JPH07334658A - 画像変化抽出回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ノイズを強調することなく、観察対象物の微
小な時間的変化だけを抽出することができる画像変化抽
出回路を提供すること回路を提供することを目的とす
る。 【構成】 観察対象物を含む画像についての原画像信号
Ｖi を入力され、現時点から過去にわたる複数の原画像
信号Ｖi を、新しいものほど重い重みづけをして画素ご
とに加算平均する加算平均回路２４と、原画像信号Ｖi
及び加算平均回路２４の出力信号に対して減算を含む演
算を施す減算回路４を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ノイズを強調すること
なく観察対象物の時間的変化を抽出することができる画
像変化抽出回路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】微小な変化しかしない観察対象物を精密
に測定するためには、その観察対象物の微小な時間的変
化を抽出することが望まれる。このような微小な画像変
化を抽出するために、従来は、時間の異なる画像間の減
算を行う方法が用いられてきた。換言すると、ある画素
の画像信号からその画素の過去の画像信号を減算するこ
とによりその画素の時間的変化を抽出するのである。こ
れは、画像信号に微分演算を施すことによってその時間
的変化を抽出していることに相当する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このように時
間微分によって観察対象物の時間的変化を抽出する方法
においては、観察対象物の変化だけではなく、高周波の
ノイズ成分も強調されてしまうという問題点があった。
観察対象物の変化が微小な場合には、このようにノイズ
が強調されてしまうことは、特に問題となる。

【０００４】そこで、本発明の目的は、ノイズを強調す
ることなく、観察対象物の微小な時間的変化だけを抽出
することができる画像変化抽出回路を提供することにあ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に係る発明は、観察対象物を含む画像につ
いての原画像信号を入力され、現時点から過去にわたる
複数の原画像信号を、新しいものほど重い重みづけをし
て画素ごとに加算平均する加算平均回路と、原画像信号
及び加算平均回路の出力信号に対して減算を含む演算を
施す減算手段とを備え、観察対象物の時間的変化を抽出
するものである。

【０００６】また、減算手段がルックアップテーブル回
路を備えていてもよい。

【０００７】

【作用】本発明においては、現時点から過去にわたる原
画像信号の加算平均信号を作り出すことにより、原画像
信号から速い変化を除去し、この加算平均信号を現時点
の原画像信号から減算することによって画像の変化を抽
出する。

【０００８】

【実施例】以下、添付図面に沿って本発明の実施例につ
いて説明する。なお、図面において同一又は相当部分に
は同一符号を用いるものとする。また、以下の説明にお
いて、Ｖi 、Ｖc 等のすべての信号はデジタル信号であ
る。

【０００９】図１は、本発明に従って構成された画像変
化抽出回路の構成を示すブロック図である。図１におい
て、観察対象物を含む原画像信号Ｖi は入力端子２から
入力し、さらに減算回路４の一方の入力端子（プラス側
の端子）及び同期信号発生回路６に入力する。同期信号
発生回路６は原画像信号Ｖi に含まれる同期信号に基づ
いてフレームメモリ８を制御するタイミング信号を発生
する。これらのタイミング信号は図１において、Ｒst、
Ｗe 、Ｒe 、Ｃlkで示されており、フレームメモリ８に
入力される。

【００１０】原画像信号Ｖi は減算回路１０のプラス側
の端子にも入力され、減算回路１０の他方の端子にはフ
レームメモリ８の出力信号Ｖ_n-1 が入力している。減算
回路１０の出力信号は除算回路１２に入力して、除数設
定回路１４に設定されている除数で除算された後、加算
回路１６の一方の入力端子に入力する。加算回路１６の
他方の端子にはタイミング補正回路１８を経たフレーム
メモリ８の出力信号Ｖ_n-1 が入力している。そして、加
算回路１６の出力信号Ｖc は、フレームメモリ８に入力
してそこで記憶されるとともに、減算回路４のマイナス
側の端子に入力している。減算回路４の出力信号Ｖd は
加算回路２０に入力し、負の値をなくすために、オフセ
ット値発生回路２２の出力信号Ｖe と加算される。さら
に、加算回路２０の出力信号Ｖo が出力端子２４から画
像変化抽出回路の出力として出力される。なお、フレー
ムメモリ８、減算回路１０、除算回路１２、除数設定回
路１４、加算回路１６及びタイミング補正回路１８によ
って加算平均回路２４が構成され、減算回路４、加算回
路２０及びオフセット値発生回路２２によって減算手段
が構成される。

【００１１】次に動作について説明する。以上のような
構成において、入力端子２に入力した原画像信号Ｖi は
加算平均回路２４内の減算回路１０のプラス側に入力
し、ここで１フレーム前の画像信号Ｖ_n-1 を減算され
る。減算回路１０の出力は除算回路１２で、除数、例え
ば８あるいは１６によって除算される。そして、対応す
る画素どうしが加算されるように、タイミング補正回路
１８によって画素のタイミングを補正された１フレーム
前の画像信号Ｖ_n-1 と加算回路１６によって加算され、
加算結果はフレームメモリ８に入力して、そこで記憶さ
れる。このようにして得られた加算平均信号Ｖc は、ノ
イズ成分や速い変化の成分が圧縮されゆっくり変化する
成分のみの画像信号になる。しかも、微分演算に相当す
ることは行っていないから、高周波ノイズ成分が強調さ
れることはない。加算平均信号Ｖc は加算平均回路２４
の出力となる。

【００１２】さらに、減算回路４で原画像信号Ｖi と加
算平均信号Ｖc との差を演算する。このとき得られた画
像信号Ｖd は現時点の画像変化が強調され抽出されたも
のとなる。この信号は負の値をも含んだものになってい
るため、オフセット値発生回路２２から発生した適当な
オフセット値が加算回路２０で付加される。このような
処理後の信号Ｖo が正常な画像として出力端子２５から
出力される。

【００１３】図２はフレームメモリ８の一例を示す図で
ある。このフレームメモリ８はシーケンシャルアクセス
メモリ３０から構成されている。シーケンシャルアクセ
スメモリ３０において、入力端子３２からの入力信号Ｓ
i は、図１ではＶc に一致しており、出力端子３４に出
力される信号Ｓo は画像信号Ｖ_n-1 となる。入力端子３
６からの書き込み許可信号Ｗe がＯＮの状態でシーケン
シャルアクセスメモリ３０に入力信号Ｓi が書き込ま
れ、この信号がＯＦＦの状態ではシーケンシャルアクセ
スメモリ３０への書き込みは行われない。入力端子３８
からの読み出し許可信号Ｒe がＯＮの状態でのみシーケ
ンシャルアクセスメモリ３０から内容が読み出され、こ
の信号がＯＦＦの状態では読み出しは行われない。入力
端子４０から入力する画素クロック信号Ｃlkに同期し
て、入力信号Ｓi が書き込まれ記憶データが出力信号Ｓ
i として出力される。また、入力端子４２からメモリア
ドレスリセット信号Ｒstがシーケンシャルアクセスメモ
リ３０に与えられると、次の書き込み及び読み出しはシ
ーケンシャルアクセスメモリ３０の先頭から行われる。

【００１４】シーケンシャルアクセスメモリ３０は、画
像１フレーム分に相当する容量を持っており、入力信号
Ｓi は書き込み許可信号Ｗe がＯＮの状態でのみシーケ
ンシャルに書き込まれ、読み出し許可信号Ｒe がＯＮの
状態でのみデータの書き込まれた順でシーケンシャルに
読み出される。

【００１５】図３は同期信号発生回路６の動作について
説明したタイムチャートである。同期信号発生回路６に
入力する原画像信号Ｖi は、図３に示すような一般的な
ビデオ信号である。立ち下がった部分５０は水平同期信
号であり、走査線の水平方向の始まりを示す。符号５２
で示す範囲の部分は垂直同期信号であり、走査線の垂直
方向の始まりを示す。なお、一般に飛び越し走査が行わ
れているが説明を簡単にするためここでは飛び越し走査
は考えない。

【００１６】図３に示したメモリアドレスリセット信号
Ｒstは、同期信号発生回路６によって原画像信号Ｖi の
垂直同期信号５２のタイミングで発生される。同様に、
書き込み許可信号Ｗe 及び読み出し許可信号Ｒe は、原
画像信号Ｖi の水平同期信号５０のタイミングで発生さ
れる。同期信号発生回路６は、書き込み許可信号Ｗe及
び読み出し許可信号Ｒe のタイミングをずらして発生
し、これらの信号はフレームメモリ８の書き込みを許可
しまたは読み出しを許可する信号となる。

【００１７】このようにシーケンシャルアクセスメモリ
１４によって構成されたフレームメモリ８に図４に示し
た信号Ｓi が入力するものとする。図４にも示したよう
に、入力信号Ｓi は原画像信号Ｖi のうち水平同期信号
及び垂直同期信号以外の信号、すなわち画像データに対
応する部分である。また、Ｗe 、Ｒe 、Ｓo 、Ｃlk、Ｒ
stは図３に示したのと同様の信号である。

【００１８】ここで、書き込み許可信号Ｗe は読み出し
許可信号Ｒe に対して遅れた信号となっており、その遅
れのため、信号Ｓo は常に１フレーム前の信号Ｓi とな
っている。また、減算回路１０、除算回路１２及び加算
回路１６による信号の遅れ時間を補正して、対応する画
素どうしの加算が行われるように、タイミング補正回路
１８が信号のタイミングを補正している。

【００１９】次に、減算回路４、加算回路２０及びオフ
セット値発生回路２２の代わりにルックアップテーブル
回路を用いた実施例について説明する。図５において、
入力端子２から入力する原画像信号Ｖi はルックアップ
テーブル回路６０の一方の入力端子に入力する。ルック
アップテーブル回路６０の他方の入力端子には加算平均
回路２４の出力信号であるＶc が入力する。その他の構
成は、図１の場合と同様である。

【００２０】ルックアップテーブル回路６０には、予
め、信号Ｖi 及びＶc のすべての組み合わせに対応する
データが格納されている。すなわち、信号Ｖi の値から
信号Ｖc を減算し、さらにオフセット値を加算した結果
の値を格納されている。そして、信号Ｖi 及びＶc に応
じて格納値が出力信号Ｖo として出力される。ここで、
オフセット値を加算するのは、出力信号Ｖo が負の値で
ないようにするためである。

【００２１】次に、ルックアップテーブル回路６０の動
作について説明する。図６はルックアップテーブル回路
６０の構成例を示す図である。この例では、２つの入力
端子６２、６４はそれぞれ２ビットの情報量をもってい
る。一方の入力端子６２に入力する信号は行デコーダ６
６を介してメモリアレイ６８の行選択を行っている。ま
た、他方の入力端子６４に入力する信号は列デコーダ７
０を介してメモリアレイ６８の列選択を行っている。

【００２２】そして、メモリアレイ６８のうち、行デコ
ーダ６６及び列デコーダ７０によって選択された１つの
メモリセルの内容が出力端子７２から信号Ｖo として出
力される。

【００２３】図７はメモリアレイ６８の設定例で、一方
の入力値（行デコーダ６６の値）から他方の入力値（列
デコーダ７０の値）を減算しさらに「３」を加えるもの
である。例えば、入力端子６２の入力値が「２」であり
入力端子６４の入力値が「３」である場合には、行デコ
ーダ６６の値が「２」で列デコーダ７０の値が「３」に
なる。従って、図７で上から１番目、左から３番目のメ
モリセルが選択されることになる。このメモリセルに
は、２−３＋３の値、すなわち「２」が格納されてお
り、出力端子７２からは信号Ｖo として「２」が出力さ
れる。

【００２４】この実施例の場合、２つの入力端子６２、
６４がそれぞれ２ビットであるため、４行４列のメモリ
アレイを用いているが、例えば２つの入力端子６２、６
４がそれぞれ８ビットの場合には２５６行２５６列のメ
モリアレイを用いればよい。

【００２５】また、図５の構成によれば、原画像信号Ｖ
i はルックアップテーブル回路６０を経た後に出力信号
Ｖo になるようにみえるが、実際には、原画像信号Ｖi
に含まれる信号のうち水平同期信号、垂直同期信号等
は、ルックアップテーブル回路６０を経ずに出力されて
いる。

【００２６】なお、加算平均回路自体は、特開平１−１
９４５７８号公報や特開平４−００６９６２号公報にも
記載されている。

【００２７】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、現時点
から過去にわたる原画像信号の加算平均信号を作り出し
て原画像信号から速い変化を除去し、この加算平均信号
を現時点の原画像信号から減算することによって画像の
微小な変化を抽出している。従って、ノイズを強調する
ことなく観察対象物の微小な時間的変化だけを抽出する
ことができる画像変化抽出回路を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従って構成された画像変化抽出回路の
実施例を示すブロック図である。

【図２】フレームメモリをシーケンシャルアクセスメモ
リによって構成した例を示す図である。

【図３】同期信号発生回路の動作を示すタイムチャート
である。

【図４】フレームメモリの動作を示すタイムチャートで
ある。

【図５】本発明に従って構成された画像変化抽出回路の
別の実施例を示すブロック図である。

【図６】ルックアップテーブル回路の構成を示す図であ
る。

【図７】ルックアップテーブル回路の設定例を示す図で
ある。

【符号の説明】

４、２０、２２…減算手段、２４…加算平均回路、６０
…ルックアップテーブル回路、Ｖi …原画像信号。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 観察対象物を含む画像についての原画像
   信号を入力され、現時点から過去にわたる複数の前記原
   画像信号を、新しいものほど重い重みづけをして画素ご
   とに加算平均する加算平均回路と、 前記原画像信号及び前記加算平均回路の出力信号に対し
   て減算を含む演算を施す減算手段と、を備え、観察対象
   物の時間的変化を抽出する画像変化抽出回路。
2. 【請求項２】 前記減算手段がルックアップテーブル回
   路を備えた請求項１に記載の画像変化抽出回路。