(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力映像信号のノイズレベルを検出するノイズレベル検出手段と、
上記入力映像信号をブロックに分割し、各ブロックに対して動きベクトルを検出する動きベクトル検出手段と、
上記動きベクトル検出手段で検出した動きベクトルに基づいて、１映像単位前の上記入力映像信号における動体を抽出し、上記動体に対して上記動きベクトルにより動き補正を行う動き補正手段と、
上記映像信号と上記動き補正が行われた１映像単位前の信号との差分信号を得る差分手段と、
上記差分手段で得られた差分信号に対して非線形処理を施す非線形処理手段と、
上記非線形処理手段で非線形処理を施された信号と上記入力映像信号とを合成する合成手段と、
上記入力映像信号のシーンチェンジ信号に基づいて上記ノイズレベル検出手段におけるノイズレベル検出を制御すると共に、上記ノイズレベル検出手段におけるノイズレベルの検出結果に基づいて上記非線形処理手段における非線形処理の強さを制御する制御手段とを有し、
上記ノイズレベル検出手段は、各ブロックに対して検出された動きベクトルに基づいて平均のノイズレベルを検出する平均レベル検出手段と、上記平均レベル検出手段で検出した平均のノイズレベルの時間的な変動を平滑化するフィルタ処理を行う平滑化手段とを有し、
上記制御手段は、シーンチェンジ信号に基づいて上記平滑化手段における平滑化をリセットする
信号処理装置。
【請求項２】
上記制御手段は、上記入力映像信号のシーンチェンジ信号に基づいて、上記ノイズレベル検出手段のノイズレベル検出をマスクするようにオン／オフ制御する請求項１記載の信号処理装置。
【請求項３】
上記映像単位は、フレーム又はフィールドである請求項１記載の信号処理装置。
【請求項４】
上記フィルタ手段は、上記ノイズレベル検出手段におけるノイズ検出の確度に対して特性を適応させる請求項１記載の信号処理装置。
【請求項５】
入力映像信号のノイズレベルを検出するノイズレベル検出手段と、
上記入力映像信号をブロックに分割し、各ブロックに対して動きベクトルを検出する動きベクトル検出手段と、
上記動きベクトル検出手段で検出した動きベクトルに基づいて、１映像単位前の上記入力映像信号における動体を抽出し、上記動体に対して上記動きベクトルにより動き補正を行う動き補正手段と、
上記映像信号と上記動き補正が行われた１映像単位前の信号との差分信号を得る差分手段と、
上記差分手段で得られた差分信号に対して非線形処理を施す非線形処理手段と、
上記非線形処理手段で非線形処理を施された信号と上記入力映像信号とを合成する合成手段と、
上記入力映像信号のテロップ検出信号に基づいて上記ノイズレベル検出手段におけるノイズレベル検出を制御すると共に、上記ノイズレベル検出手段におけるノイズレベルの検出結果に基づいて上記非線形処理手段における非線形処理の強さを制御する制御手段とを有し、
上記ノイズレベル検出手段は、各ブロックに対して検出された動きベクトルに基づいて平均のノイズレベルを検出する平均レベル検出手段と、上記平均レベル検出手段で検出した平均のノイズレベルの時間的な変動を平滑化するフィルタ処理を行うフィルタ手段とを有し、
上記平均レベル検出手段は、上記テロップ検出信号に基づいて、テロップの存在しないブロックに対する平均のノイズレベルを検出する
信号処理装置。
【請求項６】
上記映像単位は、フレーム又はフィールドである請求項５記載の信号処理装置。
【請求項７】
上記フィルタ手段は、上記ノイズレベル検出手段におけるノイズ検出の確度に対して特性を適応させる請求項５記載の信号処理装置。
【請求項８】
入力映像信号のノイズレベルを検出するノイズレベル検出工程と、
上記入力映像信号をブロックに分割し、各ブロックに対して動きベクトルを検出する動きベクトル検出工程と、
上記動きベクトル検出工程で検出した動きベクトルに基づいて、１映像単位前の上記入力映像信号における動体を抽出し、上記動体に対して上記動きベクトルにより動き補正を行う動き補正工程と、
上記映像信号と上記動き補正が行われた１映像単位前の信号との差分信号を得る差分工程と、
上記差分工程で得られた差分信号に対して非線形処理を施す非線形処理工程と、
上記非線形処理工程で非線形処理を施された信号と上記入力映像信号とを合成する合成工程と、
上記入力映像信号のシーンチェンジ信号に基づいて上記ノイズレベル検出を制御すると共に、上記ノイズレベルの検出結果に基づいて上記非線形処理の強さを制御する制御工程とを有し、
上記ノイズレベル検出工程では、各ブロックに対して検出された動きベクトルに基づいて平均のノイズレベルを検出し、検出した平均のノイズレベルの時間的な変動を平滑化するフィルタ処理を行い、
上記制御工程では、シーンチェンジ信号に基づいて上記平滑化工程における平滑化をリセットする
信号処理方法。
【請求項９】
入力映像信号のノイズレベルを検出するノイズレベル検出工程と、
上記入力映像信号をブロックに分割し、各ブロックに対して動きベクトルを検出する動きベクトル検出工程と、
上記動きベクトル検出工程で検出した動きベクトルに基づいて、１映像単位前の上記入力映像信号における動体を抽出し、上記動体に対して上記動きベクトルにより動き補正を行う動き補正工程と、
上記映像信号と上記動き補正が行われた１映像単位前の信号との差分信号を得る差分工程と、
上記差分工程で得られた差分信号に対して非線形処理を施す非線形処理工程と、
上記非線形処理工程で非線形処理を施された信号と上記入力映像信号とを合成する合成工程と、
上記入力映像信号のテロップ検出信号に基づいて上記ノイズレベル検出を制御すると共に、上記ノイズレベルの検出結果に基づいて上記非線形処理の強さを制御する制御工程とを有し、
上記ノイズレベル検出工程では、各ブロックに対して検出された動きベクトルに基づいて平均のノイズレベルを検出し、検出した平均のノイズレベルの時間的な変動を平滑化するフィルタ処理を行い、
上記平均レベル検出工程では、上記テロップ検出信号に基づいて、テロップの存在しないブロックに対する平均のノイズレベルを検出する
信号処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、映像信号を処理する信号処理装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
フレームメモリを使用した巡回型ノイズ低減装置は、ディジタル映像信号処理の分野で知られている。これは、入力映像信号とフレームメモリからの１フレーム前の映像信号との差の内の小レベルの部分をノイズとして抽出し、抽出したノイズ成分を入力映像信号から減算することによって、ノイズを低減し、また、ノイズが低減された信号をフレームメモリに書き込むものである。フレームメモリの代わりにフィールドメモリを使用すれば、メモリの容量を少なくすることが可能である。
【０００３】
図８は、従来のノイズ低減装置の一例を示すものである。入力端子１０１からディジタル信号に変換された入力映像信号Ｖinが供給され、この入力映像信号Ｖinが第１の減算器１０２及び第２の減算器１０４に供給される。第１の減算器１０２の出力映像信号Ｖoutが出力端子１０７に取り出されると共に、フレームメモリ１０５に書き込まれる。フレームメモリ１０５と関連してメモリコントローラ１０６が設けられている。メモリコントローラ１０６は、フレームメモリ１０５の書き込み動作及び読み出し動作を制御するためのもので、フレームメモリ１０５の読み出しデータは、書き込みデータに対して１フレーム遅延されたものである。１フレーム遅延をＦ-1で表すと、フレームメモリ１０５の出力信号Ｖout ・Ｆ-1が第２の減算器１０４に供給される。第２の減算器１０４では、入力映像信号Ｖinが供給されるので、フレーム差分が発生する。
【０００４】
第２の減算器１０４の出力映像信号が非線形処理回路１０３を介して第１の減算器１０２に供給される。非線形処理回路１０３は、入力信号のレベルに応じて帰還係数Ｋを乗じるもので、ＲＯＭ（読み出し専用メモリ）により構成される。非線形処理回路１０３の入出力特性は、入力（フレーム差分）が小さい範囲では、Ｋ＝１として入力をノイズ成分として出力し、入力が中間的レベルの範囲では、出力を所定値に制限し、入力が大きい範囲では、出力を小さくし、さらに、入力が大きいときには、フレーム差分は、動きにより発生したものとして、出力を０としている。
【０００５】
このように、ノイズ成分は、フレーム間の相関が小さく、且つ小振幅であるという特性を利用して非線形処理回路１０３がノイズ成分を抽出する。第１の減算器１０２において、抽出されたノイズ成分が入力映像信号から減算されることによって、ノイズを低減することができる。
【０００６】
ノイズ低減装置からの出力映像信号Ｖout は、
0004292637.tif 000002
で表すことができる。
【０００７】
上述のように、従来のノイズ低減装置においては、入力映像信号とフレームメモリから読み出した１フレーム前の映像信号との差分から、小振幅の成分をノイズとして抽出し、入力映像信号から減算することによってノイズを低減する。
【０００８】
また、従来のノイズ低減装置においては、このノイズを低減した映像信号をフレームメモリに書き込み次のフレームの処理に利用する。フレームの代わりにフィールド間の自己相関を利用するなら、フレームメモリではなくフィールドメモリでも同様の構成が可能である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述のノイズ低減装置は、２つ以上の異なる映像信号源から合成された映像信号が入力された場合に、ノイズレベルの小さい映像信号のノイズレベルを正確に検出することができなかった。特に、映像信号がテロップやシーンチェンジを含む場合には、ノイズレベルを適切に検出することができなかった。
【００１０】
本発明は、上述の実情に鑑みて提案されるものであって、２つ以上の異なる映像信号源から合成された映像信号からもノイズレベルを適切に検出するような信号処理装置及び方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するために、本発明に係る信号処理装置は、入力映像信号のノイズレベルを検出するノイズレベル検出手段と、上記入力映像信号をブロックに分割し、各ブロックに対して動きベクトルを検出する動きベクトル検出手段と、上記動きベクトル検出手段で検出した動きベクトルに基づいて、１映像単位前の上記入力映像信号における動体を抽出し、上記動体に対して上記動きベクトルにより動き補正を行う動き補正手段と、上記映像信号と上記動き補正が行われた１映像単位前の信号との差分信号を得る差分手段と、上記差分手段で得られた差分信号に対して非線形処理を施す非線形処理手段と、上記非線形処理手段で非線形処理を施された信号と上記入力映像信号とを合成する合成手段と、上記入力映像信号のシーンチェンジ信号に基づいて上記ノイズレベル検出手段におけるノイズレベル検出を制御すると共に、上記ノイズレベル検出手段におけるノイズレベルの検出結果に基づいて上記非線形処理手段における非線形処理の強さを制御する制御手段とを有し、上記ノイズレベル検出手段は、各ブロックに対して検出された動きベクトルに基づいて平均のノイズレベルを検出する平均レベル検出手段と、上記平均レベル検出手段で検出した平均のノイズレベルの時間的な変動を平滑化するフィルタ処理を行う平滑化手段とを有し、上記制御手段は、シーンチェンジ信号に基づいて上記平滑化手段における平滑化をリセットする。
【００１２】
また、本発明に係る信号処理装置は、入力映像信号のノイズレベルを検出するノイズレベル検出手段と、上記入力映像信号をブロックに分割し、各ブロックに対して動きベクトルを検出する動きベクトル検出手段と、上記動きベクトル検出手段で検出した動きベクトルに基づいて、１映像単位前の上記入力映像信号における動体を抽出し、上記動体に対して上記動きベクトルにより動き補正を行う動き補正手段と、上記映像信号と上記動き補正が行われた１映像単位前の信号との差分信号を得る差分手段と、上記差分手段で得られた差分信号に対して非線形処理を施す非線形処理手段と、上記非線形処理手段で非線形処理を施された信号と上記入力映像信号とを合成する合成手段と、上記入力映像信号のテロップ検出信号に基づいて上記ノイズレベル検出手段におけるノイズレベル検出を制御すると共に、上記ノイズレベル検出手段におけるノイズレベルの検出結果に基づいて上記非線形処理手段における非線形処理の強さを制御する制御手段とを有し、上記ノイズレベル検出手段は、各ブロックに対して検出された動きベクトルに基づいて平均のノイズレベルを検出する平均レベル検出手段と、上記平均レベル検出手段で検出した平均のノイズレベルの時間的な変動を平滑化するフィルタ処理を行うフィルタ手段とを有し、上記平均レベル検出手段は、上記テロップ検出信号に基づいて、テロップの存在しないブロックに対する平均のノイズレベルを検出する。
【００１３】
本発明に係る信号処理方法は、入力映像信号のノイズレベルを検出するノイズレベル検出工程と、上記入力映像信号をブロックに分割し、各ブロックに対して動きベクトルを検出する動きベクトル検出工程と、上記動きベクトル検出工程で検出した動きベクトルに基づいて、１映像単位前の上記入力映像信号における動体を抽出し、上記動体に対して上記動きベクトルにより動き補正を行う動き補正工程と、上記映像信号と上記動き補正が行われた１映像単位前の信号との差分信号を得る差分工程と、上記差分工程で得られた差分信号に対して非線形処理を施す非線形処理工程と、上記非線形処理工程で非線形処理を施された信号と上記入力映像信号とを合成する合成工程と、上記入力映像信号のシーンチェンジ信号に基づいて上記ノイズレベル検出を制御すると共に、上記ノイズレベルの検出結果に基づいて上記非線形処理の強さを制御する制御工程とを有し、上記ノイズレベル検出工程では、各ブロックに対して検出された動きベクトルに基づいて平均のノイズレベルを検出し、検出した平均のノイズレベルの時間的な変動を平滑化するフィルタ処理を行い、上記制御工程では、シーンチェンジ信号に基づいて上記平滑化工程における平滑化をリセットする。
【００１４】
また、本発明に係る信号処理方法は、入力映像信号のノイズレベルを検出するノイズレベル検出工程と、上記入力映像信号をブロックに分割し、各ブロックに対して動きベクトルを検出する動きベクトル検出工程と、上記動きベクトル検出工程で検出した動きベクトルに基づいて、１映像単位前の上記入力映像信号における動体を抽出し、上記動体に対して上記動きベクトルにより動き補正を行う動き補正工程と、上記映像信号と上記動き補正が行われた１映像単位前の信号との差分信号を得る差分工程と、上記差分工程で得られた差分信号に対して非線形処理を施す非線形処理工程と、上記非線形処理工程で非線形処理を施された信号と上記入力映像信号とを合成する合成工程と、上記入力映像信号のテロップ検出信号に基づいて上記ノイズレベル検出を制御すると共に、上記ノイズレベルの検出結果に基づいて上記非線形処理の強さを制御する制御工程とを有し、上記ノイズレベル検出工程では、各ブロックに対して検出された動きベクトルに基づいて平均のノイズレベルを検出し、検出した平均のノイズレベルの時間的な変動を平滑化するフィルタ処理を行い、上記平均レベル検出工程では、上記テロップ検出信号に基づいて、テロップの存在しないブロックに対する平均のノイズレベルを検出する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。まず、この発明を適用できる光ディスク記録再生装置の一例について図１を参照して説明する。
【００１６】
図１において、光ディスク記録再生装置１の記録系は、入力端子１０１から画像信号が入力されるＡ／Ｄ変換回路１０２と、Ａ／Ｄ変換回路１０２から画像データが入力されるＮＴＳＣ（National Television System Committee）デコーダ１０３と、ＮＴＳＣデコーダ１０３から画像が入力されるノイズ低減回路１０４と、ノイズ低減回路１０４から画像データが入力されるＭＰＥＧ（Moving Picture Experts Group）エンコーダ１０５と、ＭＰＥＧエンコーダ１０５から画像データが入力されるＥＣＣ（Error Correction Codes）エンコーダ１０６とＥＣＣエンコーダ１０６から画像データが入力される８−１４変調回路１０７と、８−１４変調回路１０７から画像データが入力されるＲＦアンプ１０８とで構成されている。
【００１７】
Ａ／Ｄ変換回路１０２は、入力端子１０１からＮＴＳＣ方式の画像信号が入力されて、Ａ／Ｄ変換処理を施す。このＡ／Ｄ変換処理回路１０２は、Ａ／Ｄ変換処理を施すことで、アナログ方式の画像信号をディジタル方式の画像データとする。そして、このＡ／Ｄ変換回路１０２は、画像データをＮＴＳＣデコーダ１０３に入力する。
【００１８】
ＮＴＳＣデコーダ１０３には、Ａ／Ｄ変換回路１０２からＮＴＳＣ方式の画像データが入力される。このＮＴＳＣデコーダ１０３は、ＮＴＳＣ方式のコンポジット信号にデコード処理を施す。このＮＴＳＣデコーダ１０３は、デコード処理を施すことで、画像データをベースバンド信号（輝度信号、Ｒ−Ｙ信号、Ｂ−Ｙ信号）に変換する。そして、このＮＴＳＣデコーダ１０３は、画像データをノイズ低減回路１０４に出力する。
【００１９】
ノイズ低減回路１０４には、ＮＴＳＣデコーダ１０３から画像データが入力される。このノイズ低減回路１０４は、入力映像信号に含まれているランダムノイズの低減処理を施す。このノイズ低減処理回路１０４は、ノイズ低減処理を施すことで、後段のＭＰＥＧエンコーダ１０５における画像圧縮効率を高めるとともに、動き補償予測精度を向上させる。ノイズ低減処理を、すべてのコンポーネントに対して行うか、または輝度信号のみに対して行う。ノイズ低減回路１０４は、フィルタリング処理を行うことで、ＮＴＳＣデコーダ１０３から送られた画像データに対してノイズ低減処理を施す。また、このノイズ低減回路１０４は制御回路１２０と接続されており、この制御回路１２０から送られた制御信号に応じて動作する。制御回路１２０は、マイクロコンピュータの構成とされる。そして、このノイズ低減回路１０４は、画像データをＭＰＥＧエンコーダ１０５に出力する。
【００２０】
本実施の形態のノイズ低減回路１０４は、動きを除いたノイズ成分を抽出し、ノイズレベルに応じた最適な非線形処理回路を選択するものであって、シーンチェンジ信号やテロップ検出信号に基づいてノイズレベルを制御するものである。
【００２１】
ＭＰＥＧエンコーダ１０５は、ノイズ低減回路１０４から送られた画像データに対して動き補償フレーム間予測符号化を行い、予測誤差に対してブロックＤＣＴ（Discrete Cosine Transformation：離散コサイン変換）符号化処理を施す。このＭＰＥＧエンコーダ１０５は、画像データに符号化処理を施すことで、ＭＰＥＧ方式の画像データとする。このとき、ＭＰＥＧエンコーダ１０５では、例えば量子化スケール等の符号化情報を画像データに付加してビットストリームとする。そして、このＭＰＥＧエンコーダ１０５は、画像データをＥＣＣエンコーダ１０６に出力する。
【００２２】
ＥＣＣエンコーダ１０６は、ＭＰＥＧエンコーダ１０５から送られたビットストリームにエラーコレクションコードの冗長データを付加する。そして、このＥＣＣエンコーダ１０６は、このビットストリームを８−１４変調回路１０７に出力する。
【００２３】
８−１４変調回路１０７は、ＥＣＣエンコーダ１０６から送られたビットストリームに８−１４変調等の信号処理を施す。８−１４変調は、記録信号の低域周波数成分を少なくするために、８ビットのコードを１４ビットのデータに変換する。８−１４変調回路１０７は、８−１４変調及びほかの処理を施したビットストリームをＲＦアンプ１０８に出力する。ＲＦアンプ１０８は、８−１４変調回路１０７から送られたビットストリームに増幅処理を施して、光ピックアップ１０９に出力する。
【００２４】
そして、この光ディスク記録再生装置１の記録系は光ディスク１１０に光ピックアップ１０９を介して画像を示すビットストリームを記録する。光ディスク１１０は、記録可能なものであって光磁気ディスク、相変化型ディスク等の光ディスクを使用することができる。
【００２５】
また、光ディスク記録再生装置１の再生系は、光ディスク１１０に記録された画像データを光ピックアップ１０９を介して画像を示すビットストリームを記録する。光ディスク１１０は、記録可能なものであって光磁気ディスク、相変化型ディスク等の光ディスクを使用することができる。
【００２６】
また、光ディスク記録再生装置１の再生系は、光ディスク１１０に記録された画像データを光ピックアップ１０９を介して入力されるＲＦアンプ１１１と、ＲＦアンプ１１１から画像データが入力される８−１４復調回路１１２と８−１４復調回路１１２から画像データが入力されるＥＣＣデコーダ１１３とＥＣＣデコーダ１１３から画像データが入力されるＭＰＥＧデコーダ１１４と、ＭＰＥＧデコーダ１１４から画像データが入力されるノイズ低減回路１１５と、ノイズ低減回路１１５からノイズが抑制された画像データが入力される画質補正回路１１６と、画質補正回路１１６から画像補正がなされた画像データが入力されるＮＴＳＣエンコーダ１１７と、ＮＴＳＣエンコーダ１１７からＮＴＳＣ方式の画像データが入力されるＤ／Ａ変換回路１１８とで構成されている。
【００２７】
ＲＦアンプ１１１は、光ピックアップ１０９で検出した光ディスク１１０から送られた画像データに増幅処理を施す。また、図１では省略しているが、トラッキングサーボ、フォーカスサーボのために、トラッキングエラー信号、フォーカスエラー信号がＲＦアンプ１１１において生成される。これらのトラッキングエラー信号及びフォーカスサーボ信号がサーボ回路に対して供給される。ＲＦアンプ１１１は、増幅処理を施した画像データを８−１４復調回路１１２に出力する。
【００２８】
８−１４復調回路１１２は、ＲＦアンプ１１１から送られた画像データに８−１４復調処理を施す。８−１４復調回路１１２は、記録系の８−１４変調と逆に、１４ビットのデータを８ビットのコードに変換する。この８−１４復調回路１１２は、復調処理を施した画像データをＥＣＣデコーダ１１３に出力する。
【００２９】
ＥＣＣデコーダ１１３は、８−１４復調回路１１２から送られた画像データにデコード処理を施す。すなわち、再生データ中に含まれるエラーを検出し、訂正可能なエラーを訂正する。そして、このＥＣＣデコーダ１１３は、エラー訂正処理を施した画像データをＭＰＥＧデコーダ１１４に出力する。ＭＰＥＧでコーダ１１４は、ＭＰＥＧの復号を行い、ベースバンド信号を出力する。ＭＰＥＧデコーダ１１４はベースバンド信号をノイズ低減回路１１５に対して出力する。
【００３０】
ノイズ低減回路１１５は、フィルタリング処理を行うことで、ＭＰＥＧデコーダ１１４から送られた画像データに対してノイズ低減処理を施す。このノイズ低減回路１１５は、ノイズ低減処理を施すことで、ＭＰＥＧデコーダ１１４でデコード処理を行ったことで生じたモスキートノイズやブロック歪みを低減する。また、このノイズ低減回路１１５は、制御回路１２０と接続されており、この制御回路１２０から送られた制御信号に応じて制御される。そして、このノイズ低減回路１１５では、ノイズ低減処理を施した画像データを画質補正回路１１６に出力する。
【００３１】
本実施の形態のノイズ低減回路１１５は、動きを除いたノイズ成分を抽出し、ノイズレベルに応じた最適な非線形処理回路を選択するものであって、シーンチェンジ信号やテロップ検出信号に基づいてノイズレベルを制御するものである。
【００３２】
画質補正回路１１６は、ノイズ低減回路１１５から送られた画像データに画質補正処理を施す。この画質補正回路１１６は、画質補正処理として例えば輪郭補正処理等を行う。また、この画質補正回路１１６は、後述する制御回路１２０と接続されており、この制御回路１２０から送られた制御信号に応じて制御される。そして、この画質補正回路１１６は、画質補正処理を施した画像データをＮＴＳＣエンコーダ１１７に出力する。
【００３３】
ＮＴＳＣエンコーダ１１７は、画質補正回路１１６から送られた画像データに同期信号の付加、色差信号の変調などの処理を施す。このＮＴＳＣエンコーダ１１７は、エンコード処理を施すことで、画像データをＮＴＳＣ方式の復号映像信号へ変換する。そして、このＮＴＳＣエンコーダ１１７は、ＮＴＳＣ映像信号をＤ／Ａ変換回路１１８に出力する。
【００３４】
Ｄ／Ａ変換回路１１８は、ＮＴＳＣエンコーダ１１７から送られた画像データにＤ／Ａ変換処理を施す。このＤ／Ａ変換回路１１８は、Ｄ／Ａ変換処理を施すことで、アナログのＮＴＳＣ方式の復号映像信号を発生する。そして、このＤ／Ａ変換回路１１８は、Ｄ／Ａ変換処理を施した画像信号を出力端子１１９に対して出力する。
【００３５】
上述したノイズ低減回路１０４、ノイズ低減回路１１５及び画質補正回路１１６に制御信号を供給する制御回路１２０と関連して、例えばユーザにより操作されて制御回路１２０に入力信号を供給する操作入力部１２１が設けられている。
【００３６】
制御回路１２０は、例えばマイクロコンピュータ等で構成され、上述のノイズ低減回路１０４、ノイズ低減回路１１５及び画質補正回路１１６に制御信号を供給する。制御回路１２０は、操作入力部１２１から送られた入力信号に応じて例えばブロック歪みの低減を行うための制御信号をノイズ低減回路１１５に供給する。また、制御回路１２０は、画質補正を行うか否かを示す制御回路や、画質補正の程度を示す制御信号を画質補正回路１１６に供給する。
【００３７】
操作入力部１２１は、例えばユーザ等がブロック歪み低減のオン／オフの制御を行うときに選択的に例えばスイッチ等が押圧されることで入力信号を生成出力する。また、この操作入力部１２１は、画質補正の程度をユーザが制御することができるスイッチ等も設けられており、ユーザが選択的にスイッチを押圧することで入力信号を生成出力する。
【００３８】
本実施の形態は、上述した記録再生装置において、ノイズ低減回路１０４やノイズ低減回路１１５のようにノイズ低減のために適用されるものである。なお、本発明は、光ディスク以外の記録媒体を使用する記録再生装置に対しても適用することができる。さらに、画像データの通信を行う場合にも適用することができる。
【００３９】
次に、本実施の形態の前提となるノイズ低減装置（ノイズリデューサ）の構成について、図２を参照して説明する。
【００４０】
本実施の形態の前提となるノイズ低減装置は、巡回型フィルタを形成し、フィールド間の平均化処理を行い、雑音を軽減するものである。かかる方法は、ディジタル画像信号処理の分野で従来知られているフレームメモリを使用したノイズ低減装置に基づいている。
【００４１】
本実施の形態の前提となるノイズ低減装置は、従来知られているかかるノイズ低減装置に対して、さらに、入力されたノイズの平均的ノイズレベルを抽出し、この抽出されたノイズレベルに応じた最適な非線形処理回路を自動に選択し、入力されたノイズの強さに応じてノイズを低減するようにしたものである。
【００４２】
このノイズ低減装置においては、入力端子１１からディジタル信号に変換された映像信号Ｖｉｎが供給される。この入力映像信号Ｖｉｎは、第１のフィールドメモリ９にフィールド単位で書き込まれると同時に、動きベクトル検出回路８に入力される。
【００４３】
動きベクトル検出回路８では、入力端子１１から入力された映像信号と第１のフィールドメモリ９から読み出された約１フィールド遅延した映像信号とで各ブロックごとの動きベクトルを求める。正確には、第１のフィールドメモリ９においては、映像信号は、１フィールドに加えて、さらに時間βだけ遅延される。この時間βは、タイミング調整等に用いられる。
【００４４】
出力端子７から出力される映像信号は、第２のフィールドメモリ５にフィールド単位で書き込まれる。第２のフィールドメモリ５に書き込まれた映像信号は、第１のフィールドメモリ９からの映像信号に対して約１フィールド遅れて読み出され、第１の減算器４にて第１のフィールドメモリ９からの映像信号との差分が取られる。
【００４５】
すなわち、第１のフィールドメモリ９からの映像信号に合わせて、動き補償処理が施された映像信号を第２のフィールドメモリから読み出す。第１のフィールドメモリ９から読み出した映像信号と、第２のフィールドメモリ５から読み出した映像信号とから第１の減算器４でフィールド差分信号を得る。
【００４６】
メモリコントローラ６は、動きベクトル検出回路８にて検出された動きベクトルに基づいて、入力映像信号の動きを補償するように第２のフィールドメモリ５からの映像信号の読み出しを制御する。
【００４７】
なお、第２のフィールドメモリ５においては、正確には、映像信号は、１フィールドに加えて、さらに時間αだけ遅延される。この時間αは、タイミング調整等に用いられる。
【００４８】
ノイズレベル検出回路１０には、動きベクトル検出回路８から得られたブロックマッチングの差分値の最小値と動きベクトル検出の有効／無効判定が入力される。
【００４９】
ノイズレベル検出回路１０は、映像信号の平均的なノイズレベルを計測し、Ｎ段階のリミッタレベルに変換して出力して、非線形処理回路１０３に入力する。
【００５０】
非線形処理回路３では、ノイズレベル検出回路１０のリミッタレベルに対応して、Ｎ個の処理を行うことができる。ノイズレベル検出回路１０から入力されたＮ段階のリミッタレベルに応じた非線形処理をＮ個の処理から選択し、非線形処理を施す。Ｎ個の非線形処理の特性は、複数のメモリ（ＲＯＭまたはＲＡＭ）テーブルにより実現される。
【００５１】
具体的には、非線形処理回路３の入出力特性は、入力（フレーム差分）が小さい範囲では、Ｋ＝１として入力をノイズ成分として出力し、入力が中間的レベルの範囲では、出力を所定値に制限し、入力が大きい範囲では、出力を小さくし、さらに、入力が大きいときには、フレーム差分は、動きにより発生したものとして、出力を０としている。
【００５２】
非線形処理回路３を通り、ノイズとして抽出されたノイズを第２の減算器２で入力映像信号から減算する。このように、本実施の形態のノイズ低減装置の前提となるものは、ノイズレベル適応型フィールド巡回型ノイズ低減装置を構成している。
【００５３】
このノイズ低減装置は、ノイズレベル検出による自動最適化を行うものであり、入力されたノイズの大きさに応じて自動的にノイズ低減レベルを切り替えることが可能である。
【００５４】
本実施の形態ノイズ低減装置は、このようなノイズ低減装置を前提として、入力映像信号におけるシーンチェンジとテロップに基づいて、ノイズレベル検出を制御するようにしたものである。
【００５５】
本実施の形態のノイズ低減装置の構成を図３に示す。本実施の形態のノイズ低減装置は、図２に示した、本実施の形態の前提となるノイズ低減装置に対して、シーンチェンジ信号入力或いはテロップ検出信号入力を設け、これに応じてノイズレベル検出を制御するノイズレベル適応型フィールド巡回型ノイズ低減装置である。
【００５６】
本実施の形態のノイズ低減装置においては、シーンチェンジ信号がないと検出されたフィールドに対してのみノイズレベル検出結果によるノイズ低減が行われる。また、テロップが検出されなかったブロックについてのみノイズが検出される。従って、本実施の形態のノイズ低減装置によると、シーンチェンジやテロップによるノイズの誤検出が低減される。
【００５７】
本実施の形態のノイズ低減装置は、映像信号が入力される入力端子２０１と、入力信号を１フィールド単位で記憶する第１のフィールドメモリ２０９と、入力端子２０１から送られた入力映像信号と第１のフィールドメモリ２０９から送られた映像信号から動きベクトルを検出する動きベクトル検出回路２０８とを有している。
【００５８】
入力端子２０１には、ディジタル信号に変換された映像信号が供給される。そして、この入力映像信号Ｖinは、第１のフィールドメモリ２０９に書き込まれると同時に、動きベクトル検出回路２０８に入力される。動きベクトル検出回路２０８では、入力端子２０１から入力された映像信号と第１のフィールドメモリ２０９から読み出された映像信号とで各ブロックの動きベクトルを求める。
【００５９】
また、ノイズ低減装置は、出力端子２０７から出力される映像信号を１フィールド単位で記憶する第２のフィールドメモリ２０５と、動きベクトル検出回路２０８からの検出結果に基づいて第２のフィールドメモリ２０５を制御するメモリコントローラ２０６と、第１のフィールドメモリ２０９から送られた映像信号から第２のフィールドメモリ２０５から送られた映像信号を減算する第１の減算器２０４とを有している。
【００６０】
メモリコントローラ２０６には、動きベクトル検出回路２０８から得られた動きベクトル等が入力され、動き補正制御信号としてメモリコントローラ２０６から出力されるまでに約１フィールド遅延される。メモリコントローラ２０６から送られた動き補正制御信号に応じて第２のフィールドメモリ２０５から、第１のフィールドメモリ２０９から読み出された映像信号からさらに約１フィールド遅延した映像信号が読み出される。
【００６１】
そして、ノイズ低減装置は、第１の減算器２０４における減算により得られた差分信号に非線形処理を施す非線形処理回路２０３と、動きベクトル検出回路２０８からの検出結果、シーンチェンジ信号及びテロップ検出信号に基づいてノイズレベルを検出して非線形処理回路２０３を制御するノイズレベル検出回路２１０と、第１のフィールドメモリ２０９から送られた映像信号から非線形処理回路２０３にて非線形処理が施された信号を減算する第２の減算器２０２とを有している。
【００６２】
ノイズレベル検出回路２１０には、動きベクトル検出回路２０８から得られたブロックマッチングの差分値の最小値と検出の有効／無効判定と、シーンチェンジ信号２１１或いはテロップ検出信号２１２が入力される。
【００６３】
ノイズレベル検出回路２１０は、映像信号の平均的なノイズレベルを計測し、Ｎ段階のリミッタレベルに変換して出力して、非線形処理回路２０３に入力する。すなわち、ノイズレベル検出回路は、計測した平均的なノイズレベルによって非線形処理回路２０３における非線形処理の強さを制御している。
【００６４】
非線形処理回路２０３では、ノイズレベル検出回路２１０から入力されたＮ段階のリミッタレベルに応じた非線形処理をＮ個の処理から選択し、選択した非線形処理を施す。
【００６５】
Ｎ個の非線形処理の特性は、複数のメモリ（ＲＯＭまたはＲＡＭ）テーブルにより実現される。非線形処理回路２０３を通り、ノイズとして抽出されたノイズを減算器２０２で入力映像信号から減算することで、ノイズレベル適応型フィールド巡回型ノイズ低減装置を構成している。
【００６６】
なお、シーンチェンジ信号２１１は、例えば動きベクトル検出部のブロックマッチング差分値からフィールド間相関を求め、これが閾値以上かどうかによってシーンチェンジのオン／オフの判定を行うことにより得ることができる。
【００６７】
また、テロップ検出信号２１２は、例えばフィールド内をブロック分割し、各ブロック内でエッジを検出し、このエッジの分布の状態によってテロップが存在するか否かの判定を行うことにより得ることができる。
【００６８】
次に、本実施の形態のノイズ低減装置において用いられるノイズレベル検出回路の第１の実施の形態を、図４を用いて説明する。ノイズレベル検出回路の第１の実施の形態は、シーンチェンジ信号３０２に基づいて、シーンチェンジ時におけるノイズレベルを制御するものである。
【００６９】
このノイズレベル検出回路は、動きベクトルの有効／無効判定３０１とブロックマッチングの差分値の最小値３０２が入力されて最小値を検出する最小値検出部３０５と、動きベクトルの有効／無効判定３０１が入力されてノイズレベル検出の確度を決定するノイズレベル検出の確度決定部３０６とを有している。
【００７０】
最小値検出部３０５には、動きベクトル検出回路３０８から得られた各ブロックごとの有効／無効判定結果３０１とブロックマッチングの差分値の最小値３０２が入力される。最小値検出部３０５は、動きベクトル検出において有効と判定されたブロックのブロックマッチングの差分値の最小値だけを使って、例えば最小値を求める。
【００７１】
動きベクトル検出が有効と判定された動きベクトルのブロックマッチングの差分値の最小値のみを使うことにより、動きによる差分を除いたノイズのみの差分を抽出することが可能である。
【００７２】
なお、最小値検出部４０３における最小値の検出としては、フィールドブロック内で一つの最小値を求めてもよいし、複数の最小値の平均をとってもよいし、エリア内の最小値の平均をとってもよい。
【００７３】
最小値検出部３０５から出力された最小値すなわちノイズレベルは、切り替えスイッチ３１０の片側に入力される。
【００７４】
また、ノイズレベル検出回路は、シーンチェンジ信号に基づいて最小値検出部３０５の出力とシーンチェンジ時のノイズレベル３０４を切り替える切り替えスイッチ３１０と、切り替えスイッチ３１０から入力される信号をシーンチェンジ信号３０３とノイズレベル検出の確度決定部３０６からのノイズレベル検出の確度に基づいてフィルタ処理するフィルタ３０７とを有している。
【００７５】
最小値検出部３０５から出力されたノイズレベルは、外部においてシーンチェンジ検出されたシーンチェンジ信号３０２によって、シーンチェンジ時のノイズレベル３０４と切り替えられる。
【００７６】
このシーンチェンジ時のノイズレベルは例えば０でもよいし、ノイズレベルの中間値であってもよい。また、シーンチェンジ前の値を保持してもよい。切り替えスイッチ３１０によって切り替えられたノイズレベルはフィルタ３０７に入力される。
【００７７】
そして、ノイズレベル検出回路は、フィルタ３０７にて処理された信号をＮ段階のリミッタレベルに変換してそのリミッタレベルを出力するリミッタレベル変換部３０８を有している。
【００７８】
フィルタ３０７から出力されたノイズレベルはリミッタレベル変換部３０８に入力され、Ｎ段階の強さのリミッタレベルに変換される。
【００７９】
ここで、ノイズレベル検出回路に用いるフィルタの一例について、図５を参照して説明する。このフィルタは、無限インパルス応答（infinite impulse response; IIR）を施すことにより、時間的に変動するノイズレベルを平滑化する平滑化手段である。
【００８０】
このフィルタは、ノイズレベル検出の確度５０２とシーンチェンジ信号５０８に基づいてノイズレベル５０１を１−Ｋ倍に増幅する第１のアンプ５０３を有している。
【００８１】
また、このフィルタは、平均的ノイズレベル５０７を１フィールド遅延させる遅延部５０６と、ノイズレベルの確度５０２とシーンチェンジ信号に基づいて遅延部５０６から送られた信号をＫ倍に増幅する第２のアンプ５０５と、第１のアンプ５０３から送られた信号と第２のアンプ５０５から送られた信号を加算する加算器５０４とを有している。
【００８２】
フィルタにはノイズレベル検出の確度決定部３０６で決定されたノイズレベルの確度が入力され、この確度に応じて第１のアンプ５０３、第２のアンプ５０５の係数Ｋの値をアダプティブに変化させる。
【００８３】
図６にノイズレベル検出の確度と係数Ｋの関係を示す。図６に示すように、ノイズレベル検出の確度が０であるときには、フィルタ係数Ｋは１である。ノイズレベル検出の確度が増加するにつれてフィルタ係数Ｋは単調に減少する。ノイズレベル検出の確度が１であるときには、フィルタ係数Ｋはほぼ０である。
【００８４】
また、シーンチェンジ時にノイズレベルをリセットしてノイズ低減を効かせないようにする場合は、第１のアンプ５０３、第２のアンプ５０５のＫの値をシーンチェンジ検出時には０に設定してもよい。
【００８５】
シーンチェンジの際には、フィールドまたはフレーム間差分の相関性がなくなり、これもまた、ノイズレベル誤検出の原因となる。しかし、ノイズレベル検出回路の第１の実施の形態を用いた本実施の形態のノイズ低減装置によると、シーンチェンジを検出してノイズレベルを制御するので、シーンチェンジによるノイズレベルの語検出を排除することができる。
【００８６】
次に、ノイズレベル検出回路の第２の実施の形態を、図７を用いて説明する。ノイズレベル検出回路の第２の実施の形態は、テロップ検出信号４１１に基づいて、テロップ検出時のノイズを低減するものである。
【００８７】
このノイズレベル検出回路は、動きベクトルの有効／無効判定４０１、ブロックマッチングの差分値の最小値、及びテロップ検出信号４１１が入力されて最小値を検出する最小値検出部４０５と、動きベクトルの有効／無効判定４０１とテロップ検出信号が入力されてノイズレベル検出の確度を決定するノイズレベルの確度決定部４０６とを有している。
【００８８】
最小値検出部４０５には、動きベクトル検出回路２０８から得られた各ブロックごとの有効／無効判定結果４０１とブロックマッチングの差分値の最小値４０２と動きベクトル検出のブロックに同期したブロックごとのテロップ検出信号４１１が入力される。
【００８９】
最小値検出回路４０５は、動きベクトル検出において有効と判定されたブロックでかつテロップがないと検出されたブロックに対応するブロックマッチングの差分値の最小値だけを使って、例えば最小値を求める。
【００９０】
最小値検出回路４０５から出力された最小値すなわちノイズレベルは、フィルタ４０７に入力される。
【００９１】
また、ノイズレベル検出回路は、最小値検出部４０５から送られた信号とノイズレベル検出の確度決定部から送られたノイズレベル検出の確度に基づいてフィルタ処理を行うフィルタ４０７と、フィルタ４０７からの信号をリミッタレベルに変換してリミッタレベル４０９を出力するリミッタレベル変換部４０８とを有している。
【００９２】
ノイズレベル検出の確度決定部４０６では、各ブロックごとの有効／無効判定結果４０１と各ブロックごとのテロップ検出信号が入力され、それぞれ有効領域、テロップなし領域の数をカウントして、例えば、
確度＝（有効領域数）×(テロップなし領域数)／(全ブロック数の二乗)
をノイズレベル検出の確度として４０７のフィルタに出力する。
【００９３】
フィルタ４０７にはノイズレベル検出の確度決定部４０６で決定されたノイズレベルの確度が入力され、この確度に応じて第１のアンプ５０３、第２のアンプ５０５の係数Ｋの値をアダプティブに変化させる。このフィルタ４０７としては、例えば上述したＩＩＲを用いることができる。
【００９４】
フィルタ４０７から出力されたノイズレベルはリミッタレベル変換部４０８に入力され、Ｎ段階の強さのリミッタレベルに変換される。
【００９５】
テロップが送信側で合成された場合には、テロップ部分にはノイズが少ないので、実ノイズレベルを検出するとは困難である。しかし、ノイズレベル検出回路の第２の実施の形態を用いた本実施の形態のノイズレベル低減装置は、２つ以上の異なる映像信号源から合成された映像信号が入力された場合にも、ノイズレベルの小さい映像信号のノイズレベルを適切に検出することができる。
【００９６】
なお、シーンチェンジを考慮したノイズレベル検出回路の第１の実施の形態と、テロップを考慮したノイズレベル検出回路の第２の実施の形態とを組み合わせることにより、シーンチェンジとテロップの両方についてのノイズレベル誤検出を除去することができる。
【００９７】
以上説明したように、本実施の形態のノイズ低減装置は、動きを除いた高精度のノイズ成分を抽出し、ノイズレベルに応じた最適な非線形処理回路を自動に選択するフィールド巡回型ノイズ低減装置において、テロップ検出情報やシーンチェンジ情報を得ることによってテロップ合成信号やシーンチェンジ時の誤動作を削減ものである。
【００９８】
本実施の形態のノイズ低減装置は、ディジタルビデオ信号中のノイズを低減する巡回型のノイズ低減装置であり、画像を、例えば、光ディスクや磁気テープなどの記録媒体に記録／再生したり、またテレビ会議システム、テレビ電話システムや放送機器など、画像を伝送路を介して送信側から受信側に転送する場合などに用いてノイズを好適に低減することができる。
【００９９】
本実施の形態のノイズ低減装置によると、テロップ検出、シーンチェンジ検出と組み合わせ、これらの情報を使ってノイズレベル抽出を行うことによって、テロップ、シーンチェンジによる誤動作を削減することができる。
【０１００】
なお、本実施の形態においては、映像信号をフィールド単位で処理したが、本発明はこれに限定されない。映像信号をフレーム単位で処理することもできる。
【０１０１】
【発明の効果】
この発明によれば、テロップ検出回路やシーンチェンジ検出回路と組み合わせることにより、送信側でテロップ信号が合成された場合の映像信号入力時、及びシーンチェンジ時のノイズレベルの誤検出を削減し、自動最適化したノイズ削減を良好に実現することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】記録再生装置の概略的な構成を示すブロック図である。
【図２】ノイズ低減装置の前提となる構成を示すブロック図である。
【図３】ノイズ低減装置の構成を示すブロック図である。
【図４】ノイズレベル検出回路の第１の実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図５】ノイズレベル検出回路におけるフィルタ処理を説明する回路図である。
【図６】ノイズレベル検出の確度とフィルタ係数の関係を示す図である。
【図７】ノイズレベル検出回路の第２の実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図８】従来のノイズ低減装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
２０３  非線形処理回路、２０５  第２のフィールドメモリ、２０６  メモリコントローラ、２０８  動きベクトル検出回路、２０９  第１のフィールドメモリ、２１０  ノイズレベル検出回路
【図１】
0004292637.tif 000003
【図２】
0004292637.tif 000004
【図３】
0004292637.tif 000005
【図４】
0004292637.tif 000006
【図５】
0004292637.tif 000007
【図６】
0004292637.tif 000008
【図７】
0004292637.tif 000009
【図８】
0004292637.tif 000010