JP2756420B2 - フィルタ - Google Patents

フィルタ

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JP2756420B2
JP2756420B2 JP7033575A JP3357595A JP2756420B2 JP 2756420 B2 JP2756420 B2 JP 2756420B2 JP 7033575 A JP7033575 A JP 7033575A JP 3357595 A JP3357595 A JP 3357595A JP 2756420 B2 JP2756420 B2 JP 2756420B2
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    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
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    • G06T5/20—Image enhancement or restoration using local operators
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H2222/00—Indexing scheme relating to digital filtering methods
    • H03H2222/02—Indexing scheme relating to digital filtering methods using fuzzy logic

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  • Image Processing (AREA)
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  • Filters That Use Time-Delay Elements (AREA)
  • Image Analysis (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、ビデオ機器用フィル
タ、特にデジタル・イメージ信号中に存在する雑音を低
減し且つイメージ縁を強化するためにファジイ論理で作
動するフィルタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術とその課題】一般に、どんなタイプの信号
にも含まれている雑音は、プリセットされたサイズの周
波数を有するロー・パス・フィルタを使って低減され
る。しかしながら、大部分の場合、そのようなフィルタ
の使用により有用な情報を含み得る信号成分も低減して
しまう。
【０００３】例えばイメージ信号の場合、ロー・パス・
フィルタを使用すると、イメージ縁に有用な情報を含む
イメージ信号の高周波成分を減衰させる。この欠点を少
なくするために、適応性フィルタを使用し、その入力に
存在する信号の特性にその周波数レスポンスを適応させ
る。しかし、このフィルタは回路レベルで非常に複雑で
ある。
【０００４】イメージ信号処理分野では、非線型フィル
タにより雑音を低減し、非線型フィルタのなかには文献
で平均値フィルタとして知られたフィルタやファジイ論
理で作動するフィルタがある。イメージ信号に含まれた
雑音を低減するために用いられるろ波技術にて使用され
る“ファジイ”手法は、例えば「エレクトロニクス・レ
ターズ（ElectronicsLetters)」の第２８巻、第１８号
（１９９２年８月号）に掲載されたエフ・ルソー（F.Ru
sso）及びジー・ランポニ（G.Ramponi）共著の論文“雑
音性イメージの鋭敏化のためのファジイ演算”に述べら
れている。
【０００５】これら手法は、１９９２年８月にベルギー
のブラッセルで開催されたプロシーディングス・オブ・
ユシプコー９２（Proceedings of EUSIPCO−９２）の
「信号処理ＩＶ理論と応用」に掲載されたエフ・ルソー
及びジー・ランポニ共著の論文“ファジイ・ルールを使
ったイメージ・データでの作用”並びに１９９３年３月
／４月にカリフォルニア州、サン・フランシスコで開催
された第２回アイ・イー・イー・イー・コンファレンス
（IEEE Conference）におけるシー・ダブリュ・タオ
（C.W.Tao）及びダブリュ・イー・トムソン（W.E.Thoms
on）共著の論文“縁検出に対するファジイIf−Thenアプ
ローチ”にも述べられている。
【０００６】しかしながら、これらフィルタは複雑な構
造を呈し且つそのため生産費が高くつく。イメージ信号
処理の構成では、行われるべき基本的な演算はイメージ
縁を強化することである。この演算が行われるのは、一
般にビデオ信号帯が伝送理由（例えばＴＶ信号）に対し
且ついわゆる圧縮アルゴリズム（例えばＪＰＥＧ及びＭ
ＰＥＧ基準で採用されたもの）の使用に対して制限され
るからである。
【０００７】ビデオ信号帯の制限により信号の高周波成
分を減衰させ、その結果イメージ縁の明確さが失われ
る。イメージ縁を増強には、従って高い周波数の方への
減衰を補償するためのハイ・パスろ波が必要である。
【０００８】以上のことから理解できるように、雑音の
低減及びイメージ縁の強化は両者を融和させるのが難し
い２つのプロセスである。その理由は、第１のプロセス
にはビデオ信号帯のより一層の低減が必要であるのに対
し、第２のプロセスにはビデオ信号の高い周波数の強化
が必要であるためである。一般的に採用された解決策は
２つのプロセスを継続で行うことである、即ちまず第１
に雑音を低減するために処理されるべき低周波ビデオ信
号成分をろ波し、次にイメージ縁を強化するために高周
波成分をろ波することである。
【０００９】しかしながら、この解決策は第１のろ波が
イメージ縁を減衰させる反面第２のろ波が雑音を増幅す
るので最適ではない。
【００１０】
【課題を解決するための手段】この発明の基礎になる技
術的問題は、縁に関する情報と雑音に関する情報とを区
別でき、デジタル・イメージ信号で作動するフィルタを
提供することである。この態様では、フィルタは雑音の
あるデジタル・イメージ信号の雑音だけを低減し且つ縁
用のデジタル・イメージ信号があるときだけ縁を強化す
る。
【００１１】用いられたフィルタはファジイ論理に基づ
く。フィルタの構造は簡単で生産するのに安価である。
この解決策に基づき、技術的問題は、特許請求の範囲の
特徴部分に述べられたような、デジタル・イメージ信号
中に存在する雑音を低減し且つ縁を強化するためにファ
ジイ論理で作動するフィルタによって解決される。
【００１２】
【実施例】この発明に係り、デジタル・イメージ信号中
に存在する雑音を低減し且つイメージ縁を強化するため
にファジイ論理で作動するフィルタの特徴及び利点は、
添付図面に非制限例として示された一実施例の説明中に
開示されている。図１はこの発明に係るフィルタを示す
ブロック図であり、図において１はデジタル・イメージ
信号についてフィルタ論理で作動するフィルタであっ
て、イメージ縁を決めるように設計された少なくとも第
１及び第２の処理回路手段２及び３を備えている。
【００１３】各処理回路手段２，３は、少なくとも１個
の第１の比較素子Ｓ１，Ｓ３及び１個の第２の比較素子
Ｓ２，Ｓ４並びに少なくとも１個の推論回路Ｃ１，Ｃ２
を含む。各比較素子は、少なくとも第１及び第２の入力
端子並びに少なくとも１個の出力端子を有する。第１及
び第２の入力端子は、イメージの別々のデジタル信号を
受けるように設計されている。各推論回路は、少なくと
も第１及び第２の入力端子並びに少なくとも１個の出力
端子を有する。
【００１４】もう少し詳しく説明すれば、第１の処理回
路手段２に含まれた推論回路Ｃ１の第１、第２の入力端
子は、第１の処理回路手段２に含まれたそれぞれ第１、
第２の比較素子Ｓ１，Ｓ２の出力端子に接続されてい
る。第２の処理回路手段３に含まれた推論回路Ｃ２の第
１、第２の入力端子は、第２の処理回路手段３に含まれ
たそれぞれ第１、第２の比較素子Ｓ３，Ｓ４の出力端子
に接続されている。
【００１５】推論回路Ｃ１及びＣ２の各々は、比較素子
によって発生された信号に依存する活性化レベル“Ｖ
ｉ”を定めるように設計されたファジイ論理に従って作
動するユニットを含む。もっと詳しく云えば、各ファジ
イ論理ユニットは処理されるべきイメージの或る方向沿
いに作用し、そして各活性化レベル“Ｖｉ”はそのファ
ジイ論理ユニットが作動する方向とは垂直の方向沿いに
位置するイメージ縁にデジタル入力信号が属する信頼性
のレベルを表す。
【００１６】各活性化レベル“Ｖｉ”はインターバル
［０，１］中の複数の値をとれる。フィルタ１中に含ま
れた処理回路手段の数は、処理されるべきイメージのサ
イズに依存し且つ第２の部分ではファジイ論理ユニット
が作用する方向の数に依存する。
【００１７】フィルタ１は、少なくとも１個の第１の入
力端子及び１個の第２の入力端子並びに少なくとも１個
の出力端子を有する雑音検出回路４も備える。この雑音
検出回路４の第１、第２の入力端子は、第１の処理回路
手段２に含まれた推論回路Ｃ１の出力端子、第２の処理
回路手段３に含まれた推論回路Ｃ２の出力端子にそれぞ
れ接続されている。
【００１８】雑音検出回路４は、推論回路Ｃ１及びＣ２
にて定められた活性化レベル“Ｖｉ”に基づきファジイ
論理ルールに従って演算を行うように設計される。この
演算の結果は、インターバル［０，１］に含まれた複数
の値をとれる信号Ｋによって表される。この信号即ち数
Ｋは、デジタル入力信号が雑音を含むかどうかを判断し
てから雑音検出回路４のおく信頼性の度合いを示す。
【００１９】フィルタ１は、少なくとも第１及び第２の
入力端子並びに少なくとも１個の出力端子を有する雑音
低減回路５も備えている。この雑音低減回路５の第１の
入力端子は雑音検出回路４の出力端子に結合され、そし
て雑音低減回路の第２の入力端子はデジタル・イメージ
信号を受けるように設計されている。
【００２０】雑音低減回路５は、プリセットされた時間
間隔に従って別々の時点で信号Ｋの値に基づきデジタル
・イメージ信号をろ波するために設計される。特に、Ｋ
＝１の場合にはデジタル・イメージ信号はろ波されるが
Ｋ＝０ではそのまま変わらず、そしてこれら２つの値の
間の全ての中間状態が起き得る。
【００２１】フィルタ１は、少なくとも１個の第１の入
力端子及び１個の第２の入力端子並びに少なくとも１個
の第１の出力端子及び１個の第２の出力端子を有するイ
メージ縁検出回路６も備える。このイメージ縁検出回路
６の第１、第２の入力端子は、第１の処理回路手段２に
含まれた推論回路Ｃ１の出力端子、第２の処理回路手段
３に含まれた推論回路Ｃ２の出力端子にそれぞれ接続さ
れている。
【００２２】イメージ縁検出回路６は、少なくとも１つ
のファジイ論理プロセスが記憶される少なくとも１個の
メモリ・レジスタか或は１個のファジイ論理ユニットを
含み、且つ推論回路Ｃ１及びＣ２にて定められた活性化
レベル“Ｖｉ”に基づき演算を行うように設計される。
この演算の結果は適切なインターバル中の種々の値をと
る信号Ｅｉで表され、各値はデジタル入力信号が他のイ
メージ縁よりもむしろ特定タイプのイメージ縁に属する
ことを表す。
【００２３】フィルタ１は図２にもっと詳しく示された
イメージ縁強化回路７も備え、このイメージ縁強化回路
７は少なくとも１個の第１の入力端子、１個の第２の入
力端子及び１個の第３の入力端子並びに少なくとも１個
の出力回路を有する。イメージ縁強化回路１は、その第
１、第２、第３の入力端子がイメージ縁検出回路６のそ
れぞれ第１、第２の出力端子、雑音低減回路６の出力端
子に接続されている。
【００２４】イメージ縁強化回路７は少なくとも１個の
第１の回路素子８及び１個の第２の回路素子９を含み、
各回路素子は少なくとも第１の入力端子及び第２の入力
端子並びに少なくとも１個の出力端子を有する。第１、
第２の回路素子８，９の第１の入力端子は、雑音低減回
路５の出力端子に結合された少なくとも１個の入力端子
を有する推論回路１０の少なくとも１個の出力端子に接
続されている。第１、第２の回路素子８，９の第２の入
力端子は、イメージ縁検出回路６のそれぞれ第１、第２
の出力端子に接続されている。
【００２５】第１及び第２の回路素子８及び９は、信号
Ｅｉの値に基づきイメージ縁の強化を、ろ波されたデジ
タル・イメージ信号で行うように設計されている。イメ
ージ縁強化回路７はコンパレータ１１も含み、このコン
パレータ１１は少なくとも１個の第１の入力端子及び１
個の第２の入力端子並びに少なくとも１個の第１の出力
端子及び１個の第２の出力端子を有する。コンパレータ
１１の第１、第２の入力端子は、イメージ縁検出回路６
のそれぞれ第１、第２の出力端子に接続されている。
【００２６】イメージ縁強化回路７はマルチプレクサ１
２も含み、このマルチプレクサ１２は少なくとも１個の
第１の入力端子、１個の第２の入力端子、１個の第３の
入力端子及び１個の第４の入力端子並びにフィルタ１の
出力端子である少なくとも１個の出力端子を有する。マ
ルチプレクサ１２の第１、第２の入力端子はそれぞれ第
１、第２の回路素子８，９の出力端子に接続されている
が、マルチプレクサ１２の第３、第４の入力端子はコン
パレータのそれぞれ第１、第２の出力端子に接続されて
いる。
【００２７】マルチプレクサ１２の第３及び第４の入力
端子はコマンド端子である。コンパレータ１１は、信号
Ｅｉのうち最大値を有するものを決定し且つこの値に基
づいてマルチプレクサ１２のコマンド端子のうちの一方
を論理値１に置く。マルチプレクサ１２は、活性化され
たコマンド端子に基づき、第１及び第２の回路素子８及
び９の出力信号からフィルタ１の出力信号を選択する。
【００２８】特許請求の範囲の保護範囲を超えることな
く、非制限例により上述した実施例に対し諸部品を種々
変更し、統合し且つ置換できることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のフィルタを示すブロック図である。
【図２】図１のフィルタ中のイメージ縁強化回路のもっ
と詳しいブロック図である。
【符号の説明】
１ フィルタ ２ 第１の処理回路手段 ３ 第２の処理回路手段 Ｓ１，Ｓ３ 第１の比較素子 Ｓ２，Ｓ４ 第２の比較素子 Ｃ１，Ｃ２ 推論回路 ４ 雑音検出回路 ５ 雑音低減回路 ６ イメージ縁検出回路 ７ イメージ縁強化回路 ８ 第１の回路素子 ９ 第２の回路素子 １０ 推論回路 １１ コンパレータ １２ マルチプレクサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 リナルド・ポルッツィ イタリア国、20100 ミラノ、ピアッツ ア・イストリア ２ (72)発明者 ジャングイド・リゾット イタリア国、22040 チヴァーテ、ヴィ ア・ベルヴェデーレ 22／24 (56)参考文献 特開 平４−294466（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−188283（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−63974（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−145759（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G06T 5/00 G06T 5/20 H04N 1/40

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 デジタル・イメージ信号に関してファジ
    イ論理に従って作動するフィルタであって、 イメージ縁を選択するように設計された少なくとも第１
    及び第２の処理回路手段(2,3)並びに雑音検出回路(4)及
    び雑音低減回路(5)を備え、 前記処理回路の各々は少なくとも第１及び第２の比較素
    子(S1,S3及びS2,S4)並びに少なくとも推論回路(C1,C2)
    を含み、各比較素子は少なくとも第１及び第２の入力端
    子並びに少なくとも出力端子を有し且つその第１及び第
    ２の入力端子がイメージの別々のデジタル信号を受ける
    ように設計され、前記推論回路は少なくとも第１及び第
    ２の入力端子並びに少なくとも出力端子を有し且つ前記
    第１の処理回路手段(2)に含まれた前記推論回路(C1)の
    前記第１、第２の入力端子が前記第１の処理回路手段
    (2)に含まれたそれぞれ前記第１、第２の比較素子(S1,S
    2)の出力端子に接続され、そして前記第２の処理回路手
    段(3)に含まれた前記推論回路(C2)の前記第１、第２の
    入力端子が前記第２の処理回路手段(3)に含まれたそれ
    ぞれ前記第１、第２の比較素子(S3,S4)の出力端子に接
    続され、前記推論回路の各々は前記比較素子によって発
    生された信号に依存する活性化レベルを定めるように設
    計されたファジイ論理に従って作動するユニットを含
    み、前記雑音検出回路(4)は少なくとも第１及び第２の
    入力端子並びに少なくとも出力端子を有し且つその第
    １、第２の入力端子がそれぞれ前記第１、第２の処理回
    路手段(2,3)に含まれた前記推論回路(C1,C2)の出力端子
    に接続され、そして前記雑音検出回路(4)は前記推論回
    路(C1,C2)にて定められた活性化レベルに基づきファジ
    イ論理ルールに従って演算を行うように設計され、前記
    雑音低減回路(5)は少なくとも第１及び第２の入力端子
    並びに少なくとも出力端子を有し且つその第１の入力端
    子が前記雑音検出回路(4)の出力端子に結合されるがそ
    の第２の入力端子がデジタル・イメージ信号を受けるよ
    うに設計され、そして前記雑音低減回路(5)はファジイ
    論理ルールに従って行われる演算に基づき且つプリセッ
    トされた時間に従って別々の時点で前記雑音検出回路
    (4)からの前記デジタル・イメージ信号をろ波するよう
    に設計されている前記フィルタにおいて、 更に、イメージ縁検出回路(6)及びイメージ縁強化回路
    (7)を備え、 前記イメージ縁検出回路(6)は少なくとも第１及び第２
    の入力端子並びに少なくとも第１及び第２の出力端子を
    有し且つその第１、第２の入力端子がそれぞれ前記第
    １、第２の処理回路手段(2,3)に含まれた前記推論回路
    (C1,C2)の出力端子に接続され、そして前記イメージ縁
    検出回路(6)は前記推論回路(C1,C2)にて定められた活性
    化レベルに基づきファジイ論理ルールに従って演算を行
    うように設計され、前記イメージ縁強化回路は少なくと
    も第１、第２及び第３の入力端子並びに少なくとも出力
    端子を有し且つその第１、第２の入力端子が前記イメー
    ジ縁検出回路(6)のそれぞれ前記第１、第２の出力端子
    に接続されると共にその第３の入力端子が前記雑音低減
    回路(5)の出力端子に接続され、そして前記イメージ縁
    強化回路(7)は、前記イメージ縁検出回路(6)によりファ
    ジイ論理ルールに従って行われる演算に基づいてイメー
    ジ縁の強化をろ波されたデジタル・イメージ信号で行う
    ように設計された回路素子(8,9)を含むことを特徴とす
    るフィルタ。
  2. 【請求項２】 前記イメージ縁検出回路(6)は、少なく
    とも１つのファジイ論理プロセスを記憶するために設計
    された少なくとも１個のメモリ・レジスタを含むことを
    特徴とする請求項１のフィルタ。
  3. 【請求項３】 前記イメージ縁検出回路(6)は、ファジ
    イ論理に従って作動するユニットを含むことを特徴とす
    る請求項１のフィルタ。
  4. 【請求項４】 前記イメージ縁強化回路に含まれた少な
    くとも第１及び第２の回路素子(8,9)の各々は、少なく
    とも第１及び第２の入力端子並びに少なくとも出力端子
    を有し、前記第１及び第２の回路素子(8,9)の第１の入
    力端子は、前記雑音低減回路(5)の出力端子に結合され
    た入力端子を少なくとも有する推論回路(10)の少なくと
    も出力端子へ接続され、そして前記第１、第２の回路素
    子(8,9)の第２の入力端子は前記イメージ縁検出回路(6)
    のそれぞれ第１、第２の出力端子に接続されていること
    を特徴とする請求項１ないし３のいずれかのフィルタ。
  5. 【請求項５】 前記イメージ縁強化回路(7)は、コンパ
    レータ(11)を含み、このコンパレータ(11)は、少なくと
    も第１及び第２の入力端子並びに少なくとも第１及び第
    ２の出力端子を有し、その第１、第２の入力端子が前記
    イメージ縁検出回路(6)のそれぞれ第１、第２の出力端
    子に接続されていることを特徴とする請求項１ないし４
    のいずれかのフィルタ。
  6. 【請求項６】 前記イメージ縁強化回路(7)はマルチプ
    レクサ(12)も含み、このマルチプレクサ(12)は、少なく
    とも第１、第２、第３及び第４の入力端子並びに前記フ
    ィルタ(1)の出力端子である少なくとも出力端子を有
    し、その第１、第２の入力端子がそれぞれ前記第１、第
    ２の回路素子(8,9)の出力端子に接続され且つその第
    ３、第４の入力端子が前記マルチプレクサ(12)の制御端
    子であって、前記コンパレータ(11)のそれぞれ第１、第
    ２の出力端子に接続されていることを特徴とする請求項
    １ないし５のいずれかのフィルタ。
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