JPH0398175A - 画像処理方法および装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、２値画像を高速に処理する方法及び装置に関
する． 〔従来の技術〕 従来の技術について、図を用いて説明する．第３図は、
２値画像の３×３近傍処理の一例を示す． 第３図において、３１は入力画像、３２は出力画像であ
る。出力画像の画素３３の画素値は、入力画像の対応す
る画素３４の周辺３×３の領域３５の画素値から、計算
によって求められる．このような、入力された２値画像
を処理し、出力画像を作成する処理において、各出力画
素値が、他の出力画素値とは独立に、入力画像のみを用
いて計算できるような処理の場合は、各出力画素値を全
て並列に計算することによって、高速に処理することが
出来る。

ところが、細線化処理等のある種の処理は、第４図に示
すように、出力画像は画像の端の方から順に走査するよ
うに処理し、ある出力画素値を計算するためには、それ
より前に走査された画素の出力値が必要となる． このような処理の場合、ある画素値を計算するためには
、それより前の画素値の計算が終了している必要がある
ため、各画素の計算は、走査する順に逐次的に処理して
いた． 〔発明が解決しようとする課題〕 上述したように従来の方法では、計算が逐次的にしか行
えず、高速化が困難であった。

これを、フォートランプログラムを例に、第５図を用い
て説明する． 入力画像をＩＰ　（５１２，５１２）とする。

第１２図に示した処理は、入力画像の各画素の周辺３×
３近傍の画素値を調べ、新しい画素値を求める、出力画
素値を書き込むという処理を、画像の縦方向に処理しな
がら、さらにその各ライン内で横方向に処理している． いま、このような処理において、内側のＤｏループ、す
なわち横方向の処理が並列に処理できれば高速化が達成
できるが、この処理では新しいＩＰ　（Ｉ，Ｊ）を求め
るときには、その直前で求めた新しいＩＰ　（１−１，
Ｊ）を使う必要があり、１画素づつ逐次的にしか処理で
きない。

これを、第５図を用いて説明する。

第５図は、５１２Ｘ５１２画素の画像を示し、各格子は
その画素を示すとする． いま、処理しようとしている画素ＩＰ　（Ｉ，Ｊ）は、
第５図の○印をつけた画素とする．このときＸ印のつい
た画素は、ＩＰの新しい画素値を計算する前に更新され
ていなければならない．第１２図の内側のＤｏループ、
すなわち横方向の処理にのみ着目すると、ＩＰの新しい
画素値を計算するためには、ＩＰの一つ手前の画素ＩＰ
（Ｉ−１．Ｊ）が更新されていなければならない。

従って、横方向には、１画素づつ逐次的にしか処理でき
ない． 〔課題を解決するための手段〕 本発明の画像処理装置の構成は、２値画像の３×３近傍
演算処理を行う装置において、画像を保持する画像メモ
リと、入力画像を、１ライン毎に逐次的に読み出す画像
読み出し機構と、その１ライン内の処理のうち、現在処
理中の１ライン内の全ての画素について、１つ手前の画
素の処理結果がＯの場合を仮定し、各画素の出力の値を
並列に求める並列演算機構と、前記手前の画素の処理結
果が１の場合を仮定し、・各画素の出力の値を並列に求
める並列演算機構と、前記１つ手前の画素の処理結果を
仮定して得られた仮の出力値を１ライン分保持する結果
格納部と、この結果格納部の中から、順に真の出力値を
決めるための処理を行う出力決定機構と、その決定され
た出力値をもとに、画像メモリを更新する機構を有する
ことを特徴とする． 〔作用〕 本方式は、第１２図に示した横方向の処理のうち、絶対
に逐次的にしか処理できない部分を抽出し、その他の部
分を並列処理することにより、高速化を図るものである
。

ただし、並列に処理するためには、入力がＯが１か未確
定の時に、その両方の場合について計算しテーブルを作
成するため、計算量は増加する。

しかし、並列に処理できる部分は、並列処理装置を用い
ることにより、処理時間を大幅に短くすることが出来る
． 〔実施例〕 次に、本発明の実施例について図面を用いて説明する． 第１図は、本発明の画像処理方式の一実施例の構成を示
すフロー図である． 処理対象の画像は２値画像であるので、入力、出力の各
画素値はＯか１である。

従って、横方向の処理の逐次性は、直前の画素の出力が
０か１かが分からないことによるものとみなせる。

そこで、入力画像を１ラインずつ取り込み（Ｓ１）なが
ら、直前の画素の出力がＯの場合と１の場合を仮定し（
Ｓ２）、その両方の場合について仮の出力値を求める（
Ｓ３０およびＳ３１），この仮の出力値の計算には、前
の画素の出力値を必要としないので、横方向１ライン分
を並列に処理できる。

仮の出力値を求めた後、まず最初の画素の出力値を決定
し、その値を初期値として仮の出力値を順にたどって行
き、各画素の真の出力値を決定する（Ｓ４）。

これをフォートランプログラムを例に、第６図を用いて
説明する。

入力画像をＩＰ　（５１２，５１２）とする．第６図に
示した処理は、入力画像の各画素を周辺３×３近傍の画
素値を調べ、新しい画素値を求める、出力画素値を書き
込むという処理を、画像の縦方向に処理しながら、さら
に各ライン内で横方向に処理している。

また、横方向の処理を、テーブルを作成するためのＤｏ
ループ２０と、テーブルをもとに出力値を決定するＤｏ
ループ３０とに分けて処理している． この処理において、テーブルを作成するＤｏループ２０
では、ＩＰ　（１−１．Ｊ）の出力値は使用しないので
、全ての■について並列に処理する． 以上の横方向の処理を、Ｄｏルーブ１ｏによって、全て
のラインについて繰り返し行う．第６図の下側のＤｏブ
ール３０、すなわちテーブルをたどって行く部分は、逐
次的に処理する．次に、本発明の実施例について図面を
用いて説明する． 第２図は、本発明の一実施例である画像処理装置の楕戒
を示すブロック図である．第２図の実施例は、画像メモ
リ２１と、画像読み出し部２２と、１つ前の画素の出力
がＯの場合の出力計算部２３と、１つ前の画素の出力が
１の場合の出力計算部２４と、出力値テーブル２５と、
出力値選択部２６と、画像メモリ更新部２７から構成さ
れている。

本実施例では、画像全体の処理の内、画像の横方向１ラ
インについて出力値を計算する方法について述べる．縦
方向の処理は、この横方向１ラインの処理を繰り返し適
用すればよい． 画像メモリ２１は、入力画像を保持しており、また出力
画像もここに書かれる．データの読み書きは、１ライン
を単位として行われる。

画像読み出し部２２は、これから１ライン処理するのに
必要な情報を、画像メモリ２１より読み出し、出力計算
部２３および２４に与える。

出力計算部２３は、画像読み出し部２２から与えられた
情報を基に、１つ前の画素の出力がＯの場合について、
１ラインの全画素の出力を並列に計算し、その結果を出
力値テーブル２５へ書き込む． 出力計算部２４は、画像読み出し部２２から与えられた
情報を基に、１つ前の画素の出力が１の場合について、
１ラインの全画素の出力を並列に計算し、その結果を出
力値テーブル２５へ書き込む． 出力値テーブル２５は、出力計算部２３および２４の計
算結果を保持する． 出力値選択部２６は、出力値テーブル２５の先頭から順
にたどりながら出力画素値を決定し、その結果を画像メ
モリ更新部２７へ渡す。

画像メモリ更新部２７は、出力値選択部２６から渡され
た最終的な出力値を画像メモリ２１に書き込む． 第７図は、画像読み出し部２２の構戒を示す図である． 画像読み出し部２２は、現在処理中のラインの１つ上の
ラインのデータを保持するバッファ８１、現在処理中の
ラインのデータを保持するバッファ８２、現在処理中の
ラインの１つ下のラインのデータを保持するバッファ８
３、バッファ８１〜８３のデータをもとに出力計算部２
３〜２４の並列処理装置に渡すデータを生戒するデータ
変換部８４、メモリから読み出したデータをバッファ８
３へ格納するための信号線８０１、出力選択部２６で得
られた結果をバッファ８１へ格納するための信号線８０
２、データ変換部８４で生戒されたデータを出力計算部
２３〜２４へ渡すための信号線８０３、８０４、バッフ
ァ８１〜８３の内容をデータ変換部８４へ渡すための信
号線８０５〜８０７、１ラインの処理の終了後、処理対
象のラインの１つの下のラインのデータを保持するバッ
ファ８３の内容を次の処理対象とするためバッファ８２
へ転送するための信号線８０８から構成される． バッファ８１は、１ライン目の処理を行うときにはＯに
クリアされる． データ変換部８４は、バッファ８１〜８３に格納されて
いる３ラインのデータから、出力計算部２３〜２４にあ
る並列処理装置に与えるため、各画素毎に分割したデー
タを生成する。これを、第８図を用いて説明する。

第８図は、データ変換部８４の処理内容を説明するため
の図である． バッファ８１〜８３にはそれぞれ１ライン分のデータが
入っている．しかし、１画素の３×３近傍処理に必要な
データは、各ラインから３画素づつ、計９画素分のデー
タが必要である。各画素の計算毎に計算回路を用意した
場合、その各々にたいして対応する９画素分のデータを
与える必要がある．このデータの取り出しをデータ変換
部８４で行う．実際には、現在注目している画素の１つ
手前の画素の値は出力計算部２３〜２４でＯか１を仮定
して計算されるため渡す必要が無い．従って各処理対象
の画素について８画素分のデータを渡せばよい。

データ変換部８４の中には、処理する画素分のデータ取
り出し部があり、各画素の計算に必要な８画素分のデー
タを取り出し、信号線８０３、８０４へ出力する。出力
計算部２３は、画像読み出し部２２から渡された８画素
分のデータに、画素値０と仮定したデータを合わせて出
力値を計算する回路が、１ライン中の画素数分だけ用意
された並列計算機構である．従って１ライン分の出力を
同時に計算する。

出力計算部２４は、出力計算部２３と同様に、画像読み
出し部２２から渡された８画素分のデータに、画素値１
と仮定したデータを合わせて出力値を計算する回路が、
１ライン中の画素数分だけ用意された並列計算機構であ
る． 次に、出力値テーブル２５の構成を第９図を用いて説明
する． １ライン中の各画素の出力値が、その１つ前の画素の出
力がＯの場合と１の場合について、それぞれ格納されて
いる．例えば、第６番目の画素の出力値は、その１つ手
前の第５番目の画素の出力値がＯの場合は１、１の場合
は１である。従って、最初の画素の出力が決まると、こ
のテーブルをたどることによって、１ライン分の出力を
決定することができる。

第１０図は、出力選択部２６の構成を示す図である． 最初の画素値格納部１１１は、１ラインの始めの画素の
出力値を保持している。

この値は、画像読み出し部２２が、１ラインの情報を読
みだしたときに書き込まれる。

１ラインの処理は、最初の画素値格納部１１１が、その
値をテーブルアドレス計算部１１２に与えることにより
開始する． テーブルアドレス計算部１１２は、最初の画素値格納部
１１１から与えられた、最初の画素の出力値から、次の
画素値を格納しているテーブルアドレスを計算し、出力
値テーブル２５から値を読み出す． 出力値テーブル２５から読み出された値は、コピ一部１
１３でコピーされ、１つは出力し、もう一つはテーブル
アドレス計算部１１２に渡される． テーブルアドレス計算部１１２は、第９図における１ラ
イン中の画素の位置を１つずつ右へずらしながら、コピ
一部１１３から与えられた画素出力値によって、２つの
出力値の内の１つを選択し、その値が格納されているテ
ーブルアドレスを計算し、テーブル１６の値を読み出す
． テーブルアドレス計算部１１２およびコピ一部１１３は
、この処理を１ライン分繰り返し処理する． 〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明によれば、２値画像の３×
３近傍処理において、逐次的にしか処理できないものの
一部が並列に処理できるため、並列処理装置を用いるこ
とによって、処理が高速化できるという効果がある．こ
の効果を第１１図を用いて説明する． 第１１図は、従来の方式と本方式の処理時間を比較する
ための図である。第１１図において、（１）は従来の方
式による処理時間を示す図である．ａは画素値の読み込
み及び計算にかかる時間、ｂは計算結果の画素値を次の
画素に伝えるのにかかる時間である． 従来の方式の場合、１画素づつ逐次的に処理していたた
め、（１）に示すような時間がかかり、また並列処理す
ることはできなかった。

（２）は本方式による処理時間を示す図である。

本方式によれば、１つ手前の画素値をＯと１とに仮定し
て、それらを並列に処理するため、画素値の読み込み及
び計算にかかる時間は、全体でＡの長さになる．そして
、全ての画素値の読み込み及び計算が終わった後、計算
結果の画素値を次の画素に伝える処理Ｂを行う。ａとＡ
，ｂとＢは回路の構成によるので全く同一時間であると
はいえないが、ほぼ同じと考えられる．

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例である画像処理方式の構成
を示すフロー図、第２図は、本発明の一実施例である画
像処理装置の構成を示すブロック図、第３図は、入力画
像、出力画像の一例を示す図、第４図は、処理の順序を
示す図、第５図は、処理の逐次性を説明するための図、
第６図は、本方式による処理の一例を示すプログラムを
示す図、第７図は、画像読み出し部１２の構成を示す図
、第８図は、データ変換部７４の処理内容を説明するた
めの図、第９図は、出力値テーブル１６の構成を示す図
、第１０図は、出力選択部１７の楕戒を示す図、第１１
図は、従来の方式と本方式の処理時間を比較するための
図、第１２図は、従来の処理の一例を示すプログラムを
示す図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）２値画像の入力画像の画素を順に走査して、注目
   する画素の３×３近傍の画素値を用いた演算から、出力
   画素値を０にするか１にするかを決める処理において、
   前記入力画像を、１ライン毎に取り込み、出力する手段
   と、前記１ライン内の処理のうち、現在処理中の１ライ
   ン内の全ての画素について、１つ手前の画素の処理結果
   が０の場合と１の場合とを仮定する手段と、その仮定し
   た各々の場合について、１ライン内の各画素の仮の出力
   値を並列に求める手段と、前記１つ手前の画素の処理結
   果を仮定して得られた仮の出力値から、真の出力値を逐
   次的に決める処理を行う手段とを有することを特徴とす
   る画像処理方法。
2. （２）２値画像の３×３近傍演算処理を行う装置におい
   て、画像を保持する画像メモリと、入力画像を、１ライ
   ン毎に逐次的に読み出す画像読み出し機構と、その１ラ
   イン内の処理のうち、現在処理中の１ライン内の全ての
   画素について、１つ手前の画素の処理結果が０の場合を
   仮定し、各画素の出力の値を並列に求める並列演算機構
   と、前記手前の画素の処理結果が１の場合を仮定し、各
   画素の出力の値を並列に求める並列演算機構と、前記１
   つ手前の画素の処理結果を仮定して得られた仮の出力値
   を１ライン分保持する結果格納部と、この結果格納部の
   中から、順に真の出力値を決めるための処理を行う出力
   決定機構と、その決定された出力値をもとに、画像メモ
   リを更新する機構を有することを特徴とする画像処理装
   置。