(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ローパス特性を有する時間的線形フィルタ（３１）と、時間的中央値フィルタ（３３）と、該時間的線形フィルタ及び該時間的中央値フィルタの出力信号のうち最大絶対値を選択するように構成されたセレクター（３５）とを有しており、各フィルタは少なくとも３つの連続するフレームをフィルタリングするように構成されており、前記セレクター（３５）からビデオ信号のフリッカー成分を表す信号が出力され、
さらに、該フリッカー成分を表す信号をビデオ信号から減算する減算手段（３７）が設けられており、該減算手段からフリッカーの低減されたビデオ信号が出力される
ことを特徴とする一連の動画像を表すビデオ信号のフリッカー効果を低減する装置。
【請求項２】
一連の動画像を表すビデオ信号を前記各フィルタへ印加する前に、ビデオ信号を形成する画像信号が空間ローパスフィルタリングされ、フリッカー成分を求めるためにローパス信号のみが前記各フィルタへ印加される、請求項１記載の装置。
【請求項３】
共通の入力信号が並列に、ローパス特性を有する線形フィルタ（１１）、ローパス特性を有する中央値フィルタ（１３）及び遅延手段（３）へ供給され、各フィルタリング信号がそれぞれ減算手段（１２，１４）を介して遅延入力信号から減算されて線形ハイパスフィルタリング信号（ＨＰ＿ＦＩＲ）及び非線形中央値ハイパスフィルタリング信号（ＨＰ＿ＭＥＤ）が出力され、該線形ハイパスフィルタリング信号（ＨＰ＿ＦＩＲ）及び非線形中央値ハイパスフィルタリング信号（ＨＰ＿ＭＥＤ）のうち最小絶対値がセレクター（１５）を介して選択され、該セレクターの出力信号が別の減算手段（１７）を介して遅延入力信号から減算され、該別の減算手段から入力信号の低周波数成分を表す信号が出力される、請求項２記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一連の動画像を表すビデオ信号のフリッカー効果を低減する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ビデオ信号を処理するため、各種のフィルタが知られている。しばしば使用されるフィルタでは、種々の数のサンプル値又は画素がそれぞれフィルタ窓（ウインドウ）を形成する。線形フィルタでは、これらのサンプル値はフィルタ係数によって評価され、そして加算される。サンプル値は、同一フレーム内での一ライン又は異なったラインから取り出される。そうしたフィルタは、空間フィルタと称される。時間フィルタは、異なるフレームからのサンプル値を使用する。線形フィルタは、ＦＩＲフィルタ（有限応答フィルタ）又は回帰フィルタとすることができる。
【０００３】
フィルタの他のグループは非線形フィルタを含み、ここでは、サンプル値の組合せが線形的な処理によっては実行されない。これらのフィルタの１つは、中央値フィルタであり、そのフィルタは、ウインドウの中の全ての値で中央にランク付けされた値を出力する。別の非線形フィルタは、窓（ウインドウ）でカバーされた値の最大値若しくは最小値、又は非線形的な組合せを生成する。
【０００４】
公知のフィルタは、それぞれ異なった特性を有しており、それぞれ異なった目的に使用される。特別な目的に使用される特性を別にして、同一のフィルタの他の特性が、障害を引き起こすことがある。例えば、ＦＩＲフィルタは、エイリアス周波数を生成することなくローパスフィルタとして使用することができる。しかし、ＦＩＲフィルタにより、いくらかエッジの立ち上がり時間が生じ、シャープな遷移がぼやけてしまう。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の装置の課題は、ビデオ信号ができるだけ妨害されることなく、有用なフィルタ特性を利用してビデオ信号を処理することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明の課題は、以下の構成からなる装置によって達成される。
【０００７】
ローパス特性を有する時間的線形フィルタと、時間的中央値フィルタと、該時間的線形フィルタ及び該時間的中央値フィルタの出力信号のうち最大絶対値を選択するように構成されたセレクターとを有しており、各フィルタは少なくとも３つの連続するフレームをフィルタリングするように構成されており、前記セレクターからビデオ信号のフリッカー成分を表す信号が出力され、さらに、該フリッカー成分を表す信号をビデオ信号から減算する減算手段が設けられており、該減算手段からフリッカーの低減されたビデオ信号が出力される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
好ましくは、少なくとも１つの線形フィルタと少なくとも１つの非線形フィルタとはハイパスフィルタである。
【０００９】
上述した公知のいくつかのフィルタは、原則として、ローパスフィルタを形成する。それ故、本発明の有利な実施形態では、ハイパスフィルタは、ローパスフィルタと、それぞれのローパスフィルタの出力信号と遅延入力信号とを減算する手段とによって構成される。
【００１０】
本発明の装置は、ビデオ信号処理の種々の用途、特に、画像修復、ノイズ低減、画像又はパターン認識、画像圧縮、画像強調（輪郭の鮮鋭化又は鈍化）、画像補間（高標本化又は低標本化）そしてフリッカー補償に使用される。
【００１１】
線形フィルタ及び非線形フィルタとして知られる全ての（上述したような）タイプが、各々の用途に依存しながら使用される。
【００１２】
ノイズ低減や画像強調の目的で、本発明の装置の更なる発展は特に有効であり、ここでは、線形フィルタはＦＩＲフィルタであり、非線形フィルタは中央値フィルタであり、減算手段の出力信号は、選択手段に供給され、その選択手段は、減算手段の出力信号のうちの１つに相当し、かつその時の最小の絶対値である選択出力信号を生成する。この装置は、ハイパス出力信号を供給する。もし、ローパス特性をもった出力信号が所望なら、その装置は、選択された出力信号と遅延入力信号とが減算され、選択されたローパス出力信号を形成するように設計することができる。
【００１３】
本装置の好ましい実施形態では、前記のフィルタは、水平方向に、および／又は垂直方向に配置された画素に相当するタップを有した空間フィルタである。いくつかの用途のために、例えばノイズ低減では、この装置は、時間フィルタの構成要素をも含めることができる。
【００１４】
特に、フィルムスキャンニングの分野では、フリッカー効果を低減することは重要である。この目的のため、本発明の装置の更なる発展が提案される。ここでは、線形フィルタはＦＩＲフィルタであり、非線形フィルタは中央値フィルタであり、かつ、減算手段の出力信号は、選択手段に供給され、その選択手段は、減算手段の出力信号のうちの１つに相当して最大の絶対値である選択出力信号を生成する。
【００１５】
この装置の出力は、フリッカー効果を表す信号を供給する。そのフリッカー効果を低減するために、選択出力信号と遅延入力信号とが減算され、これにより低減されたフリッカー成分をともなう選択ローパス出力信号を形成する。
【００１６】
特に、この更なる発展形態では、フリッカー効果を低減するために、前記フィルタは、ビデオ信号の異なったフレームに対応するタップを有する時間フィルタである。
【００１７】
有利な実施形態においては、２つのフレームにより間隔をあけられた２つのタップを有する時間ＦＩＲフィルタが、設けられる。この手段は、低周波においてフリッカー低減を向上させる。
【００１８】
この発明の数多くの変形が可能である。これらの幾つかは後述し、複数の図面を用いて図示される。
【００１９】
【実施例】
本発明の実施形態は、ブロック図の形で示されているが、本発明は、ゲートアレイやＥＰＤＬといったプログラム可能なデバイスを用いても実現可能である。
【００２０】
第１図による装置は、複数のハイパスフィルタ（ＨＰ）２１〜２ｎ及び遅延手段（ＤＥＬ）３の入力端に接続された１つの入力端１を含む。本発明によれば、２１から２ｎまでのフィルタは、少なくとも１つの線形フィルタと１つの非線形フィルタとを含む。ハイパスフィルタ２１〜２ｎの出力端は、ランク順位セレクター４の入力端に接続され、その出力は本装置の出力５を形成する。ランク順位セレクター４との出力信号と遅延入力信号は、６で減算される。その差分が、別の出力７でのローパス出力信号ＬＰ＿ＯＵＴである。ランク順位セレクターは、種々のランク順位に基づくことができ、例えば、最小値フィルタ、中央値フィルタ若しくは最大値フィルタとして用いられる。
【００２１】
第１図の装置の構成要素に付加して、第２図の装置は、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）８１〜８ｎ，１０を含んでいる。これは、コアリング特性のような、特別の振幅特性を導くためであり、これにより、より低い振幅は不変のまま通過し、より高い振幅は阻止され、若しくは、それとは反対に、より低い振幅は阻止され、より大きな振幅は線形に伝達される。
【００２２】
もし高域周波数を強調するかエッジを鮮鋭化するフィルタの構成を設計することを望むなら、第２図で示されるような減算の代わりに、ハイパス信号ＨＰ＿ＯＵＴが加算される。
【００２３】
第３図に示された実施形態では、第１のハイパスフィルタがローパス特性と減算手段１２を有するＦＩＲフィルタによって形成され、第２のハイパスフィルタが、中央値フィルタ１３と別の減算手段１４とによって形成されている。減算手段１２，１４の出力信号は、ランク順位セレクター１５に供給される。このセレクターは、信号ＨＰ＿ＦＩＲとＨＰ＿ＭＥＤの内の最小の絶対値（ＭＩＮ）の１つを選択する。セレクター１５の出力端は、出力信号ＨＰ＿ＯＵＴを送出する出力端１６と、別の出力端１８でローパス出力信号ＬＰ＿ＯＵＴを形成する別の減算手段１７とに接続される。
【００２４】
次に、第３図の実施形態の機能を第４図に示されたタイムダイアグラムによって説明する。第４図のラインは、第３図に従って符号が付けられており、第４図のダイアグラムの縦軸は、入力信号の種々異なる波形に対する信号を示している。縦軸Ａは、単独エッジで入力信号を適用した後の実施形態の機能を表しており、縦軸Ｂは単一パルス、縦軸Ｃはダブルパルス、縦軸Ｄは周期的な入力信号の場合を示している。
【００２５】
ＦＩＲフィルタ１１の出力信号ＬＰ＿ＦＩＲは（第３図）、特にエッジのぼけている、典型的なローパス応答を示している。対応するハイパス信号ＨＰ＿ＦＩＲは、入力信号とＬＰ＿ＦＩＲとの差分である。中央値フィルタは、ＡとＣの場合には変化せずに入力信号を出力し、一方、Ｂの場合では、単一パルスは抑圧され、Ｄの場合は、３つのパルスのうち１つが抑圧される。入力信号から減算した後、信号ＨＰ＿ＭＥＤは、ＡとＣの場合はゼロであり、Ｂの場合は入力信号に相当する信号であり、Ｄの場合の典型的なハイパス特性を示している。
【００２６】
セレクター１５の動作は、信号ＨＰ＿ＯＵＴに帰着し、その信号はＡとＣの場合はゼロになる。ＢとＤの場合には、ＨＰ＿ＯＵＴは、ＨＰ＿ＦＩＲとＨＰ＿ＭＥＤとの混合信号であり、この点で、この例の信号の形はＨＰ＿ＭＥＤに相当する。一方、振幅はＨＰ＿ＦＩＲから取り出される。
【００２７】
第４図のダイアグラムの最後の線は、ローパス出力信号ＬＰ＿ＯＵＴを示している。そこでは、Ａ，Ｂ，Ｃの場合は信号エッジが不変であり、Ｂ，Ｃの場合は振幅が低減される。Ｄの場合の入力信号は、ＬＰ＿ＯＵＴが入力信号のパルス間の間隔を含む全部で３つのパルスの長さを有する、ただ１つのパルスとなるようにフィルタリングされる。
【００２８】
本発明の装置は、もし入力信号が鋭利な遷移であるならば（Ａの場合）、中央値フィルタのような特性を有することが分かるだろう。エッジはぼけることなく、オーバーシュートもアンダーシュートも導かれることはない。
【００２９】
入力端での単一パルスに対しては（Ｂの場合）、応答は、線形特性と非線形特性が混在したものになる。振幅は５０％までに低減されるが、パルス幅は広がらない。
【００３０】
ダブルパルス（Ｃの場合、２つのサンプル間隔の幅）は、変化することなくフィルタを通過する。本発明の装置は、基本的な中央値フィルタ１３のような特性を有する（第３図）。
【００３１】
最後に、周期的な入力信号（Ｄの場合）を考える。組み合わされたフィルタの応答は、明らかに線形の特性を示す傾向にある。反復パルスは、抑圧され、平均ＤＣ値だけがフィルタを通過する。その特性は、両方のフィルタが独立動作モードである場合よりもずっと良好である。なぜなら応答は時間方向に広がっていないからである。
【００３２】
第５図は、一連の動画像におけるフリッカー効果を低減するための本発明の装置を示している。フリッカーは、画像全体又は画像の大部分の輝度における一面を覆っている変調である。それは、フィルムを撮影する間やコピー処理の間のフリッカーを起こしているランプによって、又は、フィルム素材を不適切に保存することによって生じうる。
【００３３】
フリッカーは、画像の平均輝度の時間的変化であるから、時間的ローパスフィルタはこの種のアーティファクトを低減するのに適している。３つの連続するフレームにわたる平均化は、画質において重要な向上をもたらすことが分かっている。この目的のため、３タップ中央値フィルタ３３と３タップＦＩＲフィルタ３１が使用される。３５では、信号ＨＰ＿ＦＩＲとＨＰ＿ＭＥＤとの最大絶対値（ＭＡＸ）が生成される。第３図で示されるように、セレクター３５の出力信号は、３６でのハイパス出力信号ＨＰ＿ＯＵＴであり、そして、セレクター３５の出力信号は、３７で遅延入力信号から減算されて３８のローパス出力信号ＬＰ＿ＯＵＴを形成している。
【００３４】
第６図は、より高域、低域のフリッカー周波数に対し、第５図の装置において発生する信号のダイアグラムを示している（Ａの場合、Ｂの場合）。Ａの場合では、フリッカー成分ＩＮＰＵＴは、それぞれ１フレームの間、振幅が０、正、０，負等々を有する。Ｂの場合では、フリッカー成分は、２つのフレームの間、各々の振幅レベルで残っている。説明を単純化するため、画像の内容は、ゼロ（もしくは一定）と仮定され、そして、フレーム毎の輝度の変化だけがダイアグラムに示される。実際の装置で、この仮定を実現するため、画像信号は空間的にローパス成分とハイパス成分に分割しなければならず、ローパス信号だけが第５図の装置によって処理される。第３図に示される装置は、有利には、画像信号を高域周波数成分と低域周波数成分（又は細密度が低い部分）に分割するために使用することができる。
【００３５】
第５図によれば、時間的ハイパス信号ＨＰ＿ＦＩＲとＨＰ＿ＭＥＤとは、個々のローパス成分ＬＰ＿ＦＩＲとＬＰ＿ＭＥＤを入力信号から減算することによって導出される。両方の内の最大値が、本発明の装置のハイパス出力ＨＰ＿ＯＵＴとなる。  ハイパス出力は、フリッカー成分を分離し、そのフリッカー成分は、所望のフリッカー低減を実行するため、入力信号から減算されることになる。
【００３６】
第６図は、高周波のフリッカーが中央値フィルタで良好に低減され、その一方で、ＦＩＲフィルタは、低周波のフリッカー成分において、良好に機能することを示している。
【００３７】
３タップ中央値フィルタは、正若しくは負のいずれかの強度変化で単一フレーム（Ａの場合）をキャンセルすることができ、その一方で、ＦＩＲフィルタは６６％の低減をもたらすだけである。
【００３８】
もしフリッカー周波数が低くなっているのなら、中央値フィルタは、２つの連続フレームが同一のフリッカー強度を有する（Ｂの場合）とすぐに、動作を中止する。しかし、ＦＩＲフィルタは、まだ平均強度のＬＰ＿ＦＩＲを生成する。それは、まだオリジナル値より３３％下である。従って、ＦＩＲハイパスフィルタは、中央値フィルタＨＰ＿ＭＥＤよりも低周波のフリッカーＨＰ＿ＦＩＲをより多く分離する。
【００３９】
両方のハイパスフィルタの内の最大値がフリッカー成分を抽出するために使用されるため、本発明の装置は、いつも、中央値フィルタもしくはＦＩＲフィルタのどちらかによって最適な低減を実行することができる。
【００４０】
第３図では、エッジが鈍化するのを避けるため、最終的なハイパス信号が、最小値である。ここで、フリッカーフィルタのため、最大値を使用することは、いくらか動作のぼけを生じるが、深刻な問題ではない。フリッカー低減は、前述のように、画像の低域周波数成分（又は細密度が低い部分）によってのみなされるからである。従って、第５図に従ったフリッカーフィルタの場合に最大値をとることは、動画像の時間的変化を低減するのに好適な結果をもたらす。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１図は、非限定数のフィルタからなる一般的な実施形態である。
【図２】第２図は、いくつかの追加要素を加えた同様の実施形態である。
【図３】第３図は、ノイズ低減及び画像強調の用途のための実施形態である。
【図４】第４図は、第３図に従った実施形態の信号のタイムダイアグラムである。
【図５】第５図は、フリッカー低減のための実施形態である。
【図６】第６図は、第５図に従った実施形態の信号のタイムダイアグラムである。
【符号の説明】
１  入力端
２１〜２ｎ  ハイパスフィルタ
３  遅延手段
４，１５，３５  ランク順位セレクター
５，１６，３６  ハイパス出力端
６，１２，１４，１７，３２，３４，３７  減算手段
７，１８，３８  ローパス出力端
８１〜８ｎ，１０  ルックアップテーブル
１１，３１  ＦＩＲフィルタ
１３，３３  中央値フィルタ
【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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