JP2889244B2 - 画像処理装置 - Google Patents

画像処理装置

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JP2889244B2 JP63071545A JP7154588A JP2889244B2 JP 2889244 B2 JP2889244 B2 JP 2889244B2 JP 63071545 A JP63071545 A JP 63071545A JP 7154588 A JP7154588 A JP 7154588A JP 2889244 B2 JP2889244 B2 JP 2889244B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、工場の自動生産ラインや医用機器分野,研
究用機器分野などの分野で応用され、線形フィルタリン
グや非線形フィルタリング,2値化,階調補正など種々の
画像処理を高速に実行する画像処理装置に関するもので
ある。
[従来の技術] 従来より、工場の自動生産ラインや医用機器,研究用
機器などの分野おいて、線形フィルタリングや非線形フ
ィルタリング,2値化,階調補正と言った種の画像処理が
行われている。
これらの従来技術において、線形フィルタリングには
積和演算回路が用いられ、非線形フィルタリングはマイ
クロプロセッサ等によるソフトウェアで行われ、2値
化,階調補正といった画像処理はそれぞれ専用のハード
ウェアが使用されていた。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、上記従来の技術における画像処理装置
では、以下のような解決すべき課題があった。
(1)積和演算を行う画像処理装置では、画像データに
対するフィルタリングの積和演算を高速に実行する機能
しか持たないことが多く、このため線形空間フィルタリ
ングでも2n以外の除算を必要とするものや、積和演算結
果の比較選択や中心画素データの加算や除算を必要とす
る非線形フィルタリングには使用することができず、ま
た、この種の画像処理装置は2値化や階調補正といった
処理にも適用できないものであり、汎用性に欠けてい
た。
(2)マイクロプロセッサ等のソフトウェアにより非線
形フィルタリングを行う画像処理装置にあっては、汎用
性や拡張性はあるが処理速度が遅く、画像処理の高速化
という要求に応えることができなかった。
本発明は、上記課題を解決するために創案されたもの
で、種々の画像処理を高速にしかもシステムを複雑にす
ることなく実行できるように、汎用性を向上させた画像
処理装置を提供することを目的とする。
[課題を解決するための手段] 上記の目的を達成するための本発明の画像処理装置の
構成は、 画像情報に対して積和演算を行う複数の手段と、 上記複数の積和演算結果をそれぞれ絶対値化して比較
選択する手段と、 上記画像情報の中心画素データに上記比較選択結果を
加算する手段と、 上記画像情報の中心画素データに上記比較選択結果を
加算する手段の出力をアドレス入力として動作する内容
を書換え可能なルックアップテーブルとを備えたことを
特徴とする。
[作用] 本発明は、従来の画像処理用積和演算手段を複数設け
て並列処理によって高速で実行した後に、絶対値比較選
択手段と中心画素データの加算手段とこの加算手段の加
算結果をアドレス入力として動作する内容を書換え可能
なルックアップテーブルを加えて、このルックアップテ
ーブルの内容を種々に変えることにより、汎用的に様々
な線形,非線形の空間フィルタリングや2値化,階調補
正といった種々の画像処理を、ソフトウェアを主体とす
ることなく高速に実行する。
[実施例] 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。
第1図は本発明の一実施例の全体構成を示すブロック
図である。本実施例の構成を説明する前に非線形フィル
タリングのおよび線形フィルタリング原理について説明
する。これらの空間フィルタリングは、画像に対して微
分,平滑化,エッジ強化,線要素強調等を行うためのも
のである。
画像データを2次元配列で表し、X(ij)とする。ま
た非線形フィルタリングの荷重係数配列をW(n)(k,l)
(n=0,…s−1、k,l=O〜N−1、N×Nの大きさ
を持つ)とする。中心の画像の座標が(I,J)であるよ
うなN×Nの部分領域と荷重係数配列をW(n)(k,l)と
の積和演算結果Z(n)(I,J)は、N=2m+1であるとき
次式(1)で表される。
ここでいう非線形フィルタリングとはS個の荷重係数配
列W(n)(k,l)(n=0〜S−1)に対して、そのS個
の積和演算結果Z(n)(I,J)の絶対値が最大となる結果
Z(I,J)を選び、これに中心画素データを加えて、除
算を行うかあるいはそのままフィルタリング結果とする
処理である。すなわち、座標(I,J)に対する非線形フ
ィルタリングの結果F(I,J)は、除数をR(整数)と
するとき、 で得られる。ここで、Absolute Value Max[a1,a2
a3,…an]とは引き数a1〜anの絶対値|a1|,|a2|,|a3|,
…,|an|の最大値が|am|(1≦m≦n)、すなわちMa
x[|a1|,…,|am|,…,|an|]=|am|…(3) であったとき、Absolute Value Max[a1,a2,a3,…,
an]=am…(4) をとる関数であるとする。また、ここでいう線形フィル
タリングとは、ただ一つの荷重係数を持ち、F(I,J)
=Z(o)(I,J)/R…(5) で与えられる。上記の2種類の空間フィルタリングを実
行するための装置の構成をS=4の場合を例にあげて説
明する。
本実施例は、以下に述べる回路等を機能実現手段とし
て構成される。画像データ供給装置1は高速に積和演算
回路6〜9に画素データを供給する回路である。6〜9
のそれぞれは従来からある積和演算回路であり、画素デ
ータの中心画素(I,J)に対する積和演算Z(n)(I,J)す
なわち(1)式で表される演算を行う回路である。これ
ら積和演算回路6〜9は、各々専用の荷重係数記憶装置
2〜5を持っており、この荷重係数記憶装置2〜5から
各々の荷重係数配列W(o)(k,l),W(1)(k,l),W
(2)(k,l),W(3)(k,l)が順序よく供給される。これ
により一つの荷重係数配列に対する積和演算を実行する
方式とまったく同じ画素データ供給方式でかつ同じ実行
時間でそれぞれ異なった複数の積和演算が処理できる。
10〜16は積和演算回路6〜9の出力の絶対値による比
較選択を行う回路で、LUT(ルックアップテーブル)に
よる方式など様々な実現法が考えられるが、ここでは組
合わせ回路による簡単に構成例を挙げて説明する。ま
ず、絶対値化回路10〜13はh+1ビットの2の補数ある
いは1の補数で表現されている積和演算回路6〜9の出
力を第2図に示す絶対値出力フォーマットに変換する回
路で、これは補数化回路を使うことにより簡単に構成で
きるものである。
14〜16は、この絶対値フォーマットに伴う2つのデー
タに対して、下位hビットの絶対値フィールドでの大小
比較を行い、大きい方のデータを符号ビットも含めて、
マルチプレクサでh+1ビット出力する比較選択回路
で、その例を第3図の比較選択回路の構成例に示す。24
は2つの入力A入力,B入力の下位hビットを大小比較す
る大小比較回路(マグニチュードコンパレータ)で、そ
のa>b出力はA入力の下位hビットがB入力のそれよ
り大きいとき1となる出力である。25はh+1ビット2
入力マルチプレクサでselect“A"が1のときA入力を出
力する回路となっている。第1図に戻り、以上のように
して積和演算回路6〜9の4つの積和演算結果Z(o)(I,
J)〜Z(3)(I,J)が比較選択され、比較選択回路16から
1つの結果が出力される。この出力はAbsolute Value M
ax Z(o)(I,J),…Z(3)(I,J)である。
17は画素データ供給装置1からの中心画素データを保
持し、上記一連の処理時間に合わせて入力された順序で
出力する中心画素バッファであり、シフトレジスタで構
成される。この中心画素バッファ17は、比較選択回路16
の出力に対応した中心画素X(I,J)を与えるためのも
のであり、積和演算回路6〜9,絶対値化回路10〜13,比
較選択回路14〜16で構成されるパイプライン段数と同じ
段数とする。この中心画素バッファ17の回路は、非線形
フィルタリング以外の処理を行う際は0を出力するよう
に設定できる構造を持つ。19は、上記比較選択回路16の
出力Z(I,J)とそれに対応する中心画素X(I,J)を加
算する中心画素データ加算回路であり、補数化回路18を
介して比較選択回路16の出力Z(I,J)のMSB(符号ビッ
ト)により、Z(I,J)とX(I,J)の加減算 X(I,J)+Absolute Value Max Z(o)(I,J)…Z
(3)(I,J)を出力する。この出力はマルチプレクサ20を
通してライタブルルックアップテーブル(WLUT)21のア
ドレス入力に送出される。
マルチプレクサ20は、本装置が休止しているときに本
装置外のメインCPU22からWLUT21に対し書き込みを行う
際、アドレス入力をメインCPU22側に切り換えるための
ものである。WLUT21はRAM(ランダムアクセスメモリ)
を有し、上記の切り換えにより、メインCPU22がデータ
転送を行うことによって、その記憶内容を自由に変更で
きる。上記のRAMはDビット2n+1ワード構成であり、D
はフレームメモリの1画素のビット幅である。WLUT21は
データ変換手段の例でありこのWLUT21に次のようなデー
タをメインCPU22から与えておけば除算の実行が可能で
ある。すなわち、アドレスE番地に対してE/R(Rは式
(3),(4)の除数)なるデータを書きこむことで
(3)式の非線形フィルタリングの結果が算出できる。
この結果は画素データ出力装置23からフレームメモリに
戻される。
上記のようにして、S=4の非線形フィルタリングが
可能であるが、線形フィルタリングに対してもまったく
同様な方式でかつ同じ処理速度で実行できる。すなわち
荷重係数記憶装置2〜5のうちの1つ荷重データ{W}
klを与える。例えば荷重係数記憶装置2のみに与えると
して、積和演算回路6以外の出力はすべて0とすると、
積和演算回路6の出力以外は0であるため積和演算回路
6の出力が選択され、回路が一つのみの場合と同様の機
能を持つことになる。ただしこのとき、中心画素バッフ
ァ17の回路の出力を0になるように設定を変える。ま
た、2値化や、階調変換といった処理を行う場合にも の荷重係数配列を荷重係数記憶装置2〜5に与えてWLUT
21の内容を書きかえることで通常のWUTとして使用で
き、線形フィルタリングも非線形フィルタリングと同じ
処理速度で実行できる。またWLUT21の内容を工夫するこ
とにより、非線形フィルタリングと2値化の同時処理や
その他特殊な処理が一度でできるようになる。絶対値化
回路10からマルチプレクサ20まで例えば5段のパイプラ
イン構成とするのが好適であり、積和演算回路6〜9の
性能を落とすことなく画像処理を行うことができる。
なお、本発明の各機能手段は上記実施例に限定される
ものではなく、種々の均等な手段を用いて構成すること
ができ、本発明はその主旨に沿って種々に応用され、種
々に実施態様を取り得るものである。
[発明の効果] 以上の説明で明らかなように、本発明の画像処理装置
によれば、従来の画像処理用積和演算手段を複数設けた
後に、絶対値比較選択手段と中心画素加算手段と除算,
データ変換用の書換え可能なルックアップテーブルを加
えることで、積和演算手段の持つ処理速度を落とすこと
なくかつシステム全体を複雑化することなく、画像処理
装置としての汎用性を高めることでがきる。また単に汎
用性を高めるだけでなく、例えば非線形フィルタリング
と2値化を一つのハードウェアで実行するという高機能
性も持たせることができる。さらにデータ変換手段や荷
重係数のデータを外部(メインCPUなど)からセットで
きる方式にしておけば、この装置を複数個直列又は並列
に用意することでさらに複雑なフィルタリングを高速に
実行でき、柔軟に構成を変えられる画像処理装置を提供
することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示すブロック図、第2図は
絶対値出力フォーマット例を示す図、第3図は比較選択
回路の構成例を示す図である。 6,7,8,9……積和演算回路、10,11,12,13……絶対値化回
路、14,15,16……比較選択回路、19……中心画素データ
加算回路、21……ライタブルルックアップテーブル。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−268067(JP,A) 特開 昭62−221076(JP,A) 特開 昭62−165483(JP,A) 特開 昭61−48033(JP,A) 特開 昭61−26189(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G06T 1/00 - 1/20 G06T 5/00 - 5/50 G06F 17/00 - 17/18

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】画像情報に対して積和演算を行う複数の手
    段と、 上記積和演算の結果をそれぞれ絶対値化して比較選択す
    る手段と、 上記画像情報の中心画素データに上記比較選択結果を加
    算する手段と、 上記画像情報の中心画素データに上記比較選択結果を加
    算する手段の出力をアドレス入力として動作する内容を
    書換え可能なルックアップテーブルとを備えたことを特
    徴とする画像処理装置。
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