JPS5966272A - 空間フイルタリング装置 - Google Patents

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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、画像処理装置に卦いて、画質の改善や強調、
雑音除去讐特徴の抽出のため傾用いられる線形定常非再
帰型の２次元フィルタリング装置に係シ、特にサポート
サイズの３×６フイルタにおける特性の指定を操作性よ
く、シかも高速に処理するため、、の空間、フィルタリ
ング装置に関すやものである。

〔−″Ａ０技術０！背竺とそ０問題点〕サポートサイＸ
ｊ×Ｆ、Ｏ岬形定常な１１再岬牟２次元フィルタは、画
像処理において基礎的かつ、重要な処理装置の一つヤあ
り、雑音除去、尖鋭化、輪郭強調等に効果を発揮してい
た。ここで古×ろフィルタとは第１図＜ａ、）のような
マトリクス状の係：、：、−・、霞：・、。

数値ａ；ｈ、ｃと入力画像ｆｃｘ、ｙ）との間そ　□次
式（１）に示される。たた、み込み積分を施！：たもの
で　−ある。

、′： ｃｉ＜−ｘ−’＋、ｙ・−１）−＋−ｈｉ（、ｒ、ｙ−
１，＞、＋ｃｊ（ｘ＋１．ｙ−１＞　　　　’　　　　
　。

＋ｈｉ＜、ｘ−＋、ｙ＞　＋ａ、ｉ（ｘ、：ｙ＞　、−
ｈｐ７（ｘ＋１．　ｙ）＋Ｃｆｃ、ｚ−ｉｊＬｙ＋１＞
１＋ｈｆ　（ｘｈｙ＋１）　十ｃｆ（−Ｚ４１．ｙ＋１
）　　　　　　　　　　　（１）”その空間周波数特性
はＸ方向、ｙ方向に和尚する空間周波数軸Ｗ軸とＶ軸に
ついて次式（２）　、　（３）で示される。　　　　　
・ １１（ｔｂ、リー、　（４ｃ、、＋？Ｑ、ｃｏｓｗ±（
α＋２７）　　　・・曲（２）Ｈ（０，す＝　（４ｃ＋
２Ａ）ｃｏｓｖ−１−（α＋２Ａ）　　・”−（，３）
仁こで、係数値α＃／’ｔ”を適当に選ぶことによシ関
数Ｈの型で表現できる範囲で種々の特性を持たせること
が可能であり、・ローパス（低域通過）フィルタ、バイ
パス（高域通過）フィルタとして構成できる。

しかし、その特性は数種に固定されていた＃）５、フィ
ルタ係数値αｔｈｊｃを入力しなければならガいｉ合も
あった。そのため、指定すべき周波数ｊ性を任意に選ぶ
ことが困難となり、しかも選択μべき周波数特性、を直
感的に把握でき、ない等の欠点があり掃作性に問題があ
った。寸たｌｌ、３１１　ｘ　３フ□イルタでは１画像
あたりの演算に９囲め乗算を含む構成となっていたので
演算、速度が害分に伊られないという問題もあった。

□　〔発明の目的〕 本発明は上記事情に鑑みてなされたもの□であり、互い
に独立な２つの明解な意味をもつパラメータに、ｌ）周
波数特性を任意にカニっ微細に指定でき、しかも１画像
誌計算に？回の乗算回数で処理可能とすることによシ操
作性、社運性を達成できる空間フィルタリング装置を提
供することを目的とするものである。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するために本発明は、原画像データを入
力［７てフィルタリングを行なうサポートザ・イズ３×
３の２次元フィルタ回路と、空間周波数特性を決定する
Ｘ軸方向およびｙ軸方向の数値に対応する第１と第２の
バ・ラメータを任意に入力できるパラメータ入力装置と
、フイ゛、ルタ回路から得られる：画像データに第１の
バラタ・←夕を乗算すると共に５原画・像デー、夕に、
第２のバラタｉりを乗算し、かつ、各乗算結果を加算し
て加算画像を得る線形結合演算部とを備えてなる・こと
を、特徴とするものである。

（発明の原理説明〕−。

前述のようなフィ・ルタ係数値α・ｆ　ｈｔ　’を有す
る３×３フイイレタの空間周波数特性株、廖方向。

ｙ方向の空間周波数特性’ｌａｐ・Ｖとすると次式（４
）％式％ （４） （５） （６） Ｖ軸に関して餓１図（ｈ）のような種々の特性が実現さ
れる０ここでＶ軸−ｖ＠に関しての表現できる・自由度
は２つであシ、次式（力、’（８）で示されるパラメー
タＡ、Ｂで定まる。

４Ｃ−１−２ｂ＝　、４　　　・・・・・・　（７）ａ
＋２ｈ＝Ｂ　　　・・・・・・　（８）。

このバラメークＡ、Ｂを用いて（５）７式を書き直すと
（９）式となる。

Ｈ（ｕ）　＝　Ａ、ｃｏｓ　ｔｃ　＋　Ｂ　　・・・・
・・　（９）すなわち、Ａが大きい穆急峻外バイパスフ
ィルタとなり、□Ａが負に４名とローパスフィルタとｋ
る〇また〃は原画像の成分をどの程度含んでいるかを　
　　□規定して訃シ、〃が大きい程原画像に近づき、Ｂ
が小さい輻バイパスまたはローパス特性が顕著となる０
このようにＡ、Ｂ２つのバラノニタはフィルタ特性を決
定する上での有嬢義な耐、であり、しかも直接把握する
のに便利なものである。　□　　　　□今、６×６フイ
ルタの特性カー次式（１（リセある逅する０ Ｈ（ｔＬ）＝ＡｌｃｏＳｔＬ＋Ｂ１・・・・・・００）
入力画像をＦ・（ｗ、ｖ）、α０．式のフィル、りによ
る処理画像をＧ１（ｔｉ・、υ）・とすれ、ば燻υ式の
関係になる。

Ｇ、＝ＨＦ　　　・・・・・・　０ｕ 原画像Ｆとフィルタリング画像Ｇｌとの線形結、合を考
えると、出力画像Ｇ２は次式θ艶のように表わされる。

Ｇ２＝＝　Ａ、Ｇ１＋　Ｂ、Ｆ ＝　Ａ、ＥＦ　＋　Ｂ２Ｆ　　　　　　　　　　　　′
＝（／ｆ２ＡＩ　Ｃ０３ｕ　＋４Ｂ１＋馬）Ｆ　・・・
・・・　０乃　　□（Ａｚ−Ｂ２は線形結合の重み係数
） 今、フィルタ関数を規定するためのバラメーＩＡ。

Ｂが゛与えられたとすると、線形結合の係数Ａ２．Ｂ！
の関係式Ｑ３）が得られる。

０：９式よりＡｔ、Ｂ、を求めると０４）式となる。

すなわち、入力パラメータＡ　、　Ｂから前記（９）式
と同一！７）フィルタリング結果がイｒもＪＪｌ、、ろ
。このことｔよ原画像を任意の６×６フイルタでフィル
タリングした後、原画像とフィルタリング画像を適肖な
、重みで線形結合すれば前些（９）式の範囲内の任意な
ンイ、ルタリ、ング処理が実現できることを意味する。

今、フィル、夕係数が全１１である６×６フイルタを考
えると、ζ、の、演算には乗３γが含まれず９回の加算
のみで実現され、高速比例役立つ。その周波数特性は次
式θ最〜、（１７）で表わされる。

ＩＩ　（ＩＬ、、　、ｖ）＝２ＣＯ！ｌ　（ｔ４４−　
ｖ）　＋２ＣＯ８ｖ　＋２ｃｏｓ　（ｔＬ−ｖ）　　　
１＋２ｃｏｓｕ　＋１　　　　　　　・・・・・・　ａ
（へ）Ｈ（ｔＬ、０）＝６ｃＯ８ｔＬ＋６・・・・・・
０（ｉ）１１　（ｃ＋　、ｖ）＝６ｃＯｓｖ＋５　　　
、　　　、　　＝・・（１７）この空間周波数特性を方
向依存性に対し、方向（ｆ！１度）、θを、パラメータ
として図示すれば美１図＜ｂ＞のようになφ。

〔発明の実施例〕

第２図は上記原理を実現するための本発明の一実施例を
示すシステムズロ、ツク図である。図において１は原画
像格納メモリであり１．フィルタリング処理すべき原画
像が格納されている。２＃−１：、、３Ｘろフィルタ回
路であり、フィルタリング処理結果は次段のフ１ルタ画
仰格納用メモリ乙に格納される０　４、．５）まそれぞ
れ画像の定数（Ｔｈ装置であシ、４けメモリ６内のフィ
ルタ処理画像をＡ倍、５はメモリ１内の原画像を８倍づ
゛るようになっている。

ｂｉｉ名定数倍装置４，５の出力を加算する画ｆ象加３
′−４装ｆｆ２である。７は画像加１ｒ装置より出力さ
れる画像データを格納する処理画像格納用メモリである
ｏ　、４　＝　５−６は原画像、とフィルタリング処理
画像の線形結合を行う部分であシ、そのとき、の重み係
数Ａ、Ｂはパラメータ入力装置５により入力された布が
用＝いられる。ここで、１つの原画像に対し種々パラメ
ータを変更するような場合、２つの６×３７・ｒルクを
１度通した抜性もっばら原画像とフィルタ処理画像との
線形結合のみが行われ、高速演算が実現される。

紹３図は前記６×３）慴ルタ２と周辺の画像メモリ１．
・６とのインターフェイス関係を詳細に示したものであ
る０フイルタ係数が全て１である６×３フイルタは、入
力画像をＦｉ）’、出力画像をＧす°とする□と次式α
樟によって演算される。

Ｇｉ）　４　Ｆｚ　　１　　＋、７−１　　＋ＦＬｒノ
ー１十Ｆ１ノ゛＋１十Ｆに！ｔノ　十Ｆ　ｍ’　＃　）
　　＋　”　＋ｔ　ｌ）＋Ｆｉ−重、ノ＋１　　＋Ｆｉ
　ｒＪ＋１　＋＃’ｉ＋ｔ、ｊ＋ｘ　　　・・・・・・
　　　（］８すなわち、Ｘ座標、ｙ座標がそれぞれｉ　
、　）’である画素Ｇｖノを演算するために入力画像Ｆ
が格納されてい・る画像メモリ１から画素Ｆｉ、ｊおよ
びその回りの′８画素を読み出し、それらの加算を行う
。ろ×・３フィルタ回路２よｐ出力される信号Ｘｉｎ、
Ｙｉｎは画像メモリ１から画素を読み出す際のＸ方向お
よびｙ方向のアドレスを与えるためのものでおり、読み
出された画素Ｆは順次フィルタ回路２に入力されろ。２
で演算された画素Ｇす°は画像メモリ３へ格納される。

その際の格納すべきＸ座標、ｙ座標を力える信号がＸｏ
ｕ、ｔ、Ｙｏｕｉ″′ｒ：ある０第４図は前記人×３フ
イルヂ回路２の二具体例を示すブロック図であり、第５
図はその動作説明のためのタイミングチャートである。

第４図における信号α〜ｔは第′５′―に−おける波形
σ〜□ｔに対応している。信号αは基本クロック′ＣＣ
Ｋ）であり、カウンタ１１に入力されも。カウンタ１１
は基本クロックαをカウントし一周期毎に０．１’、２
の２ビツトの値を繰り返す拍動信号すが得られるＯ信号
すはカウンタ１２へ入力さ゛れ□る。ガウ□ンタ１２で
は信号りがカウントされＪＪの周期□゛毎に０，１゜２
の２層ットの値□を繰り返す出力信号Ｃ−が得られる。

信号Ｃはカウンタ１３へ入力される６カウンタ１６では
信号Ｃがカウントされ、ｃの周−期ごとにＯ、’１　、
２　、・・・、２５５のｉビットの値を繰り返す出力信
号ｄが得られる０信号ｄばカウンタ１４へ入力され、信
号ｄの周期毎ｍｏ　、ｉ　：　’２　、・・・。

２５５の８ビツトの値を□繰り返す出力信′号１が得ら
れる。信号＾とｄは力１算器６２で加算さ□れ、信号ｆ
が得られる。また、信号Ｃと１は加奪器３１で加算ぼれ
信号Ｉが得られる。上記信号ｆ・は・第３図に□おける
信号Ｘｉ−に□相当し、信号！・は同図にお１ける信号
Ｙムに相当する。すなわち、Ｘｉか、Ｙｉルは演算しよ
うとする点の回りの３×６の領域を順次走査する信号と
なる。次にＸ方向に１画素移動し、同□じく６×６の領
域を走査する０このようにして１−）インを終了すると
、夕方向に１画素移動し、同様の走査を繰り返す０Ｘｉ
ｎ、Ｙｉｎは画像メモリの読み出しのためのＸ方向およ
びｙ、方向のアドレス信号として作用し、これＫよｐ！
之出〒些た画素は＠号Ｆとしてラッチ回讐４１〜４９に
並列に入力される・う、′／盾回路に一号Ｆが、！持、
さ、！Ｌるタイミングはシフトレジスタ２２より出力さ
れる制御信号Ａ、−Ａ、によｐ決定される。シフトレジ
スタ２２の出力は基本クロックαに同期した形になって
いる。ラッチ回路４１〜４１Ｃはそれぞれｐ　ｃｏ；ｏ
）。

Ｆ　（１，０）　、Ｆ　（２，０）　、Ｆ　（１，１）
　、Ｆ　（２，１）　、Ｆ　（０，２）　。

Ｆ　（１，２）　、Ｆ　Ｃ２，２）が蓄えられ、これシ
が出□力ｔ１〜ｉｇＫ現われる。この信号１１〜ｔ９は
加算器５１〜５８で加算される。□ 実行される。その結果はシフトレジスタ：２１の出力・
信号ｋによジ規定される。タイミングでラッチ回路６５
に保持され、イバ号ｔが褐られる０、信号ｔは６×６フ
イルタ回路２の出力データＧであり、フィルタ処理結果
格納用の＋ｉｎｉ　像メモリ６へ出力式れる。ここでＧ
を格納すべき画像メモリに対するＸ方、同、夕方向のア
ドレス信号 回路３３　ｔ　５４によ勺制御信号ｈｓのタイミングで
Ｘｉル、Ｙｉｎをラグチーｆることに、よジ得ちれる。

□第６図は第・２図にお引る゛、原画像と６×６フイル
タ回路によるフィル・り□リソグ画像どの線形結合の実
行について説明するためのブロック図である。

アドレス信号発生部９と、前、記定数倍装置４，５と、
画像加算装置：６とが具体化され・て示されている。ア
ドレス信号発生部９では、基本り四ツクα′がカウンタ
６１に入力さ：れ、０，１・：、・・・、２５５の８ビ
ツトの繰ダ返し信号ｈ′が得ら□れ、この信号がはカウ
ンタ６２に入’１７Ｊさ・れて信号ｈ′の周期毎にＯｌ
ｌ、・・・、２５５の８ビツトの値をカウントする出力
信号Ｃ′が得られる。この信号Ｃ′とｉｔ（，１ｒ）は
第２図における各画像メモリ１，３．７をアクセスする
ための夕方向、Ｘ方向のアドレス信号Ｙ、Ｘとして用い
られる０ごれによ′り入力画像め読み出しおよび処理結
果の書き込みは１ＴＩｉ像の左から右へと１ラインずつ
の走□査により実行される。読み出された原画像データ
は信号１′として一方の定数倍装置５の乗算器６５の一
方の入力端子に、また、６×６フイルタ回路２によるフ
ィルタリング価像データは：信号ノ′として他方の定数
倍装・置４の・乗算器６６の一方の入力端子に−を九ぞ
れ入力される。各定数倍装置４，５めレジスタ６４．６
６には第２図におけるパラメータ入・刃装置８によって
入力された係７Ａ、Ｂがそれぞれ保持されており、シフ
ト制御信号Ａ／’　、　、Ｉによって信号ｔ／　、　ｈ
ｌと゛して出力され、各乗算器６６．６５の他方の入力
端１子に入力される。従って、各乗算器６５．６６では
各画像データと係数との精が演算され、その結果（ｍ′
、ル′）が加算器６７に入力され加算される。このよう
にして線形結合演算が実行され、処理画輿デ、、−タｐ
′が得られる。この処理画像データｐ′はアドレス信号
発生部９かもの信号Ｘ、ＹＫ、よって選択される■□処
処理画像格納用メモリ円内所定の領域へ格納さ□れるこ
とに々る。　　　　　　　　　　　　　′：′！＠７図
は、第２図におけるパラメータ大刀ニア装置　。

の一実施例を示すブロック図である□この装置は２つの
ボリウム７１．７２によって指定した値がＡ／Ｄ変換器
７３．７４を介してそれぞれディジタル化された後、演
算回路７５，７６に入力されて値の換算が行われ、パラ
メータＡ、Ｂが得られる　□ようにガっている。演算回
路７５．７６では前記（＋４）式の演算によジボリウム
の値と線形結合の係数値との対応が行われる。すなわち
、ボリウムより入力されたパラメータをＡｉｎ、Ｅｉｎ
とし、線形結合の際の係数値をＡＬｉｎ、ＢＬｉｎと−
ｇ−ｈハ下式ａ’ｉ　、、ｏｄｔ’ト彦る。　　　　　
　　、　　　　　　　　。

ところで、パラメータの入力装置としては％　ＡｇＢの
組を指定すればよいので、このことは２次元平面の１点
を指定するをとと同等で奔る０そこで、例えば第８図の
よりにデジタイザー装置やライトベン装置の如き、平面
上の１点を指定できる入力装置を用いれば更に有効であ
る。第８図では直交する２つの軸、すなわち横軸および
縦軸に対してＡ　、　Ｂ１５割り当ててあり、このとき
の代表的な１６・　　：′　　・： の座標点につき、各々の周波数特性を図示しである。す
なわをｌが大きくなるに従い急峻なバイパス特性とな、
！・′が負になる七徐′に°−′Ｚ　、＜　１ｐｊｊ性
となる。また、Ｂは原画像成分の含まれる割合に和尚し
、Ｂが増加する妬従って原画に近づく。

そして、当′麻のことながら、１６個の座標点以外の点
の指定も可能である。このようにして座標点指定により
直接的に指定する特性を把握でき、操作性が向上する〇 〔発明の効果〕 以上詳述した本発明によれば、パラメータ入力、。

装置を用いて一組のパラメータ値を選択す木ことによシ
任意の周波数特性を指定することができ、かつ多種類の
特性を微細に指定することが可能となる０この場合、パ
ラメータ値によって目的とする周波数特性を直感的に把
握することが可能となる０このようにして操作性の向上
が図れる空間フ　。

イルタワフグ。装置を提供することができる。また、、
□１ 前述のように座標指定可能なパラメータ入力装置を使用
する実施例によれば、指定が更に微細になシ、かつ、座
標上に表示された特性を直接把握することができるので
操作性が更□に向上する。さらに、従来の３×３フイル
タ回路でＨｉ３ｓの演算を行なうのに９回の乗算を行な
、つていたのが、本発明では線形結合の際の２回の乗算
だけで済むので高速演算が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ｄ）け６×６フイルタの係数配列を示す図、同
図（Ｓ）けフィルタ係数値が全て１の３×６フイルタ回
路の空間周波数特性図、第２図は本発明の一実施例を示
すシステムブロック図、第３図は第２図ｋｉけるろｘ６
フイルタ回路と周辺の画像メモリとのインターフェイス
説明図、第４図は第２図の３×３フイルタ回路の具体的
回路図、第５図はその動作説明のためのタイミングチャ
ート、第６図は第２図における線形結合演算部の動作説
明のためのブロック図、第７図は第２図におけるノくラ
メータ入力装置の一実施例、を示すブロック図、第８図
は同じくパラメータ人力装−の他の実施例を示す概略図
である。 １・・・原画像格納用メそす、　２・・・３×３フイル
タ回路、　　３・・・フィルタ画像格納用メモリ、４．
５・・・定数倍装置、・　６・・・画像加算装置、　７
・・・処理画像格納用メモリ、　　８・・・パラメータ
入力装置。 ｏ　、、ＯＬ）　−００ｗ　ｃｙ＋Ｅ　Ｉ！　Ｅ　Ｊ！
！：　Ｅ　ニドｗ″−ｃＩＪｎＯψトのω−〜

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　　原画像データを入力してフィ□ルタ九ングを
   行々うサポートサイズ３ｘ３の・２次元２イルタ回路と
   、空間周波数特性を決定するＸ軸方向およ・びｙ軸方向
   の数値に対応する第１と第２のパラメータを任意に入力
   でき本バ２メーー入方装置滅；□フィルタ回路から得ら
   れる画卯データに第１のバラ、メータを乗算すると共に
   １原画像デーｐＶＣ第２のパラメータを乗算し、かつ、
   各乗算結果を加算して加算画像を得る線形結合演算部と
   を備えてなることを％徴とする空間、フィルタリング装
   置０（２）線形結合演算部は、第１９パラメータ、Ｓ′
   定数々する定数倍装置と、第２のパラメータを定数とす
   る定数倍装置と、各定数倍装置ρ１ちの出力を加算する
   画像加算装Ｒ：とからなることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の空間フィルタリング装置。 （３）パラメータ入力装置は、直交座標を含・６２次元
   平面の各部に空間周波数特性を示す特性図′が表示され
   た操作面を有し、任意の座標点を指定できる・、もので
   あることを特徴とする特許請求の・範□囲第１項又は第
   ２項のいずれかに□記載の空間フィルタリン、グ装置。 　　　　　　　　　□