JPS6063589A - デ−タ処理装置 - 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】 ［技術分野］ 本発明は１次元データに基づく信号の拡大表示や、２次
元データに基づく画像の拡大、回転表示に伴なう補間デ
ータ作成処理をするデータ処理装置に関する。

［従来技術］ 従来、この種のデータ処理装置では、単にデータを内挿
補間する形がとられていた。例えば第１図（Ａ）に示す
ような信号波形を横軸方向に２倍に拡大表示する場合を
考えてみる。まず、信号波形は第１図（Ｂ）のようにサ
ンプリング量子化されて第１のメモリに格納され、次に
第１図（Ｂ）のデータ列は横軸に２倍に拡大され第２の
メモリに収納される。第１図（Ｃ）はこの状態を示して
いる。従って第２のメモリの内容はデータが拡大収納さ
れた結果ひとつおきにデータがぬけた状態になっている
。そこでこの間を補間する必要があるが、従来の手法に
よればこの間のデータは例えば両側のデータの平均値を
とらせるような内挿補間法が用いられていた。第１図（
Ｄ）は上述した内挿補間による信号拡大表示の結果であ
り、白丸が内挿によって作成されたデータ点である。破
線ａは元のデータが理想的に拡大された状態を示してお
り、これに比べると量子化点数が少ない場合には信号の
急峻に変化している部分が補間によりなだらかになると
いう欠点を持っていた。また前述した欠点を軽減するた
めには高次の計算による内挿法が必要であり、処理を複
雑にしていた。

［目的］ 本発明は上述従来技術の欠点を除去し、信号の急峻に変
化する部分の特性を失わずにデータ補間処理の行なえる
データ処理装置を提案することにある。

［実施例］ 以下、図面に従って本発明に係る実施例を詳細に説明す
る。第２図は実施例のデータ処理装置のデータ補間処理
の機能構成を示すブロック図である。図において、１は
マイクロプロセッサであり、内部はソフトウェアで実行
される機能の結合で示されている。２〜６はサンプリン
グデータ列の一部と補間データの一部を一時的に保持す
るシフトレジスタでありメモリで構成されている０図の
状態で６．４．２にはサンプリングデータ（Ｉ−１）、
（ｉ）、（ｉ＋１）（（）は内容を指す、以下同じ）が
格納され、５にはサンプリングデータ（ｉ−１）と（ｉ
）の間で既に計算された補間データ（ｉ−１）’が格納
され、次のタイミングにレジスタ３の補間データ（ｉ）
’　（現時点ではブランクｂ）が決定される状態を示し
ている。これらサンプリングデータと補間データとの関
係は第３図の波形図を参照されたい、矢印Ｐは処理手順
の進行方向を示す、７は判別手段でありサンプリングデ
ータ（ｉ）と（ｉ＋１）の差分の大きさが所定値αより
大か否かの判別を行なう。

該判別出力は選択手段１０を駆動する。８は内挿手段で
ありサンプリングデータ（ｉ）と（ｉ＋１）から内装に
よる補間データ（ｉ）’＝（（ｉ）＋　（１＋１））／
２をめる。９は外挿手段でありサンプリングデータ（ｉ
−１）と（ｉ）を入力して、データ（ｉ−１）から（ｉ
）をみた直線の延長上に補間データ（ｉ）′をめる。実
施例ではこれを外挿と呼ぶ、そして前記選択手段１０は
判別手段７の判別出力が１（大）であるときに外挿手段
９の出力を選択出力し、また判別出力がＯ（否）のとき
に内挿手段８の出力を選択′出力する。そして選択出力
された内容はレジスタ３に格納される。

第４図にはソフトウェアにより実行される処理手順を示
す、このフローへはサンプリングデータのサンプリング
が発生する度に割込入力する。勿論、予めＲＡＭ上に全
てのサンプリングデータを記憶しておき、このデータを
ソフトウェア的に走査して補間データをめても良い、ス
テップ４０では最新のサンプリングデータ（Ｉ＋１）が
レジスタ２にシフトインされる。１つ前の状態ではサン
プリングデータ（ｆ）がレジスタ２に格納されていた。

従って最新のデータ（ｉ＋Ｂがシフトインされるときに
データ（ｉ）は２度シフトされてレジスタ４に移り、レ
ジスタ３にはブランクコードｂが挿入される。つまり、
レジスタ３の内容がこれから補間処理によってめられる
のである。ステップ４１ではデータ（ｉ）とデータ（ｉ
＋１）の差をめその絶対値を予め設定された固定値αと
比較し、その大小関係を判別する。該判別が固定値αを
うわまわる場合には、作成すべき補間データの含まれる
領域は信号の急峻に変化する領域であると判断され、ス
テップ４２に進み外挿補間の手続きがとられる。また、
ステップ４１の判別がＮＯであれば、作成すべき補間デ
ータの含まれる領域は信号のゆるやかに変化する領域で
あると判断され、ステップ４４に進み内挿補間の手続が
とられる。第３図を参照して、外挿補間の手続はデータ
（ｉ−１）とデータ（ｉ）を通る直線上の値としてデー
タ（ｉ）とデータ（ｉ＋１）の補間データ（Ｘ）′を作
成する。一方、内挿補間の手続は１つ前のデータを参照
して説明すると、データ（ｉ−１）とデータ（ｉ）を通
る直線上の値としてデータ（ｉ−１）とデータ（ｉ）の
補間データ（ｉ−１）’を作成する。ステップ４３では
内挿あるいは外挿によってめられた補間データをレジス
タ３にセットする作業を行なう０以上の処理を補間すべ
き全ての点で実行することにより、補間データを作成し
、得られた結果の信号波形が第３図に示されている。デ
ータの走査方向Ｐに従って、黒丸はサンプリングデータ
。

白丸は内挿補間された補間データ、二重丸は外挿補間さ
れた補間データを夫々示す、これらの値を直線で結んだ
波形が補間後の信号であり、破線すで示す波形は元の信
号に相当する。ここでは第１図（Ｄ）の従来例と違って
外挿補間（ｉ）′を行なったため元の信号すの急峻な成
分が失われてい０ ない。また、このような処理を２次元データ配列につい
て行なえば２次元画像信号についてのデータ補間処理が
行なえることになる。

次にデータ補間がなされた拡大データにフィルタをかけ
る場合について説明する。第６図（Ａ）にはこの関係を
示した機能ブロック図を示す、実施例のフィルタ手段工
２はマイクロプロセッサ１によって実現可能であり上述
補間手段１１でデータ補間がなされた拡大データにフィ
ルタをかける関係が示されている。フィルタ手段１２は
急峻な信号のエツジを強調するフィルタで画像データの
処理に良く用いられる。ここでは簡単な例として２点の
差分があるしきい値βより大きい場合にのみフィルタの
効果を与えるものとする。第５図には実施例のフィルタ
処理手順を示す。ステップ５０では入力データのシフト
インを行なう。つまり１ 入力データがレジスタＲ（ｊ＋１）に久方サレルと同時
にレジスタＲ（ｊ＋１）の内容がレジスタ’Ｒ（ｊ）に
シフトされる。処理の簡単のために入力データは正の値
とする。このような仮定は入力データに一律にバイアス
を加えることによって容易に実現される。ステップ５１
ではレジスタＲ（ｊ）の内容からレジスタＲ（ｊ＋１）
の内容を差し引き、しきい値βとの大小関係を判別する
。

該判別がＲ（ｊ）−Ｒ（Ｊ＋１）＞βであるときは立下
り信号の急峻なエツジ部の検出を示し、ステップ５２に
進んでエツジ部の強調処理を行なう。つまりステップ５
２の処理はレジスタＲ（ｊ）の内容を１０％増し、レジ
スタＲ（ｊ＋１）の内容を１０％減少させる処理である
。ステップ５３では入力データ終了か否かの判別を行な
う。データ終了でなければステップ５ｏに戻って　２ 次のデータを１個シフトインする。再びステップ５１で
はレジスタＲ（ｊ）の内容からレジスタＲ（ｊ＋１）の
内容を差し引きしきい値βとの大小判別を行なう、ステ
ップ５１での判別がＲ（ｊ）−Ｒ（ｊ＋１）＜−βであ
るときは立上り信号の急峻なエツジ部の検出を示し、ス
テップ５４に進んでエツジ部の強調処理を行なう、つま
りステップ５４の処理はレジスタＲ（Ｄの内容を１０％
減少させ、レジスタＲ（ｊ＋１）の内容を１０％増す処
理である。ステップ５３では同様にしてデータ終了か否
かの判別を行なう。また、ステップ５１の判別がＩＲ（
Ｄ　−Ｒ（ｊ＋１）Ｉ≦βであるときは信号に急峻性が
なく、エツジ強調の処理は行なわない、このような判別
の下に補間データを含む全てのデータについてフィルタ
処理が施されるとステップ５３でデータ終了を判別して
処３ 理を終わる。

第７図（Ａ）の信号波形は第１図（Ｄ）の信号波形すな
わち従来方法である内挿補間のみによって拡大されたデ
ータに対しフィルタをかけたもので、信号が最も急激に
変化する部分が内挿補間によってなまり、この変化分が
しきい値βより小さいためにフィルタ効果が現われてい
ないことを示している。しきい値βを小さくとれば破線
のようにフィルタ効果が現われるが、不要な部分にもフ
ィルタがかかる危険性がありしきい値の選び方が難かし
くなる。第７図（Ｂ）は本発明による補間法、すなわち
内挿法と外挿法の組み合わせによるデータ補間によって
拡大した第３図の信号波形に対してフィルタをかけたも
ので、信号の急峻性が保存され、フィルタの効果が良く
現われている。

４ 第８図の（Ａ）〜（Ｄ）にはまず元のデータ信号に対し
てフィルタをかけ、後に拡大とデータ補間処理を行なっ
た場合の信号波形を示している。

この処理手順の関係を示した機能ブロック図は第６図（
Ｂ）に示されている。第８図（Ａ）は元の信号で第８図
（Ｂ）はこれにフィルタ処理をしたものである。第８図
（Ｃ）はフィルタ処理した信号に従来方法である内挿補
間のみによってデータ拡大処理した場合、第８図（Ｄ）
は本発明による補間法、すなわち内挿法と外挿法の組み
合わせによるデータ補間によって拡大処理した場合の信
号を示している。ここでは補間点だけを示した。つまり
白丸が内挿補間点、二重丸が外挿補間点である。第８図
（Ｃ）と（Ｄ）を比較すればよくわかるように、本発明
によればフィルタをかけた後のデータに対しても良い補
間特性を示す、つまり信５ 号の急峻性が失われない。

上述実施例の説明中、第４図のステップ４１で比較する
ために予め準備される固定値αはデータを量子化すると
きの標本化周波数と扱う信号波形の特徴によって決めら
れるべきであるが、フィルタと組み合わせて用いる場合
には更に前記固定値αとフィルタの特性を考慮すること
が重要である０例えば前述エツジ強調のようなフィルタ
をかける場合にこのフィルタの特性は少なくとも共振性
のある二次遅れ系の低域通過型フィルタが必要であるが
、その共振点は信号の強調したいエツジ部分にあたるよ
うフィルタの特性が与えられるべきである。−古本発明
によるデータの補間は信号のエツジ部分での先鋭さを落
とさないよう補間データを作成することを目的としてい
るので、ステップ４１で比較するために予め準備する固
定値６ αはエツジ部分を検出できるような値にする必要がある
。従って、低域通過型フィルタの特性はその共振点の周
波数が固定値αで検出される信号の急峻性と同じエツジ
部分で動作するように設定すればよい。

また、信号の急峻なエツジ部を検出或いは強調するフィ
ルタ処理には一般に良く用いられるたたみ込み法を用い
ても良い０例えば入力信号のエツジ部を検出するフィル
タ手段として、量子化データの配列と予め準備しておい
たエツジ検出テーブル、例えば−１，２，−１からなる
データの配列とをたたみ込む。具体的には相対応するデ
ータの積をとって加える処理であり、信号の急峻に変化
する部分ではＯでない値が、又それ以外の部分ではＯの
値が得られる。次に隣り合う結果がＯである点と０であ
る点の間、及び０である点と０でな７ い点の間を内挿補間処理し、０でない点とＯでない点の
間を外挿補間処理するものである。更にまた、信号のエ
ツジ部を強調するフィルタをかける場合には前記データ
配列とエツジ強調テーブル、例えば−１，３，−１とを
たたみ込んでも良い。

上記いずれの場合にも処理の空間距離は１にしている。

尚、本実施例の中でのデータの内挿には２点の中間値を
用い、外挿には２点の直線延長を用いて説明したが、他
の例えば２次の内挿法や外挿法を用いたほうがより精度
の高いデータ補間ができることは言うまでもない、また
本実施例の中で用いた１次の外挿法では第３図に示すよ
うにデータの流れとして左から右に向って直線外挿した
が、逆に右から左に向って直線外挿しても効果は同じで
ある。

８ ［効果］ 以上説明したように本発明によれば、データの補間な行
なうに際し、信号の特性に合わせて内挿補間と外挿補間
を切り替えて用いることにより信号の急峻に変化するエ
ツジ部分での先鋭さを失わないようデータ補間できる。

更にフィルタと組み合わせて使用するときにはフィルタ
の強調特性と内挿補間又は外挿補間を切り替えるしきい
値とを合わせることによりフィルタ処理と補間処理との
マツチングが得られ、従来のように信号のエツジ部分が
なまってしまうことが防止され、信号の急峻な部分とそ
うでない部分の識別性が改善されるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）〜（Ｄ）は従来のデータ補間法により得ら
れる信号の波形図、 第２図は本発明に係る一実施例のデータ処理装置の機能
構成を示すブロック図。 第３図は第２図の構成で補間処理された信号の波形図、 第４図はソフトウェアにより実行される処理手順を示す
フローチャート、 第５図は実施例のフィルタ処理手順を示すフローチャー
ト、 第６図（Ａ）及び（Ｂ）はフィルタ手段と補間手段との
接続関係を示すブロック図、 第７図（Ａ）及び（Ｂ）は補間処理後のデータにフィル
タ処理をかけた効果を説明する波形図、第８図（Ａ）〜
（Ｄ）はフィルタ処理したもとのデータに補間処理を施
した効果を説明する波形図である。 ここで、１・・・マイクロプロセッサ、２〜６・・・シ
９ フトレジスタ、７・・・比較手段、８・・・内挿手段、
９・・・外挿手段、ｌＯ・・・選択手段、１１・・・補
間手段、１２・・・フィルタ手段である。 ０ 第３図 （ｉ）′ 以゛４図 ／アリ； リ テニタ ジッドイン １ ’？１　）　ｌン杖 ＥＳ ２４４ 外神釉脆　Ｉη挿栖゛縮 濱４　１尊 ３ ネ献βヘテ一り ｔツＬ− 第７図 第８図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）量子化データの配列について、隣り合うデータの
   補間データを内挿によりめる内挿手段と、前記補間デー
   タを外挿によりめる外挿手段と、前記隣り合うデータの
   差分が設定値より大か否かを判別する判別手段と、該判
   別手段の出力で前記内挿手段又は外挿手段の出力を選択
   出力する選択手段を備え、前記量子化データの配列につ
   し１てデータ補間することを特徴とするデータ処理装置
   。 （２）選択手段は判別手段の出力が大であるときに外挿
   手段の出力を選択出力し、前記判別手段の出力が否であ
   るときに内挿手段の出力を選択出力することを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項に記載のデータ処理装置。 【３）外挿手段は（ｉ−１）、（１）、（ｉ＋１）の順
   に並ぶデータ配列についてデータ（Ｉ）と（ｉ＋１）間
   の補間データ（ｉ）′をデータ（ｉ−１）と（ｉ）を結
   ぶ直線上の値にめることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項に記載のデータ処理装置。 （４）量子化データの急峻に変化する部分を強調するフ
   ィルタ手段と、隣り合うデータのデータ補間をするデー
   タ補間手段を備えるデータ処理装置であって、前記デー
   タ補間手段が前記隣り合うデータの補間データを内挿に
   よりめる内挿手段と、前記補間データを外挿によりめる
   外挿手段と前記隣り合うデータの差分が設定値より大か
   否かを判別する判別手段と該判別手段の出力で前記内挿
   手段又は外挿手段の出力を選択出力する選択手段を備え
   ることを特徴とするデータ処理装置。 （５）フィルタ手段は量子化データの急峻に変化する部
   分を検出するしきい値を有し、該しきい値の大きさはデ
   ータ補間手段の設定値の大きさとほぼ一致することを特
   徴とする特許請求の範囲第４項に記載のデータ処理装置
   。