(57)【要約】【課題】この発明は、動きのある映像とノイズとを精度よく識別して、ノイズに対して正確にノイズリダクション処理を施すことができるようにしたノイズリダクション装置及びノイズリダクション方法を提供することを目的としている。【解決手段】入力映像信号と、それを所定フレーム数だけ遅延させた映像信号とに、それぞれ所定の圧縮率で圧縮処理を施して差分を算出する。そして、この差分に基づいて動き検出を行ない、その動き検出結果に基づいて、入力映像信号に対するノイズリダクション処理を行なうか否かを制御する。【選択図】図２
2007166400.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像して得られた映像信号が入力される入力手段と、
前記入力手段に入力された映像信号と、前記入力手段に入力された映像信号を所定フレーム数だけ遅延させた映像信号との差分に基づいて、前記入力手段に入力された映像信号にノイズリダクション処理を施す処理手段と、
前記入力手段に入力された映像信号に所定の圧縮率で圧縮処理を施した映像信号と、前記入力手段に入力された映像信号を所定フレーム数だけ遅延させた映像信号に所定の圧縮率で圧縮処理を施した映像信号との差分を算出する算出手段と、
前記算出手段で算出された差分に基づいて動き検出を行ない、その動き検出結果に基づいて、前記入力手段に入力された映像信号に対するノイズリダクション処理を、前記処理手段に行なわせるか否かを制御する制御手段とを具備することを特徴とするノイズリダクション装置。
【請求項２】
前記処理手段は、
前記入力手段に入力された映像信号と、前記入力手段に入力された映像信号を所定フレーム数だけ遅延させた映像信号との差分レベルを算出する差分算出手段と、
前記差分算出手段で算出された差分レベルに所定のレベル制限処理を施し、所定の係数を乗算する演算手段と、
前記演算手段から出力される信号を、前記入力手段に入力された映像信号から減算するノイズ減算手段とを具備することを特徴とする請求項１記載のノイズリダクション装置。
【請求項３】
前記制御手段は、
前記算出手段で算出された差分を予め設定された所定の閾値と比較して、動きの大きな映像と動きの少ない映像とを判別する動き検出を行ない、
動きの大きな映像である判別されたとき、ノイズリダクション処理を行なわせないように前記処理手段を制御し、
動きの少ない映像である判別されたとき、ノイズリダクション処理を行なわせるように前記処理手段を制御することを特徴とする請求項２記載のノイズリダクション装置。
【請求項４】
前記制御手段は、
動きの大きな映像である判別されたとき、前記演算手段で乗算する係数を、ノイズリダクション処理を行なわせない値に制御し、
動きの少ない映像である判別されたとき、前記演算手段で乗算する係数を、ノイズリダクション処理を行なわせる値に制御することを特徴とする請求項３記載のノイズリダクション装置。
【請求項５】
前記算出手段は、
前記入力手段に入力された映像信号に、所定の圧縮率で圧縮処理を施す第１の圧縮手段と、
前記入力手段に入力された映像信号を所定フレーム数だけ遅延させた映像信号に、所定の圧縮率で圧縮処理を施す第２の圧縮手段と、
前記第１の圧縮手段で圧縮処理の施された映像信号と、前記第２の圧縮手段で圧縮処理の施された映像信号との差分を算出する減算手段とを具備することを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載のノイズリダクション装置。
【請求項６】
被写体の光学像が入射される撮像レンズと、
前記撮像レンズを介して入射された被写体の光学像から、それに対応した映像信号を得る撮像手段と、
前記撮像手段から出力された映像信号と、前記撮像手段から出力された映像信号を所定フレーム数だけ遅延させた映像信号との差分に基づいて、前記撮像手段から出力された映像信号にノイズリダクション処理を施す処理手段と、
前記撮像手段から出力された映像信号に所定の圧縮率で圧縮処理を施した映像信号と、前記撮像手段から出力された映像信号を所定フレーム数だけ遅延させた映像信号に所定の圧縮率で圧縮処理を施した映像信号との差分を算出する算出手段と、
前記算出手段で算出された差分に基づいて動き検出を行ない、その動き検出結果に基づいて、前記撮像手段から出力された映像信号に対するノイズリダクション処理を、前記処理手段に行なわせるか否かを制御する制御手段とを具備することを特徴とするビデオカメラ。
【請求項７】
撮像して得られた映像信号を入力する第１の工程と、
前記第１の工程で入力された映像信号に所定の圧縮率で圧縮処理を施した映像信号と、前記第１の工程で入力された映像信号を所定フレーム数だけ遅延させた映像信号に所定の圧縮率で圧縮処理を施した映像信号との差分を算出する第２の工程と、
前記第２の工程で算出された差分を予め設定された所定の閾値と比較して、動きの大きな映像と動きの少ない映像とを判別する動き検出を行なう第３の工程と、
前記第３の工程により動きの少ない映像である判別されたとき、前記第１の工程で入力された映像信号と、前記第１の工程で入力された映像信号を所定フレーム数だけ遅延させた映像信号との差分に基づいて、前記第１の工程で入力された映像信号にノイズリダクション処理を施す第４の工程とを具備することを特徴とするノイズリダクション方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば監視カメラや医療用カメラ等のビデオカメラに係り、特にその映像信号に重畳されたノイズを低減するためのノイズリダクション装置及びノイズリダクション方法を改良したものに関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、首記の如きビデオカメラでは、撮像素子から出力される映像信号に重畳されたノイズを低減するために、ノイズリダクション装置が設置されている。このノイズリダクション装置は、現在の映像信号とその１フレーム前の映像信号との差分をとり、その差分が予め設定された所定の振幅レベル以下であるか否かを判別する。
【０００３】
そして、この差分が所定の振幅レベル以下である場合、その差分をノイズと判断し、所定の係数を乗算して映像信号から減算し、ここに、映像信号に対するノイズリダクション処理が施される。また、上記差分が所定の振幅レベルを超えたと判断された場合、動きのある映像であると判断し、ノイズリダクション処理を施さないようにしている。
【０００４】
一方、この種のビデオカメラにおいては、撮像レンズへの入射光量が多くなると、それに伴なって、撮像素子から出力される映像信号の振幅レベルを大きくとることができるようになるが、その反面、映像信号に重畳されたノイズの振幅レベルも大きくなることが知られている。
【０００５】
すなわち、撮像レンズに入射される光の光子の数をｍとすると、映像信号に重畳されるノイズ量Ｎは、
Ｎ＝ｍ１／２
であり、Ｓ／Ｎ（signal to noise ratio）は、
Ｓ／Ｎ＝ｍ／（ｍ１／２）＝ｍ１／２
となることが、一般に知られている。
【０００６】
このため、撮像レンズへの入射光量が大きくなっていくと、ある光量以上のところで、ノイズの振幅レベルが上記した所定の振幅レベルを超えるようになる。この場合、ノイズリダクション装置は、動画像と判断してしまい、ノイズであるにもかかわらずノイズリダクション処理を施さないという問題が生じる。
【０００７】
特許文献１には、現在の映像信号と１フレーム前の映像信号との差信号をリミットし、所定の係数を乗算して現フィールドの映像信号に加算することによりノイズ低減処理を行なう際、撮像素子から出力される映像信号の振幅を自動的に制御する自動利得制御回路の利得の値に応じて、リミットの値を制御するようにした構成が開示されている。
【０００８】
また、特許文献２には、動画中の被写体の動きを検出し、動きのある箇所には、複数のフレームの画像を重ね合わせる方式のカラーノイズ低減回路を適用せずにぶれを抑え、動きの少ない箇所にはカラーノイズ低減回路を適用して、カラーノイズ低減処理を施すようにした構成が開示されている。
【特許文献１】特開２０００−１９６９１６
【特許文献２】特開２００１−２０４０３８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで、この発明は上記事情を考慮してなされたもので、動きのある映像とノイズとを精度よく識別して、ノイズに対して正確にノイズリダクション処理を施すことができるようにしたノイズリダクション装置及びノイズリダクション方法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】
【００１０】
この発明に係るノイズリダクション装置は、撮像して得られた映像信号が入力される入力手段と；入力手段に入力された映像信号と、入力手段に入力された映像信号を所定フレーム数だけ遅延させた映像信号との差分に基づいて、入力手段に入力された映像信号にノイズリダクション処理を施す処理手段と；入力手段に入力された映像信号に所定の圧縮率で圧縮処理を施した映像信号と、入力手段に入力された映像信号を所定フレーム数だけ遅延させた映像信号に所定の圧縮率で圧縮処理を施した映像信号との差分を算出する算出手段と；算出手段で算出された差分に基づいて動き検出を行ない、その動き検出結果に基づいて、入力手段に入力された映像信号に対するノイズリダクション処理を、処理手段に行なわせるか否かを制御する制御手段とを備えるようにしたものである。
【００１１】
また、この発明に係るノイズリダクション方法は、撮像して得られた映像信号を入力する第１の工程と；第１の工程で入力された映像信号に所定の圧縮率で圧縮処理を施した映像信号と、第１の工程で入力された映像信号を所定フレーム数だけ遅延させた映像信号に所定の圧縮率で圧縮処理を施した映像信号との差分を算出する第２の工程と、第２の工程で算出された差分を予め設定された所定の閾値と比較して、動きの大きな映像と動きの少ない映像とを判別する動き検出を行なう第３の工程と；第３の工程により動きの少ない映像である判別されたとき、第１の工程で入力された映像信号と、第１の工程で入力された映像信号を所定フレーム数だけ遅延させた映像信号との差分に基づいて、第１の工程で入力された映像信号にノイズリダクション処理を施す第４の工程とを備えるようにしたものである。
【発明の効果】
【００１２】
上記した発明によれば、入力映像信号とその所定フレーム前の映像信号とにそれぞれ圧縮処理を施すようにしたので、入射光量が大きくなっても、映像信号レベルがノイズレベルをも含めて低く抑えられるようになる。このため、動きのある映像とノイズとを精度よく識別することが可能となり、ノイズに対して正確にノイズリダクション処理を施すことができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は、この実施の形態で説明するビデオカメラ１１の映像信号処理系を示している。すなわち、撮像レンズ１２から入射した被写体の光学像は、撮像素子１３に形成された多数の画素配列面に結像されて、画素毎に電気信号に変換される。
【００１４】
この撮像素子１３から出力される画素毎の電気信号は、サンプル／ホールド回路１４に供給されてフレームを構成する映像信号に変換される。このサンプル／ホールド回路１４から出力された映像信号は、利得制御回路１５に供給されて、制御回路１６から供給される利得制御信号に基づいた利得で増幅される。
【００１５】
この利得制御回路１５から出力された映像信号は、Ａ／D（analog／digital）変換回路１７に供給されてデジタル化された後、映像信号処理回路１８に供給される。この映像信号処理回路１８は、入力された映像信号に対して、ガンマ補正やスケーリング等の各種の信号処理を施している。
【００１６】
また、上記制御回路１６は、映像信号処理回路１８から映像の明るさに対応する信号を入力し、その信号に基づいて利得制御回路１５に供給する利得制御信号を生成している。これにより、映像の明るさが一定となるように自動的に調整するための自動利得制御（ＡＧＣ：automatic gain control）が行なわれる。
【００１７】
そして、上記映像信号処理回路１８から出力された映像信号は、ノイズリダクション回路１９に供給されてノイズリダクション処理が施される。このノイズリダクション回路１９から出力された映像信号は、Ｄ／A変換回路２０に供給されてアナログ化され、エンコーダ２１に供給されて所定の出力形態にエンコード処理が施された後、出力端子２２から外部に導出される。
【００１８】
図２は、上記ノイズリダクション回路１９の詳細を示している。すなわち、上記映像信号処理回路１８から出力された映像信号は、入力端子２３に供給される。この入力端子２３に供給された映像信号は、位相合せ回路２４及び減算回路２５を介した後、出力端子２６から上記Ｄ／Ａ変換回路２０に出力される。
【００１９】
この場合、上記入力端子２３に供給された映像信号は、減算回路２７の一方の入力端子に供給される。また、上記減算回路２５から出力された映像信号は、フレームメモリ２８に蓄積されて１フレーム分遅延された後、上記減算回路２７の他方の入力端子に供給される。これにより、減算回路２７では、現フィールドの映像信号とその１フレーム前の映像信号との差分が算出される。
【００２０】
そして、この減算回路２７から出力された差分信号は、リミッタ回路２９に供給されて所定のレベル制限処理が施され、係数乗算回路３０に供給されて所定の係数が乗算された後、上記減算回路２５に供給される。この減算回路２５では、位相合せ回路２４から出力された映像信号から、係数乗算回路３０から出力された信号を減算し、ここに、入力端子２３に供給された映像信号に対するノイズリダクション処理が実行される。
【００２１】
ここで、上記係数乗算回路３０は、動き検出回路３１の出力によって制御される。すなわち、動き検出回路３１は、動きの少ない映像であると判断したとき、係数乗算回路３０に対して、リミッタ回路２９の出力に乗算する係数を大きく設定するように、つまり、ノイズリダクション処理を行なわせるように制御する。
【００２２】
これに対し、動き検出回路３１は、動きの大きい映像であると判断したとき、係数乗算回路３０に対して、リミッタ回路２９の出力に乗算する係数を小さく設定するように、つまり、ノイズリダクション処理を行なわせないように制御する。この場合、上記動き検出回路３１は、減算回路３２の出力に基づいて動き検出処理を行なっている。
【００２３】
この減算回路３２は、入力端子２３に供給された映像信号を圧縮回路（knee回路とも言う）３３により所定の圧縮率で圧縮した信号から、フレームメモリ２８から出力された映像信号を圧縮回路（knee回路とも言う）３４により所定の圧縮率で圧縮した信号を減算している。
【００２４】
つまり、減算回路３２では、現フィールドの映像信号を圧縮した信号と、１フレーム前の映像信号を圧縮した信号との差分が算出される。そして、上記動き検出回路３１では、減算回路３２から出力される差分信号のレベルを、予め設定された動き判定閾値レベルと比較することにより、動きの大小を判断している。
【００２５】
ここで、前記撮像レンズ１２への入射光量に対する、圧縮回路３３，３４から出力される映像信号レベルは、図３に実線で示すように、入射光量が大きくなるのに伴なって低く抑えられた特性となる。なお、図３の点線は、入射光量が増えるに連れてノイズレベルが増加する範囲を示している。このように、映像信号を圧縮回路３３，３４で圧縮することにより、入射光量が大きくなっても、映像信号レベルがノイズレベルをも含めて低く抑えられることがわかる。
【００２６】
このため、減算回路３２により、各圧縮回路３３，３４から出力された映像信号レベルの差分をとったときのノイズレベルは、図４に実線ａで示すように、動き判定閾値レベルを超えることがなくなる。このため、撮像レンズへの入射光量が大きくなっても、動き検出回路３０が動きの大きい映像であると誤判定することがなくなり、ノイズに対して正確にノイズリダクション処理を施すことができるようになる。
【００２７】
なお、図４の実線ｂは、圧縮回路３３，３４による圧縮処理を行なわない場合のノイズレベルを示している。撮像レンズ１２への入射光量が大きくなりノイズレベルが増加すると、動き判定閾値レベルを超えてしまい、動き検出回路３１が動きの大きい映像であると誤判定し、ノイズに対してノイズリダクション処理が行なわれないことになる。
【００２８】
すなわち、圧縮回路３３，３４による圧縮処理を行なわない場合、撮像レンズ１２への入射光量に対する映像信号レベルは、図５に実線で示すように、入射光量に比例する特性となる。なお、図５の点線は、入射光量が増えるに連れてノイズレベルが増加する範囲を示している。
【００２９】
このため、現フィールドの映像信号とその１フレーム前の映像信号との差分をとったときのノイズレベルは、図６に示すようになり、撮像レンズ１２への入射光量が大きくなりノイズレベルが増加すると、動き判定閾値レベルを超えてしまうことになる。
【００３０】
図７は、上記したノイズリダクション回路の処理動作をまとめたフローチャートを示している。すなわち、処理が開始（ステップＳ１）されると、ステップＳ２で、圧縮回路３３により現フィールドの映像信号に圧縮処理が施されるとともに、圧縮回路３４により１フレーム前の映像信号に圧縮処理が施される。
【００３１】
その後、ステップＳ３で、減算回路３２により圧縮処理された各映像信号の差分が算出され、ステップＳ４で、動き検出回路３１により差分信号のレベルが予め設定された動き判定閾値レベルを超えたか否かを判別する。
【００３２】
そして、差分信号レベルが動き判定閾値レベルを超えたと判断された場合（ＹＥＳ）、ステップＳ５で、動き検出回路３１は、係数乗算回路３０に対して、リミッタ回路２９の出力に乗算する係数を小さく設定するように、つまり、ノイズリダクション処理を行なわせないように制御して、処理を終了（ステップＳ７）する。
【００３３】
また、上記ステップＳ４で差分信号レベルが動き判定閾値レベルを超えていないと判断された場合（ＮＯ）、ステップＳ６で、動き検出回路３１は、係数乗算回路３０に対して、リミッタ回路２９の出力に乗算する係数を大きく設定するように、つまり、ノイズリダクション処理を行なわせるように制御して、処理を終了（ステップＳ７）する。
【００３４】
上記した実施の形態によれば、現フィールドの映像信号とその１フレーム前の映像信号とにそれぞれ圧縮処理を施すようにしたので、入射光量が大きくなっても、映像信号レベルがノイズレベルをも含めて低く抑えられるようになる。このため、各映像信号レベルの差分をとったときのノイズレベルが動き判定閾値レベルを超えることがなくなり、入射光量が大きくなっても、動き検出回路３１が動きの大きい映像であると誤判定することが防止され、ノイズに対して正確にノイズリダクション処理を施すことができるようになる。
【００３５】
ここで、上記圧縮回路３３，３４としては、例えば監視カメラに使用される場合、多少の残像が生じても良いことから低い圧縮率に設定し、医療用カメラに使用される場合、残像をなくすために高い圧縮率に設定することが効果的である。
【００３６】
また、上記した実施の形態では、現フィールドの映像信号とその１フレーム前の映像信号との差分をとるようにしたが、これに限らず、現フィールドの映像信号とそれを所定フレーム数だけ遅延させた映像信号との差分を用いることも可能である。
【００３７】
なお、この発明は上記した実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を種々変形して具体化することができる。また、上記した実施の形態に開示されている複数の構成要素を適宜に組み合わせることにより、種々の発明を形成することができる。例えば、実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良いものである。さらに、異なる実施の形態に係る構成要素を適宜組み合わせても良いものである。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】この発明の実施の形態を示すもので、ビデオカメラの映像信号処理系を説明するために示すブロック構成図。
【図２】同実施の形態におけるビデオカメラのノイズリダクション回路の詳細を説明するために示すブロック構成図。
【図３】同実施の形態における入射光量に対する圧縮処理後の映像信号レベルの変化を説明するために示す特性図。
【図４】同実施の形態における入射光量に対するノイズレベルの変化を説明するために示す特性図。
【図５】映像信号を圧縮処理しない場合の入射光量に対する映像信号レベルの変化を説明するために示す特性図。
【図６】映像信号を圧縮処理しない場合の入射光量に対するノイズレベルの変化を説明するために示す特性図。
【図７】同実施の形態におけるビデオカメラのノイズリダクション回路の処理動作を説明するために示すフローチャート。
【符号の説明】
【００３９】
１１…ビデオカメラ、１２…撮像レンズ、１３…撮像素子、１４…サンプル／ホールド回路、１５…利得制御回路、１６…制御回路、１７…Ａ／Ｄ変換回路、１８…映像信号処理回路、１９…ノイズリダクション回路、２０…Ｄ／Ａ変換回路、２１…エンコーダ、２２…出力端子、２３…入力端子、２４…位相合せ回路、２５…減算回路、２６…出力端子、２７…減算回路、２８…フレームメモリ、２９…リミッタ回路、３０…係数乗算回路、３１…動き検出回路、３２…減算回路、３３，３４…圧縮回路。
【図１】
2007166400.tif 000003
【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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