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JP2637978B2 - Motion adaptive image quality improvement device - Google Patents

Motion adaptive image quality improvement device

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JP2637978B2
JP2637978B2 JP62094035A JP9403587A JP2637978B2 JP 2637978 B2 JP2637978 B2 JP 2637978B2 JP 62094035 A JP62094035 A JP 62094035A JP 9403587 A JP9403587 A JP 9403587A JP 2637978 B2 JP2637978 B2 JP 2637978B2
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JP
Japan
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delay
value
output
gain
circuit
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JP62094035A
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賢二 杉山
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Victor Company of Japan Ltd
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Victor Company of Japan Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明はテレビジョン受像機等の画像を扱う機器にお
いて、画像信号に含まれるノイズ成分を抑え、鮮鋭度を
良くするための動き適応形画質改善装置に関するもので
ある。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a motion-adaptive image quality for suppressing noise components contained in an image signal and improving sharpness in a device such as a television receiver which handles an image. It relates to an improvement device.

(従来の技術) 従来より、テレビジョン信号等の動画像に対する有効
なノイズリデューサとして空間域でのノイズリデュース
と時間域でのノイズリデュースとの特性を画像の時間変
化に適応させて変える時空間平滑化フィルタがある(通
信学会論文誌Vol.J70−B−1;八島,沢田「HDTV信号の
フレーム内/フレーム間適応外挿内挿予測符号化」)。
(Prior Art) Conventionally, as an effective noise reducer for a moving image such as a television signal, spatio-temporal smoothing that changes the characteristics of noise reduction in a space domain and noise reduction in a time domain by adapting to a temporal change of an image. (See IEICE Transactions Vol. J70-B-1; Yashima, Sawada, "Intra-frame / inter-frame adaptive extrapolation and interpolation coding for HDTV signals").

このフィルタの動作は、時間域フィルタによって処理
された1フレーム前の信号と現フレーム信号とを比較し
て、差がない場合には空間域のローパスフィルタ(LP
F)をあまりかけず、差がある場合にはある程度の振幅
変化までLPFをかけることにより、動画像に対しても動
きボケを生じることなく、ノイズを軽減しようとするも
のである。
The operation of this filter is to compare the signal of the previous frame processed by the time domain filter with the current frame signal, and if there is no difference, a spatial low pass filter (LP
By applying LPF up to a certain amplitude change when there is a difference without applying much to F), it is intended to reduce noise without causing motion blur even in a moving image.

(発明が解決しようとする問題点) ところが、上記した従来の時空間フィルタは、主に信
号符号化における前処理として、ノイズを軽減するため
に使われていた。従って、テレビジョン受像機等におけ
る輪郭補償については考慮されていないものである。そ
して、この処理の場合、画像はボケることがあっても鮮
鋭度が増すことはないものである。
(Problems to be Solved by the Invention) However, the above-mentioned conventional spatio-temporal filter has been mainly used as a pre-process in signal encoding to reduce noise. Therefore, contour compensation in a television receiver or the like is not considered. In the case of this processing, the sharpness is not increased even if the image is blurred.

また、適応処理は各画素の時間変化によって画素ごと
に独立に行なわれるので、静止画像においてもノイズが
多い場合には、特にパルス性のノイズにおいて動きと検
出され、空間フィルタにより平滑化されることになる。
逆に、画像の動き領域においても、画像の形状により画
素によっては静止になったり、また、形状変化のコント
ラストが低い場合にも、画素の時間変化があまりないこ
とになり静止のようになってしまう。
In addition, since the adaptive processing is performed independently for each pixel based on the time change of each pixel, even in a still image, if there is much noise, it is detected as a motion particularly in pulse noise, and the noise is smoothed by a spatial filter. become.
Conversely, even in the moving area of the image, depending on the shape of the image, some pixels become still, and even when the contrast of the shape change is low, there is little change in the time of the pixel, and the image becomes still. I will.

以上のような点から、従来の時空間フィルタは不適切
なフィルタ動作が起こり易く、解像度は低下しがちであ
る。特に、ノイズが多い場合には時間域フィルタが有効
に作用せず、問題となっている。
From the above points, the conventional spatio-temporal filter tends to cause an inappropriate filter operation, and the resolution tends to decrease. In particular, when there is a lot of noise, the time-domain filter does not work effectively, which is a problem.

そこで、本発明は上記した従来の技術の問題点を解決
した動き適応形画質改善装置を提供することを目的とす
る。
Therefore, an object of the present invention is to provide a motion-adaptive image quality improving device which solves the above-mentioned problems of the conventional technology.

(問題点を解決するための手段) 本発明は上記の目的を達成するために、時間域で処理
された前フレーム値から現フレーム値を減算する減算回
路を介して前フレーム値と現フレーム値との画素ごとの
差を絶対値化し、帯域の狭い第1のローパスフィルタを
通して動き検出値を得る動き検出手段と、前記第1のロ
ーパスフィルタでの遅延を補償する第1の遅延器と、前
記減算回路の減算結果を前記第1の遅延器に通して遅延
した遅延減算結果と前記動き検出値とをそれぞれ入力
し、この入力遅延減算結果に対する出力のゲインを前記
動き検出値が“0"のときに最も大きなゲインを持たせて
帯域の狭いローパスフィルタが形成されるようにし、前
記動き検出値が大きくなるにしたがって所定値以上で急
激にゲインが下がるようにしてリミット形の特性になる
ようにし、両方の入力値に応じてゲインを変えて出力す
る第1の非線形回路と、この第1の非線形回路の出力と
前記現フレーム値を前記第1の遅延器を通して遅延した
遅延現フレーム値とを加算して出力を得る加算回路とに
より時間域での処理が行なう時間域フィルタと、この時
間域フィルタの時間域での処理出力に対し空間域での第
2のローパスフィルタの遅延を補償する第2及び第3の
遅延器と、前記第2のローパスフィルタを通した値から
前記第2の遅延器を通した時間域での処理出力を減算す
る減算回路と、この減算回路の減算結果と前記第3の遅
延器を通した動き検出値とをそれぞれ入力し、この入力
した減算結果に対する出力のゲインを前記動き検出値が
“0"のときにゲインを負にして輪郭補償が行なわれるよ
うにし、前記動き検出値が大きくなるにしたがってゲイ
ンを大きくして前記第2のローパスフィルタが作用され
るようにし、両方の入力値に応じてゲインを変えて出力
する第2の非線形回路と、この第2の非線形回路の出力
と前記第2の遅延器を通した時間域での処理出力とを加
算して出力を得る加算回路とにより空間域での処理を行
なう空間域フィルタとを有することを特徴とする動き適
応形画質改善装置を提供するものである。
(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, the present invention provides a method for subtracting a current frame value from a current frame value through a subtraction circuit for subtracting the current frame value from the previous frame value processed in the time domain. A motion detecting unit that obtains a motion detection value through a first low-pass filter having a narrow band by converting a difference between each pixel to an absolute value, a first delay device that compensates for a delay in the first low-pass filter, A delay subtraction result obtained by delaying a subtraction result of the subtraction circuit through the first delay unit and the motion detection value are input, and an output gain corresponding to the input delay subtraction result is set to a value when the motion detection value is “0”. Sometimes, the maximum gain is given to form a low-pass filter with a narrow band, and as the motion detection value increases, the gain drops suddenly at a predetermined value or more and the limit-type filter is formed. A first nonlinear circuit for changing the gain in accordance with both input values and outputting the same, and a delay obtained by delaying the output of the first nonlinear circuit and the current frame value through the first delay unit. A time-domain filter for performing processing in the time domain by an adding circuit for adding an output to the current frame value, and a second low-pass filter in the spatial domain for processing output of the time-domain filter in the time domain; Second and third delay units for compensating for a delay, a subtraction circuit for subtracting a processing output in the time domain passed through the second delay unit from a value passed through the second low-pass filter, and the subtraction circuit And the motion detection value passed through the third delay unit are input, and the gain of the output with respect to the input subtraction result is set to a negative value when the motion detection value is "0" to make the contour compensation. Is done, A second non-linear circuit that increases the gain as the motion detection value increases so that the second low-pass filter operates, and changes and outputs the gain according to both input values; And a spatial-domain filter for performing processing in a spatial domain by an adder circuit for adding an output of the nonlinear circuit and a processing output in the time domain through the second delay unit to obtain an output. The present invention is to provide a motion-adaptive image quality improving apparatus that performs the following.

(実 施 例) 本発明になる動き適応形画質改善装置は、動画像に対
し動きを適切に検出し、静止領域では時間域フィルタで
十分なノイズリデュースをし、空間域フィルタでは輪郭
補償を行ない画像の鮮鋭度を増加させ、また、動き領域
では時間域フィルタのノイズリデュースは最小限として
動きボケを防ぎ、空間域フィルタでローパスフィルタ
(LPF)を作用させノイズを抑えるようにするものであ
る。
(Embodiment) The motion-adaptive image quality improvement apparatus according to the present invention appropriately detects motion in a moving image, performs sufficient noise reduction with a time-domain filter in a still region, and performs contour compensation with a spatial-domain filter. The sharpness of the image is increased, the noise reduction of the time domain filter is minimized in the motion area to prevent motion blur, and the noise is suppressed by applying a low-pass filter (LPF) with the spatial domain filter.

第1図は本発明になる動き適応形画質改善装置の一実
施例を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a motion adaptive image quality improving apparatus according to the present invention.

同図において、入力端子1にはテレビジョン信号等の
画像信号が入力される。2,13は減算器、3はリミッタ、
4は絶対値(ABC)回路、5,11はローパスフィルタ(LP
F)である。
In FIG. 1, an input terminal 1 receives an image signal such as a television signal. 2, 13 is a subtractor, 3 is a limiter,
4 is an absolute value (ABC) circuit, 5 and 11 are low-pass filters (LP
F).

D1ディレイ6は、LPF5のディレイを補償する遅延量D1
の遅延器である。7,14は非線形回路、8,15は加算器であ
る。
D 1 delay 6 is a delay amount D 1 for compensating for the delay of LPF 5.
It is a delay device. Reference numerals 7 and 14 denote nonlinear circuits, and reference numerals 8 and 15 denote adders.

(1F−D1)ディレイ9は、1フレームより遅延量D1
け少ない遅延量の遅延器である。
(1F-D 1) Delay 9 is the only delay D 1 from one frame less delay amount of the delay device.

D2ディレイ10,12は、LPF11のディレイを補償する遅延
量D2の遅延器である。16は出力端子である。
D 2 delay 10 and 12 is a delay unit of the delay amount D 2 to compensate for the delay of the LPF 11. 16 is an output terminal.

装置の前半(図の左半分)は、時間域フィルタを構成
し、基本的には1フレームのディレイを持った巡回形フ
ィルタである。また、装置の後半(図の右半分)は空間
域フィルタを構成し、1次元、又は2次元のLPF11を持
ち、非線形回路14の特性により輪郭補償フィルタにもLP
Fにもなる。また、D1ディレイ6及びD2ディレイ10,12
は、それぞれLPF5,LPF11のディレイをそれぞれ補償して
LPFの位相関係を正しく保つためのものである。
The first half (left half of the figure) of the device constitutes a time-domain filter, and is basically a recursive filter having a one-frame delay. The second half (right half of the figure) of the device constitutes a spatial filter and has a one-dimensional or two-dimensional LPF 11.
Also F. Also, D 1 delay 6 and D 2 delay 10, 12
Compensates for the delays of LPF5 and LPF11 respectively.
This is for maintaining the phase relationship of the LPF correctly.

次に、上記の構成における各部の動作について説明す
る。
Next, the operation of each unit in the above configuration will be described.

まず、時間域フィルタであるが、巡回加算されている
1フレーム前の値から現フレームの値を減算器2で画素
ごとに減算し、差を得る。この差成分について、後で説
明する動き検出回路におけるLPF5のディレイを補償する
ためにD1ディレイ6を通す。また、後の加算でタイミン
グを合わせるため現フレーム値についても同様にD1ディ
レイ6を通す。
First, as for the time-domain filter, the value of the current frame is subtracted for each pixel by the subtractor 2 from the value of the previous frame that has been cyclically added, to obtain a difference. This difference component is passed through the D 1 delay 6 to compensate for the delay of LPF5 the motion detection circuit described later. Further, same applies to the current frame values for matching the timing with the addition of post-transparent to D 1 delay 6.

D1ディレイ6を通ったフレーム増の差信号は、非線形
回路7により次のような処理がされる。まず、静止領域
においては、ノイズリデューサの効果を強く出すために
線形出力でゲイン“1"に近い状態にする。これにより時
間域フィルタはかなり帯域が狭いLPFが形成され、ラン
ダムノイズは大きく減少する。一方、動き領域において
は通常用いられるリミット形の特性とし、入力値が大き
くなるにしたがってある値以上で急激にゲインが下がる
ようにし、動きに対するボケを防ぐようにする。この非
線形回路7の入出力特性の例を第2図に示す。ここで、
負荷は対称とする。また、この非線形回路7は内部でリ
ミッタを持ち、入力信号レベルが“0〜255"程度の場
合、“64"程度でリミッタをかけ、それ以上のレベルに
対しては同一の処理をする。ここで、通常、フレーム間
の差が大きい時は動き領域であり、その場合の非線形回
路の特性は、ある入力値以上で出力が全て“0"となるの
で、前記したリミッタをかけても問題はない。
Difference signal, up frame through D 1 delay 6, the following process is the non-linear circuit 7. First, in the stationary region, a state close to a gain of “1” with a linear output is used to enhance the effect of the noise reducer. As a result, an LPF having a considerably narrow band is formed in the time-domain filter, and random noise is greatly reduced. On the other hand, in the motion area, a limit type characteristic which is generally used is used, and the gain is suddenly decreased at a certain value or more as the input value increases, so that blurring of the motion is prevented. FIG. 2 shows an example of the input / output characteristics of the nonlinear circuit 7. here,
The load is symmetric. The nonlinear circuit 7 has a limiter internally. When the input signal level is about "0 to 255", a limiter is applied at about "64", and the same processing is performed for a higher level. Here, usually, when the difference between frames is large, it is a motion area. In that case, the characteristic of the nonlinear circuit is that all outputs are “0” at a certain input value or more. There is no.

このようにして得られた非線形回路7の出力と現フレ
ーム値を加算器8で加算することによりノイズリデュー
サされた出力が得られる。
The output of the nonlinear circuit 7 obtained in this way and the current frame value are added by the adder 8 to obtain an output with reduced noise.

次に、空間域フィルタであるが、ここでLPF11は画像
の空間上での形状により、例えば垂直と水平の2種類の
フィルタを別々に動作させると言ったフィルタの2次元
的な特性を変える方式を用いることもできるが、ここで
は2次元的な特性の変化はなく、特性の変化については
1次元的なものとする。
Next, regarding the spatial filter, the LPF 11 changes the two-dimensional characteristics of the filter, such as operating two types of filters, vertical and horizontal, separately according to the shape of the image in space. Can be used, but here, there is no two-dimensional characteristic change, and the characteristic change is one-dimensional.

空間域フィルタの構成は、まず入力信号に対してLPF1
1をかけたものから、そのLPF11のディレイを補償するD2
ディレイ12を通した入力信号値を減算器13で減算する。
ここで、このLPF11は1次元構成でも2次元構成でも良
く、2次元構成の場合はより理想的な特性が得られる。
簡単なものの例としては、第5図に示されるものがあ
る。第5図において、1Hディレイは1ライン分の遅延
器、Tは1ドット分の遅延器、は加算器である。
The configuration of the spatial bandpass filter is based on LPF1
From multiplied by 1, D 2 to compensate for the delay of the LPF11
The input signal value passed through the delay 12 is subtracted by the subtractor 13.
Here, the LPF 11 may have a one-dimensional configuration or a two-dimensional configuration, and in the case of a two-dimensional configuration, more ideal characteristics can be obtained.
An example of a simple one is shown in FIG. In FIG. 5, 1H delay is a delay unit for one line, T is a delay unit for one dot, and an adder.

また、第7図は第5図における2次LPFの画素係数を
2次画素配置に対応させて示したものであり、図に示す
画素係数(“1"又は“2"又は“4")がそれぞれ1/16に掛
けられる。
FIG. 7 shows the pixel coefficients of the secondary LPF in FIG. 5 corresponding to the secondary pixel arrangement, and the pixel coefficients (“1”, “2”, or “4”) shown in FIG. Multiplied by 1/16 each.

上記のように、LPF11の出力からそのLPF11のかかって
いない値を減算器13で減算するので、周波数域としても
差が得られ、信号の高域成分が得られることになる。こ
の高域成分は非線形回路14を通されるわけであるが、仮
にこの非線形回路14が線形でゲイン“1"であったとする
と、後でディレイのみの値を加算することによりディレ
イのみの値は相殺されLPF11の出力がそのまま出力され
ることになる。一方、非線形回路14の出力が“0"であっ
たとすると、ディレイのみの値がそのまま出力されるこ
とになり、無処理となる。逆に、非線形回路14のゲイン
が負であったとすると、信号の高域成分が正位相で加算
されることになり、前記したゲインが正で高域成分が逆
転していた場合とは逆に、出力信号の高域成分は増加
し、輪郭補償が行なわれる。
As described above, since the value to which the LPF 11 is not applied is subtracted from the output of the LPF 11 by the subtractor 13, a difference is obtained as a frequency range, and a high frequency component of the signal is obtained. This high frequency component is passed through the non-linear circuit 14. If the non-linear circuit 14 is linear and has a gain of "1", the value of only the delay is added by adding the value of only the delay later. The output of the LPF 11 is cancelled, and the output of the LPF 11 is output as it is. On the other hand, if the output of the nonlinear circuit 14 is "0", the value of only the delay is output as it is, and no processing is performed. Conversely, if the gain of the nonlinear circuit 14 is negative, the high-frequency components of the signal will be added in a positive phase, which is opposite to the case where the above-described gain is positive and the high-frequency components are reversed. , The high-frequency component of the output signal increases, and contour compensation is performed.

従って、LPF11をかけたい場合には非線形回路14の入
出力極性を正にし、輪郭補償をしたい場合には負にすれ
ば良い。非線形回路14を用いた場合、このような処理の
変更は高域成分のレベルに応じて設定することができ、
それにより非線形の特性が決まることになる。
Therefore, the input and output polarities of the nonlinear circuit 14 may be made positive when the LPF 11 is to be applied, and may be negative when the contour compensation is to be performed. When the nonlinear circuit 14 is used, such a change in the processing can be set according to the level of the high frequency component,
This determines the non-linear characteristics.

ここで、この処理をどのようにするかであるが、画像
が空間的に平坦で高域変化が少ない場所にはLPF11をか
けてノイズを軽減し、画像のエッジ部等の変化があって
高域成分が多い場所には輪郭補償をかけて画像の鮮鋭度
が増すようにする。但し、輪郭補償が行なわれ過ぎると
画像が不自然になるので、輪郭補償で画像に変化を与え
る値にはリミッタをかけるようにする。
Here, depending on how this processing is performed, LPF11 is used to reduce noise in places where the image is spatially flat and there is little change in the high frequency range. Where there are many area components, contour compensation is performed to increase the sharpness of the image. However, an image becomes unnatural if contour compensation is performed too much. Therefore, a limiter is applied to a value that changes the image by contour compensation.

次に、静止領域と動き領域とでの適応処理であるが、
静止領域においては時間域フィルタにより十分ノイズ成
分が抑圧されているので、LPF11はかなり高域成分が小
さい時のみとし、他の場合は輪郭補償を比較的強くかけ
るようにする。
Next, adaptive processing in a still area and a moving area is described.
Since the noise component is sufficiently suppressed by the time-domain filter in the stationary region, the LPF 11 is used only when the high-frequency component is relatively small, and in other cases, the contour compensation is applied relatively strongly.

ノイズは十分少ないので、輪郭補償によりノイズが目
立つこともなく鮮鋭度の高い画像が得られる。逆に、動
き領域においては時間域フィルタによるノイズ軽減が十
分でなく、ノイズがかなり含まれるので、比較的大振幅
の高域成分レベルまでLPF11をかけるようにし、輪郭補
償はあまり行なわないようにする。この場合、画像はや
やボケ易くなり鮮鋭度も下がるが、合増が動いているの
でそもそもあまり高域成分が多くなく、視覚的にも検知
され難いので大きな問題とはならない。
Since the noise is sufficiently small, an image with high sharpness can be obtained without noticeable noise by the contour compensation. Conversely, in the motion area, noise reduction by the time-domain filter is not sufficient, and considerable noise is included, so LPF11 is applied to the high-frequency component level with relatively large amplitude, and contour compensation is not performed much. . In this case, the image is slightly blurred and the sharpness is lowered, but since the addition is moving, the high-frequency component is not so large in the first place, and it is difficult to detect visually, so this is not a major problem.

このような動きによる適応処理を多段階に行ない、ス
ムーズな変化をさせることにより、不自然さなく画質改
善を行なうことができる。以上のような空間域での非線
形回路14の入出力特性の例を第3図に示す。ここで、入
力の負方向は対称形とし、入力絶対値は“32"でリミッ
タをかけ、それ以上は同一出力としている。これは信号
にあまり大きな変化を与えないためと、非線形特性の処
理を容易にするためとに行なわれる。
By performing the adaptation processing based on such a movement in multiple stages and making a smooth change, the image quality can be improved without any unnaturalness. FIG. 3 shows an example of the input / output characteristics of the nonlinear circuit 14 in the above-mentioned space region. Here, the negative direction of the input is symmetrical, the input absolute value is "32", and a limiter is applied. This is done so as not to make a significant change to the signal and to facilitate processing of the non-linear characteristics.

なお、これら非線形特性をROM(Read Only Memory)
によりテーブルルックアップ(Table Look Up)で行な
おうとしても、動き適応を4レベルとするとROMの容量
は非線形回路7で4Kビット,非線形回路14で1kビット程
度と小容量のもので良いことになる。
Note that these non-linear characteristics are stored in ROM (Read Only Memory).
Even if it is attempted to perform a table lookup (Table Look Up), when the motion adaptation is set to 4 levels, the capacity of the ROM can be as small as 4K bits in the nonlinear circuit 7 and about 1k bits in the nonlinear circuit 14. Become.

次に、以上のような時間域、空間域での適応処理の基
準となる動き領域か静止領域かの検出について説明す
る。
Next, detection of a moving area or a still area as a reference for adaptive processing in the time domain and the spatial domain as described above will be described.

本発明装置において従来のものと基本的に異なる点
は、動き検出出力において、狭帯域なLPF5をかけること
により画素ごとにかなり強い相関をもたせる点である。
通常、画像における動きは画素ごとで大きく変化するこ
とはなく、かなり強い相関を持っている。そこで、動き
出力に対しても強い相関を持たせ、ノイズ成分による誤
検出や空間域での高域成分を持つ画像が動いた場合の誤
検出を画素ごとに検出した場合に対して大きく改善する
ものである。
The device of the present invention is fundamentally different from the conventional device in that a relatively strong correlation is provided for each pixel by applying a narrow-band LPF 5 to the motion detection output.
Normally, the motion in an image does not greatly change from pixel to pixel and has a fairly strong correlation. Therefore, a strong correlation is also given to the motion output, and the erroneous detection due to the noise component and the erroneous detection when the image having the high-frequency component in the spatial region moves are greatly improved compared to the case where the erroneous detection is performed for each pixel. Things.

その動作は、まず、フレーム間の差信号を検出するこ
とであるが、これは減算器2の出力として時間域フィル
タにおいて得られているので、それをそのまま使用でき
る。よって、この減算器2の出力に対してリミッタ3で
簡単なリミッタをかけ、更に、絶対値(ABS)回路4で
絶対値化することにより画素ごとの動きが得られる。こ
のABS回路4の出力をかなり帯域を狭くしたLPF5に通す
ことにより強い相関を持たせ、前記の画素ごとの動きが
変動しても最終的な動作領域か静止領域かの情報は画素
ごとにあまり変化がないようにする。
The operation is to first detect a difference signal between frames. Since this signal is obtained in the time-domain filter as the output of the subtracter 2, it can be used as it is. Therefore, a simple limiter is applied to the output of the subtracter 2 by the limiter 3 and further converted to an absolute value by the absolute value (ABS) circuit 4, thereby obtaining a motion for each pixel. The output of the ABS circuit 4 is passed through an LPF 5 having a considerably narrower band to give a strong correlation, and even if the motion of each pixel fluctuates, the information of the final operation area or the still area is not very much for each pixel. Make no change.

ここで、リミッタ3はパルス性の強いノイズにより静
止領域が動き領域と誤検出されることを軽減するためや
信号の変化の程度(コントラスト比)の差による動き検
出レベルの差を縮小するために使われる。ここで、後者
の理由は同様な動き領域であるにもかかわらず、動き検
出が線形であると画像の空間的な変化のコントラスト比
に比例して検出されるのに対し、ある程度その比をコン
トスト比より小さくするためである。
Here, the limiter 3 is used to reduce erroneous detection of a static region as a moving region due to strong pulsed noise, and to reduce a difference in motion detection level due to a difference in the degree of change in signal (contrast ratio). used. Here, although the latter reason is a similar motion area, linear motion detection is detected in proportion to the contrast ratio of the spatial change in the image, but the ratio is controlled to some extent. This is to make it smaller than the ratio.

一方、このようなリミッタ3を入れることによりABS
回路4による絶対値化やLPF5のディジタル処理における
処理ビット数を軽減することにも役立っている。このリ
ミッタ3の特性の例を第4図に示す。
On the other hand, by inserting such a limiter 3, ABS
This is also useful for reducing the number of processing bits in the digital processing of the LPF 5 and the absolute value by the circuit 4. FIG. 4 shows an example of the characteristics of the limiter 3.

ここで問題となるのは、LPF5の特性であるが、画像の
性質を考えると空間域で使われるLPF11に対して、さら
に帯域が狭いものが望まれる。
What matters here is the characteristics of the LPF 5, but considering the characteristics of the image, it is desirable that the LPF 11 has a narrower band than the LPF 11 used in the spatial domain.

第6図はLPF5の構成を示す図であり、同図において、
1Hディレイは1ライン分の遅延器、Tは1ドット分の遅
延器、9Tは9ドット分の遅延器、は加算器である。
FIG. 6 is a diagram showing the configuration of LPF5.
The 1H delay is a delay for one line, T is a delay for one dot, 9T is a delay for nine dots, and an adder.

この第6図に示したLPF5の例では垂直方向は空間域の
LPF11と同様であるが、水平方向については同一係数形
とし、加算してディレイさせた後に減算することにより
簡単な回路で帯域を狭くしている。
In the example of the LPF 5 shown in FIG. 6, the vertical direction is a spatial area.
Same as LPF11, but with the same coefficient form in the horizontal direction, the bandwidth is narrowed by a simple circuit by adding, delaying and then subtracting.

また、第8図は第6図における2次LPFの画素係数を
2次画素配置に対応させて示したものであり、図に示す
画素係数(“1")がそれぞれ1/27に掛けられる。
FIG. 8 shows the pixel coefficients of the secondary LPF in FIG. 6 corresponding to the secondary pixel arrangement, and the pixel coefficients ("1") shown in the figure are each multiplied by 1/27.

なお、ここでのLPF5は空間域のLPF11とは異なり直接
画質に変化を与えるものではないので、さほど厳密なも
のではなく、画像の動きが多様なことを考えればどのよ
うなものが最適であるかも判断し難いものである。
Since LPF5 here does not directly change the image quality unlike LPF11 in the spatial area, it is not very strict, and what is optimal considering the various movements of the image It is difficult to judge.

(発明の効果) 以上の如く、上記した本発明の動き適応形画質改善装
置により、従来では比較的ノイズ成分が多い場合に、静
止画においても時間域フィルタであまりノイズが軽減さ
れないのに対し、ある領域が静止領域と判定されること
により、十分ノイズが軽減される。また、パルス性のノ
イズに対しても同様に時間域フィルタによりノイズが軽
減される。このような場合には空間域フィルタはあまり
LPFが作用しないので鮮鋭度の低下も少ない。また、本
発明装置では静止領域と判定された場合、輪郭補償が作
用し、単にノイズが軽減されるのみならず、画像の鮮鋭
度を向上させることができる。この場合、ノイズが軽減
された信号に対し処理されるので、輪郭補償によりノイ
ズが目立つこともなく、総合的に優れた画質が得られ
る。一方、動き領域と判定された場合には時間域フィル
タは従来と同様な動作となり、仮に静止領域が誤って動
き領域と判定されても大きな問題はない。更に、動き領
域においてはノイズ軽減は主に空間域で行なわれ、最終
的に画像にノイズが多く残ることはない。
(Effects of the Invention) As described above, with the above-described motion adaptive image quality improvement device of the present invention, when the noise component is relatively large in the related art, the noise is not so much reduced by the time-domain filter even in the still image. Noise is sufficiently reduced by determining that a certain area is a stationary area. In addition, noise with respect to pulse noise is similarly reduced by the time-domain filter. In such cases, the spatial filter is not very
Since LPF does not act, the sharpness does not decrease much. Further, in the apparatus according to the present invention, when it is determined that the area is a still area, contour compensation works, and not only noise is reduced, but also the sharpness of an image can be improved. In this case, since the noise-reduced signal is processed, the noise is not conspicuous due to the contour compensation, and an overall excellent image quality can be obtained. On the other hand, when it is determined that the moving area is the moving area, the time domain filter performs the same operation as in the related art, and there is no significant problem even if the still area is erroneously determined to be the moving area. Furthermore, in a motion area, noise reduction is mainly performed in a spatial area, and finally, much noise does not remain in an image.

また、それぞれの処理は連続的にスムーズに変化し、
切換えによる不自然さは生じない。
In addition, each process changes smoothly continuously,
No unnaturalness due to switching occurs.

これらの適応処理はパルス性のノイズ等に対しても誤
動作し難く、また、画像の空間的な形状やコントラスト
比によって動き領域と静止領域の判定を誤ることも少な
くなっている。更に、この処理は画素ごとに連続的に変
化するので、近接画素間で処理が大きく異ったり、ブロ
ック単位での検出のようにブロックの境界で処理が変わ
ることによる不自然さもなくなっている。
These adaptive processes are less likely to malfunction even with pulsed noise and the like, and the erroneous determination of a moving area and a still area due to the spatial shape and contrast ratio of an image is reduced. Further, since this processing continuously changes for each pixel, the processing is greatly different between adjacent pixels, and the unnaturalness due to the processing changing at the boundary between blocks, such as detection in block units, is also eliminated.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明になる動き適応形画質改善装置の一実施
例を示すブロック図、第2図及び第3図は本発明装置の
一実施例を構成する非線形回路の入出力特性を示す図、
第4図は本発明装置の一実施例を構成するリミッタの特
性を示す図、第5図及び第6図は本発明装置の一実施例
を構成するLPFの構成を示す図、第7図及び第8図はそ
れぞれ第5図及び第6図における2次LPFの画素係数を
示す図である。 1……入力端子、2,13……減算器、 3……リミッタ、4……絶対値(ABS)回路、 5,11……ローパスフィルタ(LPF)、 6……D1ディレイ、7,14……非線形回路、 8,15……加算器、9……(1F−D1)ディレイ、 10,12……D2ディレイ、16……出力端子。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a motion-adaptive image quality improving apparatus according to the present invention, and FIGS. 2 and 3 are diagrams showing input / output characteristics of a nonlinear circuit constituting an embodiment of the apparatus of the present invention. ,
FIG. 4 is a view showing characteristics of a limiter constituting one embodiment of the apparatus of the present invention, FIGS. 5 and 6 are views showing a construction of an LPF constituting one embodiment of the apparatus of the present invention, FIGS. FIG. 8 is a diagram showing the pixel coefficients of the secondary LPF in FIGS. 5 and 6, respectively. 1 ...... input terminal, 2,13 ...... subtractor, 3 ...... limiter, 4 ...... absolute value (ABS) circuit, 5,11 ...... low pass filter (LPF), 6 ...... D 1 delay, 7,14 ...... nonlinear circuits, 8, 15 ...... adder, 9 ...... (1F-D 1 ) delay, 10, 12 ...... D 2 delay, 16 ...... output terminal.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】時間域で処理された前フレーム値から現フ
レーム値を減算する減算回路を介して前フレーム値と現
フレーム値との画素ごとの差を絶対値化し、帯域の狭い
第1のローパスフィルタを通して動き検出値を得る動き
検出手段と、 前記第1のローパスフィルタでの遅延を補償する第1の
遅延器と、前記減算回路の減算結果を前記第1の遅延器
に通して遅延した遅延減算結果と前記動き検出値とをそ
れぞれ入力し、この入力遅延減算結果に対する出力のゲ
インを前記動き検出値が“0"のときに最も大きなゲイン
を持たせて帯域の狭いローパスフィルタが形成されるよ
うにし、前記動き検出値が大きくなるにしたがって所定
値以上で急激にゲインが下がるようにしてリミット形の
特性になるようにし、両方の入力値に応じてゲインを変
えて出力する第1の非線形回路と、この第1の非線形回
路の出力と前記現フレーム値を前記第1の遅延器を通し
て遅延した遅延現フレーム値とを加算して出力を得る加
算回路とにより時間域での処理を行なう時間域フィルタ
と、 この時間域フィルタの時間域での処理出力に対し空間域
での第2のローパスフィルタの遅延を補償する第2及び
第3の遅延器と、前記第2のローパスフィルタを通した
値から前記第2の遅延器を通した時間域での処理出力を
減算する減算回路と、この減算回路の減算結果と前記第
3の遅延器を通した動き検出器とをそれぞれ入力し、こ
の入力した減算結果に対する出力のゲインを前記動き検
出値が“0"のときにゲインを負にして輪郭補償が行なわ
れるようにし、前記動き検出値が大きくなるにしたがっ
てゲインを大きくして前記第2のローパスフィルタが作
用されるようにし、両方の入力値に応じてゲインを変え
て出力する第2の非線形回路と、この第2の非線形回路
の出力と前記第2の遅延器を通した時間域での処理出力
とを加算して出力を得る加算回路とにより空間域での処
理を行なう空間域フィルタとを有することを特徴とする
動き適応形画質改善装置。
An absolute value of a pixel-by-pixel difference between a previous frame value and a current frame value through a subtraction circuit for subtracting the current frame value from a previous frame value processed in the time domain is obtained. Motion detection means for obtaining a motion detection value through a low-pass filter; a first delay device for compensating for a delay in the first low-pass filter; and a subtraction result of the subtraction circuit delayed by passing through the first delay device. The delay subtraction result and the motion detection value are respectively input, and the output gain for the input delay subtraction result is given the largest gain when the motion detection value is "0", thereby forming a low-pass filter with a narrow band. So that as the motion detection value increases, the gain suddenly decreases above a predetermined value so as to have a limit type characteristic, and the gain is changed according to both input values. A first non-linear circuit that outputs the current frame value and a delayed current frame value obtained by delaying the current frame value through the first delay unit to obtain an output. A second and a third delay unit for compensating a delay of a second low-pass filter in a spatial domain with respect to a processing output in a time domain of the time-domain filter; A subtraction circuit for subtracting the processing output in the time domain passed through the second delay unit from the value passed through the low-pass filter, and a subtraction result of the subtraction circuit and a motion detector passed through the third delay unit. Are input, and the gain of the output with respect to the input subtraction result is made negative when the motion detection value is “0” so that contour compensation is performed. As the motion detection value increases, the gain is increased. big The second low-pass filter is actuated to change the gain in accordance with both input values, and outputs a second nonlinear circuit; and outputs the output of the second nonlinear circuit and the second delay unit. A motion-adaptive image quality improving apparatus, comprising: a spatial domain filter for performing processing in a spatial domain by an addition circuit for obtaining an output by adding a processed output in a passed time domain.
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