JP2005328162A - Signal processing apparatus and method - Google Patents
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Images
Abstract
Description
本発明は、信号処理装置および方法に関し、例えば、画像の中のエッジを強調し過ぎることなく、エッジに囲まれた内部のテクスチャを強調する場合に用いて好適な信号処理装置および方法に関する。 The present invention relates to a signal processing apparatus and method, and more particularly to a signal processing apparatus and method suitable for use in enhancing an internal texture surrounded by an edge without over-emphasizing an edge in an image.
従来、ビデオカメラにおいては、CCD(Charge Coupled Device),CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)等の撮像素子を用いて撮像された画像のコントラスト(明暗の差)および鮮鋭度(境界の明確さ)を向上させる方法として、階調変換によるコントラスト強調方法、画像中の高域成分のコントラストを強調する高域成分強調方法等が考えられている。 Conventionally, in a video camera, the contrast (brightness / darkness difference) and sharpness (brightness of the boundary) of an image captured using an image sensor such as a CCD (Charge Coupled Device), CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor), etc. As an improvement method, a contrast enhancement method by gradation conversion, a high-frequency component enhancement method for enhancing the contrast of a high-frequency component in an image, and the like are considered.
コントラスト強調方法としては、画像の各画素に対して、その画素レベルを所定の入出力関係を持つ関数(以下、これをレベル変換関数と称する)で変換するトーンカーブ調整や、画素レベルの頻度分布に応じてレベル変換関数を適応的に変化させるヒストグラムイコライゼーションと呼ばれる方法が提案されている。 As a contrast enhancement method, tone curve adjustment for converting each pixel level of an image with a function having a predetermined input / output relationship (hereinafter referred to as a level conversion function), or frequency distribution of pixel levels A method called histogram equalization has been proposed in which the level conversion function is adaptively changed according to the above.
高域成分強調方法としては、画像内の人物や物体の輪郭(エッジ)を抽出し、抽出したエッジを強調する、いわゆる輪郭強調を行うアンシャープマスクと呼ばれる方法が提案されている。 As a high-frequency component emphasis method, a method called an unsharp mask that performs so-called contour emphasis in which the contour (edge) of a person or an object in an image is extracted and the extracted edge is emphasized has been proposed.
しかしながら、コントラスト強調方法においては、画像の全ダイナミックレンジ(最大レベルと最小レベルの差)のうち、一部の輝度域しかコントラストを向上させることができない問題があり、これに加えて、トーンカーブ調整の場合には画像の最明部と最暗部において、またヒストグラムイコライゼーションの場合には頻度分布の少ない輝度域付近において、逆にコントラストが低下するという問題があった。 However, the contrast enhancement method has a problem that the contrast can be improved only in a part of the luminance range in the entire dynamic range (difference between the maximum level and the minimum level) of the image. In addition, the tone curve adjustment is performed. In the case of (1), there is a problem that the contrast is lowered in the brightest and darkest parts of the image, and in the case of histogram equalization, in the vicinity of the luminance region where the frequency distribution is small.
高域成分強調方法においては、画像の高域成分のコントラストのみが強調されるので、画像のエッジ付近が不自然に目立ってしまい、画質の劣化を避けることがでいないという問題があった。 In the high-frequency component emphasis method, only the contrast of the high-frequency component of the image is emphasized, so that there is a problem that the vicinity of the edge of the image is unnaturally conspicuous and deterioration of the image quality cannot be avoided.
このような問題を解決する方法として、従来、図1に示すように構成される画像信号処理装置により、入力画像データのうち、画素値の変化が急峻なエッジを保存した状態で当該エッジ以外の部分を増幅することにより、エッジ以外の部分を強調する方法が存在する(例えば、特許文献1)。 As a method for solving such a problem, conventionally, an image signal processing apparatus configured as shown in FIG. 1 is used to store an edge other than the edge of the input image data in a state where a sharp change in pixel value is stored. There is a method for enhancing a portion other than an edge by amplifying the portion (for example, Patent Document 1).
図1に示された画像信号処理装置において、入力された画像信号は、εフィルタ1、および減算部2に入力される。εフィルタ1は、図2Aに示されるような急峻なエッジを挟んで僅かに変動する画像信号を入力とし、図2Bに示されるようにエッジのみが抽出された(エッジ以外の部分が平滑化された)画像信号に変換して、減算部2および加算部4に出力する。ここで図2は、横軸は連続して配置された画素の配置、縦軸は各画素値を示している。
In the image signal processing apparatus shown in FIG. 1, the input image signal is input to the
εフィルタ1の具体的な処理について、図3および図4を参照して説明する。εフィルタ1は、入力画像の各画素を順次、注目画素Cに決定し、図3に示すように、注目画素Cを中心として水平方向に連続する複数の近傍画素(いまの場合、6画素L3,L2,L1,R1,R2,R3)からなるタップを設定し、次式(1)のように、注目画素Cおよび複数の近傍画素の画素値を、所定のタップ係数(例えば、{1,2,3,4,3,2,1})用いて加重平均して、注目画素Cに対応する変換結果C’として出力する。
C’=(1・L3+2・L2+3・L1+4・C
+3・R1+2・R2+1・R3)/16 …(1)
Specific processing of the
C ′ = (1 · L3 + 2 · L2 + 3 · L1 + 4 · C
+ 3 · R1 + 2 · R2 + 1 · R3) / 16 (1)
ただし、図4に示すように、注目画素Cとの画素値の差が、所定の閾値ε以上である近傍画素(図4の場合、近傍画素R2,R3)については、その画素値を注目画素Cのものと置換して計算するようにする。すなわち、図4の場合、次式(2)が計算される。
C’=(1・L3+2・L2+3・L1+4・C
+3・R1+2・C+1・C)/16 …(2)
However, as shown in FIG. 4, for neighboring pixels in which the difference in pixel value from the target pixel C is equal to or greater than a predetermined threshold ε (in the case of FIG. 4, neighboring pixels R2 and R3), the pixel value is set to the target pixel. Replace with the one of C and calculate. That is, in the case of FIG. 4, the following equation (2) is calculated.
C ′ = (1 · L3 + 2 · L2 + 3 · L1 + 4 · C
+ 3 · R1 + 2 · C + 1 · C) / 16 (2)
図1に戻る。減算部2は、前段から入力される画像信号(εフィルタ1に対する入力と同一のもの)から、εフィルタ1から入力される画像信号を減算することにより、エッジ以外の僅かに変動している画像信号を抽出して増幅部3に出力する。増幅部3は、減算部2の出力を増幅して加算部4に出力する。加算部4は、増幅部3から出力されるエッジ以外の部分が増幅されている画像信号と、εフィルタ1から入力されるエッジのみが抽出された画像信号を加算する。したがって、この加算結果は、急峻なエッジが保持された状態で当該エッジ以外の部分が増幅されている画像信号となっており、これが当該画像処理装置の出力信号とされる。
Returning to FIG. The
ところで、図1に示された画像信号処理装置のεフィルタ1では、所定の閾値εが100であって、例えば、図5に示されるように、画素値が急峻に変化するエッジの画像信号が入力された場合、当該エッジの高さが100以上であれば、εフィルタ1から出力される画像信号は、図6に示すように、エッジの形状が保持されるが、当該エッジの高さが閾値εよりも僅かでも小さい場合(例えば、エッジの高さが99の場合)、εフィルタ1から出力される画像信号は、図7に示すように、エッジの形状が保持されず、鈍ったものとなる。なお、図5等において、横軸は画素の配置、縦軸は画素値を示している。
By the way, in the
また、例えば、図8に示されるような形状のエッジの画像信号が入力された場合、当該エッジの高さが100以上であれば、εフィルタ1から出力される画像信号は、図9に示すように、エッジの形状が保持されるが、当該エッジの高さが閾値εよりも僅かでも小さい場合(例えば、エッジの高さが99の場合)、εフィルタ1から出力される画像信号は、図10に示すように、エッジの形状が保持されず、平滑化されてしまう。
For example, when an image signal of an edge having a shape as shown in FIG. 8 is input, if the height of the edge is 100 or more, the image signal output from the
したがって、従来のεフィルタ1では、連続して入力された画像のエッジの高さが、閾値εを挟んで微少に変動した場合、フィルタリング後の画像のエッジのコントラスト補正が大きく変動してしまい、視覚的に見映えが悪くなるという課題があった。
Therefore, in the
また、別の観点として、上述したような画像処理を行う装置の回路規模の縮小が望まれているという課題があった。 Further, as another viewpoint, there has been a problem that it is desired to reduce the circuit scale of an apparatus that performs image processing as described above.
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、画素値の変化が急峻なエッジを正確に保持した状態で、エッジ以外の部分を平滑化するフィルタリング処理において、エッジのコントラスト補正の変動を抑えることができ、かつ、回路規模を縮小できるようにすることを目的とする。 The present invention has been made in view of such a situation. In a filtering process for smoothing a portion other than an edge in a state where an edge having a steep change in pixel value is accurately retained, fluctuations in edge contrast correction are achieved. An object of the present invention is to reduce the circuit scale.
本発明の信号処理装置は、連続的に配置されている入力信号を、順次、注目信号に指定し、入力信号のなかから注目信号を基準として所定の間隔毎に複数の近傍信号を指定し、注目信号と近傍信号から成る、異なる複数のタップを生成する第1のタップ生成手段と、第1のタップ生成手段によって生成されたタップに基づき、重み付け係数を算出する複数の算出手段と、タップを構成する注目信号と複数の近傍信号を、異なる複数の係数組を用いて加重平均することにより複数の平滑化信号を演算し、算出手段によって算出された重み付け係数に従い、演算した複数の平滑化信号を合成する複数の演算手段と、算出手段によって算出された重み付け係数の演算手段に対する供給を遅延する遅延手段と、演算手段の出力信号を、順次、注目信号に指定し、出力信号のなかから注目信号を基準として所定の間隔毎に複数の近傍信号を指定し、注目信号と近傍信号から成るタップを生成する第2のタップ生成手段とを含むことを特徴とする。 The signal processing device of the present invention sequentially specifies input signals that are continuously arranged as attention signals, and specifies a plurality of neighboring signals at predetermined intervals with reference to the attention signal from among the input signals, A first tap generating means for generating a plurality of different taps composed of a signal of interest and a neighboring signal; a plurality of calculating means for calculating a weighting coefficient based on the taps generated by the first tap generating means; A plurality of smoothed signals are calculated according to a weighting coefficient calculated by a calculation means by calculating a plurality of smoothed signals by weighted averaging the signal of interest and a plurality of neighboring signals using a plurality of different coefficient sets. A delay means for delaying the supply of the weighting coefficient calculated by the calculation means to the calculation means, and the output signal of the calculation means in order, the signal of interest And a second tap generation means for designating a plurality of neighboring signals at predetermined intervals from the output signal as a reference from the output signal and generating a tap composed of the noticed signal and the neighboring signal. To do.
前記入力信号は、画像を構成する画素の画素値とすることができる。 The input signal may be a pixel value of a pixel constituting the image.
前記第1および第2のタップ生成手段は、フリップフロップ回路から構成されるようにすることができる。 The first and second tap generating means may be constituted by flip-flop circuits.
本発明の信号処理方法は、連続的に配置されている入力信号を、順次、注目信号に指定し、入力信号のなかから注目信号を基準として所定の間隔毎に複数の近傍信号を指定し、注目信号と近傍信号から成る、異なる複数のタップを生成する第1のタップ生成ステップと、第1のタップ生成ステップの処理で生成されたタップに基づき、重み付け係数を算出する複数の算出ステップと、タップを構成する注目信号と複数の近傍信号を、異なる複数の係数組を用いて加重平均することにより複数の平滑化信号を演算し、算出ステップの処理で算出された重み付け係数に従い、演算した複数の平滑化信号を合成する複数の演算ステップと、算出ステップの処理で算出された重み付け係数の演算ステップに対する供給を遅延する遅延ステップと、演算ステップの処理での出力信号を、順次、注目信号に指定し、出力信号のなかから注目信号を基準として所定の間隔毎に複数の近傍信号を指定し、注目信号と近傍信号から成るタップを生成する第2のタップ生成ステップとを含むことを特徴とする。 The signal processing method of the present invention sequentially specifies input signals that are continuously arranged as a target signal, specifies a plurality of neighboring signals at predetermined intervals from the input signal as a reference, and A first tap generation step for generating a plurality of different taps composed of a signal of interest and a neighborhood signal; a plurality of calculation steps for calculating a weighting coefficient based on the taps generated in the processing of the first tap generation step; A plurality of smoothed signals are calculated by performing weighted averaging of the signal of interest and a plurality of neighboring signals constituting a tap using a plurality of different coefficient sets, and the plurality of calculated signals are calculated according to the weighting coefficient calculated in the processing of the calculation step. A plurality of calculation steps for synthesizing the smoothed signal, a delay step for delaying the supply of the weighting coefficient calculated in the calculation step processing to the calculation step, and an operation The output signal in the step processing is sequentially designated as the attention signal, and multiple neighboring signals are designated at predetermined intervals based on the attention signal from the output signal, and a tap composed of the attention signal and the neighboring signal is generated. And a second tap generation step.
本発明の信号処理装置および方法においては、連続的に配置されている入力信号から、異なる複数のタップが生成され、生成されたタップに基づき、重み付け係数が算出され、タップを構成する注目信号と複数の近傍信号から複数の平滑化信号が演算され、算出された重み付け係数に従い、演算された複数の平滑化信号が合成される。また、演算の処理での出力信号からタップが生成される。 In the signal processing apparatus and method of the present invention, a plurality of different taps are generated from continuously arranged input signals, a weighting coefficient is calculated based on the generated taps, and the attention signal constituting the taps A plurality of smoothed signals are calculated from a plurality of neighboring signals, and the calculated plurality of smoothed signals are synthesized according to the calculated weighting coefficient. Further, a tap is generated from the output signal in the calculation process.
本発明によれば、画素値の変化が急峻なエッジを正確に保持した状態で、エッジ以外の部分を平滑化するフィルタリング処理において、エッジのコントラスト補正の変動を抑えることができ、かつ、回路規模を縮小することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to suppress fluctuations in edge contrast correction in a filtering process for smoothing a part other than an edge while accurately maintaining an edge with a sharp change in pixel value, and the circuit scale. Can be reduced.
以下に本発明の実施の形態を説明するが、請求項に記載の構成要件と、発明の実施の形態における具体例との対応関係を例示すると、次のようになる。この記載は、請求項に記載されている発明をサポートする具体例が、発明の実施の形態に記載されていることを確認するためのものである。従って、発明の実施の形態中には記載されているが、構成要件に対応するものとして、ここには記載されていない具体例があったとしても、そのことは、その具体例が、その構成要件に対応するものではないことを意味するものではない。逆に、具体例が構成要件に対応するものとしてここに記載されていたとしても、そのことは、その具体例が、その構成要件以外の構成要件には対応しないものであることを意味するものでもない。 Embodiments of the present invention will be described below. Correspondences between constituent elements described in the claims and specific examples in the embodiments of the present invention are exemplified as follows. This description is to confirm that specific examples supporting the invention described in the claims are described in the embodiments of the invention. Therefore, even if there are specific examples that are described in the embodiment of the invention but are not described here as corresponding to the configuration requirements, the specific examples are not included in the configuration. It does not mean that it does not correspond to a requirement. On the contrary, even if a specific example is described here as corresponding to a configuration requirement, this means that the specific example does not correspond to a configuration requirement other than the configuration requirement. not.
さらに、この記載は、発明の実施の形態に記載されている具体例に対応する発明が、請求項に全て記載されていることを意味するものではない。換言すれば、この記載は、発明の実施の形態に記載されている具体例に対応する発明であって、この出願の請求項には記載されていない発明の存在、すなわち、将来、分割出願されたり、補正により追加されたりする発明の存在を否定するものではない。 Further, this description does not mean that all the inventions corresponding to the specific examples described in the embodiments of the invention are described in the claims. In other words, this description is an invention corresponding to the specific example described in the embodiment of the invention, and the existence of an invention not described in the claims of this application, that is, in the future, a divisional application will be made. It does not deny the existence of an invention that is added by correction.
請求項1に記載の信号処理装置(例えば、図30の非線形フィルタ80)は、連続的に配置されている入力信号を、順次、注目信号に指定し、入力信号のなかから注目信号を基準として所定の間隔毎に複数の近傍信号を指定し、注目信号と近傍信号から成る、異なる複数のタップ(インターバル16,8,4,2,1の5種類のタップ)を生成する第1のタップ生成手段(例えば、図30の遅延部81)と、第1のタップ生成手段によって生成されたタップに基づき、重み付け係数を算出する複数の算出手段(例えば、図30の制御部91,92,94,96,98)と、タップを構成する注目信号と複数の近傍信号を、異なる複数の係数組を用いて加重平均することにより複数の平滑化信号を演算し、算出手段によって算出された重み付け係数に従い、演算した複数の平滑化信号を合成する複数の演算手段(例えば、図30のLPF合成部82,84,86,88,90)と、算出手段によって算出された重み付け係数の演算手段に対する供給を遅延する遅延手段(例えば、図30の遅延部93)と、演算手段の出力信号を、順次、注目信号に指定し、出力信号のなかから注目信号を基準として所定の間隔毎に複数の近傍信号を指定し、注目信号と近傍信号から成るタップ(インターバル8のタップ)を生成する第2のタップ生成手段(例えば、図30の遅延部83)とを含むことを特徴とする。
The signal processing device according to claim 1 (for example, the
請求項4に記載の信号処理方法は、連続的に配置されている入力信号を、順次、注目信号に指定し、入力信号のなかから注目信号を基準として所定の間隔毎に複数の近傍信号を指定し、注目信号と近傍信号から成る、異なる複数のタップ(インターバル16,8,4,2,1の5種類のタップ)を生成する第1のタップ生成ステップ(例えば、図31のステップS11)と、第1のタップ生成ステップの処理で生成されたタップに基づき、重み付け係数を算出する複数の算出ステップ(例えば、図31のステップS13)と、タップを構成する注目信号と複数の近傍信号を、異なる複数の係数組を用いて加重平均することにより複数の平滑化信号を演算し、算出ステップの処理で算出された重み付け係数に従い、演算した複数の平滑化信号を合成する複数の演算ステップ(例えば、図31のステップS14)と、算出ステップの処理で算出された重み付け係数の演算ステップに対する供給を遅延する遅延ステップ(例えば、図31のステップS13)と、演算ステップの処理での出力信号を、順次、注目信号に指定し、出力信号のなかから注目信号を基準として所定の間隔毎に複数の近傍信号を指定し、注目信号と近傍信号から成るタップ(インターバル8のタップ)を生成する第2のタップ生成ステップ(例えば、図31のステップS15)とを含むことを特徴とする。
The signal processing method according to
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図11は、非線形フィルタの構成例を示している。この非線形フィルタ11は、図1に示された画像信号処理装置のεフィルタ1と置換して用いるものであり、連続して入力された画像の画像信号に含まれるエッジの高さが、所定の閾値を挟んで微少に変動していた場合、エッジの補正も緩やかに変動するようにするものである。より具体的には、画像信号に含まれる画素値のエッジの高さが、所定の閾値ε1よりも小さくなったとしても、閾値ε2(ε2<ε1)よりも小さくなるまでは、変換後の画像信号に含まれるエッジの変動を緩やかにするものである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 11 shows a configuration example of the nonlinear filter. This
非線形フィルタ11は、制御信号発生部12、LPF(Low Pass Filter)13、および合成部14から構成される。
The
制御信号発生部12は、上段から入力される、ラスター順の画素の画素値から成る画像信号に、例えば、図12に示すような注目画素Cを中心として左右に間隔無しで隣接する5画素L2,L1,C,R1,R2からなるタップ(すなわち、インターバル1のタップ)を設定し、タップに基づいて重み付け係数w1,w3を発生し、制御信号として合成部14に出力する。以下、タップを構成する画素L2,L1,C,R1,R2の画素値も、適宜、画素値L2,L1,C,R1,R2と記述する。また、タップを構成する画素のうち、注目画素以外のものを近傍画素と記述する。
The control
LPF13は、制御信号発生部12と同様のタップを設定し、タップに含まれる5画素の画素値を3種類のタップ係数を用いて加重平均し、3種類の平滑化信号F1,F3,F5を演算する。合成部14は、制御信号発生部12により発生される制御信号に従って平滑化信号F1,F3,F5を合成する。
The
図13は、LPF13において用いられるタップ係数の一例を示している。平滑化信号F1が演算される場合、次式(3)に示されるように、タップ係数{0,0,1,0,0}が用いられる。
F1=(0・L2+0・L1+1・C+0・R1+0・R2)/1 …(3)
FIG. 13 shows an example of tap coefficients used in the
F1 = (0 * L2 + 0 * L1 + 1 * C + 0 * R1 + 0 * R2) / 1 (3)
平滑化信号F3が演算される場合、次式(4)に示されるように、タップ係数{0,1,2,1,0}が用いられる。
F3=(0・L2+1・L1+2・C+1・R1+0・R2)/4 …(4)
When the smoothed signal F3 is calculated, tap coefficients {0, 1, 2, 1, 0} are used as shown in the following equation (4).
F3 = (0 ·
平滑化信号F5が演算される場合、次式(5)に示されるように、タップ係数{1,2,2,2,1}が用いられる。
F5=(1・L2+2・L1+2・C+2・R1+1・R2)/8 …(5)
When the smoothed signal F5 is calculated, tap coefficients {1, 2, 2, 2, 1} are used as shown in the following equation (5).
F5 = (1 ·
次に、非線形フィルタ11の動作について、図14のフローチャートを参照して説明する。
Next, the operation of the
ステップS1において、制御信号発生部12は、入力されたラスター順の画素を、順次、1画素ずつ注目画素Cに決定する。ステップS2において、制御信号発生部12は、図12に示されたように、注目画素Cを中心として左右に間隔無しで隣接する画素L2,L1,C,R1,R2からなるタップを設定する。以下、タップに含まれる画素L2,L1,R1,R2を、近傍画素L2,L1,R1,R2と記述する。
In step S <b> 1, the control
ステップS3において、LPF13は、制御信号発生部12と同様にタップを設定し、タップの画素L2,L1,C,R1,R2を、式(1)乃至(3)を用いて加重平均し、その結果得られる平滑化信号F1,F3,F5を、合成部14に出力する。
In step S3, the
ステップS4において、制御信号発生部12は、注目画素Cと各近傍画素L2,L1,R1,R2との画素値の差|L2−C|,|L1−C|,|R1−C|,|R2−C|を演算する。
In step S4, the
ステップS5において、制御信号発生部12は、ステップS4の処理で算出した差に基づき、合成部14において用いられる重み付け係数w1,w3を算出する。具体的は、注目画素Cと、注目画素Cを中心として対称の位置にある近傍画素L1,R1との画素値の差|L1−C|,|R1−C|のうち、大きい方を変数d1に代入し、図15に示すように、変数d1に従って重み付け係数w1を算出する。
d1=MAX[|L1−C|,|R1−C|]
d1<ε2である場合、 w1=0
ε2≦d1<ε1である場合、w1=(d1−ε2)/(ε1−ε2)
ε1≦d1である場合、 w1=1
In step S5, the control
d1 = MAX [| L1-C |, | R1-C |]
If d1 <ε2, w1 = 0
When ε2 ≦ d1 <ε1, w1 = (d1−ε2) / (ε1−ε2)
When ε1 ≦ d1, w1 = 1
同様に、注目画素Cと、注目画素Cを中心として対称の位置にある近傍画素L2,R2との画素値の差|L2−C|,|R2−C|のうち、大きい方を変数d2に代入し、変数d2に従って重み付け係数w3を算出する。
d2=MAX[|L2−C|,|R2−C|]
d2<ε2である場合、 w3=0
ε2≦d2<ε1である場合、w3=(d2−ε2)/(ε1−ε2)
ε1≦d2である場合、 w3=1
Similarly, the larger of the pixel value differences | L2-C |, | R2-C | between the target pixel C and neighboring pixels L2 and R2 that are symmetric with respect to the target pixel C as the variable d2. Substituting and calculating the weighting coefficient w3 according to the variable d2.
d2 = MAX [| L2-C |, | R2-C |]
When d2 <ε2, w3 = 0
When ε2 ≦ d2 <ε1, w3 = (d2−ε2) / (ε1−ε2)
When ε1 ≦ d2, w3 = 1
このようにして算出された重み付け係数w1,w3は、制御信号として合成部14に出力される。ステップS6において、合成部14は、LPF13により演算された平滑化信号F1,F3,F5を、制御信号発生部12により算出された重み付け係数w1,w3を用い、次式(6)に従って合成して、注目画素Cのフィルタリング後の値C’として出力する。
C’=w1・F1+(1−w1)・w3・F3
+(1−w1)・(1−w3)・F5 …(6)
以上で非線形フィルタ11の動作の説明を終了する。
The weighting coefficients w1 and w3 calculated in this way are output to the
C ′ = w1 · F1 + (1−w1) · w3 · F3
+ (1-w1). (1-w3) .F5 (6)
This is the end of the description of the operation of the
この非線形フィルタ11によれば、例えば、閾値ε1が100、閾値ε2が70であって、図5に示されたように、画素値が急峻に変化するエッジの画像信号が入力された場合、当該エッジの高さが閾値ε1以上の100であれば、非線形フィルタ11から出力される画像信号は、図16に示すように、エッジの形状が保持されたものとなり、当該エッジの高さが閾値ε1より小さい90,80となっても、非線形フィルタ11から出力される画像信号は、図17、図18に示すように、エッジの形状は著しく鈍ること無く、若干変化しただけで保持される。さらに、当該エッジの高さが徐々に小さくなるに従い、非線形フィルタ11から出力される画像信号は、エッジの形状が徐々に変化し、当該エッジの高さが閾値ε2と等しい70となった段階で、非線形フィルタ11から出力される画像信号のエッジの形状は、図19に示す程度となる。
According to this
図19と、従来のεフィルタ1の出力を示した図7を比較して明らかなように、従来のεフィルタ1では、入力される画像信号のエッジの高さが、閾値ε=100よりも僅かに小さい99であっても、図7に示されたように、フィルタリング後のエッジの形状は大きく変化してしまったが、本発明を適用した非線形フィルタ11では、入力される画像信号のエッジの高さが、閾値ε1より小さくなっても、閾値ε2までの間では、フィルタリング後のエッジの形状は緩やかに変化することになる。
As is clear from comparison between FIG. 19 and FIG. 7 showing the output of the
次に、図20は、非線形フィルタの他の構成例を示している。この非線形フィルタ21は、図1に示された画像信号処理装置のεフィルタ1と置換して用いるものであり、インターバル4の5画素から成るタップを設定してフィルタリング処理を行う狭帯域処理部22、狭帯域処理部22の出力に対してインターバル2の5画素のタップを設定してフィルタリング処理を行う中帯域処理部26、中帯域処理部26の出力に対してインターバル1の5画素のタップを設定してフィルタリング処理を行う広帯域処理部30、入力信号を狭帯域処理部22における処理時間だけ遅延する遅延部34、および入力信号を中帯域処理部26における処理時間だけ遅延する遅延部35から構成される。
Next, FIG. 20 shows another configuration example of the nonlinear filter. This
インターバル4のタップは、図21に示すように、水平方向に配置された画素列のうち、注目画素Cを基準として3画素間隔で近傍画素が決定される。すなわち、注目画素Cの左側の8番目の画素l8、4番目の画素l4、右側の4番目の画素r4、および8番目の画素r8が、それぞれ近傍画素L2,L1,R1,R2とされる。
As shown in FIG. 21, in the tap of the
インターバル2のタップは、図22に示すように、水平方向に配置された画素列のうち、注目画素Cを基準として1画素間隔で近傍画素が決定される。すなわち、左側の4番目の画素l4、2番目の画素l2、右側の2番目の画素r2、および4番目の画素r4が、それぞれ近傍画素L2,L1,R1,R2とされる。
As shown in FIG. 22, in the tap of
インターバル1のタップは、図23に示すように、水平方向に配置された画素列のうち、注目画素Cを基準として間隔無しで近傍画素が決定される。すなわち、左側の2番目の画素l2、1番目の画素l1、右側の1番目の画素r1、および2番目の画素の画素r2が、それぞれ近傍画素L2,L1,R1,R2とされる。
As shown in FIG. 23, in the tap of
図20に戻る。狭帯域処理部22は、図11に示された非線形フィルタ11と同様に構成される。すなわち、狭帯域処理部22の制御信号発生部23、LPF24、および合成部25が、それぞれ非線形フィルタ11の制御信号発生部12、LPF13、および合成部14に相当する。狭帯域処理部22の非線形フィルタ11に対する相違点は、非線形フィルタ11が、図12に示されたインターバル1のタップを処理することに対して、狭帯域処理部22では図21に示されたインターバル4のタップを処理することと、制御信号発生部23が、タップ以外の画素を用いて制御信号を生成することである(詳細は後述する)。
Returning to FIG. The narrow
中帯域処理部26も、図11に示された非線形フィルタ11と同様に構成される。すなわち、中帯域処理部26の制御信号発生部27、LPF28、および合成部29が、それぞれ非線形フィルタ11の制御信号発生部12、LPF13、および合成部14に相当する。中帯域処理部26の非線形フィルタ11に対する相違点は、図22に示されたインターバル2のタップを処理することと、制御信号発生部27が、タップ以外の画素を用いて制御信号を生成することである(詳細は後述する)。
The middle
さらに、広帯域処理部30も、図11に示された非線形フィルタ11と同様に構成される。すなわち、中帯域処理部26の制御信号発生部31、LPF32、および合成部33が、それぞれ非線形フィルタ11の制御信号発生部12、LPF13、および合成部14に相当する。広帯域処理部30は、非線形フィルタ11と同様に、図23に示されたインターバル1のタップを処理する。
Further, the broadband processing unit 30 is configured in the same manner as the
図24は、狭帯域処理部22のLPF24、中帯域処理部26のLPF28、および広帯域処理部30のLPF32において用いられるタップ係数の一例を示している。
FIG. 24 shows an example of tap coefficients used in the
LPF24において、インターバル4のタップが設定され、平滑化信号F11が演算されるとき、式(3)と同様に、タップ係数{0,0,1,0,0}が用いられる。この演算は、従来のεフィルタ1において、注目画素を中心として間隔無しで隣接する17画素からなるタップが設定され、タップ係数{0,0,0,0,0,0,0,0,1,0,0,0,0,0,0,0,0}を用いて加重平均することに相当する。
In the
LPF24において、インターバル4のタップが設定され、平滑化信号F13が演算されるとき、式(4)と同様に、タップ係数{0,1,2,1,0}が用いられる。この演算は、従来のεフィルタ1において、注目画素を中心として間隔無しで隣接する17画素からなるタップが設定され、タップ係数{0,0,0,0,1,0,0,0,2,0,0,0,1,0,0,0,0}を用いて加重平均することに相当する。
In the
LPF24において、インターバル4のタップが設定され、平滑化信号F15が演算されるとき、式(5)と同様に、タップ係数{1,2,2,2,1}が用いられる。この演算は、従来のεフィルタ1において、注目画素を中心として間隔無しで隣接する17画素からなるタップが設定され、タップ係数{1,0,0,0,2,0,0,0,2,0,0,0,2,0,0,0,1}を用いて加重平均することに相当する。
In the
LPF28において、インターバル2のタップが設定され、平滑化信号F21が演算されるとき、式(3)と同様に、タップ係数{0,0,1,0,0}が用いられる。この演算は、従来のεフィルタ1において、注目画素を中心として間隔無しで隣接する9画素からなるタップが設定され、タップ係数{0,0,0,0,1,0,0,0,0}を用いて加重平均することに相当する。
In the
LPF28において、インターバル2のタップが設定され、平滑化信号F23が演算されるとき、式(4)と同様に、タップ係数{0,1,2,1,0}が用いられる。この演算は、従来のεフィルタ1において、注目画素を中心として間隔無しで隣接する9画素からなるタップが設定され、タップ係数{0,0,1,0,2,0,1,0,0}を用いて加重平均することに相当する。
In the
LPF28において、インターバル2のタップが設定され、平滑化信号F25が演算されるとき、式(5)と同様に、タップ係数{1,2,2,2,1}が用いられる。この演算は、従来のεフィルタ1において、注目画素を中心として間隔無しで隣接する9画素からなるタップが設定され、タップ係数{1,0,2,0,2,0,2,0,1}を用いて加重平均することに相当する。
In the
LPF32において、インターバル1のタップが設定され、平滑化信号F31が演算されるとき、式(3)と同様に、タップ係数{0,0,1,0,0}が用いられる。
In the
LPF32において、インターバル1のタップが設定され、平滑化信号F33が演算されるとき、式(4)と同様に、タップ係数{0,1,2,1,0}が用いられる。
When the tap of
LPF32において、インターバル1のタップが設定され、平滑化信号F35が演算されるとき、式(5)と同様に、タップ係数{1,2,2,2,1}が用いられる。
In the
次に、非線形フィルタ21の動作について説明する。まず、狭帯域処理部22のフィルタリング処理について、図14のフローチャートを流用して説明する。
Next, the operation of the
ステップS1において、制御信号発生部23は、入力された画像信号を構成するラスター順の画素を、順次、1画素ずつ注目画素Cに決定する。ステップS2において、制御信号発生部23は、図21に示されたように、注目画素Cを中心とするインターバル4のタップを設定する。
In step S <b> 1, the control
ステップS3において、LPF24は、制御信号発生部23と同様にタップを設定し、タップの画素L2,L1,C,R1,R2を、式(1)乃至(3)を用いて加重平均し、その結果得られる平滑化信号F11,F13,F15を、合成部25に出力する。
In step S3, the
ステップS4において、制御信号発生部23は、注目画素Cと各近傍画素L2,L1,R1,R2との画素値の差|L2−C|,|L1−C|,|R1−C|,|R2−C|を演算する。さらに、制御信号発生部23は、注目画素Cと、近傍画素L2,R2よりも注目画素C側に位置していてタップには含まれない画素l7,l6,l5,l3,l2,l1,r1,r2,r3,r5,r6,r7との画素値の差|l7−C|,|l6−C|,|l5−C|,|l3−C|,|l2−C|,|l1−C|,|r1−C|,|r2−C|,|r3−C|,|r5−C|,|r6−C|,|r7−C|を演算する。
In step S4, the
ステップS5において、制御信号発生部23は、ステップS4の処理で算出した差に基づき、合成部25において用いられる重み付け係数w1,w3を算出する。
In step S5, the control
具体的は、注目画素Cと、注目画素Cを中心として対称の位置にある近傍画素L1,R1よりも注目画素C側に位置する画素の画素値の差|L1−C|,|l3−C|,|l2−C|,|l1−C|,|r1−C|,|r2−C|,|r3−C|,|R1−C|のうち、最大のものを変数d1に代入し、図15に示されたように、変数d1に従って重み付け係数w1を算出する。
d1=MAX[|L1−C|,|l3−C|,|l2−C|,|l1−C|
,|r1−C|,|r2−C|,|r3−C|,|R1−C|]
d1<ε2である場合、 w1=0
ε2≦d1<ε1である場合、w1=(d1−ε2)/(ε1−ε2)
ε1≦d1である場合、 w1=1
Specifically, the difference between the pixel values of the pixel of interest C and pixels located closer to the pixel of interest C than the neighboring pixels L1 and R1 that are symmetric with respect to the pixel of interest C | L1-C |, | l3-C |, | L2-C |, | l1-C |, | r1-C |, | r2-C |, | r3-C |, | R1-C | As shown in FIG. 15, the weighting coefficient w1 is calculated according to the variable d1.
d1 = MAX [| L1-C |, | l3-C |, | l2-C |, | l1-C |
, | R1-C |, | r2-C |, | r3-C |, | R1-C |]
If d1 <ε2, w1 = 0
When ε2 ≦ d1 <ε1, w1 = (d1−ε2) / (ε1−ε2)
When ε1 ≦ d1, w1 = 1
同様に、注目画素Cと、注目画素Cを中心として対称の位置にある近傍画素L2,R2よりも注目画素C側に位置する画素の画素値の差|L2−C|,|l7−C|,|l6−C|,|l5−C|,|r5−C|,|r6−C|,|r7−C|,|R2−C|のうち、最大のものを変数d2に代入し、変数d2に従って重み付け係数w3を算出する。
d2=MAX[|L2−C|,|l7−C|,|l6−C|,|l5−C|
,|r5−C|,|r6−C|,|r7−C|,|R2−C|]
d2<ε2である場合、 w3=0
ε2≦d2<ε1である場合、w3=(d2−ε2)/(ε1−ε2)
ε1≦d2である場合、 w3=1
Similarly, the difference between the pixel values of the pixel of interest C and pixels located closer to the pixel of interest C than the neighboring pixels L2 and R2 that are symmetric with respect to the pixel of interest C | L2-C |, | l7-C | , | L6-C |, | l5-C |, | r5-C |, | r6-C |, | r7-C |, | R2-C | The weighting coefficient w3 is calculated according to d2.
d2 = MAX [| L2-C |, | l7-C |, | l6-C |, | l5-C |
, | R5-C |, | r6-C |, | r7-C |, | R2-C |]
When d2 <ε2, w3 = 0
When ε2 ≦ d2 <ε1, w3 = (d2−ε2) / (ε1−ε2)
When ε1 ≦ d2, w3 = 1
このようにして算出された重み付け係数w1,w3は、制御信号として合成部25に出力される。ステップS6において、合成部25は、LPF24により演算された平滑化信号F11,F13,F15を、制御信号発生部23により算出された重み付け係数w1,w3を用い、式(6)に従って合成して、注目画素Cのフィルタリング後の値C’として、中帯域処理部26に出力する。以上で、狭帯域処理部22によるフィルタリング処理の説明を終了する。
The weighting coefficients w1 and w3 calculated in this way are output to the
狭帯域処理部22から出力された画像信号は、次に、中帯域処理部26でフィルタリング処理が施され、さらに、広帯域処理部30でもフィルタリング処理が施されることになる。なお、中帯域処理部26、および広帯域処理部30におけるフィルタリング処理は、上述した狭帯域処理部22によるフィルタリング処理と、タップのインターバルが異なることの他は同様であるので、その説明は省略する。
Next, the image signal output from the
この非線形フィルタ21によれば、例えば、閾値ε1が100、閾値ε2が70であって、図8に示されたように、急峻なエッジの幅がインターバル4に収まるような画像信号が入力された場合、当該エッジの高さが閾値ε1以上の100であれば、非線形フィルタ21から出力される画像信号は、図25に示すように、エッジの形状がほぼ保持されたものとなり、当該エッジの高さが閾値ε1より小さい90,80となった場合、非線形フィルタ21から出力される画像信号は、図26、図27に示すように、エッジの形状が徐々に変化したものとなる。さらに、当該エッジの高さが徐々に小さくなるに従い、非線形フィルタ21から出力される画像信号は、エッジの形状が徐々に変化し、当該エッジの高さが閾値ε2と等しい70となった段階で、非線形フィルタ21から出力される画像信号のエッジの形状は、図28に示す程度となる。
According to this
図28と、従来のεフィルタ1の出力を示した図10を比較して明らかなように、従来のεフィルタ1では、入力される画像信号のエッジの高さが、閾値ε=100よりも僅かに小さい99であっても、図10に示されたように、フィルタリング後のエッジの形状は大きく変化してしまったが、本発明を適用した非線形フィルタ21では、入力される画像信号のエッジの高さが、閾値ε1より小さくなっても、閾値ε2までの間では、フィルタリング後のエッジの形状は緩やかに変化することになる。
As is apparent from a comparison between FIG. 28 and FIG. 10 showing the output of the
次に、図29は、図20に示された3つの帯域処理部(狭帯域処理部22、中帯域処理部26、および広帯域処理部30)から構成される非線形フィルタ21を拡張し、5つの帯域処理部から構成される非線形フィルタの構成例を示している。
Next, FIG. 29 expands the
図29の非線形フィルタ51は、入力信号に対してインターバル16のタップを設定してフィルタリング処理を行う最狭帯域処理部52、入力信号に対してインターバル8のタップを設定してフィルタリング処理を行う狭帯域処理部55、入力信号に対してインターバル4のタップを設定してフィルタリング処理を行う中帯域処理部56、入力信号に対してインターバル2のタップを設定してフィルタリング処理を行う広帯域処理部57、および入力信号に対してインターバル1のタップを設定してフィルタリング処理を行う最広帯域処理部58から構成される。最狭帯域処理部52、狭帯域処理部55、中帯域処理部56、広帯域処理部57、および最広帯域処理部58は、図20に示された非線形フィルタ21の狭帯域処理部22等と同様の処理を行う。
The non-linear filter 51 in FIG. 29 has a narrowest band processing unit 52 that performs a filtering process by setting a tap at an
さらに、非線形フィルタ51は、入力信号を最狭帯域処理部52における処理時間だけ遅延する遅延部59、入力信号を最狭帯域処理部55における処理時間だけ遅延する遅延部60、入力信号を最狭帯域処理部56における処理時間だけ遅延する遅延部61、および入力信号を最狭帯域処理部527おける処理時間だけ遅延する遅延部62から構成される。
Further, the non-linear filter 51 includes a
なお、非線形フィルタ51の中帯域処理部56、広帯域処理部57、および最広帯域処理部58は、図20に示された非線形フィルタ21の狭帯域処理部22、中帯域処理部26、および広帯域処理部30に相当する。したがって、非線形フィルタ51は、非線形フィルタ21に比較して、最狭帯域処理部52および狭帯域処理部55を設けた分だけ、より狭帯域の信号成分をフィルタリングすることが可能となる。
Note that the middle
最狭帯域処理部52は、LPF合成部53、および制御信号発生部54から構成される。LPF合成部53は、ラスター順の画素の画素値から成る入力信号に基づき、インターバル16のタップを設定し、タップに含まれる5画素の画素値を3種類のタップ係数を用いて加重平均し、3種類の平滑化信号を演算する。さらに、LPF合成部53は、制御信号発生部54により発生される制御信号に従って3種類の平滑化信号を合成する。制御信号発生部54は、LPF合成部53と同様に、インターバル16のタップを設定し、タップに基づいて重み付け係数を発生し、制御信号としてLPF合成部53に出力する。
The narrowest band processing unit 52 includes an
なお、最狭帯域処理部52と同様に、狭帯域処理部55、中帯域処理部56、広帯域処理部57、および最広帯域処理部58も、それぞれ、LPF合成部と制御信号発生部から構成されるが、その図示は省略されている。
Similar to the narrowest band processing unit 52, the narrow
次に、非線形フィルタ51を実現するための電子回路について、特に、用いるフリップフロップ回路(以下、単にFFと記述する)の数について考察する。以下、非線形フィルタ51の動作クロックに同期して入力信号が1画素分ずつ入力され、その画素値が8ビットであると仮定する。 Next, regarding the electronic circuit for realizing the nonlinear filter 51, the number of flip-flop circuits (hereinafter simply referred to as FF) to be used will be considered. Hereinafter, it is assumed that an input signal is input for each pixel in synchronization with the operation clock of the non-linear filter 51 and the pixel value is 8 bits.
一般に、インターバルIでP個の画素(bビット)から成るタップを生成する回路は、(I×(P−1)×b)個のFFが必要となる。 In general, a circuit that generates a tap composed of P pixels (b bits) at an interval I requires (I × (P−1) × b) FFs.
したがって、インターバル16のタップが2カ所で独立して生成される最狭帯域処理部52では、1024(=16×4×8×2)個のFFが必要である。同様に、インターバル8のタップが2カ所で独立して生成される狭帯域処理部55では、512(=8×4×8×2)個のFFが必要である。インターバル4のタップが2カ所で独立して生成される中帯域処理部56では、256(=4×4×8×2)個のFFが必要である。インターバル2のタップが2カ所で独立して生成される広帯域処理部57では、128(=2×4×8×2)個のFFが必要である。インターバル1のタップが2カ所で独立して生成される最広帯域処理部58では、64(=1×4×8×2)個のFFが必要である。
Therefore, in the narrowest band processing unit 52 in which the taps of the
遅延部59乃至62は、それぞれ最狭帯域処理部52、狭帯域処理部55、中帯域処理部56、広帯域処理部57、および最広帯域処理部58での処理時間に相当するクロック数だけ入力信号を遅延するので、その遅延量は、最狭帯域処理部52等のタップ生成に以外の処理(平滑化信号を演算して合成する処理)に要する時間をMクロックとすれば、((I×2+M)×b)クロックとなる。
The
したがって、M=3とすれば、遅延部59の遅延量は、280(=(16×2+3)×8)クロックとなる。よって、遅延部59では、280個のFFが必要となる。同様に、遅延部60の遅延量は、152(=(8×2+3)×8)クロックとなる。よって、遅延部60では、152個のFFが必要となる。遅延部61の遅延量は、88(=(4×2+3)×8)クロックとなる。よって、遅延部61では、88個のFFが必要となる。
遅延部62の遅延量は、56(=(2×2+3)×8)クロックとなる。よって、遅延部62では、56個のFFが必要となる。
Therefore, if M = 3, the delay amount of the
The delay amount of the
以上の結果より、上述した仮定の下で非線形フィルタ51を電子回路として実現した場合、少なくとも2600(=1024+512+256+128+64+280+152+88+56+40)個のFFが必要となる。 From the above results, when the nonlinear filter 51 is realized as an electronic circuit under the above assumption, at least 2600 (= 1024 + 512 + 256 + 128 + 64 + 280 + 152 + 88 + 56 + 40) FFs are required.
次に、図30は、本発明の一実施の形態であり、非線形フィルタ51と同様の出力信号を得ることができる非線形フィルタであって、非線形フィルタ51よりも少ない数のFFで実現可能な非線形フィルタの構成例を示している。 Next, FIG. 30 is an embodiment of the present invention, which is a non-linear filter that can obtain an output signal similar to that of the non-linear filter 51, and can be realized with a smaller number of FFs than the non-linear filter 51. An example of the configuration of a filter is shown.
この非線形フィルタ80において、遅延部(DL)81は、入力信号を元に、インターバル16の5画素から成るタップ(信号S1乃至S5)を生成してLPF合成部82および制御部91に出力し、インターバル8の5画素から成るタップ(信号S6乃至S10)を生成して制御部92に出力し、インターバル4の5画素から成るタップ(信号S11乃至S15)を生成して制御部94に出力し、インターバル2の5画素から成るタップ(信号S16乃至S20)を生成して制御部96に出力し、インターバル1の5画素から成るタップ(信号S21乃至S25)を生成して制御部98に出力する。したがって、遅延部81は、最大でインターバル16の5画素から成るタップを生成するので、512(=16×4×8)個のFFが必要である。
In this
なお、信号S1乃至S5は、入力信号に対し、それぞれ、0,16,32,48,64クロックだけ遅延されている。信号S6乃至S10は、入力信号に対し、それぞれ、32,40,48,56,64クロックだけ遅延されている。信号S11乃至S15は、入力信号に対し、それぞれ、48,52,56,60,64クロックだけ遅延されている。信号S16乃至S20は、入力信号に対し、それぞれ、56,58,60,62,64クロックだけ遅延されている。信号S21乃至S25は、入力信号に対し、それぞれ、60,61,62,63,64クロックだけ遅延されている。 The signals S1 to S5 are delayed by 0, 16, 32, 48, and 64 clocks, respectively, with respect to the input signal. The signals S6 to S10 are delayed by 32, 40, 48, 56, and 64 clocks, respectively, with respect to the input signal. The signals S11 to S15 are delayed by 48, 52, 56, 60, and 64 clocks, respectively, with respect to the input signal. The signals S16 to S20 are delayed by 56, 58, 60, 62, and 64 clocks, respectively, with respect to the input signal. The signals S21 to S25 are delayed by 60, 61, 62, 63, and 64 clocks, respectively, with respect to the input signal.
LPF合成部82は、遅延部81から入力されるインターバル16の5画素から成るタップの画素値を加重平均して3種類の平滑化信号を演算し、制御部91によって生成される制御信号C1に基づき、3種類の平滑化信号を合成し、遅延部83に出力する。
The
遅延部83は、LPF合成部82の出力を元に、インターバル8の5画素から成るタップ(信号S26を注目画素の画素値とする)を生成してLPF合成部84に出力する。したがって、遅延部83は、256(=8×4×8)個のFFが必要である。
Based on the output of the
LPF合成部84は、遅延部83から入力されるインターバル8の5画素から成るタップの画素値を加重平均して3種類の平滑化信号を演算し、制御部92で生成され、遅延部93を介して入力される制御信号C2に基づき、3種類の平滑化信号を合成し、遅延部85に出力する。
The
遅延部85は、LPF合成部84の出力を元に、インターバル4の5画素から成るタップ(信号S27を注目画素の画素値とする)を生成してLPF合成部86に出力する。したがって、遅延部85は、128(=4×4×8)個のFFが必要である。
Based on the output of the
LPF合成部86は、遅延部85から入力されるインターバル4の5画素から成るタップの画素値を加重平均して3種類の平滑化信号を演算し、制御部94で生成され、遅延部95を介して入力される制御信号C3に基づき、3種類の平滑化信号を合成し、遅延部87に出力する。
The
遅延部87は、LPF合成部86の出力を元に、インターバル2の5画素から成るタップ(信号S28を注目画素の画素値とする)を生成してLPF合成部88に出力する。したがって、遅延部87は、64(=2×4×8)個のFFが必要である。
Based on the output of the
LPF合成部88は、遅延部87から入力されるインターバル2の5画素から成るタップの画素値を加重平均して3種類の平滑化信号を演算し、制御部96で生成され、遅延部97を介して入力される制御信号C4に基づき、3種類の平滑化信号を合成し、遅延部89に出力する。
The
遅延部89は、LPF合成部88の出力を元に、インターバル1の5画素から成るタップ(信号S29を注目画素の画素値とする)を生成してLPF合成部90に出力する。したがって、遅延部89は、32(=1×4×8)個のFFが必要である。
Based on the output of the
LPF合成部90は、遅延部89から入力されるインターバル1の5画素から成るタップの画素値を加重平均して3種類の平滑化信号を演算し、制御部98で生成され、遅延部99を介して入力される制御信号C5に基づき、3種類の平滑化信号を合成し、これを出力信号として非線形フィルタ80の後段に出力する。
The
制御部91は、遅延部81から入力されるインターバル16の5画素から成るタップの画素値に基づいて重み付け係数を算出し、LPF合成部82に対する制御信号C1としてLPF合成部82に出力する。
The
制御部92は、遅延部81から入力されるインターバル8の5画素から成るタップの画素値に基づいて重み付け係数を算出し、LPF合成部84に対する制御信号C2として、遅延部93に出力する。遅延部93は、遅延部83からの信号S26と、制御部92からの制御信号C2とが同期してLPF合成部84に入力されるように、制御部92からの制御信号C2を遅延させる。ここで、信号S26の入力信号に対する遅延量は、LPF合成部82における処理時間をMクロックとすれば、48+M(=16×2+M+8×2)クロックであり、制御信号C2の入力信号に対する遅延量は、信号S8と同様に48クロックである。したがって、遅延部93においては、Mクロックだけ、制御信号C2を遅延させるようにする。
The
制御部94は、遅延部81から入力されるインターバル4の5画素から成るタップの画素値に基づいて重み付け係数を算出し、LPF合成部86に対する制御信号C3として、遅延部95に出力する。遅延部95は、遅延部85からの信号S27と、制御部94からの制御信号C3とが同期してLPF合成部86に入力されるように、制御部94からの制御信号C3を遅延させる。ここで、信号S27の入力信号に対する遅延量は、LPF合成部84における処理時間をMクロックとすれば、56+2M(=16×2+M+8×2+M+4×2)クロックであり、制御信号C3の入力信号に対する遅延量は、信号S13と同様に56クロックである。したがって、遅延部95においては、2Mクロックだけ、制御信号C3を遅延させるようにする。
The
制御部96は、遅延部81から入力されるインターバル2の5画素から成るタップの画素値に基づいて重み付け係数を算出し、LPF合成部88に対する制御信号C4として、遅延部97に出力する。遅延部97は、遅延部87からの信号S28と、制御部96からの制御信号C4とが同期してLPF合成部88に入力されるように、制御部96からの制御信号C4を遅延させる。ここで、信号S28の入力信号に対する遅延量は、LPF合成部86における処理時間をMクロックとすれば、60+3M(=16×2+M+8×2+M+4×2+M+2×2)クロックであり、制御信号C4の入力信号に対する遅延量は、信号S18と同様に60クロックである。したがって、遅延部96においては、3Mクロックだけ、制御信号C4を遅延させるようにする。
The
制御部98は、遅延部81から入力されるインターバル1の5画素から成るタップの画素値に基づいて重み付け係数を算出し、LPF合成部90に対する制御信号C5として、遅延部99に出力する。遅延部99は、遅延部89からの信号S29と、制御部98からの制御信号C5とが同期してLPF合成部90に入力されるように、制御部98からの制御信号C5を遅延させる。ここで、信号S29の入力信号に対する遅延量は、LPF合成部88における処理時間をMクロックとすれば、62+4M(=16×2+M+8×2+M+4×2+M+2×2+M+1×2)クロックであり、制御信号C5の入力信号に対する遅延量は、信号S23と同様に62クロックである。したがって、遅延部99においては、4Mクロックだけ、制御信号C5を遅延させるようにする。
The
次に、非線形フィルタ80の動作について、図31のフローチャートを参照して説明する。ステップS11において、遅延部81は、入力信号を元に、インターバル16の5画素から成るタップ、インターバル8の5画素から成るタップ、インターバル4の5画素から成るタップ、インターバル2の5画素から成るタップ、およびインターバル1の5画素から成るタップの生成を開始し、それぞれを、LPF合成部82および制御部91、制御部92、制御部94、制御部96、または制御部98に出力する。
Next, the operation of the
ステップS12において、制御部91、制御部92、制御部94、制御部96、および制御部98は、入力されたタップに基づき、LPF合成部82に対する制御信号C1、LPF合成部84に対する制御信号C2、LPF合成部86に対する制御信号C3、LPF合成部88に対する制御信号C4、またはLPF合成部90に対する制御信号C5を生成して後段に出力する。ステップS13において、遅延部93、遅延部95、遅延部97、および遅延部99は、前段から入力された制御信号C1乃至C5の遅延を開始する。
In step S12, the
ステップS14において、LPF合成部82は、遅延部81から入力されたインターバル16の5画素から成るタップの画素値を加重平均して3種類の平滑化信号を演算し、制御部91によって生成された制御信号C1に基づき、3種類の平滑化信号を合成し、遅延部83に出力する。ステップS15において、遅延部83は、LPF合成部82の出力を元に、インターバル8の5画素から成るタップを生成してLPF合成部84に出力する。
In step S <b> 14, the
ステップS16において、LPF合成部84は、遅延部83から入力されたインターバル8の5画素から成るタップの画素値を加重平均して3種類の平滑化信号を演算し、制御部92で生成され、遅延部93を介して入力された制御信号C2に基づき、3種類の平滑化信号を合成し、遅延部85に出力する。ステップS17において、遅延部85は、LPF合成部84の出力を元に、インターバル4の5画素から成るタップを生成してLPF合成部86に出力する。
In step S <b> 16, the
ステップS18において、LPF合成部86は、遅延部85から入力されたインターバル4の5画素から成るタップの画素値を加重平均して3種類の平滑化信号を演算し、制御部94で生成され、遅延部95を介して入力された制御信号C3に基づき、3種類の平滑化信号を合成し、遅延部87に出力する。ステップS19において、遅延部87は、LPF合成部86の出力を元に、インターバル2の5画素から成るタップを生成してLPF合成部88に出力する。
In step S <b> 18, the
ステップS20において、LPF合成部88は、遅延部87から入力されたインターバル2の5画素から成るタップの画素値を加重平均して3種類の平滑化信号を演算し、制御部96で生成され、遅延部97を介して入力される制御信号C4に基づき、3種類の平滑化信号を合成し、遅延部89に出力する。ステップS21において、遅延部89は、LPF合成部88の出力を元に、インターバル1の5画素から成るタップを生成してLPF合成部90に出力する。
In step S20, the
ステップS22において、LPF合成部90は、遅延部89から入力されたインターバル1の5画素から成るタップの画素値を加重平均して3種類の平滑化信号を演算し、制御部98で生成され、遅延部99を介して入力される制御信号C5に基づき、3種類の平滑化信号を合成し、これを出力信号として非線形フィルタ80の後段に出力する。以上で、非線形フィルタ80の動作の説明を終了する。
In step S22, the
ここで、LPF合成部82,84,85,86,88のそれぞれにおける処理時間のMクロックを、3クロックであると仮定し、制御信号C2,C3,C4,C5が、4ビットであると仮定すれば、遅延部93,95,97,99を実現するために、それぞれ、12(=3×4)、24(=6×4)、36(=9×4)、48(=12×4)個のFFが必要となる。
Here, it is assumed that the M clocks of the processing time in each of the
したがって、上述した仮定の下で、図30の非線形フィルタ80を電子回路として実現した場合、1112(=512+256+128+64+32+12+24+36+48)個のFFが必要となる。
Therefore, when the
このことは、非線形フィルタ80と同等の出力信号を得ることができる非線形フィルタ51が2600個のFFの必要としていたことに比較して、1488個のFFが削減できることになる。よって回路規模を縮小することができ、省コスト化、省スペース化が実現できる。
This means that 1488 FFs can be reduced compared to the case where the nonlinear filter 51 capable of obtaining an output signal equivalent to the
ところで、本発明は、入力信号をX個の帯域成分に分けて処理する非線形フィルタにも、本発明は適用可能である。換言すれば、図30の非線形フィルタ80は、X=5の場合に構成例である。
By the way, the present invention can also be applied to a nonlinear filter that processes an input signal by dividing it into X band components. In other words, the
入力信号をX個の帯域成分に分けて処理する場合、その非線形フィルタを電子回路として実現した場合、(2X−1+2X−2+…+512+256+128+64+32+12+24+36+48+…+12(X−2)+12(X−1))個のFFの必要となる。 When the input signal is processed by dividing it into X band components, when the nonlinear filter is realized as an electronic circuit, (2X-1 + 2X-2 +... + 512 + 256 + 128 + 64 + 32 + 12 + 24 + 36 + 48 +... +12 (X-2) +12 (X-1)) FF is required.
なお、本発明は、ビデオカメラ、ディジタルスチルカメラ、プリンタ、ディスプレイ、コンピュータ等の画像信号を扱うあらゆる装置に適用することが可能である。 The present invention can be applied to any apparatus that handles image signals, such as a video camera, a digital still camera, a printer, a display, and a computer.
なお、本明細書において、各フローチャートを記述するステップは、記載された順序に従って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理をも含むものである。 In the present specification, the steps describing each flowchart include not only processes performed in time series according to the described order, but also processes executed in parallel or individually even if not necessarily performed in time series. Is also included.
80 非線形フィルタ, 81 遅延部, 82 LPF合成部, 83 遅延部, 84 LPF合成部, 85 遅延部, 86 LPF合成部, 87 遅延部, 88 LPF合成部, 89 遅延部, 90 LPF合成部, 91,92 制御部, 93 遅延部, 94 制御部, 95 遅延部, 96 制御部, 97 遅延部, 98 制御部, 99 遅延部 80 nonlinear filter, 81 delay unit, 82 LPF synthesis unit, 83 delay unit, 84 LPF synthesis unit, 85 delay unit, 86 LPF synthesis unit, 87 delay unit, 88 LPF synthesis unit, 89 delay unit, 90 LPF synthesis unit, 91 , 92 control unit, 93 delay unit, 94 control unit, 95 delay unit, 96 control unit, 97 delay unit, 98 control unit, 99 delay unit
Claims (4)
連続的に配置されている前記入力信号を、順次、注目信号に指定し、前記入力信号のなかから前記注目信号を基準として所定の間隔毎に複数の近傍信号を指定し、前記注目信号と前記近傍信号から成る、異なる複数のタップを生成する第1のタップ生成手段と、
前記第1のタップ生成手段によって生成された前記タップに基づき、重み付け係数を算出する複数の算出手段と、
タップを構成する注目信号と複数の近傍信号を、異なる複数の係数組を用いて加重平均することにより複数の平滑化信号を演算し、前記算出手段によって算出された前記重み付け係数に従い、演算した前記複数の平滑化信号を合成する複数の演算手段と、
前記算出手段によって算出された前記重み付け係数の前記演算手段に対する供給を遅延する遅延手段と、
前記演算手段の出力信号を、順次、注目信号に指定し、前記出力信号のなかから前記注目信号を基準として所定の間隔毎に複数の近傍信号を指定し、前記注目信号と前記近傍信号から成るタップを生成する第2のタップ生成手段と
を含むことを特徴とする信号処理装置。 In a signal processing device that adjusts the level of an input signal that is continuously arranged,
The input signals that are continuously arranged are sequentially designated as attention signals, and a plurality of neighboring signals are designated at predetermined intervals with reference to the attention signal from among the input signals. First tap generation means for generating a plurality of different taps composed of the neighborhood signals;
A plurality of calculating means for calculating a weighting coefficient based on the taps generated by the first tap generating means;
A plurality of smoothed signals are calculated by performing weighted averaging of a target signal and a plurality of neighboring signals constituting a tap using different coefficient sets, and the calculation is performed according to the weighting coefficient calculated by the calculation unit. A plurality of arithmetic means for combining a plurality of smoothed signals;
Delay means for delaying supply of the weighting coefficient calculated by the calculation means to the calculation means;
The output signal of the arithmetic means is sequentially designated as the attention signal, and a plurality of neighboring signals are designated at predetermined intervals from the output signal as a reference, and consists of the attention signal and the neighboring signal. And a second tap generation means for generating a tap.
ことを特徴とする請求項1に記載の信号処理装置。 The signal processing apparatus according to claim 1, wherein the input signal is a pixel value of a pixel constituting an image.
ことを特徴とする請求項1に記載の信号処理装置。 The signal processing apparatus according to claim 1, wherein the first and second tap generation units include a plurality of flip-flop circuits.
連続的に配置されている前記入力信号を、順次、注目信号に指定し、前記入力信号のなかから前記注目信号を基準として所定の間隔毎に複数の近傍信号を指定し、前記注目信号と前記近傍信号から成る、異なる複数のタップを生成する第1のタップ生成ステップと、
前記第1のタップ生成ステップの処理で生成された前記タップに基づき、重み付け係数を算出する複数の算出ステップと、
タップを構成する注目信号と複数の近傍信号を、異なる複数の係数組を用いて加重平均することにより複数の平滑化信号を演算し、前記算出ステップの処理で算出された前記重み付け係数に従い、演算した前記複数の平滑化信号を合成する複数の演算ステップと、
前記算出ステップの処理で算出された前記重み付け係数の前記演算ステップに対する供給を遅延する遅延ステップと、
前記演算ステップの処理での出力信号を、順次、注目信号に指定し、前記出力信号のなかから前記注目信号を基準として所定の間隔毎に複数の近傍信号を指定し、前記注目信号と前記近傍信号から成るタップを生成する第2のタップ生成ステップと
を含むことを特徴とする信号処理方法。 In a signal processing method for adjusting the level of an input signal arranged continuously,
The input signals that are continuously arranged are sequentially designated as attention signals, and a plurality of neighboring signals are designated at predetermined intervals with reference to the attention signal from among the input signals. A first tap generation step of generating a plurality of different taps composed of neighboring signals;
A plurality of calculation steps for calculating a weighting coefficient based on the taps generated in the processing of the first tap generation step;
A plurality of smoothed signals are calculated by performing weighted averaging of the signal of interest and a plurality of neighboring signals constituting the tap using a plurality of different coefficient sets, and calculation is performed according to the weighting coefficient calculated in the processing of the calculation step. A plurality of calculation steps for combining the plurality of smoothed signals,
A delay step of delaying the supply of the weighting coefficient calculated in the calculation step to the calculation step;
The output signal in the processing of the calculation step is sequentially designated as a signal of interest, and a plurality of neighborhood signals are designated at predetermined intervals from the output signal with reference to the signal of interest, and the signal of interest and the neighborhood are designated. A signal processing method comprising: a second tap generation step of generating a tap composed of a signal.
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WO2023166912A1 (en) * | 2022-03-04 | 2023-09-07 | ソニーグループ株式会社 | Image processing device, image processing method, and program |
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