JPH09312788A

JPH09312788A - 雑音低減回路

Info

Publication number: JPH09312788A
Application number: JP8128472A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Izumi; 吉則和泉; Masahide Naemura; 昌秀苗村; Atsushi Fukuda; 淳福田; Tadanobu Mizutani; 肇伸水谷
Original assignee: Nippon Hoso Kyokai NHK; Japan Broadcasting Corp
Current assignee: Japan Broadcasting Corp
Priority date: 1996-05-23
Filing date: 1996-05-23
Publication date: 1997-12-02

Abstract

(57)【要約】【課題】従来から知られている各種の雑音低減手法で
は、それらに付随して生じる欠点をなくすための適応処
理が必要となることから、回路構成が複雑になるという
問題があった。【解決手段】画像のノイズ低減を図るにあたり、空間
的ＬＰＦ、時間的ＬＰＦ、エッジ保存型空間的ＬＰＦと
いったそれぞれに特性の異なる３以上のノイズフィルタ
（２，４，６）の出力（ａ，ｂ，ｃ）と原信号との差分
の絶対値を比較し（１４）、これが最小になるノイズフ
ィルタを画素毎に選択する（１６）ことにより、適正な
雑音低減が行えるようになる。さらに、直流加算型雑音
低減装置の基準信号として用いることにより、インパル
ス性ノイズと同等な扱いを受けるインパルス性画像の画
質劣化を低減することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像のノイズを低
減する際に画質劣化を抑えた雑音低減回路に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来から知られている雑音低減回路とし
て、高域成分をノイズとみなして、低減成分のみを帯域
制限することにより雑音低減効果を得る、ローパスフィ
ルタを用いた空間的処理手法による雑音低減回路；時間的に雑音の相関が低いことを利用して、テンポ
ラル・フィルタを用いた時間的処理手法による雑音低減
回路；インパルス性ノイズの除去に有効な、メディアン・
フィルタを用いた手法による雑音低減回路；が知られて
いる。

【０００３】また、本出願人による特開平７−２５０２
６４号公報には、直流加算（ｄｃシフト）型雑音低減回
路が開示されている。この直流加算（ｄｃシフト）型雑
音低減回路は、動画像信号あるいは高域雑音が重畳され
ている音声信号に対して優れた雑音低減効果を奏するも
のであって、その基準信号を発生するために、メディア
ン・フィルタ等のＬＰＦ回路が使用されている。すなわ
ち、上記〜に記載した各種の雑音低減回路を用いて
上記基準信号を発生させることが可能である。

【０００４】なお、この直流加算（ｄｃシフト）型雑音
低減回路で用いられる基準信号発生回路では、従来から
知られているＬＰＦ回路を用い得るのみならず、フィル
タ出力をそのままハイビジョン等の高精細度が要求され
る映像信号として用いるには、歪みが大きすぎるもので
あってもさしつかえない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述した通り、雑音低
減を行うための各種の手法が知られているが、上記で
述べた空間的処理手法では空間的なボケが生じ、上記
で述べた時間的処理手法では時間的な動きボケが生じ、
さらに上記で述べたメディアン・フィルタでは偽信号
が発生するという欠点がある。

【０００６】そこで、これらの欠点を克服するために、
空間的処理手法ではエッジ量でその帯域を制御したり
（コアリング）、メディアン・フィルタと組み合わせた
り、ｄｃシフトしたりしてエッジでのボケを避ける工夫
がなされている。

【０００７】また、時間的処理手法では、動きによるボ
ケを避けるため、動き適応処理を行ったり、動き補正を
行ったりしている。

【０００８】さらに、メディアン・フィルタでは空間的
処理手法と組み合わせて、エッジまたはインパルスノイ
ズのあるところではメディアン・フィルタを用い、それ
以外では空間的処理手法を用いることにより、メディア
ン・フィルタによる偽信号の発生を避ける工夫がなされ
ている。

【０００９】このように、従来から知られている各種の
雑音低減手法では、それらに付随して生じる欠点をなく
すための適応処理が必要となることから、回路構成が複
雑になるという問題があった。

【００１０】また、既述の直流加算（ｄｃシフト）型雑
音低減回路で用いる基準信号発生回路（すなわち、従来
の雑音低減回路）はそれぞれ欠点を持っているものの、
いずれも本来の雑音低減回路としての機能を有している
フィルタであるので、それぞれの欠点を適宜補うことに
より、そのフィルタ出力をそのまま高精細度が要求され
る映像出力として用いることが可能となる。

【００１１】よって本発明の第１の目的は、上述の点に
鑑み、簡易な構成にも拘りなく、画質劣化の少ない適正
な雑音低減を可能とした雑音低減回路を提供することに
ある。

【００１２】また本発明の第２の目的は、直流加算（ｄ
ｃシフト）型雑音低減回路の基準信号発生回路として用
いることにより、インパルス性ノイズと同等な扱いを受
けるインパルス性画像の画質劣化を低減することができ
る雑音低減回路を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明に係る雑音低減回路は、入力端子に入力さ
れた信号がそれぞれ供給される互いに濾波特性の異なる
３以上のフィルタと、該各フィルタ出力と前記入力端子
に入力された信号との差分を出力する前記フィルタ数と
同数の差分回路と、該各差分回路出力の絶対値の中で最
小の絶対値となる差分回路に係る一つの前記フィルタ出
力を選択して出力する選択回路とを具備したものであ
る。ここで、前記３以上のフィルタは、少なくとも、空
間的ＬＰＦと、時間的ＬＰＦと、メディアン・フィルタ
とを含む。

【００１４】前記空間的ＬＰＦは、サンプリング化画像
信号における所望時刻のサンプリング信号と時間方向に
前後の複数のサンプリング信号を入力信号とし、各サン
プリング信号を予め定められた係数を掛けて加算して出
力信号とする１次元の空間的ＬＰＦを用いることができ
る。あるいは、前記空間的ＬＰＦは、サンプリング化画
像信号における所望走査線の所望時刻のサプリング信号
と前後走査線の複数の走査線の所望時刻のサンプリング
信号とを入力信号とし、各サンプリング信号を予め定め
られた係数を掛けて加算して出力信号とする１次元の空
間的ＬＰＦを用いることができる。さらに、前記空間的
ＬＰＦは、サンプリング化画像信号における垂直方向複
数ラインおよび水平方向複数サンプルにわたる２次元に
分布する複数のサンプリング信号を入力信号とし、各サ
ンプリング信号を予め定められた係数を掛けて加算して
出力信号とする２次元の空間的ＬＰＦを用いることがで
きる。

【００１５】また、前記時間的ＬＰＦは、入力信号と再
帰入力を予め定められた比率で加算して出力すると共
に、該出力信号を予め定められた時間だけ遅延して前記
再帰入力とするリカーシブ型テンポラル・フィルタを用
いることができる。

【００１６】前記メディアン・フィルタは、サンプリン
グ化画像信号における所望時刻のサンプリング信号と時
間方向に前後の複数のサンプリング信号を入力信号と
し、そのサンプリング信号の中から電圧値が中間値のサ
ンプリング信号を出力信号とする１次元のメディアン・
フィルタを用いることができる。また、前記メディアン
・フィルタは、サンプリング化画像信号における所望走
査線の所望時刻のサンプリング信号と前後走査線の複数
の走査線の所望時刻のサンプリング信号とを入力信号と
し、そのサンプリング信号の中から電圧値が中間値のサ
ンプリング信号を出力信号とする１次元のメディアン・
フィルタを用いることができる。あるいは、前記メディ
アン・フィルタは、サンプリング化画像信号における垂
直方向複数ラインおよび水平方向複数サンプルにわたる
２次元に分布する複数のサンプリング信号を入力信号と
し、そのサンプリング信号の中から電圧値が中間値のサ
ンプリング信号を出力信号とする２次元のメディアン・
フィルタを用いることができる。

【００１７】本発明に係るその他の雑音低減回路は、第
１の入力端子に入力された信号と第２の入力端子に入力
された信号の電圧値を比較する比較手段と、該比較手段
により前記第１の入力端子に入力された信号の電圧が前
記第２の入力端子に入力された信号の電圧より大きいと
判断された場合には第３の入力端子に入力された直流電
圧を前記第１の入力端子に入力された信号から減算した
信号を出力信号とし、前記第１の入力端子に入力された
信号の電圧が前記第２の入力端子に入力された信号の電
圧より小さいと判断された場合には前記第３の入力端子
に入力された直流電圧を前記第１の入力端子に入力され
た信号に加算した信号を出力信号とし、前記第１の入力
端子に入力された信号と前記第２の入力端子に入力され
た信号の電圧値が等しいと判断された場合には前記第１
の入力端子に入力された信号を出力信号とする選択加減
算手段とを具備した雑音低減回路において、前記第２の
入力端子の前段に、上述した雑音低減回路を接続し、該
雑音低減回路の入力側端子には前記第１の入力端子に入
力された画像信号と同一の信号を入力する構成を備え
る。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態の一例では、
画像の雑音低減を行うにあたり、特性の異なるｎ種類
（ｎは３以上）の雑音低減装置を用いて、元の画像との
差の絶対値が最小になる手法を画素毎に選択することに
より、複雑な適応処理を用いることなく、各雑音低減処
理手法で生じる画質劣化を生じさせないようにして、適
正な雑音低減を実現する。例えば、ｎ＝３の場合とし
て、空間的雑音低減処理手法と時間的雑音低減処理手法
とエッジ保存型空間的雑音低減処理手法の３種類を用い
ると、３種類の処理手法で処理した画像の中で元の画像
との差の絶対値が最も小さいものを選択することによ
り、それぞれの弱点を補い合い、空間的雑音低減処理手
法におけるボケと時間的雑音低減処理手法における動き
ボケとエッジ保存型空間的雑音処理手法における偽信号
の発生を防ぐことができる。

【００１９】さらに、ノイズ量に応じて直流を加算もし
くは減算することにより雑音を低減する直流加算（ｄｃ
シフト）型雑音低減装置において、加算するか減算する
かを判断する基準を得る手段として用いることにより、
画像のインパルス的変化をノイズと判断することで生じ
るボケに対しても、劣化の少ない雑音低減装置が実現で
きる。

【００２０】

【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳
細に説明する。

【００２１】実施例１図１は、本発明の一実施例による雑音低減回路を示す。
本図において、２はローパス・フィルタ（ＬＰＦ）、４
はメディアン・フィルタ、６はリカーシブ型テンポラル
・フィルタであり、ａ〜ｃは各フィルタの出力信号を示
す。

【００２２】８，１０，１２は減算器であり、入力信号
と各フィルタの出力信号ａ，ｂ，ｃとの差分を表わす差
分信号Ｄａ，Ｄｂ，Ｄｃを出力する。

【００２３】１４は判別回路であり、各々の減算器８，
１０，１２から出力された差分信号のＤａ，Ｄｂ，Ｄｃ
の絶対値を求め、かつ、これら差分絶対値のうちから最
小のものを選択して、選択制御信号ＳＥＬを出力する。

【００２４】１６は選択回路であり、上記の選択制御信
号ＳＥＬの指示の下に、フィルタ出力信号ａ，ｂ，ｃの
いずれか一方を選択して出力する。

【００２５】このように本実施例では、ｎ種類（ｎ≧３
であればよい。図１では、ｎ＝３としてある。）のフィ
ルタにより、それぞれ雑音低減処理した信号と、元の入
力信号とを比較し、その差の絶対値が最小になるものを
画素毎に選択して用いることにより、各雑音低減処理手
法の中で一番元の入力画像に近い画像を選択し、各々の
雑音低減処理手法に起因した画質劣化が生じることを防
止している。

【００２６】かかる本実施例について、さらに詳細に説
明していく。

【００２７】上述した通り、本実施例では、フィルタの
種数ｎをｎ＝３に設定し、空間的雑音低減手段として２
次元のＬＰＦ２（図２に例示してある）、時間的な雑音
低減手段としてリカーシブ型テンポラル・フィルタ６を
（図３に例示してある）、メディアン・フィルタ４とし
て３タップ水平１次元メディアン・フィルタ（図４に例
示してある）を用いている。しかし、図１の構成に限ら
ず、いずれかのフィルタを他の改良された雑音低減手段
に置き換えてもよく、さらにそれらを追加して、４種類
以上としてもよい。

【００２８】なお、図２に示したＬＰＦは、処理対象画
素を中心とした３×３の２次元ＬＰＦの例を示したもの
であるが、処理領域は３×３に限られない。また、１次
元でも良く、いずれも対称・非対称を問わない。さら
に、図４には３タップ型のメディアン・フィルタの例を
示したが、このメディアン・フィルタも、１次元・２次
元あるいは対称・非対称を問わない。

【００２９】図５は、空間的な雑音低減手段であるＬＰ
Ｆ２の入出力特性を示した波形図である。また図６は、
メディアン・フィルタ４の入出力特性を示した波形図で
ある。さらに、図７は、時間的な雑音低減手段であるリ
カーシブ型テンポラル・フィルタ６の入出力特性を示し
た波形図である。

【００３０】図５の（Ａ）および（Ｂ）に示すように、
空間的なＬＰＦ２では動きに関係なくエッジ部分で波形
のなまり（ボケ）が生じる欠点がある。

【００３１】他方、図７の（Ａ）に示すように時間的な
ＬＰＦ（リーカシブ型テンポラル・フィルタ）６では、
静止しているエッジのなまりは生じない。そこで、空間
的なＬＰＦ２によるボケを、この時間的なＬＰＦ６によ
り補うことができる。

【００３２】しかし、図７の（Ｂ）に示すように、時間
的なＬＰＦ６には、動くエッジ部分で波形になまり（ボ
ケ）が生じるという欠点がある。ところが、図６の
（Ａ）および（Ｂ）に示すように、メディアン・フィル
タ４では、エッジが保存され、動いたエッジも保存され
る。よって、メディアン・フィルタ４を用いて得た高域
成分により、時間的なＬＰＦ６による動きボケを補うこ
とができる。

【００３３】図８は、本実施例の全体的な動作を例示し
た波形図である。本図の（Ａ）および図１に示したブロ
ック構成から明らかなように、静止したエッジを表わす
信号が入力された場合には、各フィルタの出力を表わす
図５の（Ａ）〜図７の（Ａ）の中から元の入力波形に最
も近いフィルタ出力が選択されるので、従来の固定され
たフィルタで生じるような劣化を回避することができ
る。

【００３４】同様に、動くエッジを表わす信号が入力さ
れた場合には、図８の（Ｂ）に示すように、元の入力波
形に最も近いフィルタ出力が選択されるので、従来の固
定されたフィルタで生じるような劣化は生じない。

【００３５】このように本実施例によれば、入力信号に
最も近いフィルタ出力を選択する構成としてあるので、
複雑な適応処理を行うことなく、画質劣化の少ない雑音
低減効果が得られる。

【００３６】実施例２上述した実施例ではメディアン・フィルタ４を用いてい
るため、図６の（Ｃ）に示すように、偽信号が発生する
場合がある。

【００３７】この偽信号は、メディアン・フィルタが
「インパルス・ノイズ」と「インパルス性の画像」の判
断ができないことに起因するものである。その結果とし
て、動いた「インパルス性の画像」では、空間的ＬＰＦ
でも時間的ＬＰＦでもメディアン・フィルタでも波形の
なまりが生じ、それを補正することはできない。

【００３８】そこで、水平のメディアン・フィルタでの
劣化を補う目的で、図９に示すように、垂直の特性を持
った垂直メディアン・フィルタ４Ｖを同時に用いて、空
間的ＬＰＦ２と時間的ＬＰＦ（リカーシブ型テンポラル
・フィルタ）６と水平メディアン・フィルタ４Ｈと垂直
メディアン・フィルタ４Ｖからなる４種類のフィルタの
出力のうち、入力信号との差の絶対値が最小なものを判
別回路１４′で選択し、選択制限信号ＳＥＬ′を選択回
路１６′に供給する。

【００３９】このことにより、水平のインパルス性画像
の劣化を減らすことができる。ただし、同時にインパル
スノイズに対する雑音低減効果も減少することになる。

【００４０】実施例３そこで、さらに画質劣化の少ない雑音低減回路を提供す
るために、図１あるいは図９の回路によって得られた出
力信号を基準信号とする、直流加算（ｄｃシフト）型雑
音低減回路を図１０に示す。

【００４１】図１０において、３０は直流加算（ｄｃシ
フト）型雑音低減回路であり、本出願人による特開平７
−２５０２６４号公報に詳細な説明がなされている。す
なわち、この直流加算型雑音低減回路３０は、第１の入
力端子に入力された信号と第２の入力端子に入力された
信号の電圧値を比較する比較手段と、該比較手段により
前記第１の入力端子に入力された信号の電圧が前記第２
の入力端子に入力された信号の電圧より大きいと判断さ
れた場合には第３の入力端子に入力された直流電圧を前
記第１の入力端子に入力された信号から減算した信号を
出力信号とし、前記第１の入力端子に入力された信号の
電圧が前記第２の入力端子に入力された信号の電圧より
小さいと判断された場合には前記第３の入力端子に入力
された直流電圧を前記第１の入力端子に入力された信号
に加算した信号を出力信号とし、前記第１の入力端子に
入力された信号と前記第２の入力端子に入力された信号
の電圧値が等しいと判断された場合には前記第１の入力
端子に入力された信号を出力信号とする選択加減算手段
とを具備した構成（図示せず）を有するものである。

【００４２】その他のブロック構成は、図１と同様であ
るので、説明は省略する。

【００４３】図１０に示した雑音低減回路によれば、図
８の（Ｃ）に実線と破線で示したように、図８の（Ｂ）
の如く劣化したインパルス性の画像部分も、直流加算量
程度に劣化が軽減される。

【００４４】

【発明の効果】以上説明した通り本発明によれば、画像
のノイズ低減を図るにあたり、空間的ＬＰＦ、時間的Ｌ
ＰＦ、エッジ保存型空間的ＬＰＦといったそれぞれ特性
の異なる３以上のノイズフィルタの出力と原信号との差
分の絶対値を比較し、これが最小になるノイズフィルタ
を画素毎に選択することにより、適正な雑音低減が行え
るようになる。

【００４５】さらに、選択出力を先に提案した直流加算
型雑音低減装置の基準信号として用いることにより、イ
ンパルス性ノイズと同等な扱いを受けるインパルス性画
像の画質劣化を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示すブロック図であ
る。

【図２】本実施例における２次元ローパス・フィルタの
構成例を示す説明図である。

【図３】本実施例におけるリカーシブ型テンポラル・フ
ィルタの構成例を示すブロック図である。

【図４】本実施例における３タップ型メディアン・フィ
ルタの構成例を示すブロック図である。

【図５】図２の２次元ローパス・フィルタを用いた雑音
低減処理の説明図である。

【図６】図４のメディアン・フィルタを用いた雑音低減
処理の説明図である。

【図７】図３のリカーシブ型テンポラル・フィルタを用
いた雑音低減処理の説明図である。

【図８】図１に示した実施例の処理動作を示す波形図で
ある。

【図９】本発明の第２の実施例を示すブロック図であ
る。

【図１０】本発明の第３の実施例を示すブロック図であ
る。

【符号の説明】

２２次元ＬＰＦ（ローパス・フィルタ）４メディアン・フィルタ４Ｈ水平メディアン・フィルタ４Ｖ垂直メディアン・フィルタ６リカーシブ型テンポラル・フィルタ８，１０，１０Ｈ，１０Ｖ，１２減算器１４，１４′ 判別回路（各差分絶対値の最小値検出）１６，１６′ 選択回路３０直流加算（ｄｃシフト）型雑音低減回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者水谷肇伸東京都世田谷区砧一丁目10番11号日本放送協会放送技術研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力端子に入力された信号がそれぞれ供
給される互いに濾波特性の異なる３以上のフィルタと、該各フィルタ出力と前記入力端子に入力された信号との
差分を出力する前記フィルタ数と同数の差分回路と、該各差分回路出力の絶対値の中で最小の絶対値となる差
分回路に係る一つの前記フィルタ出力を選択して出力す
る選択回路とを具備したことを特徴とする雑音低減回
路。
【請求項２】請求項１記載の雑音低減回路において、
前記３以上のフィルタは、少なくとも、空間的ＬＰＦと、時間的ＬＰＦと、メディアン・フィル
タとを含むことを特徴とする雑音低減回路。
【請求項３】請求項２記載の雑音低減回路において、
前記空間的ＬＰＦは、サンプリング化画像信号における所望時刻のサンプリン
グ信号と時間方向に前後の複数のサンプリング信号を入
力信号とし、各サンプリング信号を予め定められた係数
を掛けて加算して出力信号とする１次元の空間的ＬＰＦ
であることを特徴とする雑音低減回路。
【請求項４】請求項２記載の雑音低減回路において、
前記空間的ＬＰＦは、サンプリング化画像信号における所望走査線の所望時刻
のサプリング信号と前後走査線の複数の走査線の所望時
刻のサンプリング信号とを入力信号とし、各サンプリン
グ信号を予め定められた係数を掛けて加算して出力信号
とする１次元の空間的ＬＰＦであることを特徴とする雑
音低減回路。
【請求項５】請求項２記載の雑音低減回路において、
前記空間的ＬＰＦは、サンプリング化画像信号における垂直方向複数ラインお
よび水平方向複数サンプルにわたる２次元に分布する複
数のサンプリング信号を入力信号とし、各サンプリング
信号を予め定められた係数を掛けて加算して出力信号と
する２次元の空間的ＬＰＦであることを特徴とする雑音
低減回路。
【請求項６】請求項２記載の雑音低減回路において、
前記時間的ＬＰＦは、入力信号と再帰入力を予め定められた比率で加算して出
力すると共に、該出力信号を予め定められた時間だけ遅
延して前記再帰入力とするリカーシブ型テンポラル・フ
ィルタであることを特徴とする雑音低減回路。
【請求項７】請求項２記載の雑音低減回路において、
前記メディアン・フィルタは、サンプリング化画像信号における所望時刻のサンプリン
グ信号と時間方向に前後の複数のサンプリング信号を入
力信号とし、そのサンプリング信号の中から電圧値が中
間値のサンプリング信号を出力信号とする１次元のメデ
ィアン・フィルタであることを特徴とする雑音低減回
路。
【請求項８】請求項２記載の雑音低減回路において、
前記メディアン・フィルタは、サンプリング化画像信号における所望走査線の所望時刻
のサンプリング信号と前後走査線の複数の走査線の所望
時刻のサンプリング信号とを入力信号とし、そのサンプ
リング信号の中から電圧値が中間値のサンプリング信号
を出力信号とする１次元のメディアン・フィルタである
ことを特徴とする雑音低減回路。
【請求項９】請求項２記載の雑音低減回路において、
前記メディアン・フィルタは、サンプリング化画像信号における垂直方向複数ラインお
よび水平方向複数サンプルにわたる２次元に分布する複
数のサンプリング信号を入力信号とし、そのサンプリン
グ信号の中から電圧値が中間値のサンプリング信号を出
力信号とする２次元のメディアン・フィルタであること
を特徴とする雑音低減回路。
【請求項１０】第１の入力端子に入力された信号と第
２の入力端子に入力された信号の電圧値を比較する比較
手段と、該比較手段により前記第１の入力端子に入力さ
れた信号の電圧が前記第２の入力端子に入力された信号
の電圧より大きいと判断された場合には第３の入力端子
に入力された直流電圧を前記第１の入力端子に入力され
た信号から減算した信号を出力信号とし、前記第１の入
力端子に入力された信号の電圧が前記第２の入力端子に
入力された信号の電圧より小さいと判断された場合には
前記第３の入力端子に入力された直流電圧を前記第１の
入力端子に入力された信号に加算した信号を出力信号と
し、前記第１の入力端子に入力された信号と前記第２の
入力端子に入力された信号の電圧値が等しいと判断され
た場合には前記第１の入力端子に入力された信号を出力
信号とする選択加減算手段とを具備した雑音低減回路に
おいて、前記第２の入力端子の前段に、請求項１ないし
９のいずれか一項記載の雑音低減回路を接続し、該雑音
低減回路の入力側端子には前記第１の入力端子に入力さ
れた画像信号と同一の信号を入力することを特徴とする
雑音低減回路。