JPS5925426B2 - Noise removal circuit - Google Patents
Noise removal circuitInfo
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- JPS5925426B2 JPS5925426B2 JP51066180A JP6618076A JPS5925426B2 JP S5925426 B2 JPS5925426 B2 JP S5925426B2 JP 51066180 A JP51066180 A JP 51066180A JP 6618076 A JP6618076 A JP 6618076A JP S5925426 B2 JPS5925426 B2 JP S5925426B2
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- Television Signal Processing For Recording (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】
入力信号例えばVTRから得られた映像信号中に含まれ
る雑音を除去するには、ローパスフィルタやハイパスフ
ィルタを有する雑音除去回路を使用するのが一般的であ
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION To remove noise contained in an input signal, such as a video signal obtained from a VTR, a noise removal circuit having a low-pass filter or a high-pass filter is generally used.
例えば、第1図に示すように端子1に供給された映像信
号Siをローパスフィルタ2及びハイパスフィルタ3に
夫々供給し、ハイパスフィルタ3で得た出力は更に第2
図曲線□で示すように、不感帯Taを有する入出力特性
になされた非線形回路4に供給して不感帯7a内に存す
る雑音を除去した出力信号を得た後、上述したローパス
フィルタ2の出力と共に合成器5に供給して端子6より
雑音信号の含まれていない出力映像信号50を得るよう
にしたものである。For example, as shown in FIG. 1, a video signal Si supplied to a terminal 1 is supplied to a low-pass filter 2 and a high-pass filter 3, respectively, and the output obtained from the high-pass filter 3 is further transmitted to a second filter.
As shown by the curve □ in the figure, the output signal is supplied to the nonlinear circuit 4 which has an input/output characteristic having a dead zone Ta to remove the noise present in the dead zone 7a, and then synthesized with the output of the low-pass filter 2 described above. 5, and an output video signal 50 containing no noise signal is obtained from a terminal 6.
この雑音除去回路は高い周波数領域内に存する雑音成分
を除去することによつて画質の改善を図るものであるが
、このようにローパスフィルタやハイパスフィルタ等の
フィルタ回路を用いた場合には次のような欠点を有する
ものである。This noise removal circuit aims to improve image quality by removing noise components that exist in the high frequency range, but when filter circuits such as low-pass filters and high-pass filters are used in this way, the following It has the following drawbacks.
即ち、この従来の回路では映像信号Si中の信号成分と
雑音成分との分離が不十分なことに加え、・・ィパスフ
ィルタ3の出力の信号成分が非線形回路4で大きな歪を
受けるため、再生画像の背景等の輝度変化の少ない部分
に於ける微細な輝度変化が消滅し、その結果輝度変化の
緩やかな部分に対応した画像にうろこ状の模様が生起さ
れてしまう。That is, in addition to insufficient separation of the signal component and noise component in the video signal Si in this conventional circuit, the signal component of the output of the pass filter 3 is subjected to large distortion in the nonlinear circuit 4. Fine brightness changes in parts of the reproduced image where the brightness changes are small, such as the background, disappear, and as a result, a scaly pattern is generated in the image corresponding to the parts where the brightness changes are gradual.
これとは逆に輝度変化が急峻であるとスメヤーが生じ画
像の鮮鋭度が劣化する欠点を有する。これらの画像劣化
をあまり受けずに雑音を除去するには即ち、信号成分中
の雑音を有効に除去するには、信号成分と雑音成分とを
より良く分離し、その後、雑音除去する信号操作を行い
、然も、その信号操作に際しては、その際歪を受ける信
号が人の視覚特性からあまり目立たないようにすればよ
い。このような各条件を満足させるには、直交変換を利
用すればよい。On the other hand, if the brightness changes are steep, smear occurs and the sharpness of the image deteriorates. In order to remove noise without suffering much image degradation, that is, to effectively remove noise in signal components, it is necessary to better separate the signal component and noise component, and then perform signal manipulation to remove the noise. However, when manipulating the signal, it is only necessary to make the signal subjected to distortion less noticeable from the human visual characteristics. In order to satisfy each of these conditions, orthogonal transformation may be used.
直交変換を用いて雑音を除去し、画質劣化の改善を図ら
んとする思想は、即に本出願人によつて提案されている
が、本発明ではこの直交変換を利用した雑音除去回路に
あつて、更に後述する如く逆変換された出力を荷重平均
して取出すことによつて、画像歪の分布を少なくし、以
つて画質の一層の改善を図つたものである。以下図面を
参照して本発明による直交変換を用いた雑音除去回路を
説明するも、その説明に先立ち先ず、直交変換について
若干記述しよう。今、入力信号たる映像信号系列のブロ
ックをX、同様に出力信号系列のブロックをY、そして
直交変換マトリックスをA、逆変換マトリックスを同様
にBで表わせば従つて、入力信号を直交変換すると、
従つて、逆変換出力は、
従つて、変換係数即ち、直交変換出力Yは行ベクトルと
入力信号との一次結合となる。The idea of using orthogonal transform to remove noise and improve image quality deterioration was immediately proposed by the applicant, but the present invention deals with a noise removal circuit that uses this orthogonal transform. Furthermore, as will be described later, the inversely transformed output is taken out by taking a weighted average, thereby reducing the distribution of image distortion and thereby further improving the image quality. A noise removal circuit using orthogonal transform according to the present invention will be described below with reference to the drawings, but first, a few words about orthogonal transform will be described first. Now, if the block of the video signal sequence which is the input signal is represented by X, similarly the block of the output signal sequence is represented by Y, the orthogonal transformation matrix is represented by A, and the inverse transformation matrix is similarly represented by B. Therefore, when the input signal is orthogonally transformed, Therefore, the inverse transform output is: Therefore, the transform coefficient, that is, the orthogonal transform output Y is a linear combination of the row vector and the input signal.
ところで、本発明に於いてはワルシユ、アダマール、バ
ール等の直交変換を使用することができるが、本例に於
いてはテレビ信号の性質を良く抽出できると共に、逆変
換が変換と同一の手順で行うことのできる等の特徴を有
したアダマール変換を使用した場合について例示しよう
。By the way, in the present invention, orthogonal transforms such as Warschu, Hadamard, and Barr can be used, but in this example, the characteristics of the television signal can be well extracted, and the inverse transform can be performed using the same procedure as the transform. Let us exemplify the case of using the Hadamard transformation, which has the characteristics of being able to perform the following.
第3図は本出願人がすでに提案した直交変換利用の雑音
除去回路の一例で、本例では一次元での直交変換の場合
を示す。FIG. 3 shows an example of a noise removal circuit using orthogonal transform that has already been proposed by the applicant, and this example shows the case of one-dimensional orthogonal transform.
即ち、ある水平走査区間における映像信号中に連続した
複数の単位領域(画像としてみれば1絵素分)に対して
、これら複数の単位領域に対応する信号を直交変換する
ようにした場合である。端子11に供給された映像信号
Siは時間的に同時化された複数の映像信号を得るため
並列化回路12に供給される。That is, this is a case where signals corresponding to a plurality of consecutive unit areas (corresponding to one picture element in terms of an image) are orthogonally transformed in a video signal in a certain horizontal scanning section. . The video signal Si supplied to the terminal 11 is supplied to a parallelization circuit 12 to obtain a plurality of temporally synchronized video signals.
並列化回路12は直列接続された複数の遅延線によつて
構成され、遅延線の使用個数等は後述する直交変換回路
のマトリツクス構成から定められる。この例に於いては
3個の遅延線12a〜12cが直列接続されて構成され
る。尚、その遅延量τは共に等しく選ばれ、この例に於
いては100n秒程度である。The parallelization circuit 12 is composed of a plurality of delay lines connected in series, and the number of delay lines to be used is determined from the matrix configuration of the orthogonal transformation circuit, which will be described later. In this example, three delay lines 12a to 12c are connected in series. Note that the delay amounts τ are both selected to be equal, and in this example are about 100 ns.
この遅延量τは映像信号Siの全帯域をサンプリングす
るに必要なサンプリング周波数によつて決定され、例え
ば映像信号Siの全帯域が4.5MHz程度であるなら
ば、そのサンプリング周波数は10MHz程度であるの
で、その場合に於いては遅延量τは100n秒に選ばれ
る。ところで、端子11に供給された映像信号、即ち非
遅延出力をSilとして示せば、並列化するための遅延
線12a〜12cから得た複数の遅延出力Si2〜Si
4は夫々直交変換回路20に供給される。This delay amount τ is determined by the sampling frequency necessary to sample the entire band of the video signal Si. For example, if the entire band of the video signal Si is approximately 4.5 MHz, the sampling frequency is approximately 10 MHz. Therefore, in that case, the delay amount τ is selected to be 100 ns. By the way, if the video signal supplied to the terminal 11, that is, the non-delayed output, is denoted as Sil, then the plurality of delayed outputs Si2 to Si obtained from the delay lines 12a to 12c for parallelization are
4 are respectively supplied to the orthogonal transform circuit 20.
この直交変換回路20としては上述したようにアダマー
ル変換を採用している。説明の便宜上、本例に於いては
、4次のアダマール変換マトリツクスH4を使用したも
のについて例示しよう。The orthogonal transform circuit 20 employs Hadamard transform as described above. For convenience of explanation, in this example, a case using a fourth-order Hadamard transformation matrix H4 will be exemplified.
従つて、そのマトリツクス構成は次に示す(8)式のよ
うになる。この4次アダマール変換マトリツクスH4を
具現するには、第4図のように構成すればよい。Therefore, the matrix structure is as shown in equation (8) below. In order to realize this fourth-order Hadamard transformation matrix H4, the structure shown in FIG. 4 may be used.
4次のアダマール変換回路20は図のように4本の行線
11〜14と4本の列線m1〜M4を夫々有し、行線1
1〜14はこれらに供給される信号を夫夫正、負別々に
取り出す為に、更に2本の行線に分岐され、そのうちの
一方の行線には夫々位相反転回路15が設けられる。The fourth-order Hadamard transform circuit 20 has four row lines 11 to 14 and four column lines m1 to M4, respectively, as shown in the figure.
1 to 14 are further branched into two row lines in order to extract the positive and negative signals supplied thereto separately, and one of the row lines is provided with a phase inversion circuit 15, respectively.
そしてこれら複数の行線と列線との間には(8)式のマ
トリツクス条件を夫夫満足するように、複数の減衰器1
3が夫々所望とする線間に接続される。従つて、今複数
の行線11〜14の端子21a〜21dに夫々並列化回
路12で得た出力Sil〜Si4を供給すれば、複数列
線m1〜M4の端子22a〜22dからは夫々所望とし
た直交変換出力SOl〜S−04を得る。A plurality of attenuators 1 are provided between the plurality of row lines and column lines so as to satisfy the matrix condition of equation (8).
3 are connected between the desired lines. Therefore, if the outputs Sil to Si4 obtained by the parallel circuit 12 are now supplied to the terminals 21a to 21d of the plurality of row lines 11 to 14, respectively, the desired outputs will be output from the terminals 22a to 22d of the plurality of column lines m1 to M4, respectively. orthogonal transform outputs SO1 to S-04 are obtained.
これら直交変換出力は夫夫次式で示すようになる。次に
、このようにして得た直交変換出力SOl〜SO4の性
質を吟昧してみよう。These orthogonal transformation outputs are expressed by the following equation. Next, let us examine the properties of the orthogonal transform outputs SO1 to SO4 obtained in this way.
映像信号の電力スペクトラムは第8図で示すように低周
波成分を多く含むので、なだらかに変化する部分が多い
。Since the power spectrum of the video signal contains many low frequency components as shown in FIG. 8, there are many parts that change smoothly.
又周知のように映像信号の高周波成分は画像の輪郭部分
などビ対応し、又、低周波成分は明るさがあまり変化し
ない画像の位置に対応する。従つて、直交変換出力のう
ちで次数の低い変換出力即ちこの例に於いてはSOlは
低い周波数成分を多く含む傾向が強く、これとは逆に次
数の高い直交変換出力即ち、SO2〜SO4は高い周波
数成分を含む傾向にある。8次、16次等の高次の変換
マトリツクスの場合はその傾向が強い。Furthermore, as is well known, the high frequency components of the video signal correspond to the contours of the image, and the low frequency components correspond to positions in the image where the brightness does not change much. Therefore, among the orthogonal transform outputs, the low-order transform output, that is, SO1 in this example, has a strong tendency to contain many low frequency components, whereas the high-order orthogonal transform outputs, that is, SO2 to SO4, have a strong tendency to contain many low frequency components. It tends to contain high frequency components. This tendency is strong in the case of high-order transformation matrices such as 8th and 16th orders.
換言するならば、映像信号を直交変換することによつて
、この映像信号は低次の直交変換出力に集中し、高次に
なればなる程、その直交変換出力中にはあまり現われな
くなることを意味するものである。一方、VTRなどの
出力より得られた映像信号中に含まれる雑音は略々全帯
域に亘つて分布しており、ランダムな雑音と考えられる
。In other words, by orthogonally transforming a video signal, this video signal is concentrated in the low-order orthogonal transform output, and the higher the order, the less it appears in the orthogonal transform output. It means something. On the other hand, noise contained in a video signal obtained from the output of a VTR or the like is distributed over substantially the entire band and is considered to be random noise.
従つてこのような雑音をもつ映像信号を直交変換した場
合には、雑音成分は各直交変換出力中に略々一様の振幅
で分布することになるが、上述した理由に基づき、次数
の低〜・直交変換出力は、S/Nが良く、次数の高い直
交変換出力は雑音成分の方が優勢になる為、そのS/N
は劣化する。これらのことから言えることは直交変換出
力のレベルが大きい場合には、これは映像信号成分とみ
なしてよい。Therefore, when a video signal with such noise is orthogonally transformed, the noise components will be distributed with approximately uniform amplitude in each orthogonal transform output. ~・The orthogonal transform output has a good S/N, and the noise component is dominant in the high-order orthogonal transform output, so its S/N
deteriorates. What can be said from these facts is that when the level of the orthogonal transform output is high, it can be regarded as a video signal component.
逆に直交変換出力のレベルが小さい場合にはこれは雑音
成分とみなしてよい。しかも、上述したようにS/Nが
劣化するのは高い周波数成分に於いてであるが、この高
域成分に対する人の視覚特性は一般に低下する関係土、
高域部分における再生時の再現度が悪くても、再現画像
に対する影響力はあまりない。以上のことから、直交変
換出力が雑音の周波数スペクトラムで略々決定されるよ
うな低レベルである場合には、これを雑音成分と作なし
て除去するように構成したものである。On the other hand, if the level of the orthogonal transform output is small, it may be regarded as a noise component. Moreover, as mentioned above, the S/N deteriorates in high frequency components, but human visual characteristics for these high frequency components generally deteriorate.
Even if the reproducibility in the high frequency region during reproduction is poor, it does not have much influence on the reproduced image. From the above, when the orthogonal transform output is at a low level that is approximately determined by the frequency spectrum of noise, it is configured to treat it as a noise component and remove it.
その為、直交変換回路20の後段には非線形回路16を
設け、夫々の直交変換出力SOl〜SO4をこの非線形
回路16に供給することにより、第2図で示した不感帯
7a内に存する雑音を除去するようにしたものである。Therefore, a non-linear circuit 16 is provided at the subsequent stage of the orthogonal transform circuit 20, and by supplying the respective orthogonal transform outputs SO1 to SO4 to this non-linear circuit 16, the noise present in the dead zone 7a shown in FIG. 2 is removed. It was designed to do so.
本例に於いては直交変換出力SOlを除く他の出力SO
2〜SO4の伝送路上に夫々非線形回路16a〜16c
を設け、夫々の信号SO2〜SO4に含まれる雑音を除
去するようにしたものである。In this example, other outputs SO1 except the orthogonal transformation output SO1
Nonlinear circuits 16a to 16c are installed on the transmission paths of 2 to SO4, respectively.
is provided to remove noise contained in each of the signals SO2 to SO4.
尚、最初の直交変換出力SOlに非線形回路16を介在
させない理由は再現画像に大きな影響を及ぼすこの出力
SOlに波形歪等が生じないようにする為である。第2
図で示すような入出力特性を有した非線形回路16の具
体的な回路例は第5図に示してある。Note that the reason why the nonlinear circuit 16 is not interposed in the first orthogonal transformation output SO1 is to prevent waveform distortion etc. from occurring in this output SO1, which greatly affects the reproduced image. Second
A specific circuit example of the nonlinear circuit 16 having input/output characteristics as shown in the figure is shown in FIG.
以下に述べる非線形回路16は従来周知のものであるか
ら、その概略を説明するに、直交変換出力はバツフア一
用の増巾器21を介して、夫々所望の方向に直流バイア
スを与える回路22A及び22Bに供給される。一方の
回路22Aは図示するように正方向に信号を偏らせ従つ
て他方の回路22Bは負方向に信号を偏らせる。これら
の回路22A,22Bで得た出力は半波整流回路23A
,23Bに供給されたのち合成器24に供給される。Since the nonlinear circuit 16 described below is conventionally well-known, its outline will be explained as follows: The orthogonal conversion output is passed through an amplifier 21 for buffering, and a circuit 22A and a circuit 22A that apply DC bias in a desired direction, respectively. 22B. One circuit 22A biases the signal in the positive direction as shown and the other circuit 22B biases the signal in the negative direction. The outputs obtained from these circuits 22A and 22B are sent to the half-wave rectifier circuit 23A.
, 23B, and then supplied to the combiner 24.
従つて、この合成器24より得られる合成出力は、所望
とするレベル以下即ち、第2図の不感帯7a内に存する
雑音成分の除去された出力が得られることになる。なぉ
、本発明に適用できる非線形回路は上例に限られること
なく、例えば第6図で示すような入出力特性になされた
非線形回路でも勿論よい。Therefore, the synthesized output obtained from the synthesizer 24 is below the desired level, that is, from which noise components existing within the dead zone 7a in FIG. 2 are removed. Note that the nonlinear circuit applicable to the present invention is not limited to the above example, and may of course be a nonlinear circuit having input/output characteristics as shown in FIG. 6, for example.
この場合には第7図のように構成されるものである。図
において、25Aはバツフア一用の増巾器、26は両波
整流回路、27は比較回路であつて、整流出力が基準値
と比較される。27aは基準値(電圧)の供給端子であ
る。In this case, the configuration is as shown in FIG. In the figure, 25A is an amplifier for the buffer, 26 is a double-wave rectifier circuit, and 27 is a comparison circuit, in which the rectified output is compared with a reference value. 27a is a reference value (voltage) supply terminal.
整流出力が基準値より大きい場合には、この比較出力で
信号伝送路に並列接続されたスイツチ回路28は開放(
オフ)となされ、それ以外ではオンになされる。そのた
め、第6図のような入出力特性が得られるから、目的と
する雑音の除去を達成しうるものである。なお、25B
はバツフア一用の増巾器を示す。このように夫々の伝送
路に所望とする非線形回路16a〜16cを介在させた
状態で夫々直交変換出力SO2〜SO4を供給すれば、
次数の高い直交変換出力中に含まれる雑音成分を除去し
た形の出力が夫々の非線形回路から得られるものである
。これら出力及び上述の直交変換出力SOlは夫々逆変
換回路30に供給される。アダマール変換の場合には逆
変換も変換回路と同一の手順でできる関係上、この逆変
換回路30も上述した直交変換回路20と全く同一の構
成がとられる。When the rectified output is larger than the reference value, the switch circuit 28 connected in parallel to the signal transmission path is opened (
OFF), otherwise it is ON. Therefore, the input/output characteristics shown in FIG. 6 can be obtained, so that the desired noise removal can be achieved. In addition, 25B
indicates a buffer amplifier. In this way, if the orthogonal transform outputs SO2 to SO4 are supplied, respectively, with the desired nonlinear circuits 16a to 16c interposed in the respective transmission paths,
Outputs obtained by removing noise components contained in high-order orthogonal transform outputs are obtained from each nonlinear circuit. These outputs and the above-mentioned orthogonal transform output SO1 are respectively supplied to the inverse transform circuit 30. In the case of the Hadamard transform, the inverse transform can also be performed using the same procedure as the transform circuit, so the inverse transform circuit 30 also has exactly the same configuration as the orthogonal transform circuit 20 described above.
従つて、端子21a〜21dに上述した直交変換出力S
Ol〜SO4を夫々供給すれば、端子22a〜22dか
らは夫々雑音の除去された逆変換出力Si/〜Si4′
が得られることになる。故に、この逆変換出力Si/〜
Si4′を遅延線よりなる直列化回路31に供給するこ
とによつて、端子32からは雑音成分の除去された出力
信号SOを得ることができるものである。直列化回路3
1は並列化回路12と同様に3個の直列接続された遅延
線31a〜31cで構成され、夫々の遅延量は上述した
と同じく100n秒に選ばれる。Therefore, the above-mentioned orthogonal transformation output S is applied to the terminals 21a to 21d.
If Ol~SO4 are supplied, the inverse conversion outputs Si/~Si4' from which noise has been removed are output from the terminals 22a~22d, respectively.
will be obtained. Therefore, this inverse transformation output Si/~
By supplying Si4' to the serialization circuit 31 consisting of a delay line, an output signal SO from which noise components have been removed can be obtained from the terminal 32. Serialization circuit 3
1 is composed of three series-connected delay lines 31a to 31c similar to the parallel circuit 12, and the delay amount of each is selected to be 100 ns as described above.
そして、これら遅延線31a〜31cの夫々所望とする
端子に上述の逆変換出力を供給すれば、単位領域に対応
した映像信号が連続化した目的とする出力信号SOが得
られることになる。このように信号の変換方式として直
交変換及びこれの逆変換を利用すれば、直交変換と逆変
換との間の信号関係が厳密に一致する。Then, by supplying the above-mentioned inversely converted outputs to desired terminals of these delay lines 31a to 31c, the desired output signal SO, which is a continuous video signal corresponding to a unit area, can be obtained. In this way, if orthogonal transformation and its inverse transformation are used as the signal transformation method, the signal relationship between the orthogonal transformation and the inverse transformation will be exactly the same.
その為ローパスフイルタやハイパスフイルタを用いた場
合のように夫々のフイルタ間に於ける振幅や位相特性等
が一致しないことに基づく再現画像の劣化を極めて簡単
に除去することができるものである。又、雑音の除去さ
れる周波数帯は土述したように特に人の視覚特性にあま
り影響を与えない高域成分であるため、雑音除去操作を
経ることによつても、その再現画像に対する影響が少な
い。しかし、影響が全くない訳ではない。輪郭部分など
を直交変換する場合にその影響が現われ、それに伴つて
画像が歪むことも起りうる。このような影響の度合を便
宜上、二次元の直交変換を用いて説明する。二次元の直
交変換の場合では隣り合う2つ以上の水平区間に於ける
映像信号を夫々同時化して直交変換するものである。Therefore, it is possible to very easily remove the deterioration of the reproduced image due to the mismatch in amplitude, phase characteristics, etc. between the respective filters, which occurs when a low-pass filter or a high-pass filter is used. In addition, as mentioned above, the frequency band from which noise is removed is a high-frequency component that does not particularly affect human visual characteristics, so even if the noise is removed, the effect on the reproduced image will be small. few. However, this does not mean that there is no impact. This effect appears when orthogonally transforming contour parts, etc., and the image may be distorted accordingly. For convenience, the degree of such influence will be explained using two-dimensional orthogonal transformation. In the case of two-dimensional orthogonal transformation, video signals in two or more adjacent horizontal sections are respectively synchronized and orthogonally transformed.
例えば第9図で示すように隣り合う水平走査区間の映像
信号SN−SN+1における微細なパターンを直交変換
すればよい。図の例は8次の変換の場合を示し、依つて
、同時化されるべき信号はSil〜Si8までとなる。
入力信号の時系列をそのまま利用して、直交変換すべき
単位領域を第10図のようにプロツク化して表わした場
合、図の1点鎖線で示すような輪郭33を表わす信号が
到来したときの直交変換を含む雑音処理操作について考
察する。8次のアダマール変換マトリツクスH8は周知
のように(代)式で表わされる。For example, as shown in FIG. 9, fine patterns in the video signals SN-SN+1 in adjacent horizontal scanning sections may be orthogonally transformed. The example shown in the figure shows the case of 8th order conversion, and therefore the signals to be synchronized are from Sil to Si8.
If the time series of the input signal is used as it is and the unit area to be orthogonally transformed is expressed as a block as shown in FIG. We consider noise processing operations involving orthogonal transforms. As is well known, the 8th order Hadamard transformation matrix H8 is expressed by the following equation.
説明の都合上輪郭33を表わす信号以外のレベルが零で
あるものとすれば、第10図Aのように直交変換すべき
領域の一部分のみに輪郭33が表われるような時点では
入力信号Si4及びSi8のみ所定のレベルaを有する
。For convenience of explanation, if it is assumed that the level of signals other than the signal representing the contour 33 is zero, at the time when the contour 33 appears only in a part of the area to be orthogonally transformed as shown in FIG. 10A, the input signals Si4 and Only Si8 has a predetermined level a.
即ち、となるので、同図Aに示す時点における直交変換
出力SOl〜SO8は、(代)式を用いることによつて
、(自)式で示す値となる。That is, the orthogonal transformation outputs SO1 to SO8 at the time point shown in A in the figure become the values shown by the equation (alternative) by using the equation (alternative).
ここで、信号周波数に対する電力スペクトラムは第8図
において示したように、高域になればなるほど電力エネ
ルギーが減少する。Here, as shown in FIG. 8, the power spectrum for the signal frequency is such that the higher the frequency, the lower the power energy.
一方、直交変換出力にあつて高次の変換出力中には低次
のそれに比し高域成分が分布することになるので、次数
の高い直交変換出力はそのレベルが低次の場合よりも小
さくなる傾向にあるから、(自)式に示される直交変換
出力のうち、高次の出力SO3,SO4・・・・・・・
・・のレベルは全て同一の値aではなく漸次減少した値
をとる。そのため、これら高次の出力レベルは非線形特
性の不感帯7aの最大レベル以下となる傾向が強く、依
つて直交変換出力SO2〜SO8を非線形回路16に供
給すると、これらの直交変換出力は全く得られない。On the other hand, in the orthogonal transformation output, high-frequency components are distributed in the high-order transformation output compared to the low-order one, so the level of the high-order orthogonal transformation output is smaller than that of the low-order one. Therefore, among the orthogonal transformation outputs shown in equation (self), the higher-order outputs SO3, SO4...
The levels of . . . do not all take the same value a, but gradually decrease values. Therefore, these high-order output levels have a strong tendency to be below the maximum level of the dead zone 7a of the nonlinear characteristic, and therefore, when the orthogonal transformation outputs SO2 to SO8 are supplied to the nonlinear circuit 16, these orthogonal transformation outputs are not obtained at all. .
即ち、本例では次数の最も低い直交変換出力SOlのみ
逆変換回路30に供給されることになる。SOl=aで
、SO2−・・・・・・=SO8=0の場合の逆変換出
力Sil′〜Si8′は(代)式からとなる。That is, in this example, only the lowest-order orthogonal transform output SO1 is supplied to the inverse transform circuit 30. When SOl=a and SO2-...=SO8=0, the inverse transformation outputs Sil' to Si8' are expressed by the following equations.
(自)式の内容を第10図に示したのと同様なプロツク
をもつて図示すれば、第11図の如くなり、逆変換出力
Si/〜Si8′はすべての単位領域に分布することに
なる。換言するならば、逆変換することによつて第10
図Aで示す輪郭33が再現できず、画像の歪が発生する
ことになる。If the contents of the equation (self) are illustrated using a block similar to that shown in Fig. 10, it will become as shown in Fig. 11, and the inverse transformation output Si/~Si8' will be distributed over all unit areas. Become. In other words, by inversely transforming
The contour 33 shown in Figure A cannot be reproduced, resulting in image distortion.
この現象は第10図Cの場合も同様である。しかし同図
Bの場合では、直交変換出力のうち、1次と5次の出力
SOl,SO5のみ出力され、この場合5次の出力SO
5はそのレベルが前述の場合に比し大きいので非線形回
路16を通しても出力は存在するから、結局逆変換出力
は次のようになる。This phenomenon is the same in the case of FIG. 10C. However, in the case of B in the same figure, among the orthogonal transformation outputs, only the first and fifth order outputs SO1 and SO5 are output, and in this case, the fifth order output SO
5 has a higher level than in the case described above, so there is an output even through the nonlinear circuit 16, so the inversely converted output is as follows.
(自)式の内容を図示すれば、第12図の如くなり、こ
れは取りも直さず第10図Bのパターンを再現している
ことになる。以上の説明から明らかなように、第10図
A及びCで示すような直交変換時点で、特にパターン歪
が顕著に表われることが判る。If the contents of the formula (self) are shown in a diagram, it becomes as shown in FIG. 12, which essentially reproduces the pattern shown in FIG. 10B. As is clear from the above description, pattern distortion is particularly noticeable at the time of orthogonal transformation as shown in FIGS. 10A and 10C.
そこで、本発明ではこのような歪の発生を軽減し、再生
画像の一層の改善を図つたもので、本発明においては、
歪を受け易い単位領域に対応した逆変換出力の出力レベ
ルを他の逆変換出力のレベルよりも減衰させた上で合成
することにより、即ち荷重平均することで目的とする雑
音の除去された出力信号を得るようにしたものである。Therefore, the present invention aims to reduce the occurrence of such distortion and further improve the reproduced image.
By attenuating the output level of the inverse transform output corresponding to a unit area that is susceptible to distortion than the level of other inverse transform outputs and then combining them, that is, by performing weighted averaging, the target noise is removed from the output. It is designed to obtain signals.
例えば、上述したように2次元でしかも8次のアダマー
ル変換を用いて雑音の除去を図る場合には、第13図で
示す如く同時に直交変換すべき領域のうち両側に存する
単位領域に対応した逆変換出力Si/,Si4′,Si
5′及びSifのレベルLl,L4,L5,L8を減衰
させる。For example, when removing noise using a two-dimensional and eight-order Hadamard transform as described above, the inverse Conversion output Si/, Si4', Si
5' and Sif levels Ll, L4, L5, and L8 are attenuated.
例えば逆変換出力の半分の値に選ぶ。1次元で8次のア
ダマール変換の場合では、第14図で示す如く中心の領
域に向つてそのレベルが漸次増大する如く選ばれるもの
である。For example, choose a value that is half of the inverse transform output. In the case of a one-dimensional, eighth-order Hadamard transform, the level is selected such that its level gradually increases toward the central region, as shown in FIG.
次に本発明による雑音除去回路の一例を説明するも、本
倒では2次元の8次アダマール変換による場合で、第1
5図はその要部の系統図である。Next, an example of the noise removal circuit according to the present invention will be explained, but in detail, the case will be based on a two-dimensional 8th-order Hadamard transform.
Figure 5 is a system diagram of the main parts.
前掲図と対応する部分には同一符号を付してその説明は
省略するも、本例では2次元での直交変換を達成するた
め、直交変換回路20の前段には2個の並列化回路12
A,12Bが設けられると共に、一方の並列化回路12
Bの前段には1Hの遅延回路40が介在される。並列化
回路12Bも他方のそれ12Aと同様に構成され、依つ
て12d〜12fは100n秒に選定された遅延回路を
夫々示す。このように一対の並列化回路12A,12B
を設けることによつて、隣り合う水平走査区間の映像信
号SN−SN+1における微細な単位領域に対応した信
号Sil〜Si8が同時化されて直交変換回路20に供
給される。Parts corresponding to those in the previous figure are given the same reference numerals and their explanations are omitted, but in this example, in order to achieve two-dimensional orthogonal transformation, two parallelization circuits 12 are provided before the orthogonal transformation circuit 20.
A, 12B are provided, and one parallel circuit 12
A 1H delay circuit 40 is interposed before the circuit B. The parallel circuit 12B is also constructed similarly to the other circuit 12A, so that 12d to 12f represent delay circuits selected for 100 ns, respectively. In this way, a pair of parallel circuits 12A, 12B
By providing these, the signals Sil to Si8 corresponding to minute unit areas in the video signals SN-SN+1 in adjacent horizontal scanning sections are synchronized and supplied to the orthogonal transformation circuit 20.
直交変換回路20は(代)式のマトリツクスを満足する
ように構成されるは言うまでもなく、依つてその構成は
省略する。複数の直交変換出力SOl〜SO8は対応す
る非線形回路16a〜16gを介して逆変換回路30に
供給される。ここで非線形回路16a〜16gの不感帯
7aの巾Δwは一定になすこともできるが、映像信号S
i中に含まれる雑音成分の多い少ないに応じて可変して
も勿論よい。It goes without saying that the orthogonal transformation circuit 20 is constructed to satisfy the matrix of equation (2), and its construction will therefore be omitted. The plurality of orthogonal transform outputs SO1 to SO8 are supplied to the inverse transform circuit 30 via corresponding nonlinear circuits 16a to 16g. Here, the width Δw of the dead zone 7a of the nonlinear circuits 16a to 16g can be made constant, but
Of course, it may be varied depending on the amount of noise components contained in i.
実施例は後者の場合であつて、その説明は後述する。複
数の逆変換出力Sil′〜Si8″は夫々対応するレベ
ル調整回路36A〜36Gに供給され、第13図で示す
ような所望とするレベル関係に調整される。The embodiment deals with the latter case, and the explanation will be given later. The plurality of inverse conversion outputs Sil' to Si8'' are supplied to corresponding level adjustment circuits 36A to 36G, respectively, and adjusted to a desired level relationship as shown in FIG.
続いて荷重の異なるこれら逆変換出力Si/〜Sifは
直列化回路31A,31Bを経て合成されるが、直列化
回路31A側には信号の同時化と同様、信号の連続化を
図るために1Hの遅延回路37が設けられる。38は合
成器を示す。Subsequently, these inverse conversion outputs Si/~Sif with different loads are combined via serialization circuits 31A and 31B, but the serialization circuit 31A has a 1H signal in order to serialize the signals as well as to synchronize the signals. A delay circuit 37 is provided. 38 indicates a synthesizer.
なお、レベルを減衰させる必要のない逆変換出力の伝送
路上に設けたレベル調整回路36B,36C,36F及
び36Gは省略することも勿論可能である。直列化され
た出力は平均化するため減衰器39に供給される。Note that it is of course possible to omit the level adjustment circuits 36B, 36C, 36F, and 36G provided on the transmission path of the inverse conversion output whose level does not need to be attenuated. The serialized outputs are fed to an attenuator 39 for averaging.
減衰量はレベル調整回路36A〜36Hにおけるレベル
L1・・・・・・・・・L8の総和ΣLnの逆数となる
。このように、逆変換出力Si/〜Si8′の荷重を変
えたのち平均化した場合には、従来の如く逆変換出力S
i/〜Si8″を単純平均化したときよりも、歪の広が
りがそれだけ少なくなり、画像の劣化を防止できる。The amount of attenuation is the reciprocal of the sum ΣLn of the levels L1, . . ., L8 in the level adjustment circuits 36A to 36H. In this way, when the weight of the inverse transformation output Si/~Si8' is changed and then averaged, the inverse transformation output S
The spread of distortion is that much smaller than when simply averaging i/~Si8'', and image deterioration can be prevented.
即ち、単純平均の場合には、直交変換すべき単位領域の
すべてに亘つて歪が一様に分布し、この場合特に信号成
分の存する領域での歪は、信号成分が存在しない領域で
の歪より目立つて表われる。つまり、第10図Aの信号
領域Si4,Si8の歪が目立つ。これに対し、本願発
明では歪の目立つて表われる領域に対応する逆変換出力
のレベルを予め小さくしてあるので、歪が全体に分布し
ても信号領域での歪は少なく見え、画像の劣化を防止で
きるものである。In other words, in the case of simple averaging, the distortion is uniformly distributed over the entire unit area to be orthogonally transformed, and in this case, the distortion in the area where the signal component exists is the same as the distortion in the area where the signal component does not exist. appear more prominently. In other words, the distortion in the signal regions Si4 and Si8 in FIG. 10A is noticeable. On the other hand, in the present invention, the level of the inverse transform output corresponding to the region where distortion is conspicuous is made small in advance, so even if the distortion is distributed throughout, the distortion in the signal region appears to be small, resulting in image deterioration. can be prevented.
ところで、第15図に示す系統図にあつて非線形回路1
6における不感帯・7m1の巾Δwを可変するには次の
ように構成すればよい。By the way, in the system diagram shown in FIG.
In order to vary the width Δw of the dead zone 7 m1 in No. 6, the following configuration may be used.
本例では映像信号の無信号期間、例えば垂直帰線期間中
のブラツクレベルに存在する雑音成分を検出するように
した場合であつて、直交変換出力の伝送路上にはゲート
回路41a〜41gが設けられ、夫々に直交変換出力が
供給される。In this example, a noise component existing at a black level during a no-signal period of a video signal, for example, a vertical retrace period, is detected, and gate circuits 41a to 41g are provided on the transmission path of the orthogonal transform output. and orthogonal transform outputs are supplied to each of them.
一方、42はゲート信号形成回路を示し、入力映像信号
Siに基づいて形成したゲート信号は上述した複数のゲ
ート回路41a〜41gに供給され、垂直帰線期間にお
けるブラツクレベルの雑音成分が抽出される。抽出され
た雑音成分は後段の整流回路及びローパスフイルタから
成る回路43a〜43gに供給され、雑音成分の電力が
求められる。On the other hand, 42 indicates a gate signal forming circuit, and the gate signal formed based on the input video signal Si is supplied to the plurality of gate circuits 41a to 41g described above, and a black level noise component in the vertical retrace period is extracted. . The extracted noise components are supplied to subsequent circuits 43a to 43g consisting of a rectifier circuit and a low-pass filter, and the power of the noise components is determined.
この電力を表わす信号は夫々対応する非線形回路16に
おける不感帯7aの巾制御信号として供給されるもので
、例えば雑音成分が多い場合ではこの電力出力が大きく
なるので、その場合には上述した非線形回路16におけ
る不感帯7aの巾Δwを広げるように非線形素子のバイ
アスを変えるなどして制御すればよく、こうすることに
よつて映像信号中の雑音成分は有効に除去できるように
なる。なお、巾制御信号としては電力を特に使用する必
要はなく、雑音成分の変動に応じた出力が得られるよう
な構成になされた回路を用いればよい。The signal representing this power is supplied as a width control signal of the dead zone 7a in the corresponding nonlinear circuit 16. For example, when there are many noise components, this power output becomes large. Control may be performed by changing the bias of the nonlinear element to widen the width Δw of the dead zone 7a, and by doing so, the noise component in the video signal can be effectively removed. It should be noted that it is not necessary to particularly use electric power as the width control signal, and it is sufficient to use a circuit configured to obtain an output according to fluctuations in the noise component.
以上説明したように本発明では直交変換して雑音の除去
を図るようにしたものであるから、従来に比し雑音を有
効に除去できることに加え、本発明では特に画像の歪を
受け易い直交変換の領域に対応した出力に重みをつけ、
即ち荷重平均化して最終出力を得るようにしたものであ
るから、信号領域での歪が少なく画像の劣化を防止でき
る特徴を有するものである。なお、上述した実施例では
2次元における8次アダマール変換にて雑音を除去する
ようにした場合であるが、次元及び次数の選定及びその
組合せは任意である。As explained above, in the present invention, noise is removed by orthogonal transformation, so in addition to being able to remove noise more effectively than in the past, the present invention eliminates orthogonal transformation, which is particularly susceptible to image distortion. Weight the output corresponding to the area of
That is, since the final output is obtained by weight averaging, it has the characteristic that distortion in the signal region is small and image deterioration can be prevented. In the above-described embodiment, noise is removed using the eight-order Hadamard transform in two dimensions, but the selection and combination of dimensions and orders are arbitrary.
次数の高いアダマール変換を利用する場合ではそれだけ
信号成分と雑音成分との分離が完全になる。その場合の
荷重のかけ方は中心の変換領域に向つて漸次増加する如
く選ぶは言うまでもない。When a Hadamard transform of a higher order is used, the separation of signal components and noise components becomes more complete. Needless to say, in that case, the method of applying the load should be selected so that it gradually increases toward the central conversion region.
第1図は本発明の説明に供する従来の雑音除去回路の一
例を示す系統図、第2図及び第6図は夫夫非線形回路に
使用される入出力特性曲線図、第3図は本発明の説明に
供する直交変換を用いた雑音除去回路の一例を示す系統
図、第4図は直交変換回路の一例を示す回路図、第5図
及び第7図は非線形回路の一例を示す接続図、第8図は
映像信号の電力スペクトラムを示す曲線図、第9図は2
次元の直交変換において使用される映像信号の波形図、
第10図〜第12図は直交変換による画像歪の説明に供
する図、第13図及び第14図は夫夫荷重平均の一例を
示す図、第15図は本発明による雑音除去回路の一例を
示す系統図である。
12,12A,12Bは並列化回路、20は直交変換回
路、16は非線形回路、30は逆変換回路、31,31
A,31Bは直列化回路、Siは入力信号たる映像信号
、SOは雑音の除去された映像信号、36A〜36Hは
荷重するためのレベル調整回路、37,40は1Hの遅
延回路、39は減衰器、Sil〜Si8は同時化された
映像信号、Si/〜Si8′は逆変換出力である。Fig. 1 is a system diagram showing an example of a conventional noise removal circuit used to explain the present invention, Figs. 2 and 6 are input/output characteristic curve diagrams used in the Fufu nonlinear circuit, and Fig. 3 is the invention of the present invention. 4 is a circuit diagram showing an example of an orthogonal transform circuit, and FIGS. 5 and 7 are connection diagrams showing an example of a nonlinear circuit. Figure 8 is a curve diagram showing the power spectrum of the video signal, and Figure 9 is a curve diagram showing the power spectrum of the video signal.
A waveform diagram of a video signal used in dimensional orthogonal transformation,
FIGS. 10 to 12 are diagrams for explaining image distortion caused by orthogonal transformation, FIGS. 13 and 14 are diagrams showing an example of weighted average, and FIG. 15 is a diagram showing an example of the noise removal circuit according to the present invention. FIG. 12, 12A, 12B are parallelization circuits, 20 is an orthogonal transformation circuit, 16 is a nonlinear circuit, 30 is an inverse transformation circuit, 31, 31
A and 31B are serialization circuits, Si is a video signal that is an input signal, SO is a video signal from which noise has been removed, 36A to 36H are level adjustment circuits for loading, 37 and 40 are 1H delay circuits, and 39 is an attenuation circuit. , Sil to Si8 are synchronized video signals, and Si/ to Si8' are inverse conversion outputs.
Claims (1)
共に、この直交変換された複数の変換出力を非線形回路
に供給した後、逆変換回路に供給して雑音を除去すると
共に、逆変換された複数の出力のうちの所望とする逆変
換出力のレベルを所望の如く減衰させて夫々の出力の荷
重を変えた状態で合成することにより、雑音の除去され
た出力信号を得るようにしたことを特徴とする雑音除去
回路。1. The input signal is supplied to an orthogonal transform circuit to perform orthogonal transformation, and the multiple orthogonally transformed transform outputs are supplied to a nonlinear circuit, and then supplied to an inverse transform circuit to remove noise and perform the inverse transform. An output signal from which noise has been removed is obtained by attenuating the level of a desired inverse conversion output among a plurality of outputs as desired and composing the outputs with different weights. Features a noise removal circuit.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP51066180A JPS5925426B2 (en) | 1976-06-07 | 1976-06-07 | Noise removal circuit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP51066180A JPS5925426B2 (en) | 1976-06-07 | 1976-06-07 | Noise removal circuit |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS52149429A JPS52149429A (en) | 1977-12-12 |
| JPS5925426B2 true JPS5925426B2 (en) | 1984-06-18 |
Family
ID=13308379
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP51066180A Expired JPS5925426B2 (en) | 1976-06-07 | 1976-06-07 | Noise removal circuit |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5925426B2 (en) |
-
1976
- 1976-06-07 JP JP51066180A patent/JPS5925426B2/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS52149429A (en) | 1977-12-12 |
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