JPH0638041A - 画像処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明の目的は、画素単位でフィルター係数を
変更でき、１画面中に数種類の空間フィルターを設定可
能な画像処理装置の提供にある。 【構成】本発明の画像処理装置は、空間フィルター２２
の各係数を選択するための係数選択情報が、少なくとも
画素単位の領域に対応させて記憶され、各画素データ入
力に同期して、当該画素が所属する領域に割り付けられ
た係数選択情報に対応した係数選択信号を発生させる係
数選択信号発生手段５２と、係数選択信号発生手段５２
から発生した係数選択信号に基づいて、予め記憶されて
いる複数の係数の中から該当する係数を読出し、その読
出された係数を空間フィルター２２に設定する係数設定
手段３６〜４０，４１〜４５とを具備してなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、入力画像に各種の画像
処理を施す画像処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ｉ×ｊのマトリクスからなる
空間フィルターに任意の係数を設定して所定のフィルタ
リング機能を持たせ、その空間フィルターを用いて画像
データをフィルタリング処理し、例えば入力画像に対し
てエッジ強調やノイズ除去等の処理を施す画像処理装置
が知られている。この様な画像処理装置に備えられる空
間フィルターの構成例を図６に示す。

【０００３】同図に示す空間フィルターは、３×３のマ
トリクスからなり、各行は対応するラインの画素データ
を順次ラッチするデータラッチ回路１〜３が直列に設け
られている。各データラッチ回路１〜３でラッチされた
画素データは、それぞれ対応して設けられた乗算部４〜
６で所定の係数を乗算される。これら各乗算部４〜６に
設定される係数は、係数レジスタ７〜９に記憶されてお
り、各々対応する係数ラッチ回路１１〜１３を介して各
乗算部４〜６へ与えられる。

【０００４】第１段目の行１４には１ライン目の画素デ
ータが入力され、第２，第３段目の行１５，１６には２
ライン目，３ライン目の画素データがそれぞれ入力さ
れ、各データラッチ回路でラッチされた画素値と、対応
する各係数レジスタに記憶されている係数との積が加算
器１７に入力される。そして加算器１７が入力する９個
の積を加算して、その加算値を空間フィルター出力す
る。

【０００５】この様に構成された空間フィルターでは、
フレーム画像データが連続する３ライン毎に第１〜第３
の行１４〜１６に入力する。そして１画素づつシフトさ
せて１ライン分の画素データの空間的なフィルタリング
処理を行う。なお、３×３のマトリクスからなるフィル
ターであれば、１回の積和演算で処理される画素は、マ
トリクスの中心部に位置する画素（２行２列目）であ
る。

【０００６】１ライン分の処理が終了すると、第１〜第
３の行１４〜１６に入力するラインデータを、１ライン
あるいは複数ラインだけ上下にシフトして再び１ライン
の画像データを処理する。

【０００７】ところで、上記空間フィルターは、各係数
レジスタ７〜９に記憶する係数により、局所平均、各種
微分、エッジ検出等の任意の画像処理機能を実現するこ
とができる。

【０００８】上記空間フィルターでは、各係数レジスタ
７〜９を不図示のＣＰＵのデータバスに接続し、各係数
レジスタ７〜９の係数をＣＰＵからデータバスを介して
書換えることができるように構成されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述したよ
うに従来の空間フィルターは、ＣＰＵが各係数レジスタ
の係数をデータバスを介して書換えるように構成されて
いるため、空間フィルターの係数を変更するためには、
ＣＰＵが全ての係数レジスタにデータバスを介してそれ
ぞれアクセスして、個々に係数を書換えなければならな
かった。そのため、空間フィルターが３×３のマトリク
スから構成されている場合には９回、５×５のマトリク
スから構成されている場合には２５回もの係数書換処理
が必要となる。この様なことから、従来の画像処理装置
で空間フィルターの係数を変更する場合は、１画面単位
で切換えるのが主であった。

【００１０】実際の画像処理では１画面中の任意の領域
に任意の係数に設定した空間フィルターを使いたいとい
う要望や、１画面中で数種類の空間フィルターを使用し
たいといった要望があったが、その様なフィルターの変
更を一般のパソコンの機能を使って実現するのは困難で
あった。

【００１１】本発明は以上のような実情に鑑みてなされ
たもので、処理速度を低下することなく最小１画素単位
で空間フィルターの係数を変更することができ、１画面
の任意の領域に任意の空間フィルターを設定したり、１
画面中に数種類の空間フィルターを設定できる画像処理
装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の画像処理装置は、空間フィルターの各係数を
選択するための係数選択情報が、少なくとも入力画像を
構成する各画素単位の領域に対応させて記憶され、各画
素データ入力に同期して、当該画素が所属する領域に割
り付けられた前記係数選択情報に対応した係数選択信号
を発生させる係数選択信号発生手段と、前記係数選択信
号発生手段から発生した係数選択信号に基づいて、予め
記憶されている複数の係数の中から該当する係数を読出
し、その読出された係数を前記空間フィルターに設定す
る係数設定手段と、を具備してなるものとした。

【００１３】

【作用】本発明の画像処理装置では、入力画像に対する
係数選択情報が、予め、少なくとも各画素単位の領域に
対応させて係数選択情報が係数選択信号発生手段に記憶
される。そして、画素データの入力に同期して、係数選
択信号発生手段から当該画素が所属する領域に割り付け
られた係数選択情報に対応した係数選択信号が発生され
る。

【００１４】一方、係数設定手段にはフィルター係数と
して設定可能な複数の係数が予め記憶され、係数選択信
号発生手段からの係数選択信号に基づいて選択された係
数が空間フィルターに設定される。

【００１５】よって、１つの画面中で最小１画素単位で
空間フィルターの係数が変更されるものとなり、任意の
領域にフィルターを設定したり、１画面中複数の種類の
フィルターを設定できるものとなる。

【００１６】

【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の実施例に
ついて説明する。

【００１７】図１には、本発明の一実施例に係る画像処
理装置の機能ブロックが示されている。本実施例の画像
処理装置は、カメラ２０から入力された画像信号をＡ／
Ｄ変換器２１でデジタル信号からなる画像データに変換
し、その画像データを５×５のマトリクスからなる空間
フィルター２２及び４ラインバッファ２３にそれぞれ入
力している。そして４ラインバッファ２３により１ライ
ン分，２ライン分，３ライン分，４ライン分、それぞれ
遅延された第２ラインから第５ラインまでの画像データ
を、空間フィルター２２に入力している。上記空間フィ
ルター２２の全体構成が図２に示されている。

【００１８】この空間フィルター２２は、第１〜第５の
ブロック２４−１〜２４−５に分割されており、第１の
ブロック２４−１にはＡ／Ｄ変換器２１から出力される
画像データがそのまま入力し、第２〜第５のブロック２
４−２〜２４−５には４ラインバッファ２３で１ライン
分から４ライン分まで順次遅延させた画像データがそれ
ぞれ入力する。上記第１〜第５のブロック２４−１〜２
４−５のブロック内の構造は、皆同じ構成となってい
る。図３には第１のブロック２４−１の構成が示されて
いる。

【００１９】第１のブロック２４−１は、直列に接続さ
れた５つのデータラッチ回路２５〜２９を備えており、
入力側端部に配置されたデータラッチ回路２５にＡ／Ｄ
変換器２１からの画像データが入力される。そしてブロ
ックに入力した画像データが５つのデータラッチ回路２
５〜２９を１画素づつシフトして、１ライン内で連続す
る５つの画素データが、第１のブロック２４−１に保持
される。

【００２０】上記各データラッチ回路２５〜２９に対し
て乗算部３１〜３５がそれぞれ設けられており、各デー
タラッチ回路２５〜２９がラッチした連続する５つの画
素データに対して各々設定されている係数を乗算してい
る。各乗算部３１〜３５から出力される積は、図２に示
す加算器３０へ入力する。

【００２１】また各乗算部３１〜３５に対応して係数レ
ジスタ群３６〜４０が設けられている。各係数レジスタ
群３６〜４０は、それぞれ１番から４番のレジスタから
なり、各レジスタに各々異なる数値の係数がセットされ
る。各レジスタ群３６〜４０に対する係数のセットは、
後述するＣＰＵからデータバスを介して行われる。

【００２２】各係数レジスタ群３６〜４０毎にセレクタ
４１〜４５が設けられており、そのセレクタ４１〜４５
は各々対応している係数レジスタ群３６〜４０の各レジ
スタに接続されている。これらセレクタ４１〜４５は、
対応する係数レジスタ群３６〜４０の複数のレジスタ
（１番〜４番）の中からどのレジスタの係数を選択する
か、外部から与えられる係数選択信号によって決定す
る。

【００２３】上記各セレクタ４１〜４５が選択した係数
は、各セレクタ４１〜４５に対応して設けられた係数ラ
ッチ回路４６〜５０を介して上記各乗算部３１〜３５へ
与えられる。

【００２４】なお、第２〜第５のブロック２４−２〜２
４−５に、それぞれ５つ設けられた各係数レジスタ群の
１番から４番の各レジスタにも４種類の係数が記憶され
ており、係数選択信号を受けた対応するセレクタにより
選択されて対応する乗算部に与えられる。

【００２５】一方、上記カメラ２０から入力される画像
信号が同期分離回路５１に入力され、そこで画像信号か
ら水平同期信号を分離し、その分離した水平同期信号を
係数選択用フレームメモリ５２に入力している。

【００２６】係数選択用フレームメモリ５２は、第１〜
第５のブロックの各係数レジスタ群における１番から４
番のレジスタから，いずれのレジスタを選択するかとい
った情報（以下、「係数選択情報」と呼ぶ）が格納され
ている。この係数選択用フレームメモリ５２には、カメ
ラ２０から画像処理装置に入力する入力画像の１画面に
対応させて、最小１画素の単位の領域で任意の係数選択
情報が割り付けられている。この係数選択情報の割り付
けは、ＣＰＵ５３から最小１画素の単位で領域指定する
ことによって行われる。

【００２７】係数選択用フレームメモリ５２に記憶され
た係数選択情報は、カメラ２０に同期して１ライン目か
ら読み出され、同期分離回路５１から入力する水平同期
信号によって読出しラインが順次変更される。係数選択
用フレームメモリ５２から読み出された係数選択情報
は、上記係数選択信号として各ブロックのセレクタに与
えられる。

【００２８】空間フィルター２２における各ブロック２
４−１〜２４−５の各乗算器３１〜３５で得られた画素
データと係数との積は加算器３０でその総和が求められ
る。加算器３０から出力される加算値は空間フィルタ出
力としてＤ／Ａ変換器５４に入力され、そこでアナログ
信号に変換されてから表示部５５に出力される。

【００２９】また同期分離回路５１で分離された同期信
号はＰＬＬ５６にも入力している。このＰＬＬ５６は、
同期分離回路５１からの同期信号に基づいて、上記Ａ／
Ｄ変換器２１、空間フィルター２２、４ラインバッファ
２３、Ｄ／Ａ変換器５４の動作を管理している。

【００３０】なお、係数レジスタ群から選択される係数
によっては、加算器３０での加算値が負になる場合があ
る。本実施例では加算器３０から出力される加算値を常
に正にするために加算値の桁上げを実施している。すな
わち、データバスに接続された係数レジスタ群５６に数
種類の正の係数を記憶しておく。そして係数レジスタ群
５６からセレクタ５７により所定の係数を選択し、その
選択した係数を係数ラッチ５８を介して加算器３０に入
力して加算している。次に、以上のように構成された本
実施例の動作について説明する。

【００３１】先ず、ＣＰＵ５３から第１〜第５のブロッ
ク２４−１〜２４−５の各係数レジスタ群３６〜４０
に、データバスを介して係数が設定される。例えば、各
ブロックにおける各係数レジスタ群３６〜４０の１番か
ら４番のレジスタに、“２”，“１”，“０”，“９”
の４種類の係数をセットする。ただし、負の係数を扱い
たい場合は、２の種類による係数をセットし、２の補数
表示を行う。

【００３２】ＣＰＵ５３から各ブロックの各係数レジス
タ群３６〜４０に記憶させた４種類の係数を使って、例
えば図４（ａ）に示すような係数をセットする場合につ
いて説明する。この様な係数をセットするためには、同
図（ｂ）に示すようにレジスター番号を指定する必要が
ある。

【００３３】そこで本実施例では、１画面中で図４
（ａ）に示す係数の空間フィルターを使用する領域に対
しては、係数選択用フレームメモリ５２の対応する領域
に、同図（ｂ）に示すようにレジスター番号を指定する
係数選択情報を記憶させている。なお、係数選択用フレ
ームメモリのビット数を削減したい場合、各セレクタ４
５にすべて同じレジスタが選択されるように選択信号を
同じにすれば良い。但し、この場合には、例えば各係数
レジスタ群３６〜４０の一番に相当するレジスタにそれ
ぞれ違う係数をセットする。この様にすれば、２ビット
の係数選択用フレームメモリで４程度の空間フィルター
が構成できる。

【００３４】カメラ２０から入力される画像信号は５ラ
インづつ空間フィルター２２に入力される。すなわち、
４ラインバッファ２３での遅延作用により、第１のブロ
ック２４−１に入力するデータに対して、１ライン前の
データが第２のブロック２４−２に入力し、以下同様に
３ライン，４ライン，５ライン手前のデータがそれぞれ
第３〜第５のブロック２４−３〜２４−５に入力する。

【００３５】あるラインの画素データがフィルタリング
処理対象となると、各ブロックの全ての係数ラッチ回路
（４６〜５０）に、上記クロック信号が係数変更信号と
して入力され、各々ラッチしている係数がリセットされ
る。また、一方では係数選択用フレームメモリ上で当該
画素データが属す領域の係数選択情報が係数選択信号と
して出力される。

【００３６】図４（ｂ）に示す例の場合であれば、第１
のブロック２４−１では、セレクタ４１には２番のレジ
スタを選択する係数選択信号が入力し、セレクタ４２〜
４５には、３番，１番，３番，２番の各レジスタを選択
する係数選択信号がそれぞそれ入力する。第２〜第５の
ブロック２４−２〜２４−５においても各セレクタに係
数選択情報に応じた係数選択信号がそれぞそれ入力す
る。その結果、各セレクタが係数選択信号に基づいてレ
ジスタを選択し、空間フィルター２２における５×５の
乗算部に図４（ａ）に示す係数が設定されることにな
る。

【００３７】この様にして、ある画素データに対し空間
フィルター２２に設定される５×５の係数が変更され
る。そして、フィルタリング対象となる画素データがラ
イン方向へ順次シフトしていき、フィルタリング対象画
素が変わる度に、その対象画素が係数選択用フレームメ
モリ上で属する領域に割り付けられた係数選択情報が係
数選択信号として発生し、上述したようにして空間フィ
ルター２２の係数が変更される。次に、本実施例の画像
処理装置を用いて、図５（ａ）に示す顕微鏡画像をフィ
ルタリング処理する場合について説明する。

【００３８】顕微鏡画像の特徴に応じて、画像中の任意
の箇所に、使用する空間フィルターを任意に決定する。
本例の場合であれば、同図（ｂ）に示すように、画像左
上の領域Ｒ１には局所平均、画像右下の領域Ｒ２には孤
立点検出、領域Ｒ１とＲ２との中間の領域Ｒ３にはエッ
ジ強調、さらに領域Ｒ３の中の所定の領域Ｒ４にはラプ
ラシアンの各フィルタリング処理を施す。

【００３９】そこで係数選択用フレームメモリ５２に対
して、領域Ｒ１〜Ｒ４のそれぞれに上記フィルタリング
処理を実現するための特定の係数を係数選択情報として
記憶させておく。

【００４０】この様に係数選択用フレームメモリ５２に
顕微鏡画像の領域Ｒ１〜Ｒ４に対応させて係数選択情報
を設定しておくことにより、図５（ａ）に示す顕微鏡画
像をフィルタリング処理する際に、フィルタリング対象
となっている画素データが所属する領域に割り付けられ
た係数選択情報に基づいて、空間フィルター２２の係数
が変更され、各領域毎に希望する画像処理が行われるも
のとなる。

【００４１】この様に本実施例によれば、係数選択用フ
レームメモリ５２に、入力画像に対応して最小１画素単
位の領域で任意の係数選択情報を割り付け、かつ各係数
レジスタ群に数種類の係数を記憶させておき、処理対象
となる画素データが属する領域に割り付けられた係数選
択情報に基づいて全てのセレクタに係数選択信号を与え
て、各係数レジスタ群から所望の係数を読み出してセッ
トするようにしたので、１画面内の任意の複数箇所に所
望のフィルタリング処理を施すことができ、最小１画素
単位で空間フィルターの係数を変更することができる。
しかもデータバスを介して係数レジスタを書換えるので
はないので、一般のパソコンで本実施例の装置を構成し
た場合にも、十分に実用に耐え得る画像処理速度を達成
できる。また空間フィルターの係数を１画素毎に変更で
きるので、入力画像に対するフィルタリング処理と相関
処理とを同時にできる。つまり、相関処理をフィルタリ
ング処理に加えることにより、特定の画像に対して最適
なフィルターを構成することができる。

【００４２】なお、本発明は上記一実施例に限定される
ものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変
形実施可能であり、例えば上記実施例ではフィルタリン
グ処理について説明したが、このフィルタリング処理の
他に補間処理，シェーディング，ＤＣＴ，パターン認識
等を行うこともできる。

【００４３】

【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、処
理速度をそれほど低下することなく最小１画素単位で空
間フィルターの係数を変更することができ、１画面の任
意の領域に任意の空間フィルターを設定したり、１画面
中に数種類の空間フィルターを設定できる画像処理装置
を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る画像処理装置の機能ブ
ロック図。

【図２】上記一実施例の画像処理装置に備えた空間フィ
ルターの全体構成図。

【図３】図２に示す空間フィルターの第１のブロックの
構成を示す図。

【図４】５×５の空間フィルターの係数、及びその係数
を設定するための係数選択番号を示す図。

【図５】顕微鏡画像、及びその顕微鏡画像を係数の違い
により領域分割したものを示す図。

【図６】従来の画像処理装置に備えられている空間フィ
ルターの構成図。

【符号の説明】

２０…カメラ、２２…空間フィルター、２３…４ライン
バッファ、２５〜２９…データラッチ回路、３０…加算
器、３１〜３５…乗算部、３６〜４０…係数レジスタ
群、４１〜４５…セレクタ、５２…係数選択用フレーム
メモリ、５３…ＣＰＵ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ｉ×ｊのマトリクスからなり所定の係数
   が設定された空間フィルターにより入力画像を構成する
   各画素データのフィルタリング処理，補間処理，シェー
   ディング，パターン認識等を行う画像処理装置におい
   て、 前記空間フィルターの各係数を選択するための係数選択
   情報が、少なくとも前記入力画像を構成する各画素単位
   の領域に対応させて記憶され、前記各画素データ入力に
   同期して、当該画素が所属する領域に割り付けられた前
   記係数選択情報に対応した係数選択信号を発生させる係
   数選択信号発生手段と、 前記係数選択信号発生手段から発生した係数選択信号に
   基づいて、予め記憶されている複数の係数の中から該当
   する係数を読出し、その読出された係数を前記空間フィ
   ルターに設定する係数設定手段と、 を具備したことを特徴とする画像処理装置。