(57)【要約】  【課題】信号成分の動解像度の低下を抑制しつつ入力信号からノイズを精度よく除去できる積分フィルタ回路を提供する。  【解決手段】出力信号Ｙ[ｎ]を所定時間遅延させた遅延信号Ｙ[ｎ−１]と入力信号Ｘ[ｎ]との差分信号Ｄ[ｎ]を算出する。差分信号Ｄ[ｎ]を振幅に応じて非線形処理した非線形信号Ｓ[ｎ]に巡回係数ａを乗算した乗算信号Ａ[ｎ]を入力信号Ｘ[ｎ]に加算して出力信号Ｙ[ｎ]とする。入力信号Ｘ[ｎ]のノイズを差分信号Ｄ[ｎ]の振幅に応じて精度よく検出できるので、信号成分の動解像度の低下を抑制しつつ入力信号Ｘ[ｎ]からノイズを精度よく、かつ容易に除去できる。  【選択図】図１
2005039659.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号成分およびノイズを有する入力信号を補正して出力信号として出力する信号補正装置であって、
出力信号を所定時間遅延させた遅延信号を出力する遅延部と、
この遅延部から出力された前記遅延信号と前記入力信号との差分信号を算出する減算部と、
この減算部で算出された前記差分信号を振幅に応じて非線形処理して非線形信号として出力する非線形処理部と、
この非線形処理部から出力された前記非線形信号に巡回係数を乗算して乗算信号として出力する乗算部と、
この乗算部から出力された前記乗算信号を前記入力信号に加算して出力信号とする加算部と
を具備したことを特徴とした信号補正装置。
【請求項２】
非線形処理部は、遅延部から出力された遅延信号と入力信号との差分信号にε関数を乗算して非線形信号として出力する
ことを特徴とした請求項１記載の信号補正装置。
【請求項３】
信号成分およびノイズを有する入力信号を補正して出力信号として出力する信号補正方法であって、
出力信号を所定時間遅延させ、
この遅延された前記出力信号と前記入力信号との差分信号を非線形処理し、
この非線形処理された前記差分信号に巡回係数を乗算して前記入力信号に加算して出力信号とする
ことを特徴とした信号補正方法。
【請求項４】
遅延された出力信号と入力信号との差分信号を非線形処理する際に、ε関数を乗算する
ことを特徴とした請求項３記載の信号補正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力信号を補正して出力信号として出力する信号補正装置および信号補正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の信号補正装置としては、画像信号などの入力信号に混入したノイズを入力信号から除去する巡回フィルタを備えた構成が知られている。この巡回フィルタは、出力信号を所定時間遅延させた遅延信号を出力する遅延部を有している。また、遅延部には、この遅延部から出力された遅延信号に巡回係数を乗算して乗算信号として出力する乗算器が接続されている。さらに、この乗算器には、この乗算器にて出力された乗算信号を入力信号に加算して出力信号とする加算器が接続されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平９−２８４１７４号公報（第３−４頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述の信号補正装置では、遅延信号に乗算器で巡回係数を乗算した乗算信号を入力信号に加算するだけのため、巡回係数を調整しても本来除去したくない信号成分までもがノイズとともに除去され、信号成分の動解像度が低下するおそれがあるという問題点を有している。
【０００４】
本発明はこのような点に鑑みなされたもので、信号成分の動解像度の低下を抑制しつつ入力信号からノイズを精度よく除去できる信号補正装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１記載の信号補正装置は、信号成分およびノイズを有する入力信号を補正して出力信号として出力する信号補正装置であって、出力信号を所定時間遅延させた遅延信号を出力する遅延部と、この遅延部から出力された前記遅延信号と前記入力信号との差分信号を算出する減算部と、この減算部で算出された前記差分信号を振幅に応じて非線形処理して非線形信号として出力する非線形処理部と、この非線形処理部から出力された前記非線形信号に巡回係数を乗算して乗算信号として出力する乗算部と、この乗算部から出力された前記乗算信号を前記入力信号に加算して出力信号とする加算部とを具備したものである。
【０００６】
そして、遅延部で所定時間遅延された遅延信号と入力信号との差分信号を、この差分信号の振幅に応じて非線形処理部で非線形処理するとともに乗算部で巡回係数を乗算し加算部で入力信号に加算して出力信号とすることで、入力信号のノイズを差分信号の振幅に応じて精度よく検出可能になるので、信号成分の動解像度の低下を抑制しつつ入力信号からノイズを精度よく除去することが容易に可能になる。
【０００７】
請求項２記載の信号補正装置は、請求項１記載の信号補正装置において、非線形処理部は、遅延部で遅延された遅延信号と入力信号との差分信号にε関数を乗算して出力するものである。
【０００８】
そして、差分信号にε関数を乗算することで、入力信号から除去するノイズの振幅をε関数に応じて任意に設定することが可能になるので、信号成分の動解像度の低下を抑制しつつ入力信号からノイズを、より精度よく除去することが容易に可能になる。
【０００９】
請求項３記載の信号補正方法は、信号成分およびノイズを有する入力信号を補正して出力信号として出力する信号補正方法であって、出力信号を所定時間遅延させ、この遅延された前記出力信号と前記入力信号との差分信号を非線形処理し、この非線形処理された前記差分信号に巡回係数を乗算して前記入力信号に加算して出力信号とするものである。
【００１０】
そして、所定時間遅延された出力信号と入力信号との差分信号を、この差分信号の振幅に応じて非線形処理するとともに巡回処理部で巡回係数を乗算して入力信号に加算して出力信号とすることで、入力信号のノイズを差分信号の振幅に応じて精度よく検出可能になるので、信号成分の動解像度の低下を抑制しつつ入力信号からノイズを精度よく除去することが容易に可能になる。
【００１１】
請求項４記載の信号補正方法は、請求項３記載の信号補正方法において、遅延された出力信号と入力信号との差分信号を非線形処理する際に、ε関数を乗算するものである。
【００１２】
そして、差分信号にε関数を乗算することで、入力信号から除去するノイズの振幅をε関数に応じて任意に設定することが可能になるので、信号成分の動解像度の低下を抑制しつつ入力信号からノイズを、より精度よく除去することが容易に可能になる。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１記載の信号補正装置によれば、遅延部で所定時間遅延された遅延信号と入力信号との差分信号を、この差分信号の振幅に応じて非線形処理部で非線形処理するとともに乗算部で巡回係数を乗算し加算部で入力信号に加算して出力信号とすることで、入力信号のノイズを差分信号の振幅に応じて精度よく検出できるので、信号成分の動解像度の低下を抑制しつつ入力信号からノイズを精度よく、かつ容易に除去できる。
【００１４】
請求項２記載の信号補正装置によれば、請求項１記載の信号補正装置の効果に加えて、差分信号にε関数を乗算することで、入力信号から除去するノイズの振幅をε関数に応じて任意に設定できるので、信号成分の動解像度の低下を抑制しつつ入力信号からノイズを、より精度よく、かつ容易に除去できる。
【００１５】
請求項３記載の信号補正方法によれば、所定時間遅延された出力信号と入力信号との差分信号を、この差分信号の振幅に応じて非線形処理するとともに巡回処理部で巡回係数を乗算して入力信号に加算して出力信号とすることで、入力信号のノイズを差分信号の振幅に応じて精度よく検出できるので、信号成分の動解像度の低下を抑制しつつ入力信号からノイズを精度よく、かつ容易に除去できる。
【００１６】
請求項４記載の信号補正方法によれば、請求項３記載の信号補正方法の効果に加えて、差分信号にε関数を乗算することで、入力信号から除去するノイズの振幅をε関数に応じて任意に設定できるので、信号成分の動解像度の低下を抑制しつつ入力信号からノイズを、より精度よく、かつ容易に除去できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の信号補正装置の一実施の形態の構成を図面を参照して説明する。
【００１８】
図１において、１は信号補正装置としての積分フィルタ回路であり、この積分フィルタ回路１は、例えばハードディスクレコーダなどの画像信号記録再生装置などに用いられ、映像信号などの時間軸（フレーム／フィールド）方向に投入されて、この映像信号などの信号を補正して出力するものである。
【００１９】
そして、積分フィルタ回路１は、信号成分およびノイズを有する入力信号Ｘ[ｎ]が入力される入力端子などの入力部２と、出力信号Ｙ[ｎ]が出力される出力端子などの出力部３とを備えている。
【００２０】
入力部２には、減算部４が接続され、この減算部４には、出力信号Ｙ[ｎ]を、所定時間、例えば１フレーム分遅延させた遅延信号Ｙ[ｎ−１]を出力する遅延部５が接続されている。そして、この減算部４は、入力部２からの入力信号Ｘ[ｎ]と遅延信号Ｙ[ｎ−１]との差分信号Ｄ[ｎ]を出力する。すなわち、Ｄ[ｎ]＝Ｙ[ｎ−１]−Ｘ[ｎ]である。
【００２１】
さらに、減算部４には、差分信号Ｄ[ｎ]を非線形処理した非線形信号Ｓ[ｎ]を出力する非線形処理部６が接続されている。この非線形処理部６は、例えばε（イプシロン）関数を差分信号Ｄ[ｎ]に乗算するものである。すなわち、Ｓ[ｎ]＝ε×Ｄ[ｎ]＝ε×（Ｙ[ｎ−１]−Ｘ[ｎ]）である。ここで、ε関数とは、任意の閾値Ｃに対して｜ε｜≦Ｃを満たす非線形関数をいう。なお、本実施の形態において、ε関数は、例えば入力信号Ｘ[ｎ]の信号振幅が８bitでの２の補数表現によるデジタル信号、すなわち−１２８〜１２７のとき、図２に示す関数となるように設定する。
【００２２】
また、非線形処理部６は、非線形信号Ｓ[ｎ]に巡回係数ａを乗算した乗算信号Ａ[ｎ]を出力する乗算部７に接続されている。すなわち、Ａ[ｎ]＝ａ×Ｓ[ｎ]＝ａ×ε×Ｄ[ｎ]＝ａ×ε×（Ｙ[ｎ−１]−Ｘ[ｎ]）である。ここで、巡回係数ａは０以上１以下の数とする。すなわち０≦ａ≦１である。
【００２３】
そして、乗算部７には、乗算信号Ａ[ｎ]と入力信号Ｘ[ｎ]とを加算して出力信号Ｙ[ｎ]として出力部３に出力する加算部８が接続されている。すなわち、差分方程式は、Ｙ[ｎ]＝Ａ[ｎ]＋Ｘ[ｎ]＝ａ×ε×（Ｙ[ｎ−１]−Ｘ[ｎ]）＋Ｘ[ｎ]となる。
【００２４】
このため、積分フィルタ回路１は、図３に示すようなフィルタ特性となり、伝達関数Ｈ（ｚ）が、Ｈ（ｚ）＝（１−ａ×ε）／（１−ａ×ε×ｚ-1）で表される。
【００２５】
次に、上記一実施の形態の動作を説明する。
【００２６】
まず、出力信号Ｙ[ｎ]を遅延部５により１フレーム分遅延して遅延信号Ｙ[ｎ−１]を算出し、この遅延信号Ｙ[ｎ−１]から入力部２に入力された入力信号Ｘ[ｎ]を減算部４にて減算して差分信号Ｄ[ｎ]として非線形処理部６に出力する。すなわち、Ｄ[ｎ]＝Ｙ[ｎ−１]−Ｘ[ｎ]で差分信号Ｄ[ｎ]を算出する。
【００２７】
次いで、この非線形処理部６で、差分信号Ｄ[ｎ]を非線形処理、例えば差分信号Ｄ[ｎ]にε関数を乗算して非線形信号Ｓ[ｎ]として乗算部７に出力する。すなわち、Ｓ[ｎ]＝ε×Ｄ[ｎ]で非線形信号Ｓ[ｎ]を算出する。
【００２８】
さらに、乗算部７で、非線形信号Ｓ[ｎ]に巡回係数ａを乗算して乗算信号Ａ[ｎ]として加算部８に出力する。すなわち、Ａ[ｎ]＝ａ×Ｓ[ｎ]で乗算信号Ａ[ｎ]を算出する。
【００２９】
そして、加算部８で、乗算信号Ａ[ｎ]と入力信号Ｘ[ｎ]とを加算して出力信号Ｙ[ｎ]として出力部３から出力する。すなわち、Ｙ[ｎ]＝Ａ[ｎ]＋Ｘ[ｎ]で出力信号Ｙ[ｎ]を算出する。
【００３０】
上述したように、上記一実施の形態では、遅延部５で１フレーム分遅延された遅延信号Ｙ[ｎ−１]と入力信号Ｘ[ｎ]との差分信号Ｄ[ｎ]を、この差分信号Ｄ[ｎ]の振幅に応じて非線形処理部６で非線形処理するとともに乗算部７で巡回係数ａを乗算し加算部８で入力信号Ｘ[ｎ]に加算して出力信号Ｙ[ｎ]とした。
【００３１】
この結果、入力信号Ｘ[ｎ]から低減したい時間軸方向の所望のノイズの振幅に応じて巡回係数ａと非線形処理とを設定することにより、入力信号Ｘ[ｎ]のノイズを差分信号Ｄ[ｎ]の振幅に応じて精度よく検出できるので、入力信号Ｘ[ｎ]の信号成分の動解像度、すなわちｆ特の低下を抑制しつつ入力信号Ｘ[ｎ]から時間軸方向のノイズを精度よく、かつ容易に除去できる。
【００３２】
また、非線形処理部６での非線形処理として差分信号Ｄ[ｎ]にε関数を乗算することで、積分フィルタ回路１は、ε関数の入力閾値までは巡回係数ａで決定されるｆ特を有し、ε関数の入力閾値を超える振幅の信号に対しては作用しない。この結果、巡回係数ａとε関数の入出力の閾値とで、入力信号振幅に対して高周波成分のｆ特を調整でき、入力信号Ｘ[ｎ]から除去するノイズの振幅をε関数に応じて任意に設定できるので、入力信号Ｘ[ｎ]の信号成分のｆ特の低下を抑制しつつ入力信号Ｘ[ｎ]からノイズを、より精度よく、かつ容易に除去できる。
【００３３】
特に、入力信号Ｘ[ｎ]が映像信号である場合には、ε関数の設定値により、時間軸方向での入力信号Ｘ[ｎ]の振幅変化を切り分けて、ｆ特を任意に調整できる。
【００３４】
そして、上記一実施の形態の積分フィルタ回路１を例えば肌色検出回路などと組み合わせ、肌色を検出したエリアの巡回係数ａを１とすることで、映像信号中の人間の顔に対する動解像度などをも向上できる。
【００３５】
なお、上記一実施の形態において、非線形処理部６は、ε関数以外の非線形関数を用いて非線形処理をすることも可能である。
【００３６】
また、ε関数は、他の様々な閾値のものを用いることが可能である。
【００３７】
さらに、上記一実施の形態では、積分フィルタ回路１をデジタル回路としたが、ＣＣＤ遅延線などを利用して水平走査時間までの時定数を調整するなどして、遅延素子の遅延時間の範囲内で同様の処理をするアナログ回路を構築することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の信号補正装置の一実施の形態を示すブロック図である。
【図２】同上ε関数の入出力特性の一例を示すグラフである。
【図３】同上信号補正装置の特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３９】
１    信号補正装置としての積分フィルタ回路
４    減算部
５    遅延部
６    非線形処理部
７    乗算部
８    加算部
【図１】
2005039659.tif 000003
【図２】
2005039659.tif 000004
【図３】
2005039659.tif 000005