(57)【要約】【課題】テレビジョン映像信号に対し、静止画と動画で処理を変えることなく、さらに動画像において画質劣化を極力抑え、なおかつ複雑なアルゴリズムを用いることなく、ノイズ低減を実現する。【解決手段】着目画素を中心画素とする中心ブロックと、その周囲の８方向の隣接ブロックについての差分絶対値和を求め（３）、該差分絶対値和が最小となる方向を相関方向と判断し（４）、相関方向に位置する画素を用いた加重平均を求めて（５）、出力信号値とする。【選択図】図１
2008271492.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
テレビジョン映像信号のノイズを低減するノイズ低減装置であって、
入力テレビジョン映像信号の各画素を順次選択して着目画素とし、
当該着目画素を中心画素とする所定の大きさの中心ブロックと、当該着目画素の上、下、左、右、右斜め上、右斜め下、左斜め上、左斜め下に位置し、当該着目画素に隣接する画素を中心画素とする前記所定の大きさの隣接ブロックの各々との差分絶対値和を、それぞれの隣接ブロックについて求める差分絶対値和計算手段と、
前記隣接ブロックの中で前記差分絶対値が最小となるものの、前記中心ブロックに対する方向を相関方向と判断する相関方向決定手段と、
前記着目画素に対して前記相関方向に位置する画素と、前記着目画素との加重平均を求める方向可変一次元フィルタ回路とを備え、
前記差分絶対値和計算手段が、前記中心ブロックと、前記隣接ブロックの各々の、それぞれのブロック内の互いに同一の位置の画素の信号値相互間の差の絶対値を、前記隣接ブロックの各々のすべての画素について加算することにより、前記隣接ブロックの各々についての前記差分絶対値和を求め、
前記方向可変一次元フィルタ回路の出力を着目画素の出力信号値とする
ことを特徴とするテレビジョン映像信号のノイズ低減装置。
【請求項２】
前記差分絶対値和の最小値が、所定の第１の閾値より大きい場合は、前記方向可変一次元フィルタ回路による平均の代わりに、前記入力テレビジョン映像信号の前記着目画素の信号値をそのまま前記着目画素の出力信号値として出力することを特徴とする請求項１に記載のテレビジョン映像信号のノイズ低減装置。
【請求項３】
前記入力テレビジョン映像信号に対し、前記着目画素を中心とする二次元全方向フィルタをかける二次元全方向フィルタとをさらに備え、
前記差分絶対値和の最大値が所定の第２の閾値より小さい場合は、前記方向可変一次元フィルタ回路による平均の代わりに、前記二次元全方向フィルタの出力を前記着目画素の出力信号値として出力する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のテレビジョン映像信号のノイズ低減装置。
【請求項４】
前記方向可変一次元フィルタ回路は、前記着目画素に対して比較的大きい重みを付け、前記着目画素以外の画素に対して比較的小さい重みを付け、前記加重平均を求めることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のテレビジョン映像信号のノイズ低減装置。
【請求項５】
前記方向可変一次元フィルタ回路は、前記着目画素の信号値を２／４倍、前記着目画素以外の２つの画素の信号値を１／４倍し、それらを加算することを特徴とする請求項４に記載のテレビジョン映像信号のノイズ低減装置。
【請求項６】
前記二次元全方向フィルタは、前記着目画素に対して最も大きい重みを付け、前記着目画素からより遠い位置にある画素に対してはより小さい重みを付けて、前記画素の信号値の加重平均を求めることにより、前記二次元全方向フィルタをかける
ことを特徴とする請求項３に記載のテレビジョン映像信号のノイズ低減装置。
【請求項７】
前記中心ブロック及び前記隣接ブロックの大きさが３行３列であることを特徴とする請求項６に記載のテレビジョン映像信号のノイズ低減装置。
【請求項８】
前記二次元全方向フィルタは、前記着目画素を中心とする５行×５列の画素の信号値の加重平均を求めるものであることを特徴とする請求項７に記載のテレビジョン映像信号のノイズ低減装置。
【請求項９】
前記二次元全方向フィルタは、前記着目画素の信号値を８／３２倍、他の２４画素の信号値を１／３２倍してそれらを加算することを特徴とする請求項８に記載のテレビジョン映像信号のノイズ低減装置。
【請求項１０】
前記二次元全方向フィルタは、前記着目画素の信号値を３２／６４倍、前記着目画素の周囲の８画素の信号値を１／３２倍、前記周囲の８画素のさらに外側の周囲の１６画素の信号値を１／６４倍してそれらを加算することを特徴とする請求項８に記載のテレビジョン映像信号のノイズ低減装置。
【請求項１１】
前記二次元全方向フィルタは、前記着目画素の信号値を９６／１２８倍、前記着目画素の周囲の８画素の信号値を２／１２８倍、前記周囲の８画素のさらに外側の周囲１６画素の信号値を１／１２８倍してそれらを加算することを特徴とする請求項８に記載のテレビジョン映像信号のノイズ低減装置。
【請求項１２】
テレビジョン映像信号のノイズを低減するノイズ低減方法であって、
入力テレビジョン映像信号の各画素を順次選択して着目画素とし、
当該着目画素を中心画素とする所定の大きさの中心ブロックと、当該着目画素の上、下、左、右、右斜め上、右斜め下、左斜め上、左斜め下に位置し、当該着目画素に隣接する画素を中心画素とする前記所定の大きさの隣接ブロックの各々との差分絶対値和を、それぞれの隣接ブロックについて求める差分絶対値和計算ステップと、
前記隣接ブロックの中で前記差分絶対値が最小となるものの、前記中心ブロックに対する方向を相関方向と判断する相関方向決定ステップと、
前記着目画素に対して前記相関方向に位置する画素と、前記着目画素との加重平均を求める平均ステップとを備え、
前記差分絶対値和計算ステップが、前記中心ブロックと、前記隣接ブロックの各々の、それぞれのブロック内の互いに同一の位置の画素の信号値相互間の差の絶対値を、前記隣接ブロックの各々のすべての画素について加算することにより、前記隣接ブロックの各々についての前記差分絶対値和を求め、
前記平均ステップの出力を着目画素の出力信号値とする
ことを特徴とするテレビジョン映像信号のノイズ低減方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、テレビジョン映像信号の二次元ノイズ低減装置および二次元ノイズ低減方法に関し、特に画質劣化の少ないノイズ低減装置およびノイズ低減方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のテレビジョン映像信号のノイズ低減には、静止画に対してフレーム間の相関を用いたノイズ低減法や、動画に対して動き補正を導入した低減法やノイズコアリングなどがある。静止画領域の信号はフレームメモリ等を利用して有効な雑音低減を行うことは比較的容易であるが、動き速度の速い動画像領域の信号に対してはフレームメモリ等の利用は不適当である。したがって一般に、静止画像信号の場合に比し動画像信号の雑音低減は困難である。
【０００３】
しかも、動き補正を導入しても、一般画像からの正確な動き部分の検出およびベクトルの検出は困難であり、かつ全ての動きに適応できず、アルゴリズムの複雑化、ハードウェア規模の増大に対して効果は限られている。また、コアリングは映像信号の高域成分をノイズとして除去するため映像も劣化させてしまい、効果的な雑音低減はできない。
【０００４】
この改善策として、入力テレビジョン映像信号の各画素を順次に着目画素として画面上画素ごとに左から右へ、走査線ごとに上から下へ順次に移動させるとともに、着目画素ごとにそれを中心画素として画面上あらかじめ定められた大きさの小ブロックを設定し、設定された小ブロック内で中心画素を中心とした二次元の各方向へ、各方向毎に隣接画素からより遠方画素へ画素順次に中心画素との信号値差分を求め、その信号値差分があらかじめ定められた閾値以下である限り、その画素の信号値を着目画素の信号値への信号平均化の対象として出力し、その信号値差分が前記閾値を超えたらそれ以上その方向の画素信号値は平均化の対象とはしない選択判定を行い、選択判定後の複数の平均化の対象として出力した信号から着目画素の出力信号値を求めている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開平８−２１４１９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
テレビジョン映像信号のノイズ低減は、静止画領域についてはフレーム間の相関を利用して比較的容易に行えるが、動画領域においては動き補正を用いたフレーム間処理以外に有効な手段はない。しかも動き補正は、複雑なアルゴリズムを必要としながら一般画像での適用には制限があり、あまり有効ではない。また、上記特許文献１のように画素単位の相関を検出する方法では、画像の内容が異なるにも拘らず、画素間の相関が大きいと検出される場合があり、正しく相関検出ができない問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上述のような課題を解消するためになされたもので、
テレビジョン映像信号のノイズを低減するノイズ低減装置であって、
入力テレビジョン映像信号の各画素を順次選択して着目画素とし、
当該着目画素を中心画素とする所定の大きさの中心ブロックと、当該着目画素の上、下、左、右、右斜め上、右斜め下、左斜め上、左斜め下に位置し、当該着目画素に隣接する画素を中心画素とする前記所定の大きさの隣接ブロックの各々との差分絶対値和を、それぞれの隣接ブロックについて求める差分絶対値和計算手段と、
前記隣接ブロックの中で前記差分絶対値が最小となるものの、前記中心ブロックに対する方向を相関方向と判断する相関方向決定手段と、
前記着目画素に対して前記相関方向に位置する画素と、前記着目画素との加重平均を求める方向可変一次元フィルタ回路とを備え、
前記差分絶対値和計算手段が、前記中心ブロックと、前記隣接ブロックの各々の、それぞれのブロック内の互いに同一の位置の画素の信号値相互間の差の絶対値を、前記隣接ブロックの各々のすべての画素について加算することにより、前記隣接ブロックの各々についての前記差分絶対値和を求め、
前記方向可変一次元フィルタ回路の出力を着目画素の出力信号値とする
ことを特徴とするテレビジョン映像信号のノイズ低減装置を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、映像信号の相関方向をブロック単位で求めることにより、画素単位で求めるよりも正確に検出することができる。さらに求めた相関方向に位置する複数の画素の平均を求めることにより、効果的にノイズを低減することができる。また静止画部分と動画部分で処理を変えることなく、さらに動画像において画質劣化を極力抑え、実映像中のノイズを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１のノイズ低減装置を示すブロック図である。図示のノイズ低減装置は、入力端子１と、ブロック化手段２と、差分絶対値和計算手段３と、相関方向決定手段４と、方向可変一次元フィルタ回路５と、出力端子６とを有する。
【００１０】
入力端子１より入力された映像信号は、ブロック化手段２に入力され、二次元処理のためにブロック化される。
【００１１】
入力端子１から入力される映像信号は、画面上のマトリクス状に配置された画素の信号を、走査順に、即ち、各フレーム内のラインを上から下へ、各ライン内の画素を左から右へと言う順に並べたものであり、ブロック化手段２は、上記の入力映像信号を受けて、画素クロックに同期して、フレーム内のすべての画素を順に着目画素として選択しながら（即ち、着目画素を移動させながら）、各画素クロック周期中に、図２に示される、一つの着目画素を中心とする５行×５列のマトリクスの画素のそれぞれの信号を並列的に出力するものである。このようなブロック化処理を、入力映像信号の二次元配列への並び換えと言うこともある。
【００１２】
画面上の画素は、その画面上の位置に応じて、水平方向の位置を表す座標値と垂直方向の位置を表す座標値とで表される。水平方向の座標値は右向きに画素間隔一つにつき値が１つずつ大きくなり、垂直方向の座標値は下向きに、画素間隔一つにつき値が１ずつ大きくなるものとする。
【００１３】
図２において、各画素クロック周期において選択されている着目画素の画素位置は、座標値（ｈ，ｖ）で表すと、着目画素を中心とする５行×５列のマトリクス上のそれぞれの画素の座標値は、
（ｈ−２，ｖ−２）、（ｈ−１，ｖ−２）、（ｈ，ｖ−２）、（ｈ＋１，ｖ−２）、（ｈ＋２，ｖ−２）、
（ｈ−２，ｖ−１）、（ｈ−１，ｖ−１）、（ｈ，ｖ−１）、（ｈ＋１，ｖ−１）、（ｈ＋２，ｖ−１）、
（ｈ−２，ｖ）、（ｈ−１，ｖ）、（ｈ，ｖ）、（ｈ＋１，ｖ）、（ｈ＋２，ｖ）、
（ｈ−２，ｖ＋１）、（ｈ−１，ｖ＋１）、（ｈ，ｖ＋１）、（ｈ＋１，ｖ＋１）、（ｈ＋２，ｖ＋１）、
（ｈ−２，ｖ＋２）、（ｈ−１，ｖ＋２）、（ｈ，ｖ＋２）、（ｈ＋１，ｖ＋２）、（ｈ＋２，ｖ＋２）、
で表される。これらはまた、一般化して、
（ｈ＋ｉ，ｖ＋ｊ）  （ｉ＝−２、−１、０、１又は２、ｊ＝−２、−１、０、１又は２）とも表される。また、各画素の信号値はＰ（ｈ＋ｉ，ｖ＋ｉ）で表される。
【００１４】
ブロック化手段２は例えば図３に示されるように構成されている。図３に示されるブロック化手段は、入力端子７と、図示のように直列接続された２５個の１画素遅延素子（ＤＬ）８−１乃至８−２５及び４個の（１ライン−５画素）遅延素子９−１乃至９−４とを有し、１画素遅延素子８−１乃至８−２５の出力側に、図２に示される５行５列の画素の信号値Ｐ（ｈ＋２，ｖ＋２）〜Ｐ（ｈ−２，ｖ−２）を出力する。
【００１５】
なお、１画素遅延素子８−１を省略し、（１ライン−５画素）遅延素子９−１と１画素遅延素子８−６の組合せの代わりに、（１ライン−４画素）遅延素子を用いても良く、同様に、（１ライン−５画素）遅延素子９−２と１画素遅延素子８−１１の組合せ、（１ライン−５画素）遅延素子９−３と１画素遅延素子８−１６の組合せ、（１ライン−５画素）遅延素子９−４と１画素遅延素子８−２１の組合せの代わりに、それぞれ（１ライン−４画素）遅延素子を用いても良い。
【００１６】
図２に示される５行×５列にマトリクスは、座標値（ｈ，ｖ）の着目画素Ｐ（ｈ，ｖ）を中心とする３行３列のブロック（中心ブロック）ＢＬ（ｈ，ｖ）のみならず、着目画素Ｐ（ｈ，ｖ）に垂直方向、水平方向、斜め方向に隣接する８つの画素、即ち、着目画素の  左斜め上、上、右斜め上、左、右、左斜め下、下、右斜め下、即ち、座標値、
（ｈ−１，ｖ−１）、（ｈ，ｖ−１）、（ｈ＋１，ｖ−１）、
（ｈ−１，ｖ）、（ｈ＋１，ｖ）、
（ｈ−１，ｖ＋１）、（ｈ，ｖ＋１）、（ｈ＋１，ｖ＋１）、
の画素を中心とするブロック（隣接ブロック）
ＢＬ（ｈ−１，ｖ−１）、ＢＬ（ｈ，ｖ−１）、ＢＬ（ｈ＋１，ｖ−１）、
ＢＬ（ｈ−１，ｖ）、ＢＬ（ｈ＋１，ｖ）、
ＢＬ（ｈ−１，ｖ＋１）、ＢＬ（ｈ，ｖ＋１）、ＢＬ（ｈ＋１，ｖ＋１）、
をも含む。
図２に示される画素のうち、隣接ブロックの中心画素は、中心ブロックにも属する。
【００１７】
ブロック化手段２でブロック化された映像信号は、図１の差分絶対値和計算手段３に入力される。この際、図２に示される２５個の画素の信号が並列的に差分絶対値和計算手段３に入力される。
【００１８】
差分絶対値和計算手段３では、図２に示される中心ブロックと８つの隣接ブロックの各々との、それぞれのブロック内における同一位置の画素（即ち対応する画素）相互間の差の絶対値の和（差分絶対値和）を求める。
【００１９】
図２に示される９つのブロック毎に、各ブロックを構成する画素の配列を示すと図４〜図１２に示されるようになる。中心ブロックのｎ行ｎ列（隣接ブロック内の上からｎ番目、左からｍ番目）の画素と、隣接ブロックのｎ行ｎ列（中心ブロック内の上からｎ番目、左からｍ番目）の画素とは、それぞれのブロック内の同一位置にあると表現される。例えば、図４に示される隣接ブロックＢＬ（ｈ−１，ｖ−１）の左上の隅の画素Ｐ（ｈ−２，ｖ−２）と、図８に示される中心ブロックＢＬ（ｈ，ｖ）の左上の隅の画素Ｐ（ｈ−１，ｖ−１）とは、それぞれのブロック内における位置が同一である。
【００２０】
図４に示される画素Ｐ（ｈ−１，ｖ−１）を中心とする隣接ブロックＢＬ（ｈ−１，ｖ−１）と、図８に示される中心ブロックＢＬ（ｈ，ｖ）の同一位置の画素相互間の差の絶対値の和ＳＡＤ（ｈ−１，ｖ−１）は、以下の式（１Ａ）で表される。
ＳＡＤ（ｈ−１，ｖ−１）
＝｜Ｐ（ｈ−２，ｖ−２）−Ｐ（ｈ−１，ｖ−１）｜
＋｜Ｐ（ｈ−１，ｖ−２）−Ｐ（ｈ，ｖ−１）｜
＋｜Ｐ（ｈ，ｖ−２）−Ｐ（ｈ＋１，ｖ−１）｜
＋｜Ｐ（ｈ−２，ｖ−１）−Ｐ（ｈ−１，ｖ）｜
＋｜Ｐ（ｈ−１，ｖ−１）−Ｐ（ｈ，ｖ）｜
＋｜Ｐ（ｈ，ｖ−１）−Ｐ（ｈ＋１，ｖ）｜
＋｜Ｐ（ｈ−２，ｖ）−Ｐ（ｈ−１，ｖ＋１）｜
＋｜Ｐ（ｈ−１，ｖ）−Ｐ（ｈ，ｖ＋１）｜
＋｜Ｐ（ｈ，ｖ）−Ｐ（ｈ＋１，ｖ＋１）｜
…（１Ａ）
【００２１】
式（１Ａ）は、下記の式（１Ｂ）のように表すこともできる。
【００２２】
【数１】
2008271492.tif 000003
【００２３】
他の７つの隣接ブロックについても同様に、差の絶対値の和が求められる。
一般化して、画素Ｐ（ｈ＋ｉ，ｖ＋ｊ）（ここで、ｉは−１、０、又は１、ｊも−１、０、又は１である）を中心とする隣接ブロックＢＬ（ｈ＋ｉ，ｖ＋ｉ）と、中心ブロックＢＬ（ｈ，ｖ）の同一位置の画素相互間の差の絶対値の和ＳＡＤ（ｈ＋ｉ，ｖ＋ｊ）は、以下の式（２）で表される。
【００２４】
【数２】
2008271492.tif 000004
【００２５】
上記の演算を行う差分絶対値和計算手段４は例えば図１３に示すように構成されている。差分絶対値和計算手段４は、それぞれ８つの隣接ブロックの各々と中心ブロックとの差分絶対値和ＳＡＤ（ｈ−１，ｖ−１）〜ＳＡＤ（ｈ＋１，ｖ＋１）を求める計算部４−１乃至４−８と、ブロック化手段２から出力される信号Ｐ（ｈ−２，ｖ−２）〜Ｐ（ｈ＋２，ｖ＋２）を受けて、各計算部４−１乃至４−８で用いられる信号を選択して供給する信号分配部４−９とを備える。
８つの隣接ブロックのうちの、着目画素の左斜め上に位置する画素を中心とする隣接ブロック（左斜め上に位置する隣接ブロック）ＢＬ（ｈ−１，ｖ−１）と中心ブロックＢＬ（ｈ，ｖ）との差分絶対値和を求める計算部４−１が図１４に示され、図１５には、着目画素の上に位置する画素を中心とする隣接ブロック（上に位置する隣接ブロック）ＢＬ（ｈ，ｖ−１）と中心ブロックＢＬ（ｈ，ｖ）との差分絶対値和を求める計算部４−２とが示されている。他の隣接ブロックについての同様の計算部４−３、４−４、４−６、４−７、４−８が設けられているが、その図示は省略されている。
【００２６】
左斜め上の隣接ブロックＢＬ（ｈ−１，ｖ−１）と中心ブロックＢＬ（ｈ，ｖ）の差分絶対値和を求める計算部４−１において、それぞれ対応する画素同士の差分を求めるため、それぞれのブロック内の、
左斜め上に位置する画素Ｐ（ｈ−２，ｖ−２）とＰ（ｈ−１，ｖ−１）、
上に位置するＰ（ｈ−１，ｖ−２）とＰ（ｈ，ｖ−１）、
右斜め上に位置するＰ（ｈ，ｖ−２）とＰ（ｈ＋１，ｖ−１）、
左に位置するＰ（ｈ−２，ｖ−１）とＰ（ｈ−１，ｖ）、
中心に位置するＰ（ｈ−１，ｖ−１）とＰ（ｈ，ｖ）、
右に位置するＰ（ｈ，ｖ−１）とＰ（ｈ＋１，ｖ）、
左斜め下に位置するＰ（ｈ−２，ｖ）とＰ（ｈ−１，ｖ＋１）、
下に位置するＰ（ｈ−１，ｖ）とＰ（ｈ，ｖ＋１）、
右斜め下に位置するＰ（ｈ，ｖ）とＰ（ｈ＋１，ｖ＋１）
の差が差分演算器１０−１〜１０−９で求められ、差分演算器１０−１乃至１０−９の絶対値が絶対値演算器１１−１〜１１−９で求められ、絶対値演算器１１−１〜１１−９の出力の総和ＳＡＤ（ｈ−１，ｖ−１）が加算手段１２で求められる。
【００２７】
上記のようにして求められた中心ブロックと、８つの隣接ブロックの各々との差の絶対値の和（差分絶対値和）ＳＡＤ（ｈ−１，ｖ−１）〜ＳＡＤ（ｈ＋１，ｖ＋１）は、図１に示された相関方向決定手段４に供給される。
【００２８】
相関方向決定手段４では、入力された８つの差分絶対値和ＳＡＤ（ｈ−１，ｖ−１）〜ＳＡＤ（ｈ＋１，ｖ＋１）に基づき、その中心ブロックの中心画素、即ち着目画素についての相関の方向を判断する。
各隣接ブロックと中心ブロックとの差分絶対値和は、当該隣接ブロックの、中心ブロックに対する方向における相関を表すものとして扱われる。例えば、左斜め上の隣接ブロックと中心ブロックの差分絶対値和は、左斜め上の方向の相関を表すものとして扱われる。
各隣接ブロックについては、中心ブロックとの差分絶対値和が小さいほど、当該隣接ブロックの、中心ブロックに対する方向における相関が大きいと判断される。
相関方向決定手段４は、８つの差分絶対値和のうち、最も小さいものを生じさせた隣接ブロックの、着目画素に対する方向を相関の方向として検出する。
【００２９】
相関方向決定手段４で着目画素毎に決定された相関方向を示す信号ＤＣの情報が図１の方向可変一次元フィルタ回路５に入力される。
【００３０】
方向可変一次元フィルタ回路５は、各着目画素毎に、相関方向に位置する画素と着目画素との加重平均を求め、求められた加重平均Ｐａを、着目画素の出力信号値として出力する。このように着目画素を含め直線状に並んだ画素の加重平均を求める処理は一次元フィルタリングとも呼ばれる。
【００３１】
図１６は、図２に示される５行５列の画素のうち、加重平均を求める際に用いられる、各方向に位置する画素の群（第１乃至第８の群）Ｄ１〜Ｄ８を示すものであり、決定された相関方向に応じて、第１乃至第８の群Ｄ１〜Ｄ８のいずれか一つに属する３つの画素の加重平均が求められる。
【００３２】
方向可変一次元フィルタ回路５は例えば図１７に示されるように構成されている。図示の方向可変一次元フィルタ回路５は、８個の一次元フィルタ１３−１乃至１３−８と、選択手段１４とを備える。
第１のフィルタ１３−１は、第１の群Ｄ１に属する画素（Ｐ（ｈ−２，ｖ−２）とＰ（ｈ−１，ｖ−１）とＰ（ｈ，ｖ））の組合せに対してフィルタリング（一次元フィルタリング）を行って、フィルタリング出力Ｆ１を出力する。同様に、
第２のフィルタ１３−２は、第２の群Ｄ２に属する画素（Ｐ（ｈ，ｖ−２）とＰ（ｈ，ｖ−１）とＰ（ｈ，ｖ））の組合せ、
第３のフィルタ１３−３は、第３の群Ｄ３に属する画素（Ｐ（ｈ＋２，ｖ−２）とＰ（ｈ＋１，ｖ−１）とＰ（ｈ，ｖ））の組合せ、
第４のフィルタ１３−４は、第４の群Ｄ４に属する画素（Ｐ（ｈ−２，ｖ）とＰ（ｈ−１，ｖ）とＰ（ｈ，ｖ））の組合せ、
第５のフィルタ１３−５は、第５の群Ｄ５に属する画素（Ｐ（ｈ＋２，ｖ）とＰ（ｈ＋１，ｖ）とＰ（ｈ，ｖ））の組合せ、
第６のフィルタ１３−６は、第６の群Ｄ６に属する画素（Ｐ（ｈ−２，ｖ＋２）とＰ（ｈ−１，ｖ＋１）とＰ（ｈ，ｖ））の組合せ、
第７のフィルタ１３−７は、第７の群Ｄ７に属する画素（Ｐ（ｈ，ｖ＋２）とＰ（ｈ，ｖ＋１）とＰ（ｈ，ｖ））の組合せ、
第８のフィルタ１３−８は、第８の群Ｄ８に属する画素（Ｐ（ｈ＋２，ｖ＋２）とＰ（ｈ＋１，ｖ＋１）とＰ（ｈ，ｖ））の組合せ
に対してフィルタリングを行って、それぞれフィルタリング出力Ｆ２〜Ｆ８を出力する。
【００３３】
第１乃至第８のフィルタ１３−１乃至１３−８は、例えば、着目画素に対して比較的大きい重み付けをし、着目画素以外の画素に対して比較的小さい重み付けを行って加重平均を求めることによりフィルタリングを行う。例えば、着目画素の信号値を２／４倍、着目画素以外の２つの画素の信号値を１／４倍とし、それらの加算値をフィルタ出力とする。
【００３４】
選択手段１４は、第１乃至第８のフィルタ１３−１乃至１３−８の出力Ｆ１〜Ｆ８を受け、相関方向決定手段４からの信号ＤＣで表される相関方向に応じて、第１乃至第８のフィルタ１３−１乃至１３−８の出力のいずれかを選択して、平均出力Ｐａとして出力する。この選択においては、相関方向に応じてその方向に位置する画素を含む画素群（Ｄ１乃至Ｄ８のいずれか）に対するフィルタリングを行うフィルタの出力を選択する。
例えば、相関の方向が左斜め上方向であれば、第１の群Ｄ１の画素に対するフィルタリングを行う第１のフィルタ１３−１の出力を選択する。
上方向の場合は、第２の群Ｄ２の画素に対するフィルタリングを行う第２のフィルタ１３−２の出力を選択する。
右斜め上方向の場合は、第３の群Ｄ３の画素に対するフィルタリングを行う第３のフィルタ１３−３の出力を選択する。
左方向の場合は、第４の群Ｄ４の画素に対するフィルタリングを行う第４のフィルタ１３−４の出力を選択する。
右方向の場合は、第５の群Ｄ５の画素に対するフィルタリングを行う第５のフィルタ１３−５の出力を選択する。
左斜め下方向の場合は、第６の群Ｄ６の画素に対するフィルタリングを行う第６のフィルタ１３−６の出力を選択する。
下方向の場合は、第７の群Ｄ７の画素に対するフィルタリングを行う第７のフィルタ１３−７の出力を選択する。
右斜め下方向の場合は、第８の群Ｄ８の画素に対するフィルタリングを行う第８のフィルタ１３−８の出力を選択する。
【００３５】
なお、方向可変一次元フィルタ回路を上記のように構成する代りに、図１８に示すように、単一の一次元フィルタ１５と、相関方向決定手段４で検出された相関の方向の画素の信号を選択してフィルタ１５に供給する画素選択手段１６とで構成しても良い。
この場合には、画素選択手段１６により、
相関が左斜め上方向の場合は、第１の群Ｄ１に属する画素Ｐ（ｈ−２，ｖ−２）とＰ（ｈ−１，ｖ−１）とＰ（ｈ，ｖ）の組合せが選択され、
上方向の場合は、第２の群Ｄ２に属するＰ（ｈ，ｖ−２）とＰ（ｈ，ｖ−１）とＰ（ｈ，ｖ）の組合せ、
右斜め上方向の場合は、第３の群Ｄ３に属するＰ（ｈ＋２，ｖ−２）とＰ（ｈ＋１，ｖ−１）とＰ（ｈ，ｖ）の組合せ、
左方向の場合は、第４の群Ｄ４に属するＰ（ｈ−２，ｖ）とＰ（ｈ−１，ｖ）とＰ（ｈ，ｖ）の組合せ、
右方向の場合は、第５の群Ｄ５に属するＰ（ｈ＋２，ｖ）とＰ（ｈ＋１，ｖ）とＰ（ｈ，ｖ）の組合せ、
左斜め下方向の場合は、第６の群Ｄ６に属するＰ（ｈ−２，ｖ＋２）とＰ（ｈ−１，ｖ＋１）とＰ（ｈ，ｖ）の組合せ、
下方向の場合は、第７の群Ｄ７に属するＰ（ｈ，ｖ＋２）とＰ（ｈ，ｖ＋１）とＰ（ｈ，ｖ）の組合せ、
右斜め下方向の場合は第８の群Ｄ８に属するＰ（ｈ＋２，ｖ＋２）とＰ（ｈ＋１，ｖ＋１）とＰ（ｈ，ｖ）の組合せ
が選択され、選択された組合せで画素に対してフィルタ１５でフィルタがかけられる。
フィルタ１５はフィルタ１３−１乃至１３−８のいずれかと同じ構成のものを用い得る。
【００３６】
以上のようにブロック単位で相関方向を求めているので、より正確に相関方向を検出でき、その方向で平均値を求めているので、動画や静止画に依存した複雑な適応処理は必要なく、これにより安定して画像のノイズ低減をさらに効果的に働かせることができ、きめ細かい画質管理を行うことができると言う効果がある。
【００３７】
実施の形態２．
実施の形態１では、差分絶対値和が最小となる方向にある画素の平均を求め、出力信号値として出力していたので、どの方向にも相関がない（相関が無視し得るほど小さい）場合でも平均処理を行ってしまい、画質劣化を招く可能性がある。実施の形態２では、差分絶対値和ＳＡＤ（ｈ−１，ｖ−１）〜ＳＡＤ（ｈ＋１，ｖ＋１）の最小値ＳＡＤｍｉｎが所定の第１の閾値Ｔｈａよりも大きい（相関が小さい）場合は、平均処理を行わず、入力信号値をそのまま出力信号値とする。
【００３８】
図１９は実施の形態２によるテレビジョン映像信号のノイズ低減装置を示すブロック図である。図示のノイズ低減装置は、図１のノイズ低減装置と概して同じであるが、切替制御手段２０および切替手段２１が付加されている点で異なる。図１と同じ符号が付された構成要素は、実施の形態１と同様の動作をする。
【００３９】
切替制御手段２０は、例えば、図２０に示されるように、最小値選択手段２２と、比較手段２３とを備える。
最小値選択手段２２は、差分絶対値和計算手段３から出力される差分絶対値和ＳＡＤ（ｈ−１，ｖ−１）〜ＳＡＤ（ｈ＋１，ｖ＋１）を受け、その最小値ＳＡＤｍｉｎを出力する。
比較手段２３は、最小値ＳＡＤｍｉｎを所定の第１の閾値Ｔｈａと比較し、比較結果を示す信号ＲＣａを出力する。この信号ＲＣａは、切替手段２１に制御信号として供給される。
【００４０】
制御信号ＲＣａが、最小値ＳＡＤｍｉｎが第１の閾値Ｔｈａよりも小さいことを示すものである場合には、切替手段２１は、方向可変一次元フィルタ回路５の出力Ｐａを選択して出力信号値Ｐｙとして出力するが、
制御信号ＲＣａが、最小値ＳＡＤｍｉｎが第１の閾値Ｔｈａよりも大きいことを示すものである場合には、切替手段２１は、ブロック化手段２から出力されている入力映像信号の着目画素の信号値Ｐ（ｈ，ｖ）を選択して出力信号値Ｐｙとして出力する。
【００４１】
第１の閾値Ｔｈａは、差分絶対値和がそれよりも大きければ相関がない（相関が無視し得る程小さい）と判断できる値に定められる。
【００４２】
上記の実施の形態のように、差分絶対値和の最小値ＳＡＤｍｉｎが第１の閾値Ｔｈａよりも大きければ、平均処理は行わないようにしたので、入力信号がどの方向にも相関のない画像の場合に無駄にフィルタをかけず、画質劣化を防ぐことができる。
【００４３】
実施の形態３．
実施の形態１では、差分絶対値和が最小となる方向にある画素の平均を求めていたので、全方向に相関があるような画像の場合、効果的なノイズ低減が行えない可能性がある。
実施の形態３は、８つの差分絶対値和がすべて第２の閾値よりも小さい場合は、実施の形態１で使用した平均フィルタは使用せずに、着目画素を中心とする５行×５列の二次元全方向フィルタを使用する。
第２の閾値Ｔｈｂは、実施の形態２で用いられる第１の閾値よりも小さいものであり、差分絶対値和がそれよりも小さければ相関がない（相関が十分に大きい）と判断できる値に定められる。
【００４４】
図２１に実施の形態３によるテレビジョン映像信号のノイズ低減装置のブロック図を示す。図示のノイズ低減装置は、図１９の実施の形態２のノイズ低減装置と概して同じであるが、図１９の切替制御手段２０、切替手段２１の代わりに、切替制御手段３１、切替手段３２および二次元全方向フィルタ３０が設けられている点で異なる。図１９と同じ符号が付された構成要素は、実施の形態２と同様の動作をする。
【００４５】
実施の形態３では、差分絶対値和ＳＡＤ（ｈ−１，ｖ−１）〜ＳＡＤ（ｈ＋１，ｖ＋１）の最大値ＳＡＤｍａｘが所定の第２の閾値Ｔｈｂよりも小さい（相関が大きい）場合は、二次元全方向フィルタ３０の出力を切替手段３２で選択して出力信号値Ｐｙとし、差分絶対値和の最大値ＳＡＤｍａｘが第２の閾値Ｔｈｂよりも大きい場合には、実施の形態２と同様に動作する。
【００４６】
図２１の切替制御手段３１は、例えば、図２２に示されるように、最小値選択手段２２と、比較手段２３と、最大値選択手段２４と、比較手段２５と、制御信号生成手段２６とを有する。最小値選択手段２２及び比較手段２３は、図２０に示されるものと同様のものである。
【００４７】
最大値選択手段２４は、差分絶対値和計算手段３から出力される差分絶対値和ＳＡＤ（ｈ−１，ｖ−１）〜ＳＡＤ（ｈ＋１，ｖ＋１）を受け、その最大値ＳＡＤｍａｘを出力する。
比較手段２３は、最大値ＳＡＤｍａｘを所定の第２の閾値Ｔｈｂと比較し、比較結果を示す信号ＲＣｂを出力する。
【００４８】
制御信号生成手段２６は、信号ＲＣａ及びＲＣｂに基づき以下の規則に従って判定信号ＲＣｃを生成する。この信号ＲＣｃは、制御信号として切替手段３２に供給される。
信号ＲＣｂが、差分絶対値和の最大値ＳＡＤｍａｘが第２の閾値Ｔｈｂよりも小さい（相関が大きい）ことを示す場合には、信号ＲＣｃは第１の値を取る。この場合には、切替手段３２は、二次元全方向フィルタ３０の出力Ｑを選択して、出力信号値Ｐｙとする。
信号ＲＣｂが、差分絶対値和の最大値ＳＡＤｍａｘが第２の閾値Ｔｈｂよりも大きい（相関が小さい）ことを示し、かつ信号ＲＣｂが、差分絶対値和の最小値ＳＡＤｍｉｎが第１の閾値Ｔｈａよりも大きい（相関が小さい）ことを示す場合には、信号ＲＣｃは第２の値を取る。この場合には、切替手段３２は、入力信号値Ｐ（ｈ，ｖ）を選択して、出力信号値Ｐｙとする。
信号ＲＣｂが、差分絶対値和の最大値ＳＡＤｍａｘが第２の閾値Ｔｈｂよりも大きい（相関が小さい）ことを示し、かつ信号ＲＣｂが、差分絶対値和の最小値ＳＡＤｍｉｎが第１の閾値Ｔｈａよりも小さい（相関が大きい）ことを示す場合には、信号ＲＣｃは第３の値を取る。この場合には、切替手段３２は、方向可変一次元フィルタ回路５の出力Ｐａを選択して、出力信号値Ｐｙとする。
【００４９】
二次元全方向フィルタ３０は、着目画素を中心とする５行×５列のマトリクス内の画素の信号値の加重平均を求めるものであり、着目画素に対して最も大きな重み付けを行い、着目画素から遠い画素ほど、より小さい重み付けを行って加重平均を求めるフィルタリング（二次元フィルタリング）を行う。即ち、着目画素の信号値に対しても最も大きな係数を掛け、着目画素からより遠い画素ほど、その信号値により小さな係数を掛けて（但し、係数の合計は１となるようにする）、それらの総和を求めることでフィルタリングを行う。
【００５０】
着目画素の信号値に対する係数を８／３２、その他の画素の信号値に対する係数値を１／３２とした場合、上記の演算は下記の式（３）で表される。
Ｑ（ｈ，ｖ）
＝｛８×Ｐ（ｈ，ｖ）
＋Ｐ（ｈ−２，ｖ−２）＋Ｐ（ｈ−１，ｖ−２）＋Ｐ（ｈ，ｖ−２）＋Ｐ（ｈ＋１，ｖ−２）＋Ｐ（ｈ＋２，ｖ−２）
＋Ｐ（ｈ−２，ｖ−１）＋Ｐ（ｈ−１，ｖ−１）＋Ｐ（ｈ，ｖ−１）＋Ｐ（ｈ＋１，ｖ−１）＋Ｐ（ｈ＋２，ｖ−１）
＋Ｐ（ｈ−２，ｖ）＋Ｐ（ｈ−１，ｖ）＋Ｐ（ｈ＋１，ｖ）＋Ｐ（ｈ＋２，ｖ）
＋Ｐ（ｈ−２，ｖ＋１）＋Ｐ（ｈ−１，ｖ＋１）＋Ｐ（ｈ，ｖ＋１）＋Ｐ（ｈ＋１，ｖ＋１）＋Ｐ（ｈ＋２，ｖ＋１）
＋Ｐ（ｈ−２，ｖ＋２）＋Ｐ（ｈ−１，ｖ＋２）＋Ｐ（ｈ，ｖ＋２）＋Ｐ（ｈ＋１，ｖ＋２）＋Ｐ（ｈ＋２，ｖ＋２）｝／３２
…（３）
【００５１】
着目画素の信号値に対する係数を３２／６４、着目画素の周囲の８画素、即ち着目画素に隣接する画素（着目画素からの水平方向の距離及び垂直方向の距離のうちの短い方が１）の画素の信号値に対する係数値を２／６４、上記周囲の８画素のさらに外側の周囲の１６画素、即ち着目画素に隣接する画素に隣接する（着目画素からの水平方向の距離及び垂直方向の距離のうちの短い方が２）の画素の信号値に対する係数値を１／６４とした場合、上記の演算は下記の式（４）で表される。
Ｑ（ｈ，ｖ）
＝［３２×Ｐ（ｈ，ｖ）
２×｛Ｐ（ｈ−１，ｖ−１）＋Ｐ（ｈ，ｖ−１）＋Ｐ（ｈ＋１，ｖ−１）
＋Ｐ（ｈ−１，ｖ）＋Ｐ（ｈ＋１，ｖ）
＋Ｐ（ｈ−１，ｖ＋１）＋Ｐ（ｈ，ｖ＋１）＋Ｐ（ｈ＋１，ｖ＋１）｝
＋Ｐ（ｈ−２，ｖ−２）＋Ｐ（ｈ−１，ｖ−２）＋Ｐ（ｈ，ｖ−２）＋Ｐ（ｈ＋１，ｖ−２）＋Ｐ（ｈ＋２，ｖ−２）
＋Ｐ（ｈ−２，ｖ−１）＋Ｐ（ｈ＋２，ｖ−１）
＋Ｐ（ｈ−２，ｖ）＋Ｐ（ｈ＋２，ｖ）
＋Ｐ（ｈ−２，ｖ＋１）＋Ｐ（ｈ＋２，ｖ＋１）
＋Ｐ（ｈ−２，ｖ＋２）＋Ｐ（ｈ−１，ｖ＋２）＋Ｐ（ｈ，ｖ＋２）＋Ｐ（ｈ＋１，ｖ＋２）＋Ｐ（ｈ＋２，ｖ＋２）］／６４
…（４）
【００５２】
着目画素の信号値に対する係数を９６／１２８、着目画素の周囲の８画素、即ち着目画素に隣接する画素（着目画素からの水平方向の距離及び垂直方向の距離のうちの短い方が１）の画素の信号値に対する係数値を２／１２８、上記周囲の８画素のさらに外側の周囲の１６画素、即ち着目画素に隣接する画素に隣接する（着目画素からの水平方向の距離及び垂直方向の距離のうちの短い方が２）の画素の信号値に対する係数値を１／１２８とした場合、上記の演算は下記の式（５）で表される。
Ｑ（ｈ，ｖ）
＝［９６×Ｐ（ｈ，ｖ）
２×｛Ｐ（ｈ−１，ｖ−１）＋Ｐ（ｈ，ｖ−１）＋Ｐ（ｈ＋１，ｖ−１）
＋Ｐ（ｈ−１，ｖ）＋Ｐ（ｈ＋１，ｖ）
＋Ｐ（ｈ−１，ｖ＋１）＋Ｐ（ｈ，ｖ＋１）＋Ｐ（ｈ＋１，ｖ＋１）｝
＋Ｐ（ｈ−２，ｖ−２）＋Ｐ（ｈ−１，ｖ−２）＋Ｐ（ｈ，ｖ−２）＋Ｐ（ｈ＋１，ｖ−２）＋Ｐ（ｈ＋２，ｖ−２）
＋Ｐ（ｈ−２，ｖ−１）＋Ｐ（ｈ＋２，ｖ−１）
＋Ｐ（ｈ−２，ｖ）＋Ｐ（ｈ＋２，ｖ）
＋Ｐ（ｈ−２，ｖ＋１）＋Ｐ（ｈ＋２，ｖ＋１）
＋Ｐ（ｈ−２，ｖ＋２）＋Ｐ（ｈ−１，ｖ＋２）＋Ｐ（ｈ，ｖ＋２）＋Ｐ（ｈ＋１，ｖ＋２）＋Ｐ（ｈ＋２，ｖ＋２）］／１２８
…（５）
【００５３】
上記のうち、式（３）による演算が最も強いフィルタリング効果を持つものであり、上記のうち、式（５）による演算が最も弱いフィルタリング効果を持つものであり、上記のうち、式（４）による演算は、その中間のフィルタリング効果を持つものである。
これらのどれを用いるかは、予め定めておいても良く、映像の特徴を検出する手段（図示しない）を別途設けておき、検出された特徴に応じて選択を行うようにしても良い。
【００５４】
上記の実施の形態のように、差分絶対値和の最大値が第２の閾値よりも小さければ、着目画素から１方向の３画素の平均フィルタを使用せずに、５行×５列の二次元全方向フィルタを使用するので、着目画素から見たときに全方向に相関があるような映像の場合に、より効果的にノイズ低減が行えると言う効果がある。
【００５５】
また、上記の実施の形態のように、大容量のフレームメモリを使わず、図３に示されるラインメモリ（８−１〜８−２５）だけをメモリとして使用し、入力テレビジョン映像信号の各画素を順次に着目画素として画面上画素ごとに左から右へ、走査線ごとに上から下へ順次に移動させるとともに、当該着目画素ごとにそれを中心画素として画面上あらかじめ定められた大きさの（上記の例では、３行３列の）ブロックを設定し、設定されたブロック（中心ブロック）を中心とし、該中心ブロックと二次元の８方向すなわち、上、下、左、右、右斜め上、右斜め下、左斜め上、左斜め下に隣接するブロックの各々との差分絶対値和を差分絶対値和計算手段３で求め、相関方向決定手段４により、差分絶対値和の最小値より、画像内に存在する輪郭を抽出するため相関方向を決定し、いずれかの方向の相関が大きいことが検出されたときは、方向可変一次元フィルタ回路５により、着目画素と、相関方向のブロックに含まれる画素との加重平均を求める（図示の例では着目画素を含め３個の画素を用いた一次元フィルタリングを行なう）ことで得られた値（一次元フィルタリング結果）を選択して出力し、全方向に相関が大きい場合には、二次元全方向フィルタ３０により、中心ブロックとその周囲のブロックに属する画素に対して（図示の例では５行５列の画素）二次元全方向フィルタリングを行なうことで得られる値（二次元フィルタリングの結果）を選択して出力し、複数方向に輪郭が存在し全方向に対して相関が小さい場合はフィルタリング（加重平均）を行わなわず、着目画素の値を選択して出力することで、それぞれの場合に発生する妨害成分を抑制することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明はテレビジョン映像信号におけるノイズ低減法に係わり、特に画質劣化の少ないノイズ低減方法に関するもので、テレビジョン、液晶ディスプレイ、モニタなど映像信号を扱う製品であれば広く適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の実施の形態１のノイズ低減装置を示すブロック図である。
【図２】図１のブロック化手段で形成される中心ブロックと隣接ブロックを示す図である。
【図３】図１のブロック化手段の一例を示すブロック図である。
【図４】着目画素の左斜め上に位置する画素を中心とする隣接ブロックを構成する画素を示す図である。
【図５】着目画素の上に位置する画素を中心とする隣接ブロックを構成する画素を示す図である。
【図６】着目画素の右斜め上に位置する画素を中心とする隣接ブロックを構成する画素を示す図である。
【図７】着目画素の左に位置する画素を中心とする隣接ブロックを構成する画素を示す図である。
【図８】中心ブロックを構成する画素を示す図である。
【図９】着目画素の右に位置する画素を中心とする隣接ブロックを構成する画素を示す図である。
【図１０】着目画素の左斜め下に位置する画素を中心とする隣接ブロックを構成する画素を示す図である。
【図１１】着目画素の下に位置する画素を中心とする隣接ブロックを構成する画素を示す図である。
【図１２】着目画素の右斜め下に位置する画素を中心とする隣接ブロックを構成する画素を示す図である。
【図１３】図１の差分絶対値和計算手段の一例を示すブロック図である。
【図１４】図１３の差分絶対値和計算手段の一部をなす計算部を示すブロック図である。
【図１５】図１３の差分絶対値和計算手段の他の一部をなす計算部を示すブロック図である。
【図１６】図１の方向可変一次元フィルタ回路で平均を求める際に用いられる３個の画素の組合せを示す図である。
【図１７】図１の方向可変一次元フィルタ回路の一例を示すブロック図である。
【図１８】図１の方向可変一次元フィルタ回路の他の例を示すブロック図である。
【図１９】本発明の実施の形態２のノイズ低減装置を示すブロック図である。
【図２０】図１９の切替制御手段の一例を示すブロック図である。
【図２１】本発明の実施の形態３のノイズ低減装置を示すブロック図である。
【図２２】図２１の切替制御手段の一例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００５８】
１  入力端子、  ２  ブロック化手段、  ３  差分絶対値和計算手段、  ４  相関方向決定手段、  ５  方向可変一次元フィルタ回路、  ６  出力端子、  ７  入力端子、  ８−１〜８−２５  １画素遅延素子、  ９−１〜９−４  （１ライン−５画素）遅延素子、  １０  差分計算手段、  １１  絶対値計算手段、  １２  加算手段、  ２０  切替制御手段、  ２１  切替手段、  ３０  二次元全方向フィルタ、  ３１  切替制御手段、  ３２  切替手段。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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