JP2973819B2 - 画像処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は画像処理装置に関し、
特に、多階調のデジタル化された画像データを扱う画像
処理、具体的にはたとえば濃淡ヒストグラム処理や画像
領域別濃淡値累加算処理，１次モーメントおよび２次モ
ーメントを高速かつリアルタイムで実行するような画像
処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】画像処理などのデジタル信号処理分野に
おいては、リアルタイムの処理が重要視され、大量のデ
ータを対象として比較的単純ではあるが非常に膨大な同
一の処理が反復される場合が多いため、非常に高速な処
理が要求されている。高速処理が必要なデータ処理の一
例として、濃淡ヒストグラム処理がある。この濃淡ヒス
トグラム処理は画像処理分野ではよく用いられているデ
ータ処理であり、１画面を構成する画素を濃淡別階調に
分類し、それぞれの濃淡階調値の画素数を計数すること
により濃淡分布を求める操作である。

【０００３】このようなヒストグラム処理をハードウェ
アで実行するために、図９に示すような回路構成が用い
られている。図９において、メモリ１はデータ端子Ｄか
らデータを書込みかつデータを読出すシングルポートメ
モリであり、そのアドレスとして、画素の濃淡階調を特
定するデータがフリップフロップ４を介して端子Ａに与
えられる。フリップフロップ４には濃淡階調データＩＤ
と基準クロック信号ＣＬＫとが与えられる。メモリ１に
格納されるデータは、それぞれのアドレス、すなわちそ
れぞれの濃淡階調に対応する計数データである。メモリ
１に画素の濃淡階調データがアドレスとして与えられる
と、そのアドレスに記憶されている計数データが読出さ
れてデータ端子Ｄからメモリ１の外部へ出力され、ラッ
チ回路３でラッチされた後、加算器２に与えられる。加
算器２はメモリ１から与えられたデータを「＋１」だけ
加算してメモリ１に送り返す。メモリ１は、加算器２か
ら送られてきた加算済みのデータを再度データ端子Ｄか
ら入力してもとのアドレスへ書込む。このような処理が
反復されることにより、メモリ１のそれぞれのアドレス
である濃淡階調の画素数を累積したデータが得られ、濃
淡ヒストグラム処理が行なわれる。

【０００４】図１０は図９に示した回路の動作を説明す
るためのタイムチャートである。図９に示した回路を使
用してヒストグラム処理を行なう場合、図１０（ａ）に
示す基準クロック信号ＣＬＫがフリップフロップ４のク
ロック入力端に与えられるとともに、図１０（ｂ）に示
す濃淡階調データＩＤがフリップフロップ４に与えられ
る。この濃淡階調データＩＤはメモリ１のアドレスとし
て画素の濃淡階調を特定するデータである。フリップフ
ロップ４は基準クロック信号ＣＬＫの立上がりで濃淡階
調データＩＤを記憶し、図１０（ｃ）に示すタイミング
でメモリ１にアドレス信号として与える。メモリ１に格
納されているデータはそれぞれのアドレス、すなわちそ
れぞれの濃淡階調に対応する計数データであり、この計
数データは出力イネーブル信号ＯＥ^* が図１０（ｅ）に
示すタイミングで「Ｌ」レベルになると、メモリ１から
図１０（ｄ）に示すタイミングでデータ端子Ｄから読出
される。読出されたデータはラッチ３にラッチされ、加
算器２によって＋１され、加算器２の出力は図１０
（ｆ）に示すタイミングでメモリ１のデータ端子Ｄに与
えられる。そして、書込みイネーブル信号ＷＥが図１０
（ｇ）に示すタイミングで「Ｌ」レベルになると、メモ
リ１にデータが書込まれる。

【０００５】図１１はヒストグラム処理を行なう他のハ
ードウェアを示す電気回路図である。この図１１に示し
た例は、図９に示したラッチ３に代えてフリップフロッ
プ５を設け、加算器２の出力側にもフリップフロップ６
を接続し、各フリップフロップ４，５および６に基準ク
ロック信号ＣＬＫを与えるようにしたものである。

【０００６】図１２は図１１に示した各部のタイムチャ
ートである。この図１１に示した例においても、基準ク
ロック信号ＣＬＫがフリップフロップ４に与えられる
と、フリップフロップ４はその立上がりで濃淡階調デー
タＩＤを記憶し、アドレス信号としてメモリ１の端子Ａ
に与える。メモリ１からデータがデータ端子Ｄから読出
され、基準クロック信号ＣＬＫの次に立上がるタイミン
グでフリップフロップ５に記憶される。フリップフロッ
プ５の出力は図１２（ｆ）に示すように加算器２に与え
られて＋１され、フリップフロップ６によって基準クロ
ック信号ＣＬＫが次に立上がるタイミングで記憶され、
データが図１２（ｇ）に示すタイミングでメモリ１に与
えられる。そして、メモリ１に図１２（ｈ）に示すよう
に書込みイネーブル信号ＷＥが「Ｌ」レベルに立下がる
と、そのデータがメモリ１に書込まれる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】図９に示した従来の構
成を使用してヒストグラム処理を行なう場合、図１０
（ａ）に示すように、１クロックサイクルタイム（＝画
像データ入力レート）内で、それぞれのアドレスに格納
されているデータに対して演算処理を行なう際に、メモ
リ１からその処理対象のデータを一旦メモリ１外に読出
して加算器２により演算処理を行ない、処理済みのデー
タに対して再度メモリ１に書込んで格納しているため、
１回の処理時間に少なくともメモリ読出し時間＋加算処
理時間＋メモリ書込み時間を要する。このため、画像処
理のように各クロックごとにデータが入力され、膨大な
データを高速にリアルタイムで処理する必要がある場合
には、図５に示した構成では、高速のリアルタイム処理
は困難である。

【０００８】また、図１１に示した従来の構成を使用し
てヒストグラム処理を行なう場合、それぞれのアドレス
に格納されているデータに対して演算処理を行なう際
に、メモリ１からその処理対象のデータを一旦メモリ１
外に読出して加算器２により演算処理を行ない、さらに
処理済みのデータに対して再度メモリ１に書込んで格納
しているため、図１２（ａ）に示すように、１回の処理
に３クロック分を要する。しかも、図１１に示した点で
は、図１２から明らかなように、クロックレートはメモ
リ読出し時間，加算時間あるいはメモリ書込み時間のい
ずれかの最大所要時間となり、図９に示した構成の場合
よりも高速となるが、クロックと同じレートの画像デー
タ入力に対しては２画素おきの間引き処理となり、リア
ルタイム処理は不可能である。

【０００９】それゆえに、この発明の主たる目的は、画
像濃淡ヒストグラム処理を高速でリアルタイムに低消費
電力で実行し、しかも簡単なパターンマッチングなどに
有効な画像領域濃淡値累加算処理または計数された画素
の座標位置と濃淡データとの積を算出する処理を高速で
リアルタイムに低消費電力で実行し得る画像処理装置を
提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
入力データが順次入力され、その入力されたデータの値
をメモリのアドレス値として扱う画像処理装置であっ
て、データの書込みと読出しが同時に実行可能な２ポー
トメモリと、加算手段と、２ポートメモリからの読出し
データまたは加算手段からの出力値のいずれかを選択す
る選択手段と、入力データ値とその入力データの１クロ
ック前および２クロック前の入力データ値との比較によ
り、２ポートメモリからデータの読出しを行なうか否か
の制御を行なう読出し制御手段、２ポートメモリへデー
タの書込みを行なうか否かの制御を行なう書込み制御お
よび選択手段による選択制御を行なう制御手段を備えて
構成される。

【００１１】請求項２に係る発明では、請求項１の制御
手段は、入力データ値とその入力データの１クロック前
の入力データ値とを比較する第１の比較手段と、入力デ
ータ値とその入力データの２クロック前の入力データ値
とを比較する第２の比較手段と、第１の比較手段と第２
の比較手段の出力側にそれぞれ接続されたフリップフロ
ップを備え、フリップフロップの出力結果を用いて、読
出し制御、書込み制御および選択制御を行なう。

【００１２】請求項３に係る発明では、請求項１または
２における入力データは、画像の濃淡度を示す濃淡画像
データまたは画像の領域を示す領域番号である。請求項
４に係る発明では、請求項１から３のいずれかの構成
に、さらに画素の座標を計数する計数手段と、計数手段
によって計数された座標値と濃淡画像データまたは２値
画像データとを乗算して加算手段に与える乗算手段とを
備えて構成される。

【００１３】請求項１に係る発明は、入力データ値とそ
の入力データ１クロック前および２クロック前の入力デ
ータ値との比較により、２ポートメモリからデータの読
出しを行なうか否かの制御、２ポートメモリへデータの
書込みを行なうか否かの制御および２ポートメモリから
の読出しデータまたは加算手段からの出力値を選択する
制御を行なう。

【００１４】請求項２に係る発明は、入力データ値とそ
の入力データの１クロック前の入力データ値とを比較す
るとともに、入力データとその入力データの２クロック
前の入力データ値とを比較し、それぞれの比較結果をフ
リップフロップにセットし、フリップフロップの出力で
読出し制御、書込み制御および選択制御を行なう。

【００１５】請求項３に係る発明では、入力データは画
像の濃淡度を示す濃淡画像データまたは画像の領域を示
す領域番号である。請求項４に係る発明では、画素の座
標を計数し、計数された座標値と濃淡画像データまたは
２値画像データとを乗算して加算手段に与える。

【００１６】

【実施例】図１はこの発明の一実施例のブロック図であ
る。図１において、画像処理装置は、２ポートメモリ１
０と、加算器１１と、比較器１２と、書込み制御回路１
３と、マルチプレクサ１４，１５，１６および１７と、
フリップフロップ１８，１９，２０，２１および２２を
含む。フリップフロップ１８には画像クロック信号ＣＬ
Ｋに同期して濃淡画像データＩＤが入力される。このフ
リップフロップ１８の出力にはフリップフロップ１９が
接続され、フリップフロップ１９の出力にはフリップフ
ロップ２０が接続されている。すなわち、フリップフロ
ップ１８，１９および２０は縦続接続されており、それ
ぞれに与えられる画像クロック信号ＣＬＫに同期して、
濃淡画像データＩＤを順次転送する。フリップフロップ
１８および１９の出力は比較器１２の入力に与えられ、
比較器１２はフリップフロップ１８，１９の出力が同一
値であるか否かの比較結果を出力する。比較器１２の出
力は画像クロック信号ＣＬＫに同期してフリップフロッ
プ２１に保持され、書込み制御回路１３とマルチプレク
サ１４とに与えられる。

【００１７】書込み制御回路１３は比較器１２の比較結
果であるフリップフロップ２１の出力，画像データ有効
信号ＩＤＥＮ^* （^* は反転信号を示す）および図示しな
いＣＰＵなどからのシステム制御信号などに基づいて、
メモリ１０の書込み制御を行なう回路であり、その出力
はメモリ１０の書込みイネーブル端子ＷＥ^* に与えられ
る。マルチプレクサ１４は比較器１２の比較結果である
フリップフロップ２１の出力に基づいて、メモリ１０の
端子ＤＲから出力される読出しデータと、加算器１１の
演算結果を保持するフリップフロップ２２の出力とのい
ずれか一方を選択してその出力を加算器１１に与える。
メモリ１０のアドレス端子ＡＲには、マルチプレクサ１
５の制御により、ＣＰＵなどからの処理結果読出しアド
レスと、フリップフロップ１９が保持する画像データの
いずれか一方が入力される。

【００１８】メモリ１０の書込みアドレス端子ＡＷに
は、マルチプレクサ１６の制御により、ＣＰＵなどから
のゼロ書込みアドレスとフリップフロップ２０が保持す
る画像データのいずれか一方が入力される。メモリ１０
の書込みデータ端子ＤＷには、マルチプレクサ１７の制
御により、加算器１１の演算結果を保持するフリップフ
ロップ２２の出力と、ＣＰＵなどからのゼロデータとの
いずれか一方が入力される。フリップフロップ２２にも
画像クロック信号ＣＬＫが与えられる。

【００１９】次に、図１を参照して、濃淡ヒストグラム
処理動作について説明する。まず、メモリ１０の内容が
ゼロクリアされる。クリア端子を有するメモリであれば
それを使用してもよく、あるいはＣＰＵなどの制御でメ
モリ１０に０を書込むことにより内容を順次クリアして
もよい。このとき、メモリ１０の書込みアドレス端子Ａ
Ｗには、マルチプレクサ１６の制御によりゼロ書込みア
ドレスが入力され、メモリ１０の書込みデータ端子ＤＷ
にはマルチプレクサ１７の制御により、値０が入力さ
れ、システム制御信号によりメモリ１０に０が書込ま
れ、メモリ１０の内容がゼロクリアされる。

【００２０】次に、濃淡ヒストグラムの算出が行なわれ
る。このとき、マルチプレクサ１５，１６を制御して、
メモリ１０の読出しアドレス端子ＡＲにはフリップフロ
ップ１９の出力が入力され、メモリ１０の書込みアドレ
ス端子ＡＷにはフリップフロップ２０の出力が入力され
る。すなわち、メモリ１０のアドレス端子には、画像ク
ロック信号に同期して入力される濃淡画像データが順次
入力されるようにマルチプレクサ１５，１６が制御され
る。

【００２１】一方、メモリ１０の書込みデータ端子ＤＷ
には、マルチプレクサ１７が制御されてフリップフロッ
プ２２の出力、すなわち加算器１１の演算結果が入力さ
れる。加算器１１は入力値を「＋１」加算して出力する
機能を有している。また、最初の有効な画像データのデ
ータ値がメモリ１０の読出しアドレスとして与えられた
とき、フリップフロップ２１には最初の有効画像データ
とその直前の非有効画像データの比較結果が保持されて
おり、最初の有効画像データに対して処理を行なうにあ
たり、意味のないフリップフロップ２２の出力をマルチ
プレクサ１４で選択する場合もある。このため、最初の
有効な画像データのデータ値がメモリ１０の読出しアド
レスとして働いたとき、加算器１１は強制的に値０に
「＋１」加算して出力する。具体的には、たとえば、最
初の有効な画像データのデータ値がメモリ１０の読出し
アドレスとして与えられたときは、マルチプレクサ１４
の出力が強制的に０にされる。書込み制御回路１３は、
最後の有効画像データを除いた有効画像データのデータ
値が、メモリ１０の書込みアドレスとして与えられたと
き、フリップフロップ２１の出力（信号ｉ）を、そのま
まメモリ１０の書込みイネーブルＷＥ^* として出力す
る。また、最後の有効画像データのデータ値がメモリ１
０の書込みアドレスとして与えられたとき、信号ｉは最
後の有効画像データとその直後の非有効画像データの比
較結果なので意味がない。したがって、このとき、書込
み制御回路１３は書込みイネーブル信号ＷＥ^* をアクテ
ィブにする。

【００２２】図２は濃淡ヒストグラムの算出時のタイム
チャートを示す図である。図２において、（ａ）は画像
クロック信号ＣＬＫであり、（ｂ）は濃淡画像データＩ
Ｄであり、（ｃ）は画像データ有効信号ＩＤＥＮ^* であ
り、濃淡画像データＩＤが有効であることを示す信号で
あり、アクティブ（「Ｌ」レベル）時の濃淡画像データ
ＩＤに対してのみヒストグラム処理が行なわれる。図２
（ｄ），（ｅ）はそれぞれフリップフロップ１８，１９
の出力Ａ，Ｂであり、比較器１２の入力である。また、
信号Ｂはメモリ１０の読出しアドレスでもある。図２
（ｆ）はメモリ１０からの読出しデータであり、図２
（ｇ）はフリップフロップ２０の出力、すなわちメモリ
１０の書込みアドレスである。図２（ｈ）はメモリ１０
の書込みデータ、すなわち加算器１１の演算結果を保持
したフリップフロップ２０の出力である。図２（ｉ）は
比較器１２の出力を保持するフリップフロップ２１の出
力であり、マルチプレクサ１４の制御を行なう。

【００２３】なお、比較器１２は入力Ａ，ＢがＡ＝Ｂで
あれば「Ｈ」レベル信号を出力し、Ａ≠Ｂであれば
「Ｌ」レベル信号を出力する。具体的には、信号ｉが
「Ｈ」レベルであれば、加算器１１の演算結果を保持す
るフリップフロップ２２の出力（信号ｈ）が、「Ｌ」レ
ベルであればメモリ１０からの読出しデータ（信号ｆ）
が加算器１１の入力となるようにマルチプレクサ１４が
制御される。図２（ｊ）は書込み制御回路１３の出力で
あり、メモリ１０の書込みイネーブル信号ＷＥ^* として
メモリ１０に与えられ、「Ｌ」レベルであれば信号ｈの
値がメモリ１０に書込まれ、非アクティブ（「Ｈ」レベ
ル）であれば何も書込まれない。なお、信号波形中の英
数字（ＡＤ０，ＡＤ１など）は濃淡画像データ値を示し
ている。同じ英数字であればデータ値は等しく、異なっ
ていればデータ値も異なっている。

【００２４】次に、図２を参照して、ヒストグラム算出
時の動作について説明する。 サイクル１：図２（ｃ）に示す画像データ有効信号ＩＤ
ＥＮ^* がアクティブ（「Ｌ」レベル）になり、図２
（ａ）に示す画像クロック信号ＣＬＫに同期した最初の
有効な画像データＩＤ（データ値ＡＤ０，図２（ｂ））
が入力されると、その画像データＩＤはフリップフロッ
プ１８によって保持される（図２（ｄ））。

【００２５】サイクル２：サイクル１でフリップフロッ
プ１８によって保持されていた最初の有効画像データＡ
Ｄ０が画像クロック信号ＣＬＫに同期してフリップフロ
ップ１９に転送され（図２（ｅ））、メモリ１０からア
ドレスＡＤ０のデータ（値０）が読出される。このと
き、マルチプレクサ１４の制御信号が、最初の有効画像
データとその直前の非有効画像データの比較結果である
ため、マルチプレクサ１４は意味のないフリップフロッ
プ２２を出力（図２（ｈ））を選択しているかもしれな
いが、前述の加算器１１には、強制的に値０に“＋１”
を加算して出力しているので、出力値（すなわち画像デ
ータ値ＡＤ０の出現度数）は１となる。一方、２番目に
入力してきたデータ値ＡＤ１の画像データがフリップフ
ロップ１８に保持される。比較器１２はこのデータ値Ａ
Ｄ１とサイクル１で入力した画像データ値ＡＤ０を比較
し、ＡＤ０≠ＡＤ１であるため、「Ｌ」レベル信号を出
力する。

【００２６】サイクル３：フリップフロップ２０は、図
２（ｇ）に示すように、サイクル２でフリップフロップ
１９が保持した値ＡＤ０（サイクル１で入力した画像デ
ータ値）を保持し、メモリ１０の書込みアドレス端子Ａ
Ｗに入力する。フリップフロップ２２は、図２（ｈ）に
示すように、サイクル２で加算器１１が出力した値（サ
イクル１で入力した画像データ値ＡＤ０の出現度数）を
保持し、メモリ１０の書込みデータ端子ＤＷに入力して
いる。フリップフロップ２１は、サイクル２での比較器
１２での「Ｌ」レベル出力を保持しているので、メモリ
１０のＷＥ^* 端子に「Ｌ」レベル信号が入力され、メモ
リ１０に画像データ値ＡＤ０の出現度数が書込まれる。

【００２７】サイクル２でフリップフロップ１８によっ
て保持されていたデータＡＤ１は図２（ｅ）に示すよう
に、フリップフロップ１９に転送され、メモリ１０から
アドレスＡＤ１のデータ（値０）が読出される。このと
き、マルチプレクサ１４の制御信号ｉは「Ｌ」レベルで
あるので、メモリ１０の読出しデータ（図２（ｆ））の
値０が加算器１１に入力され、加算器１１の出力値（す
なわち画像データ値の出現度数）は１となる。一方、３
番目に入力してきたデータ値ＡＤ２の画像データがフリ
ップフロップ１８に保持され、比較器１２はこのデータ
値ＡＤ２とサイクル２で入力した画像データ値ＡＤ１を
比較し、ＡＤ１≠ＡＤ２であるため、「Ｌ」レベル信号
を出力する。

【００２８】サイクル４：フリップフロップ２０（出力
信号ｇ）は、サイクル３でフリップフロップ１９が保持
した値ＡＤ１（サイクル２で入力した画像データ値）を
保持し、メモリ１０の書込みアドレス端子ＡＷに入力す
る。フリップフロップ２２には、サイクル３で加算器１
１が出力した値１（サイクル２で入力した画像データ値
ＡＤ１の出現度数）を保持しており、マルチプレクサ１
７はこの値１をメモリ１０の書込みデータ端子ＤＷに入
力する。フリップフロップ２１（出力信号ｉ）は、サイ
クル３での比較器１２の「Ｌ」レベル出力を保持してい
るので、書込み制御回路１３によってメモリ１０のＷＥ
^* 端子に「Ｌ」レベル信号が入力され、メモリ１０に画
像データ値ＡＤ１の出現度数が書込まれる。

【００２９】サイクル３で、フリップフロップ１８によ
って保持されていたデータＡＤ２はフリップフロップ１
９（出力信号ｅ）に転送され、このデータＡＤ２はマル
チプレクサ１５よってメモリ１０に与えられ、メモリ１
０からアドレスＡＤ２のデータ（値０）が読出される。
このとき、マルチプレクサ１４の制御信号ｉは「Ｌ」レ
ベルであるため、メモリ１０の読出しデータｆの値０が
加算器１１に入力され、加算器１１の出力値（すなわ
ち、画像データ値ＡＤ１の出現度数）は１となる。一
方、４番目に入力してきたデータ値ＡＤ２の画像データ
がフリップフロップ１８によって保持され、比較器１２
はこのデータ値ＡＤ２とサイクル３で入力された画像デ
ータ値ＡＤ２とを比較し、ＡＤ２＝ＡＤ２なので、
「Ｈ」レベル信号を出力する。

【００３０】サイクル５：フリップフロップ２０は図２
（ｇ）に示すように、サイクル４でフリップフロップ１
９が保持した値ＡＤ２（サイクル３で入力した画像デー
タ値）を保持し、メモリ１０の書込みアドレス端子ＡＷ
へ入力する。フリップフロップ２２は、図２（ｈ）に示
すように、サイクル４で加算器１１が出力した値（サイ
クル３で入力した画像データ値ＡＤ２の出現度数）を保
持し、マルチプレクサ１７を介して、メモリ１０の書込
みデータ端子ＤＷに入力する。フリップフロップ２１
は、図２（ｉ）に示すように、サイクル４での比較器１
２の「Ｈ」レベル信号を保持しているので、メモリ１０
のＷＥ^* 端子に「Ｈ」レベル信号が入力され、メモリ１
０には何も書込まれない。

【００３１】サイクル４でフリップフロップ１８によっ
て保持されていたデータＡＤ２は、フリップフロップ１
９（出力信号ｅ）に転送され、メモリ１０からアドレス
ＡＤ２のデータ（値０）が読出される。このとき、マル
チプレクサ１４の制御信号ｉが「Ｈ」レベルであるた
め、サイクル４での加算器１１の演算結果を保持したフ
リップフロップ２２の出力（値１）が加算器１１に入力
され、加算器１１の出力値（すなわち、画像データ値Ａ
Ｄ２の出現度数）は２となる。一方、５番目に入力され
てきたデータ値ＡＤ３の画像データがフリップフロップ
１８によって保持され、比較器１２はこのデータ値ＡＤ
３とサイクル４で入力した画像データ値ＡＤ２を比較
し、ＡＤ３≠ＡＤ２なので「Ｌ」レベル信号を出力す
る。

【００３２】サイクル６：フリップフロップ２０（出力
信号ｇ）は、サイクル５でフリップフロップ１９が保持
した値ＡＤ２（サイクル４で入力した画像データ値）を
保持し、メモリ１０の書込みアドレス端子ＡＷに入力す
る。フリップフロップ２２（出力信号ｈ）は、サイクル
５で加算器１１が出力した値２（サイクル４で入力した
画像データ値ＡＤ２の出現度数）を保持し、メモリ１０
の書込みデータ端子ＤＷに入力する。フリップフロップ
２１（出力信号ｉ）は、サイクル５での比較器１２の
「Ｌ」レベル信号を保持しているので、メモリ１０のＷ
Ｅ端子に「Ｌ」レベル信号が入力され、メモリ１０に画
像データ値ＡＤ２の出現度数が書込まれる。

【００３３】サイクル５でフリップフロップ１８によっ
て保持されていたデータＡＤ３はフリップフロップ１９
（出力信号ｅ）に転送され、メモリ１０からアドレスＡ
Ｄ３のデータ３（値０）が読出される。このとき、マル
チプレクサ１４の制御信号ｉは「Ｌ」レベル信号なの
で、メモリ１０の読出しデータ（信号ｆ）の値が加算器
１１に入力され、加算器１１の出力値（すなわち、画像
データ値ＡＤ３の出現度数）は１となる。一方、６番目
に入力してきたデータ値ＡＤ０の画像データがフリップ
フロップ１８に保持され、比較器１２はこのデータ値Ａ
Ｄ０とサイクル５で入力した画像データ値ＡＤ３を比較
し、ＡＤ０≠ＡＤ３なので、「Ｌ」レベル信号を出力す
る。

【００３４】このように、クロック信号ＣＬＫに同期し
て入力されてくる画像データ値を比較し、画像データ値
が不連続で入力してくれば、その都度メモリ１０からデ
ータを読出し、加算器１１によって“＋１”加算して同
一アドレスに書込まれる。一方、画像データ値が連続し
て入力してくれば、加算器１１の演算結果を保持したフ
リップフロップ２２の出力を加算器１１に入力し、“＋
１”加算する。画像データ値が不連続になったところで
メモリ１０に加算器１１の演算結果（フリップフロップ
２２の出力）を書込む。このような動作を有効な画像デ
ータに対して繰返し実行する。そして、前述のごとく、
最後の有効画像データのデータ値が、メモリ１０の書込
みアドレスとして与えられたとき、書込み制御回路１３
は信号ＷＥ^* をアクティブにし、データ書込みを行なっ
て処理を終了する。

【００３５】上述のごとく、画像処理装置を構成して動
作させることにより、クロックサイクルは（メモリ読出
し時間＋加算処理時間）からメモリ書込み時間のいずれ
か長い方程度となり、図５に示した従来技術よりも低消
費電力でヒストグラム算出が可能となる。

【００３６】対象とする画像データに対して、ヒストグ
ラム処理が終了すると、マルチプレクサ１５を制御して
メモリ１０からヒストグラム結果を読出す。

【００３７】図３はこの発明の第２の実施例を示すブロ
ック図である。図３において、この実施例の画像処理装
置は、２ポートメモリ２３と、加算器２４と、２入力の
比較器２５，２６を含む。これらの比較器２５，２６
は、それぞれ２つの入力値が等しい場合は「Ｈ」
（「Ｌ」）レベル信号を出力し、等しくない場合は
「Ｌ」（「Ｈ」）レベル信号を出力する。さらに、画像
処理装置はマルチプレクサ２７，２８，２９と、画像ク
ロック信号に同期して動作するフリップフロップ３３〜
４６を含む。さらに、画像処理装置は読出し制御回路３
０を含み、フリップフロップ３７，３９の出力（出力信
号はそれぞれＥＱ１２，ＥＱ１３）に基づいて、メモリ
２３の出力イネーブル信号ＯＥ^＊を生成する。そして、
読出し制御回路３０は、処理中に、ＥＱ１２とＥＱ１３
かともに「Ｌ」レベルのとき（すなわち、フリップフロ
ップ３４の出力値がフリップフロップ３５，３６の出力
値と両方とも異なるとき）のみ、メモリ２３の出力イネ
ーブル信号ＯＥ^＊をアクティブ（「Ｌ」レベル）にす
る。ただし、最初の有効データのデータ値がメモリ２３
の読出しアドレスとして働いたとき、読出し制御回路３
０はＥＱ１２とＥＱ１３のレベルに関係なく、メモリ２
３の出力イネーブル信号ＯＥ^＊をアクティブにする。ま
た、２番目の有効データのデータ値がメモリ２３の読出
しアドルスとして働いたとき、読出し制御回路３０はＥ
Ｑ１３のレベルに関わらず、ＥＱ１２が「Ｌ」レベルで
あれば、メモリ２３の出力イネーブル信号ＯＥ^＊をアク
ティブにする（ＥＱ１３のレベルに関わらず、ＥＱ１２
が「Ｈ」レベルであれば、メモリ２３の出力イネーブル
信号ＯＥ^＊を非アクティブにする）。

【００３８】さらに、画像処理装置は、フリップフロッ
プ３８，３９の出力（出力信号はそれぞれＥＱ２３，Ｅ
Ｑ１３）に基づいて、メモリ２３の書込みイネーブル信
号ＷＥ^＊を生成する書込み制御回路３１を含む。書込み
制御回路３１は、処理中にＥＱ２３とＥＱ１３がともに
「Ｌ」レベルのとき（すなわち、フリップフロップ３６
の出力値がフリップフロップ３４，３５の出力値と両方
とも異なるとき）のみ、メモリ２３の書込みイネーブル
信号ＷＥ^＊をアクティブ（「Ｌ」レベル）にする。ただ
し、書込み制御回路３１は、最後の有効データのデータ
値がメモリ２３の書込みアドレスとして与えられたと
き、ＥＱ２３とＥＱ１３のレベルに関係なく、書込みイ
ネーブル信号ＷＥ^＊をアクティブにする。また、書込み
制御回路３１は、最後から２番目の有効データのデータ
値がメモリ２３の書込みアドレスとして与えられたと
き、ＥＱ１３のレベルに関わらず、ＥＱ２３が「Ｌ」レ
ベルであれば、書込みイネーブル信号ＷＥ^＊をアクティ
ブにする（ＥＱ１３のレベルに関わらず、ＥＱ２３が
「Ｈ」レベルであれば、書込みイネーブル信号／ＷＥを
非アクティブにする）。

【００３９】また、画像処理装置はパス制御回路３２を
含み、このパス制御回路３２はフリップフロップ３８，
４０の出力（出力信号はそれぞれＥＱ２３，ＥＱ２４）
をもとにマルチプレクサ２７を制御する回路であり、信
号ＥＱ２４のレベルに関係なく、信号ＥＱ２３が「Ｈ」
レベルのとき、フリップフロップ４３の出力を加算器２
４の入力に与える。信号ＥＱ２３が「Ｌ」レベルで信号
ＥＱ２４が「Ｈ」レベルのとき、フリップフロップ４１
の出力を加算器２４の入力に与える。信号ＥＱ２３と信
号ＥＱ２４がともに「Ｌ」レベルのとき、フリップフロ
ップ４２の出力を加算器２４の入力に与える。ただし、
最初の有効データがフリップフロップ３５に保持された
とき、信号ＥＱ２３とＥＱ２４のレベルに関係なくフリ
ップフロップ４２の出力を加算器２４の入力に与える。
また、２番目の有効データがフリップフロップ３５に保
持されたとき、信号ＥＱ２４のレベルに関係なく、信号
ＥＱ２３が「Ｌ」レベルであれば、フリップフロップ４
２の出力を加算器２４の入力に与える（信号ＥＱ２４の
レベルに関係なく、信号ＥＱ２３が「Ｈ」レベルであれ
ば、フリップフロップ４３の出力を加算器２４の入力に
与える）。

【００４０】次に、図３に示した第２実施例の画像処理
装置における領域別濃淡値累加算処理動作について説明
する。まず、メモリ２３の内容をゼロクリアする。クリ
ア端子を有するメモリであればそれを利用してもよく、
あるいは図３では省略しているが、第１の実施例のよう
にＣＰＵなどの制御によりメモリ内容を順次クリアす
る。

【００４１】次に、領域別濃淡値累加算処理を行なう。
このとき、マルチプレクサ２８，２９を制御してメモリ
２３の出力イネーブル信号ＯＥ^* には読出し制御回路３
０の出力を入力し、メモリ２３の読出しアドレス端子Ａ
Ｒにはフリップフロップ３４の出力を与える。フリップ
フロップ３３には、画像クロック信号に同期した画像領
域番号（たとえば、ラベリング処理後のラベル値）が入
力される。フリップフロップ４４には、画像クロック信
号に同期した濃淡画像データが与えられる。

【００４２】図４は図３に示した画像処理装置における
領域別濃淡値累加算処理時のタイムチャートを示す図で
ある。図４において、（ａ）は画像クロック信号ＣＬＫ
を示し、（ｃ）の信号ＬＢＮＯは画像領域番号を示し、
（ｄ）は濃淡画像データを示し、（ｂ）は信号ＩＤＥＮ
^* を示し、画像領域番号ＬＢＮＯおよび濃淡画像データ
ＩＤが有効であることを示す信号でアクティブ（「Ｌ」
レベル）時の濃淡画像データＩＤに対してのみ領域別濃
淡値累加算処理を行なう。（ｅ）はフリップフロップ３
３の出力信号Ａであり、図４（ｆ）はフリップフロップ
３４の出力であり、メモリ２３の読出しアドレスであ
る。（ｇ）はフリップフロップ３５の出力信号Ｂであ
り、（ｈ），（ｉ），（ｊ），（ｋ）はそれぞれ前述し
た信号ＥＱ１２，ＥＱ２３，ＥＱ１３，ＥＱ２４であ
る。

【００４３】（ｌ）はメモリ２３の出力イネーブル信号
ＯＥ^* （アクティブで「Ｌ」）であり、（ｍ）はメモリ
２３の書込みイネーブル信号ＷＥ^* （アクティブ
「Ｌ」）である。（ｎ）はフリップフロップ３６の出力
すなわちメモリ２３の書込みアドレスであり、（ｏ）は
メモリ２３の書込みデータ、すなわち加算器２４の演算
結果を保持するフリップフロップ４３の出力である。
（ｐ）は加算器２４の入力すなわちマルチプレクサ２７
の出力である信号ＩＮ１であり、（ｒ）は加算器２４の
他方の入力、すなわちフリップフロップ４６の出力であ
り、画像濃淡データを示す信号ＩＮ２である。なお、信
号波形中の数字は１０進数でデータ値を示している。

【００４４】次に、図４を参照して、図３に示した画像
処理装置における画像領域別濃淡値累加算処理時の動作
について説明する。図４（ｃ）に示す画像領域番号ＬＢ
ＮＯおよび図４（ｄ）に示す濃淡画像データが図４
（ａ）に示す画像クロック信号ＣＬＫに同期して入力さ
れる。順次入力される領域番号が１クロック前および２
クロック前に入力した領域番号と比較される。すなわ
ち、メモリ２３の読出しアドレスとして与えられる領域
番号（フリップフロップ３４の出力）が、１クロック前
の領域番号（フリップフロップ３５の出力）と２クロッ
ク前の領域番号（フリップフロップ３６の出力）のどち
らとも異なれば（ＥＱ１２＝ＥＱ１３＝「Ｌ」）、その
領域番号のデータをメモリ２３から読出す。

【００４５】次のサイクルで、その読出しデータをフリ
ップフロップ４２に保持し、マルチプレクサ２７を制御
して（ＥＱ２３＝ＥＱ２４＝「Ｌ」）、フリップフロッ
プ４２の出力を加算器２４に与える。メモリ２３の読出
しアドレスとして与えられる領域番号（フリップフロッ
プ３４の出力）が、１クロック前の領域番号（フリップ
フロップ３５の出力）と一致していれば（ＥＱ１２＝
「Ｈ」）、その領域番号（フリップフロップ３４の出
力）のデータは加算器２４が出力中なので、メモリ２３
からデータを読出す必要はなく、次のサイクルで加算器
２４の出力をフリップフロップ４３で保持し、マルチプ
レクサ２７を制御し（ＥＱ２３＝「Ｈ」）、フリップフ
ロップ４３の出力を加算器２４に入力する。

【００４６】メモリ２３の読出しアドレスとして与えら
れる領域番号（フリップフロップ３４の出力）が、２ク
ロック前の領域番号（フリップフロップ３６の出力）と
一致し、１クロック前の領域番号（フリップフロップ３
５の出力）と異なっていれば（ＥＱ１３＝「Ｈ」，ＥＱ
１２＝「Ｌ」）、その領域番号（フリップフロップ３４
の出力）のデータはフリップフロップ４３に保持されて
いるので、メモリ２３からデータを読出す必要はなく、
次のサイクルでフリップフロップ４３の内容をフリップ
フロップ４１に保持し、さらにマルチプレクサ２７を制
御し（ＥＱ２４＝「Ｈ」，ＥＱ２３＝「Ｌ」）、フリッ
プフロップ４１の出力を加算器２４に与える。

【００４７】メモリ２３へのデータの書込みに関して
は、フリップフロップ３６の出力値がフリップフロップ
３４，３５の出力値と両方とも異なるとき（ＥＱ２３＝
ＥＱ１３＝「Ｌ」のとき）、フリップフロップ４３の出
力値がメモリ２３に書込まれる。フリップフロップ３６
の出力値がフリップフロップ３５の出力値と等しいとき
（ＥＱ２３＝「Ｈ」のとき）は次のサイクルで書込めば
よいので書込まない。また、フリップフロップ３６の出
力値がフリップフロップ３４の出力と等しいとき（ＥＱ
１３＝「Ｈ」のとき）は２サイクル後（２クロック後）
で書込めばよいので書込まない。このような動作を続け
ることで画像領域別の濃淡値の累加算値が算出でき、そ
の結果がメモリ２３に格納される。

【００４８】対象とする画像データに対して、画像領域
別濃淡値累加算が終了すると、マルチプレクサ２８，２
９を制御してメモリ２３から画像領域別濃淡値累加算結
果が読出される。

【００４９】図３に示した構成において、フリップフロ
ップ３３に濃淡画像データを入力し、フリップフロップ
４４に値１を入力すると、濃淡ヒストグラムが算出でき
る。また、図３に示した構成において、フリップフロッ
プ３３に濃淡画像データを入力し、フリップフロップ４
４にその濃淡画像データに対応する出現度数の重み付き
データを入力することにより、出現度数の重み付き濃淡
ヒストグラムを算出できる。

【００５０】また、図３に示したこの発明の第２の実施
例では、図１１に示した従来例のように間引き処理する
ことなくリアルタイムの処理が可能となる。また、クロ
ックサイクル時間も、メモリ読出し時間，メモリ書込み
時間あるいは加算処理時間のいずれか長い方程度でよい
ので、図９に示した従来技術よりも少なくとも２倍以上
高速であり、画像入力データと同じ速度で処理できる。
また、図４に示した画像データに対して、図３に示した
実施例のメモリの読出し回数，書込み回数はともに６回
であるが、図９および図１１に示した従来技術では、メ
モリの読出し回数，書込み回数ともに１６回必要とす
る。したかって、図３に示したこの発明の実施例のメモ
リの消費電力は、従来技術のメモリの消費電力の６／１
６程度に低減できる。

【００５１】図５はこの発明の第３の実施例のブロック
図である。この実施例は、高速でリアルタイムに低消費
電力で画像の一次モーメント算出処理を実現し、画像処
理装置の機能性能の向上を図るようにしたものであり、
以下の点を除いて図３の実施例と同じである。すなわ
ち、フリップフロップ４４と４５との間に乗算器４８が
接続され、乗算器４８の一方の入力にフリップフロップ
４４の出力が与えられ、乗算器４８の他方入力端にカウ
ンタ４７の計数出力が与えられる。カウンタ４７は画素
の座標を計数するものであり、各画素の濃淡画像データ
の基準信号である画像クロック信号ＣＬＫを計数し、濃
淡画像データの水平同期信号ＨＳ^* によって計数値がク
リアされる。これにより、カウンタ４７は、各画素の水
平方向、すなわちｘ方向の座標を出力する。水平同期信
号ＨＳ^* の１周期は、入力画面の横方向１行分に対応し
ているため、このＨＳ^* で計数値をクリアすることによ
り、カウンタ４７からは各行位置（ｙ座標位置）ごとに
ｘ座標が出力される。乗算器４８は、フリップフロップ
４４の出力、すなわち、各画素の濃淡画像データ（また
は２値画像データ）ｆ（ｘ，ｙ）と、そのｘ座標値ｘ
（カウンタ４７の出力）の積ｘ・ｆ（ｘ，ｙ）を算出す
る。したがって、前述の図３に示した実施例では、画像
領域別濃淡値累加算処理が行なわれるが、この図５に示
した実施例では、積ｘ・ｆ（ｘ，ｙ）の画像領域別累加
算処理が行なわれる。すなわち、画像領域別にＸ一次モ
ーメント Σ_y Σ_x ｘ・ｆ（ｘ，ｙ） が算出される。

【００５２】また、図５のカウンタ４７において、画像
クロックＣＬＫの代わりに、水平同期信号ＨＳ^* をカウ
ントし、水平同期信号の代わりに垂直同期信号ＶＳ^* で
計算値をクリアすると、カウンタ４７は各画素の垂直方
向すなわちｙ方向の座標を出力する。この時、乗算器４
８は、フリップフロップ４４の出力、すなわち各画素の
濃淡画像データ（または２値画像データ）ｆ（ｘ，ｙ）
と、そのｙ座標値ｙ（カウンタ４７の出力）の積ｙ・ｆ
（ｘ，ｙ）を算出する。したがって画像領域別にＹ一次
モーメント Σ_y Σ_x ｙ・ｆ（ｘ，ｙ） が算出される。

【００５３】前述の図３に示した実施例では、画像領域
別濃淡値累加算処理、すなわち、画像領域別に０次モー
メント Σ_y Σ_x ｆ（ｘ，ｙ） が算出されるので、図６に示すように、この発明に係る
画像領域別０次，一次モーメント算出装置を用いれば、
画像領域別の重心座標を高速に算出できる。

【００５４】図７はこの発明の第４実施例を示すブロッ
ク図であって、画像領域別に二次モーメントを算出する
ものである。すなわち、２個のカウンタ４７，４９が設
けられ、これらのカウンタ４７，４９は画像クロック信
号ＣＬＫを計数し、濃淡画像データの水平同期信号ＨＳ
^* において計数値がクリアされて、各画素の水平方向、
すなわち、ｘ方向の座標を出力して乗算器５０に与え
る。乗算器５０にはフリップフロップ４９の出力、すな
わち、各画素の濃淡画像データ（または２値画像デー
タ）ｆ（ｘ，ｙ）と、そのｘ座標値の自乗ｘ² の積ｘ²
・ｆ（ｘ，ｙ）を算出する。したがって、図７に示した
構成では、積ｘ² ・ｆ（ｘ，ｙ）の画像領域別累加算処
理が行なわれる。すなわち、画像領域別にＸ二次モーメ
ント Σ_y Σ_x ｘ² ・ｆ（ｘ，ｙ） が算出される。

【００５５】また、図７のカウンタ４７，４９が水平同
期信号ＨＳ^* を計数し、垂直同期信号ＶＳ^* で計数値を
クリアするようにすれば、カウンタ４７，４９は各画素
垂直方向、すなわちｙ方向の座標を出力するので、この
ときの図７の構成では、画像領域別にＹ二次モーメント Σ_y Σ_x ｙ² ・ｆ（ｘ，ｙ） が算出される。

【００５６】また、図７のカウンタ４７が画像クロック
信号ＣＬＫを計数し、濃淡画像データの水平同期信号Ｈ
Ｓ^* によって計数値をクリアし、一方カウンタ４９が水
平同期信号ＨＳ^* を計数し、垂直同期信号ＶＳ^* で計数
値をクリアするようにすれば、画像領域別にＸＹ二次モ
ーメント Σ_y Σ_x ｘ・ｙ・ｆ（ｘ，ｙ） が算出される。

【００５７】図８に示すように、この発明に係る画像領
域別二次モーメント算出装置を用いれば、画像領域別の
慣性主軸を高速に算出するできる装置を実現できる。

【００５８】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、メモ
リとして読出しと書込みとを同時に実行可能な２ポート
メモリを持ち、読出し手段によるデータの読出しと、書
込み手段による２ポートメモリへの加算手段からの出力
値の書込みと、選択手段による選択とを選択し、選択制
御として入力データ値とその入力データの１クロック前
および２クロック前の入力データ値との比較により行な
うようにしたので、高速でリアルタイムに低消費電力で
画像の濃淡ヒストグラム処理あるいは画像領域別濃淡値
累加算処理または計数された画素の座標位置と濃淡デー
タとの積を算出する処理を実現できるので、画像処理装
置の機能性能を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施例のブロック図である。

【図２】この発明の第１の実施例のタイムチャートであ
る。

【図３】この発明の第２の実施例のブロック図である。

【図４】この発明の第２の実施例のタイムチャートであ
る。

【図５】この発明の第３の実施例の一次モーメント算出
回路の構成を示すブロック図である。

【図６】重心算出回路の構成を示すブロック図である。

【図７】この発明の第４実施例の二次モーメント算出回
路のブロック図である。

【図８】慣性主軸算出回路の構成を示すブロック図であ
る。

【図９】従来の画像処理装置の一例を示すブロック図で
ある。

【図１０】図９に示した画像処理装置のタイムチャート
である。

【図１１】従来の画像処理装置の他の例を示すブロック
図である。

【図１２】図１１に示した画像処理装置のタイムチャー
トである。

【符号の説明】

１０，２３ メモリ １１，２４ 加算器 １２，２５，２６ 比較器 １３，３１ 書込み制御回路 １４〜１７，２８，２９ マルチプレクサ １８〜２２，３３〜４６ フリップフロップ ３０ 読出し制御回路 ３２ パス制御回路 ４７，４９ カウンタ ４８，５０ 乗算器

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力データが順次入力され、その入力さ
   れたデータの値をメモリのアドレス値として扱う画像処
   理装置であって、 データの書込みと読出しが同時に実行可能な２ポートメ
   モリと、 加算手段と、 前記２ポートメモリからの読出しデータまたは前記加算
   手段からの出力値のいずれかを選択する選択手段と、 入力データ値と、その入力データの１クロック前および
   ２クロック前の入力データ値との比較により、前記２ポ
   ートメモリからデータの読出しを行なうか否かの制御を
   行なう読出し制御、前記２ポートメモリへデータの書込
   みを行なうか否かの制御を行なう書込み制御、および前
   記選択手段により選択制御を行なう制御手段を有するこ
   とを特徴とする、画像処理装置。
2. 【請求項２】 前記制御手段は、 入力データ値とその入力データの１クロック前の入力デ
   ータ値とを比較する第１の比較手段と、 入力データ値とその入力データの２クロック前の入力デ
   ータ値とを比較する第２の比較手段と、 前記第１の比較手段および前記第２の比較手段の出力側
   にそれぞれ接続されたフリップフロップを備え、 前記フリップフロップの出力結果を用いて、前記読出し
   制御、前記書込み制御および選択制御を行なうことを特
   徴とする、請求項１記載の画像処理装置。
3. 【請求項３】 前記入力データは、画像の濃淡度を示す
   濃淡画像データまたは画像の領域を示す領域番号であ
   る、請求項１または２に記載の画像処理装置。
4. 【請求項４】 さらに、画素の座標を計数する計数手段
   と、 前記計数手段によって計数された座標値と、濃淡画像デ
   ータまたは２値画像データとを乗算して前記加算手段に
   与える乗算手段とを備えた、請求項１から３のいずれか
   に記載の画像処理装置。