JPH04223610A - 中間値フィルタ - Google Patents

中間値フィルタ

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Publication number
JPH04223610A
JPH04223610A JP9181148A JP8114891A JPH04223610A JP H04223610 A JPH04223610 A JP H04223610A JP 9181148 A JP9181148 A JP 9181148A JP 8114891 A JP8114891 A JP 8114891A JP H04223610 A JPH04223610 A JP H04223610A
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JP
Japan
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signal
input
intermediate value
difference
sign
Prior art date
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Pending
Application number
JP9181148A
Other languages
English (en)
Inventor
Soenke Megrgardt
ゼンケ・メールガルト
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TDK Micronas GmbH
Original Assignee
Deutsche ITT Industries GmbH
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH04223610A publication Critical patent/JPH04223610A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H17/00Networks using digital techniques
    • H03H17/02Frequency selective networks
    • H03H17/0248Filters characterised by a particular frequency response or filtering method
    • H03H17/0261Non linear filters
    • H03H17/0263Rank order filters

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Picture Signal Circuits (AREA)
  • Filters That Use Time-Delay Elements (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、一般にNをフィルタの
程度を限定する偶数の整数として、直前に生じたN/2
信号および直後に生じるN/2信号と、置換されるべき
信号とによって形成される信号グループにおける中間値
を表す信号により信号シーケンスにおける信号が置換さ
れ、入力で受信された信号は入力で信号を受信したとき
にN個の先行した信号が遅延素子の出力に現われるよう
に中間値フィルタの程度に等しい数を持つ縦続接続の遅
延素子に供給され、信号グループの中間値は選択ユニッ
トにおいて決定され、中間値フィルタの出力にスイッチ
される中間値フィルタに関する。
【0002】
【従来の技術】このような中間値フィルタは振幅の順序
で多数の信号を分類し、分類された信号シーケンスの中
間値により現在の値を置換する。中間値フィルタは時間
ディスクリートな非直線フィルタである。それらは幾度
もテレビジョン信号による使用に関して提案されている
。P.Maragos,R.W.Schafer氏によ
る文献(“IEEE  Trans. on  Aco
ustics,Speech ,and Signal
 Processing ”,Vol.AシーケンスP
−35,No.8 ,1987年8月,1170乃至1
183頁)、A.Rosenfeld/A.C.Kak
氏による文献(“Digital  Picture 
 Processing ”,2nd,Vol.1,1
982年,261 乃至265 頁)並びにSchon
felder氏による文献(“Digital  Fi
lter in der  Videotechnik
 ”,1988年、 125および126 頁並びに2
24 乃至226 頁)を参照されたい。 それらは短い期間の信号変化すなわち原理的には雑音を
制限し、一方で歪みを伴わずにステップおよびランプエ
ッジのような長い期間の信号のレベル変化を送信する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】信号シーケンスの中間
値を決定するために、信号グループの各値は信号グルー
プのその他全てと比較され、これらの比較の結果は論理
回路網によって処理されなければならない。これは非常
に複雑で費用がかかる。
【0004】本発明の目的は上記の種類の中間値フィル
タ用の簡単な回路を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の中間値フィルタ
は、入力で受信された信号が先行された遅延素子の出力
に現れるN個の信号は入力における信号とN個の先行す
る信号との間の差を形成するN個の減算器に供給され、
その差の符号はシフトレジスタが選択ユニットにおいて
信号グループの中間値を決定するために必要である限り
N個の先行した信号の瞬間における差の符号を保持する
ようにそれらが入力において新しい信号を受信したとき
に1位置だけシフトされるシフトレジスタに伝送され、
メモリ位置の数は蓄積されるべき符号数によって決定さ
れ、中間値を決定するために必要とされる差の符号は入
力で受信された信号および遅延素子の出力からのN個の
先行した信号を供給されるマルチプレクサが後続する選
択ユニットにシフトレジスタのメモリ位置から伝送され
、選択ユニットはN/2の差が負の符号を有し、またN
/2の差が正の符号を有する信号の中間値として差の符
号から決定され、その後出力に中間値をスイッチする対
応した制御信号をマルチプレクサに供給することを特徴
とする。
【0006】別の解決方法は、信号が中間フィルタの入
力で現れる周波数のN倍の周波数であるシステムクロッ
ク周波数で処理され、入力において各信号が受信された
ときに入力は1システムクロック期間中にスイッチによ
ってN個の縦続接続の遅延素子に接続され、残りのシス
テムクロック期間中にスイッチは最後から2番目の遅延
素子の出力に第1の遅延素子の入力を接続し、最後の遅
延素子の出力は入力における信号の受信間のNシステム
クロック期間中に減算器が入力における信号とN個の先
行した信号との間に差を形成するように中間値フィルタ
の入力に接続された被減数入力を有する減算器の減数入
力に一定して接続され、差の符号は[N−(N+1)]
/2の位置を有するシフトレジスタ中に蓄積され、各シ
ステムクロックパルスで1位置づつシフトされ、シフト
レジスタのメモリ位置に蓄積された符号は、中間値がN
/2の差が負の符号を有し、またN/2の差が正の符号
を有する信号として決定される選択ユニットに伝送され
、選択ユニットは入力で受信された信号および遅延素子
の出力からのN個の先行した信号を供給されるマルチプ
レクサによって後続され、前記信号の1つは選択ユニッ
トで行われた決定にしたがって出力にスイッチされるこ
とを特徴とする。
【0007】したがって、本発明は比較的少数の減算器
しか必要としない。それは中間値を決定するために信号
シーケンスの各信号に対して行われる減算の一部がすで
に先行する信号の間に実行された、或は後続する信号の
間に中間値を決定したときに再度実行されなければなら
ないという認識を使用する。したがって、シフトレジス
タを使用するため、回路はこれらの減算が再度実行され
る必要はなく、前に行われた比較から得られることがで
きるように設計されている。中間値を決定するのに必要
な減算結果すなわち比較の結果の符号およびそれらの一
時的な割当ては減算器に後続するシフトレジスタによっ
て利用される。
【0008】以下、添付された図面を参照して本発明の
態様および別の有効な特徴を説明する。
【0009】
【実施例】図1(A)は程度Nの従来の中間値フィルタ
の基本構造を示す。入力Eで受信された信号IN+1 
はN個の遅延素子VN ,VN−1 ,…,V1 の縦
続接続を通過し、IN+1 の受信時にN個の先行した
信号IN ,IN−1 ,…,I3 ,I2 ,I1 
がこれらの遅延素子の出力で利用できる。これらの信号
は、“中間値”を決定する選択ユニットAEに供給され
る。この中間値は、信号IN+1 ,IN ,…,I1
 (信号グループ)が大きさ(振幅)の順序で分類され
た場合、これらの信号の中間値である。それは別の信号
のN/2が中間値より大きい値を有し、N/2が中間値
より小さい値を有する場合である。この中間値は、選択
ユニットAEの出力に出力信号として伝送される。した
がって、選択ユニットAEにおいて、値IN+1 ,I
N ,…,I1 は大きさの順序で分類されなければな
らず、中間値値は出力信号として切替えられる。
【0010】以下の例により程度2(N=2)の中間値
フィルタを説明する: (a)入力:0,0,1,0,0における信号シーケン
ス したがって、各値はそれ自身の信号グループおよびその
2つの隣接したものの中間値により置換されなければな
らない。第1の値(“0”)の場合、これは左側に隣接
するものがないため依然として不可能である。第2の“
0”の場合、3つの値“0,0,1”の中間値はまた“
0”である。次の値“1”に対して、“0,1,0”の
中間値が形成されなければならない。それも“0”であ
る。第5の値も“1,0,0”の中間値すなわち“0”
である。出力における信号シーケンスは0,0,0,0
,0,…である。したがって、スパイクは消去される。
【0011】 したがってシーケンスは不変である。したがって、方形
波パルス(階段)は不変のまま伝送される。
【0012】 このシーケンス“ランプ”も不変のまま伝送される。
【0013】したがって、中間値フィルタは雑音スパイ
クを抑制し、一方長い期間の階段または傾斜エッジを防
止する。したがって、フィルタは傾斜エッジをほんの少
しスムースにするだけで雑音を抑制する。
【0014】したがって、程度4(N=4)の中間値フ
ィルタの場合には5つの隣接した信号のグループの中間
値が決定されなければならない。グループは1つの信号
と、この信号に時間的に先行する2つの信号と、この信
号に時間的に続く2つの信号とから構成される。したが
って、それは5つの信号I5 ,I4 ,…,I1 の
合計から成る。他の全ての信号と各信号を比較してそれ
から中間値を決定するために、以下の比較が必要である
【0015】   I1 −I2 ,I2 −I3 ,I3 −I4 
,I4 −I5     4つの比較  I1 −I3
 ,I2 −I4 ,I3 −I5         
        3つの比較  I1 −I4 ,I2
 −I5                     
        2つの比較  I1 −I5    
                         
            1つの比較10個の比較 比較されるべき5つの値Iiの任意の1つに対して残り
の4つの値のうちの2つが小さく、2つが大きいことが
認められた場合、この値は中間値を表わす。
【0016】図2はN=4に対して実施例を示す。この
回路は第5の信号I5 が入力Eに現れた瞬間に考慮さ
れる(並列のMビット)。それは直接減算器St 4 
,St 3 ,St 2 およびSt 1 すなわち各
被減数入力に供給される。これらの減算器の各減数入力
は、2つの連続する信号Iiの対応したパルス時間の間
の時間間隔すなわちクロック期間に等しい遅延を与える
遅延回路V4 ,V3 ,V2 およびV1 をそれぞ
れ介して入力Eから信号を受信する。これは減算器St
 4 ,St 3 ,St 2 およびSt 1 の各
減数入力が信号にI5 でなく、対応したクロック期間
数だけ早く入力Eに供給された信号を供給されることを
意味する。したがって、比較のためにI5 およびI4
 はSt 4 に、I5 およびI3 はSt 3 に
、I5 およびI2 はSt 2 に、およびI5 お
よびI4 はSt 1 に供給される。減算器は減算を
行い、後続したシフトレジスタR4 ,R3 ,R2へ
の出力ライン上に分類する(大きい、小さい)のに十分
な比較結果の符号を伝送する。シフトレジスタの内容は
各クロックパルスの印加時に1メモリ位置だけシフトさ
れる。したがって、I5 が入力Eに適用された瞬間に
、N=4ならば4つのメモリ位置を有するシフトレジス
タR4 は以下の比較結果の符号を含む。
【0017】 同様に、シフトレジスタR3 のN−1=3のメモリ位
置は以下の比較結果の符号を含む。
【0018】   シフトレジスタR2 のN−2=2のメモリ位置は
比較I5 −I2 およびI4 −I1 の結果の符号
を含む。
【0019】St 1 の出力における比較I5 −I
1の結果の符号は、シフトレジスタなしに直接処理され
る。ここでI5 ,…,I1 の中間値に対して初期の
比較は不要なので、シフトレジスタも必要ない。
【0020】したがって、4つの遅延素子を使用し、そ
れらを直列に接続し、回路の入力Eに与えられる信号I
5 が1,2,3および4信号クロック期間だけそれぞ
れ遅延されるようにそれらを分枝して取出し、4,3お
よび2のメモリ位置を持つシフトレジスタ中に比較の結
果を蓄積することによって、4つの減算器だけが必要で
ある。しかしながら、中間値を決定するために必要な1
0の全ての減算の結果は常に利用可能である。これは、
先行する信号クロック期間中にも行われた減算が各信号
クロック期間中に実行される認識に基づいている。例え
ば、I5 の発生した瞬間に減算I4 −I3 の結果
は先行した信号クロック期間の減算I3 −I2 の結
果に等しい等である。これらの結果はシフトレジスタに
蓄積され、各信号クロックパルスにより1位置づつシフ
トされるため、1信号クロックパルス当りに必要とされ
る減算数は減少される。
【0021】シフトレジスタR4 の4つのメモリ位置
の4つの並列出力、シフトレジスタR3 の3つの並列
出力、シフトレジスタR2の2つの並列出力およびSt
 1 の出力で利用可能なこれら10個の比較結果は、
中間値を決定し、その決定にしたがって5つのラインL
(I1 ),…,L(I5 )の1つを介してマルチプ
レクサMに信号を送る選択ユニットAEに供給される。 それに供給されるこのような付勢信号を有するこれらの
ラインにしたがって、マルチプレクサMに直接供給され
る信号I5 ,I4 ,I3 ,I2 ,I1 の1つ
は出力Aにスイッチされる。
【0022】信号値I5 ,…,I1 を分類して中間
値を決定するために、差の符号だけが必要である。した
がって、シフトレジスタR4 ,R3 ,R2 の各メ
モリ位置に1つの符号ビットを蓄積するだけで十分であ
る。
【0023】選択ユニットAEは、信号Ii が信号シ
ーケンスI1 ,I2 ,…,I5 の中間値である1
0個の減算(Ij −Ii )の結果の符号から決定す
るために論理回路を具備している。これは次のような簡
単な論理回路またはPAL(プログラム可能な論理回路
アレイ)により構成されている。
【0024】選択ユニットAEは4つのサブ回路AE2
 ,AE3,AE4 およびAE5 に分割される。こ
れらはそれぞれ信号I2 ,I3 ,I4 およびI5
 および対応したラインL(I2 ),L(I3 ),
…,L(I5 )に割当てられる。I1 に対応したサ
ブ回路は原理的には存在しているが図2には示されてい
ない。それは、付勢されれる他のラインL(I2 ),
…,L(I5 )がないときに常にラインL(I1 )
を付勢する簡単な回路(示されていない)により構成さ
れている。簡単化のために、選択ユニットAE内におい
てサブ回路AE2 に接続されているラインa,b,c
,dだけが図2に示されている。
【0025】以下、例として図1の(B)によりライン
L(I2 )を介してI2 の付勢を制御する選択ユニ
ットAEのサブ回路AE2を説明する。
【0026】図2から明らかなように、I2 が関与す
る比較はラインa,b,c,d上に現れる。これら比較
の内の2つの結果の符号が負であり(I2 が比較相手
より大きい)、2つの別の比較の結果の符号が正である
(I2 が比較相手より小さい)場合、I2 は中間値
である。 対応した回路装置は図1の(B)に示されている。ライ
ンd上の信号は最初に比較(I2 −I1 )の結果の
符号から比較(I1 −I2 )の結果の符号を得るた
めに反転される。次に、4つの入力が全て“1”ならば
、各ナンドゲート1,2,3,4,5,6におけるナン
ド機能の条件が満足される。2つの入力が反転されるた
め、入来したラインのうちの2つが“1”にあり(比較
の結果が正)、2つの反転された入力が“0”にある(
比較の結果が負)ならば、ナンド機能の条件はナンドゲ
ート1乃至6の任意の1つで満足される。したがって、
ナンドゲートの1つの出力は“0”である。ナンドゲー
トの任意の1つにおいてそうならば、ナンドゲート10
の出力は“1”であるため、I2 を付勢するラインL
(I2 )は“1”にある。
【0027】選択ユニットAEの別のサブ回路AE3 
,AE4 およびAE5 は対応的に構成される。
【0028】簡単な場合において、回路AEはまた簡単
なROM(読取り専用メモリ)により構成される。
【0029】図3は一般化された図2の回路を示す。N
個の減算器St N,…St 1 、N個の遅延素子V
N ,…V1 およびN−1個のシフトレジスタRN 
,…R2 が設けられる。
【0030】データはシフトレジスタに書込まれる。シ
フトレジスタの各位置の内容は並列に読取られる。図3
において、ラインを通った短い斜線の数字または文字が
いくつの並列ラインが存在するかを示す。他の設計は図
2に示されたものと同じである。
【0031】図4の(A)は直列処理による程度N=4
の中間値フィルタの実施例を示す。システムクロック周
波数fc は、入力Eにおける信号のサンプリング周波
数fsampleのN倍(すなわちこの実施例において
4倍)である。
【0032】信号クロック期間は、S1 ,S2 ,…
,S5 で示されている。それらは、入力Eでそれらが
生じた瞬間にI5により示された入力で受信された信号
のサンプリング期間である。1つの信号クック期間Si
 (周波数=fsample)は、4つのシステムクロ
ック期間(周波数=fc )をカバーする。
【0033】S1 に属した最後のシステムクロック期
間中、スイッチSa は低い位置(=位置1)にある。 S1 はV4 に与えられる。V4 は、それぞれ1シ
ステムクロック期間に等しい遅延を導く4つの直列接続
された遅延素子V4 ,…,V1 (またはV)の1つ
である。
【0034】スイッチSa は上側(=位置2)に位置
される。すなわちV4 の入力はV2 の出力に接続さ
れる。 4つのシステムクロック期間(fc )の後、S1 は
減算器St の減数入力に供給される。しかしながら、
これら4つのシステムクロック期間の後、Sa は1つ
のシステムクロック期間中に低い位置に復帰する。S2
 は3つのシステムクロック期間中にすでに入力Eに存
在している。したがって、S2 −S1 は減算器St
 において形成される。別の4つ全てのシステムクロッ
ク期間の後、S3 −S2 、S4 −S3 、S5 
−S4 は同じ方法で形成される。
【0035】Sa が上部位置にあるとき、すなわち4
つのシステムクロック期間中の3つの期間において存在
するが、ループ中で循環されたデータはV4 ,V3 
およびV2 によって形成された。すなわち、それは、
3つのシステムクロック期間(N−1)だけ遅延された
。したがって、(S2 −S1 )の形成に続いて3つ
のシステムクロック期間が経過した後、S1 は再びS
t に供給される。しかしながら、St の別の入力に
おいてS2 はすでに存在している。すなわち、他方の
差が同様にして形成される。個々の動作シーケンスは図
4の(B)の表に示されている。
【0036】第5の信号クロック期間S5 が4つのシ
ステムクロック期間の間に入力Eに存在するならば、図
4の(B)の右側の列から明らかなようにN=4に必要
な全ての減算が実行された。その瞬間に、これらの差は
前の実施例の差Ij −Ii に対応する。これらの差
の符号はシフトレジスタRに直列に伝送される。
【0037】シフトクロックが図4の(A)に示された
ようにシステムクロックfc にロックされた場合、N
(N+1)メモリ位置は、各中間値を決定するデータサ
イクル全体が同じ数を含んでいるためシフトレジスタR
において必要である。図4の(B)の表は中間値を決定
する瞬間的な条件を示す。位置xは重要ではないが、そ
れらの各状態または符号の値は後続する中間値の1つを
決定するために重要である。
【0038】図4の(A)の選択ユニットAEおよびマ
ルチプレクサMは図2および図3に示されたものと同様
にして動作する。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来技術の中間値フィルタおよび本発明の1実
施例の中間値フィルタの選択ユニットAEの部分AE2
 の概略図。
【図2】程度4の中間値フィルタに対する本発明の実施
例の図。
【図3】図2の実施例の一般化された概略図。
【図4】第2の実施例の図およびその時間的に連続した
信号の表。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  Nをフィルタの程度を限定する偶数の
    整数として、直前に生じたN/2信号および直後に生じ
    るN/2信号と、置換されるべき信号とによって形成さ
    れる信号グループにおける中間値を表す信号により信号
    シーケンスにおける信号が置換され、入力で受信された
    信号は入力で信号を受信したときにN個の先行した信号
    が遅延素子の出力に現われるように中間値フィルタの程
    度に等しい数を持つ縦続接続の遅延素子に供給され、信
    号グループの中間値は選択ユニットにおいて決定され、
    中間値フィルタの出力にスイッチされる中間値フィルタ
    において、入力で受信された信号が先行された遅延素子
    の出力に現れるN個の信号は入力における信号とN個の
    先行する信号との間の差を形成するN個の減算器に供給
    され、その差の符号はシフトレジスタが選択ユニットに
    おいて信号グループの中間値を決定するために必要であ
    る限りN個の先行した信号の瞬間における差の符号を保
    持するようにそれらが入力において新しい信号を受信し
    たときに1位置だけシフトされるシフトレジスタに伝送
    され、メモリ位置の数は蓄積されるべき符号数によって
    決定され、中間値を決定するために必要とされる差の符
    号は入力で受信された信号および遅延素子の出力からの
    N個の先行した信号を供給されるマルチプレクサが後続
    する選択ユニットにシフトレジスタのメモリ位置から伝
    送され、選択ユニットはN/2の差が負の符号を有し、
    またN/2の差が正の符号を有する信号の中間値として
    差の符号から決定され、その後出力に中間値をスイッチ
    する対応した制御信号をマルチプレクサに供給すること
    を特徴とする中間値フィルタ。
  2. 【請求項2】  選択ユニットは部分回路に分割され、
    各部分回路において論理回路網はN/2の差が正の符号
    を有し、またN/2の差が負の符号を有するか否かを信
    号グループの信号の1つに対して決定し、この条件が満
    足された場合には、前記信号に割当てられマルチプレク
    サに接続されたラインが付勢されることを特徴とする請
    求項1記載の中間値フィルタ。
  3. 【請求項3】  Nをフィルタの程度を限定する偶数の
    整数として、直前に生じたN/2信号および直後に生じ
    るN/2信号と、置換されるべき信号とによって形成さ
    れる信号グループにおける中間値を表す信号により信号
    シーケンスにおける信号が置換され、入力で受信された
    信号は入力で信号を受信したときにN個の先行した信号
    が遅延素子の出力に現われるように中間値フィルタの程
    度に等しい数を持つ縦続接続の遅延素子に供給され、信
    号グループの中間値は選択ユニットにおいて決定され、
    中間値フィルタの出力にスイッチされる中間値フィルタ
    において、信号が中間フィルタの入力で現れる周波数の
    N倍の周波数であるシステムクロック周波数で処理され
    、入力において各信号が受信されたときに入力は1シス
    テムクロック期間中にスイッチによってN個の縦続接続
    の遅延素子の陰極に接続され、残りのシステムクロック
    期間中にスイッチは最後から2番目の遅延素子の出力に
    第1の遅延素子の入力を接続し、最後の遅延素子の出力
    は入力における信号の受信間のNシステムクロック期間
    中に減算器が入力における信号とN個の先行した信号と
    の間に差を形成するように中間値フィルタの入力に接続
    された被減数入力を有する減算器の減数入力に一定して
    接続され、差の符号は[N−(N+1)]/2の位置を
    有するシフトレジスタ中に蓄積され、各システムクロッ
    クパルスで1位置づつシフトされ、シフトレジスタのメ
    モリ位置に蓄積された符号は、中間値がN/2の差が負
    の符号を有し、またN/2の差が正の符号を有する信号
    として決定される選択ユニットに伝送され、選択ユニッ
    トは入力で受信された信号および遅延素子の出力からの
    N個の先行した信号を供給されるマルチプレクサによっ
    て後続され、前記信号の1つは選択ユニットで行われた
    決定にしたがって出力にスイッチされることを特徴とす
    る中間値フィルタ。
JP9181148A 1990-03-23 1991-03-22 中間値フィルタ Pending JPH04223610A (ja)

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DE90105499:9 1990-03-23
EP90105499A EP0453582B1 (de) 1990-03-23 1990-03-23 Medianfilter

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JP9181148A Pending JPH04223610A (ja) 1990-03-23 1991-03-22 中間値フィルタ

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US (1) US5138567A (ja)
EP (1) EP0453582B1 (ja)
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