JPH01106092A - 映像処理システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野〕 この発明はデジタル映像処理システムに係り、待にリア
ルタイムの映像処理・表示やリアルタイムの画像解析等
に有効な映像処理システムに関する。

〔発明の背景とその問題点〕

映像処理の概念は広く、入力画像を明瞭なものにしたり
、あるいは特徴を抽出して画像を認識するようないわゆ
る画像処理の技術から、コンピュータグラフィックス技
術、ざらには放送機器などにおいて用いられるクロマキ
ー、画面合成、画面分割その他の特殊効果の技術などが
含まれる。

そして映像処理の処理系にはアナログ処理系とデジタル
処理系およびその複合系があ均、処理された結果の精巧
ざ、再現性、定量性および処理の多様ざという点でデジ
タル処理系の重要性が高まりつつある。このデジタル処
理系では、映像を画素の集合として取り扱う必要があり
、実用的な画素数、階調に対す・る映像処理においては
、画素単位の演算、画素の相関関係に関する演算は膨大
のものとなる。

例えば、５１２Ｘ５１２画素、ＲＧＢ各８ビットの画素
について粒度分布の測定を行うためには、１６ビツト汎
用コンピユータに演算プロセッサを搭載したシステムを
用いたとして、１画面あたり２０分程度の演算時間を要
した例がある。これを処理速度２０１ｖＭＰＳ程度の超
大型コンピュータを用いて計算したとしても数秒の処理
時間が必要である。

そこで従来から画像処理のための専用ＩＣ，例えば図形
のアフィン変換や描画のためのＣＲＴＣ１特定ビット数
のある種の画像解析を行うための専用ＩＣなど少・数の
ＩＣが提案されて、一部の映像処理の高速化が図られて
いる。しかしこれらの専用ＩＣの機能は映像処理技術の
うちの橿く狭い領域のみに適用出来るものであり、これ
らのＩＣを用いて映像処理システムを構築した場合、用
途が極めて限られてしまうため、一般にコストパフォー
マンスの低いものとなる。またこれらのＩＣは他のＩＣ
との併用が考慮されていることはなく、これらＩＣを組
合せて多機能の映像処理システムを構築することも実用
上不可能である。

ざらに、特定の生産ラインのために専用ハードウェアを
構成することもしばしば行われる。この場合用途が限定
されることはいうまでもないが、一般にその使用条件も
厳しく制限され、この条件から外れたときにはエラーが
頻繁に生じたり、全く測定不能になる。しかも日進月歩
のアルゴリズムの改良に即応することもできない。

〔発明の目的〕

この発明はこのような従来の問題点を解消すべく創案さ
れたもので、広範な映像処理に適用でき、汎用超大型コ
ンピュータより高速の処理が可能でなおかつコストパフ
ォーマンスの高い映像処理システムを提供することを目
的とする。

〔発明の概要〕

この発明に係る映像処理システムは、映像処理の機能を
、画素データをまとめて保持する近傍処理と、多くの処
理に適用可能な前処理と、この前処理の結果に基づいて
最終的な処理映像や特徴量を得る変換機能とに分けてと
らえ、演算部においては数値演算や状態演算などの前処
理を行い、変換部においてはテーブルの参照、積算、軽
演算処理結果の積算、中間情報の一時退避などを行うも
のである。積算に際しては、変換部として、高速メモリ
と軽演算部とを組み合わせ、高速メモリの出力を適宜演
算部を介してセレクタに戻し、再び高速メモリに入力す
ることにより、この単純な構成で多様な処理を高速で実
現するものである。

〔発明の実施例〕

夕が入力される入力部１を有し、画素データはこの入力
１ｍｌから、順次近傍処理部２、変換部３、演算部４に
おいて処理される。第２図に示すように、画素データＰ
ＩＪは一般に１スキヤンラインごとに順次配列されてお
り、近傍処理部２にわいては、第３図に示すような一定
近傍、例えば３Ｘ３の画素データＰ　（＋−１）、　（
ｊ−１）、Ｐ　（ｉ−ＩＬｊ％Ｐ（＋−１１、（ｊ◆１
）、　Ｐ　１．（Ｊ−１）、　Ｐ　ｌ、Ｊ、　　Ｐ　ｌ
、（ｊ÷１）、　Ｐ（ｉ◆１）、（ｊ−１）、Ｐ（ｉ◆
１）ｊ　１Ｐ　（１◆１）、（ｊ◆１）を１つのマトリ
ックスとして保持する。このような処理を行う為には、
例えば第４図の回路が有効である。すなわち、２段のラ
インメモリ５．６を直列に接続し、第１段のラインメモ
リ５に画素データＰ　ｉ、ｊを入力する。第１段のライ
ンメモリ５の入力および出力と第２段のラインメモリ６
の出力は、それぞれ遅延部７．８．９に接続きれている
。遅延部７は入力がそのまま通過するライン？Ａ、入力
を１クロック分遅延きせる第１段Ｄフリップフロップ７
Ｂ、およびこのフリップフロップ７Ｂの出力をざらに１
クロック分遅延させる第２段Ｄフリップフロップ７Ｃと
を備え、速続する３つの画素データが同時に出力される
ようになっている。遅延部８．９も同様に構成され、ラ
イン８Ａ、９Ａ、Ｄ７リツプ７１１）ツブ８Ｂ、８Ｃ，
９Ｂ、９Ｃにより、それぞれ画素データの遅延同時出力
を行いうるようになっている。第１段のラインメモリ５
に画素データが順次入力されたとぎ、最初のスキャンラ
インの画素データＰ　Ｈ−１）、　（ｊ−１）、Ｐｉ。

（ｊ−１１、ＰＣｉ◆１）　（ｊ−１）はまず第１段の
ラインメモリ５で保持され、次のスキャンラインの画素
データＰ（＋−１）、Ｉ　Ｐｉ、ｌ　Ｐ（ｉ◆１）、ｊ
がラインメモリ５に入力されたときに、画素データＰ　
（１−１）、（ｊ−１）、ＰＬ（ｊ−１）、Ｐ（ｉ◆１
）、　（ｊ−１）は次のラインメモリ６に転送される。

次のスキャンラインの対応画素データＰ　Ｈ−１）、（
Ｊ◆１）、Ｐｆ、（ｊ◆１）、Ｐ（ｉ◆１）（ｊ◆１）
はライメモリ５に入力されることなく、遅延部７に与え
られる。遅延部７ではＰ　（ｉ−１）、（ｊ中１）は力
される。同時にライン７ＡからＰ（＋◆１）、（ｊ◆１
）が出力される。一方、ラインメモリ５に送られたＰ　
（ｉ−１）、ｉ、　Ｐｉ、　ｊ％Ｐ（巨１）、ｊは、同
時に遅延部８において、Ｄフリップフロップ８Ｃ，８Ｂ
、ライン８Ａからそれぞれ同時に出力され、ラインメモ
リ６に送られたＰ　（＋−１１，（Ｊ−１）、Ｐ［、（
ｊ−１）、Ｐ（ｉ◆１）、（ｊ−１）は、フリップフロ
ップ９Ｃ，９Ｂ。

ライン９Ａからそれぞれ同時に出力される。このように
、近傍処理部では、画面中の任意の３Ｘ３の領域を保持
することがで伊る。なお領域の大葉さを２×２に設定し
、あるいはより大きな領域に設定し、ざらには正方形以
外の形状の領域としてもよい。また、近傍処理部２にお
いて簡単な演算、例えば濃度平均などの算出を行っても
よい。

近傍処理部２から出力されたデータは変換部３に入力さ
れる。変換部３は近傍処理部２に接続された切換手段１
０と、この切換手段１０の出力に接続された高速メモリ
１１とを備え、高速メモリ１１の出力は前記演算部４に
接続きれている。演算部４の出力の分岐は切換手段１０
０入力側にフィードバックされ、演算部４での処理結果
が再度高速メモリ１１に入力されるようになっている。

第５図は変換部３を拡大して示すものであり、切換手段
１０の出力は高速メモリ１１のデータ入力に入力されて
いる。ざらに高速メモリ１１のアドレス入力にはデータ
Ｄ１が、またＣ３（チップセレクト）、ＷＥ（ライトイ
ネーブル）＠子には信号Ｓが入力されている。高速メモ
リ１１としては、高速のスタティックＲＡＭなどが使用
可能である。演算部４を経たデータを高速メモリ１１の
入力側に戻すことにより、一つのデータに同一の演算処
理を繰返し施したり、一連のデータ群に同一処理を施し
てから高速メモリ１１内に順次格納したりすることも可
能となり、またデータの積算、データの漸減、データの
逐次比較など極めて多様な処理が可能となる。そして当
然、高速メモリ１１にデータＤ１によりアドレスを与え
て、モ・のアドレスに格納されたデータを読みだす、テ
ーブルとしての使用も可能である。

演算部４を加算晋として使用した場合、演算部４に、高
速メモリの出力以外にデータ「１」を入力しておぎ、面
積計算を容易に行うことができる。

２値画像やラベル付けされた画像において、画素値をア
ドレスＤ１として指定し、高速メモ１月１からそのアド
レス内の格納データを出力し、演算部４でこのデータに
データ「１」を加えた値を切換手段１０に戻して高速メ
モリ１１の前記アドレスＤ１に再び格納する。これによ
り、画像中の各画素値の画素数がカウントきれ、各ラベ
ル領域の面積が求められる。

第６図は重心を求めるための回路であり、前記変換部３
と演算部４が２組使用きれている。一方の演算部４には
各画素のＸ座標Ｄｘが、他方の演算部４には各画素のｙ
座標Ｄｙが入力されている。最初Ｄｘ、Ｄｙは一旦高速
メモリ１１に登録され、次のＤｘ、Ｄｙが演算部４に入
力されたときに高速メモリ１１から出力されて演算部４
で加算される。これによってＤ　ｘ　ｒ　Ｄ　ｙは積算
され１次モーメントが求められる。ざらに第５図のよう
な面積を求める回路をもてば、この面積で１次モーメン
トを徐することにより重心の座標を求め１尋　る　。

またラベリングされた画像においては、画素データの画
素値をＤｌとしてアドレスを指定し、そのときのＤｘ、
Ｄｙをそのアドレスの格納データに加えていけば、複数
のラベリング領域の重心を同時に算出しうる。

第７図は演算部を最大値抽出と最小値抽出に使用するも
ので、最大値抽出用の演算部４Ａ、４Ｃ１最小値抽出用
の演算部４Ｂ、４Ｄを用いている。演算部４Ａ、４Ｂに
はｘ　１ｇ１　ＩＩ　Ｄ　ｘが、演算部４．４にはｙ座
標Ｄｙが入力され、これらに対応した高速メモリ１１内
により大葉なりｘ、Ｄｙ。

より小きいＤｘ、Ｄｙが！！ｊｉ＆れる。これによって
最終的にはＤｘの最大、最小、Ｄｙの最大、最小が高速
メモリ１１内に残ることになる。この結果を用いれば容
易にフィレ径を求めることができる。

演算部４には高速メモリ１１からデータが与えられ、あ
るいは近傍処理部２からデータが与えられ、前記第３図
のような一定範囲の領域の画素データ、あるいは２個の
画素データが入力される。演算部４は映像処理に必要な
パラメータを求めるものであり、前述の平均濃度も演算
部４において計算し得る。

第８図に示すように、演算部４は、状態演算部１２およ
び数値演算部１３のうちの少なくとも一方を備え、状態
７１Ｉ算部１２では連結数や、その画素が処理の対象で
あるか否かの指標、オイラー数を求めるためのパラメー
タＴ、Ｆ、Ｄ、Ｅ、処理画素とその近傍の状態を表わす
コンパレート信号、その他が算出され、一方、数値演算
部１３では濃度平均や、１次微分、２次微分、フィルタ
処理、その他が行われる。これら演算部１２．１３の処
理は、ハードウェア的なパイプライン処理により高速化
される。

〔発明の効果〕

前述のとおり、この発明に係る映像処理システムは、映
像処理の機能を、画素データをまとめて保持する近傍処
理と、多くの処理に適用可能な演算と、この演算の結果
に基づいて最終的な処理映像や特徴量を得る変換とに分
けてとらえ、演算部においては数値演算や状態演算など
の処理を行い、変換部においてはテーブルの参照、積算
、演算処理結果の積算、中間情報の一時退避などを行う
ものであり、積算に際しては、変換部として、高速メモ
リと演算部とを組み合わせ、高速メモリの出力を適宜演
算部を介してセレクタに戻し、再び高速メモリに入力す
ることにより、この単純な構成で多様な処理を高速で実
現し得るという優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る映像処理システムの第１実施例
を示すブロック図、第２図は画素データの配列を示す概
念図、第３図は３×３の画素データの配列を示す概念図
、第４図は近傍処理部の１例を示すブロック図、第５図
は変換部の１例を示すブロック図、第６図は変換部の第
１実施例を示すブロック図、第７図は変換部の第２実施
例を示すブロック図、第８図は演算部の一例を示すブロ
ック図である。 １・・・・・・入力部、２・・・・・・近傍処理部、３
・・・・・・変換部、４．４Ａ、４Ｂ、４Ｃ・・・・・
・演算部、５，６・・・・・ラインメモリ、？、８．９
・・・・・遅延部、７Ａ。 ８Ａ、９Ａ・・・・ライン、７Ｂ、７Ｃ，８Ｂ、８Ｃ，
９Ｂ、９Ｃ・・・・・Ｄフリップフロップ、１０・・・
・・切換手段、１１　・・・・高速メモリ、１２・・・
・・・状態演算部、１３・・・・・・数値演算部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）画素データが入力される入力部と、この入力部に
   入力された画素データを一定近傍単位で処理する近傍処
   理部と、この近傍処理部で処理されたデータが入力され
   る高速メモリと、この高速メモリの出力が入力されこの
   出力に基づいて映像処理に必要なパラメータを算出する
   演算部と、演算部の出力と前記近傍処理部の出力とを選
   択的に前記高速メモリに入力する切換手段とを備えた映
   像処理システム