JPS6238981A - 空間フイルタ - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明はディジタルフィルタに関するもので、特に２次
元的な広がりをもつ空間フィルタに関するものである。

［従来の技術］ デジタル画像の空間フィルタは、画像の特徴抽１」」、
雑音除去、画像の尖鋭化などのために広く用いられてい
る。この種の空間フィルタが、例えば第２図に示すよう
に５×５の要素から成っている場合、それらを実現する
回路は２５個のラッチ回路２０と、２５個の係数掛算器
に１１〜に５５と、加算回路２１が信号Ｓ１１とＳ２１
を加算する４つの加算器で構成されているため全体とし
て合計２４個の加算器とで構成されており、部品点数が
非常に多くなるばかりでなく、回路や部品間の配線も複
雑になっていた。また第２図において、ハードを簡潔化
するために係数を固定にして係数掛算器を簡略にしても
、必要とするフィルタの特性毎に異なるハードウェアを
構成しなければならなくなる。

［発明が解決しようとする問題点］ 従来の空間フィルタは部品点数が非常に多く、回路や部
品間の配線が複雑であった。

本発明は上記従来例に鑑みなされたもので、少ない部品
点数で数種の標準的な空間フィルタを構成できる空間フ
ィルタを提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ この問題点を解決する一手段として、例えば第１図に示
す実施例の空間フィルタは、第１のフィルタ回路として
の加算器５，６．７とセレクタ１０．１１と、第２のフ
ィルタ回路として１次元フィルタ１４と１次元フィルタ
１４の出力を選択するセレクタ１１．１３とを備える。

［作用］ かかる第１図の構成において、入力ポート１〜４より入
力された走査線の異なる画像データのうち入力ポート１
，２の画像データを加算器５によって加算する。加算器
５の出力を遅延するかをセレクタ１０によって選択し、
加算器７に入力する。一方入カポート３．４より入力さ
れた画像データは加算器６によって加算され、係数器９
によって係数がかけられる。セレクタ１１〜１３のＡ側
が選択されている時は係数器９の出力は加算器７によっ
て入力ポート１，２の画像データに加えられ、１次元フ
ィルタ１４を通して出力ポート１５に出力される。一方
、セレクタ１１〜１１３のＢ側が選択されている時は、
係数器９の出力が１次フィルタ１４で計算され、セレク
タ１０の出力と加算されて出力される。

［実施例］ 以下、添付図面に従って本発明の実施例を詳細に説明す
る。

［空間フィルタ回路の説明（第１図）］第１図は本発明
の一実施例の空間フィルタ回路で、１〜４は画像データ
を入力する入力ポート、５〜７は画像データ間の加算を
行う加算器、８は画像データを２画素分遅らせる遅延回
路、９は係数Ｋｍを掛ける係数器である。１０〜１３は
２人力データＡ、Ｂのうち一方をセレクトシて出力する
セレクタ、１４は１次元フィルタ、１５はフィルタリン
グ画像データの出力ポートである。

本実施例の空間フィルタによれば後述するように種々の
空間フィルタを構成することができるが、説明のために
フィルタの核を とした平滑化フィルタについて考える。この場合セレク
タｌＯ〜１３はずべてＡをセレクトするよう設定してお
く。

入力される画像データはラスクスキャンされたデータで
、入カポ−１＝　１にはｎ−１，ｎ、ｎ＋１・・・ライ
ンが、入力ポート２にはｎ、ｎ＋１．ｎ−１−２・・・
ラインが、入力ポート３にはｎ＋１　、ｎ＋２　、ｎ＋
３・・・ラインがそれぞれ同期して入力される。加算器
５は入力ポート１と入力ポート２のデータを逐次加算し
ていき、その出方はセレクタ１０のＡ側に入力され、信
号線１６として加算器７の一方の入力に接続される。

一方、入力ポート４の入力ラインはすべてグランドに接
続しておくことにより、入力ボート３のデータはそのま
ま加算器６を通り、係数器９でＫｍ倍され、セレクタ１
１を通して加算器７の他方の入力に接続される。このと
きＫｍが１とすると、加算器７の出力信号】７はＩＯ＋
１１　＋Ｉ２となる。この信号１７はセレクタ１２のＡ
個入力に入力され、１次元フィルタ１４に伝えられる。

１次元フィルタ１４の出力はセレクタ１３によって出力
ポート１５に伝えられる。

［１次元フィルタの説明（第３図）］ 第３図は１次元フィルタ１４の細部を示す図で、３０〜
３４は係数器、３５はラッチ、３６は加算器である。前
記の平滑化フィルタの場合には係数器３０〜３４の係数
ＫＯ”Ｋ４を順に、Ｏ９１，１，１，０に設定すれば良
く、時間ｔにおける１次元フィルター４の入力をＤｉで
表わすことにすれば出力３７には Ｋｏ　・Ｄｔ　−４＋Ｋｔ　・Ｄｔ−３＋に２　ｓＤｔ
　−２＋に３・Ｄｔ−１＋に４・Ｄｔ が得られるから、係数に従ってその出方はＤｔ　　ａ−
１−Ｄｔ−２＋Ｄｔ　　ｘとなる。入力ポート１にはｎ
−１ライン目、入力ポート２にはｎライン目、入力ポー
ト３にはｎ＋■ライン目のデータが入力されているから
、Ｄｔは各入力ポートのデータをＩｎ−１，Ｉｎ、Ｉｎ
＋１とすると、Ｉ　ｎ−１＋Ｉ　ｎ＋Ｉ　ｎ　　　テ表
ゎされる。

従って出力ポート１５に出力される信号は、０＝　Ｉｎ
−１ｔ−３＋　Ｉｎ−１ｔ−２＋　Ｉｒ＋−１ｔ−１＋
Ｉｎ　　ｔ−３＋　Ｉｎ　　ｔ−２＋　Ｉｎ　　ｔ−１
＋Ｉｎ＋　　　　３　　＋　　Ｉｎ＋１　　ｔ−２＋　
　Ｉｎ＋１　　ｔ−１となる。

［他のフィルタ例の説明 （第１図）（第３図）（第４図）コ 第４図（ａ）〜（ｂ）に本実施例の空間フィルタで構成
できる他のフィルタの核の例を示す。

第４図（ａ）は前述の平滑化フィルタである。

第４　（ｂ）はｋｍ＝２　、Ｋｏ＝Ｏ、Ｋｚ　＝１、に
２＝２．に３＝１．に４＝Ｏとシタときに得られる、重
みをつけて雑音除去及び画像のシャープさを強調するフ
ィルタである。このとき１次元フィルタ１４の入力は Ｄｔ＝Ｉ　ｎ−１＋２Ｉ　ｎ＋Ｉ　ｎ＋１であり、１次
元フィルタ１４の出力は、Ｄｔ−３＋２・Ｄｔ−２＋Ｉ
）ｔ−１となり、出力ポート１５に出力される信号は、 ０　＝　　Ｉ　　ｎ−１ｔ−３＋２Ｉ　　ｎ−１ｔ−２
＋　　Ｉ　　ｎ−１ｔ−１＋　　２Ｉ　　ｎ　　　　ｔ
−３＋４Ｉ　　ｎ　　　　ｔ−２＋２Ｉ　　ｎ−１ｔ−
１＋　　　Ｉ　ｎ＋１　　ｔ−３＋２Ｉ　　ｎ＋１　　
ｔ−２＋　　Ｉ　ｎ−１ｔ−１で表わされ、これは下記
のようにも書くことができ、第４図（ｂ）のフィルタリ
ングがなされていることがわかる。

第４図（Ｃ）も平滑化フィルタであり、これを実現する
ためには第１図における実施例のセレクタｌＯ〜１３は
Ｂ側をセレクトするように設定して用いる。Ｋｍ＝１　
、ＫＯ：Ｏ，Ｋｌ：１　、に２＝１　、に３＝１　、に
４＝０とし、ＩＯにｎ−１ライン、Ｉ１にｎ＋１ライン
、Ｉ２にｎライン、Ｉ３をグランド・に接続しておく。

Ｉ２の信号は加算器６、係数器９、セレクタ１２を通り
、１次元フィルタ１４によって Ｉ　ｎｏ　ｔ　−３＋Ｉ　ｎ＋＋　ｔ　−２＋Ｉ　ｎｏ
　ｔ−１を得る。

一方、ＩｏとＩ１は加算器５によって加算され、遅延回
路８によって２画素分遅延した後、加算器７によって１
次元フィルタ１４の出力と加算される。加算結果はデー
タセレクタ１３を通して出力ポート１５に導かれ、下式
が得られる。

０＝　　　　　　　Ｉｎ−１ｔ−２ ＋Ｉｎ　　ｔ−３＋　Ｉｎ　　ｔ−２＋Ｉｎ　　ｔ−１
１ｎ＋１　　ｔ−２ 第４図（ｄ）は良く用いられる画像の尖鋭化用の２次微
分フィルタで、第４図（Ｃ）と同様にセレクタ１０〜１
３はＢ側をセレクトするように設定し、Ｋｍ＝−１、Ｋ
Ｏ：Ｏ，に１＝−１、に２＝４．に３＝−１、に４＝０
とすることで、０＝　　　　　　　　　　　　　　　Ｉ
ｎ−１ｔ−２＋Ｉｎ　　　　ｔ−３−４Ｉｎ　　　　ｔ
−２＋Ｉｎ　　　　ｔ−１＋　　Ｉ　ｎ＋１　　ｔ−２ を得ることができるので、外部で−１の係数をかければ
良い。この係数はセレクタ１３の出力にもっても良いし
、あるいはセレクタｌＯの出力に−１の係数器をもたせ
て加算器７を加減算器としても良い。

第４図（ｅ）と第４図（ｆ）は共に境界検出用の１次微
分フィルタで良く知られたｐｒｅｗｒｉｔｅのオペレー
タを構成する要素である。第４図（ｅ）はＩｏ（または
１１）のポートとＩ２　　（または工３）０ボートを使
い、工０に第ｎ−４ライン、Ｉ２に第ｎ＋１ラインを接
続し、他のポートはグランドにおとしておく。セレクタ
ｌＯ〜１３はＡ側をセレクトするように設定しておき、
Ｋｍ＝−１、Ｋｏ＝Ｏ，Ｋｚ＝１　、に２＝１　、Ｋａ
＝１　。

Ｋ４＝０とすると、ｌ　　フィルタ１４の入力ＤｔはＤ
ｔ＝Ｉ　ｎ−ｔ−Ｉ　ｎ＋ｔとなるため、出力ポート１
５には、 ０＝　Ｉｎ−１ｔ−３＋　Ｉｎ−１ｔ−２＋　Ｉｎ−１
ｔ−１＋０　　　　　＋０　　　　　＋０ ＋　Ｉ　ｎ＋１　ｔ−３＋　Ｉ　ｎ＋１　ｔ−２＋　Ｉ
　ｎ＋１　ｔ−１となる。

第４図（ｆ）の場合は第ｎ−１，第ｎ、第ｎ＋１ライン
をそれぞれＩＯ，Ｉ２．Ｉ工に接続し、セレクタｌＯ〜
１３はＡ側をセレクトするように設定し、Ｋｍ＝ｌ、Ｋ
ｏ＝Ｏ，Ｋｚ＝１　、に２＝０、に３＝−１，に４＝Ｏ
にすると、１次元フィルタの入力ＤｔはＤｔ＝Ｉ　ｎ−
１＋Ｉ　ｎ＋Ｉ　ｎ＋１、その出力はＤｔａＤｔ−１と
なるため、出力ポート１５には、 ０＝　Ｉｎ−１ｔ−３＋　Ｏ−Ｉｎ−１ｔ−１＋Ｉｎ　
　ｔ−３＋Ｏ−Ｉｎ　　ｔ−１＋　Ｉ　ｎ＋１　ｔ−３
＋　０　　　−　Ｉ　ｎ＋１　ｔ−１が出力される。

第４図（ｇ）と第４図（ｈ）はやはり１次微分フィルタ
で　５ｏｂｅｌのオペレータを構成する要素である。入
力の接続とセレクタは第４図（ｅ）、第４図（ｆ）と同
じで第４図（ｇ）においてはに２＝２、第４図（ｈ）に
ついてはＫｍ＝　２とすることで実現できる。

以−Ｌ本実施例では３×３のマトリクスで構成される良
く知られたフィルタに関して説明したが、他の核をもつ
フィルタを構成することは容易であるし、本実施例の構
成では５×４の核をもつフィルタまで実施することがで
きる。

なお本実施例においては第１群の入力として■２とＩ３
．第２群の入力として■０と１１というように各々２個
の倍について説明したが、これらは独立に１個でも良い
し３個以」−でも良い。また１次元フィルタは５画素分
で説明したが、１画素以」−であれば、本発明を損なう
ものではない。

［発明の効果］ 以上述べた如く本発明によれば、部品点数が少なく配線
も容易で、しかも各種の２次元フィルタを構成できる空
間フィルタを提供できるという効果がある。

４、図面Ｊ・ｌ”１’ｌ　”１．Ｌ’□第１・、　　　
　　の４１円う１ル・ 図、 第２図は従来例の５×５の２次元フィルタのブロック図
、 第３図は本実施例の１次元フィルタのブロック図、 第４図（ａ）〜（ｈ）は本実施例で実現できる２次元フ
ィルタの一例を示す図である。

図中、１〜４・・・入力ポート、５〜７，３６・・・加
算器、８・・・遅延回路、９，３０〜３４・・・係数器
、１０〜１３・・・セレクタ、１４・・・−次元フィル
タ、１５・・・出力ポート、３５・・・ラッチである。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）走査線の異なる少なくとも２つの第１の走査線方
   向のデジタル画像データを入力し、該画像データを前記
   第１の走査線方向と直交する第２の走査線方向に順次フ
   ィルタリングを行う第１のフィルタ回路と、該第１のフ
   ィルタ回路の出力を前記第１の走査線方向にフィルタリ
   ングする第２のフィルタ回路とを備えたことを特徴とす
   る空間フィルタ。
2. （２）第１のフィルタ回路は入力された走査線の異なる
   画像データを画素毎に加算する加算手段と、前記画像デ
   ータを所定の画素分遅らせる遅延手段と、前記加算手段
   または前記遅延手段の出力を選択する選択手段とを備え
   た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。
3. （３）第２のフィルタ回路は画像データの画素毎に所定
   の数をかける係数手段と、該係数手段の出力と１つ前の
   画素との加算を行う加算器と、該加算器の出力を記憶す
   る記憶手段とを備え、前記係数手段の出力を累加するよ
   うにした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。