(57)【要約】【課題】ノイズを効果的に除去する。【解決手段】入力映像信号と、出力映像信号は、各種遅延されて減算部３６および重み付け平均部３４に入力される。重み付け平均部３４では、複数のタイミングの画素についての重み付け平均値を算出する。減算部３６では、複数のタイミングの画素についての誤差を算出する。微分部４０は、複数の誤差から入力映像信号の２階微分に当たる値を算出する。加算部４２では、処理対象画素に対応する重み付け平均Ｅａと、２階微分Ｅｄと、誤差ｅを加算する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力映像信号中のノイズを低減して出力映像信号を得るノイズキャンセラであって、
入力映像信号の２階微分を算出する微分部と、
この微分部からの２階微分を入力映像信号に加算する加算部と、
を有することを特徴とするノイズキャンセラ。
【請求項２】
入力映像信号中のノイズを低減して出力映像信号を得るノイズキャンセラであって、
入力映像信号の遅延信号を得る入力側遅延部と、
出力映像信号の遅延信号を得る出力側遅延部と、
入力側遅延部からの遅延入力映像信号と、出力側遅延部からの遅延出力映像信号と、に基づく平均値演算により、平均値を求める平均部と、
平均部の出力と、入力映像信号の差から入力信号中のノイズ分を算出するノイズ抽出部と、
入力映像信号の２階微分を算出する微分部と、
この微分部からの２階微分と、平均部からの平均値と、ノイズ抽出部からのノイズ分を加算する加算部と、
を有し、
前記加算部から出力映像信号を得ることを特徴とするノイズキャンセラ。
【請求項３】
請求項２に記載のノイズキャンセラにおいて、
前記平均部において、入力映像信号および出力映像信号の両方における、複数のタイミングにおける前後の移動平均により複数の平均値を算出し、
前記ノイズ抽出部において、前記平均部からの複数のタイミングの平均値と対応する入力映像信号または出力映像信号との差から複数のタイミングのノイズを算出し、
前記微分部において、前記ノイズ抽出部からの複数のタイミングのノイズに基づき、現時点の入力信号におけるノイズの前後のノイズに対する変化量を算出することで２階微分を算出することを特徴とするノイズキャンセラ。
【請求項４】
請求項３に記載のノイズキャンセラにおいて、
前記微分部において、出力映像信号から求めたノイズの重みを大きくして、２階微分を算出することを特徴とするノイズキャンセラ。
【請求項５】
請求項２〜４のいずれか１に記載のノイズキャンセラにおいて、
前記平均部は、遅延出力映像信号の重みを遅延入力映像信号の重みに比べ大きな値とすることを特徴とするノイズキャンセラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力映像信号中のノイズを低減して出力映像信号を得るノイズキャンセラに関する。
【背景技術】
【０００２】
ディスプレイ表示用の映像信号には、その伝送過程などにおいて、ノイズが重畳される。そこで、このノイズを低減し、表示される映像を改善するための回路が各種知られている。例えば、自然画などでは、映像信号中の隣接画素間の相関が非常に強い。そこで、平滑化処理によってノイズを低減する回路が知られている。特許文献１では、出力映像信号の遅延信号を複数用意し、この複数の遅延出力映像信号の平均と入力映像信号の差を減衰させている。
【０００３】
【特許文献１】特公平６−３６６０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の方法によれば、ノイズの低減を図ることができるが、同時に輪郭部分の映像信号が除去されてしまい、再生映像がぼやけてしまうという問題がある。
【０００５】
本発明は、より効率的なノイズ除去を行う。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、入力映像信号中のノイズを低減して出力映像信号を得るノイズキャンセラであって、入力映像信号の２階微分を算出する微分部と、この微分部からの２階微分を入力映像信号に加算する加算部と、を有することを特徴とする。
【０００７】
また、本発明は、入力映像信号中のノイズを低減して出力映像信号を得るノイズキャンセラであって、入力映像信号の遅延信号を得る入力側遅延部と、出力映像信号の遅延信号を得る出力側遅延部と、入力側遅延部からの遅延入力映像信号と、出力側遅延部からの遅延出力映像信号と、に基づく平均値演算により、平均値を求める平均部と、平均部の出力と、入力映像信号の差から入力信号中のノイズ分を算出するノイズ抽出部と、入力映像信号の２階微分を算出する微分部と、この微分部からの２階微分と、平均部からの平均値と、ノイズ抽出部からのノイズ分を加算する加算部と、を有し、前記加算部から出力映像信号を得ることを特徴とする。
【０００８】
また、前記平均部において、入力映像信号および出力映像信号の両方における、複数のタイミングにおける前後の移動平均により複数の平均値を算出し、前記ノイズ抽出部において、前記平均部からの複数のタイミングの平均値と対応する入力映像信号または出力映像信号との差から複数のタイミングのノイズを算出し、前記微分部において、前記ノイズ抽出部からの複数のタイミングのノイズに基づき、現時点の入力信号におけるノイズの前後のノイズに対する変化量を算出することで２階微分を算出することが好適である。
【０００９】
また、前記微分部において、出力映像信号から求めたノイズの重みを大きくして、２階微分を算出することが好適である。
【００１０】
また、前記平均部は、遅延出力映像信号の重みを遅延入力映像信号の重みに比べ大きな値とすることが好適である。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明したように、本発明によれば、微分部で映像信号についての２階微分を算出する。この２階微分は、ノイズ成分に対応しており、この２階微分成分を除去することで、効果的なノイズ成分除去が行える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。
【００１３】
図４は、実施形態に係るノイズキャンセラのブロック図である。
【００１４】
入力映像信号は、遅延回路３０に入力される。この遅延回路３０は、入力映像信号について、０、Ｓ、２Ｓ、Ｈ、Ｈ＋Ｓだけ遅延した５つの信号を生成する。また、出力映像信号は、遅延回路３２に入力され、ここでＳ、Ｈ−Ｓ、Ｈ、Ｈ＋Ｓだけ遅延され、４つの信号が生成される。これによって、遅延回路３０において、図５における、Ｉ，Ｈ，Ｇ，Ｆ，Ｅの信号が得られ、遅延回路３２において、図５における、Ｄ，Ｃ，Ｂ，Ａの信号が得られる。
【００１５】
このようにして得られた、Ａ〜Ｉの映像信号は、重み付け平均部３４に供給される。この重み付け平均部３４は、画素Ｅについて、２つの遅延入力映像信号と、入力映像信号と、２つの遅延出力映像信号について、遅延出力映像信号の重みを大きくして重み付け平均を計算し、このときの入力映像信号に対応する画素Ｅの重み付け平均値Ｅａを算出する。さらに、この重み付け平均部３４においては、入力されてくる９つの映像信号から、画素Ｂ、Ｄ、Ｆ、Ｈについての重み付け平均値Ｂａ、Ｄａ、Ｆａ、Ｈａも算出する。
【００１６】
これらＢａ、Ｄａ、Ｅａ、Ｆａ、Ｈａについては、Ｂａ＝（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｅ）／４，Ｄａ＝（Ａ＋Ｄ＋αＧ＋Ｅ）／（３＋α），Ｅａ＝（Ｂ＋Ｅ＋Ｄ＋αＦ＋αＨ）／（３＋２α），Ｆａ＝（Ｃ＋αＦ＋αＩ＋Ｅ）／（２＋２α），Ｈａ＝（αＧ＋αＨ＋αＩ＋Ｅ）／（２＋２α）で算出する。
【００１７】
遅延回路３０，３２からの映像信号Ｂ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｈ、および重み付け平均部３４からの重み付け平均値Ｂａ、Ｄａ、Ｅａ、Ｆａ、Ｈａ、減算部３６に供給され、ここで映像信号から対応する重み付け平均値が減算され、各画素に対応する誤差ｂ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇが演算算出される。すなわち、各誤差は、ｂ＝Ｂ−Ｂａ、ｄ＝Ｄ−Ｄａ、ｅ＝Ｅ−Ｅａ、Ｆ＝Ｆ−Ｆａ、ｈ＝Ｈ−Ｈａで計算される。
【００１８】
減算部３６で得られた誤差ｂ，ｄ，ｅ，ｆ，ｈは、重み付加部３８に供給され、入力映像信号および遅延入力映像信号について、重みβ（β≦１）を乗算する。
【００１９】
このようにして得られた、重み付けした誤差信号は、微分部４０に供給される。この微分部４０は、入力映像信号についての２回微分Ｅｄを供給される誤差信号（差分）を利用して演算する。
【００２０】
すなわち、Ｅｄ＝｛（ｂ＋ｄ＋βｆ＋βｈ）／４｝−βｅを算出する。このＥｄは、画素Ｅについての重みを付けたノイズであるβｅの反転である−βｅから１階の差分を差し引いた値となっており、そのまま加算することで、一次のノイズから真のノイズを減算した値を反転した値になっている。
【００２１】
ここで、重みβを考慮するのは、入力映像信号については、出力映像信号に比べノイズを含むからである。
【００２２】
このようにして、微分部４０において得られた２階微分値Ｅｄと、重み付加部３８からのβｅと、重み付け平均部３４からのＥａは、加算部４２に供給され、ここでこれらが加算され、出力信号Ｓｏｕｔが得られる。すなわち、Ｓｏｕｔ＝Ｅａ＋Ｅｄ＋βｅによって、出力信号が得られる。
【００２３】
このように、本実施形態においては、入力映像信号についての２階微分を算出する。この２階微分は、差分の変化分であり、比較的高周波数の成分であり、ノイズの可能性が非常に高い成分である。特に、本実施形態では、２階微分について、重みを付けた誤差成分の差分によって算出している。従って、ノイズ分をより効果的に抽出することができる。
【００２４】
そして、この２階微分によって得たノイズ分Ｅｄを差分によって得た誤差成分ｅに重みを付けたβｅから減算して、得られた差分を信号に追加する。これによって、一旦除かれてしまったエッジ成分などを信号成分を付加することができ、出力信号における映像を改善することができる。
【００２５】
なお、２階微分成分Ｅｄについて、適当な重みを付けて、加算部４２に供給することも好適である。
【００２６】
図６には、他の実施形態が示してある。この例では、加算部４２に入力映像信号Ｅが直接供給される。そして、重み付加部３８からの出力は微分部４０にのみ供給され、微分部４０からの２階微分値Ｅｄが減衰部４４において、減衰（係数γ≦１が乗算）された後、加算部４２に供給される。従って、加算部４２における演算は、Ｓｏｕｔ＝Ｅ＋Ｅｄ’となる。すなわち、ノイズ除去が行われていない入力映像信号Ｅに対し、２階微分Ｅｄが加算され、Ｅｄの成分が出力信号Ｓｏｕｔから除かれる。なお、減衰部４４における減衰量γを考慮すれば、Ｓｏｕｔ＝Ｅ＋γＥｄ’であり、これによって２階微分の値の出力映像信号に対する寄与度を調整することができる。
【００２７】
ここで、この例では、画素Ｅの入力信号はそのまま出力されず、加算部４２においてノイズを除去されてから出力される。従って、２階微分は、Ｅｄ’＝｛（ｂ＋ｄ＋βｆ＋βｈ）／４｝−ｅを採用している。
【００２８】
図７には、図６に示した構成について単純化した構成を示してある。入力映像信号は、ノイズキャンセル回路５０に入力される。このノイズキャンセル回路５０は、入力映像信号および出力映像信号の遅延信号などを用いて、平均化処理を行いノイズをキャンセルする。ノイズキャンセル回路５０の出力は、減算部５２に入力され、入力映像信号からノイズキャンセル出力が減算され、ノイズ分が計算される。減算部５２において得られたノイズ分は、微分部５４に入力され、ここでノイズ分について差分が計算され、入力映像信号の２階微分が計算される。微分部５４からの２階微分成分は、減衰部５６において所定の減衰が行われた後、加算部５８に供給され、２階微分によって得られたノイズ分が入力信号から減算除去されて出力信号Ｓｏｕｔが得られる。
【００２９】
なお、上述の説明では、ＮＴＳＣのアナログ信号前提として説明したが、他のカラー信号であってもよいし、デジタル映像信号であってもよい。デジタル映像信号の場合には、映像信号が画素毎のデータであり、遅延時間Ｓを１画素分の時間とするとよい。
【００３０】
図１は、図４における遅延回路３０，３２と、重み付け平均部３４の部分の構成を示すブロック図である。入力映像信号は、３つに分岐され、１つは遅延時間Ｈ（Ｈは１水平期間）の遅延回路１０ａ、もう１つは遅延時間Ｈ−Ｓ（Ｓは色副搬送波の１／２周期）の遅延回路１０ｂに入力される。また、残りの１つの入力映像信号と、遅延回路１０ａ、１０ｂの遅延入力映像信号は、加算部１２に入力される。また、加算部１２の加算出力は、減衰部１４において、加算出力を平均値になるように減衰され、出力映像信号として出力される。
【００３１】
また、出力映像信号は、２つに分岐され、１つは遅延時間Ｈ（Ｈは１水平期間）の遅延回路１６ａ、もう１つは遅延時間Ｓ（Ｓは色副搬送波の１／２周期）の遅延回路１６ｂに入力される。そして、これら遅延回路１６ａ、１６ｂの出力である遅延出力映像信号は、係数乗算部１８ａ、１８ｂでそれぞれ係数α（α＞１）が乗算されて、加算部１２に供給される。
【００３２】
従って、加算部１２においては、１つの入力映像信号、２つの遅延入力映像信号、２つの遅延出力映像信号についての加算が行われる。また、係数乗算部１８ａ、１８ｂにおいて乗算する係数はともにαである。従って、減衰部１４においては、（１＋１＋１＋１×α＋１×α＝３＋２α）による除算が行われる。
【００３３】
図２には、映像信号の所定部分の構成図が示してある。３×３の画素で示してあり、画素Ｅが現在の処理対象の映像信号に対応し、遅延回路１０ａの出力が画素Ｅに該当する。画素Ｆは、画素ＥよりＳだけ未来の入力映像信号であり、遅延回路１０ｂによって得られる。画素Ｈは、画素ＥよりＨ（水平期間）だけ未来の入力映像信号であり、現在に入力映像信号が該当する。画素Ｄは、画素ＥよりＳだけ過去の出力映像信号であり、遅延回路１６ｂによって得られる。画素Ｈは、画素ＥよりＨ（水平期間）だけ過去の出力映像信号であり、遅延回路１６ａによって得られる。すなわち、入力映像信号については、現在の入力映像信号が画素Ｈでありこれが遅延時間０、画素Ｆが遅延時間Ｈ−Ｓ、画素Ｅが遅延時間Ｈ、出力映像信号については、画素Ｄが画素Ｅに対し遅延時間Ｓ、画素Ｂが画素Ｅに対し遅延時間Ｈである。
【００３４】
上述の加算部１２における加算は、画素Ｂ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｈの加算であり、画素Ｂ、Ｄに該当する出力映像信号の重みが入力映像信号より大きくなっている。これは、出力映像信号は、加算部１２においてすでにノイズ除去のための演算処理を受けたノイズの少ない映像信号だからである。このように、ノイズの少ない映像信号についての重みを大きくすることによって、得られる映像信号の効果的なノイズ低減を図ることができる。
【００３５】
各種のシミュレーションなどによれば、係数乗算部１８ａ、１８ｂにおける係数αは、２程度が好ましい。これによって、加算部１２および減衰部１４においては、（２Ｂ＋２Ｄ＋Ｅ＋Ｆ＋Ｈ）／（４＋３）の演算が行われ、５つの画素についての重み付け平均が計算される。
【００３６】
また、加算部１２と減衰部１４は、図３のような構成によって、１つの回路によって形成することが可能である。
【００３７】
すなわち、１つの入力映像信号と、２つの遅延入力映像信号はそれぞれ抵抗Ｒの一端に入力され、２つの遅延出力映像信号は、抵抗Ｒ／２の一端にそれぞれ入力され、これら抵抗の他端が供給接続され、ここが出力端になっている。これによって、上述した出力端に重み付け平均の結果の信号が得られる。
【００３８】
なお、本例では、遅延時間０の入力映像信号を利用したが、異なる遅延時間の信号が得られれば、すべてが遅延信号であってもよい。
【００３９】
また、上述の例では、対象画素Ｅの入力映像信号について、縦横の４つの周辺画素について考慮したが、さらに多くの周辺画素を考慮することも好適である。例えば、周辺８画素を考慮することも容易である。この場合、画素Ａ，Ｃ，Ｇ，Ｉについては、重みをその他の画素に比べ、１／√２とするとよい。さらに、対象画素についての重みをその他画素に比べ大きくすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】他の実施形態の構成を示す図である。
【図２】遅延時間とその対象となる映像信号の位置関係を示す図である。
【図３】加算部および減衰部の構成例を示す図である。
【図４】実施形態の構成を示す図である。
【図５】遅延時間とその対象となる映像信号の位置関係を示す図である。
【図６】他の実施形態の構成を示す図である。
【図７】図６の構成を単純化して示す図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０ａ，１０ｂ，１６ａ，１６ｂ，３０，３２  遅延回路、１２，４２，５８  加算部、１４，４４，５６  減衰部、１８ａ、１８ｂ  係数乗算部、３４  重み付け平均部、３６，５２  減算部、３８  重み付加部、４０，５４  微分部、５０  ノイズキャンセル回路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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