专利名称：视频信号噪音消除器的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于视频信号的噪音消除器，更具体地说涉及利用水平线之间的相互关系消除视频信号的噪音的噪音的消除器。
一般，视频信号处理系统，如电视、VTR等，包括用于消除包含在视频信号中的噪音的电路，以获得良好的图象质量的装置。
图1是传统的视频信号噪音消除器的框图。传统噪音消除器包括用于对经输入口1输入的视频信号进行高通滤波的高通滤波器(HPF)3、用于从HPF3输出提取并输出低于某一阈值的噪音成分的限制器4、及用于从视频信号减去限制器4的输出并把结果经输出口5输出的减法器2。
图2A-2D是图1所示的传统噪音消除器的操作波形，其N表示噪音，TH表示限制器的阈值。
图2A显示了经输入口1输入并包含噪音的视频信号。图2B显示了经过HPF3的视频信号，并因而形成对应其急剧上升的前沿的脉冲。图2C显示了噪音成分，其中图2B的信号被限制在预定的阈值电平。图2D显示了图2C的噪音成分被从图2A的视频信号减去的输出。但在图2D中，就注意在信号急剧改变的部分中噪音成分未被消除。
参见图1和2A-2D，图2A的视频信号经输入口1被输入到减法器2和HPF3。与HPF3串联的限制器4把视频信号中所含的噪音成分提取并输出到减法器2。减法器2从输入视频信号中清除限制器4的输出，即图2C的噪音成分，并随后把没有噪音的视频信号输出到输出口5。图1的噪音消除器可消除大多数噪音成分即低电平成分，但却不能消除高于阈值的成分。如图2C所示，由于在信号的瞬变边沿，噪音出现了高于阈值的电平，故该噪音被限制器4所阻塞，因而涌被消除。
图3显示了另一种传统的视频信号噪音消除器，它利用视频信号的水平行的相互关系来消除噪音。
参见图3，视频信号经输入口11被输入给第一第二减法器12和13。第一减法器12的输出被延迟线14延迟了1H并被输入给第二减法器13。这里，H表示水平扫描周期。第二减法器13从经输入口11输入的视频信号中减去从延迟线14输入的延迟信号，以提取并输出噪音成分和相关成分到限制器15。限制器15提取出噪音成分并并其送到第一减法器12。第一减法器12从视频信号反馈到延迟线14，从而对视频信号进行平均以消除噪音并把视频信号输出到输出口16。
然而，在图3所示的电路中，若在水平行之间没有相关性，则会消除视频信号的其他(噪音成分以外的)成分。这降低了再生图象的分辨率。
美国专利第4，885，639(1985年12月5日由日本索尼公司提出，题为“ApparatusforEliminatingaNoiseSignal”)就是要克服图1和3的传统噪音消除器的缺点。在上述专利中，在图1所示的传统电路的输出口处，设置了一A/D转换器，具有针对数字信号的多个阈值的限制器和用于选择输出的切换电路，以消除边沿处的噪音。另外，在传统电路的HPF输出口设置了窗检测器和相关检测器，以解决行间有相关时存在的不足。但上述专利中的电路十分复杂。
因此，本发明的一个目的，是提供一种用于视频信号的简化的噪音消除器，它能利用水平行之间的相关性来有效地消除视频信号中所含的噪音。
另外，本发明的另一目的，是提供一种用于视频信号的噪音消除器，它即使在行间相关性很弱时也能防止信号成分的失真，从而获得良好再生的视频信号。
为实现上述目的，本发明提供了一噪音消除器，它包括视频延迟电路，用于从顺序输入的视频信号输出一后继行视频信号、一被延迟了一水平行的当前行视频信号、以及一被延迟了两水平行的前行视频信号;用于水平行的最小值检测器，它将后继行视频信号与当前行视频信号及当前行视频信号与前行视频信号进行比较，以分别输出较低电平的第一和第二最小值;最大值选择器，用于比较第一和第二最小值以选择二者中之较大者;用于水平行的最大值检测器，它将后继行视频信号与当前行视频信号及当前行视频信号进行比较，以分别输出较高电平的第一和第二最大值;最小值选择器，用于比较第一和第二最大值以选择二者中之较小者;加法器，用于求出来自最大值选择器的最大值输出与来自最小值选择器的最小值输出之和，以输出包含视频信号水平行的相关噪音的和信号;减法器，用于从加法器输出的和信号中减去当前行视频信号以输出不含噪音的视频信号。
为实现其他目的，本发明提供了一种噪音消除器，它包括视频信号延迟电路，用于由相继输入的视频信号输出一后继行视频信号、一被延迟了一条水平行的当前行视频信号、以及一被延迟了两条水平行的前行视频信号;水平行最小值检测器，它把后继行视频信号与当前行视频信号相比较，并把当前行视频信号与在前行视频信号相比较，以分别输出较低电平的第一和第二最小值;最大值选择器，用于比较第一和第二最小值以选择两者中的较大者;一个水平行最大值检测器，它把后继行视频信号与当前视频信号相比较，并把当前行视频信号与前行视频信号相比较，以分另输出较高的第一和第二最大值;最小值选择器，用于比较第一和第二最大值以选择二者中的较小者;加法器，用于对来自最大值选择器的输出最大值和来自最小值选择器的输出最小值求和，以输出包含视频信号的水平行相关噪音的和信号;减法器，用于从来自加法器的和信号中减去当前行视频信号，以输出没有噪音的视频信号;相关检测器，用于比较后继行视频信号、当前视频信号及在前行视频信号，以检测水平行之间的相关性并输出一选择信号;输出选择器，用于接收减法器的输出信号及当前行视频信号，以根据相关检测器的选择信号，在没有相关性时选择减法器的输出，并在有相关性时选择当前行视频信号。
通过结合附图对本发明的最佳实施例所作的描述使本发明的上述目的及其他优点将更为明显。在附图中图1是传统视频信号噪音消除器的框图;
图2A-2D是操作波形，显示了图1的噪音消除器各部分的信号波形;
图3是传统视频信号噪音消除器的另一实施例的框图;
图4是根据本发明视频信号噪音消除器的框图;
图5A-5K显示了图4的噪音消除器的各部分的信号波形;
图6是根据本发明的视频信号噪音消除器的另一实施例的框图;
图7是图4和6所示的最小值检测器或最大值检测器的一个例子的电路图;
图8是图6所示的相关检测器的一个例子的电路图;
图9是图6所示的输出选择器的一个例子的电路图;
图10A-10E是传统噪音消除器和图6所示的噪音消除器的操作波形。
参见图4，输入的视频信号被延迟一个水平(H)周期，故在基准时刻点t0的第一延迟线21的输出信号被作为当前行视频信号Sn。在基准时刻t0输入给输入口20的信号被作为后继行视频信号Sn+1。在基准时刻t0的第二延迟行22的输出被作为在前行视频信号Sn-1。这些信号被积分，以利用水平行之间的相关性来消除视频信号的噪音成分。
特别地，视频信号Sv经输入口20被输入给第一延迟线21、第一最小值检测器(MIN)23及第一最大值检测器(MAX)25。输入视频信号Sv被第一延迟线迟一H周期，以被同时输出到第二延迟线22、第一最小值检测器23、第二最小值检测器24、第一最大值检测器25和第二最大值检测26。第二延迟线22与第一延迟线21串联，已把延迟的信号再延迟一H周期，并随后输出到第二最小值检测器24和第二最大值检测器26。因此，连续输入的视频信号Sv被第一延迟线21延迟一H周期而变成当前行视频信号Sn。以此作为参照，在一H周期时延迟之后输入的视频信号Sv变成了后继行视频信号Sn+1。第二延迟线22的输出在一H周期延迟之前被输入而成为在前行视频信号Sn-1;后者被输入最小值检测器32和最大值检测器33。这里，最小值检测器由第一最小值检测器23和第二最小值检测器24组成。最大值检测器33由第一最大值检测器25和第二最大检测器26组成。
第一最小值测器23把后继行视频信号Sn+1和当前行视频信号Sn进行比较，以输出一第一最小值MIN1。第二最小值检测器24把当前行视频信号Sn与在前行视频信号Sn-1相比较以输出第二最小值MIN2。
第一最小值检测器25把后继行视频信号Sn+1与当前行视频信号Sn进行比较，以输出一第一最大值MXA1。第二最大值检测器26把当前行视频信号Sn与在当前行视频信号Sn-1相比较以输出第二最大值MAX2。
最大值选择器27把第一最小值检测器23的输出和第二最小值检测器24的输出相比较，以输出最大值MAX。
最小值选择器28比较第一最大值检测器25的输出和第二最大值检测器26的输出，以输出最小值MIN。
加法器29把最大值选择器27的输出和最小值选择器28的输出相加，以输出代表所得的和MAX+MIN的信号。
减法器30从和信号(即加法器29的输出)减去当前行视频信号Sn以把不带噪音的视频信号输出到输出口31。
参见图5A-5K显示了图4的噪音消除器的各图的信号波形，可见相邻行的视频信号被相加时，由于相关的信号成分的电平加倍而噪音成分的电平未增加(由于随机地产生的噪音没有相关性)，视频信号的平均取值消除了噪音。图5A-5K中所示的N1至N5简要表示了随机包含在视频信号中的噪音成分。
图5A显示了包含表示为N1、N2和N3的噪音成分的后继行视频信号Sn+1的波形。图5B显示了包含噪音成分N5、N6、N7、N8、N9和N10的当前行视频信号Sn的波形。图5C显示了包含噪音成分N11、N12、N13、N14和N15的在前行视频信号Sn-1的波形。
图5D是波形图，其中后继行视频信号Sn+1(图5A)和当前行视频信号Sn(图5B)被比较，以得到第一最小值MIN1。图5E是波形图，其中图5B的当前行视频信号Sn和图5C的在当前视频信号Sn-1被比较，以获得第二最小值MIN2。
图5F是波形图，其中图5A的后继行视频信号Sn+1和图5B的当前行视频信号Sn被比较以获得第一最大值MAX1。图5G是波形图，其中图5B的当前行视频信号和图5C的在前行视频信号被比较以获得第二最大值MAX2。
图5H是波形图，其中图5D的第一最小值MIN1和图5E的第二最小值MIN2被比较以获得最大值MAX。图5I是波形图，其中图5F的第一最大值MAX1和图5G的第二最大值被比较获得最小值MIN。
图5J是和信号MAX+MIN的波形图，其中图5H的最小值中的最大值和图5I的最大值中的最小值被求和。
图5K显示了差信号(MAX+MIN)-Sn，其中从图5J的和信号减去了图5B的当前行视频信号Sn。该差信号是无噪音的视频信号输出。
现在，将参照操作波形图5A-5K，描述根据本发明图4所示的噪音消除器的运行。
第一最小值检测器23比较图5A中后继行视频信号Sn+1和图5B的当前行视频信号Sn，从而检测包含图5D中所示的两个行信号的最小电平的N6、N7、N9和N3噪音成分的第一最小值，从而把第一最小值输入到最大值检测器27。
第二最小值检测器24比较图5B的当前行视频信号Sn和图5C的在前行视频信号Sn-1，从而检测包含图5E所示的两个行信号的最小电平的N11、N6、N7、N9和N14的噪音成分的第二最小值MIN2。
最大值检测器27接收并比较来自第一和第二最小值检测器23和24的最小值，仅选择较高电平的最大值(如图5H所示)，以输出所选的值到加法器29。例如，当图5D的波形(第一最小值检测器24的输出)和图5E的波形(第二最小值检测器24的输出)被比较时，由于如图5D所示的视频信号电平高于如图5E所示的噪音成分N11的电平，故选择第一最小值检测器23的输出为输出。另外，在图5D和5E中噪音成分N6均为同样电平，意味着噪音成分被无改变地输出。因此，最大值选择器27比较第一最小值MIN1和第二最小值MIN2，且如果它们不同，就选较大者，从而消除仅出现在输入端一侧的N11、N3和N14噪音成分，而如图5G所示地出现在输入端的两侧的N6、N7和N9噪音成分(称为“相关噪音”)被与信号成分一起输出到加法器29。
同时，第一最大值检测器25比较图5A的后继行视频信号Sn+1和图5B的当前行视频信号Sn，从而检测第一最大值MAX1，后者包含图5F所示的两个行信号的最大电平的N1、N5、N2、N8和N10噪音成分，以把第一最大值输出到最小值选择器28。
第二最大值检测器26比较图5B的当前行视频信号Sn和图5C的在前视频信号Sn-1，从而检测包含图5G所示的两个行信号的最大电平的N5、N12、N13、N8、N15和N10噪音成分的第二最大值MAX2。
最小值选择器28接收第一和第二最大值MAX1和MAX2，以比较接收的最小值，并仅选择较低电平的最小值，如图5I所示，以把所选的值输出到加法器29。例如，当比较图5F的电平(第一最大值检则器25的输出)和图5G的电平(第二最大值检测器26的输出)时，由于图5G的视频信号电平低于图5F的噪音成分N1的电平，选择第二最大值检测器26的输出作为输出，且由于包含在图5F的波形中的噪音成分N5的电平相同，噪音成分N5在没有改变的情况下被输出。因此，最小值选择器28比较第一最大值MAX1，和第二大值MAX2，且若它们不同时，就选择较小的一个，从而使仅出现在输入一侧的N1、N12、N2、N13、和N15噪音成分被消除而出现在5I图中输入两侧的N5、N8和N10噪音成分被与信号成分一起输出到加法器29。
加法器29对最大值选择器27的输出和最小值选择器28的输出求和，并把如图5J所示的和信号施加给减法器30。这里，如上所述，当来自加法器29的和信号电平被加倍时，噪音成分的电平不增加，因为噪音随机产生。
减法器30从和信号(图5J)减去当前行视频信号Sn(图5B)，并输出如图5K所示的无噪音成分的差信号作为视频信号。
图6是本发明的另一实施例，它附加提供了相关检测器和输出选择器于图4的电路中，以防缺乏相关性而可能造成的信号成分失真。
在图6中，第一延迟线21、第二延迟线22、第一最小值检测器23、第二最小值检测器24、第一最大值检测器25、第二最大值检测器26、最大值选择器27、最小值选择器28、加法器29和减法器30与图4和5中所示的相同。
图6中新包括的相关检测器50比较后继行视频信号Sn+1、当前行视频信号Sn及在前行视频信号Sn-1，以确定它们之间的相关性。若当前行视频信号Sn与其他两行的视频信号有相关性，相关检测器50控制输出选择器51以选择减法器30的输出信号(如上所描述的过程)。若当前行视频信号与其他两行的视频信号没有相关性，相关检测器50控制输出选择器51以选择当前行视频信号Sn。
输出选择器51，根据相关检测器50的选定信号，选择减法器30的输出与当前行视频信号Sn之一，并把选定的一个输出给输出口52。
图7显示了图4和和6所示的第一和第二最小值检测器23和24、第一和第二最大值检测器25和26、最大值选择器27和最小值选择器28的一个实施例。它们可用多路调制器和比较器来实现。
在图7中，若该电路被用作第一最小值检测器23及待比较的信号，即后继行视频Sn+1和当前行视频信号Sn分别经输入口71和72被输入多路调制器73和比较器74的输入口A和B。比较器74比较输入口A和B的输入并把结果输出给多路调制器73的选择器，以选择这些输入中的一个以输出给输出口75。以下表1按被比较的信号显示了比较器74和多路调制器73的输出。
表1状态比较器输出MUX输出MAXMINA≥BHABA<BLBA在表1中若图7的电路被用作第一最大值检测器25且输入口A的信号大于输入口B的信号，比较器74把一“高”信号输出给多路调制器73的选择器，以使多路调制器73选择并输出输入口A的输入信号。若该电路被用作第一最小值检测器23，多路调制器73输出输入口B的输入信号。若输入口A的信号小于输入口B的信号，比较器和多路调制器以相反的方式起作用。
在图8中，后继行视频信号Sn+1和在前行视频信号Sn-1在加法器79中被相加，从而使电平加倍并把和信号提供给衰减器80。衰减器80把输入电平衰减一半并把衰减的信号输出给减法器81。减法器81从当前行视频信号Sn中减去衰减器80的输出，并把差信号输出到输入器82的输入端口A。比较器82比较输入到输入口B的基准信号和减法器81的输出，以检测三个行信号的相关性。若三个行信号有极强相关性，减法器81的输出信号小于基准值，因而比较器82输出一“低”信号。若它们没有相关性，减法器81的输出大于基准值，从而比较器82输出一“高”信号。
参见图9，当前行视频信号Sn经输入口84被输入给多路调制器87的输入端口A，且减法器30的输出经输入口85输入给多路调制器87的输入口B，以致于根据图8的比较器82的输出经端口86的信号选出并经端口88输出。换言这，若信号间有极强相关性且比较器82的输出为低就选择减法器30在输入端口B处的输出信号为输出。若没有相关性且图8的比较器82的输出为高，则选择输出在输入端口A的当前行视频信号Sn为输出。
图10A、10B和10C显示了包含噪音的视频信号Sn+1、Sn和Sn-1的波形。特别地，图10B是被延迟了△t以产生没有相关性的部分r1和r2的当前行视频信号Sn的波形。
图10D显示了一波形，其中利用传统噪音消除器从图10A、10B和10C的波形消除了噪音。从图10D的波形可见，在没有相关性的前沿r1和后沿r2，产生了当前行输出信号的失真。图10E显示了一波形，其中利用图6的电踟2图10A、10B和10C的波形消除了噪音。图6的相关检测器50在非相关部分r1和r2选择图10B的当前行视频信号Sn，以消除噪音而不使当前行视频信号失真。
图10E显示了一波形，其中利用图6的电路从图10A、10B和10C的波形消除了噪音。图6的相关检测器50在非相关部分r1和r2选择图10B的当前行视频信号Sn，以消除噪音而不使当前行视频信号失真。
如上所述，本发明利用视频信号的相关性，有效地提取并仅消除了包含在视频信号中的噪音，从而防止了再生中的分辨率下降。另外，由于本发明的电路简单，它易于实施。
权利要求
1.视频信号噪音消除器，包括视频信号延迟电路，用于从连续输入的视频信号输出一后继行视频信号、一被延迟了一条水平行的当前行视频信号、以及一被延迟了两条水平行的在前行视频信号；用于水平行的最小值检测器，它把后继行视频信号与当前视频信号相比较并把当前行视频信号与在前行视频信号相比较，以分别输出第一和第二最小值；最大值选择器，用于比较所述第一和第一最小值以选择并输出两者中之较大者；用于水平行的最大值检测器，它把后继行视频信号与当前行视频信号相比较并把当前行视频信号与在前行视频信号相比较，以分别输出第一和最大值；最小值选择器，用于比较所述第一和第二最大值以选择并输出二者中之较小者；加法器，用于把来自最大值选择器的最大值输出与来自最小值选择器的最小值输出相加，以输出包含视频信号于水平行的相关噪音的和信号；减法器，用于从来自加法器的和信号输出中减去当前行视频信号，以输出不含噪音的视频信号。
2.根据权利要求1的视频信号噪音消除器，其中用于水平行的最小值检测器包括第一最小值检测器，它接收后继行视频信号和当前行视频信号并比较这两个视频信号以检测并输出其中电平较低的信号;第二最小值检测器，它接收当前行视频信号和在前行视频信号并比较这两个视频信号以检测输出其中电平较低的信号。
3.根据权利要求2的视频信号噪音消除器，其中第一最小值检测器包括比较器，用于接收后继行视频信号和当前行视频信号以比较其电平;多路调制器，用于根据比较器的输出来输出后继行视频信号和当前行视频信号之一的信号。
4.根据权利要求2的视频信号噪音消除器，其中第二最小值检测器包括比较器，用于接收当前行视频信号和在前行视频信号以比较其电平;多路调制器，用于根据比较器的输出来输出当前行视频信号和在前行视频信号之一的信号。
5.根据权利要求1的视频信号噪音消除器，其中用于水平行的最大值检测器包括第一最大值检测器，它接收后继行视频信号和当前行视频信号并比较两个信号以检测并输出其中电平较高的信号;第二最大值检测器，它接收当前行视频信号和在前行视频信号并比较这两个信号以检测并输出其中电平较高的信号。
6.如权利要求5的视频信号噪音消除器，其中第一最大值检测器包括比较器，用于接收后继行视频信号和当前行视频信号以比较其电平;多路调制器，用于根据比较器的输出，输出后继行视频信号和当前行视频信号中电平较高的信号。
7.如权利要求5的视频信号噪音消除器，其中第二最大值检测器包括比较器，用于接收当前行视频信号和在前行视频信号以比较其电平;多路调制器，用于根据比较器的输出，输出当前行视频信号和在前行视频信号中电平较高的信号。
8.如权利要求1的视频信号噪音消除器，其中视频信号延迟电路包括第一延迟线，用于把将连续输入的视频信号延迟一条水平行而产生的当前行视频信号提供给第一和第二最小值检测器及第一和第二最大值检则器;与第一延迟线的输出端串联的第二延迟线，用于把将第一延迟线的输出信号延迟一条水平行而产生的在前行视频信号提供给第二最小值检测器和第二最大值检测器。
9.如权利要求1的视频信号噪音消除器，其中最大值检测器包括比较器，用于接收第一和第二最小值来比较其电平;多路调制器，用于根据比较器的输出，输出第一和第二最小值中电平较高的信号。
10.如权利要求1的视频信号噪音消除器，其中最小值选择器包括比较器，用于接收第一和第二最大值来比较其电平;多路调制器，用于根据比较器的输出，输出第一和第二最大值中电平较低的信号。
11.视频信号噪音消除器，包括视频信号延迟电路，用于从连续输入的视频信号输出一后继行视频信号、延迟了一条水平行的当前行视频信号、以及一延迟了两条水平行的在前行视频信号;用于水平行的最小值检测器，它把后继行视频信号与当前行视频信号相比较并把当前行视频信号与在前行视频信号相比较，以分别输出电平较低的第一和第二最大值;最大值选择器，用于比较所述第一和第二最小值以选择并输出两者中之较高者;用于水平的最大值检测器，它把后继行视频信号与当前行视频信号相比较并把当前行视频信号与在前视行频信号相比较，以分别输出电平较高的第一和第二最大值;最小值选择器，用于比较所述第一和第二最大值以选择二者中的较低者;加法器，用于把来自最大值选择器的最大值输出与来自最小值选择器的最小值输出相加，以输出包含视频信号水平行的相关噪音的和信号;减法器，用于从加法器输出的和信号减去当前行视频信号以输出不含噪音的视频信号;相关检测器，用于比较后继行视频信号、当前行视频信号和在前行视频信号，以检测水平行之间的相关性并输出一选择信号;输出选择器，用于接收减法器的输出信号和当前行视频信号，以根据相关检测器的选择信号，在相关性存在时选择减法器的输出，相关性不存在时选择当前行视频信号。
12.如权利要求11的视频信号噪音消除器，其中相关检测器包括加法器，用于把后继行视频信号和在前行视频信号相加;衰减器，用于接收加法器的输出以把电平降低一半;信号减法器，用于从当前行视频信号减去衰减器的输出;比较器，用于把信号减法器的输出和基准电平比较以输出选择信号。
13.根据权利要求11的视频信号噪音消除器，其中输出选择器由电路调制器组成。
全文摘要
视频信号噪音消除器，包括，延迟电路，用于输出后继行、当前行和在前行视频信号；最小值检测器，把后继行与当前行、当前行与在前行视频信号比较，输出电平较低的最小值；最大值选择器和最大值检测器，各用于选择和输出电平较高的最大值；最小值选择器，用于选择电平较低的最小值；加法器，把最大、最小值选择器的最大和最小值输出相加，以输出含相关噪音的信号；减法器，从上述和信号中减去当前行视频信号，以输出不含噪音的视频信号。
文档编号H04N5/21GK1088040SQ9311983
公开日1994年6月15日 申请日期1993年10月30日 优先权日1992年10月30日
发明者黄德源 申请人:三星电子株式会社