(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力された映像信号を増幅するＧＣＡ回路と、
デジタル映像信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、
現在の映像信号のレベル検出を行い利得制御係数と乗算係数を生成する信号レベル検出回路と、
利得制御係数をアナログ制御信号に変換するＤ／Ａ変換器と、
少なくとも１フレーム分の記憶容量を持ち１フレームの遅延回路として動作する画像メモリと、
１フレーム遅延された映像信号、或いは最大ｎフレーム遅延された複数枚のフレームと遅延されない現在の映像信号を加算する少なくとも１つ以上の第１の加算器と、
加算された映像信号と乗算係数を乗算する乗算器と、
少なくとも１ライン分の記憶容量を持ち１ラインの遅延回路として動作するラインメモリと、
１ライン遅延された映像信号、或いは最大ｎライン遅延された複数ラインと遅延されない現在の映像信号を加算する少なくとも１つ以上の第２の加算器とを有することを特長とする映像信号処理装置。
【請求項２】
映像信号から動き画素を検出する動き検出回路、フィルタ強度係数を制御する係数制御部を持ち、動き情報の有無によりフィルタ強度係数を制御するノイズリダクション回路を有することを特長とする請求項１記載の映像信号処理装置。
【請求項３】
前記フィルタ強度係数を、画像の動きが検出された時にはフィルタ係数を通常より小さくする様に制御する係数制御部を持つ事を特長とする請求項２記載の映像信号処理装置。
【請求項４】
前記フィルタ強度係数を、照度が暗い時に大きくする様に制御する係数制御部を持つ事を特長とする請求項２または３記載の映像信号処理装置。
【請求項５】
ノイズリダクション回路としてフレーム巡回型ノイズリダクション回路を使用した事を特長とする請求項２乃至４記載の映像信号処理装置。
【請求項６】
前記請求項２乃至５に係る映像信号処理装置におけるフレーム加算用の画像メモリと、ノイズリダクション回路の内部で有する画像メモリの代わりに、少なくとも２フレーム分の記憶容量を持ち１フレームの遅延回路を並列動作する画像メモリと、メモリＩ／Ｆを有することを特長とする映像信号処理装置。
【請求項７】
入力された映像信号を増幅するＧＣＡ回路と、デジタル映像信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、現在の映像信号のレベル検出を行い利得制御係数と乗算係数を生成する信号レベル検出回路と、利得制御係数をアナログ制御信号に変換するＤ／Ａ変換器と、映像信号を画像サイズを縮小・拡大する少なくとも１つ以上のスケーリング回路と、通常の映像信号と画像サイズを縮小・拡大した映像信号を切り換える少なくとも１つ以上の切り換え回路と、少なくとも１フレーム分の記憶容量を持ち１フレームの遅延回路として動作したり、画素数比で１／ｎに縮小した映像信号をｎフレームの遅延回路として動作する画像メモリと、１フレーム遅延された映像信号、或いは最大ｎフレーム遅延された複数枚のフレームと遅延されない現在の映像信号を加算する累積加算器と、加算された映像信号と乗算係数を乗算する乗算器を有することを特長とする映像信号処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、映像信号処理装置に関し、特に、低照度時の画質を改善する映像信号処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＣＤ等の撮像素子によるカメラ装置等を有する映像端末においては、一般家庭内や屋外での夜間撮影等の照明条件が極めて悪い低照度での状況にて撮像する場合、カメラ装置により撮像される映像が極端に暗くなったり、非常にノイズが目立つという現象が問題になっている。
【０００３】
撮像した映像が極端に暗くなる要因は、カメラ装置に用いられているＣＣＤ等の撮像素子の感度が悪いためである。ＣＣＤ等の撮像素子は、近年の半導体の微細加工技術の進展につれ、ＣＣＤの小型化が進み、１つの画素で取り扱える信号電子数が減少してきており、そのため暗い条件で撮像したＣＣＤの出力レベルが小さくなることで感度が悪くなってきている。
【０００４】
非常にノイズが目立つという要因は、画素当たりの信号電子数の減少から、光電変換時に発生するショット雑音が無視できなくなってきているためである。
【０００５】
感度を改善する従来からの手法としては、
ａ）絞りの開口率を大きくする
ｂ）シャッター速度を遅くし露光時間を長くする
ｃ）ＡＧＣ（ＡｕｔｏＧａｉｎＣｏｎｔｒｏｌ）等の信号処理による信号レベルの改善
ｄ）フレーム加算方式による信号処理による信号レベルの改善
等の手法により改善されてきた。
【０００６】
ａ）の絞りの開口率については、大きくする程取り付けられるレンズは大きくなり、また明るい条件で撮像した場合、カメラセンサが飽和してしまうことからあまり開口率を上げることができない。
【０００７】
自動絞り機構をレンズに搭載した場合は、更なるレンズ筐体の増大、コスト大となり、コストや消費電力が優先される映像端末においては、絞りは開口率が小さめで、且つ固定とならざるを得ない。
【０００８】
ｂ）については、ＣＣＤ等の撮像素子の多くは可変電子シャッター制御により、自由にシャッター速度を変えることができるが、例えばＮＴＳＣ映像信号を生成しようとした場合、１秒間で３０フレームの映像信号を必要とするＮＴＳＣの規格に基づく制約があるため、殆どの撮像素子は最小（最長の露光時間）でも１／３０秒のシャッター速度までしか制御できない。
【０００９】
ｃ）における従来技術の具体的な実施例を図１５に示す。図１５はＡＧＣ回路の詳細構成を示す図であり、ＧＣＡ（Ｇａｉｎ  Ｃｏｎｔｏｒｌ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）回路１、Ａ／Ｄ変換器２、信号レベル検出回路３、Ｄ／Ａ変換器４により構成される。
【００１０】
撮像素子から出力される映像信号は、ＡＧＣ回路への入力信号として先ずＧＣＡ回路１に入力される。ＧＣＡ回路１は、後述するＤ／Ａ変換器４から得られる利得制御信号Ｇ１’により入力された映像信号を増幅する。
【００１１】
増幅された映像信号はＡ／Ｄ変換回路２に入力され、デジタル映像信号に変換される。デジタル映像信号に変換された映像信号は、ＡＧＣ回路の出力映像信号として出力される。
【００１２】
その際出力された映像信号は、同時に信号レベル検出回路３にも供給される。信号レベル検出回路３は、出力される映像信号から現在の映像信号のレベル検出を行う。
【００１３】
レベル検出された結果は利得制御係数Ｋ１’としてＤ／Ａ変換器４に入力される。Ｄ／Ａ変換器４は利得制御係数Ｋ１’をアナログ制御信号に変換し、利得制御信号Ｇ１’を出力する。
【００１４】
出力された利得制御信号Ｇ１’は、ＧＣＡ回路１に帰還され、利得の自動制御を行う。
【００１５】
図１６は、信号レベル検出回路３から出力される利得制御係数Ｋ１’について示した図である。照度が明るい場合から暗い場合まで徐々に変化していったときの係数の変化を説明する。
【００１６】
照度が明るいときは信号レベルが高くなるので、低い利得になるよう小さい利得制御係数Ｋ１’＝ｍｉｎが出力される。
【００１７】
徐々に照度が暗くなるにつれ、信号レベルは低くなるので、高い利得になるよう利得制御係数Ｋ１’＝ｍａｘまで徐々に大きくなっていく。
【００１８】
利得制御係数Ｋ１’がｍａｘまで動作してからさらに照度が暗くなる場合は、最大値である利得制御係数Ｋ１’＝ｍａｘを維持し、そのため信号レベルが低くなっていく。
【００１９】
ｄ）のフレーム加算方式による従来技術については、特開平５−３４４４１７「高感度カメラ」にて低照度時の撮像素子の出力レベルを改善する映像信号処理装置の提案がされている。
【００２０】
従来技術である映像信号処理装置の実施例の一部を図１７に示す。図１７はフレーム加算回路の詳細構成を示す図であり、Ａ／Ｄ変換回路２、画像メモリ４、加算器５により構成される。
【００２１】
撮像素子から出力される映像信号は、先ずＡ／Ｄ変換回路２に入力される。Ａ／Ｄ変換回路２は、入力された映像信号をデジタル映像信号に変換し、画像メモリ４、加算器５に出力される。画像メモリ４は、１フレーム分の記憶容量を持ち、１フレームの遅延回路として動作する。１フレーム遅延された映像信号とＡ／Ｄ変換回路２から出力される遅延されない現在の映像信号は、それぞれ加算器５に入力され加算される。加算された映像信号は、フレーム加算回路の出力映像信号として出力される。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
上述のようにｃ）の手法であるＡＧＣ回路は、現在の映像信号のレベルに応じて自動で利得の制御を行うことで、低照度で撮像された微小レベルの映像信号を常に一定のレベルに増幅できることから、多くの映像端末で使用されてきた。
【００２３】
しかし、低照度で撮像された微小レベルの映像信号を高い利得で増幅すると、ショット雑音まで増幅してしまい、ノイズ成分が増え、Ｓ／Ｎ比が悪くなってしまう。
【００２４】
また、上述のようにｄ）の手法であるフレーム加算回路は、１フレーム遅延された映像信号と遅延されない現在の映像信号を加算することで、振幅レベルで２倍の映像信号を得ることができる。
【００２５】
加えて、ノイズ成分はフレーム相関の低いショット雑音であり、ノイズ成分を含むフレームの加算に関しては、殆どがノイズ成分のある画素と無い画素の加算になることから、本来の映像信号は加算により２倍されるが、ノイズ成分は加算されず、加算される２フレームにおいて平均化されようになり、ある程度ノイズ成分のレベルを抑制することが可能となる。
【００２６】
静止画像を加算平均する事で、１枚毎の画像の信号対雑音比Ｓ／Ｎの改善は以下のようになされる。
【００２７】
一般に光系のＳ／Ｎは、
【００２８】
【数１】
0003730419.tif 000002
【００２９】
となり、信号と量子雑音は、入力光電力Ｐとセンサーの倍増率Ｍにより増大するが、熱雑音はこれに依存しない。
【００３０】
従って、十分な光入力の下で、倍増率の高いセンサーを使用すると熱雑音は無視できる。
【００３１】
しかし、光入力の弱い状況下（暗い場合）では、これらの雑音がすべては無視出来ない。
【００３２】
まず、量子雑音（ショット雑音）は、入射する光が粒子としての性質を持つことから、統計的な揺らぎを持っている事に起因する。
【００３３】
この揺らぎはポアソン分布に従い、１つの画素に入射する光子数の平均値をｎとすると標準偏差は√ｎであり、これが揺らぎ、即ち雑音を示す。
【００３４】
そこで、
【００３５】
【数２】
0003730419.tif 000003
【００３６】
と定義する。
【００３７】
これは、光子数を増加すれば、即ち、積分（加算）操作をすればｎが大きくなり、Ｓ／Ｎはこれに伴い√ｎで増加する。
【００３８】
次に、熱雑音の加算平均は、正規分布している互いに相関のない（相関係数γ＝０の）雑音源の加算として考えられ、雑音電力はそのまま加算される。
【００３９】
また、システム雑音はＡ／Ｄ変換器による量子化雑音などのシステムに固有の雑音であり、その発生原因により特性がことなるため一概には議論できない。
【００４０】
上記量子化雑音の場合は、本発明の場合ＡＧＣをかける事により信号強度をそろえる事が出来、例えばＡ／Ｄ変換器に起因する量子化雑音を抑える事が出来る。
【００４１】
以上のように、加算（平均）を行う事で、量子雑音に相当する雑音を減少する事が出来る。
【００４２】
しかし、ノイズ成分自体は存在するので、数秒といったある一定期間にわたってのＳ／Ｎ比による画質劣化の度合いを観測した場合、ｃ）のＡＧＣ回路の場合と同様に、Ｓ／Ｎ比が良くなるといった改善がされるわけではない。
【００４３】
つまり、何枚も連続した画像全体で見ると、改善効果が出て来ない。
【００４４】
また、このようなフレーム加算回路において２倍以上のレベル改善を行おうとした場合、図１８に示すように、画像メモリ６、加算器７を追加することにより、２フレーム遅延された映像信号と１フレーム遅延された映像信号と遅延されない現在の映像信号を加算することで、振幅レベルで３倍の映像信号を得ることができる。
【００４５】
このようにさらに１フレーム前の映像信号を加算することにより、２倍、３倍、４倍．．．の映像信号を得ることができるが、整数倍のレベル改善しか行うことができず、ｃ）のＡＧＣ回路のようにＤ／Ａ変換器のビット精度により決定する階調にて行われる多段制御が不可能なため、常に一定のレベル改善を行うことしかできなかった。
【００４６】
【課題を解決するための手段】
これら課題を改善する発明として、第１の発明に係る映像信号処理装置において、入力された映像信号を増幅するＧＣＡ手段と、デジタル映像信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、現在の映像信号のレベル検出を行い利得制御係数と乗算係数を生成する信号レベル検出手段と、利得制御係数をアナログ制御信号に変換するＤ／Ａ変換手段と、少なくとも１フレーム分の記憶容量を持つ画像メモリにより１フレームの遅延信号を生成する遅延手段と、１フレーム遅延された映像信号、或いは最大ｎフレーム遅延された複数枚のフレームと遅延されない現在の映像信号を加算する少なくとも１つ以上の第１の加算手段と、加算された映像信号と乗算係数を乗算する乗算手段と、少なくとも１ライン分の記憶容量を持つラインメモリにより１ラインの遅延信号を生成する遅延手段と、１ライン遅延された映像信号、或いは最大ｎライン遅延された複数ラインと遅延されない現在の映像信号を加算する少なくとも１つ以上の第２の加算手段を有する。
【００４９】
第２の発明に係る映像信号処理装置においては、前記第１の発明に係る映像信号処理装置に加え、ノイズリダクション手段を有する。
【００５０】
第３の発明に係る映像信号処理装置においては、前記第２の発明に係る映像信号処理装置に加え、前記フィルタ強度係数を、画像の動きが検出された時にはフィルタ係数を通常より小さくする様に制御する係数制御部を持つ。
【００５１】
第４の発明に係る映像信号処理装置においては、前記第２または３の発明に係る映像信号処理装置に加え、前記フィルタ強度係数を、照度が暗い時に大きくする様に制御する係数制御部を持つ。
【００５２】
第５の発明に係る映像信号処理装置においては、前記第２から４の発明に係る映像信号処理装置に加え、ノイズリダクション回路としてフレーム巡回型ノイズリダクション回路を使用した。
【００５３】
第６の発明に係る映像信号処理装置においては、前記第２から５の発明に係る映像信号処理装置におけるフレーム加算用の画像メモリと、ノイズリダクション手段の内部で有する画像メモリの代わりに、少なくとも２フレーム分の記憶容量を持つ画像メモリとメモリＩ／Ｆにより各々の１フレームの遅延信号を生成する遅延手段を有する。
【００５４】
第７の発明に係る映像信号処理装置において、入力された映像信号を増幅するＧＣＡ手段と、デジタル映像信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、現在の映像信号のレベル検出を行い利得制御係数と乗算係数を生成する信号レベル検出手段と、利得制御係数をアナログ制御信号に変換するＤ／Ａ変換手段と、映像信号を画像サイズを縮小・拡大する少なくとも１つ以上のスケーリング手段と、通常の映像信号と画像サイズを縮小・拡大した映像信号を切り換える少なくとも１つ以上の切り換え手段と、少なくとも１フレーム分の記憶容量を持つ画像メモリにより１フレームの遅延信号を生成したり、画素数比で１／ｎに縮小した映像信号のｎフレームの遅延信号を生成する遅延手段と、１フレーム遅延された映像信号、或いは最大ｎフレーム遅延された複数枚のフレームと遅延されない現在の映像信号を加算する累積加算手段と、加算された映像信号と乗算係数を乗算する乗算手段を有する。
【００５５】
第１の発明に係る手段により、ある程度明るい照度範囲においては、加算器と乗算器によりフレーム間の加算平均処理が行われることによりノイズ成分を低減する。
【００５６】
多少暗い照度範囲においては、加算器と検出される信号レベルが小さくなるにつれ乗算係数が大きくなる乗算器によりフレーム間の加算平均処理が行われることによりノイズ成分を低減しつつ、信号レベルの改善を行う。
【００５７】
さらに暗い照度範囲においては、加算器と検出される信号レベルがある一定値以下の場合乗算係数が１となる乗算器によりフレーム間の加算処理が行われることにより信号レベルの改善を行う。
【００５８】
また、ある程度明るい照度範囲においては、加算器と乗算器によりライン間とフレーム間の加算平均処理が行われることによりノイズ成分を低減する。
【００５９】
多少暗い照度範囲においては、加算器と検出される信号レベルが小さくなるにつれ乗算係数が大きくなる乗算器によりフレーム間の加算平均処理が行われることによりノイズ成分を低減しつつ、信号レベルの改善を行う。
【００６０】
さらに暗い照度範囲においては、加算器と検出される信号レベルがある一定値以下の場合乗算係数が１となる乗算器によりライン間とフレーム間の加算処理が行われることにより信号レベルの改善を行う。
【００６４】
また、第２の発明に係る手段により、ある程度明るい照度範囲においては、加算平均処理によりノイズ成分を低減した分、ノイズリダクション回路のフィルタ強度を弱くなるようにノイズリダクション回路が動作する。
【００６５】
多少暗い照度範囲においては、検出される信号レベルが小さくなるにつれ加算平均処理によりノイズ成分を低減する効果が低減した分、ノイズリダクション回路のフィルタ強度を徐々に強くなるようにノイズリダクション回路が動作する。
【００６６】
さらに暗い照度範囲においては、ノイズリダクション回路のフィルタ強度を最強になるようにノイズリダクション回路が動作する。これにより、ノイズリダクション回路のフィルタ強度が自動制御される。
【００６７】
また、第６の発明に係る手段により、フレーム加算とノイズリダクションに用いられる１フレーム遅延した映像信号を生成するため、メモリＩ／Ｆが各々の映像信号を生成するためのメモリ制御を時分割にて行う。
【００６８】
メモリＩ／Ｆは、フレーム加算とノイズリダクションに用いられるメモリ領域に対し適宜メモリ制御を行う。
【００６９】
また、第７の発明に係る手段により、Ａ／Ｄ変換された直後に、画素数比で１／ｎに縮小した映像信号を生成することにより、ある程度明るい照度範囲においては、加算器と乗算器により（ｎ＋１）フレーム間の加算平均処理が行われることによりノイズ成分を低減する。多少暗い照度範囲においては、加算器と検出される信号レベルが小さくなるにつれ乗算係数が大きくなる乗算器によりフレーム間の加算平均処理が行われることによりノイズ成分を低減しつつ、信号レベルの改善を行う。さらに暗い照度範囲においては、加算器と検出される信号レベルがある一定値以下の場合乗算係数が１となる乗算器により（ｎ＋１）フレーム間の加算処理が行われることにより信号レベルの改善を行う。
【００７０】
さらにＡ／Ｄ変換された直後に、画素数比で１／ｎに縮小した映像信号を生成することにより、メモリＩ／Ｆは、フレーム加算とノイズリダクションに用いられるメモリ領域に対し、フレーム加算用のメモリ領域は（ｎ−１）／ｎの領域を使って、ノイズリダクション用メモリ領域は１／ｎの領域を使って適宜メモリ制御を行う。
【００７１】
その際、ある程度明るい照度範囲においては、加算器と乗算器によりｎフレーム間の加算平均処理が行われることによりノイズ成分を低減し、且つ、加算平均処理によりノイズ成分を低減した分、ノイズリダクション回路のフィルタ強度を弱くなるようにノイズリダクション回路が動作する。
【００７２】
多少暗い照度範囲においては、加算器と検出される信号レベルが小さくなるにつれ乗算係数が大きくなる乗算器によりフレーム間の加算平均処理が行われることによりノイズ成分を低減しつつ、信号レベルの改善を行う。
【００７３】
また、検出される信号レベルが小さくなるにつれ加算平均処理によりノイズ成分を低減する効果が低減した分、ノイズリダクション回路のフィルタ強度を徐々に強くなるようにノイズリダクション回路が動作する。
【００７４】
さらに暗い照度範囲においては、加算器と検出される信号レベルがある一定値以下の場合乗算係数が１となる乗算器によりｎフレーム間の加算処理が行われることにより信号レベルの改善する。
【００７５】
また、ノイズリダクション回路のフィルタ強度を最強になるようにノイズリダクション回路が動作する。
【００７６】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の発明に係る映像信号処理装置の実施例の構成図を図１に示し、図１、図２を用いて詳細説明を以下に記述する。
【００７７】
図１に示すように映像信号処理装置は、入力された映像信号を増幅するＧＣＡ回路１と、デジタル映像信号に変換するＡ／Ｄ変換器２と、現在の映像信号のレベル検出を行い利得制御係数Ｋ１と乗算係数Ｋ２を生成する信号レベル検出回路３と、利得制御係数Ｋ１をアナログ制御信号に変換するＤ／Ａ変換器４と、１フレーム分の記憶容量を持ち１フレームの遅延回路として動作する画像メモリ５と、１フレーム遅延された映像信号とＡ／Ｄ変換器２から出力される遅延されない現在の映像信号を加算する加算器６と、加算された映像信号と乗算係数Ｋ２を乗算する乗算器９により構成される。
【００７８】
撮像素子から出力される映像信号は、入力映像信号として先ずＧＣＡ回路１に入力される。ＧＣＡ回路１は、後述するＤ／Ａ変換器４から得られる利得制御信号Ｇ１により入力された映像信号を増幅する。
【００７９】
増幅された映像信号はＡ／Ｄ変換回路２に入力され、デジタル映像信号に変換し、映像信号Ｓ１を出力する。デジタル映像信号に変換された映像信号はＳ１、画像メモリ５、加算器６に出力される。
【００８０】
その際出力された映像信号Ｓ１は、同時に信号レベル検出回路３にも供給される。信号レベル検出回路３は、Ａ／Ｄ変換回路２から出力された映像信号Ｓ１から現在の映像信号のレベル検出を行う。
【００８１】
レベル検出された結果は利得制御係数Ｋ１としてＤ／Ａ変換器４に入力される。Ｄ／Ａ変換器４は利得制御係数Ｋ１をアナログ制御信号に変換し、利得制御信号Ｇ１を出力する。
【００８２】
出力された利得制御信号Ｇ１は、ＧＣＡ回路１に帰還され、利得の自動制御が行われる。
【００８３】
画像メモリ５は、１フレーム分の記憶容量を持ち、１フレームの遅延回路として動作する。
【００８４】
１フレーム遅延された映像信号Ｓ２とＡ／Ｄ変換回路２から出力される遅延されない現在の映像信号Ｓ１は、それぞれ加算器５に入力され加算される。加算された映像信号Ｓ３は、乗算器９に入力される。
【００８５】
乗算器９には、信号レベル検出回路３から出力される乗算係数Ｋ２が入力され、加算された映像信号と乗算係数Ｋ２が乗算され、出力映像信号として出力される。
【００８６】
図２を用いて信号レベル検出回路３から出力される各係数について説明する。図２には従来の技術で説明したＡＧＣ回路のみで増幅した場合の利得制御係数Ｋ１’の係数曲線を併せて図示している。
【００８７】
先ず、ＧＣＡ回路１の利得を制御するための利得制御係数Ｋ１であるが、照度が明るい場合から暗い場合まで徐々に変化していったとき、ある程度の明るさまではＡＧＣ回路のみで増幅した場合の利得制御係数Ｋ１’の係数曲線と同様の変化をする。
【００８８】
ある程度の明るさとは、利得制御係数Ｋ１がｍａｘで増幅可能な信号レベルの２倍の信号レベルになるときの明るさであり、その時の利得制御係数Ｋ１は図２に示すとおりＫ１＝ｃｏｎｓｔ１となる。
【００８９】
このときからさらに照度が暗くなっても、利得制御係数Ｋ１＝ｃｏｎｓｔ１を維持し、そのため信号レベルが低くなっていく。
【００９０】
次に、乗算器９に入力され加算された映像信号と乗算を行う乗算係数Ｋ２について、上述と同じように照度が明るい場合から暗い場合まで徐々に変化していったときの乗算係数Ｋ２の変化について説明する。
【００９１】
ある程度の明るさまでは乗算係数Ｋ２＝０．５の一定値となり変化しない。乗算係数Ｋ２＝０．５というのは、１／２のことであり、加算器６と乗算器９により加算平均処理されることを意味し、この期間を加算平均期間と称する。
【００９２】
ある程度の明るさとは、図２に示すとおり利得制御係数Ｋ１＝ｃｏｎｓｔ１となるときである。
【００９３】
このときからさらに照度が暗くなるにつれ乗算係数Ｋ２は大きくなり、信号レベル検出回路３が検出する信号レベルがある一定値になるとき乗算係数Ｋ２が１となるように大きくなっていく。
【００９４】
「信号レベル検出回路３が検出する信号レベルがある一定値になるとき」というのは、図２からも明らかなとおり、ＡＧＣ回路のみで増幅した場合の利得制御係数Ｋ１’にて利得制御係数Ｋ１’＝ｍａｘとなるときである。
【００９５】
乗算係数Ｋ２は０．５〜１の間で可変することから、この期間を可変期間と称する。
【００９６】
このときからまたさらに照度が暗くなった場合は、乗算係数Ｋ２＝１の一定値となりこれ以上暗くなっても乗算係数Ｋ２は変化しない。
【００９７】
乗算係数Ｋ２＝１というのは、乗算器９では信号レベルは変化しないということであり、加算器６により２フレーム分の加算処理のみがされることを意味し、この期間を加算期間と称する。
【００９８】
加算平均期間においては、利得制御係数Ｋ１の変化により、信号レベルは一定に保たれ、且つ、加算器と乗算器によりフレーム間の加算平均処理が行われることによりノイズ成分を低減する。
【００９９】
可変期間においては、利得制御係数Ｋ１は一定であり増幅率は変化しないため、照度が暗くなるにつれ信号レベルは小さくなるが、ノイズ成分においても増幅されない。
【０１００】
乗算係数Ｋ２は０．５〜１の間で変化することから、フレーム間の加算平均処理が行われることによりノイズ成分を低減しつつ、信号レベルの改善を行う。
【０１０１】
加算期間においては、フレーム間の加算処理が行われることにより２倍の信号レベルの改善を行う。
【０１０２】
図３は本発明の第１の発明に係る映像信号処理装置の別の実施例を示した構成図であり、第１の発明に係る映像信号処理装置の別の実施例について、図３、図４を用いて詳細説明を以下に記述する。
【０１０３】
また、前述と同じ構成になっている部分については、同じ番号を付し、その説明を省略する。
【０１０４】
図３に示すように第１の発明に係る映像信号処理装置の構成と異なる部分は、１フレーム分の記憶容量を持ち、画像メモリ５により遅延された映像信号をさらに１フレーム遅延させる遅延回路として動作する画像メモリ７と、画像メモリ７により２フレーム遅延された映像信号Ｓ４と、加算器６から出力された１フレーム遅延された映像信号Ｓ２と遅延されない現在の映像信号Ｓ１を加算した映像信号Ｓ５とを加算する加算器８が追加されている点である。
【０１０５】
画像メモリ７は、画像メモリ５と同様に１フレーム分の記憶容量を持ち、１フレームの遅延回路として動作する。
【０１０６】
画像メモリ７は、画像メモリ５により１フレーム遅延された映像信号Ｓ２をさらに１フレーム遅延させ、画像メモリ７により２フレーム遅延された映像信号Ｓ４と、加算器６から出力された１フレーム遅延された映像信号Ｓ２とＡ／Ｄ変換回路２から出力される遅延されない現在の映像信号Ｓ１を加算した映像信号Ｓ５は、それぞれ加算器８に入力され加算される。
【０１０７】
加算された映像信号Ｓ６は、乗算器９に入力される。乗算器９には、信号レベル検出回路３から出力される乗算係数Ｋ２が入力され、加算された映像信号Ｓ６と乗算係数Ｋ２が乗算され、出力映像信号として出力される。
【０１０８】
図４を用いて第１の発明に係る映像信号処理装置の別の実施例において信号レベル検出回路３から出力される各係数について説明する。図２と同様に従来の技術で説明した利得制御係数Ｋ１’の係数曲線を併せて図示している。
【０１０９】
先ず、ＧＣＡ回路１の利得を制御するための利得制御係数Ｋ１であるが、照度が明るい場合から暗い場合まで徐々に変化していったとき、ある程度の明るさまではＡＧＣ回路のみで増幅した場合の利得制御係数Ｋ１’の係数曲線と同様の変化をする。
【０１１０】
ある程度の明るさとは、利得制御係数Ｋ１がｍａｘで増幅可能な信号レベルの３倍の信号レベルになるときの明るさであり、その時の利得制御係数Ｋ１は図４に示すとおりＫ１＝ｃｏｎｓｔ２となる。
【０１１１】
このときからさらに照度が暗くなっても、利得制御係数Ｋ１＝ｃｏｎｓｔ２を維持し、そのため信号レベルが低くなっていく。
【０１１２】
次に、乗算器９に入力され加算された映像信号と乗算を行う乗算係数Ｋ２について、上述と同じように照度が明るい場合から暗い場合まで徐々に変化していったときの乗算係数Ｋ２の変化について説明する。
【０１１３】
ある程度の明るさまでは乗算係数Ｋ２＝０．３３３・・・の一定値となり変化しない。乗算係数Ｋ２＝０．３３３・・・というのは、１／３のことであり、加算器６と加算器８と乗算器９により加算平均処理されることを意味し、図２と同様にこの期間を加算平均期間と称する。
【０１１４】
ある程度の明るさとは、図４に示すとおり利得制御係数Ｋ１＝ｃｏｎｓｔ２となるときである。
【０１１５】
このときからさらに照度が暗くなるにつれ乗算係数Ｋ２は大きくなり、信号レベル検出回路３が検出する信号レベルがある一定値になるとき乗算係数Ｋ２が１となるように大きくなっていく。
【０１１６】
「信号レベル検出回路３が検出する信号レベルがある一定値になるとき」というのは、図４からも明らかなとおり、ＡＧＣ回路のみで増幅した場合の利得制御係数Ｋ１’にて利得制御係数Ｋ１’＝ｍａｘとなるときである。
【０１１７】
乗算係数Ｋ２は０．３３３・・・〜１の間で可変することから、図２と同様にこの期間を可変期間と称する。
【０１１８】
このときからまたさらに照度が暗くなった場合は、乗算係数Ｋ２＝１の一定値となりこれ以上暗くなっても乗算係数Ｋ２は変化しない。
【０１１９】
乗算係数Ｋ２＝１というのは、乗算器９では信号レベルは変化しないということであり、加算器６と加算器８により３フレーム分の加算処理のみがされることを意味し、図２と同様にこの期間を加算期間と称する。
【０１２０】
加算平均期間においては、第１の発明に係る映像信号処理装置の動作と同様に、利得制御係数Ｋ１の変化により、信号レベルは一定に保たれ、且つ、加算器と乗算器によりフレーム間の加算平均処理が行われることによりノイズ成分を低減する。
【０１２１】
加算平均期間は照度が利得制御係数Ｋ１がｍａｘで増幅可能な信号レベルの３倍の信号レベルになるときの明るさまでの照度期間を指すため、第１の発明に係る映像信号処理装置の動作と比較すると、加算平均期間は短い期間となる。
【０１２２】
可変期間においては、利得制御係数Ｋ１＝ｃｏｎｓｔ２となり利得制御係数Ｋ１は一定であり増幅率は変化しないため、照度が暗くなるにつれ信号レベルは小さくなるが、ノイズ成分においても増幅されない。
【０１２３】
乗算係数Ｋ２は０．３３３・・・〜１の間で変化することから、フレーム間の加算平均処理が行われることによりノイズ成分を低減しつつ、信号レベルの改善を行う。
【０１２４】
可変期間は照度が利得制御係数Ｋ１がｍａｘで増幅可能な信号レベルの３倍の信号レベルになるときの明るさから、ＡＧＣ回路のみで増幅した場合の利得制御係数Ｋ１’にて利得制御係数Ｋ１’＝ｍａｘとなるときの明るさまでの照度期間を指すため、第１の発明に係る映像信号処理装置の動作と比較すると、可変期間は長い期間となる。
【０１２５】
加算期間においては、３フレーム間の加算処理が行われることにより３倍の信号レベルの改善を行う。
【０１２６】
本発明の第２の発明に係る映像信号処理装置の実施例の構成図を図５に示し、図５、図６を用いて詳細説明を以下に記述する。また、前述と同じ構成になっている部分については、同じ番号を付し、その説明を省略する。
【０１２７】
図５に示すように第１の発明に係る映像信号処理装置の構成と異なる部分は、１ライン分の記憶容量を持ち１ラインの遅延回路として動作するラインメモリ１０と、１ライン遅延された映像信号Ｓ７とＡ／Ｄ変換器２から出力される遅延されない現在の映像信号Ｓ１を加算する加算器１１が追加されている点である。
【０１２８】
ラインメモリ１０は、１ライン分の記憶容量を持ち、１ラインの遅延回路として動作する。ラインメモリ１０により１ライン遅延された映像信号Ｓ７と、Ａ／Ｄ変換回路２から出力される遅延されない現在の映像信号Ｓ１は、それぞれ加算器１１に入力され加算される。
【０１２９】
また、加算器１１にて加算された映像信号Ｓ８と、画像メモリ５により１フレーム遅延された映像信号Ｓ２は、それぞれ加算器６に入力され加算される。加算器６にて加算された映像信号Ｓ９は、乗算器９に入力される。
【０１３０】
乗算器９には、信号レベル検出回路３から出力される乗算係数Ｋ２が入力され、加算された映像信号Ｓ９と乗算係数Ｋ２が乗算され、出力映像信号として出力される。
【０１３１】
図６を用いて第２の発明に係る映像信号処理装置の実施例において信号レベル検出回路３から出力される各係数について説明する。図２と同様に従来の技術で説明した利得制御係数Ｋ１’の係数曲線を併せて図示している。
【０１３２】
先ず、ＧＣＡ回路１の利得を制御するための利得制御係数Ｋ１であるが、照度が明るい場合から暗い場合まで徐々に変化していったとき、ある程度の明るさまではＡＧＣ回路のみで増幅した場合の利得制御係数Ｋ１’の係数曲線と同様の変化をする。
【０１３３】
ある程度の明るさとは、利得制御係数Ｋ１がｍａｘで増幅可能な信号レベルの３倍の信号レベルになるときの明るさであり、その時の利得制御係数Ｋ１は図６に示すとおりＫ１＝ｃｏｎｓｔ３となる。
【０１３４】
このときからさらに照度が暗くなっても、利得制御係数Ｋ１＝ｃｏｎｓｔ３を維持し、そのため信号レベルが低くなっていく。
【０１３５】
次に、乗算器９に入力され加算された映像信号と乗算を行う乗算係数Ｋ２について、上述と同じように照度が明るい場合から暗い場合まで徐々に変化していったときの乗算係数Ｋ２の変化について説明する。
【０１３６】
ある程度の明るさまでは乗算係数Ｋ２＝０．３３３・・・の一定値となり変化しない。乗算係数Ｋ２＝０．３３３・・・というのは、１／３のことであり、加算器１１と加算器６と乗算器９により加算平均処理されることを意味し、図２と同様にこの期間を加算平均期間と称する。ある程度の明るさとは、図６に示すとおり利得制御係数Ｋ１＝ｃｏｎｓｔ３となるときである。
【０１３７】
このときからさらに照度が暗くなるにつれ乗算係数Ｋ２は大きくなり、信号レベル検出回路３が検出する信号レベルがある一定値になるとき乗算係数Ｋ２が１となるように大きくなっていく。
【０１３８】
「信号レベル検出回路３が検出する信号レベルがある一定値になるとき」というのは、図６からも明らかなとおり、ＡＧＣ回路のみで増幅した場合の利得制御係数Ｋ１’にて利得制御係数Ｋ１’＝ｍａｘとなるときである。
【０１３９】
乗算係数Ｋ２は０．３３３・・・〜１の間で可変することから、図２と同様にこの期間を可変期間と称する。
【０１４０】
このときからまたさらに照度が暗くなった場合は、乗算係数Ｋ２＝１の一定値となりこれ以上暗くなっても乗算係数Ｋ２は変化しない。
【０１４１】
乗算係数Ｋ２＝１というのは、乗算器９では信号レベルは変化しないということであり、加算器１１と加算器６によりライン間とフレーム間の加算処理のみがされることを意味し、図２と同様にこの期間を加算期間と称する。
【０１４２】
加算平均期間においては、第１の発明に係る映像信号処理装置の動作と同様に、利得制御係数Ｋ１の変化により、信号レベルは一定に保たれ、且つ、加算器と乗算器によりライン間とフレーム間の加算平均処理が行われることによりノイズ成分を低減する。
【０１４３】
加算平均期間は照度が利得制御係数Ｋ１がｍａｘで増幅可能な信号レベルの３倍の信号レベルになるときの明るさまでの照度期間を指すため、第１の発明に係る映像信号処理装置の動作と比較すると、加算平均期間は短い期間となる。
【０１４４】
可変期間においては、利得制御係数Ｋ１＝ｃｏｎｓｔ３となり利得制御係数Ｋ１は一定であり増幅率は変化しないため、照度が暗くなるにつれ信号レベルは小さくなるが、ノイズ成分においても増幅されない。
【０１４５】
乗算係数Ｋ２は０．３３３・・・〜１の間で変化することから、フレーム間の加算平均処理が行われることによりノイズ成分を低減しつつ、信号レベルの改善を行う。
【０１４６】
可変期間は照度が利得制御係数Ｋ１がｍａｘで増幅可能な信号レベルの３倍の信号レベルになるときの明るさから、ＡＧＣ回路のみで増幅した場合の利得制御係数Ｋ１’にて利得制御係数Ｋ１’＝ｍａｘとなるときの明るさまでの照度期間を指すため、第１の発明に係る映像信号処理装置の動作と比較すると、可変期間は長い期間となる。
【０１４７】
加算期間においては、ライン間とフレーム間の加算処理が行われることにより３倍の信号レベルの改善を行う。
【０１４８】
本発明の第３の発明に係る映像信号処理装置の実施例の構成図を図７に示し、図７、図８、図９を用いて詳細説明を以下に記述する。
【０１４９】
図７に示すように第３の発明に係る映像信号処理装置は、入力された映像信号を増幅するＧＣＡ回路１と、デジタル映像信号に変換するＡ／Ｄ変換器２と、現在の映像信号のレベル検出を行い利得制御係数Ｋ１と乗算係数Ｋ２を生成する信号レベル検出回路３と、利得制御係数Ｋ１をアナログ制御信号に変換するＤ／Ａ変換器４と、映像信号を画像サイズを１／ｎに縮小する第１のスケーリング回路１２と、通常の映像信号と画像サイズを縮小した映像信号を切り換える第１の切り換え回路１３と、１フレーム分の記憶容量を持ち１フレームの遅延回路として動作したり、画素数比で１／ｎに縮小した映像信号をｎフレームの遅延回路として動作する画像メモリ１４、及びメモリＩ／Ｆ１５と、１フレーム遅延された映像信号、或いは最大ｎフレーム遅延された複数枚のフレームと遅延されない現在の映像信号を加算する累積加算器１６と、加算された映像信号と乗算係数Ｋ２を乗算する乗算器９と、映像信号を画像サイズを拡大する第２のスケーリング回路１７と、通常の映像信号と画像サイズを拡大した映像信号を切り換える第２の切り換え回路１８により構成される。
【０１５０】
画像メモリ１４は、１フレーム分の記憶容量を持ち、１フレームの遅延回路として動作したり、画素数比で１／ｎに縮小した映像信号においてｎフレームの遅延回路として動作する。
【０１５１】
メモリＩ／Ｆは、遅延された映像信号を生成するためのメモリ制御を行う。
【０１５２】
切換回路１３と切換回路１８に示されるスイッチが上側になっているとき、映像信号は第１のスケーリング回路１２と第２のスケーリング回路１７を経由しないので、第１の発明に係る映像信号処理装置の動作と同様に動作する。
【０１５３】
その際、画像メモリ１４は１フレームの遅延回路として動作し、メモリＩ／Ｆは、１フレーム遅延された映像信号を生成するためのメモリ制御を行う。
【０１５４】
切換回路１３と切換回路１８に示されるスイッチが下側になっているとき、映像信号は第１のスケーリング回路１２と第２のスケーリング回路１７を経由する。
【０１５５】
このとき第１のスケーリング回路１２は、映像信号を画像サイズを画素サイズで１／ｎに縮小するように動作し、１／ｎに縮小した映像信号Ｓ１０を生成する。
【０１５６】
その際、画像メモリ１４は１／ｎに縮小した映像信号Ｓ１０においてｎフレームの遅延回路として動作し、メモリＩ／Ｆは、１フレームからｎフレームまでの遅延された映像信号を生成するためのメモリ制御を時分割で行う。
【０１５７】
本実施例において、ｎ＝４として以降の説明を行う。
【０１５８】
ｎ＝４における第１のスケーリング回路１２は、画素数比で１／４の画像サイズに縮小するように動作する。これは、通常の映像信号の画像サイズが例えば、水平画素数３５２画素、垂直画素数２８８画素とした場合、水平画素数１７６画素、垂直画素数１４４画素の画像サイズに縮小されることを意味する。
【０１５９】
また、ｎ＝４における第２のスケーリング回路１７は、画素数比で４倍の画像サイズに拡大するように動作する。
【０１６０】
これは、スケーリングされる前の映像信号の画像サイズが例えば、水平画素数１７６画素、垂直画素数１４４画素とした場合、水平画素数３５２画素、垂直画素数２８８画素の画像サイズに拡大されることを意味する。
【０１６１】
ｎ＝４における画像メモリ１４は、メモリ領域ａ、メモリ領域ｂ、メモリ領域ｃ、メモリ領域ｄの４つのメモリ領域に対し、メモリ制御される。
【０１６２】
ここで画像メモリ１４には、１／４に縮小した映像信号で１フレーム前から４フレーム前までの遅延された映像信号が記憶されており、メモリＩ／Ｆ１５は、切換回路１３から出力される遅延されない現在の映像信号Ｓ１の画素情報Ｐ１と同じ画素位置の画素情報で、遅延された各映像信号に対応した画素情報Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５を読み出す。
【０１６３】
さらにメモリＩ／Ｆ１５は、切換回路１３から出力される遅延されない現在の映像信号Ｓ１の画素情報Ｐ１を、メモリ領域ａ、メモリ領域ｂ、メモリ領域ｃ、メモリ領域ｄの順番で書き込み、メモリ領域ｄまで書き込まれた後は、再びメモリ領域ａ、メモリ領域ｂ、メモリ領域ｃ、メモリ領域ｄの順番で書き込みが行われる。
【０１６４】
これにより画像メモリ１４には、常に１フレーム前から４フレーム前までの遅延された映像信号が記憶されることになる。
【０１６５】
切換回路１３から出力される現在の映像信号の画素情報Ｐ１と、メモリＩ／Ｆ１５により画像メモリ１４から読み出された遅延された各映像信号の画素情報Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５は、累積加算器１６に入力される。
【０１６６】
図８は累積加算器１６の構成を示す図であり、切換回路１９、加算器２０により構成される。
【０１６７】
現在の映像信号の画素情報Ｐ１と、遅延された各映像信号の画素情報Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５は、切換回路１９に入力され、現在の映像信号の画素情報Ｐ１が入力されているときは切換回路１９に示されるスイッチは上側に、遅延された各映像信号の画素情報Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５が入力されているときは切換回路１９に示されるスイッチは下側になるように動作する。
【０１６８】
これにより切換回路１９は、現在の映像信号の画素情報Ｐ１と、遅延された各映像信号の画素情報Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５を連続して出力するようになり、加算器２０に入力される。
【０１６９】
加算器２０は加算された結果が再び加算器２０の入力に帰還されるようになっており、現在の映像信号の画素情報Ｐ１と、遅延された各映像信号の画素情報Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５の全ての画素情報について加算されるように動作する。
【０１７０】
累積加算器１６にて加算された映像信号Ｓ１１は、乗算器９に入力される。乗算器９には、信号レベル検出回路３から出力される乗算係数Ｋ２が入力され、加算された映像信号１１と乗算係数Ｋ２が乗算され、乗算された映像信号Ｓ１２を出力する。
【０１７１】
乗算された映像信号Ｓ１２は、第２のスケーリング回路１７に入力される。このとき第２のスケーリング回路１７は、映像信号を画像サイズを画素サイズでｎ倍に拡大するように動作し、ｎ倍に拡大した映像信号を生成する。
【０１７２】
第２のスケーリング回路１７により生成されたｎ倍に拡大した映像信号は、切換回路１８を経て、出力映像信号として出力される。
【０１７３】
図９を用いて第３の発明に係る映像信号処理装置の実施例において信号レベル検出回路３から出力される各係数について説明する。図２と同様に従来の技術で説明した利得制御係数Ｋ１’の係数曲線を併せて図示している。
【０１７４】
先ず、ＧＣＡ回路１の利得を制御するための利得制御係数Ｋ１であるが、照度が明るい場合から暗い場合まで徐々に変化していったとき、ある程度の明るさまではＡＧＣ回路のみで増幅した場合の利得制御係数Ｋ１’の係数曲線と同様の変化をする。
【０１７５】
ある程度の明るさとは、利得制御係数Ｋ１がｍａｘで増幅可能な信号レベルの５倍の信号レベルになるときの明るさであり、その時の利得制御係数Ｋ１は図９に示すとおりＫ１＝ｃｏｎｓｔ４となる。
【０１７６】
このときからさらに照度が暗くなっても、利得制御係数Ｋ１＝ｃｏｎｓｔ４を維持し、そのため信号レベルが低くなっていく。
【０１７７】
次に、乗算器９に入力され加算された映像信号と乗算を行う乗算係数Ｋ２について、上述と同じように照度が明るい場合から暗い場合まで徐々に変化していったときの乗算係数Ｋ２の変化について説明する。
【０１７８】
ある程度の明るさまでは乗算係数Ｋ２＝０．２の一定値となり変化しない。乗算係数Ｋ２＝０．２というのは、１／５のことであり、累積加算器１６と乗算器９により加算平均処理されることを意味し、図２と同様にこの期間を加算平均期間と称する。
【０１７９】
ある程度の明るさとは、図９に示すとおり利得制御係数Ｋ１＝ｃｏｎｓｔ４となるときである。
【０１８０】
このときからさらに照度が暗くなるにつれ乗算係数Ｋ２は大きくなり、信号レベル検出回路３が検出する信号レベルがある一定値になるとき乗算係数Ｋ２が１となるように大きくなっていく。
【０１８１】
「信号レベル検出回路３が検出する信号レベルがある一定値になるとき」というのは、図６からも明らかなとおり、ＡＧＣ回路のみで増幅した場合の利得制御係数Ｋ１’にて利得制御係数Ｋ１’＝ｍａｘとなるときである。
【０１８２】
乗算係数Ｋ２は０．２〜１の間で可変することから、図２と同様にこの期間を可変期間と称する。
【０１８３】
このときからまたさらに照度が暗くなった場合は、乗算係数Ｋ２＝１の一定値となりこれ以上暗くなっても乗算係数Ｋ２は変化しない。
【０１８４】
乗算係数Ｋ２＝１というのは、乗算器９では信号レベルは変化しないということであり、累積加算器１６により５フレーム間の加算処理のみがされることを意味し、図２と同様にこの期間を加算期間と称する。
【０１８５】
加算平均期間においては、第１の発明に係る映像信号処理装置の動作と同様に、利得制御係数Ｋ１の変化により、信号レベルは一定に保たれ、且つ、加算器と乗算器によりライン間とフレーム間の加算平均処理が行われることによりノイズ成分を低減する。
【０１８６】
加算平均期間は照度が利得制御係数Ｋ１がｍａｘで増幅可能な信号レベルの５倍の信号レベルになるときの明るさまでの照度期間を指すため、第１の発明に係る映像信号処理装置の動作と比較すると、加算平均期間はさらに短い期間となる。
【０１８７】
可変期間においては、利得制御係数Ｋ１＝ｃｏｎｓｔ４となり利得制御係数Ｋ１は一定であり増幅率は変化しないため、照度が暗くなるにつれ信号レベルは小さくなるが、ノイズ成分においても増幅されない。
【０１８８】
乗算係数Ｋ２は０．２〜１の間で変化することから、フレーム間の加算平均処理が行われることによりノイズ成分を低減しつつ、信号レベルの改善を行う。
【０１８９】
可変期間は照度が利得制御係数Ｋ１がｍａｘで増幅可能な信号レベルの５倍の信号レベルになるときの明るさから、ＡＧＣ回路のみで増幅した場合の利得制御係数Ｋ１’にて利得制御係数Ｋ１’＝ｍａｘとなるときの明るさまでの照度期間を指すため、第１の発明に係る映像信号処理装置の動作と比較すると、可変期間はさらに長い期間となる。
【０１９０】
加算期間においては、５フレーム間の加算処理が行われることにより５倍の信号レベルの改善を行う。
【０１９１】
上記で説明した第２のスケーリング回路１７、及び切換回路１８は、出力される映像信号の画像サイズが入力される映像信号の画像サイズと同じでなければならないときに必要な回路であり、第１のスケーリング回路１２でスケーリングされた画像サイズのままの映像信号で良い場合は、第２のスケーリング回路１７、及び切換回路１８は無くても良い。
【０１９２】
これは、通常の映像信号の画像サイズが、水平画素数３５２画素、垂直画素数２８８画素とした場合、つまり国際電気通信連合電気通信標準化セクター（ＩＴＵ−Ｔ）文書”推奨Ｈ．２６１、又はＨ．２６３（狭帯域通信チャネル用ビデオ符号化に関する規格文書）”で謳われているＣＩＦ（ｃｏｍｍｏｎ  ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ  ｆｏｒｍａｔ）である場合、１／４に縮小した映像信号の画像サイズは水平画素数１７６画素、垂直画素数１４４画素であり、これはＱＣＩＦ（ｑｕａｒｔｅｒ  ｃｏｍｍｏｎ  ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ  ｆｏｒｍａｔ）に相当するため、Ｈ．２６１、又はＨ．２６３を用いた画像通信端末に本発明である映像信号処理装置が用いられるときは１／４にスケーリングされたＱＣＩＦの画像サイズのまま利用できる場合があるからである。
【０１９３】
本発明の第４の発明に係る映像信号処理装置の実施例の構成図を図１０に示し、図１０、図１１を用いて詳細説明を以下に記述する。また、前述と同じ構成になっている部分については、同じ番号を付し、その説明を省略する。
【０１９４】
図１０に示すように第１の発明に係る映像信号処理装置の構成と異なる部分は、フレーム巡回型のノイズリダクション回路２１が追加されている点である。
【０１９５】
フレーム巡回型のノイズリダクション回路２１は、図１０に示すように低照度改善された映像信号Ｓ１２から動き画素を検出する動き検出回路２２と、フィルタ強度係数を制御する係数制御部２３、乗算器２４、２５、加算器２６、１フレーム分の記憶容量を持ち、１フレームの遅延回路として動作する画像メモリ２７により構成される。
【０１９６】
第１の発明に係る映像信号処理装置から出力される低照度改善された映像信号Ｓ１２は、動き検出回路２２と、乗算器２４に入力される。動き検出回路２２は、低照度改善された映像信号Ｓ１２から各画素の動きの変化量を算出する。
【０１９７】
算出された動き情報は、係数制御部２３に出力される。係数制御部２３には、映像信号処理装置内の信号レベル検出３から出力されるフィルタ強度係数Ｋ３も入力される。
【０１９８】
係数制御部２３は、映像信号処理装置内の信号レベル検出３から得られるフィルタ強度係数Ｋ３を基に、動き検出回路２２から得られる動き情報に応じてフィルタ強度係数Ｋ３をさらに０〜１の範囲内で変化させ、フィルタ強度係数Ｋ４を生成する。
【０１９９】
すなわち、動き検出回路２２で検出された動き情報がなしと判定された場合は、フィルタ強度係数Ｋ３はそのままフィルタ強度係数Ｋ４とし、動き検出回路２２で検出された動き情報が有りと判定された場合は、フィルタ強度係数Ｋ３を小さくした係数をフィルタ強度係数Ｋ４とする。
【０２００】
係数制御部２３で生成されたフィルタ強度係数Ｋ４は、乗算器２４には１−Ｋ４を、乗算器２５にはＫ４を出力する。
【０２０１】
低照度改善された映像信号は、先ず乗算器２４にて１−Ｋ４が乗算し、映像信号Ｓ１３を生成する。
【０２０２】
ここで画像メモリ２７は、１フレーム分の記憶容量を持ち、１フレームの遅延回路として動作し、画像メモリ２７には１フレーム前に生成された出力映像信号Ｓ１４が記憶されており、１フレーム遅延された出力映像信号Ｓ１４を乗算器２５に出力する。
【０２０３】
１フレーム遅延された出力映像信号Ｓ１４は、乗算器２５にてＫ４が乗算し、映像信号Ｓ１５を生成する。
【０２０４】
乗算器２４、乗算器２５で生成された映像信号Ｓ１３，Ｓ１５は加算器２６に入力され、加算され出力映像信号を生成する。
【０２０５】
生成された出力映像信号は、画像メモリ２７にも入力され、前述の１フレーム遅延された出力映像信号の生成に用いられる。
【０２０６】
このようなフレーム巡回型のノイズリダクション回路において、フィルタ強度係数Ｋ４は、フィルタ強度係数Ｋ４が大きい値（１に近い値）にあるほど、ノイズ成分の低減効果が高い。
【０２０７】
上述のようにフレーム巡回型のノイズリダクション回路が動作することにより、時間軸方向に対する周波数特性が悪くなる時間フィルタが構成され、フレーム相関の無いショット雑音を低減する。
【０２０８】
フレーム巡回型のノイズリダクション回路で動き検出回路により検出された動き情報を基にフィルタ強度を変化させているのは、時間軸方向に対する周波数特性が悪くなることでフレーム相関の無い動き画素に対しても時間フィルタが適用されることにより生じる残像やボケを低減するためであり、上述のように動き検出回路で検出された動き情報が有りと判定された場合は、フィルタ強度係数を小さくしたフィルタ強度係数を採用することで、残像やボケを低減している。
【０２０９】
図１１を用いて第４の発明に係る映像信号処理装置の実施例において信号レベル検出回路３から出力される各係数について説明する。
【０２１０】
図２と同様に従来の技術で説明した利得制御係数Ｋ１’の係数曲線を併せて図示している。
【０２１１】
先ず、ＧＣＡ回路１の利得を制御するための利得制御係数Ｋ１であるが、照度が明るい場合から暗い場合まで徐々に変化していったとき、ある程度の明るさまではＡＧＣ回路のみで増幅した場合の利得制御係数Ｋ１’の係数曲線と同様の変化をする。
【０２１２】
ある程度の明るさとは、利得制御係数Ｋ１がｍａｘで増幅可能な信号レベルの２倍の信号レベルになるときの明るさであり、その時の利得制御係数Ｋ１は図１１に示すとおりＫ１＝ｃｏｎｓｔ１となる。
【０２１３】
このときからさらに照度が暗くなっても、利得制御係数Ｋ１＝ｃｏｎｓｔ１を維持し、そのため信号レベルが低くなっていく。
【０２１４】
乗算器９に入力され加算された映像信号と乗算を行う乗算係数Ｋ２については、第１の発明に係る映像信号処理装置で説明した乗算係数Ｋ２の変化と同様のため、説明を省略する。
【０２１５】
次に、フレーム巡回型のノイズリダクション回路２１の係数制御部２３に入力されるフィルタ強度制御係数Ｋ３について、照度が明るい場合から暗い場合まで徐々に変化していったときのフィルタ強度制御係数Ｋ３の変化について説明する。
【０２１６】
ある程度の明るさまでは、フィルタ強度制御係数Ｋ３はフィルタ強度１からフィルタ強度２まで一定の増加率にて大きくなっていく。
【０２１７】
ある程度の明るさとは、図１１に示すとおり利得制御係数Ｋ１＝ｃｏｎｓｔ１となるときであり、第１の発明に係る映像信号処理装置の説明で用いられた加算平均期間と等しい。
【０２１８】
このときからさらに照度が暗くなった場合、フィルタ強度制御係数Ｋ３は、信号レベル検出回路３が検出する信号レベルがある一定値になるとき、フィルタ強度制御係数Ｋ３はフィルタ強度２からフィルタ強度３まで大きくなっていき、前記加算平均期間の増加率よりさらに大きい増幅率にて大きくなっていく。
【０２１９】
「信号レベル検出回路３が検出する信号レベルがある一定値になるとき」というのは、図１１からも明らかなとおり、第１の発明に係る映像信号処理装置の説明で用いられた利得制御係数Ｋ１’（ＡＧＣ回路のみで増幅した場合の利得制御係数）にて利得制御係数Ｋ１’＝ｍａｘとなるときであり、第１の発明に係る映像信号処理装置の説明で用いられた可変期間と等しい。
【０２２０】
このときからまたさらに照度が暗くなった場合は、フィルタ強度制御係数Ｋ３はフィルタ強度３からフィルタ強度大まで大きくなっていき、前記加算平均期間の増加率と同じ増幅率にて大きくなっていく。
【０２２１】
この変化期間は、第１の発明に係る映像信号処理装置の説明で用いられた加算期間と等しい。
【０２２２】
上記に示したフィルタ強度制御係数Ｋ３の変化においてこのような変化特性になっている理由を下記に記す。
【０２２３】
図１１に示すフィルタ強度制御係数Ｋ３’は、低照度改善部の加算平均期間、及び可変期間の加算平均処理によるノイズ成分の低減効果がない場合のノイズ特性、つまり第１の発明に係る映像信号処理装置のようにフレーム加算処理による信号レベルの改善ではなく、従来技術で示したＡＧＣ回路のみによる信号レベルの改善を行った場合のノイズ特性に合わせたフィルタ強度制御係数の変化特性であり、フィルタ強度制御係数Ｋ３は、第１の発明に係る映像信号処理装置のようにフレーム加算処理による信号レベルの改善効果分を差し引いたフィルタ強度制御係数を適用しているためである。
【０２２４】
よって、加算平均期間においては、第１の発明に係る映像信号処理装置の動作と同様に、利得制御係数Ｋ１の変化により、信号レベルは一定に保たれ、且つ、加算器と乗算器によりフレーム間の加算平均処理が行われることによりノイズ成分を低減する。
【０２２５】
また、加算平均処理によりノイズ成分を低減した分、ノイズリダクション回路のフィルタ強度を弱くなるようにノイズリダクション回路が動作する。
【０２２６】
可変期間においては、利得制御係数Ｋ１＝ｃｏｎｓｔ１となり利得制御係数Ｋ１は一定であり増幅率は変化しないため、照度が暗くなるにつれ信号レベルは小さくなるが、ノイズ成分においても増幅されない。
【０２２７】
乗算係数Ｋ２は０．５〜１の間で変化することから、フレーム間の加算平均処理が行われることによりノイズ成分を低減しつつ、信号レベルの改善を行う。
【０２２８】
また、可変期間における加算平均処理によりノイズ成分を低減した分、ノイズリダクション回路のフィルタ強度を弱くなるようにノイズリダクション回路が動作する。
【０２２９】
加算期間においては、フレーム間の加算処理が行われることにより３倍の信号レベルの改善を行い、ノイズリダクション回路のフィルタ強度がフィルタ強度大になるようにノイズリダクション回路が動作する。これにより、ノイズリダクション回路のフィルタ強度が自動制御される。
【０２３０】
本発明の第５の発明に係る映像信号処理装置の実施例の構成図を図１２に示し、図１２を用いて詳細説明を以下に記述する。
【０２３１】
また、前述と同じ構成になっている部分については、同じ番号を付し、その説明を省略する。
【０２３２】
図１２に示すように第４の発明に係る映像信号処理装置の構成と異なる点は、第４の発明に係る映像信号処理装置におけるフレーム加算処理のための画像メモリ５と、ノイズリダクション回路の内部で有する画像メモリ２７の代わりに、２フレーム分の記憶容量を持ち１フレームの遅延回路を並列動作する画像メモリ２９と、メモリＩ／Ｆ２８により構成される点である。
【０２３３】
メモリＩ／Ｆ２８と画像メモリ２９は、映像信号処理装置のフレーム加算処理に必要な１フレーム遅延した映像信号を生成するための遅延回路として、又はノイズリダクション回路に用いられる１フレーム遅延した映像信号を生成するための遅延回路として動作する。
【０２３４】
メモリＩ／Ｆ２８は、映像信号処理装置のフレーム加算処理に必要な１フレーム遅延した映像信号Ｓ２を生成するためのメモリ制御と、ノイズリダクションに用いられる１フレーム遅延した映像信号Ｓ１４を生成するためのメモリ制御を時分割で行う。
【０２３５】
画像メモリ２９は、メモリ領域ｅ、メモリ領域ｆの２つのメモリ領域に対し、メモリ制御される。
【０２３６】
映像信号処理装置のフレーム加算処理に必要な１フレーム遅延した映像信号Ｓ２を生成するための遅延回路として動作する場合、メモリＩ／Ｆ２８は、画像メモリ２９に記憶されている１フレーム遅延された映像信号からＡ／Ｄ変換器２から出力される遅延されない現在の映像信号Ｓ１の画素情報Ｐ１と同じ画素位置の画素情報Ｐ２を読み出す。
【０２３７】
さらにメモリＩ／Ｆ２８は、映像信号処理装置のＡ／Ｄ変換器２から出力される遅延されない現在の映像信号Ｓ１の画素情報Ｐ１をメモリ領域ｅに書き込む。
【０２３８】
これにより画像メモリ２９には、常に１フレームの遅延された映像信号が記憶されることになる。
【０２３９】
ノイズリダクション回路に用いられる１フレーム遅延した映像信号Ｓ１４を生成するための遅延回路動作する場合、メモリＩ／Ｆ２８は、画像メモリ２９に記憶されている出力映像信号を１フレーム遅延させた映像信号から加算器２６から出力される出力映像信号の画素情報Ｐ６と同じ画素位置の画素情報Ｐ７を読み出す。
【０２４０】
さらにメモリＩ／Ｆ２８は、ノイズリダクション回路の加算器２６から出力される出力映像信号の画素情報Ｐ６をメモリ領域ｆに書き込む。
【０２４１】
これにより画像メモリ２９には、常に１フレームの遅延された出力映像信号が記憶されることになる。
【０２４２】
本発明の第６の発明に係る映像信号処理装置の実施例の構成図を図１３に示し、図１３を用いて詳細説明を以下に記述する。
【０２４３】
図１３に示すように第６の発明に係る映像信号処理装置は、入力された映像信号を増幅するＧＣＡ回路１と、デジタル映像信号に変換するＡ／Ｄ変換器２と、現在の映像信号のレベル検出を行い利得制御係数Ｋ１と乗算係数Ｋ２を生成する信号レベル検出回路３と、利得制御係数Ｋ１をアナログ制御信号に変換するＤ／Ａ変換器４と、映像信号を画像サイズを１／ｎに縮小する第１のスケーリング回路１２と、通常の映像信号と画像サイズを縮小した映像信号を切り換える第１の切り換え回路１３と、１フレーム分の記憶容量を持ち１フレームの遅延回路として動作したり、画素数比で１／ｎに縮小した映像信号を（ｎ−１）フレームの遅延回路として動作するメモリＩ／Ｆ３０、及び画像メモリ３１と、１フレーム遅延された映像信号、或いは最大（ｎ−１）フレーム遅延された複数枚のフレームと遅延されない現在の映像信号を加算する累積加算器１６と、加算された映像信号と乗算係数Ｋ２を乗算する乗算器９と、フレーム巡回型のノイズリダクション回路２１と、映像信号を画像サイズを拡大する第２のスケーリング回路１７と、通常の映像信号と画像サイズを拡大した映像信号とノイズリダクションされない映像信号を切り換える第３の切り換え回路３２により構成される。
【０２４４】
フレーム巡回型のノイズリダクション回路２１は、第５の発明に係る映像信号処理装置で用いられたノイズリダクション回路と構成であり、説明を省略する。
【０２４５】
画像メモリ３１は、１フレーム分の記憶容量を持ち、１フレームの遅延回路として動作したり、画素数比で１／ｎに縮小した映像信号において（ｎー１）フレームの遅延回路として動作したりする。メモリＩ／Ｆは、遅延された映像信号を生成するためのメモリ制御を行う。
【０２４６】
切換回路１３と切換回路３２に示されるスイッチが上側になっているとき、映像信号は第１のスケーリング回路１２とフレーム巡回型のノイズリダクション回路２１と第２のスケーリング回路１７を経由しないので、第１の発明に係る映像信号処理装置の動作と同様に動作する。
【０２４７】
その際、画像メモリ３１は１フレームの遅延回路として動作し、メモリＩ／Ｆは、１フレーム遅延された映像信号を生成するためのメモリ制御を行う。
【０２４８】
切換回路１３と切換回路３２に示されるスイッチが下側になっているとき、映像信号は第１のスケーリング回路１２とフレーム巡回型のノイズリダクション回路２１と第２のスケーリング回路１７を経由する。
【０２４９】
このとき第１のスケーリング回路１２は、映像信号を画像サイズを画素サイズで１／ｎに縮小するように動作し、１／ｎに縮小した映像信号Ｓ１０を出力する。
【０２５０】
その際、画像メモリ３１は１／ｎに縮小した映像信号Ｓ１０において（ｎ−１）フレームの遅延回路として動作し、メモリＩ／Ｆは、１フレームから（ｎ−１）フレームまでの遅延された映像信号を生成するためのメモリ制御を時分割で行う。
【０２５１】
本実施例において、ｎ＝４として以降の説明を行う。
【０２５２】
第３の発明に係る映像信号処理装置の場合と同様に、ｎ＝４における第１のスケーリング回路１２は、画素数比で１／４の画像サイズに縮小するように動作する。
【０２５３】
これは、通常の映像信号の画像サイズが例えば、水平画素数３５２画素、垂直画素数２８８画素とした場合、水平画素数１７６画素、垂直画素数１４４画素の画像サイズに縮小されることを意味する。
【０２５４】
また、ｎ＝４における第２のスケーリング回路１７は、画素数比で４倍の画像サイズに拡大するように動作する。
【０２５５】
これは、スケーリングされる前の映像信号の画像サイズが例えば、水平画素数１７６画素、垂直画素数１４４画素とした場合、水平画素数３５２画素、垂直画素数２８８画素の画像サイズに拡大されることを意味する。
【０２５６】
ｎ＝４における画像メモリ３１は、メモリ領域ａ、メモリ領域ｂ、メモリ領域ｃの３つのメモリ領域に対し、メモリ制御される。
【０２５７】
ここで画像メモリ３１には、１／４に縮小した映像信号で１フレーム前から３フレーム前までの遅延された映像信号が記憶されており、メモリＩ／Ｆ３０は、切換回路１３から出力される遅延されない現在の映像信号Ｓ１の画素情報Ｐ１と同じ画素位置の画素情報で、遅延された各映像信号に対応した画素情報Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４を読み出す。
【０２５８】
さらにメモリＩ／Ｆ３０は、切換回路１３から出力される遅延されない現在の映像信号Ｓ１の画素情報Ｐ１を、メモリ領域ａ、メモリ領域ｂ、メモリ領域ｃの順番で書き込み、メモリ領域ｃまで書き込まれた後は、再びメモリ領域ａ、メモリ領域ｂ、メモリ領域ｃの順番で書き込みが行われる。
【０２５９】
これにより画像メモリ３１には、常に１フレーム前から３フレーム前までの遅延された映像信号が記憶されることになる。
【０２６０】
切換回路１３から出力される現在の映像信号の画素情報Ｐ１と、メモリＩ／Ｆ３０により画像メモリ３１から読み出された遅延された各映像信号の画素情報Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４は、累積加算器１６に入力される。
【０２６１】
累積加算器１６は、現在の映像信号の画素情報Ｐ１と、遅延された各映像信号の画素情報Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４の全ての画素情報について加算されるように動作する。
【０２６２】
累積加算器１６にて加算された映像信号Ｓ１１は、乗算器９に入力される。乗算器９には、信号レベル検出回路３から出力される乗算係数Ｋ２が入力され、加算された映像信号と乗算係数Ｋ２が乗算され、低照度改善された映像信号Ｓ１２として出力される。
【０２６３】
第６の発明に係る映像信号処理装置から出力される低照度改善された映像信号Ｓ１２は、フレーム巡回型のノイズリダクション回路２１の動き検出回路２２と乗算器２４、切換回路３２に入力される。
【０２６４】
動き検出回路２２は、低照度改善された映像信号Ｓ１２から各画素の動きの変化量を算出する。算出された動き情報は、係数制御部２３に出力される。
【０２６５】
係数制御部２３には、映像信号処理装置内の信号レベル検出３から出力されるフィルタ強度係数Ｋ３も入力される。
【０２６６】
係数制御部２３は、映像信号処理装置内の信号レベル検出３から得られるフィルタ強度係数Ｋ３を基に、動き検出回路２２から得られる動き情報に応じてフィルタ強度係数Ｋ３をさらに０〜１の範囲内で変化させ、フィルタ強度係数Ｋ４を生成する。
【０２６７】
すなわち、動き検出回路２２で検出された動き情報がなしと判定された場合は、フィルタ強度係数Ｋ３はそのままフィルタ強度係数Ｋ４とし、動き検出回路２２で検出された動き情報が有りと判定された場合は、フィルタ強度係数Ｋ３を小さくした係数をフィルタ強度係数Ｋ４とする。
【０２６８】
係数制御部２３で生成されたフィルタ強度係数Ｋ４は、乗算器２４には１−Ｋ４を、乗算器２５にはＫ４を出力する。
【０２６９】
低照度改善された映像信号は、先ず乗算器２４にて１−Ｋ４が乗算し、映像信号Ｓ１３を生成する。
【０２７０】
ここで画像メモリ３１のメモリ領域ｔには、１フレーム前に生成された出力映像信号が記憶されており、メモリＩ／Ｆ３０は、映像信号処理装置から出力される低照度改善された映像信号Ｓ１２の画素情報と同じ画素位置の画素情報Ｐ９を読み出す。
【０２７１】
よってメモリＩ／Ｆ３０は、１フレーム前に生成された出力映像信号の画素情報Ｐ９を出力し、乗算器２５に出力する。
【０２７２】
１フレーム遅延された出力映像信号Ｓ１４の画素情報Ｐ９は、乗算器２５にてＫ４と乗算され、映像信号Ｓ１５を生成する。
【０２７３】
乗算器２４、乗算器２５で生成された映像信号Ｓ１３，Ｓ１５は加算器２６に入力され、加算された出力映像信号を生成する。
【０２７４】
生成された出力映像信号の画素情報Ｐ８は、メモリＩ／Ｆ３０にも出力され、画像メモリ３１のメモリ領域ｔに書き込まれることで、前述の１フレーム遅延された出力映像信号の生成に用いられる。
【０２７５】
図１４を用いて第６の発明に係る映像信号処理装置の実施例において信号レベル検出回路３から出力される各係数について説明する。図２と同様に従来の技術で説明した利得制御係数Ｋ１’の係数曲線を併せて図示している。
【０２７６】
先ず、ＧＣＡ回路１の利得を制御するための利得制御係数Ｋ１であるが、照度が明るい場合から暗い場合まで徐々に変化していったとき、ある程度の明るさまではＡＧＣ回路のみで増幅した場合の利得制御係数Ｋ１’の係数曲線と同様の変化をする。
【０２７７】
ある程度の明るさとは、利得制御係数Ｋ１がｍａｘで増幅可能な信号レベルの４倍の信号レベルになるときの明るさであり、その時の利得制御係数Ｋ１は図９に示すとおりＫ１＝ｃｏｎｓｔ５となる。
【０２７８】
このときからさらに照度が暗くなっても、利得制御係数Ｋ１＝ｃｏｎｓｔ５を維持し、そのため信号レベルが低くなっていく。
【０２７９】
次に、乗算器９に入力され加算された映像信号と乗算を行う乗算係数Ｋ２について、上述と同じように照度が明るい場合から暗い場合まで徐々に変化していったときの乗算係数Ｋ２の変化について説明する。
【０２８０】
ある程度の明るさまでは乗算係数Ｋ２＝０．２５の一定値となり変化しない。乗算係数Ｋ２＝０．２５というのは、１／４のことであり、累積加算器１６と乗算器９により加算平均処理されることを意味し、図２と同様にこの期間を加算平均期間と称する。
【０２８１】
ある程度の明るさとは、図９に示すとおり利得制御係数Ｋ１＝ｃｏｎｓｔ５となるときである。
【０２８２】
このときからさらに照度が暗くなるにつれ乗算係数Ｋ２は大きくなり、信号レベル検出回路３が検出する信号レベルがある一定値になるとき乗算係数Ｋ２が１となるように大きくなっていく。
【０２８３】
「信号レベル検出回路３が検出する信号レベルがある一定値になるとき」というのは、図１４からも明らかなとおり、ＡＧＣ回路のみで増幅した場合の利得制御係数Ｋ１’にて利得制御係数Ｋ１’＝ｍａｘとなるときである。
【０２８４】
乗算係数Ｋ２は０．２５〜１の間で可変することから、図２と同様にこの期間を可変期間と称する。
【０２８５】
このときからまたさらに照度が暗くなった場合は、乗算係数Ｋ２＝１の一定値となりこれ以上暗くなっても乗算係数Ｋ２は変化しない。
【０２８６】
乗算係数Ｋ２＝１というのは、乗算器９では信号レベルは変化しないということであり、累積加算器１６により４フレーム間の加算処理のみがされることを意味し、図２と同様にこの期間を加算期間と称する。
【０２８７】
次に、フレーム巡回型のノイズリダクション回路２１の係数制御部２３に入力されるフィルタ強度制御係数Ｋ３について、照度が明るい場合から暗い場合まで徐々に変化していったときのフィルタ強度制御係数Ｋ３の変化について説明する。
【０２８８】
ある程度の明るさまでは、フィルタ強度制御係数Ｋ３はフィルタ強度小からフィルタ強度４まで一定の増加率にて大きくなっていく。
【０２８９】
ある程度の明るさとは、図１１に示すとおりＫ１＝ｃｏｎｓｔ５となるときであり、第１の発明に係る映像信号処理装置の説明で用いられた加算平均期間と等しい。
【０２９０】
このときからさらに照度が暗くなった場合、フィルタ強度制御係数Ｋ３は、信号レベル検出回路３が検出する信号レベルがある一定値になるとき、フィルタ強度制御係数Ｋ３はフィルタ強度４からフィルタ強度５まで大きくなっていき、前記加算平均期間の増加率よりさらに大きい増幅率にて大きくなっていく。
【０２９１】
「信号レベル検出回路３が検出する信号レベルがある一定値になるとき」というのは、図１１からも明らかなとおり、第１の発明に係る映像信号処理装置の説明で用いられた利得制御係数Ｋ１’（ＡＧＣ回路のみで増幅した場合の利得制御係数）にて利得制御係数Ｋ１’＝ｍａｘとなるときであり、第１の発明に係る映像信号処理装置の説明で用いられた可変期間と等しい。
【０２９２】
このときからまたさらに照度が暗くなった場合は、フィルタ強度制御係数Ｋ３はフィルタ強度５からフィルタ強度大まで大きくなっていき、前記加算平均期間の増加率と同じ増幅率にて大きくなっていく。
【０２９３】
この変化期間は、第１の発明に係る映像信号処理装置の説明で用いられた加算期間と等しい。
【０２９４】
上記に示したフィルタ強度制御係数Ｋ３の変化においてこのような変化特性になっている理由を下記に記す。
【０２９５】
図１１に示すフィルタ強度制御係数Ｋ３’は、低照度改善部の加算平均期間、及び可変期間の加算平均処理によるノイズ成分の低減効果がない場合のノイズ特性、つまり第１の発明に係る映像信号処理装置のようにフレーム加算方式による信号レベルの改善ではなく、従来技術で示したＡＧＣ回路のみによる信号レベルの改善を行った場合のノイズ特性に合わせたフィルタ強度制御係数の変化特性であり、フィルタ強度制御係数Ｋ３は、第１の発明に係る映像信号処理装置のようにフレーム加算方式による信号レベルの改善効果分を差し引いたフィルタ強度制御係数を適用しているためである。
【０２９６】
フレーム加算方式による信号レベルの改善効果分を差し引く量は、第４の発明に係る映像信号処理装置の２フレーム加算方式に比べ、本実施例である第６の発明に係る映像信号処理装置の４フレーム加算方式の方が信号レベルの改善効果が高いため、第４の発明に係る映像信号処理装置の２フレーム加算方式時に差し引いた量よりさらに大きい量を差し引くことができる。
【０２９７】
よって、加算平均期間においては、第１の発明に係る映像信号処理装置の動作と同様に、利得制御係数Ｋ１の変化により、信号レベルは一定に保たれ、且つ、加算器と乗算器によりフレーム間の加算平均処理が行われることによりノイズ成分を低減する。
【０２９８】
また、加算平均処理によりノイズ成分を低減した分、ノイズリダクション回路のフィルタ強度をさらに弱くなるようにノイズリダクション回路が動作する。
【０２９９】
可変期間においては、利得制御係数Ｋ１＝ｃｏｎｓｔ５となり利得制御係数Ｋ１は一定であり増幅率は変化しないため、照度が暗くなるにつれ信号レベルは小さくなるが、ノイズ成分においても増幅されない。
【０３００】
乗算係数Ｋ２は０．２５〜１の間で変化することから、フレーム間の加算平均処理が行われることによりノイズ成分を低減しつつ、信号レベルの改善を行う。
【０３０１】
また、可変期間における加算平均処理によりノイズ成分を低減した分、ノイズリダクション回路のフィルタ強度をさらに弱くなるようにノイズリダクション回路が動作する。
【０３０２】
加算期間においては、フレーム間の加算処理が行われることにより４倍の信号レベルの改善を行い、ノイズリダクション回路のフィルタ強度がフィルタ強度大になるようにノイズリダクション回路が動作する。これにより、ノイズリダクション回路のフィルタ強度が自動制御される。
【０３０３】
上記で説明した第２のスケーリング回路１７、及び切換回路１８は、第３の発明に係る映像信号処理装置の場合と同様に、出力される映像信号の画像サイズが入力される映像信号の画像サイズと同じでなければならないときに必要な回路であり、第１のスケーリング回路１２でスケーリングされた画像サイズのままの映像信号で良い場合は、第２のスケーリング回路１７、及び切換回路１８は無くても良い。
【０３０４】
以上の説明は、本発明の一実施例に関するもので，この技術分野の当業者であれば、本発明の種々の変形例が考え得るが、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。
【０３０５】
【発明の効果】
以上のように第１の発明によれば、ある程度明るい照度範囲においては、フレーム間の加算平均処理が行われることによりノイズ成分を低減する。
【０３０６】
また、多少暗い照度範囲においては、フレーム間の加算平均処理が行われることによりノイズ成分を低減しつつ、信号レベルの改善を行う。
【０３０７】
さらに暗い照度範囲においては、フレーム間の加算処理が行われることにより信号レベルの改善を行う。
【０３０８】
これにより低照度で撮像された映像信号レベルを２倍改善し、且つ映像信号に発生するノイズ成分が低減された良好な画質を得ることができる。
【０３０９】
また、第２の発明によれば、ある程度明るい照度範囲においては、ライン間とフレーム間の加算平均処理が行われることによりノイズ成分を低減する。
【０３１０】
また、多少暗い照度範囲においては、ライン間とフレーム間の加算平均処理が行われることによりノイズ成分を低減しつつ、信号レベルの改善を行う。
【０３１１】
さらに暗い照度範囲においては、ライン間とフレーム間の加算処理が行われることにより信号レベルの改善を行う。
【０３１２】
これにより低照度で撮像された映像信号レベルを３倍改善し、且つ映像信号に発生するノイズ成分がさらに低減された良好な画質を得ることができる。
【０３１３】
また、第３の発明によれば、画素数比で１／ｎに縮小した映像信号を生成することにより、ある程度明るい照度範囲においては、（ｎ＋１）フレーム間の加算平均処理が行われることによりノイズ成分を低減する。
【０３１４】
また、多少暗い照度範囲においては、（ｎ＋１）フレーム間の加算平均処理が行われることによりノイズ成分を低減しつつ、信号レベルの改善を行う。
【０３１５】
さらに暗い照度範囲においては、（ｎ＋１）フレーム間の加算処理が行われることにより信号レベルの改善を行う。
【０３１６】
これにより画像メモリを増やさずとも、低照度で撮像された映像信号レベルを（ｎ＋１）倍改善し、且つ映像信号に発生するノイズ成分がさらに低減された良好な画質を得ることができる。
【０３１７】
また、第４の発明によれば、ある程度明るい照度範囲においては、加算平均処理によりノイズ成分を低減した分、ノイズリダクション回路のフィルタ強度を弱くすることができ、フレーム相関の無い動き画素に対しても時間フィルタが適用されることにより発生する残像やボケを低減することが可能となる。
【０３１８】
また、多少暗い照度範囲においては、検出される信号レベルが小さくなるにつれ加算平均処理によりノイズ成分を低減する効果が低減した分、ノイズリダクション回路のフィルタ強度を徐々に強くすることができ、加算平均処理によりノイズ成分を低減する効果が悪くなるのをノイズリダクション回路にて補うことが可能となる。
【０３１９】
さらに暗い照度範囲においては、ノイズリダクション回路のフィルタ強度を最強にすることで、加算処理では改善されないノイズ成分の低減効果をノイズリダクション回路にて補うことが可能となる。
【０３２０】
これにより低照度で撮像された映像信号レベルを２倍改善し、残像やボケを抑制し、且つ映像信号に発生するノイズ成分が低照度においても低減された良好な画質を得ることができる。
【０３２１】
また、第８の発明に係る手段により、フレーム加算とノイズリダクションに用いられる１フレーム遅延した映像信号を生成するために必要な画像メモリが１つのメモリ装置に集約できるため、部品点数の削減、回路規模の低減が可能となる。
【０３２２】
また、第９の発明に係る手段により、上記に記した第５の発明に係る効果と同様の効果が得られ、画素数比で１／ｎに縮小した映像信号を生成することにより、ある程度明るい照度範囲においては、ｎフレーム間の加算平均処理が行われることによりノイズ成分を低減するとともに、ｎフレーム間の加算平均処理によりノイズ成分を低減した分、ノイズリダクション回路のフィルタ強度をさらに弱くすることができ、フレーム相関の無い動き画素に対しても時間フィルタが適用されることにより発生する残像やボケをさらに低減することが可能となる。
【０３２３】
また、多少暗い照度範囲においては、ｎフレーム間の加算平均処理が行われることによりノイズ成分を低減しつつ、信号レベルの改善を行うとともに、検出される信号レベルが小さくなるにつれｎフレーム間の加算平均処理によりノイズ成分を低減する効果が低減した分、ノイズリダクション回路のフィルタ強度を徐々に強くすることができ、加算平均処理によりノイズ成分を低減する効果が悪くなるのをノイズリダクション回路にて補うことが可能となる。
【０３２４】
さらに暗い照度範囲においては、ｎフレーム間の加算処理が行われることにより信号レベルの改善を行うとともに、ノイズリダクション回路のフィルタ強度を最強にすることで、加算処理では改善されないノイズ成分の低減効果をノイズリダクション回路にて補うことが可能となる。
【０３２５】
これにより低照度で撮像された映像信号レベルをｎ倍改善し、残像やボケをさらに抑制し、且つ映像信号に発生するノイズ成分が低照度においても低減された良好な画質を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における第１の発明に係る映像信号処理装置の構成図を示す図である。
【図２】本発明における第１の発明に係る映像信号処理装置に関し、照度に対し信号レベル検出回路３にて生成される利得制御係数Ｋ１、乗算係数Ｋ２の変化特性を示す図である。
【図３】本発明における第１の発明に係る映像信号処理装置の別の実施例の構成図を示す図である。
【図４】本発明における第１の発明に係る映像信号処理装置の別の実施例に関し、照度に対し信号レベル検出回路３にて生成される利得制御係数Ｋ１、乗算係数Ｋ２の変化特性を示す図である。
【図５】本発明における第２の発明に係る映像信号処理装置の構成図を示す図である。
【図６】本発明における第２の発明に係る映像信号処理装置に関し、照度に対し信号レベル検出回路３にて生成される利得制御係数Ｋ１、乗算係数Ｋ２の変化特性を示す図である。
【図７】本発明における第３の発明に係る映像信号処理装置の構成図を示す図である。
【図８】本発明における第３の発明に係る映像信号処理装置内の累積加算器１６の詳細構成図を示す図である。
【図９】本発明における第３の発明に係る映像信号処理装置に関し、照度に対し信号レベル検出回路３にて生成される利得制御係数Ｋ１、乗算係数Ｋ２の変化特性を示す図である。
【図１０】本発明における第４の発明に係る映像信号処理装置の構成図を示す図である。
【図１１】本発明における第４の発明に係る映像信号処理装置に関し、照度に対し信号レベル検出回路３にて生成される利得制御係数Ｋ１、乗算係数Ｋ２、フィルタ強度係数Ｋ３の変化特性を示す図である。
【図１２】本発明における第５の発明に係る映像信号処理装置の構成図を示す図である。
【図１３】本発明における第６の発明に係る映像信号処理装置の構成図を示す図である。
【図１４】本発明における第６の発明に係る映像信号処理装置に関し、照度に対し信号レベル検出回路３にて生成される利得制御係数Ｋ１、乗算係数Ｋ２、フィルタ強度係数Ｋ３の変化特性を示す図である。
【図１５】従来技術に係る映像信号処理装置の構成図を示す図である。
【図１６】従来技術に係る映像信号処理装置に関し、照度に対し信号レベル検出回路３にて生成される利得制御係数Ｋ１’の変化特性を示す図である。
【図１７】従来技術に係る映像信号処理装置の別の例の構成図を示す図である。
【図１８】従来技術に係る映像信号処理装置のさらに別の例の構成図を示す図である。
【符号の説明】
１  ＧＣＡ（Ｇａｉｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）回路
２  Ａ／Ｄ変換器
３  信号レベル検出回路
４  Ｄ／Ａ変換器
５，７，１４，２７，２９，３１  画像メモリ
６，８，１１，２０，２６  加算器
９，２４，２５  乗算器
１０  ラインメモリ
１２  第１のスケーリング回路
１３，１８，１９，３２  切換回路
１５，２８，３０  メモリＩ／Ｆ
１６  累積加算器
１７  第２のスケーリング回路
２１  フレーム巡回型ノイズリダクション回路
２２  動き検出回路
２３  係数制御部
【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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【図１７】
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【図１８】
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