JPH05334423A - 画像処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】画像処理装置のハードウェアの規模を大きくす
ることなく画像の入力，処理，処理結果出力をパイプラ
イン式に無駄なく連続して高速に実行させる。 【構成】カメラ１からＡ／Ｄ変換器２０を介して作られ
た処理対象の画像データは切り替え器２２により１フレ
ーム分づつ、１垂直走査周期（１Ｖ）ごとに、フレーム
メモリ５〜７に順番にサイクリックに格納される。この
フレームメモリ５〜７には画像バス８〜１０が１対１に
設けられ、フレームメモリ５〜７の画像データは夫々１
Ｖごとに順次バッファ１１〜１３に転送され、画像処理
プロセッサ１４は１Ｖごとに切り替え器２４を介しバッ
ファ１１〜１３を順番に切替えその画像データを処理
し、その結果を例えばデータバス１６に出力し、制御Ｃ
ＰＵ１７を介し外部へ出力させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＩＴＶカメラなどから
画像データを入力し、画像処理プロセッサで画像処理
し、その結果を外部へ出力する画像処理装置であって、
特に画像処理を高速に連続実行させるためのパイプライ
ン処理機能を備えた画像処理装置に関する。

【０００２】なお以下各図において同一の符号は同一も
しくは相当部分を示す。

【０００３】

【従来の技術】図３は従来の通常の画像処理装置の構成
例を示す。同図において１はＣＣＤ素子などを用いたＴ
Ｖカメラ、２はカメラ１の画像信号をＡ／Ｄ変換して図
外のフレームメモリに入力したり、フレームメモリの画
像データをＤ／Ａ変換してモニタＴＶ３０に出力したり
する画像入出力ボード、３は画像処理を行うプロセッサ
を備えたボード、４はバス制御等を行う制御ＣＰＵを備
えたボード、ＢＳは画像入出力ボード２，画像処理プロ
セッサボード３，制御ＣＰＵボード４を結合するシステ
ムバスおよび画像バスである。

【０００４】ところで従来、画像処理装置においては、
画像処理を高速に実行させるために、以下のような方式
が適用されてきた。 画像処理プロセッサ３の機能のハードウェア化、 画像処理プロセッサ３として高速画像処理プロセッ
サ（ＬＳＩ）の適用、 画像処理機能の並列化。

【０００５】なおこのの方式としては図４のように同
一機能の画像処理プロセッサボードを３−１，３−２，
３−３と複数個用意し、この各ボードの画像処理プロセ
ッサに順次、１垂直走査周期（１Ｖと略記する）づつ異
なる画像データの処理を行わせることをサイクリックに
繰返すものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記の
方式は画像処理の内容を、ほぼ固定せざるを得ないこと
になり、処理の汎用性・プログラマブル性を犠牲にする
結果になっていた。また前記の方式は、大規模ＬＳＩ
技術を駆動することになり、開発コストの増大を招く結
果となることが多く、必ずしも全ての応用に適用できる
とは限らない場合が多かった。

【０００７】また前記の方式は、回路的およびコスト
的に規模が増大する欠点があった。そこで本発明は、画
像処理装置の回路や構成規模を大きくすることなく、ま
た専用ＬＳＩや専用ハードウェアの開発をすることなし
に、処理速度を向上させることができる画像処理装置を
提供することを課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めに、請求項１の画像処理装置は、ＩＴＶカメラ（１，
Ａ／Ｄ変換器２０）などから処理対象の画像データを入
力して処理し、その処理結果を外部に出力する画像処理
装置において、複数のフレームメモリ（５〜７など）
と、前記処理対象の画像データを１垂直走査周期ごと
に、１フレーム分づつ、前記フレームメモリに順番かつ
サイクリックに格納する手段（切り替え器２２など）
と、前記フレームメモリごとに設けられた画像バス（８
〜１０など）と、前記周期ごとに前記の各フレームメモ
リから順番かつサイクリックに夫々当該のフレームメモ
リに対応する前記画像バスを介し１フレーム分の画像デ
ータを入力して前記の処理を行う共通の画像処理手段
（切り替え器２４画像処理プロセッサ１４など）とを備
えたものとする。

【０００９】また請求項２の画像処理装置では、請求項
１に記載の画像処理装置において、前記画像処理手段
は、その処理結果の前記外部への出力を前記画像バスと
異なるバス（データバス１６など）を介して行うもので
あるようにする。また請求項３の画像処理装置は、請求
項１または請求項２に記載の画像処理装置において、前
記フレームメモリに格納された１フレーム分の画像デー
タを前記周期ごとに前記の各フレームメモリから順番か
つサイクリックに取出してモニタ表示する手段（切り替
え器２３，Ｄ／Ａ変換器２１，モニタＴＶ３０など）
と、前記画像処理手段を介して処理された１フレーム分
ごとの画像データを前記周期ごとに順番かつサイクリッ
クに前記画像バスを介し前記フレームメモリに転送し前
記モニタ表示手段に表示させる手段（入出力バッファ１
１〜１３，制御ＣＰＵ１７など）とを備えたものとす
る。

【００１０】

【作用】画像処理装置では一般に、 画像の入力処理（但し入力画像を同時に表示する出力
処理を含む）、 画像処理（入力した画像から例えば面積，長さ，特徴
点などを取出す処理）、 処理結果の出力処理、 の３つの処理が連続的に行われる。そして画像処理速度
を高速化するということは、（１）これら一連の処理の
１つ１つを高速化することと同時に、（２）これら〜
の処理動作の間が無駄なく連続的に動作できるように
することが必要である。

【００１１】本発明は、回路規模を増大させることな
く、〜までの処理の流れを連続的に高速に行えるよ
うにするため、画像データの流れ方を並列にする手段に
より、高速化を実現するものである。即ち、画像の入
力手段、画像処理手段、処理結果の出力手段の間の
データの受け渡しにおいて、画像データの流れる画像バ
スを複数本設け、さらに、この画像入力手段、画像処理
手段，画像バス等の制御および処理結果の外部出力のた
めのデータバスを前記の画像バスとは別に設けることに
より、画像の入力・処理・処理結果の出力の各手段間で
のデータの流れを連続的に行えるようにするものであ
る。

【００１２】つまり、入力手段は画像データが入力され
る毎に、一旦フレームメモリにバッファした後、処理手
段に転送する。処理手段は入力されたデータを処理した
後、その結果を出力手段に転送することができるように
する。これは入力系の画像バスが複数用意され、出力系
のデータバスが入力とは別に用意されることにより実現
されるものである。

【００１３】

【実施例】図１は本発明の画像処理装置の一実施例とし
ての構成を示すブロック図、図２は図１における画像処
理のパイプライン動作の説明図である。図１において、
この画像処理装置はＣＣＤカメラ１からの画像入力およ
びモニタＴＶ３０への画像表示を行う画像入出力ボード
２、画像処理を実行する画像処理プロセッサボード３、
この各ボード２，３および次に述べる８〜１０，１６の
制御と画像処理結果の外部出力を行う制御ＣＰＵボード
４、画像データの双方向バスとしての３系統の画像バス
８，９，１０、および制御ＣＰＵボード４からの制御デ
ータの転送や画像処理プロセッサボード３からの画像処
理結果の外部出力などに用いられる１系統のデータバス
１６等から構成されている。なお以下では便宜上、画像
バス８，９，１０を夫々画像バスＡ，Ｂ，Ｃとも呼び、
またデータバス１６をデータバスＤとも呼ぶ。

【００１４】また画像入出力ボード２において、２０は
ＣＣＤカメラ１から出力されるアナログの濃淡画像信号
をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器、５，６，７は
夫々画像バス８，９，１０に対応して設けられたフレー
ムメモリで、このフレームメモリは書き込みと読み出し
を同時に行えるデュアルポートＲＡＭによって構成され
ている。

【００１５】２２はＡ／Ｄ変換器２０が出力する濃淡画
像信号を１垂直走査期間（１Ｖ）づつ、順番にサイクリ
ックにフレームメモリ５〜７に切り替えて入力する切り
替え器、２３は各フレームメモリ５〜７の画像データを
１Ｖづつ順番にサイクリックに切り替えて取出し、Ｄ／
Ａ変換器２１に与える切り替え器、２１はこの切り替え
器２３によって与えられる画像データをＤ／Ａ変換して
モニタＴＶ３０に表示させるＤ／Ａ変換器である。

【００１６】また画像処理プロセッサボード３におい
て、１４は画像処理プロセッサ、１１，１２，１３は夫
々画像バス８，９，１０に対応して設けられた入出力バ
ッファで、このバッファは読出しと書込が同時にできる
いわゆるダブルバッファの構成を持つものとする。２４
は入出力バッファ１１〜１３を１Ｖづつ順番にサイクリ
ックに切り替えて画像処理プロセッサ１４に接続する切
り替え器、１５は画像処理プロセッサ１４の処理結果を
データバス１６に出力したり、制御ＣＰＵボード４から
の制御データを入力するための入出力バッファである。

【００１７】また制御プロセッサボード４において、１
７は制御ＣＰＵ、１９は制御ＣＰＵ１７が画像バス８〜
１０およびデータバス１６の転送許可などを制御するた
めのバスインタフェース、１８は制御ＣＰＵ１７がデー
タバス１６を介して画像処理プロセッサボード３から入
力した画像処理結果を外部に出力するための出力インタ
フェースである。

【００１８】このように画像入出力ボード２には、画像
データを格納するためのフレームメモリ５〜７が画像バ
ス８〜１０に対応して３系統用意されている。また画像
処理プロセッサボード３にも上記３系統の画像バス８〜
１０が、夫々入出力バッファ１１〜１３を経由して、画
像処理プロセッサ１４に順次入力され、また、このプロ
セッサ１４がデータバス１６に接続されることにより、
処理結果を制御ＣＰＵボード４を介して外部に出力でき
る。制御ＣＰＵボード４はこれらの画像バス８〜１０と
データバス１６を制御する機能を持っており、またデー
タバス１６から転送される処理結果を外部に出力する機
能を持っている。

【００１９】ＩＴＶカメラ１より入力された画像データ
は、毎フレーム単位（つまり１Ｖ毎）にそれぞれフレー
ムメモリ５〜７に順繰りに入力される。すなわち、最初
の画像フレームはフレームメモリ５に入り、次の画像フ
レームはフレームメモリ６に入り、次の画像フレームは
フレームメモリ７に入る。さらにその次の画像フレーム
は再びフレームメモリ５に入るという動作を繰り返す。

【００２０】最初にフレームメモリ５に入力された画像
データは一方では内部バス→切り替え器２３→Ｄ／Ａ変
換器２１の経路を経てモニタＴＶ３０に表示され、他方
ではこの表示の後、フレームメモリ５から画像バス８を
介して画像処理プロセッサボード３の入出力バッファ１
１に転送され、画像処理プロセッサ１４により画像処理
が実行される。その１Ｖの期間、画像入出力ボード２の
フレームメモリ６に入っている画像データが画像処理プ
ロセッサボード３の入出力バッファ１２に転送され、次
の１Ｖ期間に画像入出力ボードのフレームメモリ７に入
っている画像データが画像処理プロセッサボードの入出
力バッファ１３に転送されるという動作を繰り返す。画
像処理プロセッサ１４側も、入出力バッファ１１の処理
が終わると、入出力バッファ１５により処理結果を出力
した後、入出力バッファ１２の処理に移り、さらにそれ
が終了した後、入出力バッファ１３の処理に移るという
動作を順次繰り返す。処理結果は、入出力バッファ１５
からデータバス１６により、順次制御ＣＰＵボードへ転
送され、出力インタフェース１８により、処理結果が外
部へ出力される。

【００２１】画像入出力ボート２および画像処理プロセ
ッサボード３は、画像バス８〜１０およびデータバス１
６と共に、制御ＣＰＵボード４のバスインタフェース１
９により、入出力のタイミングが制御される。すなわち
制御ＣＰＵ１７によりバスの使用許可権がコントロール
されており、画像入出力ボード２および画像処理プロセ
ッサボード３は、各バスの使用許可が得られた場合以外
は、バスにデータを出力することができないようになっ
ており、これによりバス上でのデータの衝突を防ぎ、パ
イプライン式に画像データを処理することができる。

【００２２】図２は図１の画像データ転送と画像処理お
よび結果出力の動作を示すタイミングチャートである。
次に図１を参照しつつ図２を説明する。なおこの例では
１フレーム分の画像入力，画像処理およびその処理結果
の出力は夫々１垂直走査有効期間（１Ｖ）中に終了する
ものとする。また以下では図２の１Ｖ目から６Ｖ目の各
々の垂直走査期間ごとの処理内容を箇条書に記す。

【００２３】（１）１Ｖ目： （処理ｉ）カメラ１からＡ／Ｄ変換器２０を経て、切替
え器２２により画像（１）がフレームメモリ５へ入力さ
れる。なお前述のようにこの入力と同時に画像（１）は
内部バス３１，切り替え器２３，Ｄ／Ａ変換器２１を介
してモニタＴＶ３０に表示される。なお再述しないがこ
の画像の入力と同時に行われる表示動作は以下の画像
（２）〜（５）についても同様である。

【００２４】（２）２Ｖ目： （処理ｉ）カメラ１からＡ／Ｄ変換器２０を経て、画像
（２）がフレームメモリ６へ入力される。 （処理ii）画像（１）が画像バスＡを介し入出力バッフ
ァ１１へ転送され、この画像（１）がプロセッサ１４に
よって処理される。その結果、結果画像（１ａ）が生成
され、同じ入出力バッファ１１へ格納される。

【００２５】なおこの（処理ｉ）と（処理ii）は同時に
並行して行われる。 （３）３Ｖ目： （処理ｉ）カメラ１からＡ／Ｄ変換器２０を経て、切替
え器２２により画像（３）がフレームメモリ７へ入力さ
れる。 （処理ii）画像（２）が画像バスＢを介しフレームメモ
リ６から入出力バッファ１２へ転送され、且つ画像
（２）がプロセッサ１４によって処理される。その結
果、結果画像（２ａ）が生成され、同じ入出力バッファ
１２へ格納される。

【００２６】（処理iii)結果画像（１ａ）が画像バスＡ
により入出力バッファ１１からフレームメモリ５へ転送
され、切替え器２３およびＤ／Ａ変換器２１を介し、こ
の結果画像（１ａ）がモニタＴＶ３０に画像表示され
る。なおこの（処理ｉ）と（処理ii）と（処理iii)は同
時に並行して行われる。 （４）４Ｖ目： （処理ｉ）カメラ１からＡ／Ｄ変換器２０を経て、切替
え器２２により画像（４）がフレームメモリ５へ入力さ
れる。

【００２７】（処理ii）画像（３）が画像バスＣを介し
フレームメモリ７から入出力バッファ１３へ転送され、
且つ画像（３）がプロセッサ１４によって処理される。
その結果、結果画像（３ａ）が生成され、同じ入出力バ
ッファ１３へ格納される。 （処理iii)結果画像（２ａ）が画像バスＢによりバッフ
ァ１２からフレームメモリ６へ転送され、切替え器２３
およびＤ／Ａ変換器２１を介し、結果画像（２ａ）がモ
ニタＴＶ３０に画像表示される。

【００２８】なおこの（処理ｉ）と（処理ii）と（処理
iii)は同時に並行して行われる。 （５）５Ｖ目： （処理ｉ）カメラ１からＡ／Ｄ変換器２０を経て、切替
え器２２により画像（５）がフレームメモリ６へ入力さ
れる。 （処理ii）画像（４）が画像バスＡを介しフレームメモ
リ５からバッファ１１へ転送され、且つ画像（４）がプ
ロセッサ１４によって処理される。その結果、結果画像
（４ａ）が生成され、バッファ１１へ格納される。

【００２９】（処理iii)結果画像（３ａ）が画像バスＣ
によりバッファ１３からフレームメモリ７へ転送され、
切替え器２３およびＤ／Ａ変換器２１を介し、結果画像
（３ａ）がモニタＴＶ３０に画像表示される。なおこの
（処理ｉ）と（処理ii）と（処理iii)は同時に並行して
行われる。 （６）６Ｖ目： （処理ｉ）カメラ１からＡ／Ｄ変換器２０を経て、切替
え器２２により画像（６）がフレームメモリ７へ入力さ
れる。

【００３０】（処理ii）画像（５）が画像バスＢを介し
フレームメモリ６からバッファ１２へ転送され、且つ画
像（５）がプロセッサ１４によって処理される。その結
果、結果画像（５ａ）が生成され、バッファ１２へ格納
される。 （処理iii)結果画像（４ａ）が画像バスＡによりバッフ
ァ１１からフレームメモリ５へ転送され、切替え器２３
およびＤ／Ａ変換器２１を介し、結果画像（４ａ）がモ
ニタＴＶ３０に画像表示される。

【００３１】なおこの（処理ｉ）と（処理ii）と（処理
iii)は同時に並行して行われる。 （７）７Ｖ目以降も同様に処理が繰り返される。

【００３２】

【発明の効果】本発明によれば、カメラ１など入力した
処理対象の画像データを１垂直走査周期ごとに、１フレ
ーム分づつ、複数のフレームメモリ５〜７に順番かつサ
イクリックに格納し、画像処理プロセッサ１４が、前記
フレームメモリ５〜７ごとに設けられた画像バス８〜１
０を介して前記周期ごとに前記の各フレームメモリから
順番かつサイクリックに夫々１フレーム分の画像データ
を入力して処理を行い、その処理結果を前記画像バス８
〜１０と異なるデータバス１６を介して外部へ出力する
ようにしたので、ハードウェア規模を大きくすることな
く、画像の転送，画像処理，および結果出力をパイプラ
イン式に無駄なく連続して高速に実行することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例としてのシステム構成図

【図２】図１の動作説明用のタイムチャート

【図３】従来の画像処理装置の通常のシステム構成例を
示す図

【図４】高速処理を行う従来の画像処理装置のシステム
構成例を示す図

【符号の説明】

１ ＣＣＤカメラ ２ 画像入出力ボード ３ 画像処理プロセッサボード ４ 制御ＣＰＵボード ５ フレームメモリ ６ フレームメモリ ７ フレームメモリ ８ 画像バスＡ ９ 画像バスＢ １０ 画像バスＣ １１ 画像処理プロセッサボード内バス入出力バッフ
ァ １２ 画像処理プロセッサボード内バス入出力バッフ
ァ １３ 画像処理プロセッサボード内バス入出力バッフ
ァ １４ 画像処理プロセッサ １５ 画像処理プロセッサボード内バス入出力バッフ
ァ １６ データバスＤ １７ 制御ＣＰＵ １８ 制御ＣＰＵボード内外部出力インタフェース １９ 制御ＣＰＵボード内バスインタフェース ２０ Ａ／Ｄ変換器 ２１ Ｄ／Ａ変換器 ２２ 切り替え器 ２３ 切り替え器 ２４ 切り替え器 ３０ モニタＴＶ ３１ 画像入出力ボード内部バス ３２ 画像入出力ボード内部バス ３３ 画像入出力ボード内部バス

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ＩＴＶカメラなどから処理対象の画像デー
   タを入力して処理し、その処理結果を外部に出力する画
   像処理装置において、 複数のフレームメモリと、 前記処理対象の画像データを１垂直走査周期ごとに、１
   フレーム分づつ、前記フレームメモリに順番かつサイク
   リックに格納する手段と、 前記フレームメモリごとに設けられた画像バスと、 前記周期ごとに前記の各フレームメモリから順番かつサ
   イクリックに夫々当該のフレームメモリに対応する前記
   画像バスを介し１フレーム分の画像データを入力して前
   記の処理を行う共通の画像処理手段とを備えたことを特
   徴とする画像処理装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載の画像処理装置において、
   前記画像処理手段は、その処理結果の前記外部への出力
   を前記画像バスと異なるバスを介して行うものであるこ
   とを特徴とする画像処理装置。
3. 【請求項３】請求項１または請求項２に記載の画像処理
   装置において、 前記フレームメモリに格納された１フレーム分の画像デ
   ータを前記周期ごとに前記の各フレームメモリから順番
   かつサイクリックに取出してモニタ表示する手段と、 前記画像処理手段を介して処理された１フレーム分ごと
   の画像データを前記周期ごとに順番かつサイクリックに
   前記画像バスを介し前記フレームメモリに転送し前記モ
   ニタ表示手段に表示させる手段とを備えたことを特徴と
   する画像処理装置。