JP2000057337A - Image processor - Google Patents

Image processor

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JP2000057337A
JP2000057337A JP10223323A JP22332398A JP2000057337A JP 2000057337 A JP2000057337 A JP 2000057337A JP 10223323 A JP10223323 A JP 10223323A JP 22332398 A JP22332398 A JP 22332398A JP 2000057337 A JP2000057337 A JP 2000057337A
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JP
Japan
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filter kernel
orientation
filter
image
input image
Prior art date
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Application number
JP10223323A
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Japanese (ja)
Inventor
Saajan Shobaichi
ショバイチ,サージャン
Hidekazu Funatsu
英一 船津
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To implement an optional filter kernel on the hardware and to fast produce an orientation map of a low-noise image. SOLUTION: This image processor includes a controller 1 which outputs a prescribed filter kernel shown in the discrete value that can be shown in a floating point, an image sensor device 2 which performs a convolutional operation based on the input image data obtained by plural photosensors and the filter kernel, a memory device 3 which stores the result of the convolutional operation and a main controller 4 which performs a prescribed weighting process to the convolutional operation result and also performs a total control operation. In such a constitution, the operations of the filter kernel which can be shown in the continuous floating points are simulated.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、入力画像のデー
タの次元を減少するための事前処理および事前処理での
演算結果を後段の画像の後処理へ利用可能な画像データ
を効率良く得る画像処理装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a preprocessing for reducing the dimension of data of an input image, and an image processing for efficiently obtaining image data that can be used for postprocessing of a subsequent image based on a calculation result of the preprocessing. It concerns the device.

【0002】[0002]

【従来の技術】画像処理の過程で使用されるオリエンテ
ーション・マップを発生する従来の画像処理装置として
は、以下の文献1に記載されたクナットソンとグランラ
ンドにより提案されたものがある。 文献1:H.Knutsson and G.H.Gr
anlund.Texture analysis u
sing two−dimensionalquadr
ature Filters、IEEE Comput
er Society Workshop on Co
mputer Architecture for P
attern and Image Database
Management、206−213頁、198
3。
2. Description of the Related Art As a conventional image processing apparatus for generating an orientation map used in the course of image processing, there is one proposed by Knutson and Granland described in the following document 1. Reference 1: H. Knutsson and G .; H. Gr
anlund. Texture analysis u
sing two-dimensionalquadr
attune Filters, IEEE Comput
er Society Works on Co
mputer Architecture for P
atern and Image Database
Management, pages 206-213, 198
3.

【0003】上記の文献1で開示されているクナットソ
ンとグランランドにより提案された従来の画像処理装置
では、クァドラチャー・ペア・フィルタ(Quadra
ture pair filters)を用いている。
クァドラチャー・ペア・フィルタとは、同一の周波数応
答を有するが、位相が互いにπ/2ラジアンだけ異なっ
た2つのフィルタを指す。このようなペアのフィルタ
は、数学的には2個の異なったフィルタをヒルベルト変
換して得ることができる。クナットソンとグランランド
により提案された画像処理装置は、画像内の適当な位置
のクァドラチャー・ペア・フィルタの出力値を検討して
画像領域のオリエンテーションを測定するものである。
In the conventional image processing apparatus proposed by Knutson and Granland disclosed in the above-mentioned document 1, a quadrature pair filter (Quadra) is used.
cure pair filters) are used.
A quadrature pair filter refers to two filters that have the same frequency response, but differ in phase from each other by π / 2 radians. Such a pair of filters can be mathematically obtained by Hilbert transforming two different filters. The image processing device proposed by Knutson and Granland measures the orientation of the image area by examining the output value of the quadrature pair filter at the appropriate location in the image.

【0004】上記したクナットソンとグランランドによ
り提案されたこの従来の画像処理装置では、任意の画像
領域でのオリエンテーションを検出することが困難であ
った。この困難を回避するためフリーマンは、クナット
ソンとグランランドが提案した上記の方法を拡張して、
クァドラチャー・ペア・フィルタが、任意の与えられた
画像領域でいくつかのオリエンテーションを検出可能な
画像処理装置を提案した(文献2を参照)。 文献2:Freeman,W.T., Steerab
le Filtersand Local Analy
sis of Image Structure(調整
可能なフィルタと画像構造の局部的解析),Massa
chusetts Institute of Tec
hnology,Doctral Dissertat
ion,June 1992。
In the conventional image processing apparatus proposed by Knutson and Granland, it is difficult to detect the orientation in an arbitrary image area. To circumvent this difficulty, Freeman extended the above method proposed by Knutson and Granland,
An image processing device in which a quadrature pair filter can detect some orientations in an arbitrary given image region has been proposed (see Document 2). Reference 2: Freeman, W.M. T. , Steerab
le Filtersand Local Analy
sis of Image Structure (adjustable filter and local analysis of image structure), Massa
customs Institute of Tec
hnology, Doctoral Dissertat
ion, June 1992.

【0005】文献2に示されているフリーマンの画像処
理装置では、例えば、画像領域内での交差形の接合点に
ある垂直方向及び水平方向でのオリエンテーションを検
出することが可能である。フリーマンの採用した方法を
用いれば、ある問題に対するあるフィルタの最適状態を
得ることができる等、広く深く数学的に処理可能ではあ
るが、これをハードウェア環境に(本質的に任意のフィ
ルタ・カーネル値である)クァドラチャー・ペア・フィ
ルタをインプリメントするのは困難であった。
[0005] The Freeman image processing apparatus disclosed in Document 2 can detect, for example, vertical and horizontal orientations at intersections of intersections in an image area. Although the method adopted by Freeman can be widely and deeply mathematically processed, such as obtaining the optimal state of a certain filter for a certain problem, it can be applied to the hardware environment (essentially any filter kernel). Implementing a quadrature pair filter (value) was difficult.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】従来の画像処理装置は
以上のように構成されているので、必要なフィルタ・カ
ーネルをハードウエアで実現することが困難であるとい
う課題があった。例えば、現在までに開発された従来の
画像検出半導体チップとしては、(n/8,n/7,n
/6,n/5,n/4,n/3,n/2,n,0)の集
合からフィルタ・カーネル値を実現可能である。ここ
で、nは、1,2,3,4,5,6,7,8の値をと
る。また、例えば、−n/8,−n/7等のように、上
記の値に負号を付与した値のものもハードウェアで実現
可能であるが、任意のフィルタ・カーネル値をハードウ
ェアで実現することは困難であった。即ち、フリーマン
のフィルタ・カーネル値は、n×nのアレイで示される
実数値であり、従来の画像センサ装置で処理可能なフィ
ルタ・カーネル値をもって、これらの実数値を近似する
のは一般的に困難であるという課題があった。即ち、従
来の画像センサ装置は、有理数の小さな部分集合の値の
みインプリメント可能であったので、フリーマンのフィ
ルタ・カーネル値のような実数値を近似するのは一般的
に困難であり、従来の画像センサ装置にインプリメント
することは数値的に不可能であるという課題があった。
Since the conventional image processing apparatus is configured as described above, there is a problem that it is difficult to realize a necessary filter kernel by hardware. For example, conventional image detection semiconductor chips developed to date include (n / 8, n / 7, n
/ 6, n / 5, n / 4, n / 3, n / 2, n, 0) to realize a filter kernel value. Here, n takes a value of 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, and 8. In addition, for example, values such as -n / 8 and -n / 7 in which a negative sign is added to the above values can be realized by hardware, but an arbitrary filter kernel value can be realized by hardware. It was difficult to realize. That is, Freeman's filter kernel values are real values shown in an n × n array, and it is generally common to approximate these real values with filter kernel values that can be processed by a conventional image sensor device. There was a problem that it was difficult. That is, since the conventional image sensor device can only implement the values of a small subset of rational numbers, it is generally difficult to approximate a real value such as a Freeman filter kernel value. There is a problem that it is impossible to numerically implement it in a sensor device.

【0007】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、フリーマンのフィルタ・カーネル
値等の実数値で表現される任意のフィルタ・カーネルを
ハードウェア上にインプリメントし、また、オリエンテ
ーション・マップの近似値の品質を向上するため、低ノ
イズの画像のオリエンテーション・マップを高速で生成
可能な画像処理装置を得ることを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems, and implements an arbitrary filter kernel represented by a real value such as a Freeman filter kernel value on hardware. An object of the present invention is to provide an image processing apparatus capable of generating an orientation map of a low-noise image at high speed in order to improve the quality of an approximate value of the orientation map.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】この発明に係る画像処理
装置は、フィルタ・カーネル供給手段が、浮動小数点で
表示可能な離散値で示される所定のフィルタ・カーネル
を出力し、画像センサ手段が複数の光検知センサを備
え、前記複数の光検知センサにより画像を検知して得ら
れる入力画像データと前記フィルタ・カーネル供給手段
から出力された前記フィルタ・カーネルとを用いて、畳
み込み演算を行い、メモリ手段が前記画像センサ手段か
ら出力される畳み込み演算の演算結果を格納し、制御手
段が、前記フィルタ・カーネル供給手段、前記画像セン
サ手段、および前記メモリ手段の動作を制御し、また前
記メモリ手段内に格納された演算結果を読み込み、前記
演算結果に対して、前記フィルタ・カーネルの各々に関
連して設定された所定の重み付け処理を実行し、前記重
み付け処理で得られた値の和を求めて連続の浮動小数点
で表示可能なフィルタ・カーネルの動作をシミュレート
することを特徴とするものである。そして、任意のフィ
ルタ・カーネルを、画像センサ装置上で容易に達成で
き、ヒューリステック・ルールに基づいて理論的に導出
された最適フィルタ・カーネルに対応するフィルタ・カ
ーネルを提供するものである。
In the image processing apparatus according to the present invention, the filter kernel supply means outputs a predetermined filter kernel represented by a discrete value which can be displayed by a floating point, and the image sensor means comprises a plurality of image sensor means. A light detection sensor, and performs a convolution operation using input image data obtained by detecting an image with the plurality of light detection sensors and the filter kernel output from the filter kernel supply means, and Means for storing an operation result of the convolution operation output from the image sensor means; control means for controlling operations of the filter kernel supply means, the image sensor means, and the memory means; The operation result stored in the filter kernel is read, and the operation result is stored in a location set in relation to each of the filter kernels. Run the weighting process is characterized in that to simulate the operation of the weighting process sum filter that can be displayed on the Floating Point continuously seeking the resulting value in the kernel. Then, an arbitrary filter kernel can be easily achieved on the image sensor device, and a filter kernel corresponding to an optimum filter kernel theoretically derived based on the heuristic rule is provided.

【0009】この発明に係る画像処理装置では、画像セ
ンサ手段が、2次元のアレイ状に配置された複数の光検
知センサを備え、フィルタ・カーネル供給手段から供給
される所定のフィルタ・カーネルを用いて、前記複数の
光検知センサにより得られた入力画像データ内の各ピク
セルのオリエンテーションを計算し、メモリ手段は、前
記オリエンテーションに関する演算結果のデータを格納
し、制御手段は、ヒューリステック・ルールに基づい
て、前記メモリ手段内に格納された演算結果のデータを
用いて、前記光検知センサが構成するアレイ上の個々の
点に対応する前記入力画像データ内の各ピクセルのオリ
エンテーションを決定することを特徴とするものであ
る。即ち、簡単な方法により、数個のフィルタ・カーネ
ル出力の結果を比較することで、各単一点のオリエンテ
ーションを評価し、各フィルタ・カーネルを用いて、与
えられたピクセルの近傍のどんな特別のオリエンテーシ
ョンでもその強度を計算し、この情報を用いることによ
って、与えられた点でどのオリエンテーションが最も強
いかヒューリステックに推論するものである。
In the image processing apparatus according to the present invention, the image sensor means includes a plurality of light detection sensors arranged in a two-dimensional array, and uses a predetermined filter kernel supplied from the filter kernel supply means. Calculating the orientation of each pixel in the input image data obtained by the plurality of light detection sensors, storing the data of the calculation result regarding the orientation, and controlling the memory based on the heuristic rule. Determining an orientation of each pixel in the input image data corresponding to an individual point on an array formed by the light detection sensor, using data of a calculation result stored in the memory means. It is assumed that. That is, evaluate the orientation of each single point by comparing the results of several filter kernel outputs in a simple manner, and use each filter kernel to determine any particular orientation in the vicinity of a given pixel. However, by calculating its intensity and using this information, heuristics can infer which orientation is the strongest at a given point.

【0010】この発明に係る画像処理装置では、制御手
段が、決定された入力画像データ内の各ピクセルのオリ
エンテーションを用いてオリエンテーションの角度を計
算し、各オリエンテーションの前記角度を、非線型マッ
ピングを用いて正規化したオリエンテーション・ベクト
ルに変換し、得られた前記オリエンテーション・ベクト
ルを、前記入力画像データである2次元データの小さな
サブ領域上で平均化し、第2の非線型マッピングによ
り、平均化された前記オリエンテーション・ベクトルを
平均化されたオリエンテーション角度表現に逆方変換し
て、前記オリエンテーションの角度を平均化し、入力画
像データを平均化することを特徴とするものである。こ
れにより、画像内のノイズを低減して、オリエンテーシ
ョン・マップの品質を向上するものである。
In the image processing apparatus according to the present invention, the control means calculates the orientation angle using the orientation of each pixel in the determined input image data, and calculates the angle of each orientation using the non-linear mapping. And the obtained orientation vector is averaged over a small sub-region of the two-dimensional data as the input image data, and averaged by a second nonlinear mapping. The orientation vector is inversely transformed into an averaged orientation angle expression, the orientation angle is averaged, and the input image data is averaged. As a result, noise in the image is reduced, and the quality of the orientation map is improved.

【0011】この発明に係る画像処理装置では、画像セ
ンサ手段が、アレイ状に配列された複数の可変感度光検
知センサを備え、前記複数の光検知センサにより画像を
検知して得られる入力画像データと前記フィルタ・カー
ネル供給手段から出力された離散値フィルタ・カーネル
を用いてフイルタリングを実行し、メモリ手段は前記フ
ィルタリングの演算結果を格納し、制御手段は、前記メ
モリ手段内に格納された前記演算結果に対して所定の重
み付けを行い、重み付けられた値の和を計算して連続値
フィルタ・カーネルの動作を合成することを特徴とする
ものである。
[0011] In the image processing apparatus according to the present invention, the image sensor means includes a plurality of variable sensitivity light detection sensors arranged in an array, and input image data obtained by detecting an image with the plurality of light detection sensors. And performing filtering using the discrete value filter kernel output from the filter kernel supply unit, the memory unit stores the result of the filtering operation, and the control unit stores the filtering operation result stored in the memory unit. The method is characterized in that a predetermined weight is applied to the operation result, the sum of the weighted values is calculated, and the operation of the continuous value filter kernel is synthesized.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態を
説明する。 実施の形態1.この発明の実施の形態1による画像処理
装置は、浮動小数点で表現可能な連続フィルタ・カーネ
ルを合成するものであり、その動作の基本は線形重ね合
せの原理に基づくものである。フィルタ・カーネルは、
実数の有理数の集合である。画像フィルタリング処理
は、畳み込み演算としての数式における複数項で記述さ
れる。実施の形態1の画像処理装置で行われる畳み込み
演算は、入力画像およびフィルタ・カーネル値を後述す
る画像センサ装置2が取り込み、出力される各ピクセル
に対して、その出力ピクセル位置を取り囲む入力画像領
域のピクセル値の重み付け和を形成する。この和の重み
付けは、適当なフィルタ・カーネル係数で与えられ、畳
み込み演算は線形特性を有する。畳み込み演算は数学的
に線形であるために連続値で生成されたフィルタ・カー
ネルは、離散値フィルタの重み付け和として表現され
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below. Embodiment 1 FIG. The image processing apparatus according to the first embodiment of the present invention synthesizes a continuous filter kernel that can be represented by a floating point, and its operation is based on the principle of linear superposition. The filter kernel is
It is a set of rational numbers of real numbers. The image filtering process is described by a plurality of terms in a mathematical expression as a convolution operation. In the convolution operation performed by the image processing apparatus according to the first embodiment, the input image area and the output image area surrounding the output pixel position are obtained for each output pixel by the image sensor apparatus 2 which takes in the input image and the filter kernel value. To form a weighted sum of the pixel values of The weight of this sum is given by the appropriate filter kernel coefficients, and the convolution operation has a linear characteristic. Because the convolution operation is mathematically linear, a filter kernel generated with continuous values is represented as a weighted sum of discrete value filters.

【0013】連続値の離散的フィルタ・カーネル[−
5.3 1;0 4.8]が与えられた場合に、離散値
を有するフィルタ・カーネルの重み付け和として上述の
フィルタ・カーネルは、簡単に、以下の方程式(1): [−5.3 1;0 4.8]= −5.3[1 0;0 0]+[0 1;0 0] +4.8[0 0;0 1].........(1) として表現できる。ここで、[a b;c d]は、2
×2アレイを意味し、以下の説明において同様であるも
のとする。
A discrete filter kernel of continuous values [-
Given 5.3 1; 0 4.8], the above-described filter kernel as a weighted sum of filter kernels having discrete values simply gives the following equation (1): [−5.3 1; 0 4.8] = − 5.3 [10; 00] + [01; 00] +4.8 [00; 01]. . . . . . . . . (1) can be expressed as Here, [ab; cd] is 2
× 2 array means the same in the following description.

【0014】可能な浮動小数点表現を用いて離散値のフ
ィルタ・カーネルを得る以前で、フィルタ・カーネル係
数を表現できる限り上記した手順を、任意のサイズを持
つフィルタ・カーネルおよび集合値に対しても拡張し、
その値を設定することが一般的に可能である。この手順
を「フィルタの分解」と命名する。上記の方程式(1)
の右辺の形式[1 0;0 0]のフィルタを「基本フ
ィルタ」と命名し、これらの項の前の係数を「基本フィ
ルタの重み」と命名する。
Prior to obtaining a discrete-valued filter kernel using a possible floating-point representation, the procedure described above is applied to filter kernels of arbitrary size and set values, as long as the filter kernel coefficients can be represented. Expand,
It is generally possible to set that value. This procedure is called "filter disassembly." Equation (1) above
The filter of the form [10; 00] on the right side of is termed the "basic filter", and the coefficients before these terms are termed "basic filter weights".

【0015】実施の形態1の画像処理装置で実行される
畳み込み演算は、厳密な数学的意味において線形演算で
あり、この線形演算の出力は以下の様に表現できる。画
像データアレイaを用いて、フィルタ・カーネルF=F
(x,a)がフィルタ・カーネルアレイxの畳み込みと
して定義され、その演算結果は新しい出力アレイFとな
り、さらに同様にして、フィルタ・カーネルG=F
(y,a)であれば、線形特性により、フィルタ・カー
ネルF(ix+jy,a)=iF(x,a)+jF
(y,a)=iF+jGとなる。ここで、i及びjはス
カラー定数であり、x及びyは前述したフィルタ・カー
ネルアレイである。
The convolution operation executed by the image processing apparatus according to the first embodiment is a linear operation in a strict mathematical sense, and the output of the linear operation can be expressed as follows. Using image data array a, filter kernel F = F
(X, a) is defined as the convolution of the filter kernel array x, the result of which is the new output array F, and similarly, the filter kernel G = F
If (y, a), the filter kernel F (ix + ji, a) = iF (x, a) + jF
(Y, a) = iF + jG. Here, i and j are scalar constants, and x and y are the filter kernel arrays described above.

【0016】したがって、方程式z=ix+jyで表現
可能な任意のフィルタ・カーネルzがあれば、後述する
メモリ装置3を画像処理装置内に設け、必要となる新た
な加算演算の中間結果をこのメモリ装置3内に記憶さ
せ、インプリメント不可能なフィルタ・カーネルzを、
2個のインプリメント可能なフィルタ・カーネルx及び
yに変換させる。これにより、x及びyは画像センサ装
置2の半導体チップ上にインプリメント可能なフィルタ
・カーネルアレイとなる。最後に、方程式F(ix+j
y,a)=iF+jG内の係数i及びjは、フィルタz
の分解における基本フィルタの重みと正確に等価であ
る。
Therefore, if there is an arbitrary filter kernel z that can be represented by the equation z = ix + zy, a memory device 3 described later is provided in the image processing device, and an intermediate result of a necessary new addition operation is stored in this memory device. 3 and the non-implementable filter kernel z
Translate into two implementable filter kernels x and y. Thereby, x and y become filter kernel arrays that can be implemented on the semiconductor chip of the image sensor device 2. Finally, the equation F (ix + j
y, a) = iF + jG, coefficients i and j in filter z
Is exactly equivalent to the weight of the basic filter in the decomposition of

【0017】図1は、この発明の実施の形態1による画
像処理装置を示すブロック図であり、図において、1は
コントローラ(フィルタ・カーネル供給手段)であり、
予めプログラムされた所定のフィルタ・カーネルを出力
する。2は2次元のアレイ状に配置され、可変感度等の
機能を持つ複数の光検知センサを備えた画像センサ装置
(画像センサ手段)であり、コントローラ1から出力さ
れたフィルタ・カーネルを用いて、入力画像データに対
して畳み込み演算等の所定の画像処理を実行する。3は
メモリ装置(メモリ手段)であり、画像センサ装置2で
演算された画像処理演算の中間結果を格納する。そして
4はメインコントローラ(制御手段)であり、メモリ装
置3内に格納された中間結果を用いて、最終的な画像デ
ータを出力するものであり、また画像処理装置全体の動
作を制御する。
FIG. 1 is a block diagram showing an image processing apparatus according to a first embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 1 denotes a controller (filter / kernel supply means);
Output a predetermined pre-programmed filter kernel. Reference numeral 2 denotes an image sensor device (image sensor means) which is arranged in a two-dimensional array and has a plurality of light detection sensors having functions such as variable sensitivity, and uses a filter kernel output from the controller 1 to A predetermined image processing such as a convolution operation is performed on the input image data. Reference numeral 3 denotes a memory device (memory means) which stores an intermediate result of the image processing operation calculated by the image sensor device 2. Reference numeral 4 denotes a main controller (control means) for outputting final image data using the intermediate result stored in the memory device 3 and for controlling the operation of the entire image processing apparatus.

【0018】次に動作について説明する。画像センサ装
置2に設けられた複数の光検知センサが、対象物(図示
せず)から発せられた視覚的な画像を入射して生成され
た入力画像データと、コントローラ1から供給された所
定のフィルタ・カーネルFを用いて畳み込み処理が実行
される。その後、画像センサ装置2から出力された処理
結果のデータは、メモリ装置3内に記憶される。これら
の一連の処理は、コントローラ1から供給される、本来
連続値であるフィルタ・カーネルFを分解して決定され
た全てのフィルタ・カーネルG,H,...Iについて
繰り返される。すべてのフィルタ・カーネルに関する畳
み込み演算結果がメモリ装置3内に格納されると、メイ
ンコントローラ4は、フィルタ・カーネルFに対応する
出力と、新たに重み付けられた出力画像アレイF’とを
生成するフィルタ・カーネルFに関連する基本的重みと
を乗算する。
Next, the operation will be described. A plurality of light detection sensors provided in the image sensor device 2 enter a visual image emitted from a target object (not shown), and the input image data generated by the optical sensor. The convolution process is performed using the filter kernel F. After that, the processing result data output from the image sensor device 2 is stored in the memory device 3. These series of processes are performed on all the filter kernels G, H,... Determined by decomposing the filter kernel F which is originally a continuous value and supplied from the controller 1. . . Repeated for I. When the convolution operation results for all the filter kernels are stored in the memory device 3, the main controller 4 outputs a filter corresponding to the filter kernel F and a filter for generating a newly weighted output image array F '. Multiply the basic weight associated with kernel F by

【0019】そして、この乗算処理を、フィルタ・カー
ネルの集合{G,H,...,I}内のすべてのフィル
タ・カーネルに対して繰り返す。乗算処理で得られるす
べての演算結果は{F’,G’,...,I’}と命名
され、再びメモリ装置3内へ格納される。最後に、メイ
ンコントローラ4が、新たにメモリ装置3内に記憶され
た重み付け出力データを読み出し、重み付け出力データ
のアレイ内の各要素において対応する要素を加算する。
この処理過程を通じて、実施の形態1の画像処理装置
は、任意のフィルタ・カーネルFを用いたフィルタリン
グを、より単純なインプリメント可能なフィルタ・カー
ネル{F,G,...,I}及びフィルタ分解過程で得
られた基本フィルタ重みとを用いてシミュレーションす
る。
Then, this multiplication processing is performed by a set of filter kernels {G, H,. . . , I} for all filter kernels. All operation results obtained by the multiplication process are {F ′, G ′,. . . , I ′}, and stored in the memory device 3 again. Finally, the main controller 4 reads the weighted output data newly stored in the memory device 3 and adds the corresponding elements in each element in the array of the weighted output data.
Through this process, the image processing apparatus according to the first embodiment performs the filtering using the arbitrary filter kernel F by using the filter kernels {F, G,. . . , I} and the basic filter weights obtained in the filter decomposition process.

【0020】図2は、実施の形態1の画像処理装置にお
ける入力画像、フィルタ・カーネル、出力画像の関係を
示す説明図である。畳み込み処理において、フィルタ・
カーネルは、対応する入力画像と一対一で乗算される。
例えば、入力画像のA〜Kの各ピクセルと、フィルタ・
カーネル内のA〜Kの各ピクセルとが乗算される。乗算
後、フィルタ・カーネルのA〜Kの9個の乗算結果は共
に加算され、加算結果であるΣは、入力画像内のEの位
置に対応した出力画像内の位置Σに対応するメモリ装置
3内に格納される。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing the relationship between an input image, a filter kernel, and an output image in the image processing apparatus according to the first embodiment. In the convolution process, the filter
The kernel is multiplied one-to-one with the corresponding input image.
For example, the pixels A to K of the input image and the filter
Each pixel of A to K in the kernel is multiplied. After the multiplication, the nine multiplication results of A to K of the filter kernel are added together, and the addition result Σ is the memory device 3 corresponding to the position E in the output image corresponding to the position E in the input image. Is stored within.

【0021】以上のように、この実施の形態1によれ
ば、画像センサ装置2が入力し得られた入力画像と、コ
ントローラ1から出力されたフィルタ・カーネル値を画
像センサ装置2が取り込み、メインコントローラ4がメ
モリ装置3を用いて、各ピクセルに対してその出力ピク
セル位置を取り囲む入力画像領域のピクセル値の適当な
フィルタ・カーネル係数で与えられる重み付けおよびそ
の和を計算し、離散値フィルタの重み付け和として表現
される連続値で生成されるフィルタ・カーネルを出力す
るので、画像センサ装置に対するオリエンテーション・
マップ・アルゴリズムを実現するためのフィルタ・カー
ネルを、画像センサ装置上で容易に達成でき、ヒューリ
ステックな意味で理論的に導出された最適フィルタ・カ
ーネルに対応するフィルタ・カーネルをハードウェア上
にインプリメントできる。
As described above, according to the first embodiment, the image sensor device 2 captures the input image obtained by the image sensor device 2 and the filter kernel value output from the controller 1, and The controller 4 uses the memory device 3 to calculate, for each pixel, a weight given by an appropriate filter kernel coefficient of the pixel value of the input image area surrounding the output pixel position and the sum thereof, and to weight the discrete value filter. Outputs a filter kernel generated by continuous values expressed as a sum, so that the orientation to the image sensor device
A filter kernel for implementing the map algorithm can be easily achieved on the image sensor device, and a filter kernel corresponding to the optimal filter kernel derived in a heuristic sense is implemented in hardware. it can.

【0022】実施の形態2.実施の形態2の画像処理装
置の構成は、実施の形態1の画像処理装置のものと同じ
なので、コントローラ1、画像センサ装置2,メモリ装
置3、メインコントローラ4等の構成要素には同一の符
号を用いて説明する。実施の形態2の画像処理装置で
は、入力画像に数個の所定のフィルタ・カーネルを適用
してオリエンテーション・マップを生成する。オリエン
テーション・マップとは、入力画像から得られるアレイ
であり、入力画像内の配向を示すもので入力画像内の基
準ベクトルの角度をオリエンテーションという。実施の
形態2の画像処理装置では、入力画像内の特定のオリエ
ンテーションを検出するために使用される各フィルタ・
カーネルを作成し、単純なヒューリスティック・ルール
に基づいて、どのピクセルがどのオリエンテーションに
対応するかを決定する。例えば、図3に示す例では、全
部で8個のフィルタ・カーネル(a)〜(h)が示され
ている。各フィルタ・カーネルは、縦横9ピクセル毎の
主軸の一方向に沿って配置されたピクセルに応答する。
Embodiment 2 FIG. Since the configuration of the image processing apparatus according to the second embodiment is the same as that of the image processing apparatus according to the first embodiment, the components such as the controller 1, the image sensor device 2, the memory device 3, and the main controller 4 have the same reference numerals. This will be described with reference to FIG. In the image processing apparatus according to the second embodiment, an orientation map is generated by applying several predetermined filter kernels to an input image. An orientation map is an array obtained from an input image, and indicates an orientation in the input image. An angle of a reference vector in the input image is called an orientation. In the image processing apparatus according to the second embodiment, each filter used for detecting a specific orientation in an input image
Create a kernel to determine which pixel corresponds to which orientation based on simple heuristic rules. For example, in the example shown in FIG. 3, a total of eight filter kernels (a) to (h) are shown. Each filter kernel is responsive to pixels located along one direction of the principal axis every 9 pixels vertically and horizontally.

【0023】次に動作について説明する。まず第1に、
画像センサ装置2で得られた入力画像データを、図3に
示した全部で8個のカーネル(a)〜(h)を用いてフ
ィルタリングする。画像センサ装置2からのフィルタリ
ングの演算結果の出力値は、メモリ装置3内に記憶され
る。次に、メインコントローラ4が、各ピクセルに対す
るフィルタリングの演算結果を比較する。これらの演算
結果の評価にはヒューリスティック・ルールを使用し
て、特定の点における全フィルタ・カーネルの平均出力
を、フィルタ・カーネル出力の最大値(Smax )と最小
値(Smin )との平均値を用いて比較する。
Next, the operation will be described. First of all,
The input image data obtained by the image sensor device 2 is filtered using a total of eight kernels (a) to (h) shown in FIG. The output value of the filtering operation result from the image sensor device 2 is stored in the memory device 3. Next, the main controller 4 compares the result of the filtering operation for each pixel. The results of these operations are evaluated using a heuristic rule, and the average output of all filter kernels at a specific point is averaged between the maximum (S max ) and minimum (S min ) of the filter kernel outputs. Compare using values.

【0024】図4は、この比較結果を数値で表した説明
図である。例えば、フィルタ・カーネル出力の最大値
(Smax )は4であり、最小値(Smin )は2である。
この手続から推論できるように、全体の平均フィルタ出
力と最小及び最大の平均フィルタ出力とを比較して、与
えられたピクセルを最大出力フィルタ・カーネル・オリ
エンテーションまたは最小出力フィルタ・カーネル・オ
リエンテーションに割り当てるべきか否かを決定するこ
とができる。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing the result of the comparison in numerical values. For example, the maximum value (S max ) of the filter kernel output is 4 and the minimum value (S min ) is 2.
As can be inferred from this procedure, a given pixel should be assigned to the maximum output filter kernel orientation or the minimum output filter kernel orientation by comparing the overall average filter output with the minimum and maximum average filter outputs. Or not.

【0025】上記の動作に使用可能なヒューリスティッ
ク・ルールは、例えば、次の不等式(2)で与えられ
る。 4C+(smax +smin )>3/8×Σsi ...........(2) である。この例において、量(smax +smin )は、同
一位置での最小フィルタ・カーネル出力と出力データア
レイ内の特定の位置での最大(max )のフィルタ・カー
ネル出力の平均値を表す。ここで、Cはフィルタされて
いないピクセルの値を示す。これらの量(smax +s
min )を計算するために、実施の形態2の画像処理装置
は、以下の動作を行う。
A heuristic rule that can be used for the above operation is given by, for example, the following inequality (2). 4C + (s max + s min )> 3/8 × {s i . . . . . . . . . . . (2) In this example, the quantity (s max + s min ) represents the average of the minimum filter kernel output at the same location and the maximum ( max ) filter kernel output at a particular location in the output data array. Here, C indicates the value of the unfiltered pixel. These quantities (s max + s
In order to calculate min ), the image processing apparatus according to the second embodiment performs the following operation.

【0026】まず、画像センサ装置2において、図3に
示した8個の所定のフィルタ・カーネル(a)〜(h)
を用いて、画像センサ装置2に設けられている複数の画
像センサ、即ち画像センサのアレイ(図示せず)上に入
射した画像をフィルタリングする。画像センサ装置2に
よる各フィルタ・カーネル(a)〜(h)での演算結果
は、アレイ中にs1 ,...si ,...,s8 と名づ
けて保存する。これらの出力アレイのそれぞれをピクセ
ル毎に続行し、8個の出力アレイのそれぞれの対応する
ピクセル要素を比較する。8個の要素の最大値及び最小
値を、これらの最大値及び最小値を有する特定のフィル
タの添字iとともに格納する。これらの2個の量は、上
記不等式(2)の左辺を表す。右辺は各8個のフィルタ
について対応する出力の和を取ることにより形成され
る。
First, in the image sensor device 2, eight predetermined filter kernels (a) to (h) shown in FIG.
Is used to filter images incident on a plurality of image sensors provided in the image sensor device 2, that is, an array of image sensors (not shown). The calculation results of the filter kernels (a) to (h) by the image sensor device 2 are stored in the array as s 1 ,. . . s i,. . . And stores named s 8. Each of these output arrays is continued pixel by pixel and the corresponding pixel elements of each of the eight output arrays are compared. The maximum and minimum values of the eight elements are stored along with the index i of the particular filter having these maximum and minimum values. These two quantities represent the left side of inequality (2) above. The right side is formed by taking the sum of the corresponding outputs for each of the eight filters.

【0027】上記不等式(2)の右辺は、出力データア
レイにおける同一点でのすべてのフィルタ出力の平均値
を表す。この不等式の評価、即ち、メインコントローラ
4により、この不等式(2)が成立するか否かの決定を
行うことで、検討しているフィルタ・カーネル内の領域
内の画像のオリエンテーションの方向が判明する。特
に、メインコントローラ4が、この不等式が成立しない
という判断をした場合には、検討中の領域内の画像のオ
リエンテーションは、その点での最小フィルタ出力を有
したフィルタ・カーネル内のそれらの軸のオリエンテー
ションに対応する。
The right side of the above inequality (2) represents the average value of all filter outputs at the same point in the output data array. By evaluating the inequality, that is, determining whether or not the inequality (2) is satisfied by the main controller 4, the direction of the orientation of the image in the area within the filter kernel under consideration is determined. . In particular, if the main controller 4 determines that this inequality does not hold, then the orientation of the image in the area under consideration will be based on those axes in the filter kernel with the minimum filter output at that point. Corresponds to the orientation.

【0028】逆に、メインコントローラ4がこの不等式
が成立するという判断をした場合には、検討中の点の領
域における画像のオリエンテーションは、同じ点で最大
の出力値を有するフィルタにおけるそれらの軸のオリエ
ンテーションに対応する。最大出力及び最小出力を決定
する場合には、フィルタ出力の符号を含めた大きさを考
慮する。図4に示した数値例はこの概念をより明瞭に示
しているものである。
Conversely, if the main controller 4 determines that this inequality holds, then the orientation of the image in the area of the point under consideration will result in the orientation of those axes in the filter having the largest output value at the same point. Corresponds to the orientation. When determining the maximum output and the minimum output, the magnitude including the sign of the filter output is considered. The numerical example shown in FIG. 4 shows this concept more clearly.

【0029】図5は、オリエンテーションマップの具体
的な例を示す説明図である。図において、(a)は、画
像センサ装置2により入力された入力画像を示してい
る。そして、この入力画像を2値化(Binariza
tion)することで、図5の(b)に示すような12
7×127ピクセルの2値化画像を得る。この2値化画
像を基に、各フィルタ・カーネルでのオリエンテーショ
ンを計算し、図5の(c)に示すような、入力画像の全
体のオリエンテーション・マップが得られる。図5の
(c)に示すオリエンテーションマップは、12×12
2次元ベクトルの解像度である。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a specific example of the orientation map. In the figure, (a) shows an input image input by the image sensor device 2. Then, this input image is binarized (Binariza)
5), 12 as shown in FIG.
A binary image of 7 × 127 pixels is obtained. Based on the binarized image, the orientation of each filter kernel is calculated, and an entire orientation map of the input image as shown in FIG. 5C is obtained. The orientation map shown in FIG.
This is the resolution of a two-dimensional vector.

【0030】図6は、画像センサ装置2による2値化の
処理過程を示す説明図である。図において、図6の
(a)は、各ピクセルの画像を数値化したものであり、
図6の(b)に示す各フィルタ・カーネルに付与された
数値に対応している。図6の(c)は、オリエンテーシ
ョン・マップを得るための方程式を示している。図7
は、画像センサ装置2で得られたある入力画像データに
対して、フィルタ・カーネルを用いたフイルタリングを
示す説明図である。図において、各フィルタ・カーネル
は、9×9のピクセルを有している。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a process of binarization by the image sensor device 2. In FIG. 6, (a) of FIG. 6 shows a numerical value of an image of each pixel.
This corresponds to the numerical value given to each filter kernel shown in FIG. FIG. 6C shows an equation for obtaining an orientation map. FIG.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing filtering using a filter kernel with respect to certain input image data obtained by the image sensor device 2. In the figure, each filter kernel has 9 × 9 pixels.

【0031】メインコントローラ4による不等式(2)
の評価動作においては、図8に示すように、出力データ
アレイ内の特定の点におけるオリエンテーションに数値
を付与する。図において、(a)は、あるピクセルのオ
リエンテーションの角度が63.4度の場合、(b)は
あるピクセルのオリエンテーションの角度が−45度の
場合を示している。不等式が成立することは、ある特定
の点においてどちらのフィルタが強いかということなの
で、対応するフィルタ・カーネル内のそれらの軸のオリ
エンテーションの角度に対応する新しい値が各点に割り
当てられ、それ故、検討中のフィルタ・カーネルの軸の
オリエンテーションに対応する、8個の中の1つである
のだが、この段階での出力データアレイの各点は、新し
い値に関連付けられた角度値を持つことになる。
Inequality (2) by the main controller 4
In the evaluation operation (1), as shown in FIG. 8, a numerical value is given to the orientation at a specific point in the output data array. In the drawing, (a) shows a case where the orientation angle of a certain pixel is 63.4 degrees, and (b) shows a case where the orientation angle of a certain pixel is -45 degrees. Since the inequality holds because which filter is stronger at a particular point, a new value corresponding to the angle of orientation of those axes in the corresponding filter kernel is assigned to each point, hence Each point in the output data array, one of eight, corresponding to the orientation of the axis of the filter kernel under consideration, at this stage has an angle value associated with the new value. become.

【0032】メインコントローラ4による平均化の処理
は、ヒューリスティック・ルールを用いた処理で得られ
た出力角度を取り込み、これらの角度を平均化する。即
ち、変換f(x)=(cos2x,sin2x)を実行
し、各角度は、正規化ベクトルへ変換される。円座表系
に存在するπでの不連続性により、この変換動作、ある
いは、この変換と機能的に等価なものが必要である。
The averaging process by the main controller 4 takes in the output angles obtained by the process using the heuristic rule and averages these angles. That is, the conversion f (x) = (cos2x, sin2x) is executed, and each angle is converted into a normalized vector. Due to the discontinuity at π that exists in the concentric table system, this conversion operation or one equivalent functionally to this conversion is required.

【0033】これらの処理における0とπラジアンに対
応する角度は同一の方向を表し、平均値を取ると2つの
元来の角度の内の一方の方向に対応する。0とπラジア
ンを平均化するとπ/2ラジアンの値が得られ、これは
元来の方向に対して直交するので望ましくない。メイン
コントローラ4による平均化の処理の前に、上記変換を
実行することで、ベクトルO=(1,0)に変換された
オリエンテーションOと、ベクトルP=(1,0)に変
換されたオリエンテーションπが求まる。次に、1/2
×(O+P)で定義されたこれらのベクトルの平均を評
価する。この平均化は通常の算術平均であり、平均化す
る任意の数のベクトルに対しても一般的に拡張できる。
The angles corresponding to 0 and π radians in these processes represent the same direction, and when they are averaged, they correspond to one of the two original angles. Averaging 0 and π radians gives a value of π / 2 radians, which is undesirable because it is orthogonal to the original direction. By executing the above conversion before the averaging process by the main controller 4, the orientation O converted to the vector O = (1,0) and the orientation π converted to the vector P = (1,0) Is found. Next, 1/2
Evaluate the average of these vectors defined by × (O + P). This averaging is a normal arithmetic averaging and can generally be extended to any number of vectors to be averaged.

【0034】上記した例の平均値は、Θ=(1,0)と
評価できる。元来の角度表現に変換して戻すために、逆
変換を実行し、 Θ = 1/2×arctan(0/1) = 1/2×arctan(0+ ) = 0 を得る。ここで、0+ の標記は、原点の右から0に接近
することを意味する。関数f(x)=arctan
(x)は通常の主分岐、即ち、arctan(x)∈
(−π/2,π/2)上では定義されていなくて、図9
の(a)に示すように原点0で不連続となる分岐: y=arctan(x)∈(0,π) 上で定義することができる。図9の(b)は、0に接近
する標準的な分岐の例を示す説明図である。
The average value in the above example can be evaluated as Θ = (1, 0). To convert back to the original angle representation, perform an inverse transformation to obtain 、 = × arctan (0/1) = × arctan (0 + ) = 0. Here, 0 + of the title is meant to be approached from the point of origin the right to 0. Function f (x) = arctan
(X) is a normal main branch, that is, arctan (x) ∈
(-Π / 2, π / 2) is not defined on FIG.
(A), a branch that becomes discontinuous at the origin 0: y = arctan (x) ∈ (0, π). FIG. 9B is an explanatory diagram showing an example of a standard branch approaching zero.

【0035】図10を用いて、フィルタ・カーネルのオ
リエンテーションに関してさらに明確に説明する。図1
0の(a)に示すθ=π/2及びδ=π/2−εの2つ
のほぼ垂直のオリエンテーションを考える。ここで、ε
は、π/2に比べて小さな角度を持つ。上述した変換に
より、図10の(b)に示すように、Θ=(−1,0)
及びΔ=(−cos2ε,sin2ε)となる。従っ
て、平均ベクトルΑは、図10の(c)に示されるよう
に、1/2×((−1−cos2ε),sin2ε)に
等しいことが分かる。ベクトル表現を角度表現に逆変換
するために、メインコントローラ4は、f(x)の逆変
換を実行する。図10の(d)、(e)に示すように、
ベクトルΑの逆を記号αで表すが、α=γ/2となる。
ここで、γ=arctan(α2 /α1 )である。さら
に、α2 及びα1 は、それぞれ、ベクトルΑのy成分及
びx成分に対応する。
The orientation of the filter kernel will be described more clearly with reference to FIG. FIG.
Consider two nearly vertical orientations shown at (a) of 0, θ = π / 2 and δ = π / 2−ε. Where ε
Has a smaller angle than π / 2. By the above-described conversion, as shown in FIG. 10B, Θ = (− 1, 0)
And Δ = (− cos2ε, sin2ε). Therefore, it can be seen that the average vector 等 し い is equal to ×× ((− 1−cos2ε), sin2ε), as shown in FIG. In order to inversely convert the vector expression into the angle expression, the main controller 4 performs an inverse transformation of f (x). As shown in (d) and (e) of FIG.
The inverse of the vector Α is represented by the symbol α, where α = γ / 2.
Here, γ = arctan (α 2 / α 1 ). Further, α 2 and α 1 correspond to the y and x components of the vector Α, respectively.

【0036】最後に、εが0に近接する極限では、すな
わちδ及び(直感的な)平均値がπ/2に近づくにつれ
て、上記で定義したarctan(x)の分岐が用いら
れている場合には、αはπ/2に漸近する。また、標準
的な分岐が用いられている場合では、αは0に漸近す
る。
Finally, in the limit where ε approaches 0, ie, as δ and the (intuitive) average approach π / 2, the arctan (x) branch defined above is used. Is that α approaches π / 2. Also, when standard branching is used, α approaches 0.

【0037】したがって、オリエンテーションの処理の
最終段階では、以下のように処理が行われる。各点に割
り当てられたオリエンテーションは、上述の8個のフィ
ルタ・カーネルの一つの最大値応答に対応し、アレイZ
内に格納される。故に、アレイZの各要素は、0とπの
間の離散的な角度値となる。このアレイZに対して、メ
インコントローラ4は平均化の処理を実行する。
Therefore, in the final stage of the orientation process, the following process is performed. The orientation assigned to each point corresponds to the maximum response of one of the eight filter kernels described above, and the array Z
Is stored within. Thus, each element of array Z is a discrete angle value between 0 and π. The main controller 4 executes an averaging process on the array Z.

【0038】メインコントローラ4は、平均化の処理と
して、まずアレイZを、図11に示すように、オリジナ
ルのアレイZ内の特定の副領域に等しい、任意の所定の
N×Mの大きさのグリッドに分割する。ここで、グリッ
ドとは、n×mの成分を持つアレイZを、例えば、n/
N×m/Mのサイズを持つN×Mのアレイにサブ分割し
て得られる個々の要素をいう。新N×Mのサブ要素は、
それ自身新しいアレイであり、これらの新しいアレイZ
ijの各々に対して、メインコントローラ4は、上記の平
均化の処理を実行する。即ち、アレイZijは、n/N×
m/Mのサイズのアレイの1つを示している。確かに、
アレイZijには2個以上の要素が含まれ、平均化工程は
ijのすべての個々の要素に対して拡張される。このよ
うにして、メインコントローラ4による平均化処理の完
了後に、(元来のサイズがn×mである)アレイZが、
平均化されたオリエンテーションの角度からなるN×M
のサイズ(N<n,M<m)の新しいアレイZ'に置換
される。
As an averaging process, the main controller 4 first converts the array Z into an arbitrary predetermined N × M size equal to a specific sub-region in the original array Z as shown in FIG. Divide into grids. Here, the grid means an array Z having n × m components, for example, n / m.
Individual elements obtained by sub-dividing into an N × M array having a size of N × m / M. The new N × M sub-elements are
Are themselves new arrays, these new arrays Z
The main controller 4 executes the above-described averaging process for each of ij . That is, the array Z ij is n / N ×
One of the arrays of size m / M is shown. surely,
The array Z ij contains more than one element and the averaging process is extended for all individual elements of Z ij . In this way, after completion of the averaging process by the main controller 4, the array Z (having an original size of n × m) is
N × M consisting of averaged orientation angles
Is replaced by a new array Z ′ of size (N <n, M <m).

【0039】オリジナルのアレイZおいては、各要素は
0〜πまでの離散値の集合の1つであり、即ち、図3に
示したように、8つの離散値の集合(π/2,arct
an2,π/4,arccot2,0,π−arcco
t2,3π/4,π−arctan2)であったが、新
たに形成されたアレイZ’の利点は、明らかに、画像セ
ンサ装置2が入力したオリジナル画像内の各領域に対応
するアレイZijの平均化を通じて得られたアレイZ’の
要素は、同一の間隔(0,π)上の浮動小数点の連続の
角度値を持つことになる。このように、新しく作成され
たアレイZ’が連続値を持つことから、解析された画像
内での構造の方向をより正確に指定することが可能とな
る。
In the original array Z, each element is one of a set of discrete values from 0 to π, that is, as shown in FIG. 3, a set of eight discrete values (π / 2, arct
an2, π / 4, arccot2,0, π-arcco
t2, 3π / 4, π-arctan2), but the advantage of the newly formed array Z ′ is clearly the advantage of the array Z ij corresponding to each region in the original image input by the image sensor device 2. The elements of array Z 'obtained through averaging will have consecutive floating point angle values on the same interval (0, π). As described above, since the newly created array Z ′ has continuous values, it is possible to more accurately specify the direction of the structure in the analyzed image.

【0040】従って、実施の形態2の画像処理装置で
は、最終的に得られる画像出力アレイの各位置が、画像
センサ装置2が入力したオリジナルの画像内の特定の領
域のオリエンテーションに対応した浮動小数点の角度値
を含むように、オリエンテーションマップを生成するこ
とができる。
Therefore, in the image processing apparatus according to the second embodiment, each position of the finally obtained image output array corresponds to the floating point corresponding to the orientation of a specific area in the original image input by the image sensor apparatus 2. An orientation map can be generated to include the angle values of

【0041】以上のように、この実施の形態2によれ
ば、フィルタ・カーネルの出力の結果を比較して、各単
一点のオリエンテーションを評価し、メインコントロー
ラ4は与えられたピクセルの近傍のオリエンテーション
の強度を計算し、計算結果を用いて、与えられた点でど
のオリエンテーションが最強かをヒューリステックに推
論するので、任意のフィルタ・カーネルをハードウェア
上にインプリメントし、低ノイズかつ高速で画像のオリ
エンテーション・マップを生成でき、また入力画像内の
ノイズを低減してオリエンテーション・マップの近似値
の品質を向上することができる。
As described above, according to the second embodiment, the result of the output of the filter kernel is compared to evaluate the orientation of each single point, and the main controller 4 determines the orientation near the given pixel. Calculates the intensity of the image and uses the result of the calculation to heuristically infer which orientation is the strongest at a given point. An orientation map can be generated, and noise in the input image can be reduced to improve the quality of the approximation of the orientation map.

【0042】[0042]

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、フィ
ルタ・カーネル供給手段が、浮動小数点で表示可能な離
散値で示される所定のフィルタ・カーネルを出力し、画
像センサ手段が、入力画像データと上記のフィルタ・カ
ーネルとを用いて、畳み込み演算を行い、メモリ手段
が、畳み込み演算の演算結果を格納し、制御手段が、メ
モリ手段内に格納された演算結果を読み込み、フィルタ
・カーネルの各々に関連して設定された所定の重み付け
処理およびその加算演算を実行して、連続の浮動小数点
で表示可能なフィルタ・カーネルの動作をシミュレート
するように構成したので、2次元のフィルタ・カーネル
の演算を実現する画像処理装置を半導体チップ上にイン
プリメントできるという効果がある。
As described above, according to the present invention, the filter kernel supply means outputs a predetermined filter kernel represented by a discrete value which can be displayed in a floating point, and the image sensor means outputs the input image. Using the data and the filter kernel, a convolution operation is performed, the memory means stores the operation result of the convolution operation, and the control means reads the operation result stored in the memory means, The two-dimensional filter kernel is configured to simulate the operation of the filter kernel that can be displayed in a continuous floating point by executing a predetermined weighting process and an addition operation thereof set in association with each other. There is an effect that an image processing device that realizes the above calculation can be implemented on a semiconductor chip.

【0043】この発明によれば、画像センサ手段が、フ
ィルタ・カーネルを用いて入力画像データ内の各ピクセ
ルのオリエンテーションを計算し、メモリ手段が、オリ
エンテーションに関する演算結果のデータを格納し、制
御手段が、ヒューリステック・ルールに基づいて、上記
の演算結果のデータを用いて、入力画像データ内の各ピ
クセルのオリエンテーションを決定するように構成した
ので、2次元のフィルタ・カーネルの演算を実現する画
像処理装置を半導体チップ上にインプリメントできると
いう効果がある。
According to the present invention, the image sensor means calculates the orientation of each pixel in the input image data using the filter kernel, the memory means stores the data of the operation result regarding the orientation, and the control means Is configured to determine the orientation of each pixel in the input image data based on the heuristic rule using the data of the above-described operation result, so that the image processing that realizes the operation of the two-dimensional filter kernel The effect is that the device can be implemented on a semiconductor chip.

【0044】この発明によれば、制御手段が、決定され
た入力画像データ内の各ピクセルのオリエンテーション
を用いてオリエンテーションの角度を計算し、各オリエ
ンテーションの前記角度を、非線型マッピングを用いて
正規化したオリエンテーション・ベクトルに変換し、得
られたオリエンテーション・ベクトルを、前記入力画像
データである2次元データの小さなサブ領域上で平均化
し、第2の非線型マッピングにより、平均化された前記
オリエンテーション・ベクトルを平均化されたオリエン
テーション角度表現に逆方変換して、オリエンテーショ
ンの角度を平均化し、入力画像データを平均化するよう
に構成したので、入力画像内のノイズを低減してオリエ
ンテーション・マップの近似値の品質を向上することが
できるという効果がある。
According to the present invention, the control means calculates the orientation angle by using the orientation of each pixel in the determined input image data, and normalizes the angle of each orientation by using non-linear mapping. And the obtained orientation vector is averaged over a small sub-region of the two-dimensional data that is the input image data, and the averaged orientation vector is obtained by a second nonlinear mapping. Is inversely transformed into an averaged orientation angle expression, the orientation angle is averaged, and the input image data is averaged, so the noise in the input image is reduced and the approximate value of the orientation map is obtained. The effect that the quality of the can be improved A.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 この発明の実施の形態1による画像処理装置
を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram illustrating an image processing apparatus according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 入力画像、フィルタ・カーネル、出力画像の
関係を示す説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a relationship between an input image, a filter kernel, and an output image.

【図3】 フィルタ・カーネルの一例を示す説明図であ
る。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example of a filter kernel.

【図4】 フィルタ・カーネル出力の比較結果を数値で
表現した説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram expressing a comparison result of a filter kernel output by a numerical value.

【図5】 この発明の実施の形態2の画像処理装置にお
けるオリエンテーションマップの例を示す説明図であ
る。
FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating an example of an orientation map in the image processing device according to the second embodiment of the present invention;

【図6】 この発明の実施の形態2の画像処理装置にお
いて、画像センサ装置による2値化の処理過程を示す説
明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a process of binarization by an image sensor device in the image processing device according to the second embodiment of the present invention;

【図7】 この発明の実施の形態2の画像処理装置にお
いて、入力画像に対してフィルタ・カーネルを用いてフ
イルタリングした例を示す説明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing an example of filtering an input image using a filter kernel in the image processing apparatus according to the second embodiment of the present invention;

【図8】 この発明の実施の形態2の画像処理装置にお
けるオリエンテーションの具体例を示す説明図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a specific example of an orientation in the image processing device according to the second embodiment of the present invention;

【図9】 この発明の実施の形態2の画像処理装置にお
ける分岐の例を示す説明図である。
FIG. 9 is an explanatory diagram illustrating an example of branching in the image processing device according to the second embodiment of the present invention;

【図10】 この発明の実施の形態2の画像処理装置に
おいて、フィルタ・カーネルのオリエンテーションに関
する説明図である。
FIG. 10 is an explanatory diagram relating to an orientation of a filter kernel in the image processing apparatus according to the second embodiment of the present invention;

【図11】 この発明の実施の形態2の画像処理装置に
おいて、平均化処理におけるアレイを所定の大きさのグ
リッドに分割する例を示す説明図である。
FIG. 11 is an explanatory diagram showing an example in which an array in an averaging process is divided into grids of a predetermined size in the image processing device according to the second embodiment of the present invention;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 コントローラ(フィルタ・カーネル供給手段)、2
画像センサ装置(画像センサ手段)、3 メモリ装置
(メモリ手段)、4 メインコントローラ(制御手
段)。
1 controller (filter / kernel supply means), 2
Image sensor device (image sensor means), 3 memory device (memory means), 4 main controller (control means).

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5B057 BA02 BA13 CA08 CA12 CA16 CB08 CB12 CB16 CC01 CD20 5C077 LL18 LL19 PP01 PQ12 PQ18 PQ22 SS01  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 5B057 BA02 BA13 CA08 CA12 CA16 CB08 CB12 CB16 CC01 CD20 5C077 LL18 LL19 PP01 PQ12 PQ18 PQ22 SS01

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 浮動小数点で表示可能な離散値で示され
る所定のフィルタ・カーネルを出力するフィルタ・カー
ネル供給手段と、複数の光検知センサを備え、前記複数
の光検知センサにより画像を検知して得られる入力画像
データと前記フィルタ・カーネル供給手段から出力され
た前記フィルタ・カーネルとを用いて、畳み込み演算を
行う画像センサ手段と、前記画像センサ手段から出力さ
れる畳み込み演算の演算結果を格納するメモリ手段と、
前記フィルタ・カーネル供給手段、前記画像センサ手
段、および前記メモリ手段の動作を制御し、前記メモリ
手段内に格納された演算結果を読み込み、前記演算結果
に対して、前記フィルタ・カーネルの各々に関連して設
定された所定の重み付け処理を実行し、前記重み付け処
理で得られた値の和を求めて連続の浮動小数点で表示可
能なフィルタ・カーネルの動作をシミュレートする制御
手段とを備えた画像処理装置。
1. A system comprising: a filter kernel supply unit for outputting a predetermined filter kernel represented by a discrete value that can be displayed as a floating point; and a plurality of light detection sensors, wherein an image is detected by the plurality of light detection sensors. Image sensor means for performing a convolution operation using the input image data obtained by the above and the filter kernel output from the filter kernel supply means, and the operation result of the convolution operation output from the image sensor means. Memory means for
Controlling the operation of the filter kernel supply unit, the image sensor unit, and the memory unit, reading an operation result stored in the memory unit, and relating the operation result to each of the filter kernels Control means for executing a predetermined weighting process set as described above, calculating a sum of values obtained by the weighting process, and simulating an operation of a filter kernel which can be displayed in continuous floating point. Processing equipment.
【請求項2】 画像センサ手段は、2次元のアレイ状に
配置された複数の光検知センサを備え、フィルタ・カー
ネル供給手段から供給される所定のフィルタ・カーネル
を用いて、前記複数の光検知センサにより得られた入力
画像データ内の各ピクセルのオリエンテーションを計算
し、メモリ手段は、前記オリエンテーションに関する演
算結果のデータを格納し、制御手段は、ヒューリステッ
ク・ルールに基づいて、前記メモリ手段内に格納された
演算結果のデータを用いて、前記光検知センサが構成す
るアレイ上の個々の点に対応する前記入力画像データ内
の各ピクセルのオリエンテーションを決定することを特
徴とする請求項1記載の画像処理装置。
2. An image sensor means comprising a plurality of light detection sensors arranged in a two-dimensional array, wherein the plurality of light detection sensors are provided by using a predetermined filter kernel supplied from a filter kernel supply means. Calculate the orientation of each pixel in the input image data obtained by the sensor, the memory means stores data of the operation result regarding the orientation, and the control means stores the data in the memory means based on the heuristic rule. 2. The orientation of each pixel in the input image data corresponding to an individual point on an array constituted by the light detection sensor is determined by using data of the stored operation result. Image processing device.
【請求項3】 制御手段は、決定された入力画像データ
内の各ピクセルのオリエンテーションを用いてオリエン
テーションの角度を計算し、各オリエンテーションの前
記角度を、非線型マッピングを用いて正規化したオリエ
ンテーション・ベクトルに変換し、得られた前記オリエ
ンテーション・ベクトルを、前記入力画像データである
2次元データの小さなサブ領域上で平均化し、第2の非
線型マッピングにより、平均化された前記オリエンテー
ション・ベクトルを平均化されたオリエンテーション角
度表現に逆方変換して、前記オリエンテーションの角度
を平均化し、入力画像データを平均化することを特徴と
する請求項2記載の画像処理装置。
3. The control means calculates an orientation angle using the orientation of each pixel in the determined input image data, and normalizes the angle of each orientation using a non-linear mapping. And the obtained orientation vector is averaged over a small sub-region of the two-dimensional data that is the input image data, and the averaged orientation vector is averaged by a second nonlinear mapping. 3. The image processing apparatus according to claim 2, wherein the orientation of the input image data is averaged by inversely converting the orientation angle into an orientation angle, and averaging the orientation angles.
【請求項4】 画像センサ手段は、アレイ状に配列され
た複数の可変感度光検知センサを備え、前記複数の光検
知センサにより画像を検知して得られる入力画像データ
と前記フィルタ・カーネル供給手段から出力された離散
値フィルタ・カーネルを用いてフィルタリングを実行
し、メモリ手段は前記フィルタリングの演算結果を格納
し、制御手段は、前記メモリ手段内に格納された前記演
算結果に対して所定の重み付けを行い、重み付けられた
値の和を計算して連続値フィルタ・カーネルの動作を合
成することを特徴とする請求項1記載の画像処理装置。
4. An image sensor means comprising a plurality of variable-sensitivity light detection sensors arranged in an array, and input image data obtained by detecting an image with said plurality of light detection sensors and said filter kernel supply means. Performing filtering using the discrete value filter kernel output from the memory unit, the memory means stores the result of the filtering operation, and the control means assigns a predetermined weight to the operation result stored in the memory means. 2. The image processing apparatus according to claim 1, wherein the sum of the weighted values is calculated to synthesize the operation of the continuous value filter kernel.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010525470A (en) * 2007-04-24 2010-07-22 テセラ・テクノロジーズ・ハンガリー・ケイエフティー A technique for adjusting effects that apply a kernel to a signal to achieve the desired effect on the signal

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