JP2536183B2 - 画像処理方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、２値画像を高速に処理する方法及び装置に
関する。

〔従来の技術〕

従来の技術について、図を用いて説明する。

第３図は、２値画像の３×３近傍処理の一例を示す。

第３図において、31は入力画像、32は出力画像であ
る。出力画像の画素33の画素値は、入力画像の対応する
画素34の周辺３×３の領域35の画素値から、計算によっ
て求められる。

このような、入力された２値画像を処理し、出力画像
を作成する処理において、各出力画素値が、他の出力画
素値とは独立に、入力画像のみを用いて計算できるよう
な処理の場合は、各出力画素値を全て並列に計算するこ
とによって、高速に処理することが出来る。

ところが、細線化処理等のある種の処理は、第４図に
示すように、出力画像は画像の端の方から順に走査する
ように処理し、ある出力画素値を計算するためには、そ
れより前に走査された画素の出力値が必要となる。

このような処理の場合、ある画素値を計算するために
は、それより前の画素値の計算が終了している必要があ
るため、各画素の計算は、走査する順に逐次的に処理し
ていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述したように従来の方法では、計算が逐次的にしか
行えず、高速化が困難であった。

これを、フォートランプログラムを例に、第５図を用
いて説明する。

入力画像をIP（512,512）とする。

第12図に示した処理は、入力画像の各画素の周辺３×
３近傍の画素値を調べ、新しい画素値を求める、出力画
素値を書き込むという処理を、画像の縦方向に処理しな
がら、さらにその各ライン内で横方向に処理している。

いま、このような処理において、内側のDOループ、す
なわち横方向の処理が並列に処理できれば高速化が達成
できるが、この処理では新しいIP（I,J）を求めるとき
には、その直前で求めた新しいIP（Ｉ−1,J）を使う必
要があり、１画素づつ逐次的にしか処理できない。

これを、第５図を用いて説明する。

第５図は、512×512画素の画像を示し、各格子はその
画素を示すとする。

いま、処理しようとしている画素IP（I,J）は、第５
図の○印をつけた画素とする。このとき×印のついた画
素は、IPの新しい画素値を計算する前に更新されていな
ければならない。

第12図の内側のDOループ、すなわち横方向の処理にの
み着目すると、IPの新しい画素値を計算するためには、
IPの一つ手前の画素IP（Ｉ−1,J）が更新されていなけ
ればならない。

従って、横方向には、１画素づつ逐次的にしか処理で
きない。

〔課題を解決するための手段〕 本発明の画像処理装置の構成は、２値画像の３×３近
傍演算処理を行う装置において、画像を保持する画像メ
モリと、入力画像を、１ライン毎に逐次的に読み出す画
像読み出し機構と、その１ライン内の処理のうち、現在
処理中の１ライン内の全ての画素について、１つ手前の
画素の処理結果が０の場合を仮定し、各画素の出力の値
を並列に求める並列演算機構と、前記手前の画素の処理
結果が１の場合を仮定し、各画素の出力の値を並列に求
める並列演算機構と、前記１つ手前の画素の処理結果を
仮定して得られた仮の出力値を１ライン分保持する結果
格納部と、この結果格納部の中から、順に真の出力値を
決めるための処理を行う出力決定機構と、その決定され
た出力値をもとに、画像メモリを更新する機構を有する
ことを特徴とする。

〔作用〕

本方式は、第12図に示した横方向の処理のうち、絶対
に逐次的にしか処理できない部分を抽出し、その他の部
分を並列処理することにより、高速化を図るものであ
る。

ただし、並列に処理するためには、入力が０か１か未
確定の時に、その両方の場合について計算しテーブルを
作成するため、計算量は増加する。

しかし、並列に処理できる部分は、並列処理装置を用
いることにより、処理時間を大幅に短くすることが出来
る。

〔実施例〕

次に、本発明の実施例について図面を用いて説明す
る。

第１図は、本発明の画像処理方式の一実施例の構成を
示すフロー図である。

処理対象の画像は２値画像であるので、入力、出力の
各画素値は０か１である。

従って、横方向の処理の逐次性は、直前の画素の出力
が０か１かが分からないことによるものとみなせる。

そこで、入力画像を１ラインずつ取り込み（S1）なが
ら、直前の画素の出力が０の場合と１の場合を仮定し
（S2）、その両方の場合について仮の出力値を求める
（S30およびS31）。

この仮の出力値の計算には、前の画素の出力値を必要
としないので、横方向１ライン分を並列に処理できる。

仮の出力値を求めた後、まず最初の画素の出力値を決
定し、その値を初期値として仮の出力値を順にたどって
行き、各画素の真の出力値を決定する（S4）。

これをフォートランプログラムを例に、第６図を用い
て説明する。

入力画像をIP（512,512）とする。

第６図に示した処理は、入力画像の各画素を周辺３×
３近傍の画素値を調べ、新しい画素値を求める、出力画
素値を書き込むという処理を、画像の縦方向に処理しな
がら、さらに各ライン内で横方向に処理している。

また、横方向の処理を、テーブルを作成するためのDO
ループ20と、テーブルをもとに出力値を決定するDOルー
プ30とに分けて処理している。

この処理において、テーブルを作成するDOループ20で
は、IP（Ｉ−1,J）の出力値は使用しないので、全ての
Ｉについて並列に処理する。

以上の横方向の処理を、DOループ10によって、全ての
ラインについて繰り返し行う。第６図の下側のDOループ
30、すなわちテーブルをたどって行く部分は、逐次的に
処理する。

次に、本発明の実施例について図面を用いて説明す
る。

第２図は、本発明の一実施例である画像処理装置の構
成を示すブロック図である。第２図の実施例は、画像メ
モリ21と、画像読み出し部22と、１つ前の画素の出力が
０の場合の出力計算部23と、１つ前の画素の出力が１の
場合の出力計算部24と、出力値テーブル25と、出力値選
択部26と、画像メモリ更新部27から構成されている。

本実施例では、画像全体の処理の内、画像の横方向１
ラインについて出力値を計算する方法について述べる。
縦方向の処理は、この横方向１ラインの処理を繰り返し
適用すればよい。

画像メモリ21は、入力画像を保持しており、また出力
画像もここに書かれる。データの読み書きは、１ライン
を単位として行われる。

画像読み出し部22は、これから１ライン処理するのに
必要な情報を、画像メモリ21より読み出し、出力計算部
23および24に与える。

出力計算部23は、画像読み出し部22から与えられた情
報を基に、１つ前の画素の出力が０の場合について、１
ラインの全画素の出力を並列に計算し、その結果を出力
値テーブル25へ書き込む。

出力計算部24は、画像読み出し部22から与えられた情
報を基に、１つ前の画素の出力が１の場合について、１
ラインの全画素の出力を並列に計算し、その結果を出力
値テーブル25へ書き込む。

出力値テーブル25は、出力計算部23および24の計算結
果を保持する。

出力値選択部26は、出力値テーブル25の先頭から順に
たどりながら出力画素値を決定し、その結果を画像メモ
リ更新部27へ渡す。

画像メモリ更新部27は、出力値選択部26から渡された
最終的な出力値を画像メモリ21に書き込む。

第７図は、画像読み出し部22の構成を示す図である。

画像読み出し部22は、現在処理中のラインの１つ上の
ラインのデータを保持するバッファ81、現在処理中のラ
インのデータを保持するバッファ82、現在処理中のライ
ンの１つ下のラインのデータを保持するバッファ83、バ
ッファ81〜83のデータをもとに出力計算部23〜24の並列
処理装置に渡すデータを生成するデータ変換部84、メモ
リから読み出したデータをバッファ83へ格納するための
信号線801、出力選択部26で得られた結果をバッファ81
へ格納するための信号線802、データ変換部84で生成さ
れたデータを出力計算部23〜24へ渡すための信号線80
3、804、バッファ81〜83の内容をデータ変換部84へ渡す
ための信号線805〜807、１ラインの処理の終了後、処理
対象のラインの１つの下のラインのデータを保持するバ
ッファ83の内容を次の処理対象とするためバッファ82へ
転送するための信号線808から構成される。

バッファ81は、１ライン目の処理を行うときには０に
クリアされる。

データ変換部84は、バッファ81〜83に格納されている
３ラインのデータから、出力計算部23〜24にある並列処
理装置に与えるため、各画素毎に分割したデータを生成
する。これを、第８図を用いて説明する。

第８図は、データ変換部84の処理内容を説明するため
の図である。

バッファ81〜83にはそれぞれ１ライン分のデータが入
っている。しかし、１画素の３×３近傍処理に必要なデ
ータは、各ラインから３画素づつ、計９画素分のデータ
が必要である。各画素の計算毎に計算回路を用意した場
合、その各々にたいして対応する９画素分のデータを与
える必要がある。このデータの取り出しをデータ変換部
84で行う。実際には、現在注目している画素の１つ手前
の画素の値は出力計算部23〜24で０か１を仮定して計算
されるため渡す必要が無い。従って各処理対象の画素に
ついて８画素分のデータを渡せばよい。

データ変換部84の中には、処理する画素分のデータ取
り出し部があり、各画素の計算に必要な８画素分のデー
タを取り出し、信号線803、804へ出力する。出力計算部
23は、画像読み出し部22から渡された８画素分のデータ
に、画素値０と仮定したデータを合わせて出力値を計算
する回路が、１ライン中の画素数分だけ用意された並列
計算機構である。従って１ライン分の出力を同時に計算
する。

出力計算部24は、出力計算部23と同様に、画像読み出
し部22から渡された８画素分のデータに、画素値１と仮
定したデータを合わせて出力値を計算する回路が、１ラ
イン中の画素数分だけ用意された並列計算機構である。

次に、出力値テーブル25の構成を第９図を用いて説明
する。

１ライン中の各画素の出力値が、その１つ前の画素の
出力が０の場合と１の場合について、それぞれ格納され
ている。例えば、第６番目の画素の出力値は、その１つ
手前の第５番目の画素の出力値が０の場合は１、１の場
合は１である。従って、最初の画素の出力が決まると、
このテーブルをたどることによって、１ライン分の出力
を決定することができる。

第10図は、出力選択部26の構成を示す図である。

最初の画素値格納部111は、１ラインの始めの画素の
出力値を保持している。

この値は、画像読み出し部22が、１ラインの情報を読
みだしたときに書き込まれる。

１ラインの処理は、最初の画素値格納部111が、その
値をテーブルアドレス計算部112に与えることにより開
始する。

テーブルアドレス計算部112は、最初の画素値格納部1
11から与えられた、最初の画素の出力値から、次の画素
値を格納しているテーブルアドレスを計算し、出力値テ
ーブル25から値を読み出す。

出力値テーブル25から読み出された値は、コピー部11
3でコピーされ、１つは出力し、もう一つはテーブルア
ドレス計算部112に渡される。

テーブルアドレス計算部112は、第９図における１ラ
イン中の画素の位置を１つずつ右へずらしながら、コピ
ー部113から与えられた画素出力値によって、２つの出
力値の内の１つを選択し、その値が格納されているテー
ブルアドレスを計算し、テーブル16の値を読み出す。

テーブルアドレス計算部112およびコピー部113は、こ
の処理を１ライン分繰り返し処理する。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、２値画素の３
×３近傍処理において、逐次的にしか処理できないもの
の一部が並列に処理できるため、並列処理装置を用いる
ことによって、処理が高速化できるという効果がある。
この効果を第11図を用いて説明する。

第11図は、従来の方式と本方式の処理時間を比較する
ための図である。第11図において、（１）は従来の方式
による処理時間を示す図である。ａは画素値の読み込み
及び計算にかかる時間、ｂは計算結果の画素値を次の画
素に伝えるのにかかる時間である。

従来の方式の場合、１画素づつ逐次的に処理していた
ため、（１）に示すような時間がかかり、また並列処理
することはできなかった。

（２）は本方式による処理時間を示す図である。

本方式によれば、１つ手前の画素値を０と１とに仮定
して、それらを並列に処理するため、画素値の読み込み
及び計算にかかる時間は、全体でＡの長さになる。そし
て、全ての画素値の読み込み及び計算が終わった後、計
算結果の画素値を次の画素に伝える処理Ｂを行う。ａと
Ａ、ｂとＢは回路の構成によるので全く同一時間である
とはいえないが、ほぼ同じと考えられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例である画像処理方式の構成
を示すフロー図、第２図は、本発明の一実施例である画
像処理装置の構成を示すブロック図、第３図は、入力画
像、出力画像の一例を示す図、第４図は、処理の順序を
示す図、第５図は、処理の逐次性を説明するための図、
第６図は、本方式による処理の一例を示すプログラムを
示す図、第７図は、画像読み出し部12の構成を示す図、
第８図は、データ変換部74の処理内容を説明するための
図、第９図は、出力値テーブル16の構成を示す図、第10
図は、出力選択部17の構成を示す図、第11図は、従来の
方式と本方式の処理時間を比較するための図、第12図
は、従来の処理の一例を示すプログラムを示す図であ
る。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】２値画像の入力画像の画素を順に走査し
   て、注目する画素の３×３近傍の画素値を用いた演算か
   ら、出力画素値を０にするか１にするかを決める処理に
   おいて、前記入力画像を、１ライン毎に取り込み、出力
   する手段と、前記１ライン内の処理のうち、現在処理中
   の１ライン内の全ての画素について、１つ手前の画素の
   処理結果が０の場合と１の場合とを仮定する手段と、そ
   の仮定した各々の場合について、１ライン内の各画素の
   仮の出力値を並列に求める手段と、前記１つ手前の画素
   の処理結果を仮定して得られた仮の出力値から、真の出
   力値を逐次的に決める処理を行う手段とを有することを
   特徴とする画像処理方法。
2. 【請求項２】２値画像の３×３近傍演算処理を行う装置
   において、画像を保持する画像メモリと、入力画像を、
   １ライン毎に逐次的に読み出す画像読み出し機構と、そ
   の１ライン内の処理のうち、現在処理中の１ライン内の
   全ての画素について、１つ手前の画素の処理結果が０の
   場合を仮定し、各画素の出力の値を並列に求める並列演
   算機構と、前記手前の画素の処理結果が１の場合を仮定
   し、各画素の出力の値を並列に求める並列演算機構と、
   前記１つ手前の画素の処理結果を仮定して得られた仮の
   出力値を１ライン分保持する結果格納部と、この結果格
   納部の中から、順に真の出力値を決めるための処理を行
   う出力決定機構と、その決定された出力値をもとに、画
   像メモリを更新する機構を有することを特徴とする画像
   処理装置。