(57)【要約】輝度成分（Ｙ）及び２つの多重化されたクロミナンス成分（Ｕ，Ｖ）からなるビデオ信号をフィルタ処理するとき輝度信号及びクロミナンス信号を形成するために同じフィルタ構造が使用される方法は、輝度成分及び２つの多重化されたクロミナンス成分の両方に関して、水平なフィルタ処理には少なくとも２つの零以外のフィルタ処理係数が使用される。フィルタ構造は、偶数の係数の和と奇数の係数の和との比が１：１となるよう選択される重み付け係数と近隣のピクセルデータを平均化するよう配置される低域フィルタであることが好ましい。従って、２つのクロミナンス成分の全体的な重み付けは等しくなる。或いは、フィルタ構造は、水平クロミナンス重み付け係数が１，０，１の低域フィルタである。これにより、水平方向における低域クロミナンスフィルタ処理と同時に輝度を処理することが可能となる。
2004514334.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
輝度成分及び２つの多重化されたクロミナンス成分からなるビデオ信号をフィルタ処理するとき、輝度信号及びクロミナンス信号を形成するために同じフィルタ構造が使用される方法であって、
上記輝度成分及び２つの多重化されたクロミナンス成分の両方に関して、水平なフィルタ処理には少なくとも２つの零以外のフィルタ係数が使用される方法。
【請求項２】
クロミナンスに対する上記少なくとも２つの零以外のフィルタ処理係数は、輝度に対する対応する零以外のフィルタ処理係数と同一である請求項１記載の方法。
【請求項３】
輝度成分と２つの多重化されたクロミナンス成分からなるビデオ信号をフィルタ処理し、輝度信号及びクロミナンス信号を形成するために同じフィルタ構造を有する装置であって、
上記輝度成分及び２つの多重化されたクロミナンス成分の両方に関して、水平なフィルタ処理には少なくとも２つの零以外のフィルタ処理係数が使用される装置。
【請求項４】
偶数のフィルタ処理係数の和と奇数のフィルタ処理係数の和との比が１：１となるよう選択されるフィルタ処理係数と水平方向の近隣のピクセルデータを平均化するよう配置される低域フィルタを有する、請求項３記載の装置。
【請求項５】
上記フィルタは、フィルタ処理係数が１，１の２タップ水平フィルタ、フィルタ処理係数が１，２，１の３タップ水平フィルタ、フィルタ処理係数が１，３，３，１の４タップ水平フィルタ、フィルタ処理係数が１，３，４，３，１の５タップ水平フィルタである請求項４記載の装置。
【請求項６】
上記フィルタ構造は垂直処理も実施する請求項３記載の装置。
【請求項７】
交互の係数が零以外であるよう上記フィルタ構造の係数を選択的に使用不可能にするよう配置される制御部を更に有する請求項３記載の装置。
【請求項８】
輝度に関して全てのフィルタ処理係数が零以外であり、クロミナンスに関してサブセットが零以外であるように適用される請求項７記載の装置。
【請求項９】
上記フィルタは、輝度に対して１，１，１の、且つ、クロミナンスに対して１，０，１のフィルタ処理係数を有する３タップ水平フィルタ、又は、輝度に対して１，１，１，１，１の、且つ、クロミナンスに対して１，０，１，０，１の重み付け係数を有する５タップ水平フィルタである請求項８記載の装置。
【請求項１０】
ノイズ低減フィルタを更に有し、上記輝度信号及び上記クロミナンス信号は上記ノイズ低減フィルタに対する制御信号である請求項３記載の装置。
【請求項１１】
請求項３記載の装置と、請求項３記載の装置の出力に接続されるディスプレイとを有するビデオ信号表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、輝度成分（Ｙ）及び２つの多重化されたクロミナンス成分（Ｕ，Ｖ）から成るビデオ信号をフィルタ処理する方法及び装置に関わる。本発明は、このような装置を有する表示機器にも関わる。
【０００２】
“Ｎｏｉｓｅ　Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ　Ｆｉｌｔｅｒｓ　Ｆｏｒ　Ｄｙｎａｍｉｃ　Ｉｍａｇｅ　Ｓｅｑｕｅｎｃｅｓ：ａ　ｒｅｖｉｅｗ”，Ｂｒａｉｌｅａｎ，Ｊ．Ｃ．　Ｋｌｅｉｈｏｒｓｔ，Ｒ．Ｐ．，　Ｅｆｓｔｒａｔｉａｄｉｓ，Ｓ．；　Ｋａｔｓａｇｇｅｌｏｓ，　Ａ．Ｋ；　Ｌａｇｅｎｄｉｊｋ，　Ｒ．Ｌ．　Ｃｏｒｐ．　Ｓｙｓｔ．　Ｒｅｓ．　Ｌａｂ．，　Ｍｏｔｏｒｏｌａ　Ｉｎｃ．，　Ｓｃｈａｕｍｂｕｒｇ，　Ｉｌ，　ＵＳＡ，　Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ＩＥＥＥ，　ｐｐ．１２７２‐１２９２　Ｓｅｐｔ．１９９５；　ｖｏｌ．８３；　Ｉｓｓｕｅ：９；　ＩＳＳＮ：００１８‐９２１９においてＢｒａｉｌｅａｎ外は、動的画像シーケンスに対するノイズ低減の概要を記載している。１２８２頁の表現２９では、時間的巡回型フィルタが提案されている。この表現に続く文では、目に見えるアーチファクトを回避するためにα（ｉ，ｊ，ｋ）の値が最も重要であることが説明されている。αを決定する幾つかの方法が提案され説明されている。
【０００３】
本発明は、このようなα値を決定するために適用されてもよい。この目的のために本発明は、実施費用を比較的低くして主観的な質が高いビデオ信号を生じさせる。従って、本発明は、改善され簡略化された回路を提供することを目的とする。シーンにおける局所的な動きに対して同様の適応性を必要とするより多くの適用法が存在する。本発明は、独立項に記載される。有利な実施例は、従属項に記載される。
【０００４】
本発明の一実施例によると、輝度成分及び２つの多重化されたクロミナンス成分からなるビデオ信号を処理する回路が設けられ、この回路は、輝度又はクロミナンス制御信号を形成する処理フィルタを有し、且つ、ビデオ信号を受信するよう配置される単一フィルタ入力によって特徴付けられ、フィルタは、偶数の係数の和と奇数の係数の和との比が１：１となるよう選ばれる重み付け係数と近隣のピクセルデータを平均化するよう配置される低域フィルタである。従って、２つのクロミナンス成分の全体的な重み付けは等しくなる。
【０００５】
例えば、２タップ水平フィルタに関して重み付け係数は１，１として選ばれ、３タップフィルタに対する重み付け係数は１，２，１でもよく、４タップフィルタに対する係数は１，３，３，１でもよく、５タップフィルタは１，３，４，３，１でもよい。多数の他の組み合わせも可能である。
【０００６】
好ましい実施例によると、回路は絶対値形成器を有し、ルックアップテーブルを有してもよい。
【０００７】
一般的に低域フィルタの係数は、輝度成分に重要でないが、多重化されたクロミナンス信号の２つの成分の重み付けに影響を及ぼす。より一般的には、非線形関数を有する。
【０００８】
輝度及びクロミナンス信号は、一般的に時間マルチプレクスされている。
【０００９】
本発明の回路は、ビデオ信号の輝度及びクロミナンス成分に使用されるべき完全に同一の路を備え、従って、ハードウェアのその使用において効率的である。更に、本発明の回路は、入来信号からのノイズを低減し、より円滑でより信頼できる組み合わされた制御信号を実現する。
【００１０】
本発明の第２の実施例は、輝度信号及び多重化されたクロミナンス信号を有するビデオ信号のための前置フィルタ回路を提供する。このようなフィルタは、ノイズを低減するため、或いは、画像改良アルゴリズムの適応制御のために局所的画像統計量を測定するために適用されてもよい。フィルタは、同じアクセスパターンを用いて輝度又は多重化されたクロミナンス信号を処理することができるように設計される。同じアクセスパターンを取り扱うためには、係数のサブセットを使用不可能にするよう特定の制御手段を利用することができる。本願では、サブセットは、最大数のピクセルがアクティブとなるように選ばれる、水平方向における２つごとの係数を含む。ビデオ信号の輝度成分に関して、全てのフィルタ係数はアクティブである。ビデオ信号の多重化されたクロミナンス信号に関して、サブセットだけがアクティブである。最大のノイズ低減を実現するためには、全てのアクティブなピクセルは、同じ重みでフィルタ処理される。例として、水平３タップフィルタに関して輝度は係数１，１，１を用いてフィルタ処理され、クロミナンスは１，０，１を用いて処理される。従来の方法は、クロミナンスに関して０，１，０フィルタ（フィルタ処理を行わない）、又は、１，０，１，０，１フィルタ（違うデータアクセスパターンを必要とする）を結果として生ずる。
【００１１】
前置フィルタ回路は、水平方向の次元にクロミナンスデータを処理するときノイズをより良く低減させ、製造するのに費用効果的な比較的簡単な設計をまだ有する。
【００１２】
第１の実施例のビデオ処理回路は、後処理前にノイズを低減するために第２の実施例の回路を前置フィルタとして有してもよい。
【００１３】
本発明をよりよく理解し、本発明がどのようにして実施されるかを示すために、添付の図面を参照する。
【００１４】
図１の回路は、入力１と、絶対値形成器（ＡＢＳ）と、ルックアップテーブルＬＵＴ及び低域フィルタＬＰＦ２を含む後処理回路とを有し、制御信号αは出力２で供給される。ビデオ信号は、入力１に供給され、輝度成分Ｙと２つの多重化されたクロミナンス成分Ｕ，Ｖ（図２による）を有するクロミナンス部分とを有する。輝度部分及びクロミナンス部分は、時間マルチプレクスされている。制御信号αは、輝度信号Ｙに対するα−ｌｕｍと、クロミナンス信号の２つの成分Ｕ，Ｖに対する組み合わされた制御信号α−ｃｈｒｏｍとを有する。
【００１５】
低域フィルタＬＰＦ２は、水平方向にフィルタ係数１，２，１を有する。ルックアップテーブルＬＵＴは、任意であり、単調な非線形関数を供給する。絶対値形成器ＡＢＳ及びルックアップテーブルＬＵＴは、空間処理無しで入来するピクセルデータに対する処理を行う。低域フィルタＬＰＦ２は、近隣のピクセルを平均化し、円滑なソフトフェージング関数を生成し、ハード・スイッチングからアーチファクトを回避する。低域フィルタＬＰＦ２は、輝度信号Ｙに対するα−ｌｕｍと、クロミナンス信号の２つの成分Ｕ，Ｖに対する組み合わされた制御信号α−ｃｈｒｏｍとを生成する。
【００１６】
図２では、ＩＴＵ‐Ｒ‐ＢＴ．６０１‐５に記載されるように、４：２：２信号のサンプル構造で入来するディジタルビデオデータサンプルＹｎ，ｍ、Ｕｎ，ｍ、Ｖｎ，ｍが示されている。図２は、幾つかのピクセル１、２、３を示し、このとき、
Ｙ＝輝度データの成分、
Ｕ＝クロミナンスデータの第１の成分、
Ｖ＝クロミナンスデータの第２の成分、
ｎ＝ピクセル数、
ｍ＝ライン数
である。
【００１７】
ピクセルのクロミナンスの２つの成分Ｕ及びＶは、時間マルチプレクスされ、各ピクセルは３つの成分Ｙ、Ｕ、Ｖによって完全に定義される。図２に示すように、クロミナンスデータは、典型的には別の低域フィルタ（図示せず）を通ってサブサンプル処理を受けた、２つごとのピクセル値だけを有する。
【００１８】
図２に表示される信号は、図１の回路に供給される。ＡＢＳ及びＬＵＴ演算は、入力信号Ｙｎ，ｍ、Ｕｎ，ｍ、Ｖｎ，ｍをＹ’ｎ，ｍ、Ｕ’ｎ，ｍ、Ｖ’ｎ，ｍに夫々変換する。出力における重み付けされた結果は、図３に概略的に示される。従って、ラインｍ上の列３にあるピクセルは、成分Ｙ３，ｍ、Ｕ３，ｍ、Ｖ３，ｍによって定められている。フィルタＬＰＦ２の平均化は、近隣のピクセルによって寄与が供給されていることを意味する。フィルタを通過した後の信号の状態は、図３に示される。位置３，ｍにおける第１の計算された輝度ピクセルは、Ｙ’２，ｍ＋２＊Ｙ’３，ｍ＋Ｙ’４，ｍによって与えられる。寄与成分は、中央のピクセルについて対称的である。位置３，ｍにおけるクロミナンスピクセルは、Ｖ’１，ｍ＋２＊Ｕ’３，ｍ＋Ｖ’３，ｍによって与えられる。従って、Ｕ成分に関して、寄与成分もこのピクセル位置では中央のピクセルについて対称的であるが、１ピクセルだけ遅延されたＶ成分に関して対称的でない。全体的にＵ及びＶ成分の重み付けが等しいため、Ｖの小さいマッチングエラーは無視され得る。
【００１９】
このようにして、本発明は、輝度及びクロミナンスに対して独立した制御信号を発生し、ノイズ低減を補助することが分かる。更に、同じ実施が輝度及びクロミナンス処理に使用される。
【００２０】
図４の回路は、前置フィルタＬＰＦ１をより詳細に示す。前置フィルタＬＰＦ１は、入来する信号からノイズを低減し、従って、より円滑で信頼できる制御信号α‐ｌｕｍ及びα‐ｃｈｒｏｍを実現することを補助する。典型的には、前置フィルタＬＰＦ１は、Ｕ及びＶが混合することを防止するために、輝度に対して１，１，１であり、クロミナンスに対して０，１，０の水平係数を有する平均化フィルタであった。しかしながら、クロミナンスに対するこれら係数は、水平なフィルタ処理を許可せず、中央のピクセルだけが出力に送られる。従って、ＬＰＦ１が水平係数１，０，１を有する本発明の第２の面の前置フィルタを有することが好ましい。
【００２１】
輝度成分に関して前置フィルタは、ノイズ低減に非常に効率的な係数１，１，１を有する３タップフィルタであることが好ましい。実際、重み付けされていないノイズ低減係数は４．８ｄＢ（デシベル）である。しかしながら、このような配置はクロミナンス信号に制限され、代わりに、中央のピクセルだけが前にクロミナンス処理に使用されている。これにより、水平方向における係数が１，０，１，となり、ノイズ低減はない（０ｄＢ）。
【００２２】
その代わりに、本発明によると、隣接する２つのピクセルがクロミナンス前処理に使用され、ノイズ低減係数が３ｄＢに増加する。この配置は、ＵとＶの成分を逆にするが、典型的には後処理がＵとＶ成分の組み合わせに対して共通の制御信号を形成するため本願では重要でない。フィルタ構造は、同一の２番目の行（図示せず）を有する点で二次元であり、それにより垂直フィルタ処理も実施される。
【００２３】
クロミナンスに対する中央係数を零に切換えるためには、図４の装置は、係数制御部ＣＰを有する。低域フィルタＬＰＦ１は、任意には絶対値形成器ＡＢＳと、制御信号α‐ｌｕｍ及びα‐ｃｈｒｏｍを供給する後処理ブロックによって後続される。制御信号α‐ｌｕｍ及びα‐ｃｈｒｏｍは、入力輝度信号Ｙ及び入力クロミナンス信号ＵＶを受信し、表示信号をディスプレイＤに供給するフィルタＦ、例えば、ノイズ低減フィルタにおいて使用される。
【００２４】
図５は、ラインｍ上の位置２と、ラインｍ上の位置３における２つのピクセル夫々に対する図４に例示する前置フィルタ処理の結果を示す。ピクセル３，ｍに対するＶ成分がその中心位置を２，ｍで有し、重要でないが１ピクセルの遅延エラーを結果として生ずることが分かる。
【００２５】
上記実施例は、本発明を制限するものではなく例示するものであり、当業者は、添付の特許請求の範囲から逸脱することなく多数の代替の実施例を設計することができるであろうことに注意する。特許請求の範囲では、括弧内のどの参照記号も請求項を制限するものとして解釈されてはならない。「有する、含む」などの用語は、記載されていない他の素子及び段階を除外するものではない。素子は単数形で表わされているが、同じ素子が複数個存在することを除外するものではない。本発明は、幾つかの別個の素子を有するハードウェアを手段として、且つ、適切にプログラムされたコンピュータを手段として実行され得る。幾つかの手段を記載する装置クレームでは、幾つかのこれら手段はハードウェアの同一のアイテムに含まれてもよい。ある手段は相互に異なる従属項に記載されているが、これら手段が組み合わされてはならないことを示すものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の第１の実施例による回路を示すブロック図である。
【図２】
図１の回路或いは図４の回路において処理するビデオ信号の時間マルチプレクスされた成分を示す図である。
【図３】
図１の回路で処理するビデオ信号の成分に対する近隣のピクセルからの寄与を示す図である。
【図４】
本発明の第２の実施例による前置フィルタを示すブロック回路図である。
【図５】
図４の前置フィルタで処理するビデオ信号の成分に対する近隣のピクセルからの寄与を示す図である。
【国際公開パンフレット】
2004514334.tif 000003
2004514334.tif 000004
2004514334.tif 000005
2004514334.tif 000006
2004514334.tif 000007
2004514334.tif 000008
2004514334.tif 000009
2004514334.tif 000010
2004514334.tif 000011
2004514334.tif 000012
【国際調査報告】
2004514334.tif 000013
2004514334.tif 000014