JPH0129350B2 - - Google Patents

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JPH0129350B2
JPH0129350B2 JP57098371A JP9837182A JPH0129350B2 JP H0129350 B2 JPH0129350 B2 JP H0129350B2 JP 57098371 A JP57098371 A JP 57098371A JP 9837182 A JP9837182 A JP 9837182A JP H0129350 B2 JPH0129350 B2 JP H0129350B2
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JP
Japan
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signal
pattern
circuit
circuits
logic
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JP57098371A
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English (en)
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JPS58215175A (ja
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Yutaka Tanaka
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Sony Corp
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Sony Corp
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Publication date
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Publication of JPH0129350B2 publication Critical patent/JPH0129350B2/ja
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N5/00Details of television systems
    • H04N5/14Picture signal circuitry for video frequency region
    • H04N5/21Circuitry for suppressing or minimising disturbance, e.g. moiré or halo

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Filters That Use Time-Delay Elements (AREA)
  • Image Processing (AREA)
  • Picture Signal Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はノイズを含む複数の信号が多重された
信号から、所望の信号を取り出すフイルタ装置に
関し、特に取り出される信号の劣化を無くし、忠
実なフイルタリングが行えるようにしたものであ
る。
例えば第1図Aに示すようなノイズN1〜N3
含む信号から本来の信号を取り出す場合に、従来
はローパスフイルタを用いてノイズN1〜N3を除
去することが行われている。しかしこの方法で
は、第1図Bに示すように取り出された本来の信
号の立ち上がりもなまつてしまい、信号が劣化し
てしまう。
本発明はこのような点にかんがみ、上述のよう
な信号劣化のない、新規なフイルタ装置を提供す
るものである。
ところで従来のフイルタ装置は、時間の次元で
変化する信号をフーリエ変換によつて周波数の次
元に変換し、その周波数成分をフイルタリングし
ている。これに対して本発明では、時間の次元で
変化する信号をパターン空間に変換し、このパタ
ーンの変形によつてフイルタリングを行うもので
ある。
以下にまずそのようなパターン空間について説
明する。例えば1フレームのテレビ信号を垂直水
平にそれぞれm、n個の画素から構成されている
と考え、各画素の振幅を、 f(xi、yj) 但し、1≦i<m、1≦j<n とすると、上述のテレビ信号はf(xi、yj)をm
×n=k個順に並べたものとみなすことができ
る。これを例えば 〓=(f1、f2……fk) 但し、f1=f(x1、y1) 〓 fk=f(xn、yo) と表わすことにより、この1フレームのテレビ信
号をk次元のベクトル〓として考えることができ
る。
このようにして、複数の時点の信号のレベルを
それぞれの次元に当てはめてベクトル表現したと
きにできる多次元空間をパターン空間と称する。
同様にして、隣接する3点の信号のレベルfi-1
fi、fi+1(2≦t<k−1)を用いて3次元のパタ
ーン空間を構成することができる。
第2図はそのような3次元パターン空間の斜視
図であつて、それぞれのベクトルは信号の最大レ
ベルによつて包囲される空間内の任意の点で表わ
される。
この3次元パターン空間において、原点Oとベ
クトルが最大の点Pとの間を結ぶ線分は fi-1=fi=fi+1 であることを示している。
また第3図Aに示す平面は fi-1=fi≠fi+1 であることを示している。さらに第3図Bに示す
平面は fi-1≠fi=fi+1 であることを示しており、これらは信号がステツ
プ状に変化していることを示している。
これに対して第3図Cに示す平面は fi-1=fi+1≠fi であることを示しており、これは信号がパルス状
に急激に変化していることを示している。
そこでこの3次元パターン空間をO−P線の延
長上から見ると第4図のようになる。ここで各範
囲の信号はそれぞれ外周に図示のように変化して
いる。図において第2図のO−P線は原点、第3
図Aの平面はC軸、Bの平面はA軸、Cの平面は
B軸で現わされる。
この場合に、本来の信号は隣接する信号間の相
関性が極めて強いために、第5図Aに示すよう
に、A−A′線〜C−C′線の範囲に集中して分布
し、C−C′線の近傍には存在しない。これに対し
て、雑音等は隣接する信号間の相関性がないの
で、第5図Bに示すように全体に均一に分布す
る。
すなわち例えば第6図に示すような信号の場
合、これを上述のパターン空間に変換すると第7
図のようになる。なお第6図中Γは信号の位置を
示す。
そしてこの場合に、第7図の斜線の範囲外の信
号を、例えば矢印のように変形することにより、
ノイズN1〜N3を除去することができる。
ところでいわゆるデジタル論理(オン・オフ論
理)において、正論理と負論理の2つの考え方が
あるのと同様に、パターン空間の論理においても
正、負2つの論理を考える必要がある。
そこで例えば第8図において、AとBとは全く
同一の波形である。しかしAは2つのステツプ状
のパターンに見えるのに対しBはパルス状のパタ
ーンに見える。また第8図のC,Dについても、
AとB間の違いと同様のことが生じる。そこで以
下の説明ではこれらを次のように定義する。
すなわちローレベルを基準とした第8図A,C
の見方を正論理と言い、ハイレベルを基準とした
第8図B,Dの見方を負論理と言う。
従つて第4図におけるB−O軸上のパターンは
第8図C,Dと同一であり、正論理ではパルスパ
ターンと言える。これに対しB′−O軸上のパタ
ーンは第8図A,Bと同一であり負論理ではパル
スパターンである。
ここでノイズを抑圧するには、これら両者のパ
ルスパターンが抑圧されねばならない。
本発明はこれらの点を考慮してなされたもので
ある。以下に図面を参照しながら本発明の一実施
例について説明しよう。
まず上述のf(i)とその近傍画素f(i-1)、f(i+1)をパ
ターンP(i)とする。
P(i)={f(i-1)、f(i)、f(i+1)} ……(1) このパターンP(i)を要素とする集合〓は 〓={P(i)|P(i) =(f(i-1)、f(i)、f(i+1))、 i=1、2、3……} ……(2) となり、正のパルスパターンを抑圧するには、第
9図の如く集合〓を、関数q:〓→〓によつて、
正のパルスパターンを含まない〓の部分集合〓;
(〓⊂〓)に変換すれば良いことになる。
そこで変換された部分集合〓のパターンG(i)の
順序対を G(i)=(a、b、c) ……(3) a、b、c:それぞれA、B、C軸の値 とすると、関数q:〓→〓は次式で示される。
q:a=f(i-1) b=MIN〔f(i)、 MAX(f(i-1)、f(i+1))〕 c=f(i+1) ……(4) 但し、MAXは以下のかつこ内で最大のものを
取り出すこと、MINは最小のものを取り出すこ
とを示す。
よつて G(i)={f(i1)、MIN〔f(i)、 MAX(f(i-1)、f(i+1))〕、 f(i+1)} ……(5) となる。すなわちbの値を部分集合〓のパターン
G(i)のB軸の値に置換すれば良い。
f(i)′=MIN〔f(i)、MAX(f(i-1)、 f(i+1))〕 ……(6) 同様に負論理におけるパルスパターンを抑圧す
る関数をrとし、変換されたパターンをH(i);
H(i)=(a、b、c)とし、パターンH(i)を要素
とする集合を〓とすれば関数r:〓→〓は r:a=f(i-1) b=MAX〔f(i)、MIN(f(i-1)、 f(i+1))〕 c=f(i+1) ……(7) となり、よつて H(i)={f(i-1)、MAX〔f(i)、 MIN(f(i-1)、f(i+1))〕、 f(i+1)} ……(8) となる。
又出力f(i)″は次式となる。
f(i)″=MAX〔f(i)、MIN(f(i-1)、 f(i+1))〕 ……(9) (第10図参照) そこで例えば正論理の変換qと負論理の変換r
とを直列接続すれば、正論理、負論理のパルスパ
ターンを含む信号から正論理及び負論理のパルス
パターンを含まない、すなわちノイズの抑圧され
た信号に変換される。
なお、集合の変換の合成においては変換の順序
によつて出力の値を異にする。(q・r≠r・q)
そこで正論理の変換を行なつた後に負論理の変換
を行なつた値とその逆の処理がなされた値の平均
が使用される。
さらに、正論理の変換に関する(6)式と負論理の
変換に関する(9)式の演算子は最大値演算子
“MAX”と最小値演算子“MIN”である。これ
らの演算子に対応する実際の回路構成例を第11
図A,B、第12図A,Bに示す。アナログ回路
は簡単な共通エミツタ接続で実現できる。またデ
ジタル回路はオア回路とアンド回路で実現でき
る。
またこれらの大小比較演算器の組み合せである
正論理変換回路と負論理変換回路とは信号間の時
間差に相当する遅延回路DLを用いて第13図に
示すように構成される。
そしてこれら論理変換の組み合せであるフイル
タ装置の一例は第14図、第15図に示すように
構成される。
すなわち第14図において、入力端子1からの
信号が信号間の時間差に相当する遅延回路2,3
の直列回路に供給され、この入力端子1からの信
号及び遅延回路2の出力端の信号がMINの論理
演算回路4に供給され、遅延回路2,3の出力端
の信号がMINの論理演算回路5に供給され、演
算回路4,5の出力信号がMAXの論理演算回路
6に供給される。この演算回路6の出力信号が遅
延回路7,8の直列回路に供給され、この演算回
路6からの信号及び遅延回路7の出力端の信号が
MAXの論理演算回路9に供給され、遅延回路
7,8の出力端の信号がMAXの論理演算回路1
0に供給され、演算回路9,10の出力信号が
MINの論理演算回路11に供給される。
また入力端子1からの信号及び遅延回路2,3
の出力端の信号が演算回路9〜11と同様に構成
された演算回路12〜14に供給され、演算回路
14の出力信号が遅延回路15,16の直列回路
に供給され、この演算回路14からの信号及び遅
延回路15,16の出力端の信号が演算回路4〜
6と同様に構成された演算回路17〜19に供給
される。
さらに演算回路11,19の出力信号が加算回
路20に供給され、この加算信号が出力端子21
に供給される。
従つてこの回路において、入力端子1からの信
号は遅延回路2,3と演算回路4〜6からなる正
論理演算回路を通過された後に遅延回路7,8と
演算回路9〜11からなる負論理演算回路を通過
されて加算回路20に供給されると共に、遅延回
路2,3と演算回路12〜14からなる負論理演
算回路を通過された後に遅延回路15,16と演
算回路17〜19からなる正論理演算回路を通過
されて加算回路20に供給される。これによつて
正、負のパルスパターンが抑圧されると共に、変
換の順序による出力の変化も平均化される。
さらに第15図は4個の遅延回路31〜34を
直列に設けて演算を行う場合であつて、この例に
おいても論理演算式は第14図の例と同一であ
る。
尚、第14図、第15図では正論理演算回路と
負論理演算回路の直列回路の出力と負論理演算回
路と正論理演算回路の直列回路の出力とを加算し
ているが、前述のごとくどちらか一方の直列回路
のみでもノイズの抑圧された信号が得られる。
こうしてフイルタリングが行われるわけである
が、本発明によればノイズ成分であるパルスパタ
ーンのみを抑圧し、他の信号には全く影響を与え
ることがないので、本来の信号を劣化させること
なく良好なフイルタリングを行うことができる。
さらに本発明においてパターンを表わす空間は
3次元空間に限られない。例えばn個のサンプル
値によるパターンはn次元空間上で処理される
(第16図参照)。ここでサンプル点の間隔は入力
信号波形の立ち上がりより小さくされ、例えば入
力信号周波数の周期の1/4の間隔にされる。さら
に信号の取り方は水平方向のみならず、第17図
に示すように垂直方向又は時間方向(フレーム方
向)にとられても良い。
さらに以下にk次元への拡張した場合について
述べる。
ここで任意のサンプル点に対する近傍画素の対
称性を考えると、サンプル点は、奇数;k個〔k
=2n+1(n=0、1、2、……)〕に拡張され
るのが妥当である。しかしながらk個に拡張され
たサンプル値のk次元処理に関して、上述のよう
な直感的表現法はできない。そこで以下の説明で
は上述の(6)式、(9)式の拡張によつてk次元空間で
のフアンクシヨンを定義する。
まず3つのサンプル値に関する、(6)式で示され
る関数をg3(g3=f(i)′)とすると、k個のサンプ
ル値による正論理のパルスパターンを抑圧するた
めの関数gkは下式のようになる。
以上の式は一般式として次のように表わされ
る。k g(j) =MAXsn=0 MINsm=0 f(i-s+n+o) ……(15) (15)式はS+1個の近傍画素のサンプル値に
ついて最小値演算を行なつた後、1回の最大値演
算を行なえば良いことを示している。
又(15)式はデイジタル画像処理の分野で、2
値画像に対して行なわれている縮退演算を多値画
像に拡張した式になつている。
同様にして負論理の一般式を求めると、k h(j) =MINsv=0 MAXsu=0 f(i-s+u+v) ……(16) となり、MAX、MIN演算子が(11)式と逆にな
るだけである。
さらに以下にシユミレーシヨンの波形を示して
本発明の効果を説明する。
第18図は入力側の信号を示し、Aのような信
号とBのようなノイズが加算されてCのような信
号が入力端子1に供給される。これに対して第1
9図A〜Dはそれぞれ次元kを、3、5、7、9
とした場合の出力信号を示し、ここで信号の立ち
上がりが劣化することなく、ノイズが抑圧されて
いる。
なお第20図は第21図に示すようなトランス
バーサルフイルタを用いた場合の出力信号であつ
て、図からも明らかなように信号の立ち上がりが
劣化する。
こうして本発明によれば信号の劣化を無くし、
忠実なフイルタリングを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の装置の説明のための図、第2図
〜第13図は本発明の説明のための図、第14図
は本発明の一例の構成図、第15図は他の例の構
成図、第16図、第17図はさらに他の例の説明
のための図、第18図〜第21図は本発明の効果
を示すシユミレーシヨンの波形図及びその説明の
ための図である。 1は入力端子、2,3,7,8,15,16は
遅延回路、4,5,11,14,17,18は
MINの論理演算回路、6,9,10,12,1
3,19はMAXの論理演算回路、20は加算回
路、21は出力端子である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 映像信号の所定の間隔で隣接する奇数個の信
    号のうち、隣接する複数個の信号の最小値を複数
    個得てこれらの最小値の最大値を得る手段と、映
    像信号の所定の間隔で隣接する奇数個の信号のう
    ち、隣接する複数個の信号の最大値を複数個得て
    これらの最大値の最小値を得る手段とを有し、こ
    れらの手段が直列に接続されたフイルタ装置。
JP57098371A 1982-06-08 1982-06-08 フイルタ装置 Granted JPS58215175A (ja)

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