JPH0661104B2 - 画像デ−タの平滑化方法 - Google Patents

画像デ−タの平滑化方法

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JPH0661104B2
JPH0661104B2 JP61070596A JP7059686A JPH0661104B2 JP H0661104 B2 JPH0661104 B2 JP H0661104B2 JP 61070596 A JP61070596 A JP 61070596A JP 7059686 A JP7059686 A JP 7059686A JP H0661104 B2 JPH0661104 B2 JP H0661104B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (発明の分野) 本発明はデータの平滑化方法に関するものである。
(発明の技術的背景および先行技術) 画像に含まれる雑音を取り除くための手法として従来よ
り、画像データの平滑化処理(スムージング)が種々公
知となっている。また近時、画像データの伝送、記録時
の効率化のためのデータ圧縮(高能率符号化)について
の研究が進み、このデータ圧縮においては上記平滑化処
理が、データ圧縮効率を上げるための前処理として利用
されるようになっている。すなわち画像データにこの平
滑化処理を施すことにより、例えば前値予測符号化にあ
っては、差分値が小さくなってその符号数が短くて済む
ようになり、また直交変換符号化にあっては変換データ
が低周波成分側に集中するので、与える符号長が短くて
済む領域が広がってデータ圧縮率が上げやすくなるので
ある。
上記の画像データの平滑化方法で通常良く用いられるも
のとして、平均値スムージングや中央値スムージングが
挙げられる。平均値スムージングは、2次元画像の各画
素の画像データをそれぞれ、該画素を含む複数の隣接画
素(マスクサイズ内画素)のデータの平均値に置き換え
るものである。また中央値スムーシングは、上記のよう
な置換えにおいて、平均値の代わりに各データの中央値
を用いるようにしたものである。
これら平均値スムージングや中央値スムージングによれ
ば、画像データが効果的に平滑化されうるが、該平滑化
は画像データの変化が大きい部分は勿論変化が小さい部
分にも同様になされるので、画像中のディテール部分が
失われてしまうことも往々にしてある。
(発明の目的) そこで本発明は、画像信号の変化が大きい部分に関して
は顕著な平滑化効果が得られ、その一方上記変化が小さ
い部分に関しては平滑化のかかり過ぎを防止して、画像
中のディテール成分を残すことができる画像データの平
滑化方法を提供することを目的とするものである。
(発明の構成) 本発明の画像データの平滑化方法は、2次元画像におけ
る画素Pに関する原画像データをxとし、該画素Pの縦
方向隣接画素Pa 、Pc (すなわち一方が上側隣接画素
で他方が下側隣接画素)、横方向隣接画素Pb 、Pd
(すなわち一方が左側隣接画素で他方が右側隣接画素)
それぞれの画像データをa、b、c、dとし、α、βを
正の定数として、 上記画像データaとbが所定値Q以上離れていない場
合、原画像データxを、該xと(a+α)と(a−α)
と(b+β)と(b−β)の中央値であるx′に変換す
る一方、上記画像データaとbとが所定値Q以上離れて
いる場合、原画像データxを該aとbの値に基づいて平
滑化してx′に変換する処理を、各原画像データに対し
て一定の順序で次々と行なうとともに(ただしa、bは
隣接画素Pa 、Pb の各原画像データに対して該処理を
行なって得られた変換データである)、 以上述べた処理と同様の処理を上記順序と逆の順序で、
つまり前記画像データa、bの代わりに画像データc、
dを用いて行ない(これらc、dは隣接画素Pc 、Pd
の各画像データに対して該処理を行なって得られた変換
データである)、 同一画素に関する上記変換データx′と変換データx″
との平均値をそれぞれ求めて、それらを各画素の平滑化
データとすることを特徴とするものである。
なお上記の平滑化処理としては、例えばx′=(a+
b)/2およびx″=(c+d)/2とする平均値スム
ージング等が利用可能である。
(実施態様) 以下、図面に示す実施態様に基づいて本発明を詳細に説
明する。
第1図は、本発明の一実施態様方法によって画像データ
の平滑化を行なう装置の一例を示すものである。第1図
に示される装置は例えばコンピュータシステム等からな
り、光ディスク、磁気ディスク等の画像ファイル10に記
憶されている原画像データxは1画素行分(M画素)ず
つラインバッファメモリ11に入力、記憶される。この1
画素行分の画像データは後述の処理を受けた後、順次ラ
インバッファメモリ12に転送され、この転送と同期して
次々と後続の原画像データxが1画素行分ずつラインバ
ッファメモリ11に入力される。すなわち例えば、第2図
に示す画素Pa を含む上から第(n−1)番目の画素行
の画像データ(後述する変換データである)がラインバ
ッファメモリ12に記憶されているとき、上から第n番目
の画素行の画像データ(画素Pb 、P、Pd のデータを
含むものである)がラインバッファメモリ11に記憶され
ている。ここで第2図の画素Pa 、Pb ,Pc およびP
d はそれぞれ、画素Pに対する上方向、左方向、下方向
および右方向の隣接画素である。
また上記原画像データxは、ラインバッファメモリ21に
も入力、記憶される。この場合は、まず第2図の最下位
の画素行から原画像データxがラインバッファメモリ21
に入力され、後述の処理を受けてから順次ラインバッフ
ァメモリ22に転送される。すなわち上から第n番目の画
素行の画像データがラインバッファメモリ21に記憶され
ているとき、ラインバッファメモリ22には上から第(n
+1)番目の画素行の画像データ(後述する変換データ
である)が記憶されている。
以下、第2図の第n番目の画素行の画素P、すなわち画
素Pa 、Pb 、Pc 、Pd によって四方から囲まれる画
素のデータを平滑化する場合を例にとって、本発明方法
を詳しく説明する。画素Pが第2図において左から第m
番目の画素列に含まれるものとし、この画素Pに関する
原画像データをxとする。ラインバッファメモリ11か
らはこの原画像データxと、左方向隣接画素Pb に関
する画像データxm-1′が読み出され、演算部13に送ら
れる。なお上記画像データxm-1′は画素Pb に関する
データであるが原画像データではなく、後に説明するよ
うな変換を受けた変換データである。この画像データx
m-1′を以下bと示す。またラインバッファメモリ12か
らは、上記画素Pの上方向隣接画素Pa に関するデータ
′(これも原画像データではなく後述する変換を受
けた変換データである)が読み出され、演算部13に送ら
れる。なおこのラインバッファメモリ12から読み出され
るデータx′を以下aと示す。
上記演算部13には、それぞれ定数発生部14、15から発生
された正の定数α、βを示す信号が送られ、この演算部
13は上記画像データaとbとの差の絶対値|a−b|が
所定値Q=(α+β)以上有るか否かを判別する。そし
て第3A図あるいは第3B図に示すように、 |a−b|≧(α+β)の場合、 演算部13は該aとbとの値の平均値(a+b)/2を演
算し、この値を原画像データxの変換データ(平滑化
データ)x′として出力する。
一方第4A図あるいは第4B図に市すように、 |a−b|<(α+β)の場合、 演算部13は(a+α)、(a−α)、(b+β)、(b
−β)および原画像データxの中央値を判別し、この
中央値を原画像データxの変換データx′として出
力する。この中央値は、例えばb≦aのときは (a−α)≦x≦(b+β)ならばx (b+β)<xならばb+β x<(a−α)ならばa−αであり、 一方a<bのときは (b−β)≦x≦(a+α)ならばx (a+α)<xならばa+α x<(b−β)ならばb−βである。
以上述べたような中央値あるいは平滑化データである変
換データx′はラインバッファメモリ11に送られ、原
画像データxと置き換えて書き込まれる。以上のよう
にして原画像データxをx′に変換する処理が終了
すると、ラインバッファメモリ11において相隣接する2
つの画像データを読み出すアドレスが1つ繰り上げら
れ、ラインバッファメモリ12においても1つの画像デー
タを読み出すアドレスが1つ繰り上げられた上で、前述
と同様に各メモリ11、12から画像データが読み出され
る。すなわちラインバッファメモリ11からは原画像デー
タxm+1と、前述の変換データx′とが読み出され
る。またラインバッファメモリ12からは、変換データx
m+1′すなわち第2図において第(n−1)行第(m+
1)列の画素に関する変換データが読み出される。これ
らの原画像データxm+1と変換データx′およびxm+1
は演算部13に送られ、原画像データxm+1は、原画像デ
ータxに対してなされた前記変換処理と同様の処理を
受ける。なお以上の説明から明らかなように、前述の原
画像データxを変換処理する際に該原画像データx
とともにラインバッファメモリ11から読み出された画像
データxm-1は、原画像データxm-1(第2図の画素Pb
に関する原画像データ)に上記変換処理を施して得られ
た変換データである。
以上説明したようにして、第n番目の画素行のすべての
原画像データに対する変換処理が終了すると、ラインバ
ッファメモリ11に記憶されている全変換データはライン
バッファメモリ12に転送され、ラインバッファメモリ12
に記憶されていた全変換データはフレームメモリ16に転
送、記憶される。次いで第2図の第(n+1)番目の画
素行の各原画像データに対して、第n番目の画素行の各
原画像データに対するのと同様の変換処理を施し、以下
同様に最後の画素行まで同様の変換処理を行なう。以上
の説明から明らかなように、前述の第n番目の画素行の
原画像データxを変換処理する際にラインバッファメ
モリ12から読み出された画像データx′は、原画像デ
ータx(第2図の画素Pa に関する原画像データ)に
上記変換処理を施して得られた変換データである。なお
第1番目の画素行および第1番目の画素列の原画像デー
タに対しては、上述のような変換処理を施すことはでき
ないので、原画像データそのままの値を変換データとす
る。また第2番目の画素行およびおよび第2番目の画素
列の原画像データにも、上述と全く同じ変換処理を施す
ことはできないので、適宜第1行の原画像データ、第1
列の原画像データを用いて類似の変換処理を行う。
先に述べた通り画像ファイル10から読み出された原画像
データxは、ラインバッファメモリ21にも入力され、ラ
インバッファメモリ21、22および前記演算部13と同様の
演算部23とにより、前述の変換処理と同様の変換処理を
受ける。ただしこの場合原画像データxは、第2図の最
下位の画素行のデータから順次ラインバッファメモリ21
に送られ、また各行の原画像データxは第2図中右側の
画素から順次左側に向かって変換処理を受ける。すなわ
ち例えば画素Pに関する原画像データは、画素Pc に関
する変換データcと、画素Pd に関する変換データdと
に基づいて前述の変換処理を受ける。より具体的に説明
すれば、 |c−d|≧(α+β)の場合、 原画像データxは(c+d)/2なる平滑化データに
変換され、 |c−d|<(α+β)の場合、 原画像データxは、(c+α)、(c−α)、(d+
β)、(d−β)および該xの中央値に変換されて、
変換データx″とされる。以上のようにして得られた
全変換データはフレームメモリ26に転送、記憶される。
なお上記変換データx″を求める場合と、前述の変換
データx′を求める場合とで定数αの値は等しくされ
るが、僅かに異なっていても実質的に同じであればよい
(定数βについても同様)。
フレームメモリ16に記憶された変換データx′およびフ
レームメモリ26に記憶された変換データx″は平均値演
算部18によって順次読み出され、同一の画素毎に両変換
データの平均値x=(x′+x″)/2が求められ
る。この平均値xは、原画像データxの平滑化データ
として出力され、例えばCRT、光走査記憶装置等の画
像再生装置に送られて画像再生に供せられたり、光ディ
スク、磁気ディスク等の記録媒体を用いる記録装置に送
られてこれらの媒体に記録されたり、あるいは前述した
画像データ圧縮にかけられたりする。
なお以上説明した実施態様においては、 |a−b|、|c−d|≧(α+β)のとき、それぞれ
原画像データxを(a+b)/2=x′、(c+d)/
2=x″なる値に変換して平滑化を行なっているが、こ
の平滑化は比較的平滑化の効果が高いその他の平滑化方
法によって行なってもよい。また以上説明の実施態様に
おいては、上記平滑化処理と、前述の中央値に変換する
処理のいずれを行なうかを決めるための所定値Qとし
て、上記のように(α+β)の値を用いているが、この
所定値はその他の適当な値が用いられてもよい。また上
記αとβの値は、互いに同じ値とされてもよいし、ある
いは異なる値とされてもよい。
(発明の効果) 以上詳細に説明した通り本発明の画像データの平滑化方
法によれば、原画像データの変化が大きい領域において
のみ効果の高い平滑化処理を行ない、原画像データの変
化が小さい領域においては平滑化の効果が小さく抑えら
れるようになっているから、画像中、目立ちやすい雑音
が確実に低減され、その一方画像中のディテール成分は
残されるようになる。そして本発明方法によれば、原画
像データの変化が大きい領域においてもまた変化が小さ
い領域においても、平滑化処理は既に平滑化処理がなさ
れた2次元方向隣接画素の変換データに基づいて行なわ
れるので、平滑化後の変換データの変化特性が原画像デ
ータの変化特性と著しく異なってしまうようなことがな
く、例えばエッジ成分がボケてしまうようなことも防止
できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明方法を実施する装置の一例を示す概略
図、 第2図は本発明方法により平滑化がなされる画素と隣接
画素との関係を示す説明図、 第3A、3B、4A図および4B図はそれぞれ、本発明
に係る隣接画素の変換画像データ値の分布例を示すグラ
フである。 10……画像ファイル 11、12、21、22……ラインバッファメモリ 13、23……演算部、14、15……定数発生部 16、26……フレームメモリ、18……平均値演算部 x……原画像データ x′、x″……変換画像データ x……平滑化データ a、b、c、d……変換データ P、Pa 、Pb 、Pc 、Pd ……画素

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】2次元画像における画素Pに関する原画像
    データをxとし、該画素Pの縦方向隣接画素Pa 、Pc
    、横方向隣接画素Pb 、Pd それぞれの画像データを
    a、b、c、dとし、α、βを正の定数として、 前記画像データaとbとが所定値Q以上離れていない場
    合、前記原画像データxを該xと(a+α)と(a−
    α)と(b+β)と(b−β)の中央値であるx′に変
    換する一方、前記画像データaとbが所定値Q以上離れ
    ている場合、前記原画像データxを該aとbの値に基づ
    いて平滑化してx′に変換する処理を、各原画像データ
    に対して一定の順序で次々と行なうとともに(ただし
    a、bは前記隣接画素Pa 、Pb の各原画像データに対
    して該処理を行なって得られた変換データ)、 前記画像データcとdとが所定値Q以上離れていない場
    合、前記原画像データxを該xと(c+α)と、(c−
    α)と(d+β)と(d−β)の中央値であるx″に変
    換する一方、前記画像データcとdが所定値Q以上離れ
    ている場合、前記原画像データxを該cとdの値に基づ
    いて平滑化してx″に変換する処理を、各原画像データ
    に対して前記順序と逆の順序で次々と行ない(ただし
    c、dは前記隣接画素Pc 、Pd の各原画像データに対
    して該処理を行なって得られた変換データ)、 同一画素に関する前記変換データx′と変換データx″
    との平均値をそれぞれ求めて、それらを各画素の平滑化
    データとすることを特徴とする画像データの平滑化方
    法。
  2. 【請求項2】前記平滑化が、x′=(a+b)/2およ
    びx″=(c+d)/2とする平均値スムージングであ
    ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の画像デ
    ータの平滑化方法。
  3. 【請求項3】前記所定値Qが、Q=α+βであることを
    特徴とする特許請求の範囲第1項または第2項記載の画
    像データの平滑化方法。
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