JP4857699B2 - フィルタ装置 - Google Patents

Description

本発明は、リンギングを防止するためのフィルタ装置に関する。

従来、ある特定のデジタル入力信号に対して、高次かつ遮断周波数の高いＦＩＲフィルタを使用すると、フィルタ出力に、リンギングが発生する問題があった。このようなフィルタを例えば、デジタル画像信号に使用した場合は、リンギングは擬似輪郭となって現れてしまい、画質を損なう問題がある。

上記問題を解消するために特許文献１、２では、入力信号のステップ状の値の変化を検出し、検出値に応じて、２つのフィルタ、即ち遮断特性の急峻なフィルタと遮断特性の緩やかなフィルタ、の混合比を徐々に変化させる制御手段を用いている。
特開平８−３１７２５３号公報 特開平８−７９５５８号公報

しかしながら、上記文献１、２による方法では、混合比設定の最適化に手間がかかり煩雑なこと、遮断特性の緩やかなフィルタ出力成分を混合するため解像感が損なわれること、などの問題がある。またハードウエアの構成も複雑であり部品点数の増加によってコストアップの原因となる問題があった。

本発明は、このような実情に鑑みて、遮断周波数を所望の特性に保ち劣化させることなく、且つ、より簡単でコストのかからない信号処理システムでリンギングの発生を防止したフィルタ装置を提供することを課題とする。

上記課題を実現するために、本発明は以下のような構成を採用する。
入力信号をフィルタリングするために遮断周波数の異なる複数のフィルタ手段を使用する。望ましい一例として遮断周波数の高い低域通過特性を持つ第１のフィルタ手段と、遮断周波数の低い低域通過特性を持つ第２のフィルタ手段を用いる。そして、入力信号から第１、第２のフィルタ手段の出力信号を引いて第１、第２の差信号を生成し、各差信号の絶対値を互いに比較する絶対値比較手段と、各差信号の符号を互いに比較する符号比較手段とを備える。ここで符号比較手段による比較の結果、各差信号の符号が異なるとき、出力部は入力信号を出力し、各差信号の符号が等しいとき、出力部は第１または第２のフィルタ手段の出力信号を出力する。また符号比較部は、第１、第２の差信号のうち、少なくともどちらかが「０」であっても、異符号と判定する。さらに出力部は、各差信号の符号が等しいとき、絶対値比較手段による比較の結果、第１の差信号の絶対値が第２の差信号の絶対値よりも大きいときは、第２のフィルタ手段の出力信号を出力し、第２の差信号の絶対値が第１の差信号の絶対値よりも大きいときは、第１のフィルタ手段の出力信号を出力する手段を含むことを特徴とする。

また、複数のフィルタ手段は高域通過特性を持つフィルタ手段であってもよく、遮断周波数の高い高域通過特性をもつ第1のフィルタ手段と、遮断周波数の低い高域通過特性を持つ第２のフィルタ手段を用いる。そして第１、第２のフィルタ手段の出力信号の絶対値を互いに比較する絶対値比較手段と、第１、第２のフィルタ手段の出力信号の符号を互いに比較する符号比較手段とを備える。ここで符号比較手段による比較の結果、第１、第２のフィルタ手段の出力信号の符号が異なるとき、出力部は「０」を出力し、第１、第２のフィルタ手段の出力信号の符号が等しいとき、出力部は第１または第２のフィルタ手段の出力信号を出力する。また符号比較部は、第１、第２のフィルタ手段の出力信号のうち、少なくともどちらかが「０」であっても、異符号と判定する。さらに出力部は、第１、第２のフィルタ手段の出力信号の符号が等しいとき、絶対値比較手段による比較の結果、第１のフィルタ手段の出力信号の絶対値が第２のフィルタ手段の出力信号の絶対値よりも大きいときは、第２のフィルタ手段の出力信号を出力し、第２のフィルタ手段の出力信号の絶対値が第１のフィルタ手段の出力信号の絶対値よりも大きいときは、第１のフィルタ手段の出力信号を出力する手段を含むことを特徴とする。

このような出力部を設けることによって、遮断周波数の高いフィルタ手段を用いても、リンギングの発生を抑制することができる。また、部品点数が上記文献１，２に比べ少なく、ハードウェアの構成が簡略化されるので、コストアップの上昇を解消することができる。

本発明によれば、遮断周波数の高いフィルタを用いても、リンギングの発生を抑制することが可能となる。また、ハードウェアの構成が簡略化されるので、コストアップの上昇を解消することができる。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１（ａ）及び（ｂ）はローパスフィルタ（以下ＬＰＦと示す）であり、（ｃ）及び（ｄ）はハイパスフィルタ（以下ＨＰＦと示す）を示す、縦続接続された４段のレジスタＺ^-1と、レジスタＺ^-1による各遅延出力に係数を掛けて加算する加算器Σと、加算器Σによる加算出力の値を１／１６に減衰させる減衰器により構成した５タップのレジスタ前置型ＦＩＲ（Ｆｉｎｉｔｅ Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）フィルタからなる。
また、同図（ｅ）はローパスフィルタであり、（ｆ）はハイパスフィルタであり、（ｇ）は通過帯域内において周波数の低い方の通過率よりも周波数の高い方の通過率が大きい特性を持つフィルタを示す、縦続接続された２段のレジスタＺ^-1と、レジスタＺ^-1による各遅延出力に係数を掛けて加算する加算器Σと、加算器Σによる加算出力の値を１／４に減衰させる減衰器により構成した３タップのレジスタ前置型ＦＩＲフィルタからなる。

（第１の実施形態）
図２は、本発明における第１の実施形態に係るフィルタの構成概要図である。同図のフィルタ装置は、フィルタ１，２と、差信号生成部３，４と、絶対値比較部５と、符号比較部６と、出力選択部７，８から構成される。

入力信号は、フィルタ１，２と、差信号生成部３，４と、出力選択部８に入力する。フィルタ１の出力は、差信号生成部３と出力選択部７に入力する。フィルタ２の出力は、差信号生成部４と出力選択部７に入力する。差信号生成部３，４の出力は、絶対値比較部５と、符号比較部６に入力する。絶対値比較部５の出力は、出力選択部７に入力する。符号比較部６の出力は、出力選択部８に入力する。出力選択部７の出力は、出力選択部８に入力する。出力選択部８は符号比較部６の出力に基づいて、出力選択部７の出力と入力信号の選択を行い、選択した信号を出力する構成である。

フィルタ１は５次の係数（−１，４，１０，４，−１）からなる、遮断周波数の高いＬＰＦであり、回路の構成図は図１（ａ）に示す。ここで、遮断周波数が高いとは、リンギングの発生可能なほどに遮断周波数が高いことを意味しており、フィルタ１の係数に依存する。フィルタ１は、デジタル信号が入力すると、出力では、図３の符号９に示すように、リンギングが発生する。なお、符号９はフィルタ１の出力波形である。

図３は上記ＬＰＦの入力信号に対する出力信号の時間応答図で、立下りの様子を表す図である。縦軸は信号レベルであり、横軸はサンプル時間である。
同図符号１０は上記符号９の中のリンギングを表し、撮像画像において画質の劣化をもたらす擬似輪郭と称するノイズとなる。
ここで、以下の式を用いて具体的に数値を代入し、リンギングが発生したフィルタの出力の計算を示す。
たたみ込み演算より、
₂
ｙ（ｎ）＝Σｈ（ｋ）ｘ（ｎ−ｋ）
^k=-2
ｎは時間、ｘは入力信号、ｙは出力信号、ｈはインパルス応答とする。
ｈ＝｛−１，４，１０，４，−１｝／１６、ｘ＝｛１，１，１，１，１，１，０，０，０，０，０，・・・｝のとき、リンギングが発生する時間ｎ＝３におけるフィルタ出力ｙ（３）は、
ｙ（３）＝（（−１）×ｘ（３＋２）＋４×ｘ（３＋１）＋１０×ｘ（３）＋４×ｘ（３ −１）＋（−１）×ｘ（３−２））／１６
＝（−ｘ（１）＋４ｘ（２）＋１０ｘ（３）＋４ｘ（４）−ｘ（５））／１６
＝（−１＋４＋１０＋４＋０）／１６
＝１．０６３
となる。上記「１．０６３」の値は「１」よりも大きく、すなわち入力信号レベルよりも出力信号レベルの方が大きいことから、リンギングが発生していることを示している。

フィルタ２は５次の係数（１，４，６，４，１）からなる、遮断周波数の低いＬＰＦであり、回路の構成図は図１（ｂ）に示す。ここで、遮断周波数が低いとは、リンギングの発生可能なほどには遮断周波数が高くないことを意味しており、フィルタ２の係数に依存する。
フィルタ２は、デジタル信号が入力しても、フィルタ出力では、図３の符号１１に示すように、リンギングが発生しないようになっている。なお、符号１１はフィルタ２の出力波形である。

差信号生成部３は、入力信号からフィルタ１の出力信号を引いて、差信号１２（図２参照）を生成する。同様に、差信号生成部４は、入力信号からフィルタ２の出力信号を引いて、差信号１３（図２参照）を生成する。

絶対値比較部５は、差信号１２と差信号１３の絶対値を比較する。比較の結果、差信号１２の絶対値が大きいときは、出力選択部７に対して、フィルタ２の出力を選択するための選択信号を出力する。
一方、差信号１３の絶対値が大きいときは、出力選択部７に対して、フィルタ１の出力を選択するための選択信号を出力する。

符号比較部６は、差信号１２と差信号１３の符号を比較する。比較の結果、符号が異なれば、出力選択部８に対して、入力信号を選択するための選択信号を出力する。
一方、符号が同じときは、出力選択部８に対して、出力選択部７の出力を選択するための選択信号を出力する。
また、差信号１２と差信号１３の、少なくともどちらか一方が「０」であるときは、出力選択部８に対する選択信号は、入力信号と出力選択部７の出力のいずれの選択信号でもよい。

ここで、図３においてサンプル時間「４」および「５」では、差信号１３の絶対値が差信号１２の絶対値よりも大きいので、この場合はフィルタ１の出力９を選択するための選択信号を絶対値比較部５から出力選択部７に出力する。この選択信号に基づいて出力選択部７はフィルタ１の出力に切り替える。また、サンプル時間「３」及び「６」では差信号１２、１３の符号が異なるので、この場合はリンギング発生とみなし、入力信号をローパスフィルタを通さずに出力するための選択信号を符号比較部６から出力選択部８に出力する。この選択信号に基づいて出力選択部８は入力信号側に切り替える。

図３における符号１４は上記出力選択部８から最終的に得られる出力信号波形を示し、フィルタ１の特性を有しつつリンギングが除去されている。

図４は上記ＬＰＦの周波数特性図である。実線はフィルタ１の周波数特性図であり、点線はフィルタ２の周波数特性図である。

本発明の第１の実施形態は立下りにおけるリンギングの除去について説明したが、立ち上がりのリンギングの除去についても同様のことが言える。
本発明の実施例においては１次元のフィルタを示したが、画像処理用の２次元フィルタであってもよい。

（第２の実施形態）
図５は、本発明における第２の実施形態に係るフィルタの構成概要図である。同図のフィルタ装置は、フィルタ１５，１６と、差信号生成部３，４と、絶対値比較部５と、符号比較部６と出力選択部７，８から構成される。なお、図２に示した要素と同一要素には同一符号を付し、その説明を省略する。

入力信号は、フィルタ１５と差信号生成部３，４と出力選択部８に入力する。フィルタ１５の出力は、フィルタ１６と差信号生成部４と出力選択部７に入力する。フィルタ１６の出力は、差信号生成部３と出力選択部７に入力する。差信号生成部３，４の出力は、絶対値比較部５と符号比較部６に入力する。絶対値比較部５の出力は、出力選択部７に入力する。符号比較部６の出力は、出力選択部８に入力する。出力選択部７の出力は、出力選択部８に入力する。出力選択部８は符号比較部６の出力に基づいて、出力選択部７の出力と入力信号の選択を行い、選択した信号を出力する構成である。

フィルタ１５は３次の係数（１，２，１）からなる、遮断周波数の低いＬＰＦであり、回路の構成図は図１（ｅ）に示す。ここで、遮断周波数が低いとは、リンギングの発生可能なほどには遮断周波数が高くないことを意味しており、フィルタ１５の係数に依存する。フィルタ１５は、デジタル信号が入力しても、フィルタ出力では、図６の符号１７に示すように、リンギングが発生しないようになっている。なお、符号１７はフィルタ１５の出力波形である。

図６は上記フィルタの入力信号に対する出力信号の時間応答図で、立下りの様子を表す図である。縦軸は信号レベルであり、横軸はサンプル時間である。

フィルタ１６は３次の係数（−１，６，−１）からなる、フィルタであり、回路の構成図は図１（ｇ）に示す。フィルタ１６は、デジタル信号が入力すると、フィルタ出力の波形は、図７に示すように、通過帯域内において周波数の低い方の通過率よりも周波数の高い方の通過率が大きい周波数特性となる。

ここで入力信号がフィルタ１５に入力し、フィルタ１５の出力がフィルタ１６に入力した場合のフィルタリング処理は、畳み込み演算の結果、５次の係数（−１，４，１０，４，−１）からなる、フィルタ１を通過したものと等価になる。この等価フィルタは、図5に示す、フィルタ部１６´で示すものとし、遮断周波数の高いＬＰＦ、すなわち第１のフィルタ手段に該当する。したがって第１の実施形態で説明したフィルタの構成概要図において、フィルタ２は本実施例で使用するフィルタ１５で置き換えたものと等価であり、遮断周波数の低いＬＰＦ、すなわち第２のフィルタ手段に該当する。このような回路構成にすると、実装の際、ハード規模削減の効果が得られる。

５次の係数（−１，４，１０，４，−１）からなるフィルタは、デジタル信号が入力すると、フィルタ出力では、図６の符号９に示すように、リンギングが発生する。
同図符号１８は上記符号９の中のリンギングを表し、撮像画像において画質の劣化をもたらす擬似輪郭と称するノイズとなる。
なお符号９は、５次の係数（−１，４，１０，４，−１）からなるフィルタの出力波形である。

ここで、図６においてサンプル時間「４」および「５」では、差信号１２´の絶対値が差信号１２の絶対値よりも大きいので、この場合はフィルタ１６の出力９を選択するための選択信号を絶対値比較部５から出力選択部７に出力する。この選択信号に基づいて出力選択部７はフィルタ１６の出力に切り替える。また、サンプル時間「３〜略３．２５」及び「略５．７５〜６」では差信号１２，１２´の符号が異なるので、この場合はリンギング発生とみなし、入力信号を、ＬＰＦを通さずに出力するための選択信号を符号比較部６から出力選択部８に出力する。なお、サンプル時間「３」および「６」のとき、出力１７は「０」であり、出力９と異符号の関係にはならないが、この場合もリンギング発生とみなし、「０」を出力するための選択信号を符号比較部６から出力選択部８に出力する。この選択信号に基づいて出力選択部８は入力信号側に切り替える。

図６における符号１４は、上記出力選択部８から最終的に得られる出力信号波形を示し、５次の係数（−１，４，１０，４，−１）からなるフィルタの特性を有しつつリンギングが除去されている。

図８は上記ＬＰＦの周波数特性図である。実線はフィルタ１５の周波数特性図であり、点線は５次の係数（−１，４，１０，４，−１）からなるフィルタの周波数特性図である。

本発明の第２の実施形態は立下りにおけるリンギングの除去について説明したが、立ち上がりのリンギングの除去についても同様のことが言える。
本発明の実施例においては１次元のフィルタを示したが、画像処理用の２次元フィルタであってもよい。

（第３の実施形態）
図９は、本発明における第３の実施形態に係るフィルタの構成概要図である。同図のフィルタ装置は、フィルタ１９，２０と、絶対値比較部５と、符号比較部６と、出力選択部７，８から構成される。なお、図２に示した要素と同一要素には同一符号を付し、その説明を省略する。

入力信号は、フィルタ１９，２０に入力する。フィルタ１９，２０の出力は、絶対値比較部５と符号比較部６と出力選択部７に入力する。絶対値比較部５の出力は、出力選択部７に入力する。符号比較部６の出力は、出力選択部８に入力する。出力選択部７の出力は、出力選択部８に入力する。出力選択部８は符号比較部６の出力に基づいて、出力選択部７の出力と、「０」の選択を行い、選択した信号を出力する構成である。

フィルタ１９は５次の係数（１，−４，６，−４，１）からなる、遮断周波数の高いＨＰＦであり、回路の構成図は図１（ｃ）に示す。ここで、遮断周波数が高いとは、リンギングの発生可能なほどに遮断周波数が高いことを意味しており、フィルタ１９の係数に依存する。フィルタ１９は、デジタル信号が入力すると、出力では、図１０の符号２１に示すように、リンギングが発生する。なお、符号２１はフィルタ１９の出力波形である。

図１０は上記ＨＰＦの入力信号に対する出力信号の時間応答図で、立下りの様子を表す図である。縦軸は信号レベルであり、横軸はサンプル時間である。
同図符号２２は上記符号２１の中のリンギングを表し、撮像画像において画質の劣化をもたらす擬似輪郭と称するノイズとなる。

フィルタ２０は５次の係数（−１，−４，１０，−４，−１）からなる、遮断周波数の低いＨＰＦであり、回路の構成図は図１（ｄ）に示す。ここで、遮断周波数が低いとは、リンギングの発生可能なほどには遮断周波数が高くないことを意味しており、フィルタ２０の係数に依存する。
フィルタ２０は、デジタル信号が入力しても、フィルタ出力では、図１０の符号２３に示すように、リンギングが発生しないようになっている。なお、符号２３はフィルタ２０の出力波形である。

絶対値比較部５は、フィルタ１９とフィルタ２０の絶対値を比較する。比較の結果、フィルタ１９の絶対値が大きいときは、出力選択部７に対して、フィルタ２０の出力を選択するための選択信号を出力する。
一方、フィルタ２０の絶対値が大きいときは、出力選択部７に対して、フィルタ１９の出力を選択するための選択信号を出力する。

符号比較部６は、フィルタ１９の出力信号とフィルタ２０の出力信号の符号を比較する。比較の結果、符号が異なれば、出力選択部８に対して、「０」を選択するための選択信号を出力する。
一方、符号が同じときは、出力選択部８に対して、出力選択部７の出力を選択するための選択信号を出力する。
また、フィルタ１９の出力信号とフィルタ２０の出力信号の、少なくともどちらか一方が「０」であるときは、出力選択部８に対する選択信号は、「０」と出力選択部７の出力のいずれの選択信号でもよい。

ここで、図１０においてサンプル時間「４」、「５」、「６」、「７」では、フィルタ２０の出力信号の絶対値がフィルタ１９の出力信号の絶対値よりも大きいので、この場合はフィルタ１９の出力２１を選択するための選択信号を絶対値比較部５から出力選択部７に出力する。この選択信号に基づいて出力選択部７はフィルタ１９の出力に切り替える。また、サンプル時間「３」及び「８」では出力信号２１、２３の符号が異なるので、この場合はリンギング発生とみなし、「０」を出力するための選択信号を符号比較部６から出力選択部８に出力する。この選択信号に基づいて出力選択部８は「０」を出力する。

図１０における符号２４は上記出力選択部８から最終的に得られる出力信号波形を示し、フィルタ１９の特性を有しつつリンギングが除去されている。

図１１は上記ＬＰＦの周波数特性図である。実線はフィルタ２０の周波数特性図であり、点線はフィルタ１９の周波数特性図である。

本発明の第３の実施形態は立下りにおけるリンギングの除去について説明したが、立ち上がりのリンギングの除去についても同様のことが言える。
本発明の実施例においては１次元のフィルタを示したが、画像処理用の２次元フィルタであってもよい。

（第４の実施形態）
図１２は、本発明における第４の実施形態に係るフィルタの構成概要図である。同図のフィルタ装置は、フィルタ１５，１６と、差信号生成部３，４，１８と、絶対値比較部５と、符号比較部６と、出力選択部７，８から構成される。なお、図２に示した要素と同一要素には同一符号を付し、その説明を省略する。

入力信号は、フィルタ１５と差信号生成部３，４，１８と出力選択部８に入力する。フィルタ１５の出力は、フィルタ１６と差信号生成部４と出力選択部７に入力する。フィルタ１６の出力は、差信号生成部３と出力選択部７に入力する。差信号生成部３，４の出力は、絶対値比較部５と符号比較部６に入力する。絶対値比較部５の出力は、出力選択部７に入力する。符号比較部６の出力は、出力選択部８に入力する。出力選択部７の出力は、出力選択部８に入力する。出力選択部８は符号比較部６の出力に基づいて、出力選択部７の出力と、入力信号の選択を行い、選択した信号を差信号生成部１８に出力する。差信号生成部１８は、入力信号から出力選択部８の出力信号を引いて、差信号を生成し、この差信号を出力信号とする構成である。本実施例は、第２の実施形態で説明した、入力信号からＬＰＦの出力信号を引くことで、等価的に高域成分を生成するものである。

ここで図１３は、図１２と等価なフィルタの構成概要図である。同図のフィルタ装置は、フィルタ１５，１６と、差信号生成部３，４と、絶対値比較部５と、符号比較部６と、出力選択部７，８から構成される。なお、図２に示した要素と同一要素には同一符号を付し、その説明を省略する。

入力信号は、フィルタ１５と差信号生成部３，４に入力する。フィルタ１５の出力は、フィルタ１６と差信号生成部４に入力する。フィルタ１６の出力は、差信号生成部３に入力する。差信号生成部３，４の出力は、絶対値比較部５と符号比較部６と出力選択部７に入力する。絶対値比較部５の出力は、出力選択部７に入力する。符号比較部６の出力は、出力選択部８に入力する。出力選択部７の出力は、出力選択部８に入力する。出力選択部８は符号比較部６の出力に基づいて、出力選択部７の出力と、「０」の選択を行い、選択した信号を出力する構成である。なお、同図において、フィルタ１５とフィルタ１６と差信号生成部３で構成されるフィルタ部１６´は遮断周波数の高いＨＰＦであり、すなわち第１のフィルタ手段に該当する。またフィルタ１５と差信号生成部４で構成されるフィルタ部１５´は遮断周波数の低いＨＰＦであり、すなわち第２のフィルタ手段に該当する。

ここで入力信号がフィルタ１５に入力し、フィルタ１５の出力がフィルタ１６に入力した場合のフィルタリング処理は、畳み込み演算の結果、５次の係数（−１，４，１０，４，−１）からなる、フィルタ１を通過したものと等価になる。さらに差信号生成部３は、入力信号からフィルタ１６の出力信号を引くことで、第３の実施形態で説明したフィルタの構成概要図におけるフィルタ１９と本実施例で使用するフィルタ部１６´で置き換えたものは等価になる。また、第３の実施形態で説明したフィルタの構成概要図において、フィルタ２０は本実施例で使用するフィルタ部１５´で置き換えたものと等価になる。このような回路構成にすると、実装の際、ハード規模削減の効果が得られる。

（第５の実施形態）
図１４は、本発明における第５の実施形態に係るフィルタの構成概要図である。同図のフィルタ装置は、フィルタ２５−１，２５−２と、絶対値比較部５と、符号比較部６と、出力選択部７，８から構成される。なお、図２に示した要素と同一要素には同一符号を付し、その説明を省略する。

入力信号は、フィルタ２５−１に入力する。フィルタ２５−１の出力は、フィルタ２５−２と絶対値比較部５と符号比較部６と出力選択部７に入力する。フィルタ２５−２の出力は、絶対値比較部５と符号比較部６と出力選択部７に入力する。絶対値比較部５の出力は、出力選択部７に入力する。符号比較部６の出力は、出力選択部８に入力する。出力選択部７の出力は、出力選択部８に入力する。出力選択部８は符号比較部６の出力に基づいて、出力選択部７の出力と、「０」の選択を行い、選択した信号を出力する構成である。

フィルタ２５−１，２５−２は、３次の係数（−１，２，−１）からなる、遮断周波数の低いＨＰＦであり、回路の構成図は図１（ｆ）に示す。ここで、遮断周波数が低いとは、リンギングの発生可能なほどには遮断周波数が高くないことを意味しており、フィルタ２５−１，２５−２の係数に依存する。フィルタ２５−１，２５−２は、デジタル信号が入力しても、出力では、図１５の符号２１に示すように、リンギング２７が発生しない。なお、符号２１はフィルタ２５−１の出力波形である。

図１５は上記ＨＰＦの入力信号に対する出力信号の時間応答図で、立下りの様子を表す図である。縦軸は信号レベルであり、横軸はサンプル時間である。

ここで入力信号がフィルタ２５−１に入力し、フィルタ２５−１の出力がフィルタ２５−２に入力した場合のフィルタリング処理は、畳み込み演算の結果、５次の係数（１，−４，６，−４，１）からなる、フィルタ１９を通過したものと等価になる。この等価フィルタは、図１４に示す、フィルタ部２５−２´で示すものとし、遮断周波数の高いＨＰＦ、すなわち第１のフィルタ手段に該当する。したがって第３の実施形態で説明したフィルタの構成概要図において、フィルタ２０は本実施例で使用するフィルタ２５−１で置き換えたものと等価であり、遮断周波数の低いＨＰＦ、すなわち第２のフィルタ手段に該当する。

５次の係数（１，−４，６，−４，１）からなるフィルタは、デジタル信号が入力すると、フィルタ出力では、図１５の符号２６に示すように、リンギングが発生する。
同図符号２７は上記符号２６の中のリンギングを表し、撮像画像において画質の劣化をもたらす擬似輪郭と称するノイズとなる。
なお符号２６は、５次の係数（１，−４，６，−４，１）からなるフィルタの出力波形である。

ここで、図１５においてサンプル時間「４」、「５」、「６」、「７」では、フィルタ２５−１の出力信号の絶対値がフィルタ２５−２の出力信号の絶対値よりも大きいので、この場合はフィルタ２５−２の出力２６を選択するための選択信号を絶対値比較部５から出力選択部７に出力する。この選択信号に基づいて出力選択部７はフィルタ２５−２の出力に切り替える。また、サンプル時間「３〜略３．５」及び「略７．５〜８」では出力２１、２６の符号が異なるので、この場合はリンギング発生とみなし、「０」を出力するための選択信号を符号比較部６から出力選択部８に出力する。なお、サンプル時間「３」および「８」のとき、出力２１は「０」であり、出力２６と異符号の関係にはならないが、この場合もリンギング発生とみなし、「０」を出力するための選択信号を符号比較部６から出力選択部８に出力する。この選択信号に基づいて出力選択部８は「０」を出力する。

同図における符号２４は上記出力選択部８から最終的に得られる出力信号波形を示し、５次の係数（１，−４，６，−４，１）からなるフィルタの特性を有しつつリンギングが除去されている。

図１６は上記ＨＰＦの周波数特性図である。実線はフィルタ２５−１の周波数特性図であり、点線は５次の係数（１，−４，６，−４，１）からなるフィルタの周波数特性図である。

本発明の第５の実施形態は立下りにおけるリンギングの除去について説明したが、立ち上がりのリンギングの除去についても同様のことが言える。
本発明の実施例においては１次元のフィルタを示したが、画像処理用の２次元フィルタであってもよい。

本発明に係るＦＩＲフィルタの構成図である。 本発明の第１の実施形態に係るフィルタの構成概要図である。 本発明に係るＬＰＦの入力信号に対する出力信号の時間応答図である。 本発明に係るＬＰＦの入力信号に対する出力信号の周波数特性図である。 本発明の第２の実施形態に係るフィルタの構成概要図である。 本発明に係るＬＰＦの入力信号に対する出力信号の時間応答図である。 本発明に係るフィルタ１６の入力信号に対する出力信号の周波数特性図である 本発明に係るＬＰＦの入力信号に対する出力信号の周波数特性図である。 本発明の第３の実施形態に係るフィルタの構成概要図である。 本発明に係るＨＰＦの入力信号に対する出力信号の時間応答図である。 本発明に係るＨＰＦの入力信号に対する出力信号の周波数特性図である。 本発明の第４の実施形態に係るフィルタの構成概要図である。 本発明の第４の実施形態に係るフィルタの構成概要図と等価なフィルタの構成概要図である。 本発明の第５の実施形態に係るフィルタの構成概要図である。 本発明に係るＨＰＦの入力信号に対する出力信号の時間応答図である。 本発明に係るＨＰＦの入力信号に対する出力信号の周波数特性図である。

符号の説明

１ ＬＰＦ
２ ＬＰＦ
３ 差信号生成部
４ 差信号生成部
５ 絶対値比較部
６ 符号比較部
７ 出力選択部
８ 出力選択部
９ ＬＰＦ１の出力信号波形
１０ リンギング
１１ ＬＰＦ２の出力信号波形
１２ 差信号
１２´ 差信号
１３ 差信号
１４ 最終出力信号の波形
１５ ＬＰＦ
１６ 通過帯域内において周波数の低い方の通過率よりも周波数の高い方の通過率 が大きい周波数特性のフィルタの出力信号波形
１７ ＬＰＦ１５の出力信号波形
１８ 差信号生成部
１９ ＨＰＦ
２０ ＨＰＦ
２１ ＨＰＦ１９の出力信号波形
２２ リンギング
２３ ＨＰＦ２０の出力信号波形
２４ 最終出力信号の波形
２５−１ ＨＰＦ
２５−２ ＨＰＦ
２６ ＨＰＦ２５−２の出力信号波形
２７ リンギング
２９ 係数タップ
３０ 減衰器

Claims (10)

1. デジタル信号に低域通過処理を施すフィルタ装置であって、
   前記デジタル信号が入力される、遮断周波数の高い低域通過特性を持つ第1のフィルタ手段と、
   前記デジタル信号が入力される、遮断周波数の低い低域通過特性を持つ第２のフィルタ手段と、
   前記デジタル信号から、前記第１のフィルタ手段の出力信号を引いて、第１の差信号を生成する第１の差信号生成手段と、
   前記デジタル信号から、前記第２のフィルタ手段の出力信号を引いて、第２の差信号を生成する第２の差信号生成手段と、
   前記第１、第２の差信号の絶対値を互いに比較する絶対値比較手段と、
   前記第１、第２の差信号の符号を互いに比較する符号比較手段と、
   前記符号比較手段による比較の結果、前記第１、第２の差信号の符号が異なるときは前記デジタル信号を出力し、前記第１、第２の差信号の符号が等しいときは前記第１または第２のフィルタ手段の出力信号を出力する出力手段と、
   を有し、
   前記出力手段はさらに、
   前記第１、第２の差信号の符号が等しいとき、前記絶対値比較手段による比較の結果、前記第１の差信号の絶対値が前記第２の差信号の絶対値よりも大きいときは、前記第２のフィルタ手段の出力信号を出力し、前記第２の差信号の絶対値が前記第１の差信号の絶対値よりも大きいときは、前記第１のフィルタ手段の出力信号を出力する手段を含むことを特徴とするフィルタ装置。
2. 前記第１のフィルタ手段は、前記デジタル信号が入力される、遮断周波数の高いローパスフィルタであり、
   前記第２のフィルタ手段は、前記デジタル信号が入力される、遮断周波数の低いローパスフィルタであることを特徴とする請求項１記載のフィルタ装置。
3. 前記第２のフィルタ手段は、前記デジタル信号が入力される、遮断周波数の低いローパスフィルタであり、
   前記第１のフィルタ手段は、
   前記ローパスフィルタと、
   前記ローパスフィルタの出力信号が入力される、通過帯域内において周波数の低い方の通過率よりも周波数の高い方の通過率が大きい特性を持つフィルタと、
   から構成されることを特徴とする請求項１記載のフィルタ装置。
4. 前記出力手段は、前記絶対値比較手段による比較の結果、前記第１の差信号の絶対値が前記第２の差信号の絶対値よりも大きいときは、前記第２のフィルタ手段の出力信号を出力し、一方、前記第２の差信号の絶対値が前記第１の差信号の絶対値よりも大きいときは、前記第１のフィルタ手段の出力信号を出力する第１の出力選択手段と、
   前記符号比較手段による比較の結果、前記第１、第２の差信号の符号が異なるときは前記デジタル信号を出力し、一方、前記第１、第２の差信号の符号が等しいときは前記第１の出力選択手段の出力信号を出力する第２の出力選択手段と、
   を含むことを特徴とする請求項１ないし３の何れか１項に記載のフィルタ装置。
5. デジタル信号に高域通過処理を施すフィルタ装置であって、
   前記デジタル信号が入力される、遮断周波数の高い高域通過特性をもつ第1のフィルタ手段と、
   前記デジタル信号が入力される、遮断周波数の低い高域通過特性を持つ第２のフィルタ手段と、
   前記第１、第２のフィルタ手段の出力信号の絶対値を互いに比較する絶対値比較手段と、
   前記第１、第２のフィルタ手段の出力信号の符号を互いに比較する符号比較手段と、
   前記符号比較手段による比較の結果、前記第１、第２のフィルタ手段の出力信号の符号が異なるときは「０」を出力し、前記第１、第２のフィルタ手段の出力信号の符号が等しいときは前記第１または第２のフィルタ手段の出力信号を出力する出力手段と、
   を有し、
   前記出力手段はさらに、
   前記第１、第２のフィルタ手段の出力信号の符号が等しいとき、前記絶対値比較手段による比較の結果、前記第１のフィルタ手段の出力信号の絶対値が前記第２のフィルタ手段の出力信号の絶対値よりも大きいときは、前記第２のフィルタ手段の出力信号を出力し、前記第２のフィルタ手段の出力信号の絶対値が前記第１のフィルタ手段の出力信号の絶対値よりも大きいときは、前記第１のフィルタ手段の出力信号を出力する手段を含むことを特徴とするフィルタ装置。
6. 前記第１のフィルタ手段は、前記デジタル信号が入力される、遮断周波数の高いハイパスフィルタであり、
   前記第２のフィルタ手段は、前記デジタル信号が入力される、遮断周波数の低いハイパスフィルタであることを特徴とする請求項５記載のフィルタ装置。
7. 前記第１のフィルタ手段は、
   前記デジタル信号が入力される、遮断周波数の低いローパスフィルタと、
   前記ローパスフィルタの出力信号が入力される、通過帯域内において周波数の低い方の通過率よりも周波数の高い方の通過率が大きい特性を持つフィルタと、
   前記デジタル信号から前記フィルタの出力信号を引いて第１の差信号を生成する第１の差信号生成手段と、
   から構成され、
   前記第２のフィルタ手段は、
   前記ローパスフィルタと、
   前記デジタル信号から前記ローパスフィルタの出力信号を引いて第２の差信号を生成する第２の差信号生成手段と、
   から構成されることを特徴とする請求項５記載のフィルタ装置。
8. 前記第２のフィルタ手段は、前記デジタル信号が入力される、遮断周波数の低いハイパスフィルタであり、
   前記第１のフィルタ手段は、
   前記ハイパスフィルタと、
   前記ハイパスフィルタの出力信号が入力される、遮断周波数の低いハイパスフィルタと、
   から構成されることを特徴とする請求項５記載のフィルタ装置。
9. 前記出力手段は、前記絶対値比較手段による比較の結果、前記第１のフィルタ手段の出力信号の絶対値が前記第２のフィルタ手段の出力信号の絶対値よりも大きいときは、前記第２のフィルタ手段の出力信号を出力し、一方、前記第２のフィルタ手段の出力信号の絶対値が前記第１のフィルタ手段の出力信号の絶対値よりも大きいときは、前記第１のフィルタ手段の出力信号を出力する第１の出力選択手段と、
   前記符号比較手段による比較の結果、前記第１、第２のフィルタ手段の出力信号の符号が異なるときは「０」を出力し、一方、前記第１、第２のフィルタ手段の出力信号の符号が等しいときは前記第１の出力選択手段による出力信号を出力する第２の出力選択手段と、
   を含むことを特徴とする請求項５ないし８の何れか１項に記載のフィルタ装置。
10. 前記符号比較手段は、比較対象信号の少なくともどちらか一方が「０」である場合にも異符号と判定することを特徴とする請求項１ないし９の何れか１項に記載のフィルタ装置。