JPH03269682A - メディアン・フィルタ回路 - Google Patents

メディアン・フィルタ回路

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JPH03269682A
JPH03269682A JP2068159A JP6815990A JPH03269682A JP H03269682 A JPH03269682 A JP H03269682A JP 2068159 A JP2068159 A JP 2068159A JP 6815990 A JP6815990 A JP 6815990A JP H03269682 A JPH03269682 A JP H03269682A
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JP
Japan
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JP2068159A
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English (en)
Inventor
Naoyoshi Minoda
蓑田 直祥
Takahiro Anno
安納 恭弘
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Fujitsu Ltd
Fujitsu Communication Systems Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Fujitsu Communication Systems Ltd
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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】 〔概要〕 メディアン・フィルタ回路、特に、画像処理等の計測装
置においてノイズ等の除去を行うのに使用されるメディ
アン・フィルタをハードウェアで実現した回路構成に関
し、 比較的小規模な回路構成で処理速度の向上を図ることを
目的とし、 それぞれが或る大きさを指示する複数のデータを入力し
、該複数のデータの1つを比較データとして該複数のデ
ータとの間で大きさを比較する回路と、該比較の結果に
基づき前記比較データの大きさが前記複数のデータの中
で何番目の順序であるかを判定する回路とを具備し、該
判定された順序に基づき前記複数のデータの中間値のデ
ータを決定するように構成する。
[産業上の利用分野〕 本発明は、メディアン・フィルタ回路に関し、特に、画
像処理等の計測装置においてノイズ等の除去を行うのに
使用されるメディアン・フィルタをハードウェアで実現
した回路権威に関する。
〔従来の技術〕
例えば、画像処理に利用されるメディアン・フィルタの
機能について第5図を参照しながら説明する。
同図(a)はメディアン・フィルタに入力される画像デ
ータをイメージ的に示すもので、これは同時に画像用メ
モリの領域に対応している。図中、(1) 、 (2)
 、・・・・・・、 (n)、 (n+1)、・・・・
・・は各画素データを表わしており、また、二重の枠で
囲まれる部分Wはウィンドウを示し、図示の例では3X
3N素、すなわち(Pl)〜(P、)からなっている。
通常、メディアン・フィルタは、その出jJ データが
画像用メモリに格納される前にリアルタイムでパイプラ
イン構成により入力データが処理されるので、該フィル
タには(1) 、 (2) 、・・・・・・、 (n)
 、 (n+1) 。
・・・・・・の順にシリアルにデータが入力されてきて
、同様にシリアルにデータ(メデイアン)を出力する回
路権威になっていなければならない。具体的には、メデ
ィアン・フィルタは、シリアルに入力された各画素デー
タに対し所定数の画素単位(ウィンドウW)で計算処理
を行い、このウィンドウWを順次移動しながら計算処理
に基づき各ウィンドウ内の中間値データを求めて出力す
る。
この中間値を求める際に、各ウィンドウ内で各画素デー
タを互いに比較して各画素の値の大小関係を分類する、
いわゆるソーティング処理が行われる。
第5図(b)には同図(a)のウィンドウWに対するソ
ーティング処理の結果の一例が示される。図示の例では
、各画素の値の大小関係は、(P+) > (P3) 
> (PS) > (Pl) > (Pl)> (h)
 > (P4) > (P6) > (Pl)となって
いる。この場合、中間値データは(P、)であるので、
このウィンドウ(9つのデータ)から得られる出力値は
(P、)のデータになる。
従来、ソーティング処理は、メディアン・フィルタが搭
載されているボードとは異なる、画像処理システム内の
他のボード(例えばCPUボード)からの制御に基づ(
ソフトウェア処理で行われている。例えば、ソーティン
グ結果を一時格納する複数のレジスタを備えている場合
、データ比較の結果に基づき必要に応してレジスタの内
容を入れ替える処理が必要となり、そのような場合に上
記ソフトウェア処理を行う必要がある。
〔発明が解決しようとする課題〕
上述したように従来形のメディアン・フィルタでは、中
間値を求める際のソーティング処理は外部からのソフト
ウェア処理に依存しているため、そのソーティング処理
を行っている期間中は当該外部装置(CPU)は他の処
理を中断しなければならないという不都合が生じる。従
って、システム全体の稼働効率を低下させないためには
、メディアン・フィルタが搭載されたボード自体でソー
ティング処理を行うことが望ましい。
そのために、そのソーティング処理をハードウェアで実
現することが考えられるが、この場合、回路規模が比較
的大きくなるという欠点がある。
また、メディアン・フィルタでは通常、入力データ速度
と同じ速度で出力(結果)データをシリアルに出力する
必要があるため、上記ソーティング処理を行っていたの
では中間値算出の際の処理速度の向上をあまり期待でき
ないという問題もある。
本発明は、かかる従来技術における課題に鑑み創作され
たもので、比較的小規模な回路権威で処理速度の向上を
図ることができるメディアン・フィルタ回路を提供する
ことを目的としている。
[課題を解決するための手段] 上記課題を解決するため、本発明によれば、第1図の原
理ブロック図に示されるように、それぞれが或る大きさ
を指示する複数のデータD1〜Dnを入力し、該複数の
データの1つDi(i・1〜n)を比較データとして該
複数のデータとの間で大きさを比較する回路1と、該比
較の結果C1〜Cnに基づき前記比較データの大きさが
前記複数のデータの中で何番目の順序であるかを判定す
る回路2とを具備し、該判定された順序に基づき前記複
数のデータの中間値のデータDIlを決定するようにし
たことを特徴とするメディアン・フィルタ回路が提供さ
れる。
また、好適には、このメディアン・フィルタ回路を複数
個並列に接続し、前記複数のデータの各個と該複数のデ
ータとの間の大きさの比較を各データに関して同時に行
うように構成してもよい。
〔作用〕
上述した構成によれば、人力した複数のデータの1つ(
比較データ)に着目し、その比較データが何番目である
かを判定して中間値を決定するようにしている。つまり
、比較的簡素なハードウェア構成により、従来形におけ
る(ソフトウェア的な)ソーティング処理と同等の比較
および順序判定をメディアン・フィルタ回路臼らで行っ
ているので、処理速度の向上を図ることができる。
また、メディアン・フィルタ回路を複数個並列に接続し
た場合には、複数のデータの各個と該複数のデータとの
間で大きさの比較を各データに関して同時に行うことが
できるので、より一層、処理速度の向上が可能となる。
なお、本発明の他の構成上の特徴および作用の詳細につ
いては、添付図面を参照しつつ以下に記述される実施例
を用いて説明する。
〔実施例〕
第2図には本発明の一実施例としてのメディアン・フィ
ルタ回路の全体構成が示される。
本実施例のメディアン・フィルタ回路は、画像処理シス
テムを構成する複数のボードの1つに搭載され、外部か
らシリアルに入力される画像データDINに対しレジス
タとシフトレジスタ(共に図示せず)を使用して3×3
画素のウィンドウをクロックCKIに応答して切出すウ
ィンドウ切出し回路5と、クロックCK2に応答して3
×3画素のウィンドウから中間値(メデイアン)を算出
してシリアルにデータD。UTを出力するメデイアン選
択回路6と、入力データ用クロック信号CKryに応答
して上記クロックCK1.CN3を発生すると共に出力
データ用クロック信号CKoayを発生するタイミング
発生回路7から構成され、全体としてノイズ除去を行う
のに使用される。
第3図には第2図における主要部、すなわちメデイアン
選択回路6の一構成例が示される。なお、説明の簡単化
のため、ウィンドウ切出し回路5から人力されるデータ
の数は3つ(p+〜P3)にしている。
同図において、11はクロックCK2に応答して入力デ
ータP1〜P、をそれぞれ比較データQとして順次格納
するレジスタ、12〜14はそれぞれクロックCK2に
応答してレジスタ11の出力データを順次シフトするレ
ジスタ、15はレジスタ33からのイネーブル信号に応
答してレジスタ14の内容を格納し、中間値データD。
LITとして出力するレジスタ、21〜23はクロック
CK2に応答してそれぞれ入力データP、−P、を格納
するレジスタ、そして、24〜26はそれぞれレジスタ
21〜23の出力データP、〜P、とレジスタ11の出
力データQの大きさの比較を行うコンパレータを示す。
この場合、各コンパレータは、Pi>Q、Pi=Qの条
件が成立している場合にはそれぞれの出力データ(Pi
>Q、Pi=Q)を“H”レベルにし、成立していない
場合には“L”レベルとする。
さらに、27および28はクロックCK2に応答してそ
れぞれ各コンパレータ24〜26の一方の出力データ(
Pi > Q )および他方の出力データ(Pi=Q)
を格納するレジスタ、29および30はROM、PAL
〔登録商標〕等の記憶素子から構成され、それぞれレジ
スタ27および28を介して供給されるコンパレータ2
4〜26の出力データの数(本実施例ではそれぞれPi
>QおよびPi=Qの出力データが“H”レヘルの場合
の数)を計数するカウンタ、31はクロックCK2に応
答してカウンタ29および30の出力データを格納する
レジスタ、32は同しくROM、PAL (登録商標)
等の記憶素子から構成され、レジスタ31を介して供給
されるカウンタ29および30の出力データに基づきレ
ジスタ11内のデータが中間値であるか否かを判定する
コンパレータ、そして、33はクロックCK2に応答し
てコンパレータ32の出力データを格納し、その内容に
応じてレジスタ15にイネーブル信号またはディセーブ
ル信号を供給するレジスタを示す。
この場合、コンパレータ32によりレジスタ11内のデ
ータが中間値であると判定された時はイネーブル信号が
出力され、それ以外の場合にはディセーブル信号が出力
される。従って、レジスタ11に設定されたデータが中
間値であると判定された場合のみ、レジスタ15にレジ
スタ11の内容が格納される。
なお、レジスタ12〜14.27.28.31および3
3は本回路をバイブラインで高速に処理するために必要
なものであり、コンパレータ24〜26および32の出
力データとレジスタ11の出力データを同時に並行して
シフトさせる(データの同期をとる)機能を有している
次に、順序判定のアルゴリズムについて説明する。
P、>Pg>hであるものとする。
まず、レジスタ11に比較データQとしてPlのデータ
を設定し、そのデータPlの大きさが何番目であるかを
判定する。
この場合、コンパレータ24〜26の各出力は以下の通
りである。
コンパレータ24  PI >Q (“L″レベルPI
Q (”H″レ ベルパレータ25Pz>Q(“L”レベル)pz=q(
“ビレヘル) コンパレータ26  Pi>Q(”L”レベル)Pl=
Q(″Lルベル) Pi>Qが″Hルベルとなっている信号の数は0、Pi
=Qが“L”レベルとなっている信号の数は1であるの
で、P、のデータが3つのデータP I” P 3の中
で一番大きいデータであることが分かる。
以下同様にして、レジスタ11に比較データQとしてP
!+hのデータを順次設定し、各データの大きさがそれ
ぞれ何番目であるかを判定する。
このようにして順序判定を行った時のカウンタ29.3
0およびコンパレータ32のデータ内容について以下の
表に示す。
表 このように、人力データの数の回数だけレジスタ11に
次から次へ順次入力データの値を設定し、その都度コン
パレータ24〜26においてデータ比較を行い、カウン
タ29および30においてH”レベルのPi>Qの数と
“H″レベルPi=Qを計数することにより、各人力デ
ータの大きさの順序を判定することができる。この動作
形態において、運が良いと(最初に設定したデータが中
間値であった場合)、最初の比較処理で中間値を検出す
ることができる。
中間値算出の際の処理速度は、各レジスタ間に接続され
る回路素子(コンパレータおよびカウンタ)の動作遅延
時間に左右されるので、第3図実施例の場合よりも高速
の処理を必要とする時は、同図に示すメデイアン選択回
路を複数個並列に接続すればよい。
第4図にその一構成例が示される。
同図に示されるように、メデイアン選択回路を9個(6
,〜6.)並列に接続すると、9つの入力データの各個
Pi(i = 1〜9)と該入力データP1〜P、との
間で大きさの比較が各データに関して同時に行われる。
従って、第3図に示したように次から次へ順次人力デー
タの値を設定してその都度データ比較を行う形態に比し
て、より一層、処理速度の向上を図ることができる。な
お、第4図におけるレジスタ20は、第3図のレジスタ
15と同様、中間値を格納するためのものである。
以上説明したように本実施例(第4図の形態も含む)に
よれば、入力した複数のデータの1つに着目してそのデ
ータが何番目であるかを判定し、その判定結果に基づき
中間値を決定するようにしている。つまり、従来形に見
られたようなソーティング処理を行うことなく、メディ
アン・フィルタ回路臼らで中間値の算出を行っているの
で、処理速度の向上を図ることができる。また、ハード
ウェアの構成も比較的簡素化され、デバッグも容易とな
る。処理速度は、第3図に示すメデイアン選択回路をい
くつ組み合わせるかに依るが、パイプライン構成の(レ
ジスタ)クロックを10MHzで使用することにより、
9つの画素データ(第5図(a)参照)を処理した場合
にI MHzの入出カレートが可能となる。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明のメディアン・フィルタ回路
によれば、比較的小規模な構成でありながら、処理速度
の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明によるメディアン・フィルタ回路の原理
ブロック図、 第2図は本発明の一実施例としてのメディアン・フィル
タ回路の全体構成を示すブロック図、第3図は第2図に
おける主要部の回路構成を示すブロック図、 第4図は本発明の他の実施例における主要部の構成を示
すブロック図、 第5図(a)および(b)はメディアン・フィルタの機
能を説明するための図、 である。 (符号の説明) 1・・・データ比較回路、 2・・・順序判定回路、 D、〜Dn・・・入力データ(画素データ)、Di (
i = 1〜n)・・・比較データ(画素データ)、C
3〜Cn・・・データ比較回路の出力、Di・・・中間
イ直(メデイアン)。 本発明によるメデイアン・フィルり回路の原理ブロック
図 本発明の一実施例としてのメデイアン ・フィルタ回路の全体構成を示すブロック図第2図 本発明の他の実施例VCkける主要部の構成を示すブロ
ック図 WJ4図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、それぞれが或る大きさを指示する複数のデータ(D
    _1〜D_n)を入力し、該複数のデータの1つ(D_
    i;i=1〜n)を比較データとして該複数のデータと
    の間で大きさを比較する回路(1)と、 該比較の結果(C_1〜C_n)に基づき前記比較デー
    タの大きさが前記複数のデータの中で何番目の順序であ
    るかを判定する回路(2)とを具備し、該判定された順
    序に基づき前記複数のデータの中間値のデータ(D_m
    )を決定するようにしたことを特徴とするメディアン・
    フィルタ回路。 2、請求項1に記載のメディアン・フィルタ回路を複数
    個並列に接続し、前記複数のデータの各個と該複数のデ
    ータとの間の大きさの比較を各データに関して同時に行
    うようにしたことを特徴とするメディアン・フィルタ回
    路。
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