JP2598323B2 - ２値画像における微粒子の除去方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、映像信号に混入した雑音成分のうち、微
粒子状のもの（以下、微粒子と称する）を除去する２値
画像における微粒子の除去方法に関するものである。

［従来の技術］ 一般に、アナログ信号の画像をデジタル信号に変換し
てメモリに取り込む場合、そのアナログ信号を２値化す
ることによってデジタル信号に変換し、それを取り込ん
でいるが、２値化する時点で微粒子が発生し易い。この
微粒子成分は周囲に信号がないところに点状に発生した
り、面状に表示されている部分の一部に穴が空いたよう
に表示される。このような微粒子をリアルタイムに除去
できると、その後の処理速度を早くすることができる。

そのエラーによって発生した大きさ１の点や穴をハー
ドウェアで除去するものとして、３画素×３画素（以
下、３×3,n×n,m×m,m×ｎ等の表示方法をとる）のマ
スクで２値画像を走査して、リアルタイムに除去する方
法が提案されている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながらそれ以上の大きさのものではハードウェ
アで膨張、収縮を繰り返したり、ソフトウェアでラベリ
ングしてから大きさを判定して除去する等の方法をとら
なければならないので、リアルタイムでの除去は難しか
った。

［課題を解決するための手段］ このような課題を解決するためにこの発明は、縦（ｍ
＋２）画素×横（ｎ＋２）画素で構成される検査範囲の
それぞれの４隅から伸びその検査範囲の中央部において
相互に重なる重複部分を有する４つのマスクを設定し、
重複部分のうち任意の１画素を基準画素に設定し、いず
れかのマスクにおいて基準画素から外周までの連結性が
あるときは正規のデータとみなして基準画素データを残
し、いずれのマスクも基準画素から外周までの連結性が
ないときは微粒子とみなして、基準画素が「１」レベル
のとき中央部の縦ｍ画素×横ｎ画素の範囲の画素を
「０」レベルに変換して微粒子を除去し、基準画素が
「０」レベルのとき前記縦ｍ画素×横ｎ画素の範囲の画
素を「１」レベルに変換して微粒子を除去するようにし
たものである。

［作用］ 各マスクとも周囲の画素とのデータ連結性がないと判
断されたときは基準画素を中心とするｍ×ｎの範囲は２
値化によって発生した微粒子と判断する。このため、そ
の部分を連結性のある状態に変換することによって大き
さｍ×ｎ以内の微粒子が除去される。

［実施例］ 第１図はこの発明を適用した装置の回路図、第２図は
第１図に記号３で表される遅延回路Ｂの内部構成を示す
回路図、第３図は第１図に記号4₁〜4₈で表される遅延回
路Ｃの内部構成を示す回路図である。第４図はこの装置
で微粒子除去を判断する範囲を説明するための図で、一
例として５×５の範囲を示している。この画像に対して
座標C3の位置にある画素を基準画素として、その基準画
素から外周部まで同じデータ（１または０）が連結して
いるか否かを判定する。このため、第５図〜第８図に示
すように、座標C3を含む３×３のマスクＩ〜IVを４隅に
設定し、その範囲についてそれぞれ別個に調査する。す
なわちマスクＩではＡ行からＣ行の範囲でかつ、１列か
ら３列までの範囲について連結しているか否かを調べ
る。

第９図は例えばマスクＩにおける連結している状態を
示す図であり、第10図は連結していない状態を示す図で
ある。図において座標C3に対しての連結性を論じてお
り、座標C3からＡ行または１列まで、同じデータが連結
している場合を連結している状態と定義し、そうでない
場合を連結していない状態と定義する。第９図（ａ）は
座標C3−B3−A3あるいは、C3−C2−B2−A2の経路で連続
している。第９図（ｂ）はC3−B3−B2−B1あるいはC3−
C2−B2−B1の経路で連続している。第10図はＡ行および
１列の何れにも連続していない例である。

連結しているか否かは各マスク毎に判断するが、この
判断は３×３の画素データをそれぞれのマスク毎に用意
された、例えばROM等で構成された判定部に供給する。
判定部は３×３の範囲内の各画素の状態を512通り記憶
しており、入力データがアドレス信号としてその判定部
に供給されることによって、そのアドレス信号によって
読み出されたデータとの比較が行われ、連結するかしな
いかの判断結果を出力するようになっている。したがっ
て第９図（ａ）〜（ｃ）のような画素データが供給され
たときはいずれも連結するとの判断を下し、第10図
（ａ）〜（ｃ）のようなデータが供給されたときは連結
しないとの判断を下すようになっている。

このようにしてマスクＩからIVまでの判断結果が得ら
れたら、次にその判断結果のアンド処理を行う。判断結
果の内一つでも連結する場合、座標C3の画像データは外
周、すなわちＡ行、Ｅ行、１列、５列のどれかと連結し
ていることになり、正規のデータであるとみなせる。ま
た、連結していないとの結果が出れば、座標C3のデータ
はエラーの可能性がある。このため４つのマスクが全て
連結していないと判断された場合で、座標C3のレベルが
「１」のとき、５×５の中央の３×３の画素は全て
「０」レベルに変えてしまう。反対に座標C3のレベルが
「０」のときは、同様にして「１」レベルに変えてしま
うようになっている。この処理によって３×３以内の大
きさの点や穴の除去が完成する。

但し、除去と穴埋めを同時に行う場合、第11図に示す
ように座標C3の部分が孤立点になると、その部分を除去
するか穴埋めするかの判断が不能になる。この場合は事
前にその画素のみの処理を先に行わなければならない。
全ての画素はマスクIVを通過してシフトされるので、こ
の処理機能をマスクIVに持たせれば、判断に迷う状態は
発生しない。

以上の動作を行うためのハードウェアの一例が第１図
である。図において、１は画像データが供給される入力
端子、遅延Ａと記載された記号2₁〜2₁₆はクロック信号
（図示していない）に同期して入力信号を１ビットだけ
取り込み一時記憶するシフトレジスタである（以下、遅
延回路Ａと称する）。遅延Ｂと記載された記号３の回路
は第２図のように、インバータ3₁、アンド回路3₂、オア
回路3₃、レジスタ3₄から構成され、第11図で前述したよ
うに判断不能の孤立点の除去を行うための回路として作
用する（以下、遅延回路Ｂと称する）。遅延Ｃと記載さ
れた記号4₁〜4₈の回路は第３図に示すように、インバー
タ5₁、アンド回路5₂、オア回路5₃、レジスタ5₄から構成
され、クロック信号に同期して入力信号を１ビットだけ
取り込むと共に、前述したようにマスクＩ〜マスクIVの
判断結果にしたがって、５×５の中央に位置する３×３
の画素全体を「１」レベルに変えるか、「０」レベルに
変えるかの制御を行うものである（以下、遅延回路Ｃと
称する）。なお、各遅延回路に記載されているローマ数
字Ｉ〜IVはその遅延回路出力がそのローマ数字に対応す
るマスクに供給されることを示している。すなわちＩは
マスクＩに供給されることを示しており、この接続を具
体的に表すものがその出力に記載されている＊印であ
る。

6₁〜6₄は走査線方向のデータを一時記憶する１ライン
メモリ、7₁〜7₄は前述したように、各マスクに供給され
る９ビットのデータが連結しているか否かを判断するマ
スクである。各マスクは座標C3の画素と連結している状
態のとき座標C3のレベルいかんにかかわらず端子a,b共
「０」レベルの信号を出力する。

しかし連結していないときは、座標C3のレベルが
「１」であれば、端子ａから「１」レベルの信号を出力
し、端子ｂから「０」レベルの信号を出力するようにな
っている。また連結していないときで座標C3のレベルが
「０」であれば、端子ａから「０」レベルの信号を出力
し、端子ｂから「１」レベルの信号を出力するようにな
っている。この他、マスクＩでは中央の画素データが
「０」で周囲の画素データが全て「１」のとき、端子ｃ
から「１」レベルの信号を出力し、逆のとき「０」レベ
ルの信号を出力するようになっており、その条件を満た
さない場合、端子ｃは前段の出力信号、すなわちマスク
Ｉの中央部分の画素信号がそのまま出力されるようにな
っている。記号8₁,8₂はアンド回路、９は出力端子であ
る。

以上の機能を整理すると、マスクＩからマスクIV（マ
スクIVの端子ｃを除いたもの）の機能は第１表のように
なる。

マスクIVの端子ｃは中心画素とそれに隣接する周囲の
画素レベルが同一のとき中心画素のレベルがそのまま出
力されるが、レベルが相違するとき第２表のようにな
る。

このように構成された装置の動作は次の通りである。
入力端子１に供給された画像信号はクロック信号に同期
して各遅延回路に取り込まれるが、全ての遅延回路にデ
ータが取り込まれたとして説明する。

各遅延回路出力はそれぞれ所定のマスクに供給されて
いる。このとき、遅延回路出力を各マスクに供給する基
準は、各遅延回路の配列と第５図〜第８図が対応してい
る。すなわち第１図の左隅付近の９つの遅延回路2₁〜
2₃,2₆,3,4₁,2₈,4₃,4₄はマスクIVに対応し、他のマスク
も同様である。

マスクＩ〜マスクIVは基本的にはいずれも同じ機能を
有しており、マスクIVだけは孤立点処理機能も有してい
るが、それについては後述する。遅延回路Ｂのレジスタ
3₄の出力はマスクIVに供給されるが、孤立点がないとす
るとその信号はマスクIVの出力端子ｃからそのまま出力
されるので、遅延Ｂは遅延Ｃと同一の動作をすることに
なる。

次に各状態毎の動作を説明する。

A.マスクＩからIVにどれかに連結性のあるときの動作。

このとき、４つのマスクの出力の中で１つは第１表か
ら分かる通り、座標C3のレベルいかんにかかわらず端子
a,bの出力信号は「０」レベルとなっている。このため
各マスクの端子a,bから出力された信号はそれぞれアン
ド回路8,9に供給されるが、供給される信号のうち最低
１つは「０」レベルであるからアンド回路8,9の出力信
号はいずれも「０」レベルとなっている。このため第２
図、第３図のアンド回路3₂、5₂はレジスタ3₄あるいは5₄
の出力がそのまま出力されることになる。したがって各
マスクのうち１つでも連結性があるときは前段からの信
号がそのまま出力される。

B.全てのマスクに連結性がないときの動作。

画像データは一般に不連続である確率は少ないので、
４つのマスクの全てに連結性がないときには、座標C3は
微粒子とみなせる。このときの処理は座標C3のデータが
「１」レベルのときと「０」レベルのときとに分けて処
理される。

B1.座標C3のデータが「１」レベルのときの動作 このときは各マスクの端子ａから「１」レベル、端子
ｂから「０」レベルの信号が出力される。このためアン
ド回路8₁は「１」レベルの信号を出力するが、アンド回
路8₂は「０」レベルの信号を出力する。この信号のう
ち、「１」レベルの信号は各遅延回路の端子ｂに、
「０」レベルの信号は端子ｃに供給される。この結果、
第２図および第３図のアンド回路3₂、5₂は「０」レベル
の信号を出力するので、第２図，第３図の端子ｄから
「０」レベルの信号が出力されることになる。すなわ
ち、遅延回路B,Cは全て「０」レベルの信号を出力する
ことになる。したがって座標C3のデータが「１」レベル
で、マスクＩ〜IVのいずれもこのデータと連結していな
いと判断したときは、座標C3のデータと周囲のデータと
の関連性はないと判断する。周囲との関連性がないとい
うことは座標C3は２値化したときの雑音であり、５×５
のうちの中央部の３×３の部分は全て「０」レベルに変
換する。つまり、２値化によって発生した微粒子は除去
されたことになる。

B2.座標C3のデータが「０」レベルのときの動作。

このとき、各マスクは端子ａから「０」レベル、端子
ｂから「１」レベルの信号が出力されているので、アン
ド回路8₁は「０」レベルの信号を出力し、アンド回路8₂
は「１」レベルの信号を出力することになる。アンド回
路8₂から出力された信号は第２図、第３図の端子ｃに供
給されるので、第２図および第３図の端子ｄは無条件に
「１」レベルの信号を出力する。このことは５×５の中
央部である３×３の部分が全て「１」レベルに変えられ
たことになる。すなわち座標c3のデータが「０」レベル
で周囲と連結性がないならば、３×３の部分が２値化し
たとき消失した可能性が高いのでその部分を穴埋めすれ
ば、２値化時の微粒子は除去されたことになる。

C.孤立点のあるときの動作。

孤立点とは前述した通り、第11図の太線で示すよう
に、ある画素のデータがその周囲の画素とは異なる状態
となっているものである。この場合、太枠内で座標C3を
囲む画素は全て「０」または「１」となっている。孤立
点の説明として第11図では５×５の中央部であるC3につ
いて説明しているが、座標C3のデータは第１図の回路に
おいて、入力信号が順次シフトされた結果、その位置ま
でシフトされたものである。このため、第11図のC3のデ
ータは座標B2を通過した時期もあったはずである。この
ため孤立点のあるときは、第11図の太線の状態のデータ
がマスクIVの位置を通過するとき、そのマスクIVの中央
部の座標B2のデータをその画素を取り囲む画素のデータ
と同一となるように書き換えて置けば、そのデータがシ
フトされC3の位置にきても、孤立点は発生しないことに
なる。

マスクIVに供給される座標B2のデータは他の座標と異
なり、第２図のレジスタ3₄の出力信号である。一方、マ
スクIVにおいて孤立点が発生したとき例えば、座標B2の
データが「０」レベルで、その周囲が全て「１」レベル
のときは、マスクIVの端子ｃから「１」レベルの信号を
出力する。この出力信号は第２図の端子ｆに供給される
ので、レジスタ3₄から「０」レベルの信号が供給された
にもかかわらず、アンド回路5₂には「１」レベルの信号
が供給されることになる。ここから先の動作は第３図の
ものと同一である。したがって座標B2のデータは実際に
は「０」レベルにもかかわらず、アンド回路3₂は「１」
レベルとして処理し、処理結果を次段に渡す。このこと
は座標B2の孤立点が除去されたことになる。また、座標
B2のデータが「１」レベルのときは端子ｃから「０」レ
ベルの信号が出力されるのでこれがアンド回路3₂に供給
され同様に孤立点が除去される。

以上の実施例において、全体の画素を５×５で説明し
たので、孤立点は１画素だけであったが、画素のサイズ
が変わると孤立点となる画素サイズも第３表のように変
化する。

したがって実際には全体の画素サイズに応じて孤立点
を処理できるようにしておく必要がある。このため、第
１図の例では遅延回路Ｂを１個しか設けていないが、第
３表の孤立点サイズと適合する数だけ遅延回路Ｂを設け
れば良い。例えば除去するサイズ４×３の場合、孤立点
は２×１になるので、第１図の例では遅延回路３および
遅延回路4₁の両方を遅延回路Ｂにしておけば良い（但し
第１図は全体サイズが５×５であるから、全体サイズを
６×５に変更させる必要もある）。

なお、マスクＩ〜IVにおいて、例えばマスクＩを基準
とすると、マスクＩとIIは３列目の座標を境に線対象、
マスクＩとIVは座標C3の画素を境に点対象となる。この
ことはマスクは１種類用意し、例えばマスク１を基準に
して、それに対象となる状態でデータをマスクに入力す
ることもできる。例えばマスクＩとマスクIIについて説
明すると、マスクＩでは入力端子１から９について、順
次A1,A2,A3,B1,B2,B3,C1,C2,C3の画素データを供給した
とき、マスクIIでは入力端子１から９にA5,A4,A3,B5,B
4,B3,C5,C4,C3の画素データを供給すれば良い。このよ
うにすればマスクデータの種類を減らすことができる。

以上の実施例は３×３画素の範囲で説明したが、要は
検査範囲のそれぞれの４隅から伸びその検査範囲の中央
部において相互に重なる重複部分を有するマスクを設定
し、重複部分のうち任意の１画素を基準画素に設定し、
いずれのマスクも基準画素から外周までの連結性がない
ときに，中央部のｍ×ｎの範囲の画素を連結性のある状
態に変換すれば良い。

［発明の効果］ 以上説明したようにこの発明は、中央部分から外周部
分への連結性を調べ、連結性がないとき所定範囲の画素
を連結性がある状態に変更するようにしたので、２値化
等による微粒子がハードウェアで除去でき、その後の処
理の高速性を確保できるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示すブロック図、第２図
は第１図の遅延回路Ｂの詳細を示す回路図、第３図は第
１図の遅延回路Ｃの詳細を示す回路図、第４図は５×５
の画素を示す図、第５図から第８図は５×５の画素とマ
スクＩからIVの関係を示す図、第９図はマスクＩについ
て連結している状態を示す図、第10図は連結していない
状態を示す図、第11図は孤立点を示す図である。 １……入力端子、２……遅延回路Ａ、３……遅延回路
Ｂ、４……遅延回路Ｃ、６……１ラインメモリ、７……
マスク、８……アンド回路、９……出力端子。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】画像信号を２値化したときの微粒子を除去
   する２値画像における微粒子の除去方法において、 ｍ、ｎを自然数としたとき縦（ｍ＋２）画素×横（ｎ＋
   ２）画素で構成される検査範囲があり、 検査範囲のそれぞれの４隅から伸びその検査範囲の中央
   部において相互に重なる重複部分を有する４つのマスク
   を設定し、 重複部分のうち任意の１画素を基準画素に設定し、 いずれかのマスクにおいて基準画素から外周までの連結
   性があるときは正規のデータとみなして当該基準画素デ
   ータを残し、 いずれのマスクも基準画素から外周までの連結性がない
   ときは微粒子とみなして、基準画素が「１」レベルのと
   き中央部の縦ｍ画素×横ｎ画素の範囲の画素を「０」レ
   ベルに変換して微粒子を除去し、基準画素が「０」レベ
   ルのとき前記縦ｍ画素×横ｎ画素の範囲の画素を「１」
   レベルに変換して微粒子を除去することを特徴とする２
   値画素における微粒子の除去方法。