted signal. Therefore, εp which defines the characteristics of the correction signal generation circuit shown in FIG.
By increasing the value, noise can be reduced, especially for videos that the human eye can follow, but from the characteristics shown in Figure 2, increasing C0 does not reduce noise in time. This means that the pass band is narrowed in the pass filter, and the image also becomes blurred over time. Also t. When the value of is small, there is a drawback that the noise cannot be sufficiently reduced.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明の目的は上述のテレビジラン信号の雑音低減装置
を改良し、特に人間の目が追い掛けることのできる動画
像に対しても、画質の劣化を招くことなく十分な雑音低
減効果を発揮し得る雑音低減装置を提供することである
。An object of the present invention is to improve the above-mentioned noise reduction device for television broadcast signals, and to achieve a sufficient noise reduction effect without deteriorating image quality, especially for moving images that the human eye can follow. An object of the present invention is to provide a noise reduction device.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明は、上記目的を達成するため、画像の雑音が時間
的だけでなく、空間的にもランダムに発生するという性
質に着目し、画像の低減域と高域において補正信号作成
の特性を制御することにより、画質の劣化なく雑音を低
減する。In order to achieve the above object, the present invention focuses on the property that image noise occurs randomly not only temporally but also spatially, and controls the characteristics of correction signal creation in the reduction region and high region of the image. This reduces noise without deteriorating image quality.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下、本発明の一実施例を説明するに先立ってこの発明
の原理説明をする。第１４図は物体が移動したときの現
在の入力信号Ｘと過去の画像信号からの予測信号会を重
ねて示したもので、第１５図は第１４図中のＳＳ１間の
信号逗幅を示したものである。Below, before describing one embodiment of the present invention, the principle of the present invention will be explained. Figure 14 shows the current input signal X when the object moves and the predicted signal from the past image signal overlaid, and Figure 15 shows the signal width between SS1 in Figure 14. It is something that

第１５図から明らかなように物体の動きに対して予測誤
差信号Ｘ−仝が空間的に広が−て生ずる。これは空間周
波数領域でみた時に、主に低域の成分となっている。As is clear from FIG. 15, the prediction error signal X is generated as it spreads spatially with respect to the movement of the object. When viewed in the spatial frequency domain, this is mainly a low frequency component.

生 一方、雑音の発＃は、時間的だけでなく、空間的にもラ
ンダムであシ、これは空間周波数領域で主に高域の成分
を持っていることを意味する。On the other hand, noise generation is random not only temporally but also spatially, which means that it mainly has high frequency components in the spatial frequency domain.

この点に着目して本発明は、予測誤差信号εの低域成分
の大きさεＬを参照し、この予測誤差信号ｅが画像の動
きによって生じているものなのか。Focusing on this point, the present invention refers to the magnitude εL of the low-frequency component of the prediction error signal ε and determines whether the prediction error signal e is caused by the movement of the image.

雑音により生じているものなのかを判断もするものであ
る。そしてこの判断結果に応じて補正信号作成回路３１
の特性を、例えば第２図に示すように低域成分６Ｌが増
大するにつれ、補正信号ε°の値が減少するように制御
することにより、画質の劣化なく雑音を低減するもので
ある。It also determines whether the noise is caused by noise. Then, according to this judgment result, the correction signal generation circuit 31
For example, as shown in FIG. 2, as the low frequency component 6L increases, the value of the correction signal ε° is controlled to decrease the value of the correction signal ε°, thereby reducing noise without deteriorating the image quality.

第１図に本発明の一実施例を示す。端子１より入力され
た現在の入カテレビジッン信号Ｘは、減算器１１で予測
回路４１からの予測信号会と減算され予測誤差信号εが
得られる。この予測誤差信号Ｃは低域フィルタ５１に導
びかれ、弐その低域成分ＣＬは制御回路６１にて補正信
号作成回路３１の特性を制御する制御信号に変換される
。補正信号作成回路３１の出力である補正信号ε′は、
加算器２１にて現在の人カテレビジョン信号Ｘと加算さ
れ、端子２よυ雑音が低減されたテレビジｌン信号ｙと
して出力される。また、この雑音低減信号ｙは予測回路
４１に加えられ新たな予測信号会が得られる。FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. The current input television signal X inputted from the terminal 1 is subtracted by the predicted signal from the prediction circuit 41 in the subtracter 11 to obtain the predicted error signal ε. This prediction error signal C is guided to a low-pass filter 51, and its low-frequency component CL is converted by a control circuit 61 into a control signal for controlling the characteristics of the correction signal generation circuit 31. The correction signal ε', which is the output of the correction signal generation circuit 31, is
The adder 21 adds it to the current human television signal X, and outputs it to the terminal 2 as a television signal y with reduced noise. Further, this noise reduction signal y is added to the prediction circuit 41 to obtain a new prediction signal set.

第３図に補正信号作成回路３１をＲＯＭで構成した時の
、制御回路６１の一例を示す。端子６１１１から入力し
た予測誤差信号ｅの低域成分ＥＬは、絶対値回路６１２
により絶対値に変換された後、データ圧縮回路６１３に
て制御信号として例えば８ビツトデータから２ビツトデ
ータに圧縮され、予測誤差信号εとともにＲ，ＯＭ　３
１３に入力される。FIG. 3 shows an example of the control circuit 61 when the correction signal generation circuit 31 is constructed from a ROM. The low frequency component EL of the prediction error signal e inputted from the terminal 6111 is sent to the absolute value circuit 612.
After being converted into an absolute value by the data compression circuit 613, the data is compressed from, for example, 8-bit data to 2-bit data as a control signal.
13.

さて、上記構成における雑音低減装置においては空間周
波数領域で高域成分を有する画像のエツジ部分でのエツ
ジ成分と本来の雑音との判別を誤たずに行う必要がある
。この判別を誤った場合にはエツジ部分が時間的にぼけ
る可能性がある。ここで、特に視覚上問題になるのは、
水平あるいは垂直エツジ部分であって、斜めのエツジ部
分は、人間の視覚上特に問題にはならない。Now, in the noise reduction device having the above configuration, it is necessary to distinguish between the edge components at the edge portions of an image having high-frequency components in the spatial frequency domain and the original noise without making a mistake. If this determination is incorrect, the edge portion may become blurred over time. Here, the visual problem is particularly
Horizontal or vertical edge portions, such as diagonal edge portions, pose no particular problem to human vision.

空間周波数領域上、水平のエツジは第４図に示す模式的
な空間周波数特性図において斜線を施したＡの領域であ
シ、垂直の一二ッジは同図において粒点を施し九Ｂの領
域となっている。よって。In the spatial frequency domain, the horizontal edge is the shaded area A in the schematic spatial frequency characteristic diagram shown in Figure 4, and the vertical edge is the shaded area A in the diagram. It has become an area. Therefore.

本発明の低域通過フィルタ５１は上記Ａ、Ｂの領域を含
む例えば、第５図の斜線部分Ｃを通過帯域とする２次元
空間低域フィルタを採用している。これにより上記エツ
ジ成分と雑音との分離が成され水平・垂直の各々のエツ
ジ部分も低域通過フィルタ出力として出力され、低域成
分εＬは増大する。The low-pass filter 51 of the present invention employs a two-dimensional spatial low-pass filter whose pass band is, for example, the shaded area C in FIG. 5, which includes the regions A and B described above. This separates the edge component from the noise, and the horizontal and vertical edge portions are also output as low-pass filter outputs, increasing the low-frequency component εL.

したがって、水平・垂直の各々のエツジ部分では補正信
号ε゛は小さくなり、時間的ぼけは、はとんど生じなく
なる。なお、第５図に示した低域通過フィルタ特性を実
現するデジタルフィルタのタップ係数の一例を第６図に
示す。図において、水平方向の係数は単位画素遅延後の
各信号のゲインを示しており、垂直方向の係数は１水平
ライン遅延後の各信号のゲインを示している。Therefore, the correction signal ε' becomes small at each of the horizontal and vertical edge portions, and temporal blur hardly occurs. Note that FIG. 6 shows an example of tap coefficients of a digital filter that realizes the low-pass filter characteristics shown in FIG. 5. In the figure, the coefficients in the horizontal direction indicate the gain of each signal after being delayed by a unit pixel, and the coefficients in the vertical direction indicate the gain of each signal after being delayed by one horizontal line.

本発明の他の実施例としては上記２次元低域フィルタに
代え、第７図に示すように水平及び垂直フィルタ５１４
，５１５を用いるものがある。水平及び垂直の低域通過
フィルタ５１４，５１５は各々第８図、第９図に示す通
過帯域を有するもので、この実施例では第１０図に傘寿
す各フィルタ出力の有無の４つの状態に応じて制御を行
うものである。すなわち第１０図中１の場合は予測誤差
信号ぼけ主に画像の動きにより生じた誤差であり、２，
３の場合は主に画像のエツジ部分の動きにより生じた誤
差、４の場合は主に雑音により生じた予測誤差信号を各
々表わしているとみなすことができ、これに応じ順次補
正信号ｉ１の値を増大させるものである。In another embodiment of the present invention, instead of the two-dimensional low-pass filter, horizontal and vertical filters 514 may be used as shown in FIG.
, 515 are used. The horizontal and vertical low-pass filters 514 and 515 have passbands shown in FIGS. 8 and 9, respectively, and in this embodiment, the passbands shown in FIG. It is used for control. In other words, in case 1 in Fig. 10, the prediction error signal blur is mainly an error caused by image movement, and 2,
Case 3 can be considered to represent an error mainly caused by movement of the edge portion of the image, and case 4 can be considered to represent a prediction error signal mainly caused by noise, and the value of correction signal i1 is sequentially adjusted accordingly. This increases the

なお、第１１図、第１２図は各々第８図、第９図に示し
た通過特性を有するデジタルフィルタを実現するタップ
係数の一例を示すものである。Note that FIGS. 11 and 12 show examples of tap coefficients for realizing a digital filter having the pass characteristics shown in FIGS. 8 and 9, respectively.

さらに１第１３図に示す本発明の実施例は第１９図に示
した従来例に対応したもので上述して来た実施例と同様
に予測誤差信号Ｃの低域成分εＬにより補正信号作成回
路３１を制御するものである。Furthermore, the embodiment of the present invention shown in FIG. 13 corresponds to the conventional example shown in FIG. 31.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上述べたように、本発明は雑音と画像信号とを時間的
のみならず空間的にも区別することにより人間の目が追
い掛けることのできる動画像においても補正信号作成回
路を制御することにより、画質の劣化なく極めて効果的
に雑音を低減することができる。As described above, the present invention distinguishes between noise and image signals not only temporally but also spatially, thereby controlling the correction signal generation circuit even in moving images that the human eye can follow. Noise can be extremely effectively reduced without deteriorating image quality.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第１図は本発明の一実施例に係る雑音低減回路の構成図
、第２図は本発明に用いられる補正信号作成回路の特性
図、第３図は本発明に用いられる制御回路及び補正信号
作成回路の一実施例を示す回路構成図、第４図はテレビ
ジョン信号のエツジ部分を示す模式的空間梼周波数特性
図、第５図は本発明に用いられる低減通過フィルタの通
過帯域を示す模式空間周波ａｑ＃性図、第６図は前記低
域フィルタを構成する際のタップ係数を示す数値表示図
、第７図、第１３図は本発明の他の実施例を示す構成図
、第８図、第９図は第７図に示した実施例の一部を構成
するフィルタの特性図、第１０図は第７図に示した実施
例における各フィルタの出力状態を説明するための状態
表示図、第１１図、第１２図は各々第８図、第９図の特
性を有する低域フィルタを構成する際のタップ係数を示
す数値表示図、第１４図、第１５図は人力テレビジ賃ン
信号の波形状態を示す模式図、第１６図、第４図は従来
装置の構成図、第１７図は予測回路の構成図、第１８図
は補正信号作成回路の特性図、第加図は雑音低減信号の
特性図である。 １１・・・減算器、　２１・・・９口算器、３１・・・
補正信号作成回路、　４１・・・予測回路。 ５１・・・低域通過フィルタ、６１川制御回絡、Ｘ・・
・入カテレビジ曹ン信号、仝・・・予測信号、ｙ・・・
雑音低域信号、　　ε・・・予測誤差信号。 ｇＬ・・・低域成分、　　　εＬ・・・制御信号、ε°
・・・補正信号。 代理人　弁理士　　則　近　憲　佑 同　　宇治　弘 第１図 第　２　図 第３図 第６図 第８図　　　　第９図 第１０囚 第１ＩＩ！！　　　　　　第１２閏 ｍＬ３図 ｍ１４図　　　　　　　　　　　第１５囚第１６図FIG. 1 is a block diagram of a noise reduction circuit according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a characteristic diagram of a correction signal generation circuit used in the present invention, and FIG. 3 is a control circuit and correction signal used in the present invention. A circuit configuration diagram showing one embodiment of the creation circuit, FIG. 4 is a schematic spatial frequency characteristic diagram showing the edge portion of a television signal, and FIG. 5 is a schematic diagram showing the pass band of the reduced pass filter used in the present invention. Spatial frequency aq# characteristic diagram; FIG. 6 is a numerical display diagram showing tap coefficients when configuring the low-pass filter; FIGS. 7 and 13 are configuration diagrams showing other embodiments of the present invention; 9 is a characteristic diagram of a filter forming a part of the embodiment shown in FIG. 7, and FIG. 10 is a state display for explaining the output state of each filter in the embodiment shown in FIG. 7. Figures 11 and 12 are numerical display diagrams showing tap coefficients when configuring low-pass filters having the characteristics shown in Figures 8 and 9, respectively. A schematic diagram showing the waveform state of the signal, Figures 16 and 4 are block diagrams of the conventional device, Figure 17 is a diagram of the block diagram of the prediction circuit, Figure 18 is a characteristic diagram of the correction signal generation circuit, and Figure 4 shows noise. FIG. 3 is a characteristic diagram of a reduced signal. 11...Subtractor, 21...9 Counter, 31...
Correction signal creation circuit, 41... prediction circuit. 51...Low pass filter, 61 river control circuit, X...
・Input TV signal, y...predicted signal, y...
Noise low-frequency signal, ε...Prediction error signal. gL...Low frequency component, εL...Control signal, ε°
...Correction signal. Agent Patent Attorney Nori Ken Chika Yudo Hiroshi UjiFigure 1Figure 2Figure 3Figure 6Figure 8Figure 9Figure 10 Prisoner 1II! ! 12th leap mL3 figure m14 figure 15th prisoner figure 16

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 到来する入力テレビジョン信号を予測する予測回路と、
この予測回路の出力する予測信号と前記入力テレビジョ
ン信号との差である予測誤差信号を出力する減算器と、
前記予測誤差信号の空間的な低域成分を抽出する低域通
過フィルタと、前記予測誤差信号に応じて補正信号を発
生する補正信号作成回路と、この補正信号作成回路を制
御し前記補正信号の特性を可変とする制御信号を前記低
域成分の供給を受け出力する制御回路とを具備し、前記
補正信号と入力テレビジョン信号あるいは前記補正信号
と予測信号のいずれかを加算器に導き、この加算器の出
力より雑音の低減されたテレビジョン信号を得ることを
特徴とするテレビジョン信号の雑音低減装置。a prediction circuit that predicts an incoming input television signal;
a subtracter that outputs a prediction error signal that is the difference between the prediction signal output by the prediction circuit and the input television signal;
a low-pass filter that extracts spatial low-frequency components of the prediction error signal; a correction signal generation circuit that generates a correction signal according to the prediction error signal; and a correction signal generation circuit that controls the correction signal generation circuit to generate the correction signal. a control circuit configured to receive and output a control signal having a variable characteristic by receiving the supply of the low-frequency component, and guiding either the correction signal and the input television signal or the correction signal and the prediction signal to an adder; A television signal noise reduction device characterized in that a television signal with reduced noise is obtained from the output of an adder.