(57)【要約】ノイズ除去効果を大きくできると共にノイズ除去効果の増大に伴う動き部分の尾引きの発生を抑えることができ、強電界から弱電界に至るまでノイズ除去効果を大きくできると共にそれに伴う残像や張り付き感などの見た目の不自然さを解消することができる動き検出装置及びそれを用いたノイズリダクション装置が提供される。この動き検出装置はフレーム差分をしきい値と比較し、複数画素のブロックに対してその結果の総和をとりしきい値と比較し所望の信号を出力し、さらにこの出力を水平あるいは垂直方向に数画素拡大適用するなどして動き検出を実行する。このノイズリダクション装置はこの動き検出装置を用いる。
2004002135.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
映像入力信号をフレーム遅延させるフレームメモリと、
前記映像入力信号と前記フレームメモリから読み出されるフレーム遅延信号との差分をとる減算器と、
前記減算器の出力と任意のしきい値との比較を行なう比較部と、
前記比較部から出力される信号を遅延させる第１のラインメモリと、
前記第１のラインメモリの信号をさらに遅延させる第２のラインメモリと、
映像信号の各画素を中心に水平および垂直方向に隣接する複数の画素を一つのブロックとして、前記比較部からの出力と前記第１のラインメモリからの出力と前記第２のラインメモリからの出力に対して前記ブロック内の各画素の総和をとり、この和と任意のしきい値とを比較するブロック判別部と、
を備える動き検出装置。
【請求項２】
前記ブロック判別部の結果を
水平あるいは垂直方向に複数画素拡大適用したり、
時間軸方向に拡大適用したり、
前記ブロック判別部での処理前の信号と各画素において比較する
などして前記ブロック判別部のブロック単位の処理で発生する特異点を取り除いて動き検出結果信号を出力する特異点除去部を更に備える請求項１に記載の動き検出装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の動き検出装置と、
前記減算器の出力に対して係数をかけ、前記映像入力信号と加減算を行なうことによりノイズを除去するノイズリダクション処理部と、
前記比較部と前記特異点除去部とのライン遅延量だけ前記ノイズリダクション処理部からの出力を遅延させる第３のラインメモリと、
前記比較部と前記特異点除去部とのライン遅延量だけ前記映像入力信号を遅延させる第４のラインメモリと、
前記第３のラインメモリの出力と前記第４のラインメモリの出力とを前記動き検出結果信号に応じて選択して映像出力信号を出力するセレクタと
を備え、
前記フレームメモリに前記セレクタにより選択された映像出力信号が入力されるノイズリダクション装置。
【請求項４】
前記第４のラインメモリと前記セレクタとの間に挿入され、前記第４のラインメモリ出力にフィルタ処理を行なうフィルタ
を更に備え請求項３記載のノイズリダクション装置。
【請求項５】
前記比較部は前記減算器の出力をその値に応じて任意のしきい値により複数のレベルに重み付けを行なう重み付け処理部で構成され、
前記ブロック判別部は
前記第１のラインメモリからの出力および第２のラインメモリからの出力に対して前記ブロック内の各画素の総和をとる第１の加算器と、
前記加算器における加算結果に応じて非線形な連続関数を用いて前記ブロックの中心画素に対する動き係数として出力する動き係数生成部と
で構成される
請求項１または２に記載の動き検出装置。
【請求項６】
前記重み付け処理部からの出力に対して前記ブロック内の同一ラインにある画素の和をとる第２の加算器と
前記第２のラインメモリからの出力において前記ブロック内の同一ラインにある画素の和をとる第３の加算器と
を備え、
前記特異点除去部は、
前記第２の加算器の結果および前記第３の加算器の結果に応じて前記動き係数を補正し、
垂直方向に動き部分を拡大するあるいは前記動き係数生成部からの動き係数に対して水平方向に動き部分を拡大しブロック単位での処理で発生しやすい特異点を除去する
請求項５に記載の動き検出装置。
【請求項７】
請求項５あるいは請求項６に記載の動き検出装置と、
前記映像入力信号を１ライン遅延させる第５のラインメモリと、
前記メモリから読み出されるフレームあるいはフィールド遅延信号を１ライン遅延させる第６のラインメモリと、
前記第５のラインメモリからの信号および前記第６のラインメモリからの信号の差分をとる第２の減算器と、
前記第２の減算器の出力に任意のゲインをかける第１の掛け算器と、
前記第１の掛け算器の結果に請求項５あるいは請求項６に記載の前記動き検出装置から出力される動き係数をかける第２の掛け算器と、
前記第２の掛け算器の出力を前記第５のラインメモリの信号に前記第２の減算器における減算結果の正負の符号に応じて加減算を行なう加減算器と
を備え、
前記メモリに前記加減算器の映像出力信号が入力され、
前記メモリは（１フィールド−１ライン）あるいは（１フレーム−１ライン）の遅延信号を出力する
ノイズリダクション装置。
【請求項８】
水平および垂直方向およびフレームあるいはフィールド方向に画素ごとに複数のゲインを切り替えるセレクタを更に備え、
前記第１の掛け算器は前記セレクタからのゲインを前記第２の減算器の出力に対して掛ける
請求項７に記載のノイズリダクション装置。
【請求項９】
前記第２の減算器の出力信号の絶対値が所定のレベル以下なら前記第２の減算器の出力信号の絶対値を元の値より小さい値に連続的に調整を行ない、前記第１の掛け算器に出力するレベル調整部
を更に備える請求項７または８に記載のノイズリダクション装置。
【請求項１０】
前記映像入力信号と前記第５のラインメモリの信号において前記ブロック内に対応する画素の総和をとり、その平均信号レベルを算出する平均値回路と、
前記平均値回路の値に応じて前記第１の掛け算器でかけるゲインを調整するゲイン調整部と
を更に備える請求項９に記載のノイズリダクション装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載のノイズリダクション装置の出力に対し空間方向のローパスフィルタ処理を行なうフィルタ処理部と、
請求項１０に記載の動き検出装置から得られる連続的な動き係数の値により前記フィルタ処理部の出力と前記ノイズリダクション装置の出力信号とのブレンディングの比を決定するブレンディング係数演算部と、
前記フィルタ処理部の出力と前記ノイズリダクション装置の出力信号とを前記ブレンディング係数演算部で決定されるブレンディング係数によりブレンドするブレンディング処理部と、
前記ノイズリダクション装置の出力信号より映像の輪郭部を抽出する輪郭検出部と、
前記輪郭検出部からの出力により前記ブレンディング処理部の出力と前記ノイズリダクション装置からの出力信号とを切り替える第２のセレクタと
を備え、
前記第２のセレクタで選択された信号を前記メモリに入力する請求項１０に記載のノイズリダクション装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、テレビジョン受信機における映像信号処理技術に関する。
【背景技術】  ノイズの入った映像入力信号からノイズを除去する方法としてフレーム巡回型のノイズリダクションがある。例えば、映像出力信号（ノイズ除去されたもの）をフレーム遅延させたものと映像入力信号との差分をとり、この差分値に所望の巡回係数（０以上１未満）をかけ、これをもとの映像入力信号から加減算することによりノイズを除去するものがある。
その他にも、動き検出やノイズリダクションの従来技術については、特開２００２−９４８３４号公報や“トランジスタ技術ＳＰＥＣＩＡＬ”（松井俊也、Ｎｏ．５２、１９９９年、ＣＱ出版株式会社、８９−９２頁）などに記載されている。
以下、従来の技術について例を挙げて説明する。
図１８Ａと図１８Ｂは従来のフレーム巡回型ノイズリダクション装置の一例を示す。図１８Ａで、フレームメモリ１８０１は映像出力信号（ノイズ除去されたもの）１８０７をフレーム遅延する。減算器１８０２は、フレームメモリ１８０１の出力と映像入力信号１８０６とのフレーム差分をとる。この差分値は動き検出と巡回係数の生成を行なう動き検出及び巡回係数生成回路１８０３に入力される。動き検出及び巡回係数生成回路１８０３は差分値に応じて巡回係数を生成する。
図１８Ｂは、この差分値と巡回係数との関係の一例を示している。図１８Ｂにおいて、横軸１８１０は差分値を、縦軸１８１１は巡回係数を、曲線１８１２は差分値と巡回係数との関係をそれぞれ示している。曲線１８１２が示すように、動き検出及び巡回係数生成回路１８０３は差分が大きくなるにつれて巡回係数を非線形的に小さくする特性を持っている。これは動きが大きくなることと差分が大きくなることとの関連性を利用して動き検出をしていることになる。このようにして得られた巡回係数とフレーム差分とが乗算器１８０４において掛け合わせられる。さらに、加減算器１８０５が乗算器１８０４の出力をフレーム差分の符号に応じて映像入力信号１８０６から加減算することにより、ノイズが除去された映像出力信号１８０７が得られる。
上述の従来方式では、巡回係数を大きくすることでノイズ除去の効果は大きくなるが、この場合動きのある部分についてはフレーム差分に起因する尾引きの弊害が発生する。そこでフレーム差分値に応じて非線形処理したり、動き検出をしてその結果に応じて巡回係数を変えたりする方法がある。しかし、従来の動き検出はフレーム差分値をそのまま用いたり水平および垂直のエッジ検出を利用するものであるため、ノイズレベルと同程度かそれ以下のレベルである動き部分に対してはノイズと動きの区別ができない。この状態でノイズを除去しようとすると、尾引きの現象が発生する。従って、この様な状態では、尾引きの弊害を防ぐ観点から、ノイズ除去効果は限られている。
また、差分値に応じて非線形処理したり、動き検出をしてその結果に応じて巡回係数を変えたりする方法がある。この方法は、前述の非特許文献に記載されている。しかし、従来の動き検出はフレームあるいはフィールド差分値をそのまま用いたりするものである。この場合ノイズレベルと同程度かそれ以下のレベルである動き部分に対してはノイズと動きの区別ができない。この状態でノイズを除去しようとすると、残像の現象が発生する。従って、この様な状態では、残像の弊害を防ぐ観点から、ノイズ除去効果は限られている。
上記の構成では、フレーム差分において動きに起因する差分値がノイズに起因する差分値と同程度かそれ以下のレベルの場合には両者の区別ができないため尾引きの発生を防止する目的から巡回係数を大きくできずノイズ除去効果は制限される。
またノイズ量が多くなりやすい暗い部分に対して適応的にノイズ除去効果を高めるために、ＡＧＣ回路からの情報や入力信号レベルによりノイズ除去レベルを制御する方法も考えられる。しかし、ＡＧＣ回路との連携に新たな制御回路を付加する必要があり、また入力信号レベルそのものを使用する方法ではノイズの影響により空間方向において制御レベルの変動が起こりやすい。
さらに巡回型ノイズリダクションと空間方向のフィルタを用いた非巡回型ノイズリダクションとを動き検出結果により適応的に併用する場合、従来の不連続的な動き検出結果を用いると空間方向の不連続的な処理に伴い見た目上の不自然さが生じやすいうえ輪郭を含んだ動画領域に対して空間方向のフィルタをかけるため動画時において輪郭のボケが生じやすく輪郭補正回路を付加する必要がある。
また、一般的に映像の中では静止画部分や動画部分はあるまとまりを持って出現する。従って、その領域においては動き検出の結果から隣接画素間で同じ巡回係数を用いる可能性が高く、特に巡回係数を大きくした場合においてはこれにより映像の張り付き感など見た目の不自然さが生じやすい。また弱電界時においては動き検出におけるしきい値が大きくなり、巡回係数を大きくすると画面全体に膜が張ったような不自然さが生じやすい。
【発明の開示】
動き検出装置は少なくとも
映像入力信号をフレーム遅延させるフレームメモリと、
映像入力信号とフレームメモリから読み出されるフレーム遅延信号との差分をとる減算器と、
減算器の出力と任意のしきい値との比較を行なう比較部と、
比較部から出力される信号を遅延させる第１のラインメモリと、
第１のラインメモリの信号をさらに遅延させる第２のラインメモリと、
映像信号の各画素を中心に水平および垂直方向に隣接する複数の画素を一つのブロックとして、比較部からの出力と第１のラインメモリからの出力と第２のラインメモリからの出力に対してブロック内の各画素の総和をとり、この和と任意のしきい値とを比較するブロック判別部と、
を備える。
ノイズリダクション装置は少なくとも、
上述の動き検出装置と、
減算器の出力に対して係数をかけ、映像入力信号と加減算を行なうことによりノイズを除去するノイズリダクション処理部と、
比較部と特異点除去部とのライン遅延量だけノイズリダクション処理部からの出力を遅延させる第３のラインメモリと、
比較部と特異点除去部とのライン遅延量だけ映像入力信号を遅延させる第４のラインメモリと、
第３のラインメモリの出力と第４のラインメモリの出力とを動き検出結果信号に応じて選択して映像出力信号を出力するセレクタとを備え、
フレームメモリにセレクタにより選択された映像出力信号が入力される。
発明を実施する最良の形態
本発明は、従来の動き検出装置やノイズリダクション装置での課題を解決する動き検出装置及びそれを用いたノイズリダクション装置を提供する。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
まず、（実施の形態１）について、その詳細を説明する。
図１は本発明の（実施の形態１）における動き検出装置の構成図を示す。
フレームメモリ１０１は映像入力信号１０８をフレーム遅延させ、減算器１０２は映像入力信号１０８とフレームメモリ１０１から読み出されるフレーム遅延信号との差分をとる。比較部１０３は減算器１０２からの出力と所定のしきい値との比較を行ない、その結果に応じて所望の信号を発生する。第１のラインメモリ（図１ではラインメモリと記載する）１０４は比較部１０３から出力される信号を１ライン（１水平走査期間）遅延させ、第２のラインメモリ（図１ではラインメモリと記載する）１０５は第１のラインメモリ１０４の出力をさらに１ライン遅延させる。ブロック判別部１０６は、ブロック内の各画素の総和をとり、この総和と所定のしきい値とを比較し、その結果に応じて所望の信号をそのブロックの中心画素の値として出力する。このブロックは、各画素を中心にして、その画素と水平および垂直方向の近傍の幾つかの画素で構成される。ブロックを構成する画素は、比較部１０３および第１のラインメモリ１０４および第２のラインメモリ１０５から得られる。特異点除去部１０７は、ブロック判別部１０６などでの一連の処理で発生する特異点を取り除いて、動き検出結果として出力する。特異点除去部１０７で特異点を取り除く処理は、ブロック判別部１０６の結果を水平あるいは垂直方向に数画素拡大適用したり、時間軸方向に拡大適用したり、ブロック判別部１０６での処理前の信号と各画素において比較することなどにより実行される。
以下具体例を挙げてその動作を説明する。
減算器１０２は、映像入力信号１０８がフレームメモリ１０１において１フレーム遅延された信号と映像入力信号１０８との間でフレーム差分をとり、そのフレーム差分を比較部１０３に入力する。比較部１０３はフレーム差分と所定のしきい値とのレベルを比較し、その比較結果に応じて所望の信号を出力する。比較部１０３は、フレーム差分値の絶対値をとり、これとしきい値との大小関係を比べ、差分値の絶対値がしきい値より小さければ０、それ以上なら１の１ビットの信号を出力する。
図４Ａは、比較部１０３の特性例を示している。図４Ａにおいて、横軸４１１は上述のフレーム差分、縦軸４１２はフレーム差分の絶対値、直線４１３及び４１４はフレーム差分とフレーム差分の絶対値との関係を示している。また、フレーム差分とフレーム差分の絶対値は、しきい値４１５を境にして、領域４１６と領域４１７に分割される。比較部１０３は、領域４１６では０を、領域４１７では１を、それぞれ出力する。
このとき、フレーム差分信号に対しローパスフィルタ処理をするなどして多少のノイズを除去することも可能である。この１ビットの信号と、これが第１のラインメモリ１０４で１ライン遅延された信号と、第１のラインメモリ１０４の出力信号が第２のラインメモリ１０５でさらに１ライン遅延された信号とがブロック判別部１０６に入力される。
ブロック判別部１０６の動作を図４Ｂ及び図４Ｃと伴に説明する。図４Ｂにおいて、矢印４２１は画面の水平方向を、矢印４２２は画面の垂直方向をそれぞれ示している。画素Ｐ６を中心に３画素、５画素、３画素の計１１画素が１つのブロックとして処理される。このとき比較部１０３の出力は画素Ｐ９、画素Ｐ１０、画素Ｐ１１であり、第１のラインメモリ１０４の出力は画素Ｐ４、画素Ｐ５、画素Ｐ６、画素Ｐ７、画素Ｐ８であり、第２のラインメモリ１０５の出力は画素Ｐ１、画素Ｐ２、画素Ｐ３である。
図４Ｃは、図４Ｂの各画素に対する比較部１０３の出力を示している。斜線が施された画素は０で、斜線が施されていない画素は１を意味している。ブロック判別部１０６においては、この１１画素について、比較部１０３とラインメモリ１０４とラインメモリ１０５から出力された１ビットの信号（１か０）の総和をとり、その総和と所定のしきい値とでその大小関係を比較する。このとき総和の最小値は０で最大値は１１である。ブロック判別部１０６は、これがしきい値よりも小さければ０を、それ以上なら１の１ビットの信号を中心画素Ｐ６の値として出力する。ここで１の値をもつ画素は動きのある画素とみなされる。図４Ｃでは総和が７で、しきい値が６なので、ブロック判別部１０６はＰ６が動き部分であると判断して１を出力する。この処理は、映像の動き部分は複数の隣接画素である程度のまとまりをもって現れることと、ノイズは隣接画素間でばらばらに出現するというランダム性とを利用している。ブロック判別部１０６はこのようなブロックによる判別を各画素において行ない、その判別結果を特異点除去部１０７に入力する。
ここでは、水平あるいは垂直方向にブロック判別部１０６の結果を数画素拡大適用したり、時間軸方向に拡大適用したりする場合を例に挙げる。例えば、水平に１画素拡大適用するということは、図４Ｂにおいて画素Ｐ６が１（動き）ならば画素Ｐ５、画素Ｐ７も１とし動きのある画素とすることである。これは、上述のようなブロック判別においては動きの部分とそうでない部分の境界において誤判定（本来１である部分が０と判定される）が起こりやすいため、動画部分を拡大しこの誤判定を補正するものである。このようにして誤検出を補正した信号を動き検出の結果出力信号として出力する。このようなブロックによる判別を用いることにより入力信号に含まれるノイズの影響を抑えて映像の動き部分のみを検出することが可能になる。
（実施の形態２）
次に本発明の（実施の形態２）について、その詳細を説明する。
図２に（実施の形態２）におけるノイズリダクション装置の構成図を示す。図２のフレームメモリ２０１、減算器２０２、比較部２０３、第１のラインメモリ（図２ではラインメモリと記載する）２０４、第２のラインメモリ（図２ではラインメモリと記載する）２０５、ブロック判別部２０６、特異点除去部２０７は図１のフレームメモリ１０１、減算器１０２、比較部１０３、第１のラインメモリ１０４、第２のラインメモリ１０５、ブロック判別部１０６、特異点除去部１０７とそれぞれ同等の機能を有する。従って、これらについては詳細な説明を省略する。但し、フレームメモリ２０１はこのノイズリダクション装置の映像出力信号をフレーム遅延させる。
ノイズリダクション処理部２０８は減算器２０２の出力に対して所定の係数をかけ、映像入力信号２１２と加減算を行なうことなどによりノイズを除去する。第３のラインメモリ（図２ではラインメモリと記載する）２０９は、比較部２０３と特異点除去部２０７とのライン遅延量だけノイズリダクション処理部２０８からの出力を遅延する。第４のラインメモリ（図２ではラインメモリと記載する）２１０は、比較部２０３と特異点除去部２０７とのライン遅延量だけ映像入力信号２１２を遅延する。セレクタ２１１は、第３のラインメモリ２０９によって遅延されたノイズリダクション処理部２０８からの出力と第４のラインメモリ２１０によって遅延された映像入力信号２１２とを特異点除去部２０７からの動き検出結果に応じて選択する。そうして、セレクタ２１１は選択した信号を映像出力信号２１３として出力する。
以下具体例を挙げてその動作を説明する。
減算器２０２は、フレームメモリ２０１でフレーム遅延させられた映像出力信号２１３と映像入力信号２１２とのフレーム差分をとる。このフレーム差分を用いて前述した（実施の形態１）と同様の方法で動き検出が行われ、特異点除去部２０７から動き検出の結果信号として各画素に対して動き部分なら１が、そうでないなら０が出力される。一方、ノイズリダクション処理部２０８は減算器２０２の出力結果（フレーム差分）に対してその差分量に応じた所定の係数（０以上１未満）をかけ、その結果を映像入力信号２１２からフレーム差分の符号に応じて加減算することによりノイズ除去を行なう。第３のラインメモリ２０９は比較部２０３と特異点除去部２０７とのライン遅延量だけノイズリダクション処理部２０８からの出力を遅延する。また第４のラインメモリ２１０は比較部２０３と特異点除去部２０７とのライン遅延量だけ映像入力信号２１２を遅延する。すなわちこの場合、図４Ｂに示されるように３ラインのブロック判別を行ないその中心画素が１ライン遅延信号にあたるので、第３のラインメモリ２０９と第４のラインメモリ２１０では１ライン遅延が実行される。セレクタ２１１は第３のラインメモリ２０９によって遅延されたノイズリダクション処理部２０８からの出力と第４のラインメモリ２１０によって遅延された映像入力信号２１２とを特異点除去部２０７からの動き検出結果に応じて選択する。具体的には、セレクタ２１１は動き検出結果が１（動き）なら第４のラインメモリ２１０で遅延された映像入力信号を、０ならば第３のラインメモリ２０９で遅延されたノイズリダクション処理部２０８からの信号を選択し、映像出力信号２１３として出力する。このノイズリダクション装置では、図１に示された動き検出装置によってノイズの影響を抑えた動き検出ができるため、ノイズリダクション処理部２０８において従来よりもノイズ除去効果を大きくできるとともに動き部分に起因する尾引きの弊害も抑えることが可能となる。
（実施の形態３）
次に本発明の（実施の形態３）について、その詳細を説明する。
図３は（実施の形態３）におけるノイズリダクション装置の構成例を示す。
図３のフレームメモリ３０１、減算器３０２、比較部３０３、第１のラインメモリ（図３ではラインメモリと記載する）３０４、第２のラインメモリ（図３ではラインメモリと記載する）３０５、ブロック判別部３０６、特異点除去部３０７、ノイズリダクション処理部３０８、第３のラインメモリ（図３ではラインメモリと記載する）３０９、第４のラインメモリ（図３ではラインメモリと記載する）３１０、セレクタ３１１は図２のフレームメモリ２０１、減算器２０２、比較部２０３、第１のラインメモリ２０４、第２のラインメモリ２０５、ブロック判別部２０６、特異点除去部２０７、ノイズリダクション処理部２０８、第３のラインメモリ２０９、第４のラインメモリ２１０、セレクタ２１１とそれぞれ同等の機能を有する。従って、これらについては詳細な説明を省略する。フィルタ３１２（図３ではＬＰＦと記載する）はノイズの入った映像入力信号３１３に対してローパスフィルタ処理によりノイズ成分を軽減する。図２に記載されたノイズリダクション装置では、動き部分として検出され且つノイズを多く含んだ映像入力信号２１２がそのまま出力される部分と、ノイズリダクション処理部２０８でノイズが除去される部分とのノイズ量の差による見た目の不自然さが発生する場合がる。これに対し、図３の構成をとることにより、上述したノイズ量の差による見た目の不自然さを軽減することが可能になる。
なお、ノイズ量がそれほど多くない場合にはフィルタ処理による画質低下を避けるためこのフィルタ処理をしないように制御することも可能である。
（実施の形態４）
次に、本発明の（実施の形態４）について、その詳細を説明する。
図５は（実施の形態４）における動き検出装置の構成図を示す。
図５の映像入力信号５５１、減算器５０２、第１のラインメモリ（図５ではラインメモリと記載する）５０４、第２のラインメモリ（図５ではラインメモリと記載する）５０５、ブロック判別部５０８はそれぞれ図１の映像入力信号１０８、減算器１０２、第１のラインメモリ１０４、第２のラインメモリ１０５、ブロック判別部１０６と同じである。従って、これらについては詳細な説明を省略する。
メモリ５０１は図１のフレームメモリ１０１に対応する。重み付け処理部５０３は図１の比較部１０３に対応する。重み付け処理部５０３は図１の比較部１０３よりも多くのしきい値を持ち、出力パターン数も多い。即ち、重み付け処理部５０３は減算器５０２の出力をその値に応じて所定のしきい値により複数のレベルに重み付けを行なう。第１の加算器（図５では加算器と記載する）５０６と動き係数生成部５０７がブロック判別部５０８を構成している。
第１の加算器５０６は映像信号の各画素を中心に水平および垂直方向に隣接する複数の画素を一つのブロックとして扱い、重み付け処理部５０３の出力と第１のラインメモリ５０４の出力と第２のラインメモリ５０５の出力に対してブロック内の各画素の総和をとる。動き係数生成部５０７は第１の加算器５０６における加算結果に応じて非線形な連続関数を用いてブロックの中心画素に対する動き係数５３２を生成し、その動き係数５３２を出力する。
以下具体例を挙げてその動作を説明する。
重み付け処理部５０３は減算器５０２の出力をその値に応じて所定のしきい値により複数のレベルに重み付けを行なう。ここでは、４つのレベルに重み付けを行なう例を挙げて説明する。
図６Ａは４つのレベルに重み付けを行なう重み付け処理部５０３の入出力関係を示している。図６Ａにおいて、横軸６１１はフレーム差分、縦軸６１２はフレーム差分の絶対値、直線６１３及び６１４はフレーム差分とフレーム差分の絶対値との関係を示している。また、フレーム差分とフレーム差分の絶対値は、しきい値６１５と６１６と６１７を境にして、領域６１８と領域６１９と領域６２０と領域６２１とに分割される。重み付け処理部５０３はフレーム差分値の絶対値をとり、その大きさに応じて３つのしきい値（ｔｈ１、ｔｈ２、ｔｈ３）を用いてこれを０から３まで４つのレベルに重み付けを行なう。その絶対値がｔｈ１より小さければ領域６１８に相当するので０を、しきい値ｔｈ１以上ｔｈ２未満なら領域６１９に相当するので１を、ｔｈ２以上ｔｈ３未満なら領域６２０に相当するので２を、ｔｈ３以上なら領域６２１に相当するので３が出力される。このように、重み付け処理部５０３は０から３の何れかを示す２ビットの信号を出力する。このときフレーム差分信号に対しローパスフィルタ処理をするなどして多少のノイズを除去することも可能である。
この２ビットの信号と、これが第１のラインメモリ５０４で１ライン遅延された信号と、第１のラインメモリ５０４の出力信号が第２のラインメモリ５０５でさらに１ライン遅延された信号とが第１の加算器５０６に入力される。第１の加算器５０６は例えば図６Ｂのように画素Ｐ６の画素を中心にした合計１１画素を１つのブロックとして加算処理を行なう。重み付け処理部５０３の出力は画素Ｐ９、画素Ｐ１０、画素Ｐ１１であり、第１のラインメモリ５０４の出力は画素Ｐ４、画素Ｐ５、画素Ｐ６、画素Ｐ７、画素Ｐ８であり、第２のラインメモリ５０５の出力は画素Ｐ１、画素Ｐ２、画素Ｐ３である。矢印６３１と矢印６３２は図４Ｂの矢印４２１と矢印４２２とそれぞれ同じである。  第１の加算器５０６はこれら画素Ｐ１から画素Ｐ１１の１１画素の重み付けされた２ビットの値を加算処理し中心画素Ｐ６の値として出力する。すなわち加算結果の最小値は０であり最大値は３３であり、この値が大きいほどその領域が動き部分である可能性が高い。動き係数生成部５０７はこの加算結果に応じて非線形な連続関数を用いて中心画素Ｐ６に対する動き係数５３２を生成し、出力する。
図６Ｃは、動き係数生成部５０７の特性例を示している。図６Ｃにおいて、横軸６５１は第１の加算器５０６の加算結果を、縦軸６５２は動き係数生成部５０７から出力される動き係数を、線６５３は入力される加算結果と出力される動き係数との関係をそれぞれ示す。図６Ｃが示すように、加算結果が小さいほど動き係数は１に近く、加算結果が大きいと動き係数は０に近づく。即ち、静止画ほど１に近づき、加算結果が大きい動画ほど０に近い値が動き係数として算出される。実際にデジタル処理する場合、例えば３２から０といった整数値が出力され、処理の最後に３２で割られることになる。このとき加算結果が０に近い部分（加算結果がａ以下）についてはノイズに起因した値である可能性が高いので、静止画すなわち動き係数は１とする。また加算結果が大きくなると（加算結果がｂより大きい部分）動画である可能性が高いので動画すなわち動き係数を０とする。残りの部分については高次の関数により非線形な動き係数が算出される。このとき加算結果は、ａおよびｂの位置でそれぞれ１および０となるようにする。
この一例を図６Ｄと図６Ｅを用いて説明する。図６Ｄで、横軸６６１は加算結果を、縦軸６６２は演算結果を、線６６３は入力される加算結果と演算結果との関係をそれぞれ示す。また、図６Ｅで、横軸６７１は加算結果を、縦軸６７２は動き係数を、線６７３は入力される加算結果と出力される動き係数との関係をそれぞれ示している。まず加算結果からａ（１以上の整数）が引かれ、結果は（−ａ）以上（３３−ａ）以下となる。次に３２からこの結果が引かれ、（ａ−１）以上（３２＋ａ）以下となり、それが３２でリミットされると線６６３のようになる。この演算結果をｘ、ａを３としてｘに対して（ｘ４）／（３２３）という４次関数を求めると図６Ｅのような動き係数が得られる。
ここでは動き係数を３２倍したものになる（この動き係数を乗算する場合には乗算した後に３２で割ることになる）。デジタル処理を考えると実際には小数点以下は切捨てられることになるため、加算結果が２２以上で動き係数が０になる。これにより重み付け処理で用いるしきい値のみでより多くの動き係数を求めることができるため、より連続的な動き係数を用いた処理が可能になる。しきい値により動き係数を判別する方法では、連続的な係数を得るにはより多くのしきい値が必要となるため制御が複雑になるなどの問題が生じる。本実施の形態は、重み付け処理を行ない所定のブロック単位でその重み付け値の加算を行ない、そこから非線形の関数により動き係数を求める方法である。この方法では、重み付けすることでより少ない回路規模で非線形特性の連続的な動き係数を得ることができる。もちろん、重み付けしないでフレーム差分値をそのままブロック単位で加算し、その結果から非線形特性を持つ動き係数を求めることも可能である（重み付けのしきい値を増やしていくことに相当する）。またブロック単位で加算処理する目的は、映像の動き部分は複数の隣接画素である程度のまとまりをもって現れることと、ノイズは隣接画素間でばらばらに出現するランダム性を持つということを利用したものである。これによりノイズと動きを区別して入力信号に含まれるノイズの影響を抑えて映像の動き部分のみを検出することが可能になる。
（実施の形態５）
次に本発明の（実施の形態５）について、その詳細を説明する。
図７は（実施の形態５）における動き検出装置の構成図を示す。図７において、映像入力信号７３２、メモリ７０１、減算器７０２、重み付け処理部７０３、第１のラインメモリ（図７ではラインメモリと記載する）７０４、第２のラインメモリ（図７ではラインメモリと記載する）７０５、ブロック判別部７３１、第１の加算器（図７では加算器と記載する）７０６、動き係数生成部７０７、動き係数７３３はそれぞれ図５の映像入力信号５５１、メモリ５０１、減算器５０２、重み付け処理部５０３、第１のラインメモリ５０４、第２のラインメモリ５０５、ブロック判別部５０８、第１の加算器５０６、動き係数生成部５０７、動き係数５３２と同じである。従って、これらについての詳細な説明を省略する。
第２の加算器（図７では加算器と記載する）７０８は重み付け処理部７０３からの出力に対して、処理単位である上述のブロック内の同一ラインにある画素の和をとる。第３の加算器（図７では加算器と記載する）７０９は第２のラインメモリ７０５からの出力に対してブロック内の同一ラインにある画素の和をとる。特異点除去部７１０は第２の加算器７０８の加算結果および第３の加算器７０９の加算結果に応じて、動き係数生成部７０７から出力される動き係数を補正する。即ち、特異点除去部７１０は動き係数生成部７０７から出力される動き係数を垂直方向に動き部分を拡大したり、あるいは動き係数生成部７０７からの動き係数に対して水平方向に動き部分を拡大したりすることで、ブロック単位での処理で発生しやすい特異点を除去する。
以下具体例を挙げてその動作を説明する。
（実施の形態４）と同様の方法で映像入力信号７３２に対する動き係数が動き係数生成部７０７から出力される。第２の加算器７０８は図６Ｂの画素Ｐ９、画素Ｐ１０、画素Ｐ１１の３画素に対する重み付け処理部７０３で重み付けされた２ビットの値を加算する。また第３の加算器７０９は第２のラインメモリ７０５から出力される図６Ｂの画素Ｐ１、画素Ｐ２、画素Ｐ３の３画素に対する重み付けされた２ビットの値を加算する。それぞれの加算結果が特異点除去部７１０に入力される。
特異点除去部７１０は、その加算結果に応じて動き係数生成部７０７からの動き係数を補正し垂直方向に動き部分を拡大するあるいは動き係数生成部７０７からの動き係数に対して水平方向に動き部分を拡大しブロック単位での処理で発生しやすい特異点を除去する。
次に、特異点除去部７１０での処理の１例を示す。まず各画素に対して動き係数生成部７０７から出力される（実施の形態４）で示した図６Ｅのような動き係数に対し、左右１画素ないし２画素の最小値をその中心画素の動き係数とすることで水平方向に動き部分を拡大することができる。また垂直方向の動き部分の拡大では、図８に示されるように、第２の加算器７０８あるいは第３の加算器７０９の加算結果（最小値は０、最大値は９である）により処理ブロック単位の中心画素Ｐ６の動き係数を補正する。図８の矢印８０１、矢印８０２、画素Ｐ１から画素Ｐ１１は、図６Ｂの矢印６３１、矢印６３２、画素Ｐ１から画素Ｐ１１に対応する。特異点除去部７１０は、例えば加算結果が７以上なら画素Ｐ６の動き係数を０にするというようにして動き係数生成部７０７からの動き係数を補正し動き部分を拡大する。このような処理によりブロック単位での処理で発生しやすい特異点を除去することが可能になる。
（実施の形態６）
次に本発明の（実施の形態６）について、その詳細を説明する。
図９は（実施の形態６）におけるノイズリダクション装置の構成例を示す。図９における映像入力信号９５１、メモリ９０１、減算器９０２、重み付け処理部９０３、第１のラインメモリ（図９ではラインメモリと記載する）９０４、第２のラインメモリ（図９ではラインメモリと記載する）９０５、ブロック判別部９３１、第１の加算器（図９では加算器と記載する）９０６、動き係数生成部９０７の各ブロックは図５の映像入力信号５５１、メモリ５０１、減算器５０２、重み付け処理部５０３、第１のラインメモリ５０４、第２のラインメモリ５０５、ブロック判別部５３１、第１の加算器５０６、動き係数生成部５０７の各ブロックと同等の機能を有する。また第２の加算器（図９では加算器と記載する）９０８、第３の加算器（図９では加算器と記載する）９０９、特異点除去部９１０の各ブロックは図７の第２の加算器７０８、第３の加算器７０９、特異点除去部７１０各ブロックと同等の機能を有する。従って、これらについての詳細な説明を省略する。
第５のラインメモリ９１１（図９ではラインメモリと記載する）は映像入力信号９５１を１ライン遅延させる。第６のラインメモリ（図９ではラインメモリと記載する）９１２はメモリ９０１から読み出される信号を１ライン遅延させる。第２の減算器９１３は第５のラインメモリ９１１からの信号と第６のラインメモリ９１２からの信号の差分をとる。第１の掛け算器９１４は第２の減算器９１３の出力に所定のゲイン（０以上１以下）を掛ける。第２の掛け算器９１５は第１の掛け算器９１４の結果に動き係数生成部９０７および特異点除去部９１０により決定される動き係数を掛ける。加減算器９１６は、第２の減算器９１３における減算結果の正負の符号に応じて、第２の掛け算器９１５の出力を第５のラインメモリ９１１の信号に加減算する。メモリ９０１は加減算器９１６からの映像出力信号９５２を（１フレーム−１ライン）の遅延した信号を出力する。これは（実施の形態４）あるいは（実施の形態５）で示された動き検出装置を用いた巡回型ノイズリダクション装置である。
以下具体例を挙げてその動作を説明する。
減算器９０２は、映像出力信号（ノイズ除去された信号）９５２をメモリ９０１において（１フレーム−１ライン）遅延した信号と映像入力信号９５１との差分をとる。メモリ９０１における遅延量が１フレームよりも１ライン少ない理由は、（実施の形態４）あるいは（実施の形態５）で示された動き検出装置において動き係数の出力が映像入力信号９５１に対して１ライン遅れるからである。この差分に対して、（実施の形態４）および（実施の形態５）で説明された方法により、動き係数生成部９０７および特異点除去部９１０を経て動き係数が決定される。一方、第２の減算器９１３は、映像入力信号９５１が第５のラインメモリ９１１において１ライン遅延された信号と、メモリ９０１からの信号が第６のラインメモリ９１２において１ライン遅延された信号との差分をとる。第１の掛け算器９１４はその差分に対して任意のゲイン（０以上１以下）９１７を掛ける。このゲイン９１７は動き係数とは独立にかける係数であり巡回量を決定する要素の一つである。ゲイン９１７を大きくするとノイズ除去効果が大きくなる。デジタル処理の場合を仮定すると、第１の掛け算器９１４は実際には例えば３２倍したもの、すなわち０以上３２以下の整数値を差分値に掛けた後にその結果を３２で割る。第２の掛け算器９１５はこの第１の掛け算器９１４の結果に対して、動き係数生成部９０７および特異点除去部９１０により決定される動き係数を掛ける。このとき動き係数としては例えば（実施の形態４）で示された図６Ｅのような係数を掛ける。すなわち、第２の掛け算器９１５は動きに応じて０から３２までの整数値を掛け、その後３２で割ることになる。これにより、第１の掛け算器９１４で掛けられる全画素一様なゲイン（巡回量）がその画素の動き量に応じて調整されることになる。第２の掛け算器９１５の結果を第５のラインメモリ９１１の信号に対して第２の減算器９１３における減算結果の正負の符号に応じて加減算器９１６において加減算することによりノイズ除去することができる。
このノイズリダクション装置は実施の形態４あるいは実施の形態５に記載された動き検出装置を採用している。これらの動き検出装置を採用することにより、強電界から弱電界に到るまでノイズの影響を抑えた動き検出ができると同時に隣接画素間で映像の動き量に応じてより連続的な動き係数を得ることができる。そのため、本実施の形態におけるノイズリダクション装置はノイズ除去効果を大きくできるとともに残像や不連続的な係数を用いた処理に伴う映像の見た目の不自然さを軽減することが可能になる。
（実施の形態７）
次に本発明の（実施の形態７）について、その詳細を説明する。
図１０は（実施の形態７）におけるノイズリダクション装置の構成例を示す。図１０における映像入力信号１０５１、メモリ１００１、減算器１００２、重み付け処理部１００３、第１のラインメモリ（図１０ではラインメモリと記載する）１００４、第２のラインメモリ（図１０ではラインメモリと記載する）１００５、ブロック判別部１０３１、第１の加算器（図１０では加算器と記載する）１００６、動き係数生成部１００７の各ブロックは図５の映像入力信号５５１、メモリ５０１、減算器５０２、重み付け処理部５０３、第１のラインメモリ５０４、第２のラインメモリ５０５、ブロック判別部５０８、第１の加算器５０６、動き係数生成部５０７の各ブロックと同等の機能を有する。また、第２の加算器（図１０では加算器と記載する）１００８、第３の加算器（図１０では加算器と記載する）１００９、特異点除去部１０１０の各ブロックは図７の第２の加算器７０８、第３の加算器７０９、特異点除去部７１０各ブロックと同等の機能を有する。また、第５のラインメモリ（図１０ではラインメモリと記載する）１０１１、第６のラインメモリ（図１０ではラインメモリと記載する）１０１２、第２の減算器１０１３、第１の掛け算器１０１４、第２の掛け算器１０１５、加減算器１０１６各ブロックは図９の第５のラインメモリ９１１、第６のラインメモリ９１２、第２の減算器９１３、第１の掛け算器９１４、第２の掛け算器９１５、加減算器９１６の各ブロックと同等の機能を有する。従って、これらの詳細な説明は省略する。
第１のセレクタ１０１７は、制御信号１０４３に制御されて、第１のゲイン１０４１と第２のゲイン１０４２の何れか一方を選択する。第１のセレクタ１０１７は、水平および垂直方向およびフレームあるいはフィールド方向に画素ごとに決定される制御信号１０４３により複数のゲインを切り替える。
以下具体例を挙げてその動作を説明する。
（実施の形態６）で示された方法によりノイズを除去するノイズリダクション装置においては、映像入力信号９５１に対して第１の掛け算器９１４で第２の減算器９１３での差分結果に対してゲインを掛ける。本実施の形態におけるノイズリダクション装置においては、このゲインを複数用いこれらを水平および垂直方向およびフレームあるいはフィールド方向に画素ごとに切り替える。
図１１Ａと図１１Ｂは上述の切り替えの例を示している。両図は、フレーム内またはフィールド内での各画素におけるゲインを表示している。Ｇ１は第１のゲイン１０４１、Ｇ２は第２のゲイン１０４２を示す。画面１１０１と画面１１０２は隣り合うフレームまたはフィールドである。画面１１０１及び画面１１０２では、水平方向及び垂直方向にＧ１とＧ２が交互に切り替わっている。且つ、画面内の同一位置の画素に対して、画面１１０１と画面１１０２との間でもＧ１とＧ２が交互に切り替わっている。
上述のように水平および垂直方向さらにフィールドまたはフレーム方向で隣り合う画素同士で２つのゲインを切り替えるような制御信号１０４３を発生され、第１のセレクタ１０１７に入力される。第１のセレクタ１０１７はこの制御信号１０４３に従って２つのゲインを切り替える。この場合、一方のゲインに対し別のゲインをそれより小さく設定することで意図的に微小なノイズを付加し、ゲインが大きくなることに伴う残像や空間方向における映像の張り付き感などの見た目の不自然さを軽減できる。さらにゲインを切り替えることにより一つのゲインで処理を行なう場合よりも一方のゲインを大きく設定することができるため、より大きなノイズ除去効果が得られる。従って、例えば強電界時において張り付き感のないようにゲインを設定すれば一方のゲインを１にすることも可能になる。ノイズ除去の過程では一般的に同じ巡回係数をもつ画素が集まりやすい（特に静止画に近いエリアについては）ため張り付き感など見た目の不自然さが起こりやすい。しかし、このように画素単位でゲインを制御することによりこの現象を抑えることができる。この方法はもちろん他のノイズリダクション装置においても適用可能である。
（実施の形態８）
次に本発明の（実施の形態８）について、その詳細を説明する。
図１２は（実施の形態８）におけるノイズリダクション装置の構成例を示す。図１２における映像入力信号１２５１、メモリ１２０１、減算器１２０２、重み付け処理部１２０３、第１のラインメモリ（図１２ではラインメモリと記載する）１２０４、第２のラインメモリ（図１２ではラインメモリと記載する）１２０５、ブロック判別部１２３１、第１の加算器（図１２では加算器と記載する）１２０６、動き係数生成部１２０７の各ブロックは図５の映像入力信号５５１、メモリ５０１、減算器５０２、重み付け処理部５０３、第１のラインメモリ５０４、第２のラインメモリ５０５、ブロック判別部５０８、第１の加算器５０６、動き係数生成部５０７の各ブロックと同等の機能を有する。また、第２の加算器（図１２では加算器と記載する）１２０８、第３の加算器（図１２では加算器と記載する）１２０９、特異点除去部１２１０の各ブロックは図７の第２の加算器７０８、第３の加算器７０９、特異点除去部７１０各ブロックと同等の機能を有する。また、第５のラインメモリ（図１２ではラインメモリと記載する）１２１１、第６のラインメモリ（図１２ではラインメモリと記載する）１２１２、第２の減算器１２１３、第１の掛け算器１２１４、第２の掛け算器１２１５、加減算器１２１６各ブロックは図９の第５のラインメモリ９１１、第６のラインメモリ９１２、第２の減算器９１３、第１の掛け算器９１４、第２の掛け算器９１５、加減算器９１６と同等の機能を有する。また第１のセレクタ１２１７は図１０の第１のセレクタ１０１７と同等の機能を有する。第１のゲイン１２４１、第２のゲイン１２４２、制御信号１２４３は図１０の第１のゲイン１０４１、第２のゲイン１０４２、制御信号１０４３に相当する。従って、これらについての詳細な説明を省略する。
レベル調整部１２１８は、第２の減算器１２１３から出力される信号の絶対値レベルが所定のレベル以下ならこれを元の絶対値より小さい値に連続的に調整する。その調整された値は第１の掛け算器１２１４に入力される。
以下具体例を挙げてその動作を説明する。
（実施の形態６）および（実施の形態７）で示されたノイズリダクション装置では、映像入力信号１２５１に対して第１の掛け算器１２１４で第２の減算器１２１３での差分結果に対してゲインを掛けている。本実施の形態では、この差分の絶対値が所定の値以下ならば、レベル調整部１２１８はその差分の絶対値を元の値より小さい値に連続的に調整を行なう。
図１３はレベル調整部１２１８の入出力特性の一例を示している。図１３において、横軸１３０１はレベル調整部１２１８に入力される差分値、縦軸１３０２はレベル調整部１２１８から入力される値、折れ線１３０３はレベル調整部１２１８の入出力関係をそれぞれ示している。レベル調整部１２１８に入力される差分値をＤとし、しきい値をｔｈとする。レベル調整部１２１８は、入力される差分値Ｄがｔｈ／２以下ならＤ／２を出力し、ｔｈ／２より大きくｔｈ以下なら３Ｄ／２−ｔｈ／２を出力し、ｔｈ以上ならＤを出力する。この入出力特性により、しきい値ｔｈ以下の差分値においてノイズ除去効果は小さくなる。これは低レベルのノイズ除去量を意図的にある程度制限することになる。ところで、弱電界時のノイズ除去処理では画面全体の膜張り感などの見た目の不自然さが生じやすい。本実施の形態のようにして低レベルのノイズをある程度残すことにより、この見た目の不自然さを軽減することができる。電界のレベルに応じてしきい値を制御し、強電界ではレベル調整が効かないようにして弱電界になるにつれて低レベルのノイズ除去量を制限するようにすることができる。弱電界時には重み付け処理部１２０３のしきい値を大きくするため、ノイズ除去処理に伴い映像全体の膜張り感が増える傾向にある。しかし、このようなレベル調整を行なうことで見た目の不自然さを抑えつつ、より目立ちやすいレベルの大きなノイズを重点的に除去することが可能となる。差分値を調整する代わりにしきい値以下のゲインを小さくするなど、このレベル調整の方法は幾つか考えられるが低差分レベルのノイズ除去効果を抑えるという点では同じことである。
（実施の形態９）
次に本発明の（実施の形態９）について、その詳細を説明する。
図１４は（実施の形態９）におけるノイズリダクション装置の構成例を示す。図１４のメモリ１４０１、減算器１４０２、重み付け処理部１４０３、第１のラインメモリ（図１４ではラインメモリと記載する）１４０４、第２のラインメモリ（図１４ではラインメモリと記載する）１４０５、第１の加算器（図１４では加算器と記載する）１４０６、動き係数生成部１４０７、ブロック判別部１４３１の各ブロックは図５でのメモリ５０１、減算器５０２、重み付け処理部５０３、第１のラインメモリ５０４、第２のラインメモリ５０５、第１の加算器５０６、動き係数生成部５０７、ブロック判別部５０８の各ブロックと同等の機能を有する。また第２の加算器（図１４では加算器と記載する）１４０８、第３の加算器（図１４では加算器と記載する）１４０９、特異点除去部１４１０の各ブロックは、図７の第２の加算器７０８、第３の加算器７０９、特異点除去部７１０の各ブロックと同等の機能を有する。また第５のラインメモリ（図１４ではラインメモリと記載する）１４１１、第６のラインメモリ（図１４ではラインメモリと記載する）１４１２、第２の減算器１４１３、第１の掛け算器１４１４、第２の掛け算器１４１５、加減算器１４１６の各ブロックは、図９の第５のラインメモリ９１１、第６のラインメモリ９１２、第２の減算器９１３、第１の掛け算器９１４、第２の掛け算器９１５、加減算器９１６の各ブロックと同等の機能を有する。また第１のセレクタ１４１７は図１０の第１のセレクタ１０１７と同等の機能を有する。またレベル調整部１４１８は図１２のレベル調整部１２１８と同等の機能を有する。また第一のゲイン１４４１、第２のゲイン１４４２、制御信号１４４３は図１０の第１のゲイン１０４１、第２のゲイン１０４２、制御信号１０４３に対応する。従って、これらの詳細な説明は省略する。
平均値回路１４１９は映像入力信号１４５１と第５のラインメモリ１４１１の信号に対して（実施の形態４）で示した処理ブロック内に対応する画素の総和をとり、その平均信号レベルを算出する。ゲイン調整部１４２０は平均値回路１４１９で算出される平均値に応じて第１の掛け算器１４１４で掛けるゲインを調整する。
以下具体例を挙げてその動作を説明する。
（実施の形態８）に示された方法によりノイズを除去するノイズリダクション装置においては、第１の掛け算器１４１４はレベル調整部１４１８の出力に対して第１のセレクタ１４１７から出力されるゲインを掛けている。本実施例では、このゲインを処理対象の画素とその周辺画素の平均信号レベルを基にして制御する。
図１５Ａと図１５Ｂはその制御の一例を示す図である。図１５Ａに示されているように、映像入力信号１４５１のデータ１５０２と第５のラインメモリ１４１１からのデータ１５０１において（実施の形態４）で示された処理ブロック内に対応する画素、すなわち図６Ｂ中の画素Ｐ４から画素Ｐ１１に相当する８画素の平均信号レベルを平均値回路１４１９が算出する。そして、ゲイン調整部１４２０はこの平均信号レベルによりゲインを調整する。ゲイン調整部１４２０は、この平均信号レベルが大きい、すなわち明るい部分についてはゲインを相対的に小さくし、輝度レベルが小さい、すなわち暗い部分についてはゲインを大きめに設定する。
図１５Ｂは、ゲイン調整部１４２０の特性の一例を示している。図１５Ｂにおいて、横軸１５２１は平均値回路１４１９からの平均信号レベルを、縦軸１５２１はゲイン調整部１４２０でのゲイン調整量を、折れ線１５２３はその平均信号レベルとそのゲイン調整量との関係の一例を示している。ここでは、ゲイン調整部１４２０は第１のセレクタ１４１７からのゲインに対し例えば図１５Ｂのように折れ線的に調整し、ある平均信号レベルｔｈ以上ではゲインを９０％程度に設定する。すなわちもともとのゲイン設定は平均信号レベルが小さい場合を基準として設定することになる。このように平均信号レベルでゲインを調整することにより、同一フレーム内や同一フィールド内でもノイズ量の多くなりがちな信号レベルの小さい領域に対して画素ごとにノイズ除去効果を高めることができる。また、ＡＧＣ回路との連動をする必要もない。なおここでは回路や演算量の観点からこのような歪な８画素を一つのブロックとして平均信号レベルが求められているが、このブロックは任意に決定できる。ポイントは複数の画素の平均信号レベルを求めて、これによりゲインを調整することにある。入力信号レベルそのものを使用する方法ではノイズの影響により空間方向において制御レベルの変動が起こりやすくなる。本実施の形態はこの変動を軽減するために周辺の画素により平均化したものにより制御する。
（実施の形態１０）
次に本発明の（実施の形態１０）について、その詳細を説明する。
図１６は（実施の形態１０）におけるノイズリダクション装置の構成例を示す。
図１６のメモリ１６０１、減算器１６０２、重み付け処理部１６０３、第１のラインメモリ（図１６ではラインメモリと記載する）１６０４、第２のラインメモリ（図１６ではラインメモリと記載する）１６０５、第１の加算器（図１６では加算器と記載する）１６０６、動き係数生成部１６０７、ブロック判別部１６３１の各ブロックは図５でのメモリ５０１、減算器５０２、重み付け処理部５０３、第１のラインメモリ５０４、第２のラインメモリ５０５、第１の加算器５０６、動き係数生成部５０７、ブロック判別部５０８の各ブロックと同等の機能を有する。また第２の加算器（図１６では加算器と記載する）１６０８、第３の加算器（図１６では加算器と記載する）１６０９、特異点除去部１６１０の各ブロックは、図７の第２の加算器７０８、第３の加算器７０９、特異点除去部７１０の各ブロックと同等の機能を有する。また第５のラインメモリ１６１１、第６のラインメモリ１６１２、第２の減算器１６１３、第１の掛け算器１６１４、第２の掛け算器１６１５、加減算器１６１６の各ブロックは、図９の第５のラインメモリ９１１、第６のラインメモリ９１２、第２の減算器９１３、第１の掛け算器９１４、第２の掛け算器９１５、加減算器９１６の各ブロックと同等の機能を有する。また第１のセレクタ１６１７は図１０の第１のセレクタ１０１７と同等の機能を有する。またレベル調整部１６１８は図１２のレベル調整部１２１８と同等の機能を有する。また平均値回路１６１９、ゲイン調整部１６２０は図１４の平均値回路１４１９、ゲイン調整部１４２０と同等の機能を有する。従って、これらの詳細な説明は省略する。
フィルタ処理部１６２１は、加減算器１６１６の出力に対して空間方向のローパスフィルタ処理を行なう。ブレンディング係数演算部１６２２は、動き係数生成部１６０７および特異点除去部１６１０から得られる連続的な動き係数の値により、フィルタ処理部１６２１の出力と加減算器１６１６の出力信号とのブレンディングの比を決定する。ブレンディング処理部１６２３はフィルタ処理部１６２１の出力と加減算器１６１６の出力信号とをブレンディング係数演算部１６２２で決定されるブレンディング係数によりブレンドする。輪郭検出部１６２４は加減算器１６１６の出力信号から映像の輪郭部を抽出する。第２のセレクタ１６２５は、輪郭検出部１６２４からの出力により、ブレンディング処理部１６２３の出力と加減算器１６１６の出力信号とを切り替える。
以下具体例を挙げてその動作を説明する。
本実施の形態は、映像入力信号１６５１に対し（実施の形態６）および（実施の形態７）および（実施の形態８）および（実施の形態９）で示された方法によりノイズを除去するノイズリダクション装置の出力信号に対し、フィルタ処理部１６２１において空間方向のローパスフィルタ処理を行なう。例えば図１６のフィルタ処理部１６２１はラインメモリを追加せずに水平方向のみのフィルタを用いる。このフィルタ処理部１６２１の出力信号とフィルタ処理部１６２１の入力信号とがブレンドされることで、空間フィルタの効果が調整される。このとき、ブレンディング係数演算部１６２２は動き係数生成部１６０７および特異点除去部１６１０から得られる動き係数の値によりブレンディング係数を決定する。すなわち、（実施の形態６）および（実施の形態７）および（実施の形態８）および（実施の形態９）で示されたノイズリダクション装置においては、残像などの影響とのかねあいによりノイズ除去しにくい動画部分で残留ノイズが発生する場合がある。これにより、見た目の不自然さが発生する場合がある。本実施の形態はこの不自然さを軽減する。そのために、例えば（実施の形態４）で示された図６Ｅのような動き係数に対して、図１７に示されるようなブレンディングの比が設定される。
図１７と共にこのブレンディングの比を説明する。図１７の横軸１７０１、縦軸１７０２、曲線１７０３は図６Ｅの横軸６７１、縦軸６７２、曲線６７３にそれぞれ相当する。従って、これらの詳細な説明は省略する。図１７に示されるように、動画に近いすなわち動き係数が小さい画素ほど空間方向のフィルタのブレンディング割合は大きくなる。あるしきい値ｔｈ１７０４を設定し、動き係数１７０２がｔｈ以上（静止に近い）の領域１７０９ならフィルタ処理部１６２１の出力のブレンディング割合は０（すなわち（実施の形態９）以前で示されたノイズリダクション装置の出力そのもの）に、３ｔｈ／４以上でｔｈ未満の領域１７０８ならその割合は１／４に、ｔｈ／２以上で３ｔｈ／４未満の領域１７０７ならその割合は１／２に、ｔｈ／４以上でｔｈ／２未満の領域１７０６ならその割合は３／４に、ｔｈ／４未満の領域１７０５ならその割合は１（すなわちフィルタ処理部１６２１の出力そのもの）に設定される。このしきい値ｔｈ１７０４を変化させることにより空間方向のフィルタの効果を制御できるので、弱電界になるにつれてこのしきい値を大きくするとよい。なおこのブレンディング係数（上述のブレンディング割合）も関数をもちいて計算するなど幾つかの算出方法が考えられる。このように決定されるブレンディング係数により、ブレンディング処理部１６２３においてフィルタ処理されない信号とフィルタ処理された信号とがブレンドされることで、動き量に応じて空間方向のフィルタ処理の効果が調整される。さらに空間方向のフィルタをかけることによる映像のボケを防止するため、輪郭検出部１６２４において輪郭部分が検出される。例えば水平方向のみのフィルタをかける場合には水平差分をとり、この差分があるレベル以上なら輪郭であると判断し、その左右１、２画素については空間方向のフィルタをかけないように第２のセレクタ１６２５が制御される。その結果、フィルタ処理されていない信号が出力される。このような処理により、巡回型のノイズ除去処理に伴って発生しやすい残留ノイズによる動画部分の見た目の不自然さを軽減することが可能となる。同時に輪郭補正回路を付加することなく、空間方向のフィルタ処理に伴う輪郭部のボケをある程度抑えることができる。
以上に記載した通り、本発明では、ノイズのランダム性を利用して映像出力信号をフレーム遅延させた信号と映像入力信号とのフレーム差分をとり、この差分値に対して所定のしきい値との比較が行われる。その結果出力される信号について、各画素を中心に水平および垂直方向に隣接する数画素のブロックの総和がとられ、この総和が所定のしきい値と比較され、ブロックの中心画素の値として所望の信号が出力される。さらにこの出力を水平あるいは垂直方向に数画素拡大適用したり、時間軸方向に拡大適用したり、ブロック判別部での処理前の信号と各画素において比較するなどしてブロック単位での処理で発生しやすい特異点が取り除かれる。こうすることにより、映像入力信号に含まれるノイズの影響を抑えて映像の動き部分のみを検出することが可能となる。さらにフレーム差分に対して所望の係数をかけ映像入力信号と加減算を行なうことなどにより、ノイズを除去した信号と映像入力信号とがこの動き検出結果に応じて画素ごとに選択されて映像出力信号となる。こうすることによりノイズ除去効果を大きすることができるとともに映像の動きに起因する尾引きの弊害を抑えることが可能となる。
また、本発明はノイズの入った映像入力信号に対してフレーム差分値の大きい動き部分の検出に加え、ノイズレベルと同程度かそれ以下のフレーム差分値を持つ映像の動き部分とノイズとを区別してノイズの影響を抑えた映像の動き検出を行ない、さらにこれを用いたノイズ除去装置を構築する。そうすることにより、従来よりもノイズ除去効果を大きくすると同時に、ノイズ除去効果の増大に伴う動き部分の尾引きの発生を抑えることが出来る。
また、本発明のより、ノイズが多い場合にノイズが除去される部分とのノイズ量の差による見た目の不自然さを軽減することが可能となる。
また、本発明はノイズのランダム性を利用して空間方向の幾つかの画素情報から動き検出を行ない、ルックアップテーブルなどを用いず回路規模を抑えた方法により映像の動き量に応じて隣接画素感でより連続的な動き係数を出力する動き検出装置を提供する。さらに、これを用いたノイズリダクション装置を構築することによりノイズ除去効果を向上させると同時に残像や不連続的な係数を用いた処理に伴う映像の見た目の不自然さを抑えることを可能にする。
さらに、本発明は、周辺に対してノイズ量が多くなりやすい暗い部分において、ＡＧＣ回路などの情報を用いずにノイズの影響を抑えて適応的にノイズ除去効果を高める。またノイズ除去に伴う動き部分の残留ノイズによる見た目上の不自然さを軽減し、強電界から弱電界に至るまで動画および静止画に対してノイズ除去効果の向上とそれに伴い発生する残像や見た目の不自然さの防止を両立させる。
本発明によれば、重み付けされたフレームあるいはフィールド差分に対して隣接する複数の画素を一つの処理単位として加算処理が行なわれ、これよりしきい値を用いずに非線形な関数により連続的な動き係数を出力する動き検出装置を提供することができる。こうすることで、ノイズのランダム性を利用したノイズと動きの区別により、入力信号に含まれるノイズの影響を抑えて映像の動きに応じて連続的な動き係数を提供することができる。さらにこれを用いた巡回型のノイズリダクション装置を構築することで、ノイズ除去効果を大きくできるとともに残像や不連続的な係数を用いた処理に伴う映像の見た目の不自然さを軽減することが可能になる。さらに、複数のゲインを画素ごとに切り替えることで、意図的に微小なノイズを付加することができ、ゲインが大きくなることに伴う残像や空間方向におけるノイズの張り付き感などの見た目の不自然さが軽減できる。加えて、ゲインを大きくすることによるノイズ除去効果の向上が実現できる。また、弱電界時においては低レベルの差分値を調整して意図的に低差分レベルのノイズ除去効果を制限することにより、膜張り感などの見た目の不自然さを軽減すると同時に目立ちやすい大きなレベルのノイズを重点的に除去することができる。また、隣接する複数の画素に対する平均信号レベルに基いてゲインを調整することにより、同一画面内でもノイズ量の多くなりがちな信号レベルの小さい領域に対して画素ごとにノイズ除去効果を高めることができる。さらに、空間方向のフィルタを動き検出装置からの動き係数と輪郭検出部からの輪郭情報により適応的に併用することにより、動き部分の輪郭をボケさせることなく巡回型のノイズ除去処理に伴い発生しやすい残留ノイズによる動画部分の見た目の不自然さを軽減することが可能になる。
このような巡回型ノイズリダクション装置を用いることにより、強電界から弱電界に至るまで動画および静止画に対してノイズ除去効果の向上とそれに伴い発生する残像や映像の張り付き感など見た目の不自然さの軽減を両立させることが可能になる。
また、本発明は、同一画面内でもノイズ量の多くなりがちな信号レベルの小さい領域に対して、画素ごとにノイズ除去効果を高めることができる。
また、本発明のより、動き部分の輪郭をボケさせることなく、巡回型のノイズ除去処理に伴い発生しやすい残留ノイズによる動画部分の見た目の不自然さを軽減することが可能になる。
このような巡回型ノイズリダクション装置を用いることにより強電界から弱電界に至るまで動画および静止画に対してノイズ除去効果の向上とそれに伴い発生する残像や見た目の不自然さの防止を両立させることが可能になる。
産業の利用可能性
本発明による動き検出装置及びそれを用いたノイズリダクション装置は、ノイズ除去効果を大きくできると共にノイズ除去効果の増大に伴う動き部分の尾引きの発生を抑えることができる。更に、強電界から弱電界に至るまでノイズ除去効果を大きくできると共にそれに伴う残像や張り付き感などの見た目の不自然さを解消することができる。
図面の参照符号の一覧表
１０１、２０１、３０１、  フレームメモリ
１０２、２０２、３０２、５０２、７０２、９０２、１００２、１２０２、１４０２、１６０２  減算器
１０３、２０３、３０３  比較部
１０４、２０４、３０４、５０４、７０４、９０４、１００４、１２０４、１４０４、１６０４  第１のラインメモリ
１０５、２０５．３０５、５０５、７０５、９０５、１００５、１２０５、１４０５、１６０５  第２のラインメモリ
１０６、２０６、３０６、５０８、７３１、９３１、１０３１、１２３１、１４３１、１６３１  ブロック判別部
１０７、２０７、３０７、７１０、９１０、１０１０、１２１０、１４１０、１６１０  特異点除去部
１０８、２１２、３１３、５５１、７３２、９５１、１０５１、１２５１、１４５１、１６５１  映像入力信号
２０８、３０８  ノイズリダクション処理部
２０９、３０９  第３のラインメモリ
２１０、３１０  第４のラインメモリ
２１１、３１１  セレクタ
２１３、３１４、９５２、１０５２、１２５２、１４５２、１６５２  映像出力信号
３１２  フィルタ
５０１、７０１、９０１、１００１、１２０１、１４０１、１６０１  メモリ
５０３、７０３、９０３、１００３、１２０３、１４０３、１６０３  重み付け処理部
５０６、７０６、９０６、１００６、１２０６、１４０６、１６０６  第１の加算器
５０７、７０７、９０７、１００７、１２０７、１４０７、１６０７  動き係数生成部
７０８、９０８、１００８、１２０８、１４０８、１６０８  第２の加算器
７０９、９０９、１００９、１２０９、１４０９、１６０９  第３の加算器
９１１、１０１１、１２１１、１４１１、１６１１  第５のラインメモリ
９１２、１０１２、１２１２、１４１２、１６１２  第６のラインメモリ
９１４、１０１４、１２１４、１４１４、１６１４  第１の掛け算器
９１５、１０１５、１２１５、１４１５、１６１５  第２の掛け算器
９１６、１０１６、１２１６、１４１６、１６１６  加減算器
９１７  ゲイン
９１３、１０１３、１２１３、１４１３、１６１３  第２の減算器
１０１７、１２１７、１４１７、１６１７  第１のセレクタ
１０４１、１２４１、１４４１  第１のゲイン
１０４２、１２４２、１４４２  第２のゲイン
１０４３、１２４３、１４４３  制御信号
１２１８、１４１８、１６１８  レベル調整部
１４１９、１６１９  平均値回路
１４２０、１６２０  ゲイン調整部
１６２１  フィルタ処理部
１６２２  ブレンディング係数演算部
１６２３  ブレンディング処理部
１６２４  輪郭検出部
１６２５  第２のセレクタ
【図面の簡単な説明】  図１は、本発明の実施の形態１におけるブロック判別を用いた動き検出装置を示す図である。
図２は、本発明の実施の形態２におけるノイズリダクション装置を示す図である。
図３は、本発明の実施の形態３におけるノイズリダクション装置を示す図である。
図４Ａから図４Ｃは、ブロック判別による動き検出の説明図である。
図５は、本発明の実施の形態４における動き検出装置を示す図である。
図６Ａ〜図６Ｅは、本発明の実施の形態４における動き検出の説明図である。
図７は、本発明の実施の形態５における動き検出装置を示す図である。
図８は、本発明の実施の形態５における特異点除去の説明図である。
図９は、本発明の実施の形態６におけるノイズリダクション装置を示す図である。
図１０は、本発明の実施の形態７におけるノイズリダクション装置を示す図である。
図１１Ａと図１１Ｂは、本発明の実施の形態７におけるゲイン制御の説明図である。
図１２は、本発明の実施の形態８におけるノイズリダクション装置を示す図である。
図１３は、本発明の実施の形態８におけるレベル調整の説明図である。
図１４は、本発明の実施の形態９におけるノイズリダクション装置を示す図である。
図１５Ａと図１５Ｂは、本発明の実施の形態９におけるゲイン調整の説明図である。
図１６は、本発明の実施の形態１０におけるノイズリダクション装置を示す図である。
図１７は、本発明の実施の形態１０におけるブレンディング係数の算出方法の説明図である。
図１８Ａと図１８Ｂは、従来例におけるフレーム巡回型ノイズリダクション装置を示す図である。
【図１】
2004002135.tif 000003
【図２】
2004002135.tif 000004
【図３】
2004002135.tif 000005
2004002135.tif 000006
【図５】
2004002135.tif 000007
2004002135.tif 000008
【図７】
2004002135.tif 000009
【図８】
2004002135.tif 000010
【図９】
2004002135.tif 000011
【図１０】
2004002135.tif 000012
2004002135.tif 000013
【図１２】
2004002135.tif 000014
【図１３】
2004002135.tif 000015
【図１４】
2004002135.tif 000016
2004002135.tif 000017
【図１６】
2004002135.tif 000018
【図１７】
2004002135.tif 000019
2004002135.tif 000020
【手続補正書】
【提出日】平成15年12月22日(2003.12.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
映像入力信号をフレーム遅延させるフレームメモリと、
前記映像入力信号と前記フレームメモリから読み出されるフレーム遅延信号との差分をとる減算器と、
前記減算器の出力と任意のしきい値との比較を行なう比較部と、
前記比較部から出力される信号を遅延させる第１のラインメモリと、
前記第１のラインメモリの信号をさらに遅延させる第２のラインメモリと、
映像信号の各画素を中心に水平および垂直方向に隣接する複数の画素を一つのブロックとして、前記比較部からの出力と前記第１のラインメモリからの出力と前記第２のラインメモリからの出力に対して前記ブロック内の各画素の総和をとり、この和と任意のしきい値とを比較するブロック判別部と、
を備える動き検出装置。
【請求項２】
前記ブロック判別部の結果を
水平あるいは垂直方向に複数画素拡大適用したり、
時間軸方向に拡大適用したり、
前記ブロック判別部での処理前の信号と各画素において比較する
などして前記ブロック判別部のブロック単位の処理で発生する特異点を取り除いて動き検出結果信号を出力する特異点除去部を更に備える請求項１に記載の動き検出装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の動き検出装置と、
前記減算器の出力に対して係数をかけ、前記映像入力信号と加減算を行なうことによりノイズを除去するノイズリダクション処理部と、
前記比較部と前記特異点除去部とのライン遅延量だけ前記ノイズリダクション処理部からの出力を遅延させる第３のラインメモリと、
前記比較部と前記特異点除去部とのライン遅延量だけ前記映像入力信号を遅延させる第４のラインメモリと、
前記第３のラインメモリの出力と前記第４のラインメモリの出力とを前記動き検出結果信号に応じて選択して映像出力信号を出力するセレクタと
を備え、
前記フレームメモリに前記セレクタにより選択された映像出力信号が入力されるノイズリダクション装置。
【請求項４】
前記第４のラインメモリと前記セレクタとの間に挿入され、前記第４のラインメモリ出力にフィルタ処理を行なうフィルタ
を更に備え請求項３記載のノイズリダクション装置。
【請求項５】
前記比較部は前記減算器の出力をその値に応じて任意のしきい値により複数のレベルに重み付けを行なう重み付け処理部で構成され、
前記ブロック判別部は
前記第１のラインメモリからの出力および第２のラインメモリからの出力に対して前記ブロック内の各画素の総和をとる第１の加算器と、
前記加算器における加算結果に応じて非線形な連続関数を用いて前記ブロックの中心画素に対する動き係数として出力する動き係数生成部と
で構成される
請求項１または２に記載の動き検出装置。
【請求項６】
前記重み付け処理部からの出力に対して前記ブロック内の同一ラインにある画素の和をとる第２の加算器と
前記第２のラインメモリからの出力において前記ブロック内の同一ラインにある画素の和をとる第３の加算器と
を備え、
前記特異点除去部は、
前記第２の加算器の結果および前記第３の加算器の結果に応じて前記動き係数を補正し、
垂直方向に動き部分を拡大するあるいは前記動き係数生成部からの動き係数に対して水平方向に動き部分を拡大しブロック単位での処理で発生しやすい特異点を除去する
請求項５に記載の動き検出装置。
【請求項７】
請求項５あるいは請求項６に記載の動き検出装置と、
前記映像入力信号を１ライン遅延させる第５のラインメモリと、
前記メモリから読み出されるフレームあるいはフィールド遅延信号を１ライン遅延させる第６のラインメモリと、
前記第５のラインメモリからの信号および前記第６のラインメモリからの信号の差分をとる第２の減算器と、
前記第２の減算器の出力に任意のゲインをかける第１の掛け算器と、
前記第１の掛け算器の結果に請求項５あるいは請求項６に記載の前記動き検出装置から出力される動き係数をかける第２の掛け算器と、
前記第２の掛け算器の出力を前記第５のラインメモリの信号に前記第２の減算器における減算結果の正負の符号に応じて加減算を行なう加減算器と
を備え、
前記メモリに前記加減算器の映像出力信号が入力され、
前記メモリは（１フィールド−１ライン）あるいは（１フレーム−１ライン）の遅延信号を出力する
ノイズリダクション装置。
【請求項８】
水平および垂直方向およびフレームあるいはフィールド方向に画素ごとに複数のゲインを切り替えるセレクタを更に備え、
前記第１の掛け算器は前記セレクタからのゲインを前記第２の減算器の出力に対して掛ける
請求項７に記載のノイズリダクション装置。
【請求項９】
前記第２の減算器の出力信号の絶対値が所定のレベル以下なら前記第２の減算器の出力信号の絶対値を元の値より小さい値に連続的に調整を行ない、前記第１の掛け算器に出力するレベル調整部
を更に備える請求項７または８に記載のノイズリダクション装置。
【請求項１０】
前記映像入力信号と前記第５のラインメモリの信号において前記ブロック内に対応する画素の総和をとり、その平均信号レベルを算出する平均値回路と、
前記平均値回路の値に応じて前記第１の掛け算器でかけるゲインを調整するゲイン調整部と
を更に備える請求項９に記載のノイズリダクション装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載のノイズリダクション装置の出力に対し空間方向のローパスフィルタ処理を行なうフィルタ処理部と、
請求項１０に記載の動き検出装置から得られる連続的な動き係数の値により前記フィルタ処理部の出力と前記ノイズリダクション装置の出力信号とのブレンディングの比を決定するブレンディング係数演算部と、
前記フィルタ処理部の出力と前記ノイズリダクション装置の出力信号とを前記ブレンディング係数演算部で決定されるブレンディング係数によりブレンドするブレンディング処理部と、
前記ノイズリダクション装置の出力信号より映像の輪郭部を抽出する輪郭検出部と、
前記輪郭検出部からの出力により前記ブレンディング処理部の出力と前記ノイズリダクション装置からの出力信号とを切り替える第２のセレクタと
を備え、
前記第２のセレクタで選択された信号を前記メモリに入力する請求項１０に記載のノイズリダクション装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、テレビジョン受信機における映像信号処理技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ノイズの入った映像入力信号からノイズを除去する方法としてフレーム巡回型のノイズリダクションがある。例えば、映像出力信号（ノイズ除去されたもの）をフレーム遅延させたものと映像入力信号との差分をとり、この差分値に所望の巡回係数（０以上１未満）をかけ、これをもとの映像入力信号から加減算することによりノイズを除去するものがある。
【０００３】
その他にも、動き検出やノイズリダクションの従来技術については、特許文献１や非特許文献１などに記載されている。
【０００４】
以下、従来の技術について例を挙げて説明する。
【０００５】
図１８Ａと図１８Ｂは従来のフレーム巡回型ノイズリダクション装置の一例を示す。図１８Ａで、フレームメモリ１８０１は映像出力信号（ノイズ除去されたもの）１８０７をフレーム遅延する。減算器１８０２は、フレームメモリ１８０１の出力と映像入力信号１８０６とのフレーム差分をとる。この差分値は動き検出と巡回係数の生成を行なう動き検出及び巡回係数生成回路１８０３に入力される。動き検出及び巡回係数生成回路１８０３は差分値に応じて巡回係数を生成する。
【０００６】
図１８Ｂは、この差分値と巡回係数との関係の一例を示している。図１８Ｂにおいて、横軸１８１０は差分値を、縦軸１８１１は巡回係数を、曲線１８１２は差分値と巡回係数との関係をそれぞれ示している。曲線１８１２が示すように、動き検出及び巡回係数生成回路１８０３は差分が大きくなるにつれて巡回係数を非線形的に小さくする特性を持っている。これは動きが大きくなることと差分が大きくなることとの関連性を利用して動き検出をしていることになる。このようにして得られた巡回係数とフレーム差分とが乗算器１８０４において掛け合わせられる。さらに、加減算器１８０５が乗算器１８０４の出力をフレーム差分の符号に応じて映像入力信号１８０６から加減算することにより、ノイズが除去された映像出力信号１８０７が得られる。
【０００７】
上述の従来方式では、巡回係数を大きくすることでノイズ除去の効果は大きくなるが、この場合動きのある部分についてはフレーム差分に起因する尾引きの弊害が発生する。そこでフレーム差分値に応じて非線形処理したり、動き検出をしてその結果に応じて巡回係数を変えたりする方法がある。しかし、従来の動き検出はフレーム差分値をそのまま用いたり水平および垂直のエッジ検出を利用するものであるため、ノイズレベルと同程度かそれ以下のレベルである動き部分に対してはノイズと動きの区別ができない。この状態でノイズを除去しようとすると、尾引きの現象が発生する。従って、この様な状態では、尾引きの弊害を防ぐ観点から、ノイズ除去効果は限られている。
【０００８】
また、差分値に応じて非線形処理したり、動き検出をしてその結果に応じて巡回係数を変えたりする方法がある。この方法は、前述の非特許文献１に記載されている。しかし、従来の動き検出はフレームあるいはフィールド差分値をそのまま用いたりするものである。この場合ノイズレベルと同程度かそれ以下のレベルである動き部分に対してはノイズと動きの区別ができない。この状態でノイズを除去しようとすると、残像の現象が発生する。従って、この様な状態では、残像の弊害を防ぐ観点から、ノイズ除去効果は限られている。
【特許文献１】特開２００２−９４８３４号公報
【非特許文献１】“トランジスタ技術ＳＰＥＣＩＡＬ”（松井俊也、Ｎｏ．５２、１９９９年、ＣＱ出版株式会社、８９−９２頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記の構成では、フレーム差分において動きに起因する差分値がノイズに起因する差分値と同程度かそれ以下のレベルの場合には両者の区別ができないため尾引きの発生を防止する目的から巡回係数を大きくできずノイズ除去効果は制限される。
【００１０】
またノイズ量が多くなりやすい暗い部分に対して適応的にノイズ除去効果を高めるために、ＡＧＣ回路からの情報や入力信号レベルによりノイズ除去レベルを制御する方法も考えられる。しかし、ＡＧＣ回路との連携に新たな制御回路を付加する必要があり、また入力信号レベルそのものを使用する方法ではノイズの影響により空間方向において制御レベルの変動が起こりやすい。
【００１１】
さらに巡回型ノイズリダクションと空間方向のフィルタを用いた非巡回型ノイズリダクションとを動き検出結果により適応的に併用する場合、従来の不連続的な動き検出結果を用いると空間方向の不連続的な処理に伴い見た目上の不自然さが生じやすいうえ輪郭を含んだ動画領域に対して空間方向のフィルタをかけるため動画時において輪郭のボケが生じやすく輪郭補正回路を付加する必要がある。
【００１２】
また、一般的に映像の中では静止画部分や動画部分はあるまとまりを持って出現する。従って、その領域においては動き検出の結果から隣接画素間で同じ巡回係数を用いる可能性が高く、特に巡回係数を大きくした場合においてはこれにより映像の張り付き感など見た目の不自然さが生じやすい。また弱電界時においては動き検出におけるしきい値が大きくなり、巡回係数を大きくすると画面全体に膜が張ったような不自然さが生じやすい。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
動き検出装置は少なくとも映像入力信号をフレーム遅延させるフレームメモリと、映像入力信号とフレームメモリから読み出されるフレーム遅延信号との差分をとる減算器と、減算器の出力と任意のしきい値との比較を行なう比較部と、比較部から出力される信号を遅延させる第１のラインメモリと、第１のラインメモリの信号をさらに遅延させる第２のラインメモリと、映像信号の各画素を中心に水平および垂直方向に隣接する複数の画素を一つのブロックとして、比較部からの出力と第１のラインメモリからの出力と第２のラインメモリからの出力に対してブロック内の各画素の総和をとり、この和と任意のしきい値とを比較するブロック判別部と、を備える。ノイズリダクション装置は少なくとも、上述の動き検出装置と、減算器の出力に対して係数をかけ、映像入力信号と加減算を行なうことによりノイズを除去するノイズリダクション処理部と、比較部と特異点除去部とのライン遅延量だけノイズリダクション処理部からの出力を遅延させる第３のラインメモリと、比較部と特異点除去部とのライン遅延量だけ映像入力信号を遅延させる第４のラインメモリと、第３のラインメモリの出力と第４のラインメモリの出力とを動き検出結果信号に応じて選択して映像出力信号を出力するセレクタとを備え、フレームメモリにセレクタにより選択された映像出力信号が入力される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明による動き検出装置及びそれを用いたノイズリダクション装置は、ノイズ除去効果を大きくできると共にノイズ除去効果の増大に伴う動き部分の尾引きの発生を抑えることができる。更に、強電界から弱電界に至るまでノイズ除去効果を大きくできると共にそれに伴う残像や張り付き感などの見た目の不自然さを解消することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明は、従来の動き検出装置やノイズリダクション装置での課題を解決する動き検出装置及びそれを用いたノイズリダクション装置を提供する。
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１７】
（実施の形態１）
まず、（実施の形態１）について、その詳細を説明する。
【００１８】
図１は本発明の（実施の形態１）における動き検出装置の構成図を示す。
【００１９】
フレームメモリ１０１は映像入力信号１０８をフレーム遅延させ、減算器１０２は映像入力信号１０８とフレームメモリ１０１から読み出されるフレーム遅延信号との差分をとる。比較部１０３は減算器１０２からの出力と所定のしきい値との比較を行ない、その結果に応じて所望の信号を発生する。第１のラインメモリ（図１ではラインメモリと記載する）１０４は比較部１０３から出力される信号を１ライン（１水平走査期間）遅延させ、第２のラインメモリ（図１ではラインメモリと記載する）１０５は第１のラインメモリ１０４の出力をさらに１ライン遅延させる。ブロック判別部１０６は、ブロック内の各画素の総和をとり、この総和と所定のしきい値とを比較し、その結果に応じて所望の信号をそのブロックの中心画素の値として出力する。このブロックは、各画素を中心にして、その画素と水平および垂直方向の近傍の幾つかの画素で構成される。ブロックを構成する画素は、比較部１０３および第１のラインメモリ１０４および第２のラインメモリ１０５から得られる。特異点除去部１０７は、ブロック判別部１０６などでの一連の処理で発生する特異点を取り除いて、動き検出結果として出力する。特異点除去部１０７で特異点を取り除く処理は、ブロック判別部１０６の結果を水平あるいは垂直方向に数画素拡大適用したり、時間軸方向に拡大適用したり、ブロック判別部１０６での処理前の信号と各画素において比較することなどにより実行される。
【００２０】
以下具体例を挙げてその動作を説明する。
【００２１】
減算器１０２は、映像入力信号１０８がフレームメモリ１０１において１フレーム遅延された信号と映像入力信号１０８との間でフレーム差分をとり、そのフレーム差分を比較部１０３に入力する。比較部１０３はフレーム差分と所定のしきい値とのレベルを比較し、その比較結果に応じて所望の信号を出力する。比較部１０３は、フレーム差分値の絶対値をとり、これとしきい値との大小関係を比べ、差分値の絶対値がしきい値より小さければ０、それ以上なら１の１ビットの信号を出力する。
【００２２】
図４Ａは、比較部１０３の特性例を示している。図４Ａにおいて、横軸４１１は上述のフレーム差分、縦軸４１２はフレーム差分の絶対値、直線４１３及び４１４はフレーム差分とフレーム差分の絶対値との関係を示している。また、フレーム差分とフレーム差分の絶対値は、しきい値４１５を境にして、領域４１６と領域４１７に分割される。比較部１０３は、領域４１６では０を、領域４１７では１を、それぞれ出力する。
【００２３】
このとき、フレーム差分信号に対しローパスフィルタ処理をするなどして多少のノイズを除去することも可能である。この１ビットの信号と、これが第１のラインメモリ１０４で１ライン遅延された信号と、第１のラインメモリ１０４の出力信号が第２のラインメモリ１０５でさらに１ライン遅延された信号とがブロック判別部１０６に入力される。
【００２４】
ブロック判別部１０６の動作を図４Ｂ及び図４Ｃと伴に説明する。図４Ｂにおいて、矢印４２１は画面の水平方向を、矢印４２２は画面の垂直方向をそれぞれ示している。画素Ｐ６を中心に３画素、５画素、３画素の計１１画素が１つのブロックとして処理される。このとき比較部１０３の出力は画素Ｐ９、画素Ｐ１０、画素Ｐ１１であり、第１のラインメモリ１０４の出力は画素Ｐ４、画素Ｐ５、画素Ｐ６、画素Ｐ７、画素Ｐ８であり、第２のラインメモリ１０５の出力は画素Ｐ１、画素Ｐ２、画素Ｐ３である。
【００２５】
図４Ｃは、図４Ｂの各画素に対する比較部１０３の出力を示している。斜線が施された画素は０で、斜線が施されていない画素は１を意味している。ブロック判別部１０６においては、この１１画素について、比較部１０３とラインメモリ１０４とラインメモリ１０５から出力された１ビットの信号（１か０）の総和をとり、その総和と所定のしきい値とでその大小関係を比較する。このとき総和の最小値は０で最大値は１１である。ブロック判別部１０６は、これがしきい値よりも小さければ０を、それ以上なら１の１ビットの信号を中心画素Ｐ６の値として出力する。ここで１の値をもつ画素は動きのある画素とみなされる。図４Ｃでは総和が７で、しきい値が６なので、ブロック判別部１０６はＰ６が動き部分であると判断して１を出力する。この処理は、映像の動き部分は複数の隣接画素である程度のまとまりをもって現れることと、ノイズは隣接画素間でばらばらに出現するというランダム性とを利用している。ブロック判別部１０６はこのようなブロックによる判別を各画素において行ない、その判別結果を特異点除去部１０７に入力する。
【００２６】
ここでは、水平あるいは垂直方向にブロック判別部１０６の結果を数画素拡大適用したり、時間軸方向に拡大適用したりする場合を例に挙げる。例えば、水平に１画素拡大適用するということは、図４Ｂにおいて画素Ｐ６が１（動き）ならば画素Ｐ５、画素Ｐ７も１とし動きのある画素とすることである。これは、上述のようなブロック判別においては動きの部分とそうでない部分の境界において誤判定（本来１である部分が０と判定される）が起こりやすいため、動画部分を拡大しこの誤判定を補正するものである。このようにして誤検出を補正した信号を動き検出の結果出力信号として出力する。このようなブロックによる判別を用いることにより入力信号に含まれるノイズの影響を抑えて映像の動き部分のみを検出することが可能になる。
【００２７】
（実施の形態２）
次に本発明の（実施の形態２）について、その詳細を説明する。
【００２８】
図２に（実施の形態２）におけるノイズリダクション装置の構成図を示す。図２のフレームメモリ２０１、減算器２０２、比較部２０３、第１のラインメモリ（図２ではラインメモリと記載する）２０４、第２のラインメモリ（図２ではラインメモリと記載する）２０５、ブロック判別部２０６、特異点除去部２０７は図１のフレームメモリ１０１、減算器１０２、比較部１０３、第１のラインメモリ１０４、第２のラインメモリ１０５、ブロック判別部１０６、特異点除去部１０７とそれぞれ同等の機能を有する。従って、これらについては詳細な説明を省略する。但し、フレームメモリ２０１はこのノイズリダクション装置の映像出力信号をフレーム遅延させる。
【００２９】
ノイズリダクション処理部２０８は減算器２０２の出力に対して所定の係数をかけ、映像入力信号２１２と加減算を行なうことなどによりノイズを除去する。第３のラインメモリ（図２ではラインメモリと記載する）２０９は、比較部２０３と特異点除去部２０７とのライン遅延量だけノイズリダクション処理部２０８からの出力を遅延する。第４のラインメモリ（図２ではラインメモリと記載する）２１０は、比較部２０３と特異点除去部２０７とのライン遅延量だけ映像入力信号２１２を遅延する。セレクタ２１１は、第３のラインメモリ２０９によって遅延されたノイズリダクション処理部２０８からの出力と第４のラインメモリ２１０によって遅延された映像入力信号２１２とを特異点除去部２０７からの動き検出結果に応じて選択する。そうして、セレクタ２１１は選択した信号を映像出力信号２１３として出力する。
【００３０】
以下具体例を挙げてその動作を説明する。
【００３１】
減算器２０２は、フレームメモリ２０１でフレーム遅延させられた映像出力信号２１３と映像入力信号２１２とのフレーム差分をとる。このフレーム差分を用いて前述した（実施の形態１）と同様の方法で動き検出が行われ、特異点除去部２０７から動き検出の結果信号として各画素に対して動き部分なら１が、そうでないなら０が出力される。一方、ノイズリダクション処理部２０８は減算器２０２の出力結果（フレーム差分）に対してその差分量に応じた所定の係数（０以上１未満）をかけ、その結果を映像入力信号２１２からフレーム差分の符号に応じて加減算することによりノイズ除去を行なう。第３のラインメモリ２０９は比較部２０３と特異点除去部２０７とのライン遅延量だけノイズリダクション処理部２０８からの出力を遅延する。また第４のラインメモリ２１０は比較部２０３と特異点除去部２０７とのライン遅延量だけ映像入力信号２１２を遅延する。すなわちこの場合、図４Ｂに示されるように３ラインのブロック判別を行ないその中心画素が１ライン遅延信号にあたるので、第３のラインメモリ２０９と第４のラインメモリ２１０では１ライン遅延が実行される。セレクタ２１１は第３のラインメモリ２０９によって遅延されたノイズリダクション処理部２０８からの出力と第４のラインメモリ２１０によって遅延された映像入力信号２１２とを特異点除去部２０７からの動き検出結果に応じて選択する。具体的には、セレクタ２１１は動き検出結果が１（動き）なら第４のラインメモリ２１０で遅延された映像入力信号を、０ならば第３のラインメモリ２０９で遅延されたノイズリダクション処理部２０８からの信号を選択し、映像出力信号２１３として出力する。このノイズリダクション装置では、図１に示された動き検出装置によってノイズの影響を抑えた動き検出ができるため、ノイズリダクション処理部２０８において従来よりもノイズ除去効果を大きくできるとともに動き部分に起因する尾引きの弊害も抑えることが可能となる。
【００３２】
（実施の形態３）
次に本発明の（実施の形態３）について、その詳細を説明する。
【００３３】
図３は（実施の形態３）におけるノイズリダクション装置の構成例を示す。
【００３４】
図３のフレームメモリ３０１、減算器３０２、比較部３０３、第１のラインメモリ（図３ではラインメモリと記載する）３０４、第２のラインメモリ（図３ではラインメモリと記載する）３０５、ブロック判別部３０６、特異点除去部３０７、ノイズリダクション処理部３０８、第３のラインメモリ（図３ではラインメモリと記載する）３０９、第４のラインメモリ（図３ではラインメモリと記載する）３１０、セレクタ３１１は図２のフレームメモリ２０１、減算器２０２、比較部２０３、第１のラインメモリ２０４、第２のラインメモリ２０５、ブロック判別部２０６、特異点除去部２０７、ノイズリダクション処理部２０８、第３のラインメモリ２０９、第４のラインメモリ２１０、セレクタ２１１とそれぞれ同等の機能を有する。従って、これらについては詳細な説明を省略する。フィルタ３１２（図３ではＬＰＦと記載する）はノイズの入った映像入力信号３１３に対してローパスフィルタ処理によりノイズ成分を軽減する。図２に記載されたノイズリダクション装置では、動き部分として検出され且つノイズを多く含んだ映像入力信号２１２がそのまま出力される部分と、ノイズリダクション処理部２０８でノイズが除去される部分とのノイズ量の差による見た目の不自然さが発生する場合がる。これに対し、図３の構成をとることにより、上述したノイズ量の差による見た目の不自然さを軽減することが可能になる。
【００３５】
なお、ノイズ量がそれほど多くない場合にはフィルタ処理による画質低下を避けるためこのフィルタ処理をしないように制御することも可能である。
【００３６】
（実施の形態４）
次に、本発明の（実施の形態４）について、その詳細を説明する。
【００３７】
図５は（実施の形態４）における動き検出装置の構成図を示す。
【００３８】
図５の映像入力信号５５１、減算器５０２、第１のラインメモリ（図５ではラインメモリと記載する）５０４、第２のラインメモリ（図５ではラインメモリと記載する）５０５、ブロック判別部５０８はそれぞれ図１の映像入力信号１０８、減算器１０２、第１のラインメモリ１０４、第２のラインメモリ１０５、ブロック判別部１０６と同じである。従って、これらについては詳細な説明を省略する。
【００３９】
メモリ５０１は図１のフレームメモリ１０１に対応する。重み付け処理部５０３は図１の比較部１０３に対応する。重み付け処理部５０３は図１の比較部１０３よりも多くのしきい値を持ち、出力パターン数も多い。即ち、重み付け処理部５０３は減算器５０２の出力をその値に応じて所定のしきい値により複数のレベルに重み付けを行なう。第１の加算器（図５では加算器と記載する）５０６と動き係数生成部５０７がブロック判別部５０８を構成している。
【００４０】
第１の加算器５０６は映像信号の各画素を中心に水平および垂直方向に隣接する複数の画素を一つのブロックとして扱い、重み付け処理部５０３の出力と第１のラインメモリ５０４の出力と第２のラインメモリ５０５の出力に対してブロック内の各画素の総和をとる。動き係数生成部５０７は第１の加算器５０６における加算結果に応じて非線形な連続関数を用いてブロックの中心画素に対する動き係数５３２を生成し、その動き係数５３２を出力する。
【００４１】
以下具体例を挙げてその動作を説明する。
【００４２】
重み付け処理部５０３は減算器５０２の出力をその値に応じて所定のしきい値により複数のレベルに重み付けを行なう。ここでは、４つのレベルに重み付けを行なう例を挙げて説明する。
【００４３】
図６Ａは４つのレベルに重み付けを行なう重み付け処理部５０３の入出力関係を示している。図６Ａにおいて、横軸６１１はフレーム差分、縦軸６１２はフレーム差分の絶対値、直線６１３及び６１４はフレーム差分とフレーム差分の絶対値との関係を示している。また、フレーム差分とフレーム差分の絶対値は、しきい値６１５と６１６と６１７を境にして、領域６１８と領域６１９と領域６２０と領域６２１とに分割される。重み付け処理部５０３はフレーム差分値の絶対値をとり、その大きさに応じて３つのしきい値（ｔｈ１、ｔｈ２、ｔｈ３）を用いてこれを０から３まで４つのレベルに重み付けを行なう。その絶対値がｔｈ１より小さければ領域６１８に相当するので０を、しきい値ｔｈ１以上ｔｈ２未満なら領域６１９に相当するので１を、ｔｈ２以上ｔｈ３未満なら領域６２０に相当するので２を、ｔｈ３以上なら領域６２１に相当するので３が出力される。このように、重み付け処理部５０３は０から３の何れかを示す２ビットの信号を出力する。このときフレーム差分信号に対しローパスフィルタ処理をするなどして多少のノイズを除去することも可能である。
【００４４】
この２ビットの信号と、これが第１のラインメモリ５０４で１ライン遅延された信号と、第１のラインメモリ５０４の出力信号が第２のラインメモリ５０５でさらに１ライン遅延された信号とが第１の加算器５０６に入力される。第１の加算器５０６は例えば図６Ｂのように画素Ｐ６の画素を中心にした合計１１画素を１つのブロックとして加算処理を行なう。重み付け処理部５０３の出力は画素Ｐ９、画素Ｐ１０、画素Ｐ１１であり、第１のラインメモリ５０４の出力は画素Ｐ４、画素Ｐ５、画素Ｐ６、画素Ｐ７、画素Ｐ８であり、第２のラインメモリ５０５の出力は画素Ｐ１、画素Ｐ２、画素Ｐ３である。矢印６３１と矢印６３２は図４Ｂの矢印４２１と矢印４２２とそれぞれ同じである。第１の加算器５０６はこれら画素Ｐ１から画素Ｐ１１の１１画素の重み付けされた２ビットの値を加算処理し中心画素Ｐ６の値として出力する。すなわち加算結果の最小値は０であり最大値は３３であり、この値が大きいほどその領域が動き部分である可能性が高い。動き係数生成部５０７はこの加算結果に応じて非線形な連続関数を用いて中心画素Ｐ６に対する動き係数５３２を生成し、出力する。
【００４５】
図６Ｃは、動き係数生成部５０７の特性例を示している。図６Ｃにおいて、横軸６５１は第１の加算器５０６の加算結果を、縦軸６５２は動き係数生成部５０７から出力される動き係数を、線６５３は入力される加算結果と出力される動き係数との関係をそれぞれ示す。図６Ｃが示すように、加算結果が小さいほど動き係数は１に近く、加算結果が大きいと動き係数は０に近づく。即ち、静止画ほど１に近づき、加算結果が大きい動画ほど０に近い値が動き係数として算出される。実際にデジタル処理する場合、例えば３２から０といった整数値が出力され、処理の最後に３２で割られることになる。このとき加算結果が０に近い部分（加算結果がａ以下）についてはノイズに起因した値である可能性が高いので、静止画すなわち動き係数は１とする。また加算結果が大きくなると（加算結果がｂより大きい部分）動画である可能性が高いので動画すなわち動き係数を０とする。残りの部分については高次の関数により非線形な動き係数が算出される。このとき加算結果は、ａおよびｂの位置でそれぞれ１および０となるようにする。
【００４６】
この一例を図６Ｄと図６Ｅを用いて説明する。図６Ｄで、横軸６６１は加算結果を、縦軸６６２は演算結果を、線６６３は入力される加算結果と演算結果との関係をそれぞれ示す。また、図６Ｅで、横軸６７１は加算結果を、縦軸６７２は動き係数を、線６７３は入力される加算結果と出力される動き係数との関係をそれぞれ示している。まず加算結果からａ（１以上の整数）が引かれ、結果は（−ａ）以上（３３−ａ）以下となる。次に３２からこの結果が引かれ、（ａ−１）以上（３２＋ａ）以下となり、それが３２でリミットされると線６６３のようになる。この演算結果をｘ、ａを３としてｘに対して（ｘ4）／（３２3）という４次関数を求めると図６Ｅのような動き係数が得られる。
【００４７】
ここでは動き係数を３２倍したものになる（この動き係数を乗算する場合には乗算した後に３２で割ることになる）。デジタル処理を考えると実際には小数点以下は切捨てられることになるため、加算結果が２２以上で動き係数が０になる。これにより重み付け処理で用いるしきい値のみでより多くの動き係数を求めることができるため、より連続的な動き係数を用いた処理が可能になる。しきい値により動き係数を判別する方法では、連続的な係数を得るにはより多くのしきい値が必要となるため制御が複雑になるなどの問題が生じる。本実施の形態は、重み付け処理を行ない所定のブロック単位でその重み付け値の加算を行ない、そこから非線形の関数により動き係数を求める方法である。この方法では、重み付けすることでより少ない回路規模で非線形特性の連続的な動き係数を得ることができる。もちろん、重み付けしないでフレーム差分値をそのままブロック単位で加算し、その結果から非線形特性を持つ動き係数を求めることも可能である（重み付けのしきい値を増やしていくことに相当する）。またブロック単位で加算処理する目的は、映像の動き部分は複数の隣接画素である程度のまとまりをもって現れることと、ノイズは隣接画素間でばらばらに出現するランダム性を持つということを利用したものである。これによりノイズと動きを区別して入力信号に含まれるノイズの影響を抑えて映像の動き部分のみを検出することが可能になる。
【００４８】
（実施の形態５）
次に本発明の（実施の形態５）について、その詳細を説明する。
【００４９】
図７は（実施の形態５）における動き検出装置の構成図を示す。図７において、映像入力信号７３２、メモリ７０１、減算器７０２、重み付け処理部７０３、第１のラインメモリ（図７ではラインメモリと記載する）７０４、第２のラインメモリ（図７ではラインメモリと記載する）７０５、ブロック判別部７３１、第１の加算器（図７では加算器と記載する）７０６、動き係数生成部７０７、動き係数７３３はそれぞれ図５の映像入力信号５５１、メモリ５０１、減算器５０２、重み付け処理部５０３、第１のラインメモリ５０４、第２のラインメモリ５０５、ブロック判別部５０８、第１の加算器５０６、動き係数生成部５０７、動き係数５３２と同じである。従って、これらについての詳細な説明を省略する。
【００５０】
第２の加算器（図７では加算器と記載する）７０８は重み付け処理部７０３からの出力に対して、処理単位である上述のブロック内の同一ラインにある画素の和をとる。第３の加算器（図７では加算器と記載する）７０９は第２のラインメモリ７０５からの出力に対してブロック内の同一ラインにある画素の和をとる。特異点除去部７１０は第２の加算器７０８の加算結果および第３の加算器７０９の加算結果に応じて、動き係数生成部７０７から出力される動き係数を補正する。即ち、特異点除去部７１０は動き係数生成部７０７から出力される動き係数を垂直方向に動き部分を拡大したり、あるいは動き係数生成部７０７からの動き係数に対して水平方向に動き部分を拡大したりすることで、ブロック単位での処理で発生しやすい特異点を除去する。
【００５１】
以下具体例を挙げてその動作を説明する。
【００５２】
（実施の形態４）と同様の方法で映像入力信号７３２に対する動き係数が動き係数生成部７０７から出力される。第２の加算器７０８は図６Ｂの画素Ｐ９、画素Ｐ１０、画素Ｐ１１の３画素に対する重み付け処理部７０３で重み付けされた２ビットの値を加算する。また第３の加算器７０９は第２のラインメモリ７０５から出力される図６Ｂの画素Ｐ１、画素Ｐ２、画素Ｐ３の３画素に対する重み付けされた２ビットの値を加算する。それぞれの加算結果が特異点除去部７１０に入力される。
【００５３】
特異点除去部７１０は、その加算結果に応じて動き係数生成部７０７からの動き係数を補正し垂直方向に動き部分を拡大するあるいは動き係数生成部７０７からの動き係数に対して水平方向に動き部分を拡大しブロック単位での処理で発生しやすい特異点を除去する。
【００５４】
次に、特異点除去部７１０での処理の１例を示す。まず各画素に対して動き係数生成部７０７から出力される（実施の形態４）で示した図６Ｅのような動き係数に対し、左右１画素ないし２画素の最小値をその中心画素の動き係数とすることで水平方向に動き部分を拡大することができる。また垂直方向の動き部分の拡大では、図８に示されるように、第２の加算器７０８あるいは第３の加算器７０９の加算結果（最小値は０、最大値は９である）により処理ブロック単位の中心画素Ｐ６の動き係数を補正する。図８の矢印８０１、矢印８０２、画素Ｐ１から画素Ｐ１１は、図６Ｂの矢印６３１、矢印６３２、画素Ｐ１から画素Ｐ１１に対応する。特異点除去部７１０は、例えば加算結果が７以上なら画素Ｐ６の動き係数を０にするというようにして動き係数生成部７０７からの動き係数を補正し動き部分を拡大する。このような処理によりブロック単位での処理で発生しやすい特異点を除去することが可能になる。
【００５５】
（実施の形態６）
次に本発明の（実施の形態６）について、その詳細を説明する。
【００５６】
図９は（実施の形態６）におけるノイズリダクション装置の構成例を示す。図９における映像入力信号９５１、メモリ９０１、減算器９０２、重み付け処理部９０３、第１のラインメモリ（図９ではラインメモリと記載する）９０４、第２のラインメモリ（図９ではラインメモリと記載する）９０５、ブロック判別部９３１、第１の加算器（図９では加算器と記載する）９０６、動き係数生成部９０７の各ブロックは図５の映像入力信号５５１、メモリ５０１、減算器５０２、重み付け処理部５０３、第１のラインメモリ５０４、第２のラインメモリ５０５、ブロック判別部５３１、第１の加算器５０６、動き係数生成部５０７の各ブロックと同等の機能を有する。また第２の加算器（図９では加算器と記載する）９０８、第３の加算器（図９では加算器と記載する）９０９、特異点除去部９１０の各ブロックは図７の第２の加算器７０８、第３の加算器７０９、特異点除去部７１０各ブロックと同等の機能を有する。従って、これらについての詳細な説明を省略する。
【００５７】
第５のラインメモリ９１１（図９ではラインメモリと記載する）は映像入力信号９５１を１ライン遅延させる。第６のラインメモリ（図９ではラインメモリと記載する）９１２はメモリ９０１から読み出される信号を１ライン遅延させる。第２の減算器９１３は第５のラインメモリ９１１からの信号と第６のラインメモリ９１２からの信号の差分をとる。第１の掛け算器９１４は第２の減算器９１３の出力に所定のゲイン（０以上１以下）を掛ける。第２の掛け算器９１５は第１の掛け算器９１４の結果に動き係数生成部９０７および特異点除去部９１０により決定される動き係数を掛ける。加減算器９１６は、第２の減算器９１３における減算結果の正負の符号に応じて、第２の掛け算器９１５の出力を第５のラインメモリ９１１の信号に加減算する。メモリ９０１は加減算器９１６からの映像出力信号９５２を（１フレーム−１ライン）の遅延した信号を出力する。これは(実施の形態４)あるいは（実施の形態５）で示された動き検出装置を用いた巡回型ノイズリダクション装置である。
【００５８】
以下具体例を挙げてその動作を説明する。
【００５９】
減算器９０２は、映像出力信号（ノイズ除去された信号）９５２をメモリ９０１において（１フレーム−１ライン）遅延した信号と映像入力信号９５１との差分をとる。メモリ９０１における遅延量が１フレームよりも１ライン少ない理由は、（実施の形態４）あるいは（実施の形態５）で示された動き検出装置において動き係数の出力が映像入力信号９５１に対して１ライン遅れるからである。この差分に対して、（実施の形態４）および（実施の形態５）で説明された方法により、動き係数生成部９０７および特異点除去部９１０を経て動き係数が決定される。一方、第２の減算器９１３は、映像入力信号９５１が第５のラインメモリ９１１において１ライン遅延された信号と、メモリ９０１からの信号が第６のラインメモリ９１２において１ライン遅延された信号との差分をとる。第１の掛け算器９１４はその差分に対して任意のゲイン（０以上１以下）９１７を掛ける。このゲイン９１７は動き係数とは独立にかける係数であり巡回量を決定する要素の一つである。ゲイン９１７を大きくするとノイズ除去効果が大きくなる。デジタル処理の場合を仮定すると、第１の掛け算器９１４は実際には例えば３２倍したもの、すなわち０以上３２以下の整数値を差分値に掛けた後にその結果を３２で割る。第２の掛け算器９１５はこの第１の掛け算器９１４の結果に対して、動き係数生成部９０７および特異点除去部９１０により決定される動き係数を掛ける。このとき動き係数としては例えば（実施の形態４）で示された図６Ｅのような係数を掛ける。すなわち、第２の掛け算器９１５は動きに応じて０から３２までの整数値を掛け、その後３２で割ることになる。これにより、第１の掛け算器９１４で掛けられる全画素一様なゲイン（巡回量）がその画素の動き量に応じて調整されることになる。第２の掛け算器９１５の結果を第５のラインメモリ９１１の信号に対して第２の減算器９１３における減算結果の正負の符号に応じて加減算器９１６において加減算することによりノイズ除去することができる。
【００６０】
このノイズリダクション装置は実施の形態４あるいは実施の形態５に記載された動き検出装置を採用している。これらの動き検出装置を採用することにより、強電界から弱電界に到るまでノイズの影響を抑えた動き検出ができると同時に隣接画素間で映像の動き量に応じてより連続的な動き係数を得ることができる。そのため、本実施の形態におけるノイズリダクション装置はノイズ除去効果を大きくできるとともに残像や不連続的な係数を用いた処理に伴う映像の見た目の不自然さを軽減することが可能になる。
【００６１】
（実施の形態７）
次に本発明の（実施の形態７）について、その詳細を説明する。
【００６２】
図１０は（実施の形態７）におけるノイズリダクション装置の構成例を示す。図１０における映像入力信号１０５１、メモリ１００１、減算器１００２、重み付け処理部１００３、第１のラインメモリ（図１０ではラインメモリと記載する）１００４、第２のラインメモリ（図１０ではラインメモリと記載する）１００５、ブロック判別部１０３１、第１の加算器（図１０では加算器と記載する）１００６、動き係数生成部１００７の各ブロックは図５の映像入力信号５５１、メモリ５０１、減算器５０２、重み付け処理部５０３、第１のラインメモリ５０４、第２のラインメモリ５０５、ブロック判別部５０８、第１の加算器５０６、動き係数生成部５０７の各ブロックと同等の機能を有する。また、第２の加算器（図１０では加算器と記載する）１００８、第３の加算器（図１０では加算器と記載する）１００９、特異点除去部１０１０の各ブロックは図７の第２の加算器７０８、第３の加算器７０９、特異点除去部７１０各ブロックと同等の機能を有する。また、第５のラインメモリ（図１０ではラインメモリと記載する）１０１１、第６のラインメモリ（図１０ではラインメモリと記載する）１０１２、第２の減算器１０１３、第１の掛け算器１０１４、第２の掛け算器１０１５、加減算器１０１６各ブロックは図９の第５のラインメモリ９１１、第６のラインメモリ９１２、第２の減算器９１３、第１の掛け算器９１４、第２の掛け算器９１５、加減算器９１６の各ブロックと同等の機能を有する。従って、これらの詳細な説明は省略する。
【００６３】
第１のセレクタ１０１７は、制御信号１０４３に制御されて、第１のゲイン１０４１と第２のゲイン１０４２の何れか一方を選択する。第１のセレクタ１０１７は、水平および垂直方向およびフレームあるいはフィールド方向に画素ごとに決定される制御信号１０４３により複数のゲインを切り替える。
【００６４】
以下具体例を挙げてその動作を説明する。
【００６５】
（実施の形態６）で示された方法によりノイズを除去するノイズリダクション装置においては、映像入力信号９５１に対して第１の掛け算器９１４で第２の減算器９１３での差分結果に対してゲインを掛ける。本実施の形態におけるノイズリダクション装置においては、このゲインを複数用いこれらを水平および垂直方向およびフレームあるいはフィールド方向に画素ごとに切り替える。
【００６６】
図１１Ａと図１１Ｂは上述の切り替えの例を示している。両図は、フレーム内またはフィールド内での各画素におけるゲインを表示している。Ｇ１は第１のゲイン１０４１、Ｇ２は第２のゲイン１０４２を示す。画面１１０１と画面１１０２は隣り合うフレームまたはフィールドである。画面１１０１及び画面１１０２では、水平方向及び垂直方向にＧ１とＧ２が交互に切り替わっている。且つ、画面内の同一位置の画素に対して、画面１１０１と画面１１０２との間でもＧ１とＧ２が交互に切り替わっている。
【００６７】
上述のように水平および垂直方向さらにフィールドまたはフレーム方向で隣り合う画素同士で２つのゲインを切り替えるような制御信号１０４３を発生され、第１のセレクタ１０１７に入力される。第１のセレクタ１０１７はこの制御信号１０４３に従って２つのゲインを切り替える。この場合、一方のゲインに対し別のゲインをそれより小さく設定することで意図的に微小なノイズを付加し、ゲインが大きくなることに伴う残像や空間方向における映像の張り付き感などの見た目の不自然さを軽減できる。さらにゲインを切り替えることにより一つのゲインで処理を行なう場合よりも一方のゲインを大きく設定することができるため、より大きなノイズ除去効果が得られる。従って、例えば強電界時において張り付き感のないようにゲインを設定すれば一方のゲインを１にすることも可能になる。ノイズ除去の過程では一般的に同じ巡回係数をもつ画素が集まりやすい（特に静止画に近いエリアについては）ため張り付き感など見た目の不自然さが起こりやすい。しかし、このように画素単位でゲインを制御することによりこの現象を抑えることができる。この方法はもちろん他のノイズリダクション装置においても適用可能である。
【００６８】
（実施の形態８）
次に本発明の（実施の形態８）について、その詳細を説明する。
【００６９】
図１２は（実施の形態８）におけるノイズリダクション装置の構成例を示す。図１２における映像入力信号１２５１、メモリ１２０１、減算器１２０２、重み付け処理部１２０３、第１のラインメモリ（図１２ではラインメモリと記載する）１２０４、第２のラインメモリ（図１２ではラインメモリと記載する）１２０５、ブロック判別部１２３１、第１の加算器（図１２では加算器と記載する）１２０６、動き係数生成部１２０７の各ブロックは図５の映像入力信号５５１、メモリ５０１、減算器５０２、重み付け処理部５０３、第１のラインメモリ５０４、第２のラインメモリ５０５、ブロック判別部５０８、第１の加算器５０６、動き係数生成部５０７の各ブロックと同等の機能を有する。また、第２の加算器（図１２では加算器と記載する）１２０８、第３の加算器（図１２では加算器と記載する）１２０９、特異点除去部１２１０の各ブロックは図７の第２の加算器７０８、第３の加算器７０９、特異点除去部７１０各ブロックと同等の機能を有する。また、第５のラインメモリ（図１２ではラインメモリと記載する）１２１１、第６のラインメモリ（図１２ではラインメモリと記載する）１２１２、第２の減算器１２１３、第１の掛け算器１２１４、第２の掛け算器１２１５、加減算器１２１６各ブロックは図９の第５のラインメモリ９１１、第６のラインメモリ９１２、第２の減算器９１３、第１の掛け算器９１４、第２の掛け算器９１５、加減算器９１６と同等の機能を有する。また第１のセレクタ１２１７は図１０の第１のセレクタ１０１７と同等の機能を有する。第１のゲイン１２４１、第２のゲイン１２４２、制御信号１２４３は図１０の第１のゲイン１０４１、第２のゲイン１０４２、制御信号１０４３に相当する。従って、これらについての詳細な説明を省略する。
【００７０】
レベル調整部１２１８は、第２の減算器１２１３から出力される信号の絶対値レベルが所定のレベル以下ならこれを元の絶対値より小さい値に連続的に調整する。その調整された値は第１の掛け算器１２１４に入力される。
【００７１】
以下具体例を挙げてその動作を説明する。
【００７２】
（実施の形態６）および（実施の形態７）で示されたノイズリダクション装置では、映像入力信号１２５１に対して第１の掛け算器１２１４で第２の減算器１２１３での差分結果に対してゲインを掛けている。本実施の形態では、この差分の絶対値が所定の値以下ならば、レベル調整部１２１８はその差分の絶対値を元の値より小さい値に連続的に調整を行なう。
【００７３】
図１３はレベル調整部１２１８の入出力特性の一例を示している。図１３において、横軸１３０１はレベル調整部１２１８に入力される差分値、縦軸１３０２はレベル調整部１２１８から入力される値、折れ線１３０３はレベル調整部１２１８の入出力関係をそれぞれ示している。レベル調整部１２１８に入力される差分値をＤとし、しきい値をｔｈとする。レベル調整部１２１８は、入力される差分値Ｄがｔｈ／２以下ならＤ／２を出力し、ｔｈ／２より大きくｔｈ以下なら３Ｄ／２−ｔｈ／２を出力し、ｔｈ以上ならＤを出力する。この入出力特性により、しきい値ｔｈ以下の差分値においてノイズ除去効果は小さくなる。これは低レベルのノイズ除去量を意図的にある程度制限することになる。ところで、弱電界時のノイズ除去処理では画面全体の膜張り感などの見た目の不自然さが生じやすい。本実施の形態のようにして低レベルのノイズをある程度残すことにより、この見た目の不自然さを軽減することができる。電界のレベルに応じてしきい値を制御し、強電界ではレベル調整が効かないようにして弱電界になるにつれて低レベルのノイズ除去量を制限するようにすることができる。弱電界時には重み付け処理部１２０３のしきい値を大きくするため、ノイズ除去処理に伴い映像全体の膜張り感が増える傾向にある。しかし、このようなレベル調整を行なうことで見た目の不自然さを抑えつつ、より目立ちやすいレベルの大きなノイズを重点的に除去することが可能となる。差分値を調整する代わりにしきい値以下のゲインを小さくするなど、このレベル調整の方法は幾つか考えられるが低差分レベルのノイズ除去効果を抑えるという点では同じことである。
【００７４】
（実施の形態９）
次に本発明の（実施の形態９）について、その詳細を説明する。
【００７５】
図１４は（実施の形態９）におけるノイズリダクション装置の構成例を示す。図１４のメモリ１４０１、減算器１４０２、重み付け処理部１４０３、第１のラインメモリ（図１４ではラインメモリと記載する）１４０４、第２のラインメモリ（図１４ではラインメモリと記載する）１４０５、第１の加算器（図１４では加算器と記載する）１４０６、動き係数生成部１４０７、ブロック判別部１４３１の各ブロックは図５でのメモリ５０１、減算器５０２、重み付け処理部５０３、第１のラインメモリ５０４、第２のラインメモリ５０５、第１の加算器５０６、動き係数生成部５０７、ブロック判別部５０８の各ブロックと同等の機能を有する。また第２の加算器（図１４では加算器と記載する）１４０８、第３の加算器（図１４では加算器と記載する）１４０９、特異点除去部１４１０の各ブロックは、図７の第２の加算器７０８、第３の加算器７０９、特異点除去部７１０の各ブロックと同等の機能を有する。また第５のラインメモリ（図１４ではラインメモリと記載する）１４１１、第６のラインメモリ（図１４ではラインメモリと記載する）１４１２、第２の減算器１４１３、第１の掛け算器１４１４、第２の掛け算器１４１５、加減算器１４１６の各ブロックは、図９の第５のラインメモリ９１１、第６のラインメモリ９１２、第２の減算器９１３、第１の掛け算器９１４、第２の掛け算器９１５、加減算器９１６の各ブロックと同等の機能を有する。また第１のセレクタ１４１７は図１０の第１のセレクタ１０１７と同等の機能を有する。またレベル調整部１４１８は図１２のレベル調整部１２１８と同等の機能を有する。また第一のゲイン１４４１、第２のゲイン１４４２、制御信号１４４３は図１０の第１のゲイン１０４１、第２のゲイン１０４２、制御信号１０４３に対応する。従って、これらの詳細な説明は省略する。
【００７６】
平均値回路１４１９は映像入力信号１４５１と第５のラインメモリ１４１１の信号に対して（実施の形態４）で示した処理ブロック内に対応する画素の総和をとり、その平均信号レベルを算出する。ゲイン調整部１４２０は平均値回路１４１９で算出される平均値に応じて第１の掛け算器１４１４で掛けるゲインを調整する。
【００７７】
以下具体例を挙げてその動作を説明する。
【００７８】
（実施の形態８）に示された方法によりノイズを除去するノイズリダクション装置においては、第１の掛け算器１４１４はレベル調整部１４１８の出力に対して第１のセレクタ１４１７から出力されるゲインを掛けている。本実施の形態では、このゲインを処理対象の画素とその周辺画素の平均信号レベルを基にして制御する。
【００７９】
図１５Ａと図１５Ｂはその制御の一例を示す図である。図１５Ａに示されているように、映像入力信号１４５１のデータ１５０２と第５のラインメモリ１４１１からのデータ１５０１において（実施の形態４）で示された処理ブロック内に対応する画素、すなわち図６Ｂ中の画素Ｐ４から画素Ｐ１１に相当する８画素の平均信号レベルを平均値回路１４１９が算出する。そして、ゲイン調整部１４２０はこの平均信号レベルによりゲインを調整する。ゲイン調整部１４２０は、この平均信号レベルが大きい、すなわち明るい部分についてはゲインを相対的に小さくし、輝度レベルが小さい、すなわち暗い部分についてはゲインを大きめに設定する。
【００８０】
図１５Ｂは、ゲイン調整部１４２０の特性の一例を示している。図１５Ｂにおいて、横軸１５２１は平均値回路１４１９からの平均信号レベルを、縦軸１５２１はゲイン調整部１４２０でのゲイン調整量を、折れ線１５２３はその平均信号レベルとそのゲイン調整量との関係の一例を示している。ここでは、ゲイン調整部１４２０は第１のセレクタ１４１７からのゲインに対し例えば図１５Ｂのように折れ線的に調整し、ある平均信号レベルｔｈ以上ではゲインを９０％程度に設定する。すなわちもともとのゲイン設定は平均信号レベルが小さい場合を基準として設定することになる。このように平均信号レベルでゲインを調整することにより、同一フレーム内や同一フィールド内でもノイズ量の多くなりがちな信号レベルの小さい領域に対して画素ごとにノイズ除去効果を高めることができる。また、ＡＧＣ回路との連動をする必要もない。なおここでは回路や演算量の観点からこのような歪な８画素を一つのブロックとして平均信号レベルが求められているが、このブロックは任意に決定できる。ポイントは複数の画素の平均信号レベルを求めて、これによりゲインを調整することにある。入力信号レベルそのものを使用する方法ではノイズの影響により空間方向において制御レベルの変動が起こりやすくなる。本実施の形態はこの変動を軽減するために周辺の画素により平均化したものにより制御する。
【００８１】
（実施の形態１０）
次に本発明の（実施の形態１０）について、その詳細を説明する。
【００８２】
図１６は（実施の形態１０）におけるノイズリダクション装置の構成例を示す。図１６のメモリ１６０１、減算器１６０２、重み付け処理部１６０３、第１のラインメモリ（図１６ではラインメモリと記載する）１６０４、第２のラインメモリ（図１６ではラインメモリと記載する）１６０５、第１の加算器（図１６では加算器と記載する）１６０６、動き係数生成部１６０７、ブロック判別部１６３１の各ブロックは図５でのメモリ５０１、減算器５０２、重み付け処理部５０３、第１のラインメモリ５０４、第２のラインメモリ５０５、第１の加算器５０６、動き係数生成部５０７、ブロック判別部５０８の各ブロックと同等の機能を有する。また第２の加算器（図１６では加算器と記載する）１６０８、第３の加算器（図１６では加算器と記載する）１６０９、特異点除去部１６１０の各ブロックは、図７の第２の加算器７０８、第３の加算器７０９、特異点除去部７１０の各ブロックと同等の機能を有する。また第５のラインメモリ１６１１、第６のラインメモリ１６１２、第２の減算器１６１３、第１の掛け算器１６１４、第２の掛け算器１６１５、加減算器１６１６の各ブロックは、図９の第５のラインメモリ９１１、第６のラインメモリ９１２、第２の減算器９１３、第１の掛け算器９１４、第２の掛け算器９１５、加減算器９１６の各ブロックと同等の機能を有する。また第１のセレクタ１６１７は図１０の第１のセレクタ１０１７と同等の機能を有する。またレベル調整部１６１８は図１２のレベル調整部１２１８と同等の機能を有する。また平均値回路１６１９、ゲイン調整部１６２０は図１４の平均値回路１４１９、ゲイン調整部１４２０と同等の機能を有する。従って、これらの詳細な説明は省略する。
【００８３】
フィルタ処理部１６２１は、加減算器１６１６の出力に対して空間方向のローパスフィルタ処理を行なう。ブレンディング係数演算部１６２２は、動き係数生成部１６０７および特異点除去部１６１０から得られる連続的な動き係数の値により、フィルタ処理部１６２１の出力と加減算器１６１６の出力信号とのブレンディングの比を決定する。ブレンディング処理部１６２３はフィルタ処理部１６２１の出力と加減算器１６１６の出力信号とをブレンディング係数演算部１６２２で決定されるブレンディング係数によりブレンドする。輪郭検出部１６２４は加減算器１６１６の出力信号から映像の輪郭部を抽出する。第２のセレクタ１６２５は、輪郭検出部１６２４からの出力により、ブレンディング処理部１６２３の出力と加減算器１６１６の出力信号とを切り替える。
【００８４】
以下具体例を挙げてその動作を説明する。
【００８５】
本実施の形態は、映像入力信号１６５１に対し（実施の形態６）および（実施の形態７）および（実施の形態８）および（実施の形態９）で示された方法によりノイズを除去するノイズリダクション装置の出力信号に対し、フィルタ処理部１６２１において空間方向のローパスフィルタ処理を行なう。例えば図１６のフィルタ処理部１６２１はラインメモリを追加せずに水平方向のみのフィルタを用いる。このフィルタ処理部１６２１の出力信号とフィルタ処理部１６２１の入力信号とがブレンドされることで、空間フィルタの効果が調整される。このとき、ブレンディング係数演算部１６２２は動き係数生成部１６０７および特異点除去部１６１０から得られる動き係数の値によりブレンディング係数を決定する。すなわち、（実施の形態６）および（実施の形態７）および（実施の形態８）および（実施の形態９）で示されたノイズリダクション装置においては、残像などの影響とのかねあいによりノイズ除去しにくい動画部分で残留ノイズが発生する場合がある。これにより、見た目の不自然さが発生する場合がある。本実施の形態はこの不自然さを軽減する。そのために、例えば（実施の形態４）で示された図６Ｅのような動き係数に対して、図１７に示されるようなブレンディングの比が設定される。
【００８６】
図１７と共にこのブレンディングの比を説明する。図１７の横軸１７０１、縦軸１７０２、曲線１７０３は図６Ｅの横軸６７１、縦軸６７２、曲線６７３にそれぞれ相当する。従って、これらの詳細な説明は省略する。図１７に示されるように、動画に近いすなわち動き係数が小さい画素ほど空間方向のフィルタのブレンディング割合は大きくなる。あるしきい値ｔｈ１７０４を設定し、動き係数１７０２がｔｈ以上（静止に近い）の領域１７０９ならフィルタ処理部１６２１の出力のブレンディング割合は０（すなわち（実施の形態９）以前で示されたノイズリダクション装置の出力そのもの）に、３ｔｈ／４以上でｔｈ未満の領域１７０８ならその割合は１／４に、ｔｈ／２以上で３ｔｈ／４未満の領域１７０７ならその割合は１／２に、ｔｈ／４以上でｔｈ／２未満の領域１７０６ならその割合は３／４に、ｔｈ／４未満の領域１７０５ならその割合は１（すなわちフィルタ処理部１６２１の出力そのもの）に設定される。このしきい値ｔｈ１７０４を変化させることにより空間方向のフィルタの効果を制御できるので、弱電界になるにつれてこのしきい値を大きくするとよい。なおこのブレンディング係数（上述のブレンディング割合）も関数をもちいて計算するなど幾つかの算出方法が考えられる。このように決定されるブレンディング係数により、ブレンディング処理部１６２３においてフィルタ処理されない信号とフィルタ処理された信号とがブレンドされることで、動き量に応じて空間方向のフィルタ処理の効果が調整される。さらに空間方向のフィルタをかけることによる映像のボケを防止するため、輪郭検出部１６２４において輪郭部分が検出される。例えば水平方向のみのフィルタをかける場合には水平差分をとり、この差分があるレベル以上なら輪郭であると判断し、その左右1、２画素については空間方向のフィルタをかけないように第２のセレクタ１６２５が制御される。その結果、フィルタ処理されていない信号が出力される。このような処理により、巡回型のノイズ除去処理に伴って発生しやすい残留ノイズによる動画部分の見た目の不自然さを軽減することが可能となる。同時に輪郭補正回路を付加することなく、空間方向のフィルタ処理に伴う輪郭部のボケをある程度抑えることができる。
【００８７】
以上に記載した通り、本発明では、ノイズのランダム性を利用して映像出力信号をフレーム遅延させた信号と映像入力信号とのフレーム差分をとり、この差分値に対して所定のしきい値との比較が行われる。その結果出力される信号について、各画素を中心に水平および垂直方向に隣接する数画素のブロックの総和がとられ、この総和が所定のしきい値と比較され、ブロックの中心画素の値として所望の信号が出力される。さらにこの出力を水平あるいは垂直方向に数画素拡大適用したり、時間軸方向に拡大適用したり、ブロック判別部での処理前の信号と各画素において比較するなどしてブロック単位での処理で発生しやすい特異点が取り除かれる。こうすることにより、映像入力信号に含まれるノイズの影響を抑えて映像の動き部分のみを検出することが可能となる。さらにフレーム差分に対して所望の係数をかけ映像入力信号と加減算を行なうことなどにより、ノイズを除去した信号と映像入力信号とがこの動き検出結果に応じて画素ごとに選択されて映像出力信号となる。こうすることによりノイズ除去効果を大きすることができるとともに映像の動きに起因する尾引きの弊害を抑えることが可能となる。
【００８８】
また、本発明はノイズの入った映像入力信号に対してフレーム差分値の大きい動き部分の検出に加え、ノイズレベルと同程度かそれ以下のフレーム差分値を持つ映像の動き部分とノイズとを区別してノイズの影響を抑えた映像の動き検出を行ない、さらにこれを用いたノイズ除去装置を構築する。そうすることにより、従来よりもノイズ除去効果を大きくすると同時に、ノイズ除去効果の増大に伴う動き部分の尾引きの発生を抑えることが出来る。
【００８９】
また、本発明のより、ノイズが多い場合にノイズが除去される部分とのノイズ量の差による見た目の不自然さを軽減することが可能となる。
【００９０】
また、本発明はノイズのランダム性を利用して空間方向の幾つかの画素情報から動き検出を行ない、ルックアップテーブルなどを用いず回路規模を抑えた方法により映像の動き量に応じて隣接画素感でより連続的な動き係数を出力する動き検出装置を提供する。さらに、これを用いたノイズリダクション装置を構築することによりノイズ除去効果を向上させると同時に残像や不連続的な係数を用いた処理に伴う映像の見た目の不自然さを抑えることを可能にする。
【００９１】
さらに、本発明は、周辺に対してノイズ量が多くなりやすい暗い部分において、ＡＧＣ回路などの情報を用いずにノイズの影響を抑えて適応的にノイズ除去効果を高める。またノイズ除去に伴う動き部分の残留ノイズによる見た目上の不自然さを軽減し、強電界から弱電界に至るまで動画および静止画に対してノイズ除去効果の向上とそれに伴い発生する残像や見た目の不自然さの防止を両立させる。
【００９２】
本発明によれば、重み付けされたフレームあるいはフィールド差分に対して隣接する複数の画素を一つの処理単位として加算処理が行なわれ、これよりしきい値を用いずに非線形な関数により連続的な動き係数を出力する動き検出装置を提供することができる。こうすることで、ノイズのランダム性を利用したノイズと動きの区別により、入力信号に含まれるノイズの影響を抑えて映像の動きに応じて連続的な動き係数を提供することができる。さらにこれを用いた巡回型のノイズリダクション装置を構築することで、ノイズ除去効果を大きくできるとともに残像や不連続的な係数を用いた処理に伴う映像の見た目の不自然さを軽減することが可能になる。さらに、複数のゲインを画素ごとに切り替えることで、意図的に微小なノイズを付加することができ、ゲインが大きくなることに伴う残像や空間方向におけるノイズの張り付き感などの見た目の不自然さが軽減できる。加えて、ゲインを大きくすることによるノイズ除去効果の向上が実現できる。また、弱電界時においては低レベルの差分値を調整して意図的に低差分レベルのノイズ除去効果を制限することにより、膜張り感などの見た目の不自然さを軽減すると同時に目立ちやすい大きなレベルのノイズを重点的に除去することができる。また、隣接する複数の画素に対する平均信号レベルに基いてゲインを調整することにより、同一画面内でもノイズ量の多くなりがちな信号レベルの小さい領域に対して画素ごとにノイズ除去効果を高めることができる。さらに、空間方向のフィルタを動き検出装置からの動き係数と輪郭検出部からの輪郭情報により適応的に併用することにより、動き部分の輪郭をボケさせることなく巡回型のノイズ除去処理に伴い発生しやすい残留ノイズによる動画部分の見た目の不自然さを軽減することが可能になる。
【００９３】
このような巡回型ノイズリダクション装置を用いることにより、強電界から弱電界に至るまで動画および静止画に対してノイズ除去効果の向上とそれに伴い発生する残像や映像の張り付き感など見た目の不自然さの軽減を両立させることが可能になる。
【００９４】
また、本発明は、同一画面内でもノイズ量の多くなりがちな信号レベルの小さい領域に対して、画素ごとにノイズ除去効果を高めることができる。
【００９５】
また、本発明のより、動き部分の輪郭をボケさせることなく、巡回型のノイズ除去処理に伴い発生しやすい残留ノイズによる動画部分の見た目の不自然さを軽減することが可能になる。
【００９６】
このような巡回型ノイズリダクション装置を用いることにより強電界から弱電界に至るまで動画および静止画に対してノイズ除去効果の向上とそれに伴い発生する残像や見た目の不自然さの防止を両立させることが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００９７】
本発明による動き検出装置及びそれを用いたノイズリダクション装置は、ノイズ除去効果を大きくできると共にノイズ除去効果の増大に伴う動き部分の尾引きの発生を抑えることができる。更に、強電界から弱電界に至るまでノイズ除去効果を大きくできると共にそれに伴う残像や張り付き感などの見た目の不自然さを解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】本発明の実施の形態１におけるブロック判別を用いた動き検出装置を示す図
【図２】本発明の実施の形態２におけるノイズリダクション装置を示す図
【図３】本発明の実施の形態３におけるノイズリダクション装置を示す図
【図４】ＡからＣは、ブロック判別による動き検出の説明図
【図５】本発明の実施の形態４における動き検出装置を示す図
【図６】Ａ〜Ｅは、本発明の実施の形態４における動き検出の説明図
【図７】本発明の実施の形態５における動き検出装置を示す図
【図８】本発明の実施の形態５における特異点除去の説明図
【図９】本発明の実施の形態６におけるノイズリダクション装置を示す図
【図１０】本発明の実施の形態７におけるノイズリダクション装置を示す図
【図１１】ＡとＢは、本発明の実施の形態７におけるゲイン制御の説明図
【図１２】本発明の実施の形態８におけるノイズリダクション装置を示す図
【図１３】本発明の実施の形態８におけるレベル調整の説明図
【図１４】本発明の実施の形態９におけるノイズリダクション装置を示す図
【図１５】ＡとＢは、本発明の実施の形態９におけるゲイン調整の説明図
【図１６】本発明の実施の形態１０におけるノイズリダクション装置を示す図
【図１７】本発明の実施の形態１０におけるブレンディング係数の算出方法の説明図
【図１８】ＡとＢは、従来例におけるフレーム巡回型ノイズリダクション装置を示す図
【符号の説明】
【００９９】
１０１、２０１、３０１  フレームメモリ
１０２、２０２、３０２、５０２、７０２、９０２、１００２、１２０２、１４０２、１６０２  減算器
１０３、２０３、３０３  比較部
１０４、２０４、３０４、５０４、７０４、９０４、１００４、１２０４、１４０４、１６０４  第１のラインメモリ
１０５、２０５．３０５、５０５、７０５、９０５、１００５、１２０５、１４０５、１６０５  第２のラインメモリ
１０６、２０６、３０６、５０８、７３１、９３１、１０３１、１２３１、１４３１、１６３１  ブロック判別部
１０７、２０７、３０７、７１０、９１０、１０１０、１２１０、１４１０、１６１０  特異点除去部
１０８、２１２、３１３、５５１、７３２、９５１、１０５１、１２５１、１４５１、１６５１  映像入力信号
２０８、３０８  ノイズリダクション処理部
２０９、３０９  第３のラインメモリ
２１０、３１０  第４のラインメモリ
２１１、３１１  セレクタ
２１３、３１４、９５２、１０５２、１２５２、１４５２、１６５２  映像出力信号
３１２  フィルタ
５０１、７０１、９０１、１００１、１２０１、１４０１、１６０１  メモリ
５０３、７０３、９０３、１００３、１２０３、１４０３、１６０３  重み付け処理部
５０６、７０６、９０６、１００６、１２０６、１４０６、１６０６  第１の加算器
５０７、７０７、９０７、１００７、１２０７、１４０７、１６０７  動き係数生成部
７０８、９０８、１００８、１２０８、１４０８、１６０８  第２の加算器
７０９、９０９、１００９、１２０９、１４０９、１６０９  第３の加算器
９１１、１０１１、１２１１、１４１１、１６１１  第５のラインメモリ
９１２、１０１２、１２１２、１４１２、１６１２  第６のラインメモリ
９１４、１０１４、１２１４、１４１４、１６１４  第１の掛け算器
９１５、１０１５、１２１５、１４１５、１６１５  第２の掛け算器
９１６、１０１６、１２１６、１４１６、１６１６  加減算器
９１７  ゲイン
９１３、１０１３、１２１３、１４１３、１６１３  第２の減算器
１０１７、１２１７、１４１７、１６１７  第１のセレクタ
１０４１、１２４１、１４４１  第１のゲイン
１０４２、１２４２、１４４２  第２のゲイン
１０４３、１２４３、１４４３  制御信号
１２１８、１４１８、１６１８  レベル調整部
１４１９、１６１９  平均値回路
１４２０、１６２０  ゲイン調整部
１６２１  フィルタ処理部
１６２２  ブレンディング係数演算部
１６２３  ブレンディング処理部
１６２４  輪郭検出部
１６２５  第２のセレクタ
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2004002135.tif 000021
【図２】
2004002135.tif 000022
【図３】
2004002135.tif 000023
【図４】
2004002135.tif 000024
【図５】
2004002135.tif 000025
【図６】
2004002135.tif 000026
【図７】
2004002135.tif 000027
【図８】
2004002135.tif 000028
【図９】
2004002135.tif 000029
【図１０】
2004002135.tif 000030
【図１１】
2004002135.tif 000031
【図１２】
2004002135.tif 000032
【図１３】
2004002135.tif 000033
【図１４】
2004002135.tif 000034
【図１５】
2004002135.tif 000035
【図１６】
2004002135.tif 000036
【図１７】
2004002135.tif 000037
【図１８】
2004002135.tif 000038
【国際調査報告】
2004002135.tif 000039
2004002135.tif 000040
2004002135.tif 000041
2004002135.tif 000042