(57)【要約】【課題】ブロックの影響を低減しながら、簡易な回路構成でノイズを低減させ、更に有効な画像情報を保存することができるノイズ低減回路及びノイズ低減方法を提供する。【解決手段】このノイズ低減回路ＮＲに入力され画素信号は、垂直方向遅延処理部ＶＤ、垂直方向分解フィルタＸＶ、水平方向遅延処理部ＨＤ、４個の水平方向分解フィルタＸＨにより、２次元直交変換が行われる。そして、コアリング処理部ＣＲにおいて、振幅の小さい信号は除去される。更に、水平方向再構成フィルタＸＨＩ、水平方向畳込処理部ＨＣ、垂直方向再構成フィルタＸＶＩ、垂直方向畳込処理部ＶＣを介して、画素信号に再構成される。【選択図】図５
2007141176.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
映像信号に対して、所定のブロック範囲を用いて２次元直交変換を行なう２次元直交変換手段と、
前記直交変換された信号の成分の中で、直流成分以外の次数の映像成分に対して、微小レベル信号を除去する非線形処理手段と、
前記非線形処理手段の出力に対して２次元直交逆変換を行なうことにより映像信号に再構成する再構成処理手段と
を備えたことを特徴とするノイズ低減回路。
【請求項２】
前記２次元直交変換手段は、直交変換の変換対象のブロック範囲を、１画素以上をオーバーラップさせながら直交変換を行なうとともに、
オーバーラップされた部分を平均化する平均化フィルタを備えたことを特徴とする請求項１に記載のノイズ低減回路。
【請求項３】
前記２次元直交変換に用いる係数として、完全再構成となる直交変換方式の係数を用いたことを特徴とする請求項１又は２に記載のノイズ低減回路。
【請求項４】
前記２次元直交変換手段は、垂直方向１次元直交変換手段と水平方向１次元直交変換手段とを直列接続することにより、２次元直交変換を行なうことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のノイズ低減回路。
【請求項５】
前記平均化フィルタは、逆変換用の水平方向１次元変換演算結果の水平方向畳込演算手段と、水平方向の畳込演算結果を垂直方向１次元処理した結果の垂直方向畳込演算手段により、畳込演算を行なうことを特徴とする請求項２〜４のいずれか一つに記載のノイズ低減回路。
【請求項６】
前記非線形処理手段が、微小レベル信号を除去する非線形処理において、空間周波数成分毎に異なる閾値を設定する閾値設定手段を備えたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載のノイズ低減回路。
【請求項７】
映像信号に対して、所定のブロック範囲を用いて直交変換を行なう２次元直交変換段階と、
前記直交変換された信号の成分の中で、直流成分以外の次数の空間周波数映像成分に対して、微小レベル信号を除去する非線形処理段階と、
前記非線形処理段階の出力に対して２次元直交逆変換を行なうことにより映像信号に再構成する再構成処理段階とを実行することを特徴とするノイズ低減方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタル画像処理に関し、特にデジタル画像に生じるノイズを低減する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ノイズが重畳された映像信号において、ノイズフィルタが用いられている。ノイズフィルタには、フレーム巡回型ノイズフィルタや帯域制限型フィルタがある。しかし、フレーム巡回型ノイズフィルタでは、高圧縮率のＭＰＥＧ，ＪＰＥＧデータに特有のブロック歪、モスキートノイズについて効果が薄い。また、フレームメモリ、フィールドメモリなどの、大規模なメモリが必要になる。更に、フレーム間の相関が少ない映像信号については有効に機能しないという問題がある。
【０００３】
一方、帯域制限型フィルタには、ノイズ以外の映像信号中の高域成分も落としてしまうため、映像信号の品質を劣化させてしまう。また、広い帯域の分布しているノイズについては、適用が難しい。高圧縮率のＭＰＥＧ，ＪＰＥＧデータに特有のブロック歪、モスキートノイズについて、効果が薄いといった問題がある。
【０００４】
また、ＤＣＴ変換（discrete cosine transform ：離散コサイン変換）を用いた２次元直交変換手段と非線形処理とを用いたノイズフィルタについても検討されている（例えば、特許文献１。）。この文献記載の技術では、８×８画素毎に切り出されたデジタル化画像情報は、２次元ＤＣＴ回路で８×８個のシーケンシに変換される。これらのシーケンシ情報は、非直線処理回路に供給され、高次のシーケンシに対して微小レベル信号をカットする非直線処理が施される。シーケンシ情報は空間周波数に一致した分布となっていないが、高次シーケンスの領域は空間周波数として高い成分を有している。従って、非直線処理回路全体としては、高周波領域の微小レベル信号成分が除去されることになる。ノイズ除去後の信号は情報量削減処理回路に供給され、ここで量子化などの処理によって情報量削減が行われる。これにより、簡便な構成でノイズ低減を良好に行なうことができ、特性の適応制御にも好適とする。
【特許文献１】特開平５−３００４６８号公報（第１頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載の技術では、ランダムノイズについては一定の効果があるが、ＤＣＴ境界でブロックノイズが発生したり、特有のパターン状のノイズが発生したりするという欠点があった。このため、画像の不自然さが発生する場合がある。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、ブロックの影響を低減しながら、簡易な回路構成でノイズを低減させ、更に有効な画像情報を保存するノイズ低減回路及び方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、映像信号に対して、所定のブロック範囲を用いて２次元直交変換を行なう２次元直交変換手段と、前記直交変換された信号の成分の中で、直流成分以外の次数の映像成分に対して、微小レベル信号を除去する非線形処理手段と、前記非線形処理手段の出力に対して２次元直交逆変換を行なうことにより映像信号に再構成する再構成処理手段とを備えたことを要旨とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のノイズ低減回路において、前記２次元直交変換手段は、直交変換の変換対象のブロック範囲を、１画素以上をオーバーラップさせながら直交変換を行なうとともに、オーバーラップされた部分を平均化する平均化フィルタを備えたことを要旨とする。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のノイズ低減回路において、前記２次元直交変換に用いる係数として、完全再構成となる直交変換方式の係数を用いたことを要旨とする。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一つに記載のノイズ低減回路において、前記２次元直交変換手段は、垂直方向１次元直交変換手段と水平方向１次元直交変換手段とを直列接続することにより、２次元直交変換を行なうことを要旨とする。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、請求項２〜４のいずれか一つに記載のノイズ低減回路において、前記平均化フィルタは、逆変換用の水平方向１次元変換演算結果の水平方向畳込演算手段と、水平方向の畳込演算結果を垂直方向１次元処理した結果の垂直方向畳込演算手段により、畳込演算を行なうことを要旨とする。
【００１２】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一つに記載のノイズ低減回路において、前記非線形処理手段が、微小レベル信号を除去する非線形処理において、空間周波数成分毎に異なる閾値を設定する閾値設定手段を備えたことを要旨とする。
【００１３】
請求項７に記載の発明は、映像信号に対して、所定のブロック範囲を用いて直交変換を行なう２次元直交変換段階と、前記直交変換された信号の成分の中で、直流成分以外の次数の空間周波数映像成分に対して、微小レベル信号を除去する非線形処理段階と、前記非線形処理段階の出力に対して２次元直交逆変換を行なうことにより映像信号に再構成する再構成処理段階とを実行することを要旨とする。
【００１４】
（作用）
請求項１又は７に記載の発明によれば、映像信号に対して、所定のブロック範囲を用いて直交変換を行ない、前記直交変換された信号の成分の中で、直流成分以外の次数の映像成分に対して、微小レベル信号を除去する。そして、前記非線形処理手段の出力に対して２次元直交逆変換を行なう。これにより、一旦空間周波数に変換し、その空間周波数の各成分の大小で、フィルタリングすることで映像スペクトル成分より低いノイズに対して低減効果を発揮できる。従って、ノイズを低減して、良好な映像を得ることができる。
【００１５】
請求項２に記載の発明によれば、直交変換の変換対象のブロック範囲を、１画素以上オーバーラップさせながら直交変換を行なう。そして、平均化フィルタによりオーバーラップされた部分を平均化する。これにより、ブロック境界の影響を低減することができる。
【００１６】
請求項３に記載の発明によれば、完全再構成となる直交変換方式と係数を用いることで直交変換と逆変換の処理による画質の劣化が最小限に押さえることが可能となる。
請求項４に記載の発明によれば、水平方向１次元直交変換と垂直方向１次元直交変換の直列接続で構成することで、演算量を押さえることができ小規模なハードウェアでノイズ低減回路が実現できる。
【００１７】
請求項５に記載の発明によれば、２次元直交変換の演算結果を平均化処理する場合に比較して、畳み込み演算用のバッファ量を減らし、演算回数を減らすことができ、ハードウェア構成を簡略化することができる。
【００１８】
請求項６に記載の発明によれば、空間周波数成分毎に閾値を別々に設定することで、特定の空間周波数分布を持つノイズ成分に対して効果的なノイズ低減効果を実現できる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、ブロックの影響を低減しながら、簡易な回路構成でノイズを低減させ、更に有効な画像情報を保存することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明を具体化した実施形態を、図１〜図１０に従って説明する。
図１は、本実施形態のノイズ低減回路ＮＲにおけるノイズ低減処理の原理を示している。このノイズ低減回路ＮＲは、空間周波数領域でのノイズ低減機能部１０と境界平滑化機能部２０とから構成されている。この空間周波数領域でのノイズ低減機能部１０では、入力された一画素信号毎に直交変換処理１１、コアリング処理１２、逆変換処理１３が順次、行なわれる。更に、直交変換を行なうために用いたブロック領域はオーバーラップされるので、平均化フィルタとしての境界平滑化機能部２０は、このオーバーラップ部分での平均化処理を行なう。なお、本実施形態の回路構成では、ノイズ低減機能部１０と境界平滑化機能部２０とが明確に分離するものではなく、渾然一体と処理される。
【００２１】
具体的には、図２に示すように、２次元画像領域Ａ１の画素信号に対して直交変換を行なうブロック領域Ａ２とした場合を想定する。本実施形態では、ブロック領域Ａ２は（４ｘ４）の画素から構成されており、斜線部の対象画素に対して、上述のノイズ低減処理と境界平滑化処理とを行なう。なお、図２に示すように、対象画素が２次元画像領域Ａ１の端部にある場合には、本実施形態では、２次元画像領域Ａ１からはみ出したブロック領域Ａ２の構成画素信号として「０」値を挿入する。
【００２２】
処理の対象画素に対して空間周波数領域でのノイズ低減処理を行なうブロック領域Ａ２を１画素ずつスライドさせる場合、図２の（１）〜（８）、図３の（１）〜（８）に示す１６通りのパターンがある。そして、対象画素に対して、上述の１６通りのパターンを用いて演算結果を算出し、平均化処理を行なう。このようにブロック領域Ａ２を１画素ずつスライドさせて処理を行なうため、オーバーラップされた領域の情報が相互に重畳されるので、ブロック領域Ａ２においてノイズ低減を図るとともに、ブロック毎の処理によるブロック境界の影響の発生を抑制することができる。
【００２３】
次に、図４を用いて、本実施形態のノイズ低減回路ＮＲの処理を概念的に説明した図である。図４に示すように、ノイズ低減回路ＮＲは、まず、画像を２次元空間周波数成分に分解し、各成分に対してコアリング処理を実施する。その後、コアリングされた２次元空間周波数成分から画像を再構成する。
【００２４】
このノイズ低減回路ＮＲにおけるノイズ低減処理においては、まず、一画素に対して（４ｘ４）のブロック範囲を用いて２次元直交変換が行なわれる。この場合、一画素に対して、水平方向、垂直方向に、それぞれ４画素毎ずらした１６組の（４ｘ４）のブロックを利用する。そして、２次元直交変換手段としての第１のフィルタにより、１６組の２次元空間周波数成分を生成する。この結果、１画素以上オーバーラップさせながら直交変換を行なうことになる。
【００２５】
次に、非線形処理手段におけるコアリング処理では、直流成分以外の信号に対して、微小レベル信号を除去するコアリングを行なう。このコアリングでは、設定レベル以下を「０」にする処理を行なう。
【００２６】
そして、再度、再構成処理手段としての第２のフィルタにより、１６組の２次元空間周
波数成分の再構成を行なうことにより実空間に還元する。この場合、第１のフィルタと第２のフィルタとは、完全再構成フィルタを構成する。その結果、周波数空間で１６組に分解され、コアリング処理により、ノイズが低減された成分が、実空間の座標において累積加算されることになる。
【００２７】
このノイズ低減回路ＮＲを実現するハードウェア構成を、図５に従って説明する。ここでは、第１座標軸として垂直方向、第２座標軸として水平方向を用いる。このノイズ低減回路ＮＲは、２次元直交変換手段、非線形処理手段及び再構成処理手段を備える。２次元直交変換手段は、垂直方向遅延処理部ＶＤ、第１の直交変換手段（垂直方向１次元直交変換手段）としての垂直方向分解フィルタＸＶ、４個の水平方向遅延処理部ＨＤ、第２の直交変換手段（水平方向１次元直交変換手段）としての４個の水平方向分解フィルタＸＨを備える。非線形処理手段としてコアリング処理部ＣＲを用いる。再構成処理手段は、第１の再構成処理手段としての４個の水平方向再構成フィルタＸＨＩ、水平方向畳込演算手段としての４個の水平方向畳込処理部ＨＣ、第２の再構成処理手段としての垂直方向再構成フィルタＸＶＩ、垂直方向畳込演算手段としての垂直方向畳込処理部ＶＣを備える。
【００２８】
まず、図５に示すように、ノイズ低減回路ＮＲに入力された１画素毎の信号ＩＮは、垂直方向遅延処理部ＶＤに供給される。この垂直方向遅延処理部ＶＤでは、過去４ライン分の画素信号をラインメモリに蓄積する。具体的には、垂直方向遅延処理部ＶＤは、図６（ａ）に示すように、３個のライン遅延器が直列に接続されて構成される。そして、垂直方向遅延処理部ＶＤは、第０信号としての信号ＯＵＴ０、第１信号としての信号ＯＵＴ１、第２信号としての信号ＯＵＴ２、第３信号としての信号ＯＵＴ３を出力する。ここで、信号ＯＵＴ０は、入力された信号ＩＮをそのまま出力するとともに、ライン遅延器毎に信号ＯＵＴ１〜信号ＯＵＴ３を出力する。
【００２９】
そして、各出力の信号（ＯＵＴ０〜ＯＵＴ３）は、垂直方向分解フィルタＸＶに供給される。垂直方向分解フィルタＸＶは、垂直方向の入力データを周波数領域に変換するための演算ブロックである。なお、垂直方向分解フィルタＸＶと水平方向分解フィルタＸＨとは、それぞれ垂直方向、水平方向の入力データを周波数領域に変換するための演算ブロックであり、同一の演算処理を行なう。
【００３０】
具体的には、以下のような演算を行なう。
ＯＵＴ０＝（［ＩＮ０］＋［ＩＮ１］＋［ＩＮ２］＋［ＩＮ３］）／４
ＯＵＴ１＝（ａ＊［ＩＮ０］＋ｂ＊［ＩＮ１］−ｂ＊［ＩＮ２］−ａ＊［ＩＮ３］）／４ＯＵＴ２＝（［ＩＮ０］−［ＩＮ１］−［ＩＮ２］＋［ＩＮ３］）／４
ＯＵＴ３＝（ｂ＊［ＩＮ０］−ａ＊［ＩＮ１］＋ａ＊［ＩＮ２］＋ｂ＊［ＩＮ３］）／４
ここでは、ＤＣＴ変換に用いられる係数と異なり、係数として、ａ＝√1.75、ｂ＝0.5 を用いる。このような係数を用いることにより、ハードウェア構成において、実質的に乗算器の数を減らすことができる。
【００３１】
このような演算を実行するための回路構成を図７に示す。まず、加算器を用いて以下の演算を行なうことにより、パラメータ（Ｐ１１〜Ｐ１４）からなる第１内部信号群を生成する。
Ｐ１１＝（［ＩＮ０］＋［ＩＮ３］）
Ｐ１２＝（［ＩＮ１］＋［ＩＮ２］）
Ｐ１３＝（［ＩＮ１］−［ＩＮ２］）
Ｐ１４＝（［ＩＮ０］−［ＩＮ３］）
次に、Ｐ１１〜Ｐ１４を用いて以下の演算を行なうことにより、パラメータ（Ｐ２１〜Ｐ２４）からなる第２内部信号群を生成する。
Ｐ２１＝（［Ｐ１１］＋［Ｐ１２］）
Ｐ２２＝（［Ｐ１１］−［Ｐ１２］）
Ｐ２３＝（［Ｐ１３］／２＋ａ＊［Ｐ１４］）
Ｐ２４＝（ａ＊［Ｐ１３］−［Ｐ１４］／２）
そして、それぞれ、ＯＵＴ０＝［Ｐ２１］／４、ＯＵＴ１＝［Ｐ２３］／４、ＯＵＴ２＝［Ｐ２２］／４、ＯＵＴ３＝［Ｐ２４］／４を出力する。
このように、乗算と加算の順序を入れ替えることにより、実質的な乗算器の数は、１つのブロック当り２個となる。
【００３２】
垂直方向分解フィルタＸＶにおいて、周波数変換された信号は、それぞれ水平方向遅延処理部ＨＤに供給される。水平方向遅延処理部ＨＤは、１つの入力に対して遅延させて４つの出力を得るための機能ブロックである。具体的には、図６（ｂ）に示すように、３個のフリップフロップＦＦが直列に接続されて構成される。そして、入力された信号ＩＮをそのまま出力する信号ＯＵＴ０と、フリップフロップＦＦ毎に信号ＯＵＴ１〜ＯＵＴ３を出力する。これにより、１クロック毎にずれた４つのデータが出力されることになる。
【００３３】
各水平方向遅延処理部ＨＤから出力された各信号（ＯＵＴ０〜ＯＵＴ３）は、それぞれ水平方向分解フィルタＸＨに供給される。この水平方向分解フィルタＸＨは、垂直方向分解フィルタＸＶと同一の演算処理を行なう。ハードウェア構成も同じものを用いる。
【００３４】
水平方向分解フィルタＸＨにおいても、上述のように乗算と加算の順序を入れ替えることにより、実質的な乗算器の数はブロック当り２個となる。垂直方向分解フィルタＸＶ及び水平方向分解フィルタＸＨは合計で５ブロックが存在するため、このブロックにおいて実質的な乗算器の数は合計１０個になる。
【００３５】
なお、ＤＣＴ係数を使用すると、各係数は以下のようになる。
ａ＝ｃｏｓ（π／８）＊√２
ｂ＝ｃｏｓ（３＊π／８）＊√２
この場合、実質的な乗算器の数は、１ブロック当り４個になる。従って、５ブロックで合計２０個の乗算器が必要になる。しかし、上述の係数とＤＣＴ係数とは近い値であり、効果に大きな差はない。上述の係数を使用することにより、回路規模を小さくすることができる。
【００３６】
以上のように、各水平方向分解フィルタＸＨからは、それぞれ信号Ｈ００〜Ｈ０３、信号Ｈ１０〜Ｈ１３、信号Ｈ２０〜Ｈ２３、信号Ｈ３０〜Ｈ４３が出力される。ここで、信号Ｈ００は直流成分である。そして、これらの信号（Ｈ００〜Ｈ３３）はコアリング処理部ＣＲに入力され、コアリング処理が行なわれる。なお、信号Ｈ００は直流成分であるため、コアリング処理は行なわずにそのまま出力する。このため、コアリング処理部ＣＲには１５個のコアリング処理器を設ける。
【００３７】
このコアリング処理部ＣＲでは、入力される信号ＩＮと出力される信号ＯＵＴとが、図８に示すグラフの実線のような関係になるようにフィルタリングを行なう。ここで、Ｖｔは外部から与えられた値であり、各周波数に対して一定のＶｔを用いる。Ｖｔを大きくするとノイズ除去能力は上がるが、同時に本来の情報の劣化も大きくなる。通常は入力信号の状態を考慮して、適切な値を設定する。なお、Ｖｔ＝０とすると、入出カは同一になり、ノイズ低減回路ＮＲの最終的に出力される信号ＯＵＴは、入力された信号ＩＮと同一になる。
【００３８】
この関係では、−Ｖｔ〜Ｖｔの範囲では、出力は常に「０」とする。−２Ｖｔや２Ｖｔを超える範囲では、入カと出力とを一致させる。Ｖｔ〜２Ｖｔ，Ｖｔ〜−２Ｖｔの範囲が遷移領域となり、このときのグラフの傾きは２とする。
【００３９】
ノイズ成分は、たとえばホワイトノイズの場合には全周波数に渡ってほぼ均等に分布しており、周期性、連続性がなく、振幅が小さい。一方、画像成分は、画像の特徴を示す周波数に偏って分布しており、周期性や連続性が有り、振幅も大きい。このような関係を用いることにより、原点を通る点線と実線とによって囲まれた領域の信号は、振幅が小さいランダムノイズとして低減される。
【００４０】
このコアリング処理部ＣＲの出力は、４個の水平方向再構成フィルタＸＨＩに供給される。水平方向再構成フィルタＸＨＩは、周波数領域のデータを元に戻すための再構成フィルタである。なお、垂直方向再構成フィルタＸＶＩは垂直方向、水平方向再構成フィルタＸＨＩは水平方向の再構成フィルタであり、同一の演算処理を行なう。
【００４１】
具体的には、以下のような演算を行なう。
ＯＵＴ０＝（［ＩＮ０］＋ａ＊［ＩＮｌ］＋［ＩＮ２］＋ｂ＊［ＩＮ３］）／４
ＯＵＴ１＝（［ＩＮ０］＋ｂ＊［ＩＮ１］−［ＩＮ２］−ａ＊［ＩＮ３］）／４
ＯＵＴ２＝（［ＩＮ０］−ｂ＊［ＩＮ１］−［ＩＮ２］＋ａ＊［ＩＮ３］）／４
ＯＵＴ３＝（［ＩＮ０］−ａ＊［ＩＮ１］＋［ＩＮ２］−ｂ＊［ＩＮ３］）／４
垂直方向分解フィルタＸＶ，水平方向分解フィルタＸＨの時と同様に、実質的な乗算器の数を減らすため、係数として、ａ＝√1.75、ｂ＝０．５を用いる。この係数は、垂直方向分解フィルタＸＶ，水平方向分解フィルタＸＨの係数に対応させている。このような係数を用いることにより、ハードウェア構成において、実質的に乗算器の数を減らすことができる。
【００４２】
このような演算を実行するための回路を図９に示す。まず、加算器を用いて以下の演算を行なうことにより、パラメータ（Ｐ３１〜Ｐ３４）からなる第３内部信号群を生成する。
Ｐ３１＝（［ＩＮ０］＋［ＩＮ２］）
Ｐ３２＝（−［ＩＮ０］＋［ＩＮ２］）
Ｐ３３＝（ａ＊［ＩＮ１］＋［ＩＮ３］／２）
Ｐ３４＝（［ＩＮ１］／２−ａ＊［ＩＮ３］）
次に、Ｐ３１〜Ｐ３４を用いて以下の演算を行なうことにより、パラメータ（Ｐ４１〜Ｐ４４）からなる第４内部信号群を生成する。
Ｐ４１＝（［Ｐ３１］＋［Ｐ３３］）
Ｐ４２＝（［Ｐ３１］−［Ｐ３３］）
Ｐ４３＝（［Ｐ３２］＋［Ｐ３４］）
Ｐ４４＝（［Ｐ３２］−［Ｐ３４］）
そして、それぞれ、ＯＵＴ０＝［Ｐ４１］／４、ＯＵＴ１＝［Ｐ４３］／４、ＯＵＴ２＝［Ｐ４４］／４、ＯＵＴ３＝［Ｐ４２］／４を出力する。
【００４３】
このように、乗算と加算の順序を入れ替えることにより、実質的な乗算器の数はブロック当り２個となる。水平方向再構成フィルタＸＨＩは４ブロックあるため、乗算器は合計で８個になる。
【００４４】
各水平方向再構成フィルタＸＨＩにおいて、再構成された信号は、それぞれ水平方向畳込処理部ＨＣに供給される。水平方向畳込処理部ＨＣは、水平方向に結果を足し込んでいくための機能ブロックである。具体的には、図１０（ａ）に示すように、３個のフリップフロップＦＦが直列に接続されて構成される。そして、各水平方向再構成フィルタＸＨＩから供給された各信号ＩＮ０〜ＩＮ３は、１クロック分ずれて加算される。そして、４サンプルずつ足し込むため、ブロック出力を１／４にする。
【００４５】
各水平方向畳込処理部ＨＣの出力は、垂直方向再構成フィルタＸＶＩに入力される。この垂直方向再構成フィルタＸＶＩは、水平方向再構成フィルタＸＨＩと同一の演算処理を行なう。ハードウェア構成も同じものを用いる。
【００４６】
垂直方向再構成フィルタＸＶＩにおいても、上述のように乗算と加算の順序を入れ替えることにより、実質的な乗算器の数はブロック当り２個となる。水平方向再構成フィルタＸＨＩ，垂直方向再構成フィルタＸＶＩは合計で５ブロックが存在するため、このブロックで合計１０個の実質的な乗算器を使用することになる。
【００４７】
垂直方向分解フィルタＸＶと垂直方向再構成フィルタＸＶＩ、水平方向分解フィルタＸＨと水平方向再構成フィルタＸＨＩはそれぞれ「対」の関係があり、片方を決めると片方は自動的に決まることになる。すなわち、垂直方向分解フィルタＸＶ，水平方向分解フィルタＸＨでａ＝√１．７５，ｂ＝０．５という係数を用いているため、同じ係数を用いる。垂直方向分解フィルタＸＶ，水平方向分解フィルタＸＨにおいてＤＣＴ係数を用いた場合、水平方向再構成フィルタＸＨＩ，垂直方向再構成フィルタＸＶＩでもＩＤＣＴ係数を用いる必要がある。
本実施形態の係数を用いることにより、ＤＣＴ係数を用いる場合に比較して、ノイズ低減回路全体で、２０個の実質的な乗算器を削減することができる。
【００４８】
垂直方向再構成フィルタＸＶＩにおいて、再構成された信号は、垂直方向畳込処理部ＶＣに供給される。垂直方向畳込処理部ＶＣは、垂直方向に結果を足し込んでいくための機能ブロックである。具体的には、図１０（ｂ）に示すように、３個のライン遅延器が直列に接続されて構成され、入力された信号（ＩＮ０〜ＩＮ３）を足し込む。この結果、水平方向に４サンプル、垂直方向に４サンプルを足し込むので、合計で１６サンプルを足しこむことになる。更に、垂直方向には、４サンプルずつ足し込むため、ブロック出力を１／４にする。そして、この垂直方向畳込処理部ＶＣの出力信号が、ノイズ低減回路ＮＲから出力される。
【００４９】
本実施形態の効果を、図１１〜図１６の実施例を用いて説明する。
図１１は高域成分が高い映像にノイズを付加した入力画像データである。図１２は、この入力画像データに、従来のＤＣＴ変換を付して、ノイズ低減を図った画像データである。この場合、モスキートノイズが目立っている。図１３は、本発明でのノイズ低減処理を行なった画像データであり、モスキートノイズが無くなっている。
【００５０】
図１４は低域成分が多い画像にノイズを付加した入力画像データである。図１５は、この入力画像データに、従来のＤＣＴ変換を付した画像データである。この場合、モスキートノイズの発生とともに、緩やかな輝度にグラデーションがかかっている個所に４ｘ４のブロック状のパターンも発生している。図１６は、本発明でのノイズ低減処理を行なった画像であり、ブロックノイズが発生していない。
【００５１】
以上、本実施形態によれば、以下に示す効果を得ることができる。
・  上記実施形態では、一画素信号毎に、所定の大きさブロックにおいて分解フィルタを用いて２次元直交変換を行なう。そして、コアリング処理によりノイズを低減した上で、再構成フィルタを用いて画素信号を再生する。通常、ノイズ成分は全周波数にわたってほぼ均等に分布しており、周期性、連続性がなく、振幅が小さい。一方、画像成分は、画像の特徴を示す周波数に偏って分布しており、周期性や連続性が有り、振幅も大きい。従って、画像を２次元空間周波数成分に分解し、各成分においてコアリングによりノイズを除去し、２次元空間周波数成分から画像を再構成することにより、ノイズの大部分を除去し、画像信号の大部分を残すことができる。また、この処理は、一画素信号毎に実施されるため、ブロック境界の影響を抑制しながら、ノイズを低減することができる。
【００５２】
・  上記実施形態では、一画素に対して（４ｘ４）のブロック単位を用いて２次元直交変換が行われる。従って、境界領域を重畳させることにより、ノイズ処理することによって不自然さをなくすことができる。
【００５３】
・  上記実施形態では、入力された画素信号は、垂直方向遅延処理部ＶＤ、垂直方向分解フィルタＸＶ、水平方向遅延処理部ＨＤ、水平方向分解フィルタＸＨの順番で、直交変換される。また、コアリング処理部ＣＲからの出力は、水平方向再構成フィルタＸＨＩ、水平方向畳込処理部ＨＣ、垂直方向再構成フィルタＸＶＩ、垂直方向畳込処理部ＶＣの順番で、２次元直交逆変換が行なわれる。水平方向と垂直方向とを別個独立に処理することにより、回路構成を簡略化することができる。
【００５４】
・  上記実施形態では、垂直方向分解フィルタＸＶ、水平方向分解フィルタＸＨにおいて、係数として、ａ＝√1.75、ｂ＝0.5 を用いる。更に、入力された各信号の加算を行なった後で、先の係数の乗算を含む演算を行なう。これにより、実質的な乗算器の数を、１つのブロック当り２個にすることができる。従って、簡易な回路構成で実空間から周波数空間への変換を行なうことができる。
【００５５】
・  上記実施形態では、水平方向再構成フィルタＸＨＩ、垂直方向再構成フィルタＸＶＩにおいても、係数として、ａ＝√1.75、ｂ＝0.5 を用いる。更に、入力された各信号の加算を行なった後で、先の係数の乗算を含む演算を行なう。これにより、実質的な乗算器の数を、１つのブロック当り２個にすることができる。従って、簡易な回路構成で周波数空間から実空間への逆変換を行なうことができる。
【００５６】
・  上記実施形態では、コアリング処理部ＣＲでは、入力される信号ＩＮと出力される信号ＯＵＴとが、図８に示すグラフの実線のような関係になるようにフィルタリングを行なう。ここで、−Ｖｔ〜Ｖｔの範囲では、出力は常に「０」とする。これにより、振幅の小さいノイズは除去される。一方、大きな振幅の信号（ＩＮ＜−２Ｖｔ、ＩＮ＞２Ｖｔ）は、元のレベルを維持することができる。Ｖｔ〜２Ｖｔ，Ｖｔ〜−２Ｖｔの範囲が遷移領域となり、この領域では、有限値の傾きを有しているため、画像の急激な変化による不自然さを低減することができる。
【００５７】
なお、上記実施形態は、以下の態様に変更してもよい。
○  上記実施形態では、コアリング処理部ＣＲでは、入力される信号ＩＮと出力される信号ＯＵＴとが、図８に示すグラフの実線のような関係になるようにフィルタリングを行なう。ここで、Ｖｔ〜２Ｖｔ，Ｖｔ〜−２Ｖｔの範囲が遷移領域となり、このときのグラフの傾きは２とする。コアリングのパターンは、これに限定されるものではない。例えば、遷移領域の傾きを「２」以外の有限値を用いることができる。また、遷移領域に、直線パターンに限定されるものではなく、曲線パターンを用いることも可能である。
【００５８】
○  上記実施形態では、コアリング処理部ＣＲでは、各周波数に対して一定のＶｔを用いる。このＶｔは周波数毎に変更してもよい。例えば、画像に周波数依存性がある場合には、それに応じてＶｔを変更する閾値設定手段を設ける。微小レベル信号を除去する非線形処理において、空間周波数成分毎に異なる閾値を設定することにより、特定の空間周波数分布を持つノイズ成分に対して効果的なノイズ低減効果を実現できる。例えば、フィルムスキャナのノイズ低減には、フィルムの粒子ノイズの周波数において、Ｖｔを大きくする。
【００５９】
○  上記実施形態では、コアリング処理部ＣＲでは、一定のＶｔを用いる。これに代えて、外部からＶｔを変更できるようにしてもよい。この場合には、コアリング処理部ＣＲ
にＶｔ入力手段を設ける。ノイズは状況に応じて発生状態が異なるが、状況に応じて対応することができる。
【００６０】
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について、それらの効果とともに以下に追記する。
（ａ）  前記２次元直交変換手段は、前記ブロック範囲を構成する２次元の中で第１座標軸について直交変換を行なう第１の直交変換手段と、第２座標軸に対して再度、直交変換を行なう第２の直交変換手段とを含んで構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のノイズ低減回路。
【００６１】
上記記載の発明によれば、前記ブロック範囲を構成する２次元の中で第１座標軸について直交変換を行ない、その後、前記第２座標軸に対して再度、直交変換を行なう。軸毎に変換を行なうことにより、ハードウェア構成を簡略にすることができる。
【００６２】
（ｂ）  前記ブロック範囲は（４ｘ４）のマトリクスから構成され、前記マトリクスの第１、第２座標軸はそれぞれ第０信号〜第３信号から構成されており、
第１又は第２の直交変換手段は、
第０信号と第３信号とを加算したパラメータＰ１１と、
第１信号と第２信号とを加算したパラメータＰ１２と、
第１信号から第２信号を減算したパラメータＰ１３と、
第０信号から第３信号を減算したパラメータＰ１４と
からなる第１内部信号群を生成し、更に、
パラメータＰ１１とパラメータＰ１２とを加算したパラメータＰ２１と、
パラメータＰ１１からパラメータＰ１２を減算したパラメータＰ２２と、
パラメータＰ１３の１／２に、定数倍したパラメータＰ１４を加算したパラメータＰ２３と、
定数倍したパラメータＰ１３から、パラメータＰ１４の１／２を減算したパラメータＰ２４と
からなる第２内部信号群を生成ことにより直交変換を行なうことを特徴とする（ａ）に記載のノイズ低減回路。
【００６３】
上記記載の発明によれば、第１内部信号群、第２内部信号群を用いることにより実質的な乗算器の数を減らして、簡易なハードウェア構成でノイズ低減回路を実現することができる。
【００６４】
（ｃ）  前記再構成処理手段は、前記ブロック範囲を構成する２次元の中で第２座標軸について逆変換を行なう第１の再構成処理手段と、第１座標軸に対して再度、逆変換を行なう第２の再構成処理手段とを含んで構成されていることを特徴とする請求項１、２、（ａ）、又は（ｂ）のいずれか一つに記載のノイズ低減回路。
【００６５】
上記記載の発明によれば、前記ブロック範囲を構成する２次元の中で第１座標軸について逆変換を行ない、その後、前記第２座標軸に対して再度、逆変換を行なう。軸毎に変換を行なうことにより、ハードウェア構成を簡略にすることができる。
【００６６】
（ｄ）  前記ブロック範囲は（４ｘ４）のマトリクスから構成され、前記マトリクスの前記第１、第２座標軸はそれぞれ第０信号〜第３信号から構成されており、
第１又は第２の再構成処理手段は、
第０信号と第２信号とを加算したパラメータＰ３１と、
第２信号から第０信号を減算したパラメータＰ３２と、
定数倍した第１信号と、１／２倍した第３信号を加算したパラメータＰ３３と、
１／２倍した第１信号から定数倍した第３信号を減算したパラメータＰ３４と
からなる第３内部信号群を生成し、更に、
パラメータＰ３１とパラメータＰ３３とを加算したパラメータＰ４１と、
パラメータＰ３１からパラメータＰ３３を減算したパラメータＰ４２と、
パラメータＰ３２とパラメータＰ３４とを加算したパラメータＰ４３と、
パラメータＰ３２からパラメータＰ３４を減算したパラメータＰ４４と
からなる第４内部信号群を生成ことにより逆変換を行なうことを特徴とする（ｃ）に記載のノイズ低減回路。
【００６７】
上記記載の発明によれば、第３内部信号群、第４内部信号群を用いることにより実質的な乗算器の数を減らして、簡易なハードウェア構成でノイズ低減回路を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の一実施形態のノイズ低減処理の原理図。
【図２】本発明の一実施形態のノイズ低減処理のブロック領域の説明図。
【図３】本発明の一実施形態のノイズ低減処理のブロック領域の説明図。
【図４】本発明の一実施形態のノイズ低減回路の概念の説明図。
【図５】本発明の一実施形態のノイズ低減回路の全体構成の説明図。
【図６】本発明の一実施形態の遅延処理部の説明図であって、（ａ）は垂直方向遅延処理部、（ｂ）は水平方向遅延処理部の説明図。
【図７】本発明の一実施形態の垂直方向分解フィルタ、水平方向分解フィルタの説明図。
【図８】本発明の一実施形態のコアリング処理の説明図。
【図９】本発明の一実施形態の水平方向再構成フィルタ、垂直方向再構成フィルタの説明図。
【図１０】本発明の一実施形態の処理部の説明図であって、（ａ）は水平方向畳込処理部、（ｂ）は垂直方向畳込処理部の説明図。
【図１１】ノイズ低減処理結果の比較のための入力画像データの説明図。
【図１２】ノイズ低減処理結果の比較のために従来のＤＣＴ変換を付した画像データの説明図。
【図１３】本発明のノイズ低減処理を行なった画像データの説明図。
【図１４】ノイズ低減処理結果の比較のための入力画像データの説明図。
【図１５】ノイズ低減処理結果の比較のために従来のＤＣＴ変換を付した画像データの説明図。
【図１６】本発明のノイズ低減処理を行なった画像データの説明図。
【符号の説明】
【００６９】
ＮＲ…ノイズ低減回路、ＶＤ…垂直方向遅延処理部、ＸＶ…垂直方向分解フィルタ、ＨＤ…水平方向遅延処理部、ＸＨ…水平方向分解フィルタ、ＣＲ…コアリング処理部、ＸＶＩ…水平方向再構成フィルタ、ＨＣ…水平方向畳込処理部、ＸＨＩ…垂直方向再構成フィルタ、ＨＣ…垂直方向畳込処理部。
【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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