JP2010206790A

JP2010206790A - 信号フィルタ処理方法及び装置並びにイメージ整列方法

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Publication number: JP2010206790A
Application number: JP2010039101A
Authority: JP
Inventors: Kevin M Ferguson; ケビン・エム・ファーガソン
Original assignee: Tektronix Inc
Current assignee: Tektronix Inc
Priority date: 2009-03-05
Filing date: 2010-02-24
Publication date: 2010-09-16
Anticipated expiration: 2030-02-24
Also published as: EP2511874A3; EP2226761B1; EP2511874B1; US20100225818A1; EP2226761A2; EP2511874A2; US8185334B2; EP2226761A3; JP5523142B2

Abstract

【課題】デジタル信号からスパイク及び／又はスペックル・ノイズを除去する。
【解決手段】第１ロウパス・フィルタにより第１信号をロウパス・フィルタ処理して第２信号を発生する(80)。第１信号から第２信号を減算して第３信号を発生する(82)。第３信号の第１領域（望ましくない信号特性に関連した領域）に関連した第１最大値を決定し(84)、第３信号の第２領域に関連した第２最大値を決定する(86)。第１最大値及び第２最大値が第１判定条件に合ったときに(88)、第２ロウパス・フィルタを決定し(90)、第２ロウパス・フィルタにより第１信号をロウパス・フィルタ処理して第４信号を発生し(92)、第１信号から第４信号を減算して、フィルタ処理した信号を発生する(94)。
【選択図】図８

Description

本発明は、一般に、デジタル信号をフィルタ処理する方法及び装置に関し、特に、デジタル信号からスパイク及び／又はスペックル・ノイズを除去する方法及び装置と、かかる方法を用いて基準イメージ及び試験イメージを整列する方法に関する。

多くの信号処理アプリケーション、例えば、ビデオ、オーディオ、テレコミュニケーション及びその他の領域でのアプリケーションは、ドミナント（主）信号のスパイク及び／又はスペックル形式のノイズを除去するのに、デジタル信号をフィルタ処理する必要がある。ビデオ品質測定用のために、試験イメージ及び基準イメージの間を整列させるビデオ整列は、かかるエラーに遭遇する実際の重要な場面である。かかるエラーは、伝送された信号にも見つかり、また、圧縮ビデオ伝送や、当該分野で既知の他の分野においても、突発的なノイズ干渉、スペックル・ブロック・エラーとして見つかる。所望信号の周囲や、所望信号が重なった部分で、歪を伴うか伴わないにかかわらず、突然のエラー及び／又は間欠的なエラーを除去するフィルタ処理の方法及び装置が望まれている。

特開２００８−１３１６５８号公報

そこで、デジタル信号からスパイク及び／又はスペックル・ノイズを除去又は抑圧する方法及び装置が望まれている。

上述の課題を解決する本発明の態様は、次のようなものである。
（１）信号をフィルタ処理する方法であって；第１ロウパス・フィルタにより第１信号をロウパス・フィルタ処理して、第２信号を発生し；上記第１信号から上記第２信号を減算して、第３信号を発生し；上記第３信号の第１領域（望ましくない信号特性に関連した領域）に関連した第１最大値を決定し；上記第３信号の第２領域に関連した第２最大値を決定し；上記第１最大値及び上記第２最大値が第１判定条件に合ったときに、第２ロウパス・フィルタを決定し、上記第２ロウパス・フィルタにより上記第１信号をロウパス・フィルタ処理して第４信号を発生し、上記第１信号から上記第４信号を減算してフィルタ処理した信号を発生することを特徴とする信号フィルタ処理方法。
（２）上記第１最大値及び上記第２最大値の比を求めるステップと；上記比が第１しきい値よりも大きいときに上記第１判定条件に合うとするステップとを更に具えた態様１の方法。
（３）上記フィルタ処理した信号を、上記第１最大値に関連した制限値でクリッピングするステップを更に具えた態様１の方法。
（４）第２ロウパス・フィルタを決定するステップは、複数の第１フィルタ係数を選択し、上記複数の第１フィルタ係数が上記望ましくない信号特性の減衰を最小にする態様１の方法。
（５）第２ロウパス・フィルタを決定するステップは、複数の第１フィルタ係数を選択し、上記複数の第１フィルタ係数が上記望ましくない信号特性を減衰しない態様１の方法。
（６）上記第１信号は、基準信号及び試験信号から成るグループから選択された信号である態様１の方法。
（７）上記第１信号は、２次元信号の１次元サマリー信号である態様１の方法。
（８）上記第１領域が上記第３信号の側部に関連し、上記第２領域が上記第３信号の中間部分に関係する態様７の方法。
（９）信号をフィルタ処理する装置であって；第１信号をフィルタ処理して、第２信号を発生する第１ロウパス・フィルタと；上記第１信号から上記第２信号を減算して、第３信号を発生する第１減算器と；上記第３信号の第１領域（望ましくない信号特性に関連した領域）に関連した第１最大値を決定する第１領域決定器と；上記第３信号の第２領域に関連した第２最大値を決定する第２領域最大値決定器と；上記第１最大値及び上記第２最大値を比較する比較器と；上記第１最大値及び上記第２最大値が第１判定条件に合うことを示す結果を上記比較器が発生するときに、複数のフィルタ係数を決定するロウパス・フィルタ係数決定器と；上記複数のフィルタ係数を有し、上記第１最大値及び上記第２最大値が上記第１判定条件に合うことを示す結果を上記比較器が発生するときに、上記第１信号をフィルタ処理して、第４信号を発生する第２ロウパス・フィルタと；上記第１最大値及び上記第２最大値が上記第１判定条件に合うことを示す結果を上記比較器が発生するときに、上記第１信号から上記第４信号を減算して、フィルタ処理された信号を発生する第２減算器とを具えた信号フィルタ処理装置。
（１０）上記第１最大値及び上記第２最大値の比を求める比計算器を更に具え；上記比が第１しきい値よりも大きいときに上記第１判定条件に合うとする態様９の装置。
（１１）上記ロウパス・フィルタ係数決定器は、上記複数の第１フィルタ係数を選択して、上記望ましくない信号特性の減衰を最小にする態様９の装置。
（１２）上記ロウパス・フィルタ係数決定器は、上記複数の第１フィルタ係数を選択して、上記望ましくない信号特性を減衰させない態様９の装置。
（１３）上記フィルタ処理した信号を上記第１最大値に関連した限界値でクリッピングするリミタを更に具える態様９の装置。
（１４）基準イメージ及び試験イメージを整列させる方法であって；上記基準イメージに関連した基準サマリー信号を形成し；第１基準ロウパス・フィルタにより上記基準サマリー信号をロウパス・フィルタ処理して、第１局部平均基準信号を発生し；上記基準サマリー信号から上記第１局部平均基準信号を減算して、第１ＡＣ基準信号を発生し；上記第１ＡＣ基準信号の第１基準領域（望ましくない信号特性に関連した領域）に関連した第１基準最大値を決定し；上記第１ＡＣ基準信号の第２基準領域に関連した第２基準最大値を決定し；上記第１基準最大値及び上記第２基準最大値が判定条件に合ったときに、第２基準ロウパス・フィルタを決定し、上記第２基準ロウパス・フィルタにより上記基準サマリー信号をロウパス・フィルタ処理して第２局部平均基準信号を発生し、上記基準サマリー信号から上記第２局部平均基準信号を減算して第２ＡＣ基準信号を発生し；上記試験イメージに関連した試験サマリー信号を形成し；第１試験ロウパス・フィルタにより上記試験サマリー信号をロウパス・フィルタ処理して、第１局部平均試験信号を発生し；上記試験サマリー信号から上記第１局部平均試験信号を減算して、第１ＡＣ試験信号を発生し；上記第１ＡＣ試験信号の第１試験領域（上記望ましくない信号特性に関連した領域）に関連した第１試験最大値を決定し；上記第１ＡＣ試験信号の第２試験領域に関連した第２試験最大値を決定し；上記第１試験最大値及び上記第２試験最大値が試験判定条件に合ったとき、第２試験ロウパス・フィルタを決定し、上記第２試験ロウパス・フィルタにより上記試験サマリー信号をロウパス・フィルタ処理して第２局部平均試験信号を発生し、上記試験サマリー信号から上記第２局部平均試験信号を減算して第２ＡＣ試験信号を発生し、上記基準判定条件及び上記試験判定条件に合ったときに上記第２ＡＣ基準信号及び上記第２ＡＣ試験信号を用いて上記基準イメージを上記試験イメージに整列させ、上記基準判定条件に合い上記試験判定条件に合わないときに上記第２ＡＣ基準信号及び上記第１ＡＣ試験信号を用いて上記基準イメージを上記試験イメージに整列させ、上記基準判定条件に合わないで上記試験判定条件に合わないとき上記第１ＡＣ基準信号及び上記第１ＡＣ試験信号を用いて上記基準イメージを上記試験イメージに整列させ、上記基準判定条件に合わないで上記試験判定条件に合うとき上記第１ＡＣ基準信号及び上記第２ＡＣ試験信号を用いて上記基準イメージを上記試験イメージに整列させることを特徴とするイメージ整列方法。
（１５）上記第１基準領域は、上記第１ＡＣ基準信号の側部に関連し；上記第２基準領域は、上記第１ＡＣ基準信号の中間部分に関連し；上記第１試験部分は、上記第１ＡＣ試験信号の側部に関連し；上記第２試験領域は、上記第１ＡＣ試験信号の中間部分に関連する態様１４の方法。
（１６）第２基準ロウパス・フィルタを決定するステップは、複数の第１基準フィルタ係数を選択して、上記望ましくない信号特性の減衰を最小にする態様１４の方法。
（１７）第２試験ロウパス・フィルタを決定するステップは、複数の第１試験フィルタ係数を選択して、上記望ましくない信号特性の減衰を最小にする態様１４の方法。
（１８）第２基準ロウパス・フィルタを決定するステップは、複数の第１基準フィルタ係数を選択して、上記望ましくない信号特性の減衰をなくす態様１４の方法。
（１９）第２試験ロウパス・フィルタを決定するステップは、複数の第１試験フィルタ係数を選択して、上記望ましくない信号特性の減衰をなくす態様１４の方法。
（２０）上記第２ＡＣ基準信号をクリッピングするステップを更に具える態様１４の方法。
（２１）上記第２ＡＣ試験信号をクリッピングするステップを更に具える態様１４の方法。

本発明のいくつかの実施例による方法及び装置は、デジタル信号内のスパイク及び／又はスペックルの形式のノイズを除去又は抑圧できる。なお、本明細書では、除去又は抑圧を表現するのに、除去又は抑圧の一方のみの単語を用いることがある。本発明のいくつかの実施例において、入力信号は、第１ロウパス・フィルタにより、フィルタ処理（ろ波）される。ロウパス・フィルタ処理された信号は、局部的平均信号とみなされ、入力信号から減算されて、ＡＣ信号を発生する。ＡＣ信号に関連する第１領域の最大値とＡＣ信号に関連する第２領域の最大値とを決定する。第１領域の最大値及び第２領域の最大値が比較判定条件に合うとき、第２ロウパス・フィルタの係数を決定する。第２ロウパス・フィルタが、最小の減衰で、望ましくない信号特性を通過させることができるように、これら係数が決定される。第２ロウパス・フィルタにより入力信号をフィルタ処理し、第２局部平均信号を発生する。入力信号から第２局部平均信号を減算して、第２ＡＣ信号を発生する。

本発明のいくつかの実施例の方法及び装置は、基準イメージ及び試験イメージを整列させることができる。本発明のいくつかの実施例において、基準イメージ及び試験イメージの両方に対して、上述したフィルタ処理を行い、スパイク及び／又はスペックルの形式のノイズを抑圧する。第１基準ロウパス・フィルタにより、入力基準信号をフィルタ処理する。ロウパス・フィルタ処理した信号は、局部平均基準信号ともみなせる。このロウパス・フィルタ処理した信号を入力基準信号から減算して、第１ＡＣ基準信号を発生する。第１基準信号に関連した第１領域の最大値と、第１ＡＣ基準信号に関連した第２領域の最大値とを決定する。第１領域は、望ましくない信号特性に関連する。第１領域の最大値及び第２領域の最大値が基準比較判定条件に合ったときに、第２基準ロウパス・フィルタの係数を決定する。第２基準ロウパス・フィルタが最小の減衰で、望ましくない信号特性を通過させることができるように、これら係数を決定する。第２基準ロウパス・フィルタにより入力基準信号をフィルタ処理して第２局部平均基準信号を発生させる。この第２局部平均基準信号を入力基準信号から減算して、第２ＡＣ基準信号を発生する。第１試験ロウパス・フィルタにより入力試験信号をフィルタ処理する。ロウパス・フィルタ処理した試験信号は、局部平均試験信号とみなせる。このロウパス・フィルタ処理した試験信号を入力試験信号から減算して、第１ＡＣ試験信号を発生する。第１ＡＣ試験信号に関連した第１領域の最大値と、第１ＡＣ試験信号に関連した第２領域の最大値とを決定する。第１領域は、望ましくない信号特性に関連する。第１領域の最大値及び第２領域の最大値が試験比較判定条件に合うと、第２試験ロウパス・フィルタの係数を決定する。第２試験ロウパス・フィルタが最小の減衰で望ましくない信号特性を通過させるように、これら係数を決定する。第２試験ロウパス・フィルタにより入力試験信号をフィルタ処理して、第２局部平均試験信号を発生する。この第２局部平均試験信号を入力試験信号から減算して、第２ＡＣ試験信号を発生する。試験比較判定条件に合わないで、基準比較判定条件にも合わないときに、第１ＡＣ基準信号及び第１ＡＣ試験信号により基準イメージ及び試験イメージの整列を行う。試験比較判定条件に合うが、基準比較判定条件に合わないときに、第１ＡＣ基準信号及び第２ＡＣ試験信号により基準イメージ及び試験イメージの整列を行う。試験比較判定条件に合わないが、基準比較判定条件に合うときに、第２ＡＣ基準信号及び第１ＡＣ試験信号より基準イメージ及び試験イメージの整列を行う。試験比較判定条件に合い、基準比較判定条件にも合うときに、第２ＡＣ基準信号及び第２ＡＣ試験信号より基準イメージ及び試験イメージの整列を行う。

本発明の上述及びその他の目的、特徴及び利点は、添付図を参照した以下の詳細な説明から明らかになろう。

基準イメージの例を示す図である。図１に示す基準イメージの例に対して大きさ及びオフセットが異なる試験イメージの例を示す図である。基準イメージに関連した平均イメージ列ラインの例をプロットした図である。試験イメージに関連した平均イメージ列ラインの例をプロットした図である。図３に示す平均イメージ列ラインの例と、図３に示す平均イメージ列ラインの例をロウパス・フィルタ処理したものとをプロットした図である。図４に示す平均イメージ列ラインの例と、図４に示す平均イメージ列ラインの例をロウパス・フィルタ処理したものとをプロットした図である。図３及び図４に示す基準及び試験の平均列ラインに関連したＡＣイメージをプロットした図である。望ましくない信号特性を通過させるようにロウパス・フィルタ係数を決定する本発明の実施例の動作を説明する流れ図である。本発明の実施例により決定したフィルタ係数の例をプロットした図である。本発明の実施例により決定したフィルタ係数の例をプロットした図である。本発明の実施例により決定したロウパス・フィルタ係数を用いて、図３に示す平均イメージ列ラインと、図３に示す平均イメージ列ラインの例をロウパス・フィルタ処理したものとをプロットした図である。本発明の実施例により決定したロウパス・フィルタ係数を用いて、図４に示す平均イメージ列ラインと、図４に示す平均イメージ列ラインの例をロウパス・フィルタ処理したものとをプロットした図である。図３に示す基準平均イメージ列ラインの例に関連したＡＣ信号と、本発明の実施例により決定したＡＣ信号をプロットした図である。図４に示す試験平均イメージ列ラインの例に関連したＡＣ信号と、本発明の実施例により決定したＡＣ信号とのプロットを示す図である。本発明の実施例により決定したＡＣ基準及びＡＣ試験の信号をプロットした図である。２次元信号に対して内側領域及び側部領域の例を示す図である。

本発明の実施例は、添付図を参照して最良に理解できよう。なお、同じ要素は、同じ参照符号で示す。これら添付図は、本発明の詳細説明の一部である。

ここでは一般的に説明し図示する本発明の構成要素は、種々の異なる構成で実現できることが理解できよう。よって、本発明の方法及び装置の実施例に関する以下の詳細説明は、本発明の要旨をそのものに限定するものではなく、本発明の実施例を単に示すものである。

本発明の実施例は、試験測定機器内にも実現できる。例えば、本発明の実施例は、ピクチャ品質分析器などのビデオ試験機器内に実現してもよい。テクトロニクス社製ＰＱＡ５００型の如きピクチャ品質分析器が本発明の実施例を含んでもよい。

本発明の実施例の要素は、ハードウェア、ファームウェア及び／又はソフトウェアにより実現できる。ここで開示する実施例は、これら実現方法の１つであるが、本発明の要旨の範囲内で、これら要素を任意の形式で実現できることが当業者には理解できよう。

多くの信号処理アプリケーション、例えば、ビデオ、オーディオ、テレコミュニケーション及びその他の領域でのアプリケーションは、デジタル信号をフィルタ処理して、ドミナント信号のスパイク及び／又はスペックルの形式のノイズを除去する必要がある。所望信号の周囲及び／又は重なった所望信号において、歪があってもなくても、突然の及び／又は間欠的なエラーを除去するフィルタ処理方法及び装置が望まれている。

本発明の実施例を用いて、ビデオ装置からの信号を処理できる。ＤＶＤ再生器やセットトップ・ボックスなどの再生装置、又は、プロダクション装置により、これらビデオ信号を生成する。なお、プロダクション装置は、エンド・ユーザにコンテンツを送信する前に、放送局やその他のプロバイダーが用いる。

本発明のいくつかの実施例は、間欠的及び／又は突発的なエラーの存在下での確実な測定及び／又はその他の信号処理が可能となる適応特性を有する。ビデオ品質測定での試験イメージ及び基準イメージの間のビデオ整列は、かかるエラーに遭遇する実際の分野の例である。かかるエラーは、圧縮ビデオ伝送エラー及び従来の既知の他の領域による突発ノイズ干渉、スペックル・ブロック・エラーとして伝送信号内に見られる。

本発明のいくつかの実施例を、例としてのシナリオに関連して説明する。ここで、取り込んだ試験イメージは、ビデオ・シーケンス内の基準イメージと空間的に整列している。空間配列は、本発明の発明者であるケビン・エム・ファーガソンが開発した方法及び装置により実行してもよい。かかる方法及び装置は、２００７年１１月２１日に出願された米国特許出願第１１／９４４０５０号明細書「ビデオ空間スケール、オフセット及びクロッピングの測定装置及び測定方法」（特開２００８−１３１６５８号公報に対応）に記載されている。

かかる米国特許出願に記載された発明では、連続的な局部的試験及び基準の相互相関のイメージの線形ハフ変換を用いて、線形及び非線形歪の対象である取り込み試験イメージから基準イメージに対する空間歪パラメータ、例えば、水平スケール、垂直スケール、オフセット又はシフト、エッジ近傍の失われた画像部分である「クロッピング」、及び他の空間歪パラメータを測定する。例示的な線形及び非線形歪は、デジタル圧縮や、アナログ伝送アーティファクト及びその他の歪を含む。

４×３の標準分解能（ＳＤ）ビデオ及び１６×９の高分解能（ＨＤ）ビデオの間での変換や、分解能及び／又はフォーマットの他の処理のためのレターボックス及びサイド・パネルのオプションにより、元（オリジナル）のビデオ・フレームの大部分は、オリジナル・イメージとみなせ、このオリジナル・イメージが、処理済みイメージとみなせる処理済みビデオ・フレーム内で失われる。例えば、処理済みイメージの頂部、左部、右部及び／又は底部は、失われる連続部分である。失われる部分がブランキング、一定の境界又は他の既知の信号と置換される場合や、例えば、幅及び／又は高さが減少して全体的に削除される場合に、上述の米国特許出願に開示され方法及び装置は強い。しかし、実際には、他の信号又は画像セグメントは、そうでなければ失われる部分のブランク領域にしばしば挿入される。これらの状態において、上述の米国特許出願の方法及び装置は、これらの部分を比較用のイメージの部分として含んでいる。実質的には、問題は単なるイメージの配列ではないが、イメージを対象の画像内画像形式で整列させる。イメージを横切る変化は、整列されるので、非常に突然なエッジは、非常に大きな変化として現れる。この変化は、上述の米国特許出願の方法及び装置とは異なり、任意の整列アルゴリズムに影響する。

本発明の実施例をレジストレーション及び整列測定に関連して説明する。しかし、時間的レジストレーション及び他のアプリケーションにも本発明を適用できる。ここでは、マッチング、マッピング、相関、識別、検索、及び他の同様な認定方法が、シフト（例えば、遅延、予測、変換及び他のシフト・パラメータ）及びスケール（例えば、サンプル・レート、利得、倍率及び他のスケール・パラメータ）のパラメータに対して必要となる。さらに、回転、変換及び他の操作が基準信号／データと試験信号／データとの間に生じるアプリケーションに、本発明の実施例を用いることができる。

多数のビデオ・フォーマット及び装置により、イメージ・サイズ、レジストレーション（例えば、上又は下、左又は右の空間的シフト）及びクロッピング（例えば、イメージ境界の近傍のイメージ・データの損失）の変化は、しばしば生じる。別の目的のために、ビデオを再フォーマットすることが、ますます一般的になってきている。一例は、７０４ＡＴＳＣ（Advanced Television Systems Committee）デジタル放送信号としての１ライン当たり７２０サンプルを送る６０１ＳＤである。他の例は、７２０ＳＤビデオの１９２０ＨＤビデオへの変換である。さらに他の例では、モバイル・ホーン又はＰＤＡ（Personal Digital Assistant）でのビデオ利用のために、ＨＤビデオをＱＣＩＦ（Quarter Common Intermediate Format）ビデオへの変換である。再フォーマットには、新たなアスペクト比である幅対高さにイメージがフィットする必要がある。このアスペクト比は、側部のイメージ内容の切り捨てか、サイド・パネルと呼ばれる側部に「ブランク」境界イメージ・セグメントを追加したり、同様に、同じものを、例えば、レターボックス・フォーマットとして頂部及び底部に追加したりする必要がある。

処理装置が間違ったモードに設定されたり、うまく機能しなかったり、標準が異なったり、他の理由にり、装置製造業者、放送局、編集者、他のビデオ専門家にとって、再フォーマットには問題がある。ビデオ出力における空間的歪、例えば、水平スケール、垂直スケール、オフセット、又はシフトや、エッジ近傍の画像部分の消失、即ち、「クロッピング」や、他の空間的歪の自動測定が望ましい。

さらに、フル基準測定と呼ばれる試験及び基準のシーケンス対の間の自動画像品質測定にとって、空間的整列が必要である。以前、オリジナルのビデオ・イメージに、所有者を表すストライプを配置して、自動画像品質測定を行っていた。これは、割り込みの一種であり、試験ビデオ及び基準ビデオの両方がストライプを必要とするので、伝送、蓄積及び他の操作のために必要なビデオ圧縮及び／又は他の処理の前に、ストライプを追加する必要がある。いくつかのアプリケーションにおいて、測定が必要になった際、ストライプを追加するのは実際的ではないし、可能でもないので、これは、自動画像品質測定アプリケーションに対する制限となる。

自動測定方法は、両方の自動ビデオ測定（ＶＭ）アプリケーション、例えば、民生電子分野のビデオ出力評価や、自動画像品質（ＰＱ）測定が必要とする自動空間的整列に対して、空間的歪を測定する。特に、デジタル圧縮アーティファクト、ランダム・ノイズ、量子化エラー、他の非線形及び線形歪及び干渉の存在に強い測定方法が望ましい。この方法では、ビデオ内容、選択されたアスペクト比、ＤＵＴ（Device Under Test）ピクセル・クロック、又は、一般的な水平又は垂直スケールの他の指示、オフセット（シフト）又はクリッピングについての事前知識が不要で機能するために、適応性があるのが望ましい。

さらに、正確で、コンピュータ利用の効果がある方法が望ましい。

本発明の概念は、スパイク及び／又はスペックル形式のノイズを除去するためのデータ信号のフィルタ処理に関する。本発明の実施例は、種々のアプリケーション、例えば、上述のアプリケーションに用いられる。特に、本発明の実施例は、試験イメージを基準イメージに空間的に整列させる方法及び装置に関連して用いられる。

本発明の実施例は、図１及び図２に関連して理解できよう。図１は、左境界領域１２及び右境界領域１４を含む基準イメージ１０の例を示し、これら領域の各々は、基準イメージ１０の底部での非一定イメージ内容の部分１６と異なり、全体的にブランクがある。図２は、試験イメージ２０の例を示し、スケール及びオフセットの両方が図１の基準イメージ１０と異なるものである。図３及び図４は、基準イメージ、例えば、図１の基準イメージ１０と、試験イメージ、例えば、図２の試験イメージ２０との夫々が上述の米国特許出願により平均イメージ列ラインに低減された場合に、その結果の信号３０及び４０を次式で示すように夫々示す。

ここで、rowsTotalRef及びrowsTotalTestは、基準イメージ及び試験イメージでの行の数を夫々示す。refY(r,c)は、行ｒ及び列ｃでの基準イメージの値を意味し、testY(r,c)は、行ｒ及び列ｃでの試験イメージの値を意味する。平均イメージ列ラインは、２次元イメージ信号に関連した１次元サマリー信号である。

図５は、基準イメージの平均イメージ列ライン（実線）３０と、この基準イメージの平均イメージ列ラインをロウパス・フィルタ処理したバージョン（点線）５０とを示す。図６は、試験イメージの平均イメージ列ライン（実線）４０と、この試験イメージの平均イメージ列ライン４０のロウパス・フィルタ処理したバージョン（点線）６０とを示す。上述の米国特許出願に応じて、基準イメージの平均イメージ列ラインのロウパス・フィルタ処理済みバージョン５０を基準イメージの平均イメージ列ライン３０から除去して、図７に示す局部基準「ＡＣ」イメージ７０を発生できる。上述の米国特許出願に応じて、試験イメージの平均イメージ列ラインのロウパス・フィルタ処理済みバージョン６０を試験イメージの平均イメージ列ライン４０から除去して、図７に示す局部試験「ＡＣ」イメージ７２を発生できる。例えば、上述の米国特許出願の方法及び装置並びに他の方法及び装置に応じて、局部基準ＡＣイメージ７０及び局部試験ＡＣイメージ７２を整列の目的で用いると、突然のイメージ・エッジによりいずれかの側部における大きなスパイク７４、７５、７６、７７は、整列を支配する傾向があるので、その結果、不正確な整列が生じる。

本発明の実施例は、データ信号からの大きなスパイクをフィルタ処理する方法及び装置を具えているので、上述の整列アプリケーション及び他のアプリケーションの如きアプリケーションを改善する。これら実施例は、上述の整列アプリケーションに関連して説明する。しかし、本発明の実施例のアプリケーションや他のアプリケーションが、スパイク及び／又はスペックルの形式のノイズのフィルタ処理を必要とすることが当業者には理解できよう。

図８に関連して、本発明の実施例を説明する。実施例において、受信信号データをロウパス・フィルタ処理する（ステップ８０）。ロウパス・フィルタ処理したデータをオリジナルの受信信号データから減算して、ＡＣ信号を発生する（ステップ８２）。このＡＣ信号から、ＡＣ信号の複数の領域の各々に対して最大信号値を決定する（ステップ８４）。空間整列のために基準信号又は試験信号をフィルタ処理した上述の空間整列アプリケーションに対して、２つの領域であるデータの側部及び内側を定義する。これらは、データの中間又は真ん中とみなせる。データの側部は、信号の右側部及び左側部の部分を有し、上述の米国特許出願にて定義された検索範囲に関連する。いくつかの実施例において、検索範囲は、３０％でもよい。データの内側部分は、データの側部でないデータ部分を含む。一般に、ACsignal(k)で示す信号の領域Regionは、次式により決まる。

領域最大値を用いて、最大値関係測定結果を求める（ステップ８６）。例示の最大関係測定結果は、側部領域の最大値と中間領域の最大値との比であり、基準データ及び試験データの各々に対して次式により決まる。
MaxRelationRef=(MaxSideRef)/(MaxMidRef)
及び
MaxRelationText=(MaxSideTest)/(MaxMidTest)

最大値関係測定結果を試験して、ノイズ判定条件に合うかを決定する（ステップ８８）。本発明のいくつかの実施例において、ノイズ判定条件は、側部領域の最大値と中間領域の最大値との比をしきい値に関連させる。いくつかの実施例において、しきい値は１でもよい。別の実施例において、しきい値は、１にほぼ近い値でもよい。典型的な実施例において、側部領域の最大値と中間領域の最大値との比が１よりも大きいと、ノイズ判定条件に合う。別の実施例において、側部領域の最大値と中間領域の最大値との比が１よりも大幅に大きいと、ノイズ判定条件に合う。ノイズ判定条件を満足しないと（９５）、処理が終了する（ステップ９６）。ノイズ判定条件に合うと（８９）、新たなロウパス・フィルタ係数を決定する（ステップ９０）。

本発明のいくつかの実施例において、新たなロウパス・フィルタ係数は、オリジナルのロウパス・フィルタの係数に関連する。これら実施例において、オリジナルの変化しない係数値を持つように、オリジナルのフィルタ係数を変調する。ここで、スパイクの方がデータ信号を圧倒すると、所望データ信号が見つかり、透明とみなせる全ての通過に対応する値によりフィルタ処理する。別の実施例において、この値は、ほぼ全てを通過させる。空間整列シナリオにとって、AbsACと示せる絶対ＡＣ信号値のある場所での側部内に信号データ点が入ると、いくつかの実施例においては、oldCoeffと示すオリジナルのフィルタ係数を次のように変調してもよい。

なお、
である。

maxSideAbsACは、例えば、基準ＡＣ信号用のmaxSideRef及び試験ＡＣ信号用のmaxSideTestであるＡＣ信号の側部でのＡＣ信号の最大絶対値を示し、maxMidAbsACは、例えば、基準ＡＣ信号用のmaxMidRef及び試験ＡＣ信号用のmaxMidTestであるＡＣ信号の内側部分におけるＡＣ信号の最大絶対値を示す。信号データ点がＡＣ信号の内側部分内に入ると、フィルタ係数は、オリジナルのフィルタ係数値から変化しない。図９及び図１０は、ＩＩＲ（無限インパルス応答）ロウパス・フィルタ係数１００、１１０と、基準ライン・データ・サンプル当たり１つの係数値とを示し、基準ＡＣ信号及び試験ＡＣ信号用のスパイクの大きさがどの程度データを圧倒するかに応じて変調される。

新たなロウパス・フィルタ係数を用いて、オリジナルの受信データをロウパス・フィルタ処理する（ステップ９２）。いくつかの実施例において、ロウパス・フィルタ９２は、第１方向に通過させる第１フィルタと、反対方向に通過させるカスケード接続された第２フィルタとを具えている。これらフィルタ通過は、次の形式のＩＩＲロウパス・フィルタを具えてもよい。
filteredSignal[c]=a₁[c]filteredSignal[c-1]+b₀[c]inputSignal[c]
ここで、filteredSignalは、フィルタ処理結果（フィルタ通過に応じて順方向又は逆方向のいずれか）を示し、inputSignalは、入力信号（フィルタ通過に応じて順方向又は逆方向のいずれか）を示し、フィルタ係数は、次式となる。
b₀[c]=1-a1sq[c]
及び
a₁[c]=a1sq[c]
ここで、
ｃが信号の内側部分内のとき、
a1sq[c]=oldCoeff
となり、ｃが信号の側部内のとき、
a1sq[c]=newCoeff
となる。

新たなロウパス・フィルタ処理されたデータをオリジナルの受信データから減算して（ステップ９４）、新たなＡＣ信号を発生する。ここで、他のデータ信号を歪ませることなく、支配的なスパイクを低減できる。

図１１は、新たなフィルタ係数を用いて、オリジナルでフィルタ処理した基準信号５０とフィルタ処理した基準信号１２０とを示す。フィルタ処理した信号１２０は、新たなフィルタ係数を用いて、突然のエッジ近傍の領域内の折信号を追跡するが、オリジナルのフィルタ係数を用いてフィルタ処理した信号５０よりも良好である。図１２は、新たなフィルタ係数を用いて、オリジナルでフィルタ処理した試験信号６０及びフィルタ処理した試験信号１３０を示す。フィルタ処理した信号１３０は、新たなフィルタ係数を用いて、突発エッジ近傍の領域内のオリジナル信号を追跡するが、オリジナルのフィルタ係数を用いたフィルタ処理済み信号６０よりも良好である。図１３は、新たなフィルタ係数を用いて発生した新たなＡＣ基準信号１４０とオリジナルのＡＣ基準信号７０とを示す。突然のイメージ・エッジに関連したスパイクは、新たなＡＣ基準信号１４０内に現れない。図１４は、新たなフィルタ係数を用いて発生した新たなＡＣ試験信号１５０及びオリジナルのＡＣ試験信号７２を示す。突然のイメージ・エッジに関連したスパイクは、新たなＡＣ試験信号１５０内に存在しない。図１５は、整列に用いる試験（点線）ＡＣ信号１６２及び結果の基準（実線）ＡＣ信号１６０を示す。スパイクが抑圧されるので、整列の測定は、適切な信号データに基づき、支配的なスパイクにより制圧されない。

本発明のいくつかの実施例において、スパイク抑圧係数によりフィルタ処理の結果の新たなＡＣ信号を最大値にクリップできる。これら実施例において、最大値は、オリジナルＡＣ信号の側部の最大値でもよい。

本発明の別の実施例において、新たなＡＣ信号の値がオリジナルＡＣ信号の側部の最大値よりも大きいと、同じ処理により、これら値を抑圧する。

図１６に関連して説明した本発明のいくつかの実施例において、信号の内側部分１７０及び側部１７２は、２次元でもよい。これら実施例において、内側信号部分１７０は、スパイクを直接囲む領域を有し、側部信号部分１７２は、内側信号部分１７０を直接囲む領域を有する。図１６に示したように、典型的な実施例において、これら領域は、矩形に基づく。別の実施例では、これら領域は、別の形に基づく。

本発明のいくつかの実施例は、基準イメージ及び試験イメージを整列させる方法及び装置である。本発明のいくつかの実施例において、基準イメージ及び試験イメージの両方をフィルタ処理して、スパイク及び／又はスペックル形式のノイズを抑圧する。第１基準ロウパス・フィルタにより、入力基準信号をフィルタ処理する。いくつかの実施例において、入力基準信号は、各列の値を平均化することにより形成した平均基準イメージ列ライン信号である。局部平均基準信号とみなせるロウパス・フィルタ処理済み基準信号が入力基準信号から減算されて、第１ＡＣ基準信号を発生する。第１ＡＣ基準信号に関連した第１領域の最大値と、第１ＡＣ基準信号に関連した第２領域の最大値とを決定する。第１領域は、望ましくない信号特性に関連する。第１領域の最大値及び第２領域の最大値が基準比較判定条件に合うと、第２基準ロウパス・フィルタ用の係数を決定する。第２基準ロウパス・フィルタが最小の減衰で望ましくない信号特性を通過させるように、これら係数を決定する。第２基準ロウパス・フィルタにより入力基準信号をフィルタ処理して、第２局部平均基準信号を発生する。この第２局部平均基準信号を入力基準信号から減算して、第２ＡＣ基準信号を発生する。第１試験ロウパス・フィルタにより、入力試験信号をフィルタ処理する。いくつかの実施例において、入力試験信号は、各列の値を平均化して形成した平均試験イメージ列ライン信号である。局部的平均試験信号とみなせるロウパス・フィルタ処理した試験信号を入力試験信号から減算して、第１ＡＣ試験信号を発生する。第１ＡＣ試験信号に関連する第１領域の最大値と、第１ＡＣ試験信号に関連する第２領域の最大値とを決定する。第１領域は、望ましくない信号特性に関連する。第１領域の最大値及び第２領域の最大値が試験比較判定条件に合うと、第２試験ロウパス・フィルタの係数が決定する。第２試験ロウパス・フィルタが最小の減衰で望ましくない信号特性を通過させるように、これら係数を決める。第２試験ロウパス・フィルタにより入力試験信号をフィルタ処理して、第２局部平均試験信号を発生する。この第２局部平均試験信号かを入力試験信号から減算して、第２ＡＣ試験信号を発生する。試験比較判定条件が合わないで、基準比較判定条件も合わないとき、第１ＡＣ基準信号及び第１ＡＣ試験信号を用いて基準イメージ及び試験イメージの間を整列させる。試験比較判定条件が合い、基準比較判定条件が合わないとき、第１ＡＣ基準信号及び第２ＡＣ試験信号を用いて基準イメージ及び試験イメージの間を整列させる。試験比較判定条件が合わないで、基準比較判定条件が合ったとき、第２ＡＣ基準信号及び第１ＡＣ試験信号を用いて基準イメージ及び試験イメージの間を整列させる。試験比較判定条件が合い、基準比較判定条件も合うとき、第２ＡＣ基準信号及び第２ＡＣ試験信号を用いて基準イメージ及び試験イメージの間を整列させる。

上述の説明で用いた用語及び表現は、説明のためであり、そのものに限定するものではない。かかる用語及び表現は、図示し説明した特徴と均等なものを排除するものではない。

１０基準イメージ
１２左境界領域
１４右境界領域
１６非一定イメージ内容の部分
２０試験イメージ
３０基準イメージ平均イメージ列ライン
４０試験イメージ平均イメージ列ライン
５０ロウパス・フィルタ処理したバージョン
６０ロウパス・フィルタ処理したバージョン
７０局部基準ＡＣイメージ
７２局部試験ＡＣイメージ
７４、７５、７６、７７スパイク
１００、１１０ＩＩＲロウパス・フィルタ係数
１２０フィルタ処理した基準信号
１３０フィルタ処理した試験信号
１４０新たなＡＣ基準信号
１５０新たなＡＣ試験信号
１６０結果の基準ＡＣ信号
１６２試験ＡＣ信号
１７０内側信号部分
１７２側部信号部分

Claims

信号をフィルタ処理する方法であって、
ａ）第１ロウパス・フィルタにより第１信号をロウパス・フィルタ処理して、第２信号を発生し、
ｂ）上記第１信号から上記第２信号を減算して、第３信号を発生し、
ｃ）上記第３信号の第１領域（望ましくない信号特性に関連した領域）に関連した第１最大値を決定し、
ｄ）上記第３信号の第２領域に関連した第２最大値を決定し、
ｅ）上記第１最大値及び上記第２最大値が第１判定条件に合ったときに、
ｅ１）第２ロウパス・フィルタを決定し、
ｅ２）上記第２ロウパス・フィルタにより上記第１信号をロウパス・フィルタ処理して、第４信号を発生し、
ｅ３）上記第１信号から上記第４信号を減算して、フィルタ処理した信号を発生する
ことを特徴とする信号フィルタ処理方法。
信号をフィルタ処理する装置であって、
ａ）第１信号をフィルタ処理して、第２信号を発生する第１ロウパス・フィルタと、
ｂ）上記第１信号から上記第２信号を減算して、第３信号を発生する第１減算器と、
ｃ）上記第３信号の第１領域（望ましくない信号特性に関連した領域）に関連した第１最大値を決定する第１領域決定器と、
ｄ）上記第３信号の第２領域に関連した第２最大値を決定する第２領域最大値決定器と、
ｅ）上記第１最大値及び上記第２最大値を比較する比較器と、
ｆ）上記第１最大値及び上記第２最大値が第１判定条件に合うことを示す結果を上記比較器が発生するときに、複数のフィルタ係数を決定するロウパス・フィルタ係数決定器と、
ｇ）上記複数のフィルタ係数を有し、上記第１最大値及び上記第２最大値が上記第１判定条件に合うことを示す結果を上記比較器が発生するときに、上記第１信号をフィルタ処理して、第４信号を発生する第２ロウパス・フィルタと、
ｈ）上記第１最大値及び上記第２最大値が上記第１判定条件に合うことを示す結果を上記比較器が発生するときに、上記第１信号から上記第４信号を減算して、フィルタ処理された信号を発生する第２減算器と
を具えた信号フィルタ処理装置。
基準イメージ及び試験イメージを整列させる方法であって、
ａ）上記基準イメージに関連した基準サマリー信号を形成し、
ｂ）第１基準ロウパス・フィルタにより上記基準サマリー信号をロウパス・フィルタ処理して、第１局部平均基準信号を発生し、
ｃ）上記基準サマリー信号から上記第１局部平均基準信号を減算して、第１ＡＣ基準信号を発生し、
ｄ）上記第１ＡＣ基準信号の第１基準領域（望ましくない信号特性に関連した領域）に関連した第１基準最大値を決定し、
ｅ）上記第１ＡＣ基準信号の第２基準領域に関連した第２基準最大値を決定し、
ｆ）上記第１基準最大値及び上記第２基準最大値が判定条件に合ったときに、
ｆ１）第２基準ロウパス・フィルタを決定し、
ｆ２）上記第２基準ロウパス・フィルタにより上記基準サマリー信号をロウパス・フィルタ処理して、第２局部平均基準信号を発生し、
ｆ３）上記基準サマリー信号から上記第２局部平均基準信号を減算して、第２ＡＣ基準信号を発生し、
ｇ）上記試験イメージに関連した試験サマリー信号を形成し、
ｈ）第１試験ロウパス・フィルタにより上記試験サマリー信号をロウパス・フィルタ処理して、第１局部平均試験信号を発生し、
ｉ）上記試験サマリー信号から上記第１局部平均試験信号を減算して、第１ＡＣ試験信号を発生し、
ｊ）上記第１ＡＣ試験信号の第１試験領域（上記望ましくない信号特性に関連した領域）に関連した第１試験最大値を決定し、
ｋ）上記第１ＡＣ試験信号の第２試験領域に関連した第２試験最大値を決定し、
ｌ）上記第１試験最大値及び上記第２試験最大値が試験判定条件に合ったとき、
ｌ１）第２試験ロウパス・フィルタを決定し、
ｌ２）上記第２試験ロウパス・フィルタにより上記試験サマリー信号をロウパス・フィルタ処理して、第２局部平均試験信号を発生し、
ｍ）上記試験サマリー信号から上記第２局部平均試験信号を減算して、第２ＡＣ試験信号を発生し、
ｍ１）上記基準判定条件及び上記試験判定条件に合ったときに、上記第２ＡＣ基準信号及び上記第２ＡＣ試験信号を用いて、上記基準イメージを上記試験イメージに整列させ、
ｍ２）上記基準判定条件に合い、上記試験判定条件に合わないときに、上記第２ＡＣ基準信号及び上記第１ＡＣ試験信号を用いて、上記基準イメージを上記試験イメージに整列させ、
ｍ３）上記基準判定条件に合わないで、上記試験判定条件に合わないとき、上記第１ＡＣ基準信号及び上記第１ＡＣ試験信号を用いて、上記基準イメージを上記試験イメージに整列させ、
ｍ４）上記基準判定条件に合わないで、上記試験判定条件に合うとき、上記第１ＡＣ基準信号及び上記第２ＡＣ試験信号を用いて、上記基準イメージを上記試験イメージに整列させる
ことを特徴とするイメージ整列方法。