(57)【要約】【課題】プラズマディスプレイの画像信号処理などに用いる雑音低減装置において、ノイズ低減効果を高めた際の画質を改善することを目的とする。【解決手段】画像が連続性を有している部分を検出する連続性検出回路１２と、時間方向の演算によりノイズリダクションを行う巡回型ノイズリダクション回路１３と、前記連続性検出回路１２の結果と巡回型ノイズリダクション回路１３の出力の一部である非線形領域動作信号ａとにより巡回型ノイズリダクション回路１３で処理結果の不自然さが生じる可能性の高い部分を判定する判定回路１４と、この判定回路１４の判定結果に基づき巡回型ノイズリダクション回路１３の出力ｂを補正する補正回路１５とを備えた。【選択図】図１
2005051679.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像が連続性を有している部分を検出する連続性検出手段と、時間方向の演算によりノイズリダクションを行う巡回型ノイズリダクション手段と、前記連続性検出手段の結果と巡回型ノイズリダクション手段の出力の一部である非線形領域動作信号とにより巡回型ノイズリダクション手段で処理結果の不自然さが生じる可能性の高い部分を判定する判定手段と、この判定手段の判定結果に基づき巡回型ノイズリダクション手段の出力を補正する補正手段とを備えたことを特徴とする雑音低減装置。
【請求項２】
巡回型ノイズリダクションは、減算器、非線形フィルタ、前記非線形フィルタの出力を補正する領域拡散回路およびフレームメモリにより巡回ループを形成し、ノイズリダクションを形成するループで非線形動作が行われている領域においては、非線形フィルタ出力を領域拡散回路により振幅方向または画素方向に拡散するように構成した請求項１に記載の雑音低減装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、時間方向の演算により画像のノイズリダクションを行う雑音低減装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像のノイズリダクションを行う雑音低減装置として、画像動きの少ない部分では時間方向の相関を利用し、複数フレームの画像を積算する巡回型ノイズリダクションが用いられている。
【０００３】
図５はこの従来の巡回型ノイズリダクション回路の最も原理的な構成を示すブロック図であり、２個の減算器１、２と非線形回路３とフレームメモリ４とから構成され、図５に示すように、巡回型ループを構成している。図６は、図５の非線形回路の入力（横軸）、および出力（縦軸）の関係を示す図である。図５において、入力画像信号の時間方向の微少変化は、フィードバックにより抑制され、結果的にノイズを低減される一方、入力画像信号の急激な変化に対しては非線形回路３の出力の絶対値が減少または０になり、結果として入力信号がそのまま減衰することなく出力され、画像の動き部分がボケることを抑制しようとするものである。
【０００４】
しかしながら、図５に示す構成において、残像が発生しないようにするためには、ノイズ低減効果を抑え気味にする必要があり、図６のＸ1の値を小さな値とせざるを得なく、その結果ノイズの抑制効果が限られたものになっていた。
【０００５】
図７はこれを改善するために、図５の出力に特異点除去回路５を設けた例のノイズリダクション回路であり、図５で十分に除去しきれなかったノイズを特異点として除去しようとする特許文献１に記載のものである。
【０００６】
しかしながら、図７のような、特異点を除去してノイズを除去しようとする方法は、発生頻度の低いインパルスノイズの除去で比較的良好な結果が得られるほかは、通常の画像では微細な特徴が失われてしまい、孤立点除去の度合いを強くすると、特に自然画像において不自然な画像となることが多いという課題があり、やはり残像を抑えて十分なノイズ低減を行うことができなかった。
【特許文献１】特開２００２−１７６５６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、ノイズ低減効果を高めた際の画質を改善しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、時間方向の演算による巡回型ノイズリダクションを行うとともに、入力画像の面内変化を検出し、さらに時間方向の巡回ループに含まれる非線形特性に着目して時間方向のフィルタ演算方法または時間方向のフィルタ演算結果を補正して、ノイズ低減効果を高めた際の画質を改善しようとするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、入力画像に時間方向の演算を行ってノイズリダクションを行う際に、入力画像の画面内の変化度合い、例えば画像の平坦部または滑らかな部分を検出して、さらに時間方向の演算を行う処理に含まれる非線形特性に着目して、時間方法の演算であるノイズリダクション結果を補正しているので、ノイズリダクションによる不自然さが目立つことを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明は、画像が連続性を有している部分を検出する連続性検出手段と、時間方向の演算によりノイズリダクションを行う巡回型ノイズリダクション手段と、前記連続性検出手段の結果と巡回型ノイズリダクション手段の出力の一部である非線形領域動作信号とにより巡回型ノイズリダクション手段で処理結果の不自然さが生じる可能性の高い部分を判定する判定手段と、この判定手段の判定結果に基づき巡回型ノイズリダクション手段の出力を補正する補正手段とを備えたことを特徴とする雑音低減装置である。
【００１１】
また、本発明は、巡回型ノイズリダクションは、減算器、非線形フィルタ、前記非線形フィルタの出力を補正する領域拡散回路およびフレームメモリにより巡回ループを形成し、ノイズリダクションを形成するループで非線形動作が行われている領域においては、非線形フィルタ出力を領域拡散回路により振幅方向または画素方向に拡散するように構成している。
【００１２】
以下、本発明の一実施形態による雑音低減装置について、図面を参照して説明する。
【００１３】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態における雑音低減装置の構成を示すブロック図である。図１において、１１は入力端子、１２は画像が連続性を有している部分を検出する連続性検出手段としての連続性検出回路、１３は時間方向の演算によりノイズリダクションを行う巡回型ノイズリダクション手段としての巡回型ノイズリダクション（ＮＲ）回路、１４は判定手段としての判定回路で、連続性検出回路１２の結果と、巡回型ＮＲ回路１３の出力の一部である非線形領域動作信号ａとにより、巡回型ＮＲ回路１３で処理結果の不自然さが生じる可能性の高い部分を判定するものであり、必要のある場合には巡回型ＮＲ回路１３の出力ｂを補正手段としての補正回路１５で補正して、出力端子１６より出力して自然な画像が得られるように構成している。また、図示していないが、補正回路１５での補正動作は、例えば周辺の画素との重み付け加算を行うローパスフィルタなど、一般的な平滑処理を用いることができる。
【００１４】
なお、入力画像が概ね滑らかな部分、平坦な部分であり、かつこのような部分で巡回型ＮＲ回路１３で、例えば画素単位の特異的な信号が存在した場合、ノイズリダクション結果が画素単位で違和感を生じさせるような、例外的な処理結果をもたらす可能性がある。これは、巡回型ノイズリダクションは、微少なノイズと、画像の動きとを切り分けるのに、通常リミッタあるいはコアリング動作といった非線形処理を含むため、入力信号レベルのわずかな変動が大きな出力変動となって出力されることがあることに起因している。図１の巡回型ＮＲ回路１３においても、従来例と同様、図６に示す非線形特性を用いることも可能であるが、例えば図６のＸ1〜Ｘ2の間では、入力信号の増加に反して出力が減少するという非線形特性を有しており、このＸ1〜Ｘ2の間を非線形特性領域に対応する信号ｂとして検出して出力するものとすることができる。このように、巡回型ＮＲ回路１３への入力の直線的な入力変動に対して、ノイズリダクション結果ｂが非線形的な動作を行う領域を検出し、特にこの画像部分が連続性を有する画像領域である時には、補正回路１５で積極的な信号の補正を行うことにより、画像の局所的な違和感、不自然さの発生を防止して、良好な画像を得ることができる。
【００１５】
すなわち、この第１の実施形態では、入力画像が連続性を有している部分を検出し、時間方向の巡回演算によってノイズリダクションを行う際の処理に含まれる非線形特性に着目して非線形動作に相当する部分を出力し、入力画像の連続性検出結果と併せて判定を行うことにより、ノイズリダクション結果を補正して、より自然な画像再現を図るものである。
【００１６】
このように、本実施の形態では、単に出力の信号のみの特異点除去を行うのではなく、画像の連続性と、さらに加えてノイズリダクション処理に伴う非線形処理に基づいて不自然な画像が出力されるのを防止しており、従来のように画像自身の詳細情報を特異点として除去してしまったり、滑らかな画像部分での信号のわずかな揺らぎ等に由来する不自然さを発生させることを防ぐことができる。
【００１７】
（第２の実施形態）
図２は本発明の第２の実施形態の構成を示すブロック図であり、図２において、減算器２１、非線形フィルタ２２、非線形フィルタ２２の非線形領域動作信号２３、非線形フィルタ２２の出力２４、領域拡散回路２５、減算器２６、およびフレームメモリ２７で巡回ループを形成している。非線形フィルタ２２は図３（ａ）に示す特性を非線形フィルタ出力２４として出力するとともに、図３（ａ）の特性を図３（ｂ）の直線特性および図３（ｃ）の非線形特性として分解し、図３（ｄ）に示すように、全体として非線形動作領域を示す部分、またはその一部に相当する部分を非線形領域動作信号２３として出力する。非線形領域動作信号２３はフレーム内変化検出回路２８に入力され、同一画面内での変化の有無を検出し、判定回路１４に供給する。
【００１８】
第１の実施形態の場合と同様、画像信号レベルの傾斜度合が所定の領域、例えば滑らかな面に相当する部分や、平面部分でノイズリダクションを形成するループで非線形動作が行われている領域においては、非線形フィルタ出力２４を振幅方向または画素方向に拡散する領域拡散回路２５を用いて拡散することにより、違和感を生じさせる領域を拡散してより自然な画像が得られるように構成している。
【００１９】
なお、図４には領域拡散回路２５で行う処理の一例として、着目画素を含む周囲９画素で画像位置を拡散する構成例を示している。図４において、３５１は拡散回路入力、３５２〜３５７は１画素遅延手段、３５８、３５９は１ライン遅延手段、３６０は拡散制御入力、３６１は乱数発生器、３６２は選択回路、３６３は拡散回路出力であり、３５１より入力された信号は、拡散制御入力３６０に応じて乱数を発生し、拡散回路入力３５１の信号を、着目画素を含む周囲９画素のいずれかに拡散して拡散回路出力３６３より出力する。なお、図示していないが、拡散処理としては、振幅方向に信号を変調するなどの方法も考えられる。
【００２０】
すなわち、第２の実施形態では、第１の実施形態の構成に加えて、巡回ループでの非線形動作領域を検出し、さらにこの非線形動作領域が同一画面内でも変動している部分を検出して判定することにより、違和感の発生する可能性の高い部分をより精度よく検出することができるように構成している。また、違和感の発生する可能性のある領域では非線形回路の出力を画素方向または振幅方向に拡散することで、不自然さを与える境界部分を拡散することにより、より自然な雑音低減処理を行うことができる。
【００２１】
このように、本実施の形態では、単に出力の信号のみの特異点除去を行うのではなく、画像の連続性と、さらに加えてノイズリダクション処理に伴う非線形処理が行われる動作領域を検出して不自然な画像が出力されるのを防止しており、従来のように画像自身の詳細情報を特異点として除去したり、画像部分での信号のわずかな揺らぎ等に由来する不自然さを発生させることを防ぐことができる。
【００２２】
なお、第１および第２の実施形態において、前記面内変化検出手段は、画像の変化の滑らかな部分、平坦な部分を例として説明したが、一般に画像のフレーム内の微分係数から算出した値が所定の値以下である部分を検出する手段とすることができる。
【００２３】
また、前記非線形特性は、この非線形特性への入力に比例する部分と、それ以外の部分とを弁別して出力する特性を含むものとすることができる。また、前記非線形特性は、この非線形特性への入力の増加に対して出力が増加する部分と、それ以外の部分とを弁別して出力する特性を含むものとすることができる。
【００２４】
さらに、前記フィルタ出力補正手段は、表示画素を単位として水平方向または垂直方向の少なくとも一方のローパスフィルタ処理とすることができる。
【００２５】
また、非線形動作領域を示すものとして、図３（ｄ）に示す二値の関数を例として挙げたが、非線形の度合いに応じた関数にするなど、連続的な値をもつ関数とすることができるなど、種々の変形が可能なことはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
以上のように本発明によれば、入力画像に時間方向の演算を行ってノイズリダクションを行う際に、入力画像の画面内の変化度合い、例えば画像の平坦部または滑らかな部分を検出して、さらに時間方向の演算を行う処理に含まれる非線形特性に着目して、時間方法の演算であるノイズリダクション結果を補正しているので、ノイズリダクションによる不自然さが目立つことを抑制することができ、プラズマディスプレイなどの画像表示装置の画質向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第１の実施形態による雑音低減装置の構成を示すブロック図
【図２】本発明の第２の実施形態による雑音低減装置の構成を示すブロック図
【図３】第２の実施形態の非線形特性を説明する特性図
【図４】本発明の第２の実施形態における拡散処理の一例を示すブロック図
【図５】従来の巡回型ノイズリダクションの構成を示すブロック図
【図６】従来の巡回型ノイズリダクションにおける非線形特性の例を示す特性図
【図７】従来の巡回型ノイズリダクションの構成を示すブロック図
【符号の説明】
【００２８】
１１  入力端子
１２  連続性検出回路
１３  巡回型ノイズリダクション回路
１４  判定回路
１５  補正回路
１６  出力端子
２１、２６  減算器
２２  非線形フィルタ
２３  非線形領域動作信号
２４  非線形フィルタ出力
２５  領域拡散回路
２８  フレーム内変化検出回路
【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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