JP3155563B2 - ランクオーダフィルタ装置 - Google Patents

ランクオーダフィルタ装置

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JP3155563B2 JP17087191A JP17087191A JP3155563B2 JP 3155563 B2 JP3155563 B2 JP 3155563B2 JP 17087191 A JP17087191 A JP 17087191A JP 17087191 A JP17087191 A JP 17087191A JP 3155563 B2 JP3155563 B2 JP 3155563B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、ランクオーダフィル
タ装置に関し、特に入力画像信号中に含まれるインパル
ス性雑音の雑音パラメータを推定し、これに応じて自動
的に最適ランクを判断し、採用する適応型ランクオーダ
フィルタ装置に関する。
【0002】[発明の概要]この発明はランクオーダフ
ィルタ装置に関するもので、入力画像信号中に含まれる
インパルス性雑音の発生を特徴づけているいくつかのパ
ラメータ(雑音の発生確率および白雑音または黒雑音の
発生比率)を測定し、それを参照して常に最大の雑音除
去効果が得られるようにフィルタのランクを変化させる
ことにより、入力画像信号中の雑音の発生状況によら
ず、常に効果的に雑音の除去が行なえるようにしたもの
である。
【0003】
【従来の技術】ランクオーダフィルタはインパルス性雑
音の除去に有効な非線形ディジタルフィルタであり、最
近は、例えば( (1)国分その他著、「A HIGHLY ADAPTIV
E RANKORDER FILTER LSI FOR TWO-DIMENSIONAL VIDEO S
IGNAL PROCESSING 」、15th ESSIRC'89、pp.20-22、198
9)の文献に見られるように、LSI化の例も数多く見
受けられるようになってきている。
【0004】一方、ランクオーダフィルタの本質的な機
能であるランク可変性を積極的に利用する試みとして
は、( (2)「ランクオーダフィルタのインパルス性雑音
除去特性に関する考察」;電子通信情報学会論文誌、VO
L.J73-A 、NO.4、pp.741-749,1990 )の文献に開示され
ているように、この発明の発明者らが行なったランクオ
ーダフィルタの雑音除去効率の計算法とその利用指針に
関するものが知られており、その中では、ランクを適応
的に変化させることの有効性が示唆されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来のラン
クオーダフィルタ装置では、入力画像信号に混入してい
るインパルス性雑音の除去に、信号スペクトルの中央の
順位を出力とするランク固定型のランクオーダフィルタ
であるメディアンフィルタを用いるのが一般的である
が、入力画像信号中に混入している雑音の状態によって
はメディアンが最も効果的なランクであるとは必ずしも
いえない場合があるために、種々の形態の入力画像信号
に対して常に効果的にインパルス性雑音を除去するとい
うことができない問題点があった。
【0006】そして、上述の文献 (2)に示唆されている
ような入力画像信号中の雑音パラメータの抽出手法、最
適ランクの決定手法を含む具体的な適応型ランクオーダ
フィルタ装置は、現在までのところ提案されていない。
【0007】この発明は、このような技術的課題に鑑み
なされたもので、入力画像信号中に混入している雑音状
態によらず、常に最大の効果が得られるランクを自動的
に選定して効果的に雑音除去を行なうことができるラン
クオーダフィルタ装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】この発明のランクオーダ
フィルタ装置は、入力画像信号に対して雑音発生確率お
よび白雑音または黒雑音の発生比率から構成される雑音
パラメータを抽出する雑音パラメータ抽出回路と、前記
雑音パラメータ抽出回路の出力を入力とし、最適ランク
を計算するランク決定回路と、前記ランク決定回路の出
力を入力とし、ランクを可変とするランクオーダフィル
タとを備えたものである。
【0009】また、この発明のランクオーダフィルタ装
置は、前記雑音パラメータ抽出回路として、メディアン
フィルタと、前記メディアンフィルタの入力と出力との
差を求める減算器と、前記減算器の出力のうち、正およ
び負のしきい値レベルを超える信号を計数するカウンタ
と、前記カウンタの出力を入力とし、雑音発生確率およ
び白または黒雑音発生比率の推定値を出力する演算回路
またはテーブルから構成されたものとすることができ
る。
【0010】また、この発明のランクオーダフィルタ装
置は、前記ランク決定回路を、前記雑音パラメータ抽出
回路の演算回路またはテーブルの出力を入力とし、入力
画像信号に含まれる雑音の真の雑音発生確率および真の
白雑音または黒雑音発正比率を出力する演算回路または
テーブルによって構成することができる。
【0011】
【作用】この発明のランクオーダフィルタ装置では、雑
音パラメータ抽出回路によって、入力画像信号に対して
雑音発生確率および白雑音または黒雑音の発生比率から
構成される雑音パラメータを抽出し、ランク決定回路に
よって前記雑音パラメータに基づいて最適ランクを計算
し、このランク決定回路の決定した最適ランクをランク
オーダフィルタのランクとし、入力画像信号に混入して
いる雑音を除去する。
【0012】こうして、入力画像信号に対応してランク
を可変とし、常に最適ランクによって入力画像信号から
雑音を除去する。
【0013】また、この発明のランクオーダフィルタ装
置では、メディアンフィルタと、前記メディアンフィル
タの入力と出力との差を求める減算器と、前記減算器の
出力のうち、正および負のしきい値レベルを超える信号
を計数するカウンタと、前記カウンタの出力を入力と
し、雑音発生確率および白または黒雑音発生比率の推定
値を出力する演算回路またはテーブルによって雑音パラ
メータ抽出回路を構成し、雑音パラメータを抽出するこ
とができる。
【0014】また、この発明のランクオーダフィルタ装
置では、雑音パラメータ抽出回路の演算回路またはテー
ブルの出力を入力とし、入力画像信号に含まれる雑音の
真の雑音発生確率および真の白雑音または黒雑音発正比
率を出力する演算回路またはテーブルによってランク決
定回路を構成することによって、常に最適ランクにメデ
ィアンを設定することができ、効果的な雑音除去ができ
るようになる。
【0015】
【実施例】以下、この発明の実施例を図に基づいて詳説
する。図1はこの発明の一実施例の機能ブロック図であ
り、この実施例のランクオーダフィルタ装置は、信号入
力端子1と、この信号入力端子1から加えられた信号に
混入している雑音に関する特徴量、すなわち雑音パラメ
ータを抽出するための雑音パラメータ抽出回路10と、
この雑音パラメータ抽出回路10の2つの出力、雑音発
生確率pおよび雑音の白黒比率pw、およびランクオー
ダフィルタの処理領域中の画素数Wを入力するランク決
定回路20と、このランク決定回路20の出力をランク
制御信号とし、このランクを持って前記信号入力端子1
から加えられる入力画像信号を処理するランクオーダフ
ィルタ30と、このランクオーダフィルタ30の出力を
取り出す出力端子3から構成されている。
【0016】そして、雑音パラメータ抽出回路10は、
図2に示すように信号入力端子11と、この信号入力端
子11より加えられた信号からインパルス性の雑音を除
去するろ波器110と、このろ波器110の入出力間の
差分を求める減算器120と、この減算器120の出力
に対してしきい値処理を行なうしきい値回路130と、
しきい値回路130の出力中の正方向インパルスおよび
負方向インパルスをそれぞれ計数するインパルス計数回
路140と、このインパルス計数回路140の2つの出
力p′,pw′を入力とし、これを用いて入力画像信号
中の雑音パラメータp,pwの推定値pprsm,pwprsm
を計算する演算回路150と、この演算回路150の2
つの出力pprsm,pwprsmをそれぞれ取り出すための2
つの出力端子12,13から構成することができる。
【0017】さらに、ランク決定回路20は、図3に示
すように2つの雑音パラメータ入力端子21,22と処
理領域中の画素数入力端子2から加えられる雑音パラメ
ータpprsm,pwprsm,Wを入力とする演算回路210
と、この演算回路210の出力を四捨五入する丸め回路
220と、この丸め回路220の出力を取り出す出力端
子24とから構成することができる。
【0018】次に、上記の構成のランクオーダフィルタ
装置の動作について説明する。入力端子1から入力され
る入力画像信号に対して、雑音パラメータ抽出回路10
では、図2に示すようにろ波器110によってインパル
ス性の雑音を除去し、減算器120によって、ろ波器1
10の入出力信号間の差分を求めてしきい値回路130
に出力する。この減算器120の出力には、a)除去さ
れたインパルス性雑音と、b)ろ波器110によって新
たに発生した歪とが含まれている。
【0019】しきい値回路130では、減算器120の
出力に対してしきい値処理を行ない、続いて、インパル
ス計数回路140において、しきい値回路130の出力
中の正方向インパルスおよび負方向インパルスをそれぞ
れ計数して2つの出力p′,pw′を演算回路150に
対して出力する。この出力には、ろ波器110のよる歪
およびろ波の不完全さに起因する計数誤差が含まれてい
る。
【0020】演算回路150では、このインパルス計数
回路140の誤差を含む2つの出力p′,pw′を入力
とし、これを用いて入力画像信号中の雑音パラメータ
p,pwの推定値pprsm,pwprsmを計算し、これらを
それぞれの出力端子12,13からランク回路20に出
力する。
【0021】この演算回路150における演算は、次の
ようなものとすることができる。
【0022】 pprsm=sin -1(p′/a)/b …(1) pwprsm=(pw′−c)/{−d・sin -1(p′/e)+f}+g …(2) なおここで、a,b,c,d,e,f,gは定数であ
る。
【0023】続くランク決定回路20では、入力端子2
より与えられた処理領域中の画素数を示すW、および上
記の雑音パラメータpprsm,pwprsmを用いて最適ラン
クを決定し、これによってランクオーダフィルタ30の
ランクを適応的に変化させることにより、出力端子3に
おいてランク固定のランクオーダフィルタに比べて雑音
除去効果の高い画像を得る。
【0024】このランク決定回路20の詳しい動作を説
明すると、図3に示すようにその入力端子21,22そ
れぞれに雑音パラメータ抽出回路10の出力端子12,
13から信号pprsm,pwprsmが入力され、同時に入力
端子2に処理領域中の画素数Wが入力され、これらの雑
音パラメータpprsm,pwprsm,Wが演算回路210に
与えられる。
【0025】演算回路210では、最適ランクをrとし
て、例えば、 r=(W+1)[h・pprsm−i)sin {j(pwprsm−k)}+1] …(3) ここで、h,i,j,k,lは定数である。
【0026】となる演算を行なう。
【0027】そして、この演算回路210における演算
結果の出力を丸め回路220に与えて四捨五入し、出力
端子24から取り出し、これをランクオーダフィルタ3
0に最適ランクとして与え、入力画像信号のインパルス
性雑音を除去する。
【0028】図4〜図6は上記実施例のランクオーダフ
ィルタ装置の効果性を示す実験結果を示している。すな
わち、図4に示す入力画像に対して、図5にはランク固
定型のメディアンフィルタを用いた雑音除去処理結果の
画像を示し、図6には上記各式(1)〜(3)において
各定数を次のように設定したこの発明の実施例のランク
オーダフィルタ装置による雑音除去処理結果の画像を示
している。
【0029】 a=0.349 b=2.286 c=0.5 d=0.812
e=0.349 f=1.095 g=0.5 h=0.3065 i=0.3605
j=2.27 k=l=0.5 図示の結果より明らかなように、入力画像に対する雑音
除去効果はメディアンフィルタによっても顕著である
が、この発明の実施例のランクオーダフィルタ装置によ
り、入力画像信号の雑音状態によってランクを最適なも
のとなるように可変調整すれば、さらに顕著な雑音除去
効果が認められる。
【0030】なお、この発明は上記の実施例に限定され
ることはなく、雑音パラメータ抽出回路10における演
算回路150に代えて、式(1),式(2)に示す関数
を格納したメモリーによるテーブルを用いることができ
る。また同様に、ランク決定回路20における演算回路
210に代えて、式(3)を実現する関数を格納したメ
モリーによるテーブルを用いることができる。
【0031】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、入力画
像信号から雑音パラメータを抽出してランクを入力画像
の雑音パラメータに対応して最適なものになるように自
動的に可変調整するので、入力画像に対する雑音除去効
果を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例の機能ブロック図。
【図2】上記実施例における雑音パラメータ抽出回路の
構成例を示すブロック図。
【図3】上記実施例のおけるランク決定回路の構成例を
示すブロック図。
【図4】入力画像を示す図。
【図5】メディアンフィルタによる出力画像を示す図。
【図6】上記実施例による出力画像を示す図。
【符号の説明】
1 入力端子 2 入力端子 3 出力端子 10 雑音パラメータ抽出回路 20 ランク決定回路 30 ランクオーダフィルタ 110 ろ波器 120 減算器 130 しきい値回路 140 インパルス計数回路 150 演算回路 210 演算回路 220 丸め回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−225980(JP,A) 特開 平3−162117(JP,A) 特開 平1−243112(JP,A) 特開 平4−30676(JP,A) 特開 平4−165871(JP,A) 特開 昭60−218180(JP,A) 特開 昭64−16114(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04N 5/213 H03H 17/00

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力画像信号に対して雑音発生確率およ
    び白雑音または黒雑音の発生比率から構成される雑音パ
    ラメータを抽出する雑音パラメータ抽出回路と、 前記雑音パラメータ抽出回路の出力を入力とし、最適ラ
    ンクを計算するランク決定回路と、 前記ランク決定回路の出力を入力とし、ランクを可変と
    するランクオーダフィルタとを備えて成るランクオーダ
    フィルタ装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載のランクオーダフィルタ
    装置において、前記雑音パラメータ抽出回路が、メディ
    アンフィルタと、前記メディアンフィルタの入力と出力
    との差を求める減算器と、前記減算器の出力のうち、正
    および負のしきい値レベルを超える信号を計数するカウ
    ンタと、前記カウンタの出力を入力とし、雑音発生確率
    および白または黒雑音発生比率の推定値を出力する演算
    回路またはテーブルから構成されることを特徴とするも
    の。
  3. 【請求項3】 請求項2に記載のランクオーダフィルタ
    装置において、前記ランク決定回路が、前記雑音パラメ
    ータ抽出回路の演算回路またはテーブルの出力を入力と
    し、入力画像信号に含まれる雑音の真の雑音発生確率お
    よび真の白雑音または黒雑音発生比率を出力する演算回
    路またはテーブルであることを特徴とするもの。
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KR100850703B1 (ko) * 2001-12-21 2008-08-06 삼성전자주식회사 샘플의 랭크를 결정하는 디바이스, 복수 샘플들의 랭크를결정하는 장치 및 i번째 랭크 오더 필터

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