JPS6359596B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 テレビジヨン受像機などに用いられているくし
型フイルターは周知のように画像信号（テレビジ
ヨン信号）を周波数軸上で分離しようとするもの
であるが、このような従来の周波数軸上での分離
フイルターは一般に非適応的であつて、画面の全
領域の平均的な値が最良になるような演算処理を
行なう。このため画像の縁など局所的な部分では
著しい誤差を生じる。

例えば、テレビジヨン用の画像信号を上述のく
し型フイルターで処理すると、垂直非相関部でド
ツト妨害などを生じてしまう。

この発明はこのような点に鑑み、画像の小部分
のみの特徴から目的とする画像成分のみを分離す
ることのできる新しい画像分離フイルターを提供
するものである。

まず、ノイズ成分を画像信号から除去する場合
におけるこの発明のフイルタリング処理について
第１図以下を参照して説明しよう。

画像信号、すなわちテレビジヨン信号の輝度レ
ベルを水平走査方向に沿つて標本化するときの画
素を第１図のようにS₁，S₂……S_iとし、任意の画
素S_iの振幅レベルe₁を横軸ｘ（第２図）にとり、
またこの画素S_iに隣接する画素S_i-1の振幅レベル
e₂を縦軸ｙ（第２図）にとる。そして、この隣接
画素間の振幅レベルe₁，e₂を全ラインにわたつて
求めると、テレビジヨン信号は隣接画素間の相関
が強いので、第２図のように、直線laで示すe₁＝
e₂軸に集中した散布図が得られる。

同様にして、垂直走査方向の画素を第３図のよ
うにS₁，S₂……S_J……としたとき、S_Jの振幅レベ
ルe₁と、これに隣接する画素S_J-1の振幅レベルを
夫々全垂直ラインに亘つて求めてみると、この場
合もテレビジヨン信号は隣接画素間での相関性が
強いので、レベルe₁，e₂は第２図に示すように、
やはりe₁＝e₂軸、すなわち直線la付近に集中す
る。そして散布特性は画像内容により変化はする
が、e₁＝e₂軸に集中することに変わりはない。

このように、第２図の散布図を見れば明らかな
ように、テレビジヨン画像の振幅レベルe₁，e₂は
水平、垂直方向ともに、e₁＝e₂軸上に集中する傾
向が強く、このことはすなわちテレビジヨン画像
の輝度レベルは隣接画素間で相関の強いことを示
すものである。言いかえれば、隣接画素間ではそ
の振幅レベルe₁，e₂は、e₁≒e₂の確率が高いこと
を示すものである。

これに対し、画像情報をもたないホワイトノイ
ズは隣接画素間での相関性が全くないから、水
平、垂直方向の散布図をとると、第４図で示すよ
うに振幅レベルe₁，e₂はＸ、Ｙ平面上に均一に分
布する。

更にノイズを含む画像信号における隣接画素間
の振幅レベルe₁，e₂の分布は第５図の如くなる。

依つて、これらのことから明らかなように、隣
接画素の振幅がＸ、Ｙ平面上のどこにあるかによ
り、その画素の振幅が画像によるものか、画像情
報には関係のないノイズによるものかを判別する
ことができる。すなわち、隣り合う画素の振幅レ
ベルe₁，e₂がe₁＝e₂（または、−e₁＝−e₂）である
ときには、その振幅レベルe₁は画像によるもので
ある確率が高く、これとは逆に、e₁＝−e₂（また
は、−e₁＝e₂）であるときには画像による振幅レ
ベルe₁である確率が最も低いと考えられるからで
ある。

従つて、この振幅レベルe₁，e₂の極性を判別す
れば画像信号とノイズを分離することができる。

第６図はその一例を示すこの発明に係る画像フ
イルター１０の概略的な系統図であつて、入力テ
レビジヨン信号Saは遅延回路１１に供給されて
1Hだけ遅延されると共に、遅延されたこのテレ
ビジヨン信号Sbは信号Saと共に振幅相関器２０
に供給されて、両者の極性及び信号レベルが判別
される。

なお、テレビジヨン信号Sa，Sbの極性が一致
している場合でも、同一振幅レベル以外では信号
SaとSbとは情報内容の異る信号であることも考
えられるので、フイルタリング処理の誤差をでき
るだけ少なくするため、この例では同一極性の場
合でもすべてに亘り、振幅レベルe₁のテレビジヨ
ン信号Saを出力させるのではなく、同一振幅レ
ベル以外は振幅レベルの小さい方のテレビジヨン
信号を出力させるようにしている。

そのため、テレビジヨン信号Sa，Sbが例えば
第７図のような関係にあるときには、この振幅相
関器２０からは同図の斜線で示す領域のみ出力さ
れることになる。なお、この振幅相関器２０の具
体例とその演算処理については後述する。

さて、このような振幅相関器２０を使用したと
きの出力e₀は第８図のＺ軸に示す値をとる。すな
わち、出力e₀はＸ、Ｙ、Ｚ平面により形成された
角錐（四面体）のうち稜線lZ及びこの稜線lZを含
む平面P_x，P_yの１点をとる。つまり、相関があ
るとき、従つてe₁＝e₂であるときにはe₁＝e₂＝e₀
を示す稜線lZ上に出力e₀が存在し、e₁＞e₂の場合
には点OPRで囲まれる平面P_x上に出力e₀が存在
し、そしてe₁＜e₂の場合には点OQRで囲まれる
平面P_y上に出力e₀が存在する。そのため、e₁＝０
あるいはe₂＝０の場合にはいずれも出力e₀は零で
ある。

なお、参考までに₁＝e₂＝e₀であるときの出力
特性を第９図に示す。

第８図から明らかなように、第６図の回路によ
る演算処理により振幅レベル軸空間で、e₁＝e₂軸
を中心とする２次の画像フイルターが構成された
ことになり、第５図のe₁＝−e₂軸上に存在するノ
イズ成分をほぼ完全に除去することができる。

因みに、従来のくし型フイルタ−をｘ、ｙ軸上
の２次画像フイルターとしてみた場合、そのとき
の出力e₀′は e₀′＝e₁＋e₂／２ ……(3) のような演算処理となるから、その出力特性は第
１０図のようになり、ｘ、ｙ平面のうち振幅レベ
ルe₁，e₂の極性が異る平面に存在する信号レベル
に対してもフイルタリング処理が行なわれるため
に、Ｓ／Ｎ改善率はこの発明の方が高い。

実験したところによると、くし型フイルターで
は3.0dBのＳ／Ｎ改善率しか得られないのに対
し、この発明による画像フイルターではＳ／Ｎ改
善率は4.26dBとなつた。

さて、上述の振幅相関器２０は例えば第１１図
のように構成することができる。この例では４個
の差動アンプ２１〜２４で振幅相関器２０が構成
され、トランジスタQ₁，Q₂のベースには所定の
直流バイアスE_B（例えば1/2VCC）に重畳された
信号Saが供給され、トランジスタQ₂，Q₄のベー
スには同じく直流バイアスE_Bに重畳された信号
Sbが供給される。第１の差動アンプ２１は論理
和として動作するので、今一対の信号Sa，Sbが
第１２図Ａのような状態で入力したときにはトラ
ンジスタQ₁，Q₂の共通エミツタ出力（第１の論
理和出力）Sxは同図Ｂとなる。また、第２の差
動アンプ２２は論理積として動作するのでトラン
ジスタQ₃，Q₄の共通エミツタ出力（第１の論理
積出力）Syは同図Ｃとなる。

第１の論理和出力Sxが供給される第３の差動
アンプ２３は論理積として動作するように構成さ
れ、従つてこれより得られる第２の論理積出力
Sd₁は同図Ｄとなる。また、第１の論理積出力Sy
が供給される第４の差動アンプ２４は論理和とし
して動作するように構成され、従つて同図Ｅに示
す第２の論理和出力Sd₂が得られる。これら出力
Sd₁及びSd₂の合成出力Sdが出力端子２６から得
られる。

このように極性と振幅レベルとが判別されて、
区間Taでは振幅レベルの小さな信号Sbが出力さ
れ、同様に区間Tbでは信号Saが出力され、そし
て区間Tc，Tdでも同様に振幅レベルの小さな方
の信号が出力される。

ところで、上述した実施例では広帯域のテレビ
ジヨン信号そのものを画像フイルターに供給して
フイルタリング処理したが、第１３図で示すよう
にハイパスフイルター３１を通過した高域成分だ
けのテレビジヨン信号Saをフイルタリング処理
する場合には、低域成分は全くフイルタリング処
理されていないので、低域側の解像度は劣化しな
い。

第１４図はこの画像フイルターを輝度信号と色
信号の分離回路に使用した場合の一例であつて、
端子４１に供給されたテレビジヨン信号Saはバ
ンドパスフイルタ４２に供給されて輝度信号Y_W
と搬送色信号Ｃが周波数多重されている周波数領
域が分離され、分離されたこの多重信号Y_H＋Ｃ
（Y_HはY_Wの高域成分）は上述の画像フイルター
１０に供給される。

多重信号Y_H＋Ｃのうち、搬送色信号Ｃは1Hご
とにそのサブキヤリヤーが位相反転しているの
で、搬送色信号Ｃの振幅レベルはｘ、ｙ平面のう
ちe₁＝−e₂軸が存在する平面上に分布する（第５
図参照）。そのため、多重信号Y_H＋Ｃを画像フイ
ルター１０に供給すると搬送色信号Ｃはノイズ成
分とみなされて処理されるから、振幅相関器２０
からは高域輝度信号Y_Hのみ出力される。

この高域輝度信号Y_Hはローパスフイルター４
３より出力された低域輝度信号Y_Lと合成器４４
において合成されて色信号を含まない広帯域の輝
度信号Y_Wが形成される。また、この高域輝度信
号Y_Hは位相反転された上で多重信号Y_H＋Ｃに合
成されて搬送色信号Ｃが分離されて出力される。
４５はそのための合成器である。

このように、画像フイルター１０を使用すれ
ば、輝度信号Y_Wと搬送色信号Ｃとを分離できる。
なお、この信号分離は搬送色信号Ｃを復調した後
の色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙの段階で行つてもよ
い。

第１４図の実施例では画像フイルター１０を用
いて搬送色信号Ｃから高域輝度信号Y_Hを分離し
たが、搬送色信号Ｃを分離するようにもすること
ができる。第１５図はその一例であつて、この例
では遅延回路１１で1Hだけ遅延された多重信号
Y_H＋Ｃがインバータ４６にて位相反転されたの
ち振幅相関器２０に供給される。

インバータ４６の挿入で、隣り合う水平周期の
搬送色信号Ｃのサブキヤリヤーは同相になるの
で、搬送色信号Ｃの振幅レベルは第１６図で示す
ように、e₁＝₂軸（直線la）上に分布し、高域
輝度信号Y_Hの振幅レベルは90゜位相の異なるe₁＝
−₂軸（直線lb）上に分布することになるから、
振幅相関器２０からは搬送色信号Ｃのみ出力され
ることになる。

振幅分離された搬送色信号Ｃは合成器４７にお
いて位相反転された上で多重信号Y_H＋Ｃに合成
されて、これより高域輝度信号Y_Hが出力される
と共に、合成器４８にて低域輝度信号Y_Lと合成
されて広帯域の輝度信号Y_Wが形成される。この
ように、画像フイルター１０を使用すれば周波数
多重された輝度信号Y_Wと色信号とを振幅レベル
に基いて分離することができる。

以上説明したように、この発明によれば情報内
容の異る複数の信号を含む画像信号から画像内容
に関係のある信号だけを分離する場合に、従来の
ように周波数軸上で分離するのではなく、振幅レ
ベル軸空間上で分離するようにしたので、従来よ
りも分離すべき信号だけを正確に分離できる特徴
を有する。従つて、この発明によればノイズ成分
の除去のみならず、情報内容の異る複数の信号を
夫々の信号に影響を与えることなく分離できる。

なお、上述の各実施例はいずれも画像のとなり
合う２点の振幅レベルe₁，e₂を２つの振幅レベル
軸ｘ，ｙの空間でフイルタリング処理する２次の
画像フイルターについて述べたが、隣接する３点
以上の振幅レベルe₁，e₂，e₃……を３点以上の振
幅レベル軸空間でフイルタリング処理する、３次
以上の画像フイルターとしても構成することがで
きるのは言うまでもない。３次以上の画像フイル
ターでは分離すべき信号をより正確に判別できる
ので、例えばノイズ除去用の画像フイルターに使
用する場合には、Ｓ／Ｎ改善率が一層向上する実
益を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第３図は夫々隣接画素の説明図、第
２図、第４図、第５図は夫々隣接画素の振幅レベ
ルの散布図、第６図はこの発明による画像フイル
ターの一例を示す概念的な系統図、第７図はその
動作説明に供する図、第８図及び第９図はこの発
明による出力特性を示す図、第１０図は従来のく
し型フイルターによる出力特性を示す図、第１１
図は振幅相関器の一例を示す接続図、第１２図は
その動作説明に供する図、第１３図〜第１５図は
夫々この発明の応用例を示す要部の系統図、第１
６図は第１５図の説明に供する散布図である。 １０は画像フイルター、２０は振幅相関器、ｘ
軸、ｙ軸は振幅レベル軸である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 極性が等しい一対の信号が入力したときだけ
   振幅の小さい方の信号が出力されるようになされ
   た振幅相関器を有し、この振幅相関器に、画像状
   の一点及び該一点の隣接点におけるノイズ成分を
   含む画像信号が各々供給されて、この振幅相関器
   よりノイズ成分を含まない画像信号が分離される
   ようになされた画像フイルター。