JPH0614353B2 - Spatial filtering device - Google Patents

Spatial filtering device

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JPH0614353B2
JPH0614353B2 JP59063977A JP6397784A JPH0614353B2 JP H0614353 B2 JPH0614353 B2 JP H0614353B2 JP 59063977 A JP59063977 A JP 59063977A JP 6397784 A JP6397784 A JP 6397784A JP H0614353 B2 JPH0614353 B2 JP H0614353B2
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image
work
filter
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impulse response
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祥之 梅村
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Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T5/00Image enhancement or restoration
    • G06T5/20Image enhancement or restoration by the use of local operators

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の技術分野] 本発明は空間フィルタの技術分野に属する。Description: TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION The present invention belongs to the technical field of spatial filters.

[発明の技術的背景とその問題点] 空間フィルタリングは、画像処理の基本的な手法として
用いられ、そのフィルタの種類としては、雑音成分を除
去するためのスムージングフィルタ(低域通過フィル
タ)、低周波成分を押えて高周波数成分を強調し、画像
の微細な構造を見易くするためのハイパスあるいはエッ
ジ強調フィルタ、及び重要な情報を有する周波数帯域を
強調するバンドパスフィルタ等が挙げられる。
[Technical Background of the Invention and Problems Thereof] Spatial filtering is used as a basic method of image processing. The types of filters are smoothing filters (low-pass filters) for removing noise components and low filters. Examples thereof include a high-pass or edge enhancement filter for enhancing high-frequency components by pressing frequency components to make it easier to see a fine structure of an image, and a band-pass filter for enhancing a frequency band having important information.

ここで、前記ハイパスフィルタ及びバンドパスフィルタ
は、前記スムージングフィルタを利用して実現できる。
例えば、第1図(a)に示すように、原画線Aから、ス
ムージングフィルタ1を介したスムージング画像Bを引
けば、同図(b)に示す特性を有するハイパスフィルタ
3が実現でき、また、第2図(a)に示すように、スム
ージングフィルタリングの後に、前記ハイパスフィルタ
3を介せば、同図(b)に示す特性を有するバンドパス
フィルタ4が実現できる。
Here, the high pass filter and the band pass filter can be realized by using the smoothing filter.
For example, as shown in FIG. 1A, if a smoothing image B is drawn from the original image line A through the smoothing filter 1, a high-pass filter 3 having the characteristics shown in FIG. As shown in FIG. 2 (a), the band pass filter 4 having the characteristics shown in FIG. 2 (b) can be realized by passing through the high pass filter 3 after smoothing filtering.

次に、スムージングフィルタには、FFT法,一般係数
インパルスレスポンスによるコンボリューション法,3
×3フィルタを複数回施す方法,一様重みフィルタアル
ゴリズムによる方法が挙げられる。
Next, for the smoothing filter, the FFT method, the convolution method using the general coefficient impulse response, and 3
There are a method of applying a × 3 filter a plurality of times and a method of using a uniform weight filter algorithm.

この一様重みフィルタアルゴリズムによる方法とは、文
献(鳥脇,横井,福村:電子計算機による画像処理にお
ける高速アルゴリズム,情報処理,Vol.17,No.3,P.215
〜221(1976))に詳述されているものであり、先に挙げ
たスムージングフィルタの各種方法の中でも、最も高速
性を有している。
This uniform weight filter algorithm method is referred to in the literature (Toriwaki, Yokoi, Fukumura: High-speed algorithm in image processing by computer, information processing, Vol.17, No.3, P.215.
221 (1976)), it has the highest speed among the various smoothing filter methods mentioned above.

次に、前記文献における一様重みフィルタアルゴリズム
IIについて説明する。
Next, the uniform weight filter algorithm in the above document
II will be explained.

尚、フィルタのインパルスレスポンス(四角形状)は、 であり、一定値である。The impulse response (rectangular shape) of the filter is And is a constant value.

先ず、第1ステップで第3図(a)に示すような作業用
画像X′ (i,j)を作る。ここで、X′ (i,j)は、 と表わされる。これは、作業用画像X′ (i,j)は同図
(a)に示すように、4つの頂点すなわち(1,1),
(i,1),(1,j),(i,j)を有する四角形
(斜線で示す)領域における原画像濃度の加算値である
ことを意味している。この作業用画像X′ (i,j)を作る
のに要する演算回数は、1画素あたり2回の加算とな
り、その加算方法は、同図(b)に示すようになる。す
なわち、作業用画像X′ (i,j)を作るための加算順序
は、例えば第1ライン(j=1)の左端から右端へ、次
に、第2ライン(j=2)の左端から右端へというよう
に、ラスタスキャン方向に沿って行われ、W(作業用レ
ジスタの内容)には、X(1,j) ,X(2,j) ,…,X
(i-1,j) を計算する場合、 W←W+X(i,j) …(3) X′ (i,j)←W+X′ i,j-1) …(4) なる2回の加算を行なえば、作業用画像X′ (i,j)が得
られる。
First, in the first step, a working image X ' (i, j) as shown in FIG. 3 (a ) is created. Where X ' (i, j) is Is represented. This is because the working image X ′ (i, j) has four vertices, that is, (1,1), as shown in FIG.
This means that it is an added value of the original image densities in a quadrangle (indicated by diagonal lines) having (i, 1), (1, j), and (i, j). The number of calculations required to create this work image X ' (i, j) is two additions per pixel, and the addition method is as shown in FIG. That is, the addition order for creating the working image X ′ (i, j) is, for example, from the left end to the right end of the first line (j = 1), and then from the left end to the right end of the second line (j = 2). And so on, and W (contents of the work register) is X (1, j) , X (2, j) , ..., X in the raster scan direction.
To calculate (i-1, j) , W ← W + X (i, j) … (3) X ′ (i, j) ← W + X ′ i, j-1) … (4) If done, a working image X ' (i, j) is obtained.

次に、第2ステップで、前記ステップ1で得られた作業
用画像を基にスムージング画像Y(i,j) を得る。このス
ムージング画像Y(i,j) は、 と表わされ、その演算方法は、同図(c)に示すように
なる。すなわち、 によって、斜線で示す領域における加算値すなわちスム
ージング画像値が得られることにより、その演算速度
は、サポートサイズの大きさにかかわらず、極めて高速
となる(演算回数は1画素あたり4回)。
Next, in a second step, a smoothing image Y (i, j) is obtained based on the work image obtained in the step 1. This smoothing image Y (i, j) is The calculation method is as shown in FIG. That is, As a result, the added value in the shaded area, that is, the smoothed image value is obtained, so that the operation speed becomes extremely high regardless of the size of the support size (the number of operations is 4 times per pixel).

しかしながら、上記フィルタアルゴリズムでは斜め四角
形状のインパルスレスポンスによるフィルタリング処理
を行うことができない。
However, the above filter algorithm cannot perform the filtering process using the impulse response in the shape of a diagonal quadrangle.

また、上記フィルタアルゴリズムによるフィルタをも含
め、一般のスムージングフィルタは、空間周波数特性に
厳密さが要求されるような状況下では十分に満足のゆく
特性を得ることができない。その理由は、例えば第4図
に示す空間周波数特性図(サポートサイズ=35)から
も明らかなように、カットオフ周波数付近でかなり大き
なリップル(ゲインが振動すること)LPを伴っている
からである。このリップルは、擬像を生ずる原因とな
り、特に医用画像診断装置等において擬像を生ずると、
医師が誤診をする虞がある。
Further, a general smoothing filter including a filter based on the above filter algorithm cannot obtain a sufficiently satisfactory characteristic in a situation where the spatial frequency characteristic is required to be strict. The reason is that, as is clear from the spatial frequency characteristic diagram (support size = 35) shown in FIG. 4, for example, there is a considerably large ripple (a gain oscillates) LP near the cutoff frequency. . This ripple causes a pseudo image, and particularly when a pseudo image is generated in a medical image diagnostic apparatus or the like,
The doctor may make a misdiagnosis.

尚、直接実行アルゴリズムを用いることにより、リップ
ルを押えたフィルタの実現が可能となるが、演算速度が
激減してしまうという欠点を有する。
Although it is possible to realize a filter with suppressed ripples by using the direct execution algorithm, there is a drawback that the calculation speed is drastically reduced.

また、フィルタの性能を決める重要な要素に空間周波数
特性の方向性がある。これは、例えばω方向,ω
向,斜め方向で周波数特性がどのように変化するかを示
すものである。前記一様重みフィルタにおける周波数特
性の方向性は、第5図(a)に示すようになり(サポー
トサイズ=19×19)ω方向及びω方向に対する
周波数特性が良くない(方向により特性が異なる)。
An important factor that determines the filter performance is the directionality of the spatial frequency characteristics. This shows, for example, how the frequency characteristics change in the ω 1 direction, the ω 2 direction, and the oblique direction. The directionality of the frequency characteristic in the uniform weight filter is as shown in FIG. 5A (support size = 19 × 19), and the frequency characteristic in the ω 1 direction and the ω 2 direction is not good (the characteristic varies depending on the direction). different).

尚、同図(b)は同図(a)のI−I線断面を示すもの
である。
Incidentally, FIG. 7B shows a cross section taken along the line I-I of FIG.

[発明の目的] 本発明は、前記事情に鑑みて成されたものであり、斜め
四角形状のインパルスレスポンスによるフィルタリング
処理を高速に行い得る斜め四角形空間フィルタを有し
て、空間周波数特性に優れ、かつ、八角形状のインパル
スレスポンスによるフィルタリング処理を高速に行い得
る空間フィルタリング装置の提供を目的とする。
[Object of the Invention] The present invention has been made in view of the above circumstances, and has an oblique quadrangular spatial filter capable of performing a filtering process by an oblique quadrangular impulse response at high speed, and has excellent spatial frequency characteristics, Moreover, it is an object of the present invention to provide a spatial filtering device capable of performing a filtering process with an octagonal impulse response at high speed.

[発明の概要] 前記目的を達成するための本発明の概要は、対象となる
画像の近傍四角形領域の加算値を演算する一様重みフィ
ルタと、垂直方向に対して45゜の傾きを有し、かつ垂
直方向を軸として相対する2直線方向の原画像の加算値
を保持する作業用レジスタ群、特定画素の値がその位置
を始点とする前記2直線によって囲まれた領域内の原画
像の加算値となる作業用画像メモリ、前記レジスタ群に
原画像の画素を加算する加算部、前記作業用画像メモリ
内の1つ前に得た作業用画像と、前記作業用レジスタ群
の加算値とにより、逐次作業用画像を得て前記作業用画
像メモリに記憶する記憶手段、前記作業用画像メモリ上
で傾き45゜の四角形における4頂点の画素値の加減算
を行う演算手段とを有する斜め四角形空間フィルタとを
縦続接続したことを特徴とするものである。
[Outline of the Invention] An outline of the present invention for achieving the above-mentioned object is to have a uniform weight filter for calculating an added value of a rectangular region in the vicinity of a target image, and an inclination of 45 ° with respect to a vertical direction. , And a group of working registers that holds the added value of the original images in the two straight line directions that are opposed to each other with the vertical direction as the axis, and the value of a specific pixel of the original image in the region surrounded by the two straight lines starting from that position. A working image memory to be an added value, an adding unit that adds pixels of an original image to the register group, a working image obtained immediately before in the working image memory, and an added value of the working register group. An oblique quadrilateral space having storage means for sequentially obtaining work images and storing the work images in the work image memory, and computing means for performing addition and subtraction of pixel values at four vertices of a quadrangle having a 45 ° inclination on the work image memory. Vertical with filter It is characterized by continuous connection.

[発明の実施例] 以下、本発明の一実施例について図面を参照しながら説
明する。
[Embodiment of the Invention] An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

ここで、先ず、本発明の原理について説明する。Here, first, the principle of the present invention will be described.

画像のサイズをn×nとし、2組の作業用レジスタ群W
(W1 〜W2n-1)及びW′(W′1 〜W′2n-1)を用意
する。この作業用レジスタW及びW′は、第6図
(a),(b)に示すように、それぞれ斜め方向に1次
元状の画素の加算値を保持するものである。
Image size is n × n, and two sets of work register group W
(W 1 ~W 2n-1) and W is prepared '(W' 1 ~W '2n -1). As shown in FIGS. 6A and 6B, the work registers W and W'retain the added values of the one-dimensional pixels in the diagonal direction, respectively.

先ず、作業用画像X′(i,j) を作成する(ステップ
1)。この作業用画像X′(i,j) は、原画像X(i,j)
を、例えば第7図に示すように、斜線領域内で加算した
値であり、後述する逐次演算法により高速に得られる。
First, a work image X ' (i, j) is created (step 1). This working image X ′ (i, j) is the original image X (i, j).
Is a value obtained by adding in the shaded area as shown in FIG. 7, and can be obtained at high speed by the sequential calculation method described later.

第8図(a)及び(b)は、逐次演算法による作業用画
像X′(i,j) の作成を説明するための説明図である。同
図(a)の破線で示す領域の作業用画像の総和X′
(i,j) がすでに得られており、かつ、作業用レジスタW
i-j+n には、X(i,j) の一の前、すなわち原画線X
(i-1,j-1) までの和が保持され、また、レジスタW′
i+j には、X(i+1,j) の一つ前、すなわちX(i+1,j-1)
までの和が保持されているものとし、作業用画像X′
(i+1,j) (一点破線で示す領域内の原画像の総和)を求
める場合について説明する。レジスタWi-j+n ,W′
i+j を、 Wi-j+n ←Wi-j+n +X(i,j) …(7) W′i+j ←W′ i+j +X(i+1,j) …(8) により更新し、X′(i+1,j) を、 X′(i+1,j) ←X′(i,j) −Wi-j+n +W′i+J
…(9) により得る。以下、横方向にiを増加しつつ逐次演算す
る。1ラインの逐次演算が終了すると、各作業用レジス
タW及びW′には、縦のjラインめまでの加算値が保持
される。
FIGS. 8A and 8B are explanatory diagrams for explaining the creation of the working image X ′ (i, j) by the sequential calculation method. The sum X ′ of the work images in the area indicated by the broken line in FIG.
(i, j) has already been obtained, and the work register W
i-j + n is the one before X (i, j) , that is, the original line X
The sum up to (i-1, j-1) is held, and the register W '
i + j is one before X (i + 1, j) , that is, X (i + 1, j-1)
It is assumed that the sum up to
A case where (i + 1, j) (total sum of original images in the area indicated by the dashed line) is obtained will be described. Registers W i-j + n , W ′
i + j is expressed as W i-j + n ← W i-j + n + X (i, j) (7) W ′ i + j ← W ′ i + j + X (i + 1, j) … (8 ), X ′ (i + 1, j) is replaced by X ′ (i + 1, j) ← X ′ (i, j) −W i-j + n + W ′ i + J
… Obtained by (9). Hereinafter, sequential calculation is performed while increasing i in the horizontal direction. When the sequential calculation of one line is completed, the added values up to the vertical j-th line are held in the respective work registers W and W '.

次に、縦方向の次のライン、すなわちj+1ラインにお
けるX′(1,j+1) の演算について、同図(b)により説
明する。作業用レジスタW′j+1 には、jラインめまで
の加算値が保持されている。ここで、作業用レジスタ
W′j+1 を、 W′j+1 ←W′j+1 +X′(1,j+1) …(10) により更新し、X′(1,j+1) を、 X′(1,j+1) ←X′(1,j) +W′j+1 …(11) により得る。
Next, the calculation of X ' (1, j + 1) on the next vertical line, that is, the j + 1 line will be described with reference to FIG. The work register W ′ j + 1 holds the added value up to the j-th line. Here, the work register W ′ j + 1 is updated by W ′ j + 1 ← W ′ j + 1 + X ′ (1, j + 1) (10) to obtain X ′ (1, j + 1) Is obtained by X ′ (1, j + 1) ← X ′ (1, j) + W ′ j + 1 (11).

このようにして、三角形領域の加算値を有する作業用画
像X′(i,j) を得ることができる。
In this way, the working image X ' (i, j) having the added value of the triangular area can be obtained.

尚、この作業用画像X′(i,j) を得る際の演算回数は、
1画素あたり、約4回の加減算となる(定常状態で4
回,第1ラインでは0回,i=0の縦方向に進むときは
2回である)。
The number of calculations for obtaining this work image X ' (i, j) is
About 4 times of addition and subtraction per pixel (4 in steady state)
Times, 0 times in the first line, and twice when going in the vertical direction at i = 0).

次に、第9図に示すように、斜め四角形領域の加算値Y
(i,j) を求める(ステップ2)。
Next, as shown in FIG. 9, the added value Y of the diagonal rectangular area
Find (i, j) (step 2).

このY(i,j) は、先に得た作業用画像X′(i,j) を基
に、 Y(i+j) ←X′(i,j+L) +X′(i,j-L) −X′(i-L,j) −X′(i+L,j) …(12) により得ることができる。ここで(12)式におけるLはサ
ポートサイズを示している。
This Y (i, j) is Y (i + j) ← X ′ (i, j + L) + X ′ (i, jL) based on the work image X ′ (i, j) obtained previously. -X ' (iL, j) -X' (i + L, j) (12). Here, L in the equation (12) indicates the support size.

よって、斜め四角形状インパルスレスポンスによるフィ
ルタは、サポートサイズにかかわらず、1画素あたり、
7回の加減算にて実現できることになる(前記第1ステ
ップの演算回数をも含む)。
Therefore, the filter based on the diagonal rectangular impulse response is
This can be realized by seven additions and subtractions (including the number of calculations in the first step).

このようにして得られた斜め四角形状インパルスレスポ
ンスによるフィルタと、第3図によりすでに説明した四
角形状インパルスレスポンスによるフィルタとを用いる
と、八角形状インパルスレスポンスによるフィルタを実
現できる。すなわち、原画像に対して先ず四角形状イン
パルスレスポンスによるフィルタを施し、その結果に斜
め四角形状インパルスレスポンスによるフィルタを施す
と、その結果は八角形状インパルスレスポンスによるフ
ィルタを施した結果に等しくなる。これは、例えば第1
0図に示すように、一辺の長さ2aかつ重み1の一様四
角形状インパルスレスポンスAとそれに内接する斜め四
角形状インパルスレスポンスBとのたたみ込み積分が、
八角形状インパルスレスポンスCに等しいことに起因す
る。ここで、八角形状インパルスレスポンスCの重み
は、一様ではなく、同図i方向(縦,横方向)とk方向
(斜め方向)とでは、それぞれh〜hで示すよう
に、2次曲線あるいは1次曲線の組合せとなる。
An octagonal impulse response filter can be realized by using the oblique rectangular impulse response filter thus obtained and the rectangular impulse response filter already described with reference to FIG. That is, when the original image is first filtered by the quadrangular impulse response, and the result is filtered by the diagonal quadrangular impulse response, the result is equal to the result by the octagonal impulse response. This is, for example, the first
As shown in FIG. 0, the convolution integral of a uniform quadrangular impulse response A having a side length 2a and a weight of 1 and an oblique quadrangular impulse response B inscribed therein is
It is due to being equal to the octagonal impulse response C. Here, the weight of the octagonal impulse response C is not uniform, drawing the i direction (vertical, lateral direction) than the the k direction (diagonal direction), as indicated by h 1 to h 5 respectively, secondary It is a combination of curves or linear curves.

尚、前記h〜hはそれぞれ、 h=2a−k …(13) =2a−i …(16) h=(2a−i) …(17) である。In addition, h 1 to h 5 are respectively h 1 = 2a 2 −k 2 (13) h is a 4 = 2a 2 -i 2 ... ( 16) h 5 = (2a-i) 2 ... (17).

このような八角形状インパルスレスポンスにより、フィ
ルタリング処理を行うと、空間周波数特性の方向性を改
善することができるとともに、リップル成分を減少させ
ることができる。また、フィルタリング処理速度は、逐
次演算法により極めて高速となる。
When filtering processing is performed using such an octagonal impulse response, the directionality of the spatial frequency characteristic can be improved and the ripple component can be reduced. Further, the filtering processing speed becomes extremely high by the sequential calculation method.

次に、上記原理に則った本発明の一実施例について第1
1図から第14図をも参照しながら説明する。
Next, the first embodiment of the present invention based on the above principle will be described.
The description will be made with reference to FIGS. 1 to 14 as well.

第11図は本発明に係る空間フィルタリング装置の構成
を示すブロック図である。同図5aは原画像を記憶する
原画像メモリ、5bは前記原画像メモリ5aより読み出
された原画像を入力し、四角形状インパルスレスポンス
によるフィルタリング処理を行う第1のフィルタ部(す
なわち一様重みフィルタ)、5cは前記第1のフィルタ
部5bの出力を記憶する第1のフィルタリング画像メモ
リ、5dは前記第1のフィルタリング画像メモリ5cよ
り読み出された画像を入力し、斜め四角形状インパルス
レスポンスによるフィルタリング処理を行う第2のフィ
ルタ部(すなわち斜め四角形空間フィルタ)、5eは前
記第2のフィルタ部5dによるフィルタリング処理結果
を記憶する第2のフィルタリング画像メモリであり、こ
の第2のフィルタリング画像メモリ5dの記憶内容は、
すでに説明したように、原画像を、八角形状インパルス
レスポンスによりフィルタリング処理した結果となる。
FIG. 11 is a block diagram showing the configuration of the spatial filtering device according to the present invention. FIG. 5A shows an original image memory for storing an original image, and 5b is a first filter unit (that is, uniform weight) for inputting an original image read from the original image memory 5a and performing a filtering process by a rectangular impulse response. (Filter) 5c is a first filtered image memory for storing the output of the first filter unit 5b, and 5d is an image read out from the first filtered image memory 5c, and a diagonal rectangular impulse response is used. A second filter unit (that is, a diagonal quadrilateral spatial filter) 5e for performing the filtering process is a second filtering image memory for storing the filtering process result by the second filtering unit 5d, and the second filtering image memory 5d. The memory contents of
As described above, this is the result of filtering the original image with the octagonal impulse response.

次に、前記第2のフィルタ部5dの構成について、第1
2図を基に説明する。
Next, regarding the configuration of the second filter unit 5d,
It will be described with reference to FIG.

第12図は第11図における第2のフィルタ部5dの構
成を示すブロックである。同図7は前記第1のフィルタ
リング画像メモリ6より読み出された画像X(i,j) を基
に作業用画像X′(i,j) を作成する作業用画像作成手段
(詳細を後述する)である。この作業用画像作成手段7
により作成された作業用画像X′(i,j) は、演算手段8
(詳細を後述する)を介して第2のフィルタリング画像
メモリ5eに記憶される。
FIG. 12 is a block diagram showing the configuration of the second filter unit 5d in FIG. FIG. 7 shows a work image creating means for creating a work image X ' (i, j) based on the image X (i, j) read from the first filtered image memory 6 (details will be described later). ). This work image creating means 7
The working image X ′ (i, j) created by
It is stored in the second filtered image memory 5e via (details will be described later).

尚、10は前記第1のフィルタリング画像メモリ5c,
作業用画像作成手段7内の後述する作業用画像メモリ1
7(第13図)及び第2のフィルタリング画像メモリ5
eの書き込み読み出しのアドレスを制御するアドレス制
御手段である。
Incidentally, 10 is the first filtered image memory 5c,
Work image memory 1 described later in work image creating means 7
7 (FIG. 13) and the second filtered image memory 5
It is an address control means for controlling the write / read address of e.

次に、前記作業用画像作成手段7の構成について、第1
3図を基に説明する。同図11は前記第1のフィルタリ
ング画像メモリ5cより読み出された原画素Xi,j)
後述する作業用レジスタ群(w)13より読み出された
値Wi-j+n (i−j+nはレジスタ番号)を加算する加
算部、13は複数のレジスタより成り、かつ、前記加算
部11の出力を保持する作業用レジスタ群(W)、12
は前記第1のフィルタリング画像メモリ5cより読み出
された原画素X(i+1,j) と後述する作業用レジスタ群
(W′)13より読み出された値W′i+j とを加算する
加算部、14は複数のレジスタより成り、かつ、前記加
算部12の出力を保持する作業用レジスタ群(W′)、
15は前記加算部12の出力と後述する作業用画像メモ
リ17より読み出された作業用画像X′(i,j) とを加算
する加算部、16は前記加算部11の出力と前記加算部
15の出力との差を算出する減算部、17は前記減算部
16の出力を記憶する作業用画像メモリである。
Next, regarding the configuration of the work image creating means 7,
It will be described based on FIG. FIG. 11 shows the original pixel X i, j) read from the first filtered image memory 5c and the value W i-j + n (i-) read from a work register group (w) 13 described later. j + n is an adder unit for adding the register numbers, 13 is a working register group (W), which is composed of a plurality of registers and holds the output of the adder unit 11,
Is the sum of the original pixel X (i + 1, j) read from the first filtered image memory 5c and the value W'i + j read from the work register group (W ') 13 described later. An adder unit 14 for operation, which comprises a plurality of registers, and which holds the output of the adder unit 12 (W '),
Reference numeral 15 is an adder that adds the output of the adder 12 and a work image X ' (i, j) read from a work image memory 17 described later, and 16 is the output of the adder 11 and the adder. A subtraction unit for calculating the difference from the output of 15, and a work image memory 17 for storing the output of the subtraction unit 16.

尚、前記作業用レジスタ群(W)13及び前記作業用レ
ジスタ群(W′)14並びに前記作業用画像メモリ17
の書き込み読み出しは、アドレス制御手段10により行
われる。また、前記作業用画像メモリ17の記憶内容す
なわち作業用画像X′(i,j) は、後述するように、演算
手段8(第12図)の演算に供される。
Incidentally, the work register group (W) 13, the work register group (W ′) 14 and the work image memory 17
The address read / write is performed by the address control unit 10. The stored contents of the work image memory 17, that is, the work image X ' (i, j), is used for the calculation of the calculating means 8 (FIG. 12), as described later.

次に、前記演算手段8の構成について、第14図を基に
説明する。この演算手段8は、第10図に示すように、
第1のフィルタ部5bにより処理された四角形領域Aに
内接する斜め四角形領域Bについて演算するようになっ
ている。同図18は前記作業用画像メモリ17より読み
出された作業用画像X′(i,j+L) とX′(1,j-L) とを加
算する加算部、19は前記作業用画像メモリ17より読
み出された画素X′(i-L,j) と作業用画像X′(i+L,j)
とを加算する加算部、20は前記加算部18と加算部1
9との差を算出する減算部であり、この減算部20の出
力Y(i,j) が第2のフィルタリング画像メモリ5eに記
憶される。
Next, the structure of the calculating means 8 will be described with reference to FIG. This computing means 8 is, as shown in FIG.
The calculation is performed on the diagonal rectangular area B inscribed in the rectangular area A processed by the first filter unit 5b. FIG. 18 is an addition unit for adding the work images X ′ (i, j + L) and X ′ (1, jL) read from the work image memory 17, and 19 is the work image memory 17 Pixel X ' (iL, j) read out and work image X' (i + L, j)
And an adder unit 20 for adding and
9, which is a subtraction unit for calculating the difference with 9, and the output Y (i, j) of the subtraction unit 20 is stored in the second filtered image memory 5e.

尚、四角形状インパルスレスポンスによるフィルタリン
グ処理は、すでに述べた文献記載のアルゴリズムIIの実
行により容易に実現することができるので、第11図に
おける第1のフィルタ部5bの詳細な構成は省略するこ
ととする。
Since the filtering process by the rectangular impulse response can be easily realized by executing the algorithm II described in the above-mentioned document, the detailed configuration of the first filter unit 5b in FIG. 11 is omitted. To do.

次に、以上のように構成される装置の作用について説明
する。
Next, the operation of the device configured as described above will be described.

先ず、作業用画像作成手段7による作業用画像の作成
(ステップ1)について説明する。アドレス制御手段1
0のアドレス制御により、第1のフィルタリング画像メ
モリ5cから順次走査されて読み出された原画素X
(i,j) と作業用レジスタ群(W)13から読み出された
値Wi-j+n とが加算部11により加算され、その結果が
同一レジスタ(Wi-j+n )に保持される。すなわちW
i-j+n が更新される(前(7)式)。また、前記第1のフ
ィルタリング画像メモリ5cから読み出された原画像X
(i+1,j)と作業用レジスタ群(W′)14から読み出さ
れた値W′i+j とが加算部12により加算され、その結
果が同一レジスタ(W′i+j )に保持される。すなわ
ち、W′i+j が更新される(前(8)式)。さらに、前記
加算部12の出力と前記作業用画像メモリ17から読み
出された作業用画像X′(i,j) とが加算部15により加
算され、その結果が減算部16に入力され、前記加算部
11の出力との減算に供される。よって、この減算部1
1の出力X′(i+1,j) は、前(9)式に示すようになり、
このX′(i+1,J) が、作業用画像メモリ17のアドレス
(i+1,j)に記憶される。以上の動作が横方向(i
を増加する方向)に走査される毎に繰り返される。
First, the creation of a work image by the work image creating means 7 (step 1) will be described. Address control means 1
With the address control of 0, the original pixel X sequentially scanned and read from the first filtered image memory 5c.
(i, j) and the value W i-j + n read from the work register group (W) 13 are added by the adder 11, and the result is held in the same register (W i-j + n ). To be done. Ie W
i-j + n is updated (formula (7) above). Further, the original image X read from the first filtered image memory 5c
(i + 1, j) and the value W'i + j read from the work register group (W ') 14 are added by the adder 12, and the result is stored in the same register ( W'i + j ). Retained. That is, W'i + j is updated (formula (8)). Further, the output of the adder 12 and the work image X ′ (i, j) read from the work image memory 17 are added by the adder 15, and the result is input to the subtractor 16 and It is used for subtraction from the output of the adder 11. Therefore, this subtraction unit 1
The output X ' (i + 1, j) of 1 becomes as shown in the previous equation (9),
This X ' (i + 1, J) is stored at the address (i + 1, j) of the work image memory 17. The above operation is performed in the lateral direction (i
In the increasing direction).

尚、縦方向の走査についての機能については図示してい
ないが、同様に行い得る。すなわち、第8図(b)を基
にすでに説明したように、1ラインの逐次演算が終了す
ると、作業用レジスタ群(W)13及び作業用レジスタ
(W′)14には、縦のjラインめまでの加算値が保持
されることになる。よって、縦方向の次のライン(j+
1ライン)は、前(10)式のごとく作業用レジスタ群
(W′)14から読み出される値W′j+1 を更新し、前
記(11)式により容易に得ることができる。
Although the function for the vertical scanning is not shown, it can be similarly performed. That is, as already described with reference to FIG. 8 (b), when the sequential operation for one line is completed, the work register group (W) 13 and the work register (W ') 14 have vertical j lines. The added value up to this point will be retained. Therefore, the next vertical line (j +
(1 line) updates the value W'j + 1 read from the work register group (W ') 14 as in the expression (10), and can be easily obtained by the expression (11).

このようにして、作業用画像メモリ17内に作業用画像
(i,j) が作られる。
In this way, the work image X (i, j) is created in the work image memory 17.

また、この作業用画像X′(i,j) 作成(ステップ1)の
際の演算回数は定常状態で1画素あたり、4回(加算部
11,12,15及び減算部16にてそれぞれ1回とな
る)となる。
Further, the number of calculations for creating this work image X ′ (i, j) (step 1) is 4 times per pixel in the steady state (once in each of the adders 11, 12, 15 and the subtractor 16). Will be).

次に、前記ステップ1で作成された作業用画像X′
(i,j) を基に、演算手段8により、斜め四角形領域(第
9図参照)の加算値Y(i,j) を演算する(ステップ
2)。作業用画像メモリ17から、それぞれ異なるアド
レスにて読み出された作業用画像X′(i,j+1) 及びX′
(i,j-L) は、加算部18により加算され、また、作業用
画像X′(i-L,j) 及びX′(i+L,j) は、加算部19にて
加算される。そして、この加算部19の出力及び前記加
算部18の出力との差が減算部20にて算出される。こ
れは、前(12)式の実行であり、前記減算部20の出力Y
(i,j) は、斜め四角形状インパルスレスポンスによるフ
ィルタリング結果として、第2のフィルタリング画像メ
モリ5eに一旦記憶される。
Next, the work image X'created in step 1 above.
Based on (i, j) , the calculating means 8 calculates the added value Y (i, j) of the diagonal quadrangular area (see FIG. 9) (step 2). Work images X ′ (i, j + 1) and X ′ read from the work image memory 17 at different addresses.
(i, jL) is added by the adder 18, and the work images X ′ (iL, j) and X ′ (i + L, j) are added by the adder 19. Then, the difference between the output of the adder 19 and the output of the adder 18 is calculated by the subtractor 20. This is the execution of the equation (12), and the output Y of the subtraction unit 20
(i, j) is temporarily stored in the second filtered image memory 5e as a filtering result by the diagonal rectangular impulse response.

尚、斜め四角形領域の加算値Y(i,j) を演算(ステップ
2)する際の演算回数は3回(加算部18,19及び減
算部20にてそれぞれ1回)となる。よって、斜め四角
形状インパルスレスポンスによるフィルタリング処理の
減算回路は、サポートサイズにかかわらず、7回(ステ
ップ1で4回,ステップ2で3回)となり、その処理速
度は高速となる。
Note that the number of calculations when calculating the added value Y (i, j) of the diagonal quadrangular region (step 2) is three (one in each of the adders 18 and 19 and the subtractor 20). Therefore, the subtraction circuit for the filtering process using the diagonal quadrangular impulse response becomes 7 times (4 times in step 1 and 3 times in step 2) regardless of the support size, and the processing speed becomes high.

以上説明した斜め四角形フィルタを用いれば、第10図
を基にすでに説明したように、八角形状インパルスレス
ポンスによるフィルタリング処理を高速に行い得る。す
なわち、第1のフィルタ部5bにおいて、四角形状イン
パスルレスポンスによるフィルタリング処理を行った後
に、第2のフィルタ部5dにおいて、斜め四角形状イン
パルスレスポンスによるフィルタリング処理を行えば良
い(その逆も可)。
By using the oblique quadrangle filter described above, the filtering process using the octagonal impulse response can be performed at high speed, as already described with reference to FIG. That is, the first filter unit 5b may perform the filtering process using the rectangular impulsive response, and then the second filter unit 5d may perform the filtering process using the diagonal rectangular impulse response (or vice versa).

ここで、第1のフィルタ部5b及び第2のフィルタ部5
dにおける演算回路の合計は、1画素あたり11回(4
+7)となり、高速に行い得る。
Here, the first filter unit 5b and the second filter unit 5
The total number of arithmetic circuits in d is 11 times per pixel (4
+7), which can be performed at high speed.

以上、本発明の一実施例について説明したが、本発明
は、前記実施例に限定されるものではなく、本発明の要
旨の範囲内で適宜に変形実施が可能であるのはいうまで
もない。
Although one embodiment of the present invention has been described above, it is needless to say that the present invention is not limited to the above embodiment and can be appropriately modified within the scope of the gist of the present invention. .

[発明の効果] 以上説明した本発明によれば、斜め四角形状インパルス
レスポンスによるフィルタリング処理が高速に行い得る
斜め四角形空間フィルタを有して、空間周波数特性に優
れ、かつ、八角状のインパスルレスポンスによる空間フ
ィルタリング処理を高速に行い得る空間フィルタリング
装置を提供することができる。
[Effects of the Invention] According to the present invention described above, an octagonal impulse response having an excellent spatial frequency characteristic is provided by using an oblique quadrilateral spatial filter capable of performing filtering processing by the diagonal quadrangular impulse response at high speed. It is possible to provide a spatial filtering device capable of performing the spatial filtering processing by the method at high speed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図(a),(b)はハイパスフィルタの実現を説明
するための説明図、第2図(a),(b)はバンドパス
フィルタの実現を説明するための説明図、第3図
(a),(b),(c)は一様重みフィルタアルゴリズ
ムを説明するための説明図、第4図は一様重みフィルタ
(四角形状インパルスレスポンス)の空間周波数特性を
示す特性図、第5図(a),(b)は一様重みフィルタ
における空間周波数特性の方向性を示す特性図、第6図
(a),(b)及び第7図並びに第8図(a),(b)
は斜め四角形状インパルスレスポンスによるフィルタリ
ング処理の原理(第1ステップ)を説明するための説明
図、第9図は斜め四角形状インパルスレスポンスによる
フィルタリング処理の原理(第2ステップ)を説明する
ための説明図、第10図は八角形状インパルスレスポン
スの実現を説明するための説明図、第11図は本発明に
係る空間フィルタリング装置の構成を示すブロック図、
第12図は斜め四角形空間フィルタの構成を示すブロッ
ク図、第13図及び第14図はそれぞれ第12図の主要
部の詳細な構成を示すブロック図である。 5b……第1のフィルタ部(一様重みフィルタ)、 5d……第2のフィルタ部(斜め四角形空間フィル
タ)、 7……作業用画像作成手段、8……演算手段、 11,12……加算部、 13……作業用レジスタ群(W)、 14……作業用レジスタ群(W′)。
1 (a) and 1 (b) are explanatory diagrams for explaining the realization of a high-pass filter, and FIGS. 2 (a) and 2 (b) are explanatory diagrams for explaining the realization of a band-pass filter, and FIG. (A), (b), (c) are explanatory diagrams for explaining the uniform weight filter algorithm, and FIG. 4 is a characteristic diagram showing a spatial frequency characteristic of the uniform weight filter (rectangular impulse response). FIGS. 6 (a) and 6 (b) are characteristic diagrams showing the directionality of the spatial frequency characteristic in the uniform weight filter, FIGS. 6 (a), 6 (b) and 7 and 8 (a), 8 (b).
Is an explanatory view for explaining the principle (first step) of the filtering processing by the diagonal rectangular impulse response, and FIG. 9 is an explanatory view for explaining the principle (second step) of the filtering processing by the diagonal rectangular impulse response. FIG. 10 is an explanatory diagram for explaining the realization of an octagonal impulse response, and FIG. 11 is a block diagram showing the configuration of a spatial filtering device according to the present invention.
FIG. 12 is a block diagram showing the configuration of the diagonal quadrangular spatial filter, and FIGS. 13 and 14 are block diagrams showing the detailed configuration of the main parts of FIG. 12, respectively. 5b ... first filter section (uniform weighting filter), 5d ... second filter section (oblique quadrilateral spatial filter), 7 ... work image creating means, 8 ... computing means, 11, 12 ... Adder, 13 ... Working register group (W), 14 ... Working register group (W ').

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】対象となる画像の近傍四角形領域の加算値
を演算する一様重みフィルタと、垂直方向に対して45
゜の傾きを有し、かつ垂直方向を軸として相対する2直
線方向の原画像の加算値を保持する作業用レジスタ群,
特定画素の値がその位置を始点とする前記2直線によっ
て囲まれた領域内の原画像の加算値となる作業用画像メ
モリ,前記レジスタ群に原画像の画素を加算する加算
部,前記作業用画像メモリ内の1つ前に得た作業用画像
と、前記作業用レジスタ群の加算値とにより、逐次作業
用画像を得て前記作業用画像メモリに記憶する記憶手
段,前記作業用画像メモリ上で傾き45゜の四角形にお
ける4頂点の画素値の加減算を行う演算手段とを有する
斜め四角形空間フィルタとを縦続接続したことを特徴と
する空間フィルタリング装置。
1. A uniform weight filter for calculating an added value of a rectangular region in the vicinity of a target image and 45 in the vertical direction.
A working register group that has an inclination of ° and holds the added value of the original images in two straight line directions that are opposite to each other with the vertical direction as the axis
A working image memory in which the value of a specific pixel is the added value of the original image in the area surrounded by the two straight lines starting from that position, an adder for adding the pixels of the original image to the register group, the working Storage means for sequentially obtaining a work image by the work image obtained immediately before in the image memory and the added value of the work register group and storing the work image in the work image memory; And a diagonal quadrangular spatial filter having arithmetic means for performing addition and subtraction of pixel values of four vertices in a quadrangle having an inclination of 45 ° are cascade-connected.
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