JP2009118080A - Image signal processing apparatus, and image signal processing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、画像の信号圧縮符号化・復号化に起因して発生する画像のノイズを低減するための画像信号処理装置及び画像信号処理方法に関する。 The present invention relates to an image signal processing apparatus and an image signal processing method for reducing image noise caused by signal compression encoding / decoding of an image.
近年、従来のアナログ放送に代わるデジタル放送が開始されている。デジタル放送は、デジタル処理により画像を表示するため、従来のアナログ放送とは異なる下記の問題がある。
1.MPEG2規定の圧縮方式による圧縮を行なう場合に、圧縮率との関係で発生する高周波成分の量子化エラーによるモスキートノイズが発生する。
2.MPEG2規定の圧縮方式による圧縮を行なう場合に、圧縮率との関係で発生する平均輝度成分の量子化エラーによるブロックノイズが発生する。
In recent years, digital broadcasting that replaces conventional analog broadcasting has been started. Since digital broadcasting displays images by digital processing, it has the following problems that are different from conventional analog broadcasting.
1. When compression is performed according to a compression method stipulated by MPEG2, mosquito noise is generated due to quantization errors of high frequency components that occur in relation to the compression rate.
2. When compression is performed according to the compression method stipulated by MPEG2, block noise is generated due to quantization error of the average luminance component that occurs in relation to the compression rate.
これらノイズの発生は、従来のアナログ放送の受像機において発生していたノイズとは、異なる原因によるものであり、発生条件も異なる。このため、これらのノイズは、(1)コンポーネント信号に対しても発生し、(2)信号との相関性や規則性が存在するという特殊性を有する。 The generation of these noises is due to a different cause from the noise generated in conventional analog broadcast receivers, and the generation conditions are also different. For this reason, these noises are generated also for (1) component signals, and (2) have the particularity that there is correlation and regularity with the signals.
ここで、(1)の特殊性について説明する。従来のアナログ放送においては、放送フォーマットに起因するノイズは、コンポジット系の入力信号にのみ発生し、RGBコンポーネント系の入力信号にはなかった。しかし、デジタル放送では、RGBコンポーネント系の信号においても、放送フォーマットに起因するノイズが発生することになる。 Here, the particularity of (1) will be described. In the conventional analog broadcasting, noise due to the broadcast format is generated only in the composite input signal and not in the RGB component input signal. However, in digital broadcasting, noise due to the broadcast format is generated even in RGB component signals.
また、(2)の特殊性は、デジタル放送では、ノイズが信号の輪郭付近に発生することや、規則的なブロック境界が発生すること、かつそのときのノイズレベルが信号レベル依存性を有することを意味する。 The special feature (2) is that in digital broadcasting, noise occurs near the contour of a signal, regular block boundaries occur, and the noise level at that time has signal level dependency. Means.
一方、従来のノイズ除去回路として、フレームメモリを用いた巡回型のノイズリダクション装置がある(例えば、特許文献1参照。)。このノイズリダクション装置の構成の一例を図11に示す。図11に示すノイズリダクション装置は、ゲインKを乗算する乗算器91と、1つ前のフレームの画像を取得する遅延回路92と、ゲイン(1−K)を乗算する乗算器93と、乗算器91,93の出力信号を加算する加算器94とから構成されている。そして、入力信号に対してゲインKを乗算した値と、遅延回路92において取得した前のフレームの信号に対してゲイン(1−K)を乗算した値とを加算した信号を出力信号として出力する。 On the other hand, as a conventional noise removal circuit, there is a cyclic noise reduction device using a frame memory (see, for example, Patent Document 1). An example of the configuration of this noise reduction device is shown in FIG. The noise reduction apparatus shown in FIG. 11 includes a multiplier 91 that multiplies a gain K, a delay circuit 92 that acquires an image of the previous frame, a multiplier 93 that multiplies a gain (1-K), and a multiplier. And an adder 94 for adding the output signals 91 and 93. Then, a signal obtained by adding the value obtained by multiplying the input signal by the gain K and the value obtained by multiplying the signal of the previous frame acquired by the delay circuit 92 by the gain (1-K) is output as an output signal. .
また、従来のノイズ除去回路として、コアリングをシャープネス回路に応用したノイズリダクション装置がある(例えば、特許文献2参照。)。このコアリング処理部においては、周波数の広帯域に拡散した信号をホワイトノイズとして固定レベル(コアリングレベル)でカットする。このノイズリダクション装置の構成の一例を図12に示す。図12に示すノイズリダクション装置は、高周波フィルタ95及び低周波フィルタ96を備える。入力信号のうち高周波フィルタ95の成分のうち、コアリングレベル以下の成分が除去され、残りの成分に対してゲイン調整される。そして、入力信号の低周波フィルタ96を通過した信号と加算されて出力信号が生成される。
従来、デジタル放送方式で発生するモスキートノイズは、信号輪郭部の周波数成分の大きさに依存し、そのノイズレベルが変化する。また、このモスキートノイズは、静止画及び動画の何れにおいても発生する。 Conventionally, the mosquito noise generated in the digital broadcasting system depends on the magnitude of the frequency component of the signal outline, and the noise level changes. In addition, this mosquito noise occurs in both still images and moving images.
一方、ブロックノイズは、比較的緩やかに変化するシーンで平均輝度成分がブロック毎に変化する場合に現われやすい。また、静止画においても圧縮率を上げていくときには固定ブロック境界がノイズとしてはっきり現われる。更に、動画でシーンチェンジ等の動き量が激しく変化する場合には、ブロックノイズが目立ちやすくなる。 On the other hand, block noise tends to appear when the average luminance component changes from block to block in a scene that changes relatively slowly. Even in a still image, when the compression rate is increased, the fixed block boundary appears clearly as noise. Furthermore, when the amount of motion such as a scene change changes drastically in a moving image, block noise becomes conspicuous.
ここで、これらモスキートノイズ及びブロックノイズを抑圧するために、特許文献1に記載のノイズリダクション装置を用いた場合、静止画におけるランダムノイズの除去性能が高い。しかし、固定パターンを有するノイズには効果がない。 Here, in order to suppress the mosquito noise and the block noise, when the noise reduction device described in Patent Document 1 is used, the performance of removing random noise in a still image is high. However, it has no effect on noise with a fixed pattern.
更に、上述のコアリングの技術を用いる場合、抑圧度を向上させるためには、これらノイズの特性からコアリングレベルを大幅に上げる必要がある。
特許文献2に記載のノイズリダクション装置では、コアリングレベルは絶対値であるため、コアリングレベル以下の信号成分も失われる。更に、同一入力信号であっても、系によりコントラスト(ゲイン)が変化している場合、コアリングにより失われる信号成分も変化するという問題が生じる。
Furthermore, when the above-described coring technique is used, in order to improve the degree of suppression, it is necessary to significantly increase the coring level from the characteristics of these noises.
In the noise reduction device described in Patent Document 2, since the coring level is an absolute value, signal components below the coring level are also lost. Furthermore, even if the input signal is the same, if the contrast (gain) changes depending on the system, the signal component lost due to coring also changes.
本発明は、上述の問題に鑑みてなされ、モスキートノイズやブロックノイズ等のノイズの抑圧度を向上させながら、信号成分の損失を少なくすることができる画像信号処理装置及び画像信号処理方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and provides an image signal processing device and an image signal processing method that can reduce loss of signal components while improving the degree of suppression of noise such as mosquito noise and block noise. There is.
上記問題点を解決するために、請求項1に記載の発明は、要素画素が2次元に並べられたブロックから構成された入力画像信号を取得し、この入力画像信号の高周波数成分を平滑化した平滑化信号を生成する平滑化手段と、前記入力画像信号における輪郭成分を検出する輪郭検出手段と、前記ブロック内の要素画素のばらつき量を算出する分散量検出手段と、前記ブロック内の中心画素について、前記輪郭成分と前記ばらつき量との比較に基づいて画質制御値を算出する制御信号生成手段と、前記画質制御値を用いて、前記平滑化信号と前記入力画像信号とを調整した画像出力信号を生成する画質調整手段とを備えたことを要旨とする。 In order to solve the above problem, the invention according to claim 1 acquires an input image signal composed of a block in which element pixels are arranged two-dimensionally, and smoothes a high frequency component of the input image signal. Smoothing means for generating a smoothed signal, contour detecting means for detecting a contour component in the input image signal, dispersion amount detecting means for calculating a variation amount of element pixels in the block, and a center in the block An image obtained by adjusting the smoothing signal and the input image signal using the image quality control value, and a control signal generation unit that calculates an image quality control value based on the comparison between the contour component and the variation amount for the pixel. The gist of the invention is that it includes image quality adjusting means for generating an output signal.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の画像信号処理装置において、前記制御信号生成手段は、前記輪郭検出手段の出力信号の値をYE、前記分散量検出手段の出力信号の値をσ、定数をβ1、β2、αとすると、画質制御値k=(YE*β1)/(σ*β2+α)で表示される画質制御値算出式を用いて、前記画質制御値を算出することを要旨とする。 According to a second aspect of the present invention, in the image signal processing apparatus according to the first aspect, the control signal generating means sets the value of the output signal of the contour detecting means to YE, and the value of the output signal of the dispersion amount detecting means. Is the image quality control value using the image quality control value calculation formula displayed as image quality control value k = (YE * β1) / (σ * β2 + α), where σ is the constant and β1, β2, and α are constants. Is the gist.
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の画像信号処理装置において、前記画質調整手段は、入力画像信号に対して前記画質制御値を乗算して入力画像調整信号を生成する第1乗算器と、前記平滑化信号に基づいて生成された信号に対して、前記画質制御値を用いて重み付けした値を乗算して平滑化調整信号を生成する第2乗算器と、前記入力画像調整信号と前記平滑化調整信号とを加算して画像出力信号を生成する加算器とを備えたことを要旨とする。 According to a third aspect of the present invention, in the image signal processing device according to the second aspect, the image quality adjustment unit generates the input image adjustment signal by multiplying the input image signal by the image quality control value. A multiplier, a second multiplier for generating a smoothed adjustment signal by multiplying a signal generated based on the smoothed signal by a weighted value using the image quality control value, and the input image adjustment The gist is provided with an adder for adding the signal and the smoothing adjustment signal to generate an image output signal.
請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の画像信号処理装置において、入力画像信号
から高域周波数成分を抽出し、この高域周波数成分と画質制御値とを乗算して輪郭成分補正信号を生成する輪郭補正信号生成手段と、前記平滑化信号と前記輪郭成分補正信号とを加算する加算手段とを有する第1制御部を更に備え、前記画質調整手段は、前記第1制御部からの信号に対して、前記画質制御値を用いて重み付けした値を乗算して平滑化調整信号を生成することを要旨とする。
According to a fourth aspect of the present invention, in the image signal processing device according to the third aspect, the high frequency component is extracted from the input image signal, and the high frequency component is multiplied by the image quality control value to correct the contour component. A first control unit including a contour correction signal generation unit that generates a signal and an addition unit that adds the smoothing signal and the contour component correction signal; and the image quality adjustment unit includes: In other words, the smoothing adjustment signal is generated by multiplying the above signal by a weighted value using the image quality control value.
請求項5に記載の発明は、請求項4に記載の画像信号処理装置において、前記第1制御部の出力信号と前記平滑化信号とを、加重係数を用いた重み付けによって加算し、加算した信号を出力する加重処理手段を更に備え、前記画質調整手段は、前記加重処理手段からの信号に対して、前記画質制御値を用いて重み付けした値を乗算して平滑化調整信号を生成することを要旨とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the image signal processing device according to the fourth aspect, the output signal of the first control unit and the smoothed signal are added by weighting using a weighting coefficient, and the added signal The image quality adjusting means multiplies the signal from the weight processing means by a value weighted using the image quality control value to generate a smoothed adjustment signal. The gist.
請求項6に記載の発明は、要素画素が2次元に並べられたブロックから構成された入力画像信号を取得し、この入力画像信号の高周波数成分を平滑化した平滑化信号を生成する平滑化段階と、前記入力画像信号における輪郭成分を検出する輪郭検出段階と、前記ブロック内の要素画素のばらつき量を算出する分散量検出段階と、前記ブロック内の中心画素について、前記輪郭成分と前記ばらつき量との比較に基づいて画質制御値を算出する制御信号生成段階と、前記画質制御値を用いて、前記平滑化信号と前記入力画像信号とを調整した画像出力信号を生成する画質調整段階とを備えたことを要旨とする。 According to a sixth aspect of the present invention, smoothing is performed for acquiring an input image signal composed of blocks in which element pixels are arranged two-dimensionally and generating a smoothed signal obtained by smoothing high frequency components of the input image signal. A contour detecting step for detecting a contour component in the input image signal; a dispersion amount detecting step for calculating a variation amount of the element pixel in the block; and the contour component and the variation for a central pixel in the block A control signal generation step of calculating an image quality control value based on a comparison with the amount; an image quality adjustment step of generating an image output signal obtained by adjusting the smoothed signal and the input image signal using the image quality control value; The main point is that
(作用)
請求項1又は6に記載の発明によれば、入力画像信号画像信号の高周波数成分を平滑化した平滑化信号を生成する。更に、入力画像信号における輪郭成分を検出し、ブロック内の要素画素のばらつき量を算出し、ブロック内の中心画素について、輪郭成分とばらつき量との比較に基づいて画質制御値を算出する。この画質制御値を用いて、平滑化信号と入力画像信号とを調整した出力信号を生成する。輪郭検出手段の出力信号と分散量検出手段の出力信号の関係によって、モスキートノイズやブロックノイズの発生量を特定し、これらの発生量に応じて平滑化信号と入力画像信号とを調整して出力信号を出力する。このため、ノイズの状況に応じて変化する画質制御値に基づいて、平滑化信号の割合を自動的に変更することができる。従って、モスキートノイズやブロックノイズの抑圧度を向上することができるとともに、入力画像信号に含まれている信号成分の損失を少なくすることができる。
(Function)
According to the first or sixth aspect of the invention, the smoothed signal is generated by smoothing the high frequency component of the input image signal image signal. Further, the contour component in the input image signal is detected, the variation amount of the element pixel in the block is calculated, and the image quality control value is calculated based on the comparison between the contour component and the variation amount for the central pixel in the block. Using this image quality control value, an output signal obtained by adjusting the smoothed signal and the input image signal is generated. The generation amount of mosquito noise and block noise is specified by the relationship between the output signal of the contour detection means and the output signal of the dispersion amount detection means, and the smoothed signal and the input image signal are adjusted according to the generation amount and output. Output a signal. For this reason, the ratio of the smoothed signal can be automatically changed based on the image quality control value that changes according to the noise situation. Therefore, the degree of suppression of mosquito noise and block noise can be improved, and loss of signal components included in the input image signal can be reduced.
請求項2に記載の発明によれば、画質制御値算出式は、輪郭検出手段の出力信号の値をYE、分散量検出手段の出力信号の値をσ、定数をβ1、β2、αとすると、画質制御値k=(YE*β1)/(σ*β2+α)で表示される式である。この場合、定数のβ1、β2、αを、除去したいモスキートノイズやブロックノイズの変化量の大きさに応じて選択すれば、より効率的にノイズの抑圧効果を得ることができる。また、分散量検出手段の出力信号の値σが「0」に近い場合に、この値σの微小の変化によって画質制御値が大きく変動することを抑制することができ、安定した画質制御信号を出力することができる。 According to the second aspect of the present invention, the image quality control value calculation formula assumes that the value of the output signal of the contour detection means is YE, the value of the output signal of the dispersion amount detection means is σ, and constants are β1, β2, and α. The image quality control value k = (YE * β1) / (σ * β2 + α). In this case, if the constants β1, β2, and α are selected according to the amount of change in mosquito noise or block noise to be removed, a noise suppression effect can be obtained more efficiently. Further, when the value σ of the output signal of the dispersion amount detection means is close to “0”, it is possible to suppress the image quality control value from fluctuating greatly due to a minute change in the value σ, and a stable image quality control signal Can be output.
請求項3に記載の発明によれば、画質調整手段は、入力画像信号に対して前記画質制御値を乗算して入力画像調整信号を生成し、平滑化信号に基づいて生成された信号に対して、画質制御値を用いて重み付けした値を乗算して平滑化調整信号を生成し、入力画像調整信号と前記平滑化調整信号とを加算して出力信号を生成する。これにより、画質制御値に基づいて平滑化信号と入力画像信号との調整を実現することができる。 According to the third aspect of the present invention, the image quality adjusting means generates an input image adjustment signal by multiplying the input image signal by the image quality control value, and for the signal generated based on the smoothed signal. Then, the smoothed adjustment signal is generated by multiplying the weighted value using the image quality control value, and the output signal is generated by adding the input image adjustment signal and the smoothed adjustment signal. Thereby, adjustment of a smoothing signal and an input image signal is realizable based on an image quality control value.
請求項4に記載の発明によれば、入力画像信号から高域周波数成分を抽出し、この高域周波数成分と画質制御値とを乗算して輪郭成分を抽出し、平滑化信号と輪郭成分補正信号とを加算する第1制御部を更に備え、この第1制御部の信号に基づいて平滑化調整信号を
生成する。平滑化信号は、高周波数成分を平滑化するため、ノイズが除去されているが、輪郭成分も失われてしまう。このため、抽出した高域周波数成分に基づく輪郭成分補正信号を平滑化信号に加算することにより、ノイズの状況に応じて加算される高域周波数成分を変更しながら平滑化調整信号を生成することができる。この平滑化調整信号を用いて生平滑化信号が生成されるので、ノイズが除去され、高周波周波数成分がある平滑化信号を用いることができる。
According to the fourth aspect of the present invention, the high frequency component is extracted from the input image signal, the contour component is extracted by multiplying the high frequency component and the image quality control value, and the smoothed signal and the contour component are corrected. A first control unit for adding the signal is further provided, and a smoothing adjustment signal is generated based on the signal of the first control unit. Since the smoothed signal smoothes high frequency components, noise is removed, but contour components are also lost. Therefore, by adding the contour component correction signal based on the extracted high-frequency component to the smoothed signal, the smoothing adjustment signal is generated while changing the high-frequency component added according to the noise situation. Can do. Since a raw smoothed signal is generated using this smoothing adjustment signal, noise can be removed and a smoothed signal having a high frequency component can be used.
請求項5に記載の発明によれば、第1制御部の出力信号と平滑化信号とを、加重係数を用いた重み付けによって加算し、加算した信号を出力する加重処理手段を更に備える。画質調整手段は、加重処理手段からの信号に対して、画質制御値を用いて重み付けした値を乗算して平滑化調整信号を生成する。このため、加算係数を任意に設定することにより、信号の解像度とノイズ抑圧度のとの優先度の割合を任意に変更することができる。 According to the fifth aspect of the present invention, there is further provided weighting processing means for adding the output signal of the first control unit and the smoothed signal by weighting using a weighting coefficient and outputting the added signal. The image quality adjustment unit multiplies the signal from the weighting processing unit by a value weighted using the image quality control value to generate a smoothing adjustment signal. For this reason, the ratio of the priority between the resolution of the signal and the degree of noise suppression can be arbitrarily changed by arbitrarily setting the addition coefficient.
本発明によれば、モスキートノイズやブロックノイズ等のノイズの抑圧度を向上させながら、信号成分の損失を少なくすることができる。 According to the present invention, it is possible to reduce the loss of signal components while improving the degree of suppression of noise such as mosquito noise and block noise.
(第1実施形態)
以下、本発明を具体化したノイズリダクション装置の一実施形態を図1〜図7に基づいて説明する。
(First embodiment)
Hereinafter, an embodiment of a noise reduction device embodying the present invention will be described with reference to FIGS.
図1に示すように、本実施形態のノイズリダクション装置100は、輪郭検出フィルタ10、ばらつき量検出手段20、制御信号生成手段30、平滑化フィルタ40、高域周波数抽出フィルタ50、第1制御部60及び第2制御部70を備えている。本実施形態では、輪郭検出フィルタ10が輪郭検出手段として機能し、ばらつき量検出手段20が分散量検出手段として機能する。更に、平滑化フィルタ40が平滑化手段として機能し、第2制御部70が画質調整手段として機能する。 As shown in FIG. 1, the noise reduction apparatus 100 according to the present embodiment includes a contour detection filter 10, a variation amount detection unit 20, a control signal generation unit 30, a smoothing filter 40, a high frequency extraction filter 50, and a first control unit. 60 and a second control unit 70 are provided. In this embodiment, the contour detection filter 10 functions as a contour detection unit, and the variation amount detection unit 20 functions as a dispersion amount detection unit. Further, the smoothing filter 40 functions as a smoothing unit, and the second control unit 70 functions as an image quality adjusting unit.
このノイズリダクション装置100には、コンポーネント映像信号が入力される。この映像信号のうち、ブロック構成部によって、n行m列(n,mは正の整数)のブロックが、輪郭検出フィルタ10、ばらつき量検出手段20、平滑化フィルタ40、高域周波数抽出フィルタ50及び第2制御部70に供給される。本実施形態では、n=m=3として、3×3のブロックで構成される要素画素の入力画像信号が各機能部に供給される。 A component video signal is input to the noise reduction device 100. Among the video signals, the block configuration unit converts the block of n rows and m columns (n and m are positive integers) into a contour detection filter 10, a variation amount detection means 20, a smoothing filter 40, and a high frequency extraction filter 50. And supplied to the second control unit 70. In the present embodiment, n = m = 3, and an input image signal of an element pixel configured by a 3 × 3 block is supplied to each functional unit.
〔ノイズリダクション装置100の構成〕
図2に示すように、輪郭検出フィルタ10は、隣接するピクセルの輝度の差分から、ブロック内のエッジ(輪郭)を検出する。本実施形態では、この輪郭検出フィルタ10は、公知のプレヴィット(Prewitt)方式のフィルタを用いる。具体的には、輪郭検出フィルタ10は、第1列、第2列及び第3列の各要素が「−1」、「0」、「1」の水平方向フィルタ11と、第1行、第2行及び第3行の各要素が「−1」、「0」、「1」の垂直方向フィルタ12とを備える。
[Configuration of Noise Reduction Device 100]
As shown in FIG. 2, the contour detection filter 10 detects an edge (contour) in a block from the difference in luminance between adjacent pixels. In this embodiment, the contour detection filter 10 uses a known Prewitt type filter. Specifically, the contour detection filter 10 includes a horizontal filter 11 in which each element in the first column, the second column, and the third column is “−1”, “0”, “1”, the first row, Each element in the second row and the third row includes a vertical filter 12 of “−1”, “0”, and “1”.
このような輪郭検出フィルタ10において、ブロックを構成する各画素の信号が水平方向フィルタ11を通過すると、水平方向で隣接しているピクセルの輝度の差分を算出する。また、ブロックを構成する各画素の信号が垂直方向フィルタ12を通過すると、垂直方向で隣接しているピクセルの輝度の差分を算出する。 In such a contour detection filter 10, when a signal of each pixel constituting the block passes through the horizontal filter 11, a difference in luminance between pixels adjacent in the horizontal direction is calculated. Further, when the signal of each pixel constituting the block passes through the vertical filter 12, the difference in luminance between pixels adjacent in the vertical direction is calculated.
更に、輪郭検出フィルタ10は、輪郭検出信号YEの算出部13を備える。この算出部13は、水平方向フィルタ11及び垂直方向フィルタ12を通過させて得た値と、図2の
(1)式とを用いて輪郭検出信号YEを生成する。輪郭検出フィルタ10は、生成した輪郭検出信号YEを制御信号生成手段30に供給する。
Further, the contour detection filter 10 includes a calculation unit 13 for the contour detection signal YE. The calculation unit 13 generates a contour detection signal YE using a value obtained by passing through the horizontal filter 11 and the vertical filter 12 and the equation (1) in FIG. The contour detection filter 10 supplies the generated contour detection signal YE to the control signal generation means 30.
ばらつき量検出手段20は、ブロックを構成する画素のばらつき量(標準偏差σ)を算出する。ブロック内に輪郭がない場合には、通常はばらつき量は小さくなるため、ばらつき量が大きい場合にはノイズが発生していることになる。また、ブロック内に輪郭がある場合には、輪郭の量に応じてばらつき量が大きくなる。 The variation amount detection means 20 calculates the variation amount (standard deviation σ) of the pixels constituting the block. When there is no contour in the block, the amount of variation is usually small. Therefore, when the amount of variation is large, noise is generated. In addition, when there is a contour in the block, the amount of variation increases according to the amount of the contour.
本実施形態では、標準偏差σを算出する際には、平滑化フィルタ40の統計平均値Sを用いる。ばらつき量検出手段20は、図3の(2)式を用いて、ばらつき量(標準偏差σ)を算出する。ばらつき量検出手段20は、取得した入力画像信号のブロックを構成する画素の信号からばらつき量(標準偏差σ)を算出し、算出した標準偏差σを制御信号生成手段30に供給する。 In the present embodiment, when calculating the standard deviation σ, the statistical average value S of the smoothing filter 40 is used. The variation amount detection means 20 calculates the variation amount (standard deviation σ) using the equation (2) in FIG. The variation amount detection unit 20 calculates the variation amount (standard deviation σ) from the signals of the pixels constituting the acquired block of the input image signal, and supplies the calculated standard deviation σ to the control signal generation unit 30.
制御信号生成手段30は制御信号contを出力する。この制御信号contには、輪郭検出信号YEを標準偏差σで正規化した画質制御値kを含める。具体的には、図4に示すように、制御信号生成手段30は、比較手段31、上限設定手段32及び制御値算出手段33を備える。比較手段31は、輪郭検出フィルタ10から取得した輪郭検出信号YEと、ばらつき量検出手段20から取得した標準偏差σとを比較する。比較手段31が、輪郭検出信号YEが標準偏差σ以上であると判断した場合(「YES」の場合)、上限設定手段32が、輪郭検出信号YEの値を標準偏差σと同じ値に置換する。 The control signal generator 30 outputs a control signal cont. The control signal cont includes an image quality control value k obtained by normalizing the contour detection signal YE with the standard deviation σ. Specifically, as shown in FIG. 4, the control signal generation unit 30 includes a comparison unit 31, an upper limit setting unit 32, and a control value calculation unit 33. The comparison unit 31 compares the contour detection signal YE acquired from the contour detection filter 10 with the standard deviation σ acquired from the variation amount detection unit 20. When the comparison unit 31 determines that the contour detection signal YE is greater than or equal to the standard deviation σ (in the case of “YES”), the upper limit setting unit 32 replaces the value of the contour detection signal YE with the same value as the standard deviation σ. .
制御値算出手段33は、図4の(3)式に輪郭検出信号YEと標準偏差σを代入して制御信号contの画質制御値kを算出する。この画質制御値kは、輪郭検出信号YEが標準偏差σ以上のときには「1」になるので、「0」〜「1」の範囲の大きさになる。更に、この画質制御値kは、信号のレベルが変動しても、輪郭検出信号YEが標準偏差σより小さい場合には、「0」に近づき、輪郭検出信号YEが標準偏差σより大きい場合には、「1」に近づく。この制御信号生成手段30は、算出した画質制御値kを、第1制御部60及び第2制御部70に供給する。 The control value calculation means 33 calculates the image quality control value k of the control signal cont by substituting the contour detection signal YE and the standard deviation σ into the expression (3) in FIG. The image quality control value k is “1” when the contour detection signal YE is equal to or greater than the standard deviation σ, and therefore has a size in the range of “0” to “1”. Further, the image quality control value k approaches “0” when the contour detection signal YE is smaller than the standard deviation σ even when the signal level fluctuates, and when the contour detection signal YE is larger than the standard deviation σ. Approaches “1”. The control signal generation unit 30 supplies the calculated image quality control value k to the first control unit 60 and the second control unit 70.
一方、平滑化フィルタ40は、入力画像信号から平坦領域を取り出すフィルタである。この平滑化フィルタ40は、ブロック内の統計平均値Sを算出して、この統計平均値Sに応じた信号を出力信号とする。本実施形態では、9画素のメディアン値をばらつき量(標準偏差σ)を算出するための統計平均値Sとして用いる。具体的には、平滑化フィルタ40は、図3に示すように、入力画像信号から取得した3×3のブロックを構成する画素(s1〜s9)のメディアン値を算出し、このメディアン値をブロックの統計平均値Sとする。メディアン値を特定することにより、比較的大きなエッジ成分(すなわち明らかな信号成分)に対しては可能な限り高次スペクトル成分を保持することができる。平滑化フィルタ40は、算出したメディアン値を、ばらつき量検出手段20及び第1制御部60に供給する。 On the other hand, the smoothing filter 40 is a filter that extracts a flat region from the input image signal. The smoothing filter 40 calculates a statistical average value S in the block, and uses a signal corresponding to the statistical average value S as an output signal. In the present embodiment, the median value of 9 pixels is used as the statistical average value S for calculating the variation amount (standard deviation σ). Specifically, as shown in FIG. 3, the smoothing filter 40 calculates the median value of the pixels (s1 to s9) constituting the 3 × 3 block acquired from the input image signal, and blocks the median value. The statistical average value S of By specifying the median value, it is possible to retain higher order spectral components as much as possible for relatively large edge components (ie, obvious signal components). The smoothing filter 40 supplies the calculated median value to the variation amount detection unit 20 and the first control unit 60.
図1に示す高域周波数抽出フィルタ50は、高域周波数に相当する成分のうち、輪郭成分の中核的な周波数のみを抽出する。高域周波数抽出フィルタ50は、入力画像信号から所定の範囲の周波数成分を第1制御部60に供給する。 The high frequency extraction filter 50 shown in FIG. 1 extracts only the core frequency of the contour component from the components corresponding to the high frequency. The high-frequency extraction filter 50 supplies a predetermined range of frequency components from the input image signal to the first controller 60.
第1制御部60は、乗算器61と、加算手段としての加算器62とを備えている。乗算器61は、高域周波数抽出フィルタ50からの出力信号に対して画質制御値kを乗算した輪郭成分補正信号を出力する。なお、高域周波数抽出フィルタ50及び第1制御部60の乗算器61が、輪郭補正信号生成手段として機能する。加算器62は、平滑化フィルタ40からの出力信号と、乗算器61からの出力信号とを加算する。この加算器62の出力信
号が、平滑化信号に基づいて生成された信号として、第1制御部60から第2制御部70に供給される。従って、第1制御部60は、画質制御値kに応じて輪郭成分の信号強度を制御し、これを平滑化フィルタ40からの出力に重畳する。
The first control unit 60 includes a multiplier 61 and an adder 62 as addition means. The multiplier 61 outputs a contour component correction signal obtained by multiplying the output signal from the high frequency extraction filter 50 by the image quality control value k. The high frequency extraction filter 50 and the multiplier 61 of the first control unit 60 function as a contour correction signal generation unit. The adder 62 adds the output signal from the smoothing filter 40 and the output signal from the multiplier 61. The output signal of the adder 62 is supplied from the first control unit 60 to the second control unit 70 as a signal generated based on the smoothed signal. Therefore, the first control unit 60 controls the signal strength of the contour component according to the image quality control value k, and superimposes it on the output from the smoothing filter 40.
第2制御部70は、第1乗算器71、第2乗算器72及び加算器73を備えている。第1乗算器71及び第2乗算器72は、制御信号生成手段30が生成した制御信号contが供給されて、画質制御値kを取得する。第1乗算器71は、入力画像信号に対して「k」を乗算した入力画像調整信号を出力する。第2乗算器72は、第1制御部60からの出力信号に対して、「1−k」(画質制御値を用いて重み付けした値)を乗算した平滑化調整信号を出力する。加算器73は、第1乗算器71からの入力画像調整信号と第2乗算器72から平滑化調整信号とが供給され、これらを加算した信号を、第2制御部70の出力信号として出力する。この第2制御部70の出力信号が、ノイズリダクション装置100の出力信号(画像出力信号)になる。 The second control unit 70 includes a first multiplier 71, a second multiplier 72, and an adder 73. The first multiplier 71 and the second multiplier 72 are supplied with the control signal cont generated by the control signal generation means 30 and acquire the image quality control value k. The first multiplier 71 outputs an input image adjustment signal obtained by multiplying the input image signal by “k”. The second multiplier 72 outputs a smoothing adjustment signal obtained by multiplying the output signal from the first control unit 60 by “1-k” (value weighted using the image quality control value). The adder 73 is supplied with the input image adjustment signal from the first multiplier 71 and the smoothing adjustment signal from the second multiplier 72, and outputs a signal obtained by adding them as an output signal of the second control unit 70. . The output signal of the second control unit 70 becomes the output signal (image output signal) of the noise reduction device 100.
〔ノイズリダクション装置100の動作〕
次に、このノイズリダクション装置100の処理動作について説明する。
映像信号がノイズリダクション装置100に入力された場合、輪郭検出フィルタ10、ばらつき量検出手段20、平滑化フィルタ40、高域周波数抽出フィルタ50及び第2制御部70には、映像信号のうち3行3列のブロックが順次、供給される。
[Operation of Noise Reduction Device 100]
Next, the processing operation of the noise reduction device 100 will be described.
When the video signal is input to the noise reduction device 100, the contour detection filter 10, the variation amount detection unit 20, the smoothing filter 40, the high-frequency extraction filter 50, and the second control unit 70 receive three lines of the video signal. Three rows of blocks are supplied sequentially.
輪郭検出フィルタ10は、輪郭検出信号YEを算出して制御信号生成手段30に供給する。ばらつき量検出手段20は、標準偏差σを算出して制御信号生成手段30に供給する。制御信号生成手段30は、輪郭検出信号YEと標準偏差σとを用いて画質制御値kを算出する。そして、この画質制御値kを含めた制御信号contを、第1制御部60及び第2制御部70に供給する。 The contour detection filter 10 calculates the contour detection signal YE and supplies it to the control signal generation means 30. The variation amount detector 20 calculates the standard deviation σ and supplies it to the control signal generator 30. The control signal generation unit 30 calculates the image quality control value k using the contour detection signal YE and the standard deviation σ. Then, the control signal cont including the image quality control value k is supplied to the first control unit 60 and the second control unit 70.
平滑化フィルタ40は、ブロックを構成する要素画素のメディアン値を算出し、ばらつき量検出手段20と第1制御部60の加算器62に供給する。この場合、平滑化フィルタ40の出力信号は、モスキートノイズやブロックノイズが抑圧されているが、輪郭成分も失われている。高域周波数抽出フィルタ50は、ブロック内において、所定の範囲の周波数成分を取得し、第1制御部60の乗算器61に供給する。第1制御部60の乗算器61は、高域周波数抽出フィルタ50からの出力信号に対して画質制御値kを乗算して、加算器62に供給する。加算器62は、乗算器61からの出力信号と平滑化フィルタ40からの出力信号とを加算して第2制御部70に供給する。 The smoothing filter 40 calculates the median value of the element pixels constituting the block, and supplies the median value to the variation amount detection means 20 and the adder 62 of the first control unit 60. In this case, mosquito noise and block noise are suppressed in the output signal of the smoothing filter 40, but the contour component is also lost. The high frequency extraction filter 50 acquires a predetermined range of frequency components in the block and supplies the frequency component to the multiplier 61 of the first control unit 60. The multiplier 61 of the first control unit 60 multiplies the output signal from the high frequency extraction filter 50 by the image quality control value k and supplies the result to the adder 62. The adder 62 adds the output signal from the multiplier 61 and the output signal from the smoothing filter 40 and supplies the result to the second control unit 70.
第2制御部70の第1乗算器71は、映像信号に対して画質制御値kを乗算して、加算器73に供給する。第2制御部70の第2乗算器72は、第1制御部60からの出力信号に対して「1−k」を乗算した信号を算出して、加算器73に供給する。加算器73は、第1乗算器71からの出力と第2乗算器72からの出力とを加算して、ノイズリダクション装置100の出力信号として出力する。 The first multiplier 71 of the second control unit 70 multiplies the video signal by the image quality control value k and supplies it to the adder 73. The second multiplier 72 of the second control unit 70 calculates a signal obtained by multiplying the output signal from the first control unit 60 by “1-k” and supplies the signal to the adder 73. The adder 73 adds the output from the first multiplier 71 and the output from the second multiplier 72 and outputs the result as an output signal of the noise reduction device 100.
輪郭がほとんどない場合(画質制御値kが「0」に近い場合)には、乗算器61及び第1乗算器71の出力信号はほぼ「0」になる。また、第2乗算器72の「1−k」の値がほぼ「1」になって、平滑化フィルタ40の出力が優先して出力される。この場合には、高周波成分をほとんど重畳させる必要がないため、メディアン値を優先して出力させる。 When there is almost no outline (when the image quality control value k is close to “0”), the output signals of the multiplier 61 and the first multiplier 71 are almost “0”. In addition, the value of “1-k” of the second multiplier 72 becomes almost “1”, and the output of the smoothing filter 40 is preferentially output. In this case, since it is unnecessary to superimpose high frequency components, the median value is output with priority.
また、画質制御値kが「1」に近い場合には、第1乗算器71の出力信号はほぼ「1」になり、入力画像信号がそのまま出力される。
更に、0<k<1の場合には、第1制御部60において、高域周波数抽出フィルタ50からの出力が画質制御値kに応じた大きさで、平滑化フィルタからの出力に対して加算さ
れて出力される。第2制御部70においては、ノイズリダクション装置100の入力画像信号と、第1制御部60の出力信号とを画質制御値kに応じて内分した信号が、ノイズリダクション装置100の出力信号として出力される。
When the image quality control value k is close to “1”, the output signal of the first multiplier 71 is almost “1”, and the input image signal is output as it is.
Further, in the case of 0 <k <1, in the first control unit 60, the output from the high frequency extraction filter 50 has a magnitude corresponding to the image quality control value k and is added to the output from the smoothing filter. Is output. In the second control unit 70, a signal obtained by internally dividing the input image signal of the noise reduction device 100 and the output signal of the first control unit 60 according to the image quality control value k is output as an output signal of the noise reduction device 100. Is done.
図6には、ノイズリダクション装置100に入力される映像信号をそのまま用いて表示した参考画像を示す。図7には、この映像信号が入力されるノイズリダクション装置100から出力される画像出力信号を用いて表示した参考画像を示す。図7の画像では、図6の画像に比べて、モスキートノイズ及びブロックノイズが低減していることがわかる。 FIG. 6 shows a reference image displayed using the video signal input to the noise reduction device 100 as it is. FIG. 7 shows a reference image displayed using an image output signal output from the noise reduction device 100 to which this video signal is input. In the image of FIG. 7, it can be seen that mosquito noise and block noise are reduced compared to the image of FIG.
本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
(1) 本実施形態では、制御信号生成手段30は、輪郭検出信号YEと標準偏差σとの比に応じた画質制御値kの制御信号contを生成し、第1制御部60及び第2制御部70に供給する。σ=YEの条件で、輪郭検出信号YE及び標準偏差σを徐々に減少させるように入力画像信号のゲインを変化させていくと、信号コントラストは「0」に近づくが、信号画素間の相対的関係は変化していないため、「k=1」が保たれる。これは信号の画素間の相対的レベル比が変化しなければ、絶対値のコントラストには依存せずに目的とする輪郭成分の大きさを抽出し、係数化できることを意味する。
According to this embodiment, the following effects can be obtained.
(1) In the present embodiment, the control signal generation means 30 generates the control signal cont of the image quality control value k according to the ratio between the contour detection signal YE and the standard deviation σ, and the first control unit 60 and the second control To the unit 70. When the gain of the input image signal is changed so as to gradually decrease the contour detection signal YE and the standard deviation σ under the condition of σ = YE, the signal contrast approaches “0”, but the relative relationship between the signal pixels is increased. Since the relationship has not changed, “k = 1” is maintained. This means that if the relative level ratio between the pixels of the signal does not change, the size of the target contour component can be extracted and converted into a coefficient without depending on the absolute contrast.
モスキートノイズの場合には、図5に示すテーブル500の中で、輪郭近傍の信号の平坦領域において隣接する画素間の輝度交番配置であり、(σ小、YE小)の領域に含まれる。ブロックノイズの場合は、図5に示すテーブル500の中で、水平方向又は垂直方向に連続する数画素とその左右上下画素との輝度変化パターンが(σ小、YE大)の領域に含まれる。 In the case of mosquito noise, in the table 500 shown in FIG. 5, it is a luminance alternating arrangement between adjacent pixels in the flat region of the signal in the vicinity of the contour, and is included in the (σ small, YE small) region. In the case of block noise, in the table 500 shown in FIG. 5, the luminance change pattern between several pixels continuous in the horizontal direction or the vertical direction and the left and right upper and lower pixels is included in the (σ small, YE large) region.
ノイズリダクション装置100は、ノイズの状況に応じて変化する画質制御値kに基づいて、入力画像信号に対して「k」を乗算した入力画像調整信号と、平滑化調整信号とを加算した信号を、ノイズリダクション装置100の出力信号として出力する。このため、ノイズの状況に応じて変化する画質制御値kに基づいて、入力画像信号と平滑化調整信号との割合が自動的に変更される。従って、モスキートノイズやブロックノイズの抑圧度を向上することができるとともに、入力画像信号に含まれている信号成分の損失を少なくすることができる。 The noise reduction device 100 outputs a signal obtained by adding an input image adjustment signal obtained by multiplying an input image signal by “k” and a smoothing adjustment signal based on an image quality control value k that changes according to a noise situation. And output as an output signal of the noise reduction device 100. Therefore, the ratio between the input image signal and the smoothing adjustment signal is automatically changed based on the image quality control value k that changes according to the noise situation. Therefore, the degree of suppression of mosquito noise and block noise can be improved, and loss of signal components included in the input image signal can be reduced.
(2) 本実施形態では、ばらつき量検出手段20は、統計平均値Sを算出し、これに応じた信号を出力信号とする。本実施形態では、高域周波数抽出フィルタ50の出力信号に画質制御値kを乗算した値と、平滑化フィルタ40の統計平均値Sとを加算した信号を生成する。このため、平滑化フィルタ40とばらつき量検出手段20とが、同じ統計平均値Sを用いた演算を行なうことにより、整合性を良好にすることができる。 (2) In the present embodiment, the variation amount detection means 20 calculates the statistical average value S and uses a signal corresponding to this as the output signal. In the present embodiment, a signal is generated by adding the value obtained by multiplying the output signal of the high frequency extraction filter 50 by the image quality control value k and the statistical average value S of the smoothing filter 40. For this reason, the smoothing filter 40 and the variation amount detection means 20 perform the calculation using the same statistical average value S, so that the consistency can be improved.
(3) 本実施形態では、第1制御部60は、平滑化フィルタ40からの出力信号と、高域周波数抽出フィルタ50からの出力信号とを、制御信号contの画質制御値kに応じて加算した信号を出力する。平滑化フィルタ40は、ノイズはないが輪郭も損失している出力信号を出力する。このため、高域周波数成分に画質制御値を乗算した値を平滑化信号に加算することにより、ノイズの状況に応じて高域周波数成分を加えて生成される信号を第2制御部70に供給し、この信号に応じた出力を行なうことができる。 (3) In the present embodiment, the first control unit 60 adds the output signal from the smoothing filter 40 and the output signal from the high frequency extraction filter 50 according to the image quality control value k of the control signal cont. Output the signal. The smoothing filter 40 outputs an output signal that has no noise but has lost its contour. For this reason, by adding a value obtained by multiplying the high frequency component by the image quality control value to the smoothed signal, a signal generated by adding the high frequency component according to the noise condition is supplied to the second control unit 70. Then, an output corresponding to this signal can be performed.
(4) 本実施形態では、制御信号生成手段30において、比較手段31が、輪郭検出信号YEが標準偏差σ以上であると判断した場合(「YES」の場合)、上限設定手段32が、輪郭検出信号YEの値を標準偏差σと同じ値に置換する。制御信号生成手段30の制御値算出手段33は、図4の(3)式に輪郭検出信号YEと標準偏差σを代入して制御信号contの画質制御値kを算出する。このため、輪郭検出信号YEが標準偏差σより大き
な範囲を取る場合であっても、制御信号contの画質制御値kを「0」〜「1」の間に設定することができるので、ノイズリダクション装置100からの出力信号を、入力画像信号に応じた大きさで調整することができる。
(4) In the present embodiment, in the control signal generation means 30, when the comparison means 31 determines that the contour detection signal YE is equal to or greater than the standard deviation σ (in the case of “YES”), the upper limit setting means 32 The value of the detection signal YE is replaced with the same value as the standard deviation σ. The control value calculation means 33 of the control signal generation means 30 calculates the image quality control value k of the control signal cont by substituting the contour detection signal YE and the standard deviation σ into the expression (3) in FIG. For this reason, even when the contour detection signal YE takes a range larger than the standard deviation σ, the image quality control value k of the control signal cont can be set between “0” and “1”. The output signal from the apparatus 100 can be adjusted by the magnitude according to the input image signal.
(5) 本実施形態では、輪郭検出フィルタ10は、公知のプレヴィット方式のフィルタを用いる。ブロックノイズは、水平方向又は垂直方向に延びるエッジとして発生することがある。プレヴィット方式は、センタ行又はセンタ列のみ変化している場合には反応せず、モスキートノイズの特徴、ブロックノイズの特徴と重なる特定のパターンを輪郭として検出しにくい。従って、隣接する画素の輝度の差分が高いノイズを輪郭として検出し難いので、ブロックノイズと輪郭とをより確実に識別することができる。 (5) In this embodiment, the contour detection filter 10 uses a known Previt filter. Block noise may occur as an edge extending in the horizontal direction or the vertical direction. The Previt method does not react when only the center row or the center column changes, and it is difficult to detect a specific pattern overlapping the features of mosquito noise and block noise as an outline. Therefore, it is difficult to detect noise having a high luminance difference between adjacent pixels as a contour, so that block noise and the contour can be more reliably identified.
(第2実施形態)
次に、本発明を具体化した第2実施形態を図8及び図9に基づいて説明する。本実施形態は、上記実施形態における制御信号生成手段30の代わりに、制御信号生成手段300を用いる。この制御信号生成手段300は、制御信号生成手段30とは、画質制御値kの算出方法が異なる。また、本実施形態において、上記実施形態と同様な部分については、同一の符号を用いて、その詳細な説明は省略する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, a control signal generating unit 300 is used instead of the control signal generating unit 30 in the above embodiment. The control signal generation unit 300 differs from the control signal generation unit 30 in the method of calculating the image quality control value k. Moreover, in this embodiment, about the part similar to the said embodiment, the same code | symbol is used and the detailed description is abbreviate | omitted.
本実施形態の制御信号生成手段300は、輪郭成分量算出手段310、比較手段320、上限設定手段330及び制御値算出手段340を備える。輪郭成分量算出手段310は、輪郭検出信号YEと図8の(4)式とを用いて、輪郭成分量GYEを算出する。比較手段320は、算出された輪郭成分量GYEと、[σ*β2]とを比較する。ここで、β2は、定数であり、本実施形態では、「β2=1/8」を用いる。 The control signal generation unit 300 of this embodiment includes a contour component amount calculation unit 310, a comparison unit 320, an upper limit setting unit 330, and a control value calculation unit 340. The contour component amount calculating means 310 calculates the contour component amount GYE using the contour detection signal YE and the equation (4) in FIG. The comparison unit 320 compares the calculated contour component amount GYE with [σ * β2]. Here, β2 is a constant, and in this embodiment, “β2 = 1/8” is used.
比較手段320が、輪郭成分量GYEが[σ*β2]以上であると判断した場合(「YES」の場合)には、上限設定手段330が、輪郭成分量GYEを[σ*β2]と同じ値に置換する。 When the comparison unit 320 determines that the contour component amount GYE is equal to or larger than [σ * β2] (in the case of “YES”), the upper limit setting unit 330 sets the contour component amount GYE equal to [σ * β2]. Replace with a value.
制御値算出手段340は、図8の(5)式に輪郭成分量GYEと標準偏差σを代入して制御信号contの画質制御値kを算出する。ここで、(5)式において、β1及びαは、定数であり、本実施形態では、「β1=2」と「α=1」を用いる。 The control value calculation means 340 calculates the image quality control value k of the control signal cont by substituting the contour component amount GYE and the standard deviation σ into the equation (5) in FIG. Here, in the formula (5), β1 and α are constants, and in this embodiment, “β1 = 2” and “α = 1” are used.
図9のテーブル600に示すように、輪郭成分量GYEが[σ*β2]以上の場合、[σ*β2]が、αに対して十分に大きいときにはk≒1となり、αとほぼ等しいときには「0.5」になる。また、輪郭成分量GYEが[σ*β2]より小さい場合、[σ*β2]が、αに対して十分に大きいときにはk≒GYE/(σ*β2)となり、αとほぼ等しい場合にはk≒(GYE/(σ*β2))/2になる。そして、制御信号生成手段30は、算出した画質制御値kを、第1制御部60及び第2制御部70に供給する。 As shown in the table 600 of FIG. 9, when the contour component amount GYE is equal to or larger than [σ * β2], k≈1 when [σ * β2] is sufficiently larger than α, and “ 0.5 ". Further, when the contour component amount GYE is smaller than [σ * β2], k≈GYE / (σ * β2) is obtained when [σ * β2] is sufficiently larger than α, and when [σ * β2] is substantially equal to α, k is obtained. ≈ (GYE / (σ * β2)) / 2. Then, the control signal generation unit 30 supplies the calculated image quality control value k to the first control unit 60 and the second control unit 70.
本実施形態では、制御信号k<1(実施例ではα=1)となるため、図9に表示するように、αの大きさによって画質制御値kの最大量が決定される。この制御の意味を、信号分類と制御信号contの画質制御値kとの関係として表したものを図9に示す。 In this embodiment, since the control signal k <1 (α = 1 in the embodiment), as shown in FIG. 9, the maximum amount of the image quality control value k is determined by the magnitude of α. FIG. 9 shows the meaning of this control as a relationship between the signal classification and the image quality control value k of the control signal cont.
本実施形態においては、上記第1実施形態における(1)〜(5)と同様な効果に加えて、以下の効果を得ることができる。
(6) 本実施形態では、制御信号生成手段30の輪郭成分量算出手段310は、輪郭検出信号YEと(4)式とを用いて、輪郭成分量GYEを算出する。制御信号生成手段30の制御値算出手段340は、(5)式に輪郭成分量GYEと標準偏差σを代入して制御信号contの画質制御値kを算出する。このため、(4)式の「β1」や(5)式の「β1」と「α」とを、除去したいモスキートノイズやブロックノイズの変化量の大きさに応じ
て選択すれば、より効率的にノイズの抑圧効果を得ることができる。
In this embodiment, in addition to the same effects as (1) to (5) in the first embodiment, the following effects can be obtained.
(6) In the present embodiment, the contour component amount calculating unit 310 of the control signal generating unit 30 calculates the contour component amount GYE using the contour detection signal YE and Equation (4). The control value calculation means 340 of the control signal generation means 30 calculates the image quality control value k of the control signal cont by substituting the contour component amount GYE and the standard deviation σ into the equation (5). Therefore, it is more efficient if “β1” in equation (4) and “β1” and “α” in equation (5) are selected according to the amount of mosquito noise or block noise to be removed. In addition, a noise suppression effect can be obtained.
(7) 本実施形態では、標準偏差σにαを加えた式を分母とする(5)式を用いた。このため、標準偏差σが「0」に近い場合に、この標準偏差σの微小の変化によって画質制御値kが大きく変動することを抑制することができ、安定した制御信号contを出力することができる。 (7) In the present embodiment, the formula (5) using the formula obtained by adding α to the standard deviation σ is used. For this reason, when the standard deviation σ is close to “0”, it is possible to suppress the image quality control value k from fluctuating greatly due to a small change in the standard deviation σ, and to output a stable control signal cont. it can.
また、上記実施形態は、以下のように変更してもよい。
○ 上記実施形態においては、第1制御部60の出力信号を第2制御部70にそのまま供給した。これに代えて、図10に示すように、第1制御部60と第2制御部70との間に、加重手段80を設けたノイズリダクション装置200としてもよい。加重手段80は、加重処理手段として機能し、第1制御部60の出力信号と平滑化フィルタ40の出力信号とが供給される。加重手段80は、第1制御部60の出力信号と平滑化フィルタ40の出力信号との加算係数に応じた重み付けを加算する。この加算係数を設定することにより、信号の解像度とノイズ抑圧度との優先度の割合を任意に変更することができる。
Moreover, you may change the said embodiment as follows.
In the above embodiment, the output signal of the first control unit 60 is supplied to the second control unit 70 as it is. Instead, as shown in FIG. 10, a noise reduction device 200 in which a weighting unit 80 is provided between the first control unit 60 and the second control unit 70 may be used. The weighting unit 80 functions as a weighting processing unit and is supplied with the output signal of the first control unit 60 and the output signal of the smoothing filter 40. The weighting unit 80 adds weights according to the addition coefficient between the output signal of the first control unit 60 and the output signal of the smoothing filter 40. By setting this addition coefficient, it is possible to arbitrarily change the priority ratio between the resolution of the signal and the degree of noise suppression.
○ 上記実施形態においては、平滑化フィルタ40を用いたが、モスキートノイズやブロックノイズのない信号の平坦領域だけを取り出すことができれば、これに限られない。例えば、カットオフの低い単純なローパスフィルタを採用することも可能である。また、本実施形態においては、9画素のメディアン値を、標準偏差を算出するための統計平均値Sとして用いたが、簡易手法によって統計平均値Sを求めてもよい。例えば、図3における3×3のブロックを構成する画素のうち、5つの画素(図3の入力画像信号の画素s1,s3,s5,s7,s9)のメディアン値と、残りの4つの画素(s2,s4,s6,s8)の平均値とを加算した値の半分の値を統計平均値Sとして用いてもよい。 In the above embodiment, the smoothing filter 40 is used. However, the present invention is not limited to this as long as only a flat region of a signal having no mosquito noise or block noise can be extracted. For example, it is possible to employ a simple low-pass filter with a low cutoff. In the present embodiment, the median value of 9 pixels is used as the statistical average value S for calculating the standard deviation. However, the statistical average value S may be obtained by a simple method. For example, among the pixels constituting the 3 × 3 block in FIG. 3, the median value of five pixels (pixels s1, s3, s5, s7, s9 of the input image signal in FIG. 3) and the remaining four pixels ( A half value of the sum of the average values of s2, s4, s6, and s8) may be used as the statistical average value S.
○ 上記実施形態において、ばらつき量検出手段20は、平滑化フィルタ40の出力を用いて算出した。これに限らず、ばらつき量検出手段20は、ブロックの全画素の平均値として、単純な9画素の加算平均を用いてもよい。 In the above embodiment, the variation amount detection means 20 is calculated using the output of the smoothing filter 40. Not limited to this, the variation amount detecting means 20 may use a simple average of nine pixels as the average value of all the pixels of the block.
○ 上記実施形態においては、制御信号生成手段30は、ばらつき量検出手段20が算出した標準偏差σを用いて、制御信号contの画質制御値kを算出した。これに限らず、制御信号生成手段30は、標準偏差σに限られず、ばらつき量を示す値であれば、他のものであってもよい。例えば、標準偏差σの2乗の値である分散を用いて、制御信号contの値kを算出してもよい。 In the above embodiment, the control signal generation unit 30 calculates the image quality control value k of the control signal cont using the standard deviation σ calculated by the variation amount detection unit 20. Not limited to this, the control signal generating means 30 is not limited to the standard deviation σ, and may be any other value as long as the value indicates the amount of variation. For example, the value k of the control signal cont may be calculated using a variance that is a square value of the standard deviation σ.
k…画質制御値、10…輪郭検出手段としての輪郭検出フィルタ、20…分散量検出手段としてのばらつき量検出手段、30,300…制御信号生成手段、31,320…比較手段、32,330…上限設定手段、33,340…制御値算出手段、40…平滑化手段としての平滑化フィルタ、50…輪郭補正信号生成手段を構成する高域周波数抽出フィルタ、60…第1制御部、61…輪郭補正信号生成手段を構成する乗算器、62…加算器、70…画質調整手段としての第2制御部、71…第1乗算器、72…第2乗算器、73…加算器、80…加重処理手段としての加重手段、100,200…画像信号処理装置としてのノイズリダクション装置、310…輪郭成分量算出手段。 k ... image quality control value, 10 ... contour detection filter as contour detection means, 20 ... variation amount detection means as dispersion amount detection means, 30, 300 ... control signal generation means, 31, 320 ... comparison means, 32, 330 ... Upper limit setting means, 33, 340... Control value calculation means, 40... Smoothing filter as smoothing means, 50... High-frequency extraction filter constituting contour correction signal generation means, 60. Multiplier constituting correction signal generating means, 62... Adder, 70... Second controller as image quality adjusting means, 71... First multiplier, 72. Weighting means as means, 100, 200... Noise reduction apparatus as image signal processing device, 310... Contour component amount calculating means.
Claims (6)
前記入力画像信号における輪郭成分を検出する輪郭検出手段と、
前記ブロック内の要素画素のばらつき量を算出する分散量検出手段と、
前記ブロック内の中心画素について、前記輪郭成分と前記ばらつき量との比較に基づいて画質制御値を算出する制御信号生成手段と、
前記画質制御値を用いて、前記平滑化信号と前記入力画像信号とを調整した画像出力信号を生成する画質調整手段と
を備えたことを特徴とする画像信号処理装置。 Smoothing means for acquiring an input image signal composed of blocks in which element pixels are arranged two-dimensionally and generating a smoothed signal obtained by smoothing a high-frequency component of the input image signal;
Contour detecting means for detecting a contour component in the input image signal;
A dispersion amount detecting means for calculating a variation amount of the element pixels in the block;
Control signal generating means for calculating an image quality control value based on a comparison between the contour component and the variation amount for the central pixel in the block;
An image signal processing apparatus comprising: an image quality adjusting unit that generates an image output signal obtained by adjusting the smoothed signal and the input image signal using the image quality control value.
前記輪郭検出手段の出力信号の値をYE、前記分散量検出手段の出力信号の値をσ、定数をβ1、β2、αとすると、
画質制御値k=(YE*β1)/(σ*β2+α)
で表示される画質制御値算出式を用いて、前記画質制御値を算出することを特徴とする請求項1に記載の画像信号処理装置。 The control signal generating means
When the value of the output signal of the contour detection means is YE, the value of the output signal of the dispersion amount detection means is σ, and the constants are β1, β2, and α,
Image quality control value k = (YE * β1) / (σ * β2 + α)
The image signal processing apparatus according to claim 1, wherein the image quality control value is calculated using an image quality control value calculation formula displayed in step 1.
入力画像信号に対して前記画質制御値を乗算して入力画像調整信号を生成する第1乗算器と、
前記平滑化信号に基づいて生成された信号に対して、前記画質制御値を用いて重み付けした値を乗算して平滑化調整信号を生成する第2乗算器と、
前記入力画像調整信号と前記平滑化調整信号とを加算して画像出力信号を生成する加算器とを備えたことを特徴とする請求項2に記載の画像信号処理装置。 The image quality adjusting means is
A first multiplier for multiplying an input image signal by the image quality control value to generate an input image adjustment signal;
A second multiplier that generates a smoothed adjustment signal by multiplying a signal generated based on the smoothed signal by a value weighted using the image quality control value;
The image signal processing apparatus according to claim 2, further comprising an adder that adds the input image adjustment signal and the smoothing adjustment signal to generate an image output signal.
前記平滑化信号と前記輪郭成分補正信号とを加算する加算手段とを有する第1制御部を更に備え、
前記画質調整手段は、前記第1制御部からの信号に対して、前記画質制御値を用いて重み付けした値を乗算して平滑化調整信号を生成することを特徴とする請求項3に記載の画像信号処理装置。 A contour correction signal generating means for extracting a high frequency component from the input image signal and multiplying the high frequency component by the image quality control value to generate a contour component correction signal;
A first control unit having addition means for adding the smoothed signal and the contour component correction signal;
The said image quality adjustment means produces | generates a smoothing adjustment signal by multiplying the value weighted using the said image quality control value with respect to the signal from the said 1st control part. Image signal processing device.
前記画質調整手段は、前記加重処理手段からの信号に対して、前記画質制御値を用いて重み付けした値を乗算して平滑化調整信号を生成することを特徴とする請求項4に記載の画像信号処理装置。 A weight processing means for adding the output signal of the first control unit and the smoothed signal by weighting using a weighting coefficient and outputting the added signal;
5. The image according to claim 4, wherein the image quality adjustment unit generates a smoothing adjustment signal by multiplying a signal from the weighting processing unit by a value weighted using the image quality control value. Signal processing device.
前記入力画像信号における輪郭成分を検出する輪郭検出段階と、
前記ブロック内の要素画素のばらつき量を算出する分散量検出段階と、
前記ブロック内の中心画素について、前記輪郭成分と前記ばらつき量との比較に基づいて画質制御値を算出する制御信号生成段階と、
前記画質制御値を用いて、前記平滑化信号と前記入力画像信号とを調整した画像出力信号を生成する画質調整段階と
を備えたことを特徴とする画像信号処理方法。 A smoothing step of acquiring an input image signal composed of blocks in which element pixels are arranged two-dimensionally and generating a smoothed signal obtained by smoothing a high-frequency component of the input image signal;
A contour detection step of detecting a contour component in the input image signal;
A dispersion amount detection step of calculating a variation amount of element pixels in the block;
A control signal generation step for calculating an image quality control value based on a comparison between the contour component and the variation amount for a central pixel in the block;
An image signal processing method comprising: an image quality adjustment step of generating an image output signal obtained by adjusting the smoothed signal and the input image signal using the image quality control value.
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