JPH0685608A - Stack filter - Google Patents

Stack filter

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JPH0685608A
JPH0685608A JP4234412A JP23441292A JPH0685608A JP H0685608 A JPH0685608 A JP H0685608A JP 4234412 A JP4234412 A JP 4234412A JP 23441292 A JP23441292 A JP 23441292A JP H0685608 A JPH0685608 A JP H0685608A
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Takeshi Hamazaki
岳史 浜崎
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To reduce the circuit scale by performing the analysis processing with the data value included in a window used as the threshold value and then outputting the maximum threshold value with which the binary filter output is set at '1'. CONSTITUTION:A serial/parallel converter means 1 converts (n) pieces of serial data included in the input signal (n>=3). Then two pieces of different data of nC2 sets are compared with each other by nC2 pieces of comparators 3. Then a decision signal is outputted. Then (n) pieces of vectors consisting of the binary data are obtained by (n) pieces of vector generator means 4 based on the decision signal. Meanwhile (n) pieces of binary filters 5 applies an arithmetic operation to each vector in the Boolean algebra, and a minimum value detector 6 detects the minimum one of those vectors having the operational results of '1' to detect a detection signal. Then a selector means 7 selects one of (n) pieces of data, i. e., the output of the means 1 based on the detection signal. In such a constitution, the circuit scale can be reduced for a stack filter.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、テレビジョンまたはV
TRまたはビデオカメラなどの映像機器において、ノイ
ズ低減の目的で用いられる非線形フィルタ、特にスタッ
クフィルタに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a television or V
The present invention relates to a non-linear filter used for the purpose of noise reduction in a video device such as a TR or a video camera, particularly a stack filter.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、メディアンフィルタに代表される
ような、非線形ディジタルフィルタの新しい処理形態で
ある、スタックフィルタ(Stack Filter)が提案されて
きている(例えばIEEE Trans.Acoust., Speech, Signal
Process. ASSP-34, 898-911,1986)。
2. Description of the Related Art In recent years, a stack filter, which is a new processing mode of a non-linear digital filter represented by a median filter, has been proposed (for example, IEEE Trans.Acoust., Speech, Signal).
Process. ASSP-34, 898-911, 1986).

【0003】以下、スタックフィルタの処理について簡
単に述べる。ここでは例として、窓幅(処理対象となる
データ数)が3のスタックフィルタでメディアンフィル
タの特性を実現する場合の処理について説明する。図5
はスタックフィルタの原理的構成を示すブロック図であ
る。また、処理の概要を図6および図7に示す。
The process of the stack filter will be briefly described below. Here, as an example, a process will be described in which the characteristics of a median filter are realized by a stack filter having a window width (the number of pieces of data to be processed) of 3. Figure 5
FIG. 3 is a block diagram showing the basic configuration of a stack filter. The outline of the processing is shown in FIGS. 6 and 7.

【0004】まず、図6および図7を用いてスタックフ
ィルタの処理の概要を先に説明する。同図において、従
来のメディアンフィルタによる処理を、図中の太い矢印
の経路に沿って示す。
First, an outline of the process of the stack filter will be described with reference to FIGS. 6 and 7. In the figure, the processing by the conventional median filter is shown along the path of the thick arrow in the figure.

【0005】従来処理では、図6左上部に入力として示
されているデータ列(ここでは2ビットのデータ)が、
最上部に示されるメディアンフィルタを通り、右上部に
出力として示されているデータ列となる。このフィルタ
の窓幅は3なので、3つの入力データに対して2番目に
大きい値を出力するものである。
In the conventional processing, a data string (here, 2-bit data) shown as an input in the upper left portion of FIG.
The data string passes through the median filter shown at the top and is shown as an output in the upper right part. Since the window width of this filter is 3, it outputs the second largest value for the three input data.

【0006】この処理をスタックフィルタで行う場合に
は、図中の細い矢印の経路に沿った処理がなされる。
When this process is performed by the stack filter, the process is performed along the path indicated by the thin arrow in the figure.

【0007】まず、入力データ列は2ビットなので、デ
ータのとり得る値は4レベルになる。このうち、0を除
く各レベルにおいて入力データ値を観測し、観測レベル
をスレッショルドとして1ビットのデータ列をつくる。
0を除く理由は、この処理をレベル0において行って
も、結果として得られるデータ列は全てが「1」とな
り、何の情報も持たないためである。
First, since the input data string is 2 bits, the possible values of the data are 4 levels. Of these, input data values are observed at each level except 0, and a 1-bit data string is created with the observed level as a threshold.
The reason for excluding 0 is that even if this processing is performed at level 0, the resulting data string is all "1" and has no information.

【0008】これを図7を用いて説明する。図のように
1,3,2の値を持つデータが入力されてきたとき、まず
1のレベルをスレッショルドとして入力データの値がス
レッショルド以上であれば「1」、スレッショルド未満
であれば「0」とする処理によりデータ列(1,1,1)
を得る。同様に、2のレベルをスレッショルドとしてデ
ータ列(0,1,1)を得、3のレベルをスレッショルド
としてデータ列(0,1,0)を得る。以下、この処理を
分解処理と呼ぶ。
This will be described with reference to FIG. When data with values of 1, 3, and 2 are input as shown in the figure, first, with the level of 1 as the threshold, "1" if the value of the input data is above the threshold, and "0" if it is less than the threshold. Data string (1,1,1) by the process
To get Similarly, the data string (0,1,1) is obtained with the level of 2 as the threshold, and the data string (0,1,0) is obtained with the level of 3 as the threshold. Hereinafter, this process is referred to as a disassembly process.

【0009】上述のように各レベル上で1ビットに分解
された3種類のデータ列を、図6のようにブール代数で
表されるバイナリフィルタにそれぞれ通し、1ビットの
出力データ列を得る。ここでは、メディアンフィルタを
構成するので、バイナリフィルタの伝達関数は、入力さ
れる3データを時間的に古い方から順にそれぞれx1,x
2,x3として、
The three kinds of data strings decomposed into 1 bit on each level as described above are respectively passed through a binary filter represented by Boolean algebra as shown in FIG. 6 to obtain a 1-bit output data string. Here, since the median filter is configured, the transfer function of the binary filter has three input data x 1 and x 1 in order from the oldest one in terms of time.
2 and x 3 ,

【0010】[0010]

【数1】 [Equation 1]

【0011】とする。上式において、「・」は論理積、
「+」は論理和を表す。スタックフィルタでは、このよ
うにフィルタの伝達関数が簡素になる。
[0011] In the above formula, “·” is the logical product,
"+" Represents a logical sum. The stack filter thus simplifies the filter transfer function.

【0012】従来のメディアンフィルタでは、データを
大きい順に並べ替えるソーティング処理が必要であった
ため、回路が複雑にならざるを得なかったが、スタック
フィルタの処理を行えば伝達関数のハードウェアでの実
現が容易になる。
In the conventional median filter, since the sorting process for rearranging the data in the descending order is required, the circuit must be complicated. However, if the stack filter process is performed, the transfer function is realized by hardware. Will be easier.

【0013】最後に、各バイナリフィルタの出力を全て
加算することにより2ビットの出力データ列を得る。以
下、この処理を合成処理と呼ぶ。結果は、図中の太い矢
印に沿った経路の結果に等しい。
Finally, a 2-bit output data string is obtained by adding all the outputs of the binary filters. Hereinafter, this process is called a combining process. The result is equal to the result of the path along the thick arrow in the figure.

【0014】以上がスタックフィルタでの処理方式であ
るが、この処理を行うためにはバイナリフィルタの伝達
関数がある条件を満足している必要がある。次にこの点
について述べる。
The above is the processing method by the stack filter, but in order to perform this processing, it is necessary that the transfer function of the binary filter satisfies a certain condition. Next, this point will be described.

【0015】図6のように、スタックフィルタにおける
分解処理によって、入力データは複数の1ビットデータ
列に分けられるが、この分解結果の同時刻のデータどう
し(図では縦方向)に注目すると、棒グラフのように
「1」の列の上に「0」の列が存在するという性質を見
い出すことができる。たとえば、入力データ値が2のと
き、分解結果はレベル2まで「1」がならんでおり、レ
ベル3で「0」になっている。
As shown in FIG. 6, the input data is divided into a plurality of 1-bit data strings by the decomposition processing in the stack filter. Focusing on the data of the decomposition results at the same time (vertical direction in the figure), a bar graph It is possible to find the property that the column of “0” exists on the column of “1” as shown in FIG. For example, when the input data value is 2, the decomposition result is lined with "1" up to level 2 and is "0" at level 3.

【0016】これは当然の結果であるが、注意しなけれ
ばならないことは、この性質は、バイナリフィルタの出
力においても保たれていなければならないということで
ある。
This is a natural result, but it should be noted that this property must also be maintained at the output of the binary filter.

【0017】説明を簡単にするため、これを数式で表現
する。入力データ列z1,z2,・・・,z nに対して異なる2
つのレベルL1およびL2上で分解した結果を、
To simplify the explanation, this is expressed by a mathematical expression.
To do. Input data string z1, z2, ・ ・ ・, Z nDifferent for 2
One level L1And L2The result of the above decomposition,

【0018】[0018]

【数2】 [Equation 2]

【0019】および、And

【0020】[0020]

【数3】 [Equation 3]

【0021】とする。いま、1≦k≦nであるすべての
kについて、
[0021] Now, for all k where 1 ≦ k ≦ n,

【0022】[0022]

【数4】 [Equation 4]

【0023】が成立するとき、これをWhen is satisfied,

【0024】[0024]

【数5】 [Equation 5]

【0025】と表すことにする。これを用いると、上で
述べた性質は、
It will be expressed as follows. Using this, the above mentioned properties are

【0026】[0026]

【数6】 [Equation 6]

【0027】と表現することができる。ここで、バイナ
リフィルタの伝達関数をS(・)とし、その出力をS(x)
よびS (y)で表すと、S(x)およびS(y)の間で成立しな
ければならない性質は、
It can be expressed as Where vina
The transfer function of the refilter is S(・)And the output is S(x)Oh
And S (y)Expressed as S(x)And S(y)Do not hold between
The properties that must be

【0028】[0028]

【数7】 [Equation 7]

【0029】であるから、(数6)および(数7)よ
り、次の条件が導かれる。
Therefore, the following conditions are derived from (Equation 6) and (Equation 7).

【0030】[0030]

【数8】 [Equation 8]

【0031】結局、バイナリフィルタの伝達関数S(・)
に必要な条件は、(数8)を満足するものであればよい
ということになる。このような性質をもつ伝達関数は、
どの積項にも否定が含まれていないものであることが知
られている。
After all, the transfer function S (.) Of the binary filter
It means that the condition necessary for (4) is only required to satisfy (Equation 8). The transfer function with such properties is
It is known that none of the product terms include negation.

【0032】以上の処理を忠実に行うならば、図5に示
すようなハードウェア構成が必要になる。
If the above processing is performed faithfully, a hardware configuration as shown in FIG. 5 is required.

【0033】図5は、入力データが8ビットデータであ
る場合の構成を示すブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram showing the configuration when the input data is 8-bit data.

【0034】直並列変換手段1は、入力端子8から入力
される3個のデータを同時化する。ベクトル生成手段4
-1〜4-255は、直並列変換手段1の出力をそれぞれ1か
ら255までの各レベルにおいて分解処理を行い、長さ3
の1ビットデータ列を生成する。これは、2値の要素を
持つ3次元ベクトルと見なすことができる。
The serial-parallel conversion means 1 synchronizes the three pieces of data inputted from the input terminal 8. Vector generation means 4
-1 to 4-255 perform decomposition processing on the output of the serial-parallel conversion unit 1 at each level from 1 to 255, and have a length of 3
To generate a 1-bit data string. This can be regarded as a three-dimensional vector having binary elements.

【0035】バイナリフィルタ5-1〜5-255は、それぞ
れベクトル生成手段4-1〜4-255の出力ベクトルに対
し、例えば(数1)に示されるような演算を施す。
The binary filters 5-1 to 5-255 perform the arithmetic operations shown in, for example, (Equation 1) on the output vectors of the vector generating means 4-1 to 4-255, respectively.

【0036】加算器19は全てのバイナリフィルタの出
力値に対して合成処理を行い、出力を得るものである。
The adder 19 performs synthesis processing on the output values of all binary filters to obtain outputs.

【0037】[0037]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
方式では、前述の分解および合成処理は、入力データが
2〜3ビットであればあまり問題はないが、図5の場合
のように8ビットのデータに対しては、255個のベクト
ル生成手段ならびにバイナリフィルタが必要になり、非
現実的である。
However, in the above method, the above-mentioned decomposition and synthesis processing is not so problematic if the input data is 2 to 3 bits, but as in the case of FIG. For data, 255 vector generating means and binary filters are required, which is unrealistic.

【0038】本発明は上記従来の課題を解決するもの
で、実用的な分解・合成処理を行うスタックフィルタを
提供することを目的とする。
The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to provide a stack filter that performs a practical decomposition / synthesis process.

【0039】[0039]

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明のスタックフィルタは、入力信号から、n個
(n≧3)の直列データを並列データに変換する直並列
変換手段と、前記直並列変換手段のn個の出力のうち、
相異なる2個を取り出して大小比較し、比較信号を発生
するn2個の大小比較器と、前記大小比較器の各出力よ
り、2値の要素で構成されるベクトルを生成するn個の
ベクトル生成手段と、前記n個のベクトル生成手段から
出力されるそれぞれのベクトルの各要素間において、ブ
ール代数で表現される処理を施すn個のフィルタ手段
と、前記n個のフィルタ手段出力が所定の値になる条件
のもとで、前記n個のベクトル生成手段出力であるn個
のベクトルのうち、大きさが最小のものを検出して検出
信号を出力する最小値検出器と、前記最小値検出器の出
力に対応して前記直並列変換手段のn個の出力のうち1
個の出力を選択して出力する選択手段との構成を有して
いる。
In order to achieve this object, a stack filter of the present invention comprises a serial / parallel conversion means for converting n (n ≧ 3) serial data from an input signal into parallel data. Of the n outputs of the serial-parallel conversion means,
N C 2 large and small comparators that generate comparison signals by taking out two different ones and compare them, and n pieces that generate a vector composed of binary elements from each output of the large and small comparators Between the vector generation means and each element of each vector output from the n number of vector generation means, n number of filter means for performing a process represented by Boolean algebra and n number of filter means outputs are predetermined. And a minimum value detector for detecting a vector having the smallest magnitude among the n vectors output from the n vector generating means, and outputting a detection signal, One of the n outputs of the serial-parallel conversion means corresponding to the output of the value detector
It has a configuration of selecting means for selecting and outputting the individual outputs.

【0040】[0040]

【作用】本発明は上記した構成により、相異なる2個の
データ間で大小比較を行い、その結果を用いて必要最小
限の2値データ列を得、これらのデータ列をバイナリフ
ィルタを通した後、バイナリフィルタの出力値が1にな
るもののうち、0の数が最大のデータ列を発生する分解
レベルを求めて出力するものである。
According to the present invention, with the above-described configuration, the magnitude comparison is performed between two different data, the minimum required binary data sequence is obtained using the result, and these data sequences are passed through the binary filter. After that, of the output values of the binary filter that are 1, the decomposition level that generates the data string with the maximum number of 0s is obtained and output.

【0041】[0041]

【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
しながら説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0042】図1は本発明の第1の実施例である窓幅が
3のスタックフィルタのブロック図を示すものである。
FIG. 1 is a block diagram of a stack filter having a window width of 3 according to the first embodiment of the present invention.

【0043】まず、本発明での分解処理の考え方を先に
述べる。いま、窓幅は3であるから、入力データとして
図2のようなものを考える。データを時間的に古いほう
からx1,x2,x3とし、値はそれぞれm1,m2,m3とす
る。ただし、
First, the concept of the decomposition process in the present invention will be described first. Now, since the window width is 3, consider the input data as shown in FIG. The data are x 1 , x 2 , and x 3 from the oldest in time, and the values are m 1 , m 2 , and m 3 , respectively. However,

【0044】[0044]

【数9】 [Equation 9]

【0045】である。いま、このデータ列を任意のレベ
ルL(1≦L≦255)上で分解したとすると、得られる1
ビットのデータ列は次のようになる。
It is Now, if this data string is decomposed on an arbitrary level L (1≤L≤255), 1 is obtained.
The bit data string is as follows.

【0046】[0046]

【数10】 [Equation 10]

【0047】つまり、入力データが何ビットであって
も、窓幅が3の場合は分解の結果として得られるデータ
列の種類は、せいぜい4種類である。しかも、最初のデ
ータ列(0,0,0)は前述したように合成処理の際には
不要であるから、3種類のデータ列のみについて処理を
行えばよいことになる。従って、必要なバイナリフィル
タも3つで十分である。
That is, no matter how many bits the input data has, when the window width is 3, there are at most four types of data strings obtained as a result of the decomposition. In addition, since the first data string (0,0,0) is not required in the synthesizing process as described above, only three types of data strings need to be processed. Therefore, three binary filters are sufficient.

【0048】次に、上の3種類のデータ列を得る処理に
ついて説明する。Lを1〜255まで変化させてデータ列が
変わる点を見ると、m1とm1+1の間、m2とm2+1の
間、およびm3とm3+1の間である。これは、レベルm
1,m2およびm3上での分解を行えば、必要なデータ列が
全て得られることを意味する。すなわち、入力される3
つのデータの値をそれぞれスレッショルドとしてデータ
列をつくればよいことになる。
Next, the processing for obtaining the above three types of data strings will be described. Looking at the point where the data string changes by changing L from 1 to 255, it is between m 1 and m 1 +1, between m 2 and m 2 +1 and between m 3 and m 3 +1. This is level m
It means that all necessary data strings can be obtained by performing the decomposition on 1 , m 2 and m 3 . That is, 3 input
It is only necessary to create a data string with each data value as a threshold.

【0049】これを図1を用いて具体的に説明する。入
力端子8から入力されたデータは直並列変換器1におい
て3個の並列データx1,x2,x3となる。
This will be specifically described with reference to FIG. The data input from the input terminal 8 becomes three parallel data x 1 , x 2 , x 3 in the serial-parallel converter 1.

【0050】第1の大小比較器3aではx1とx2の大小
比較を行い、x1をスレッショルドレベルとした比較結
果(x2≧x1であれば「1」、x2<x1であれば
「0」)をa12として第1ベクトル生成手段4aに出力
すると同時に、x2をスレッショルドレベルとした比較
結果a21を、第2ベクトル生成手段4bに出力する。
The first magnitude comparator 3a compares the magnitudes of x 1 and x 2 , and compares x 1 with the threshold level (“1” if x 2 ≧ x 1 and x 2 <x 1 If present, "0") is output to the first vector generation means 4a as a 12 , and at the same time, the comparison result a 21 in which x 2 is the threshold level is output to the second vector generation means 4b.

【0051】同様に、第2の大小比較器3bではx1
3の大小比較を行い、x1をスレッショルドレベルとし
た比較結果a13を第1ベクトル生成手段4aに、x3
スレッショルドレベルとした比較結果a31を第3ベクト
ル生成手段4cにそれぞれ出力する。
Similarly, the second magnitude comparator 3b compares the magnitudes of x 1 and x 3 , and the comparison result a 13 in which x 1 is the threshold level is sent to the first vector generating means 4a and x 3 is turned to the threshold level. The comparison result a 31 is output to the third vector generating means 4c.

【0052】同様に、第3の大小比較器3cではx2
3の大小比較を行い、x2をスレッショルドレベルとし
た比較結果a23を第2ベクトル生成手段4bに、x3
スレッショルドレベルとした比較結果a32を第3ベクト
ル生成手段4cに出力する。
Similarly, the third magnitude comparator 3c compares the magnitudes of x 2 and x 3 , and the comparison result a 23 in which x 2 is the threshold level is sent to the second vector generating means 4b and x 3 is turned to the threshold level. And outputs the comparison result a 32 to the third vector generation means 4c.

【0053】第1のベクトル生成手段4aでは、第1お
よび第2の大小比較器3aおよび3bの出力a12,a13
より、3要素のベクトルを生成する。
In the first vector generating means 4a, the outputs a 12 and a 13 of the first and second magnitude comparators 3a and 3b are used.
Then, a three-element vector is generated.

【0054】以上の動作を、図2に示されるデータが入
力される場合に適用すると、x2およびx3はともにx1
より大きいので、a12,a13はともに「1」となる。
When the above operation is applied when the data shown in FIG. 2 is input, both x 2 and x 3 are x 1
Since they are larger, both a 12 and a 13 are “1”.

【0055】いま、仮にx1とx1に対して上記の大小比
較を行ったとし、結果をa11と表わすものとすると、a
11は当然「1」であるから、生成されるベクトル
(a11,a1 2,a13)は、
Now, suppose that the above magnitude comparison is performed on x 1 and x 1 and the result is represented by a 11.
Since 11 is naturally "1", vector generated (a 11, a 1 2, a 13) is

【0056】[0056]

【数11】 [Equation 11]

【0057】となる。これはレベルm1上での分解結果
である。生成されたベクトルは第1のバイナリフィルタ
5aと最小値検出器6に出力される。
It becomes This is the decomposition result on level m 1 . The generated vector is output to the first binary filter 5a and the minimum value detector 6.

【0058】同様にして、第2および第3のベクトル生
成手段4bおよび4cにおいて、それぞれレベルm2
の分解結果(a21,a22,a23)およびm3上の分解結果
(a31,a32,a33)として、
[0058] Similarly, in the second and third vector generation means 4b and 4c, respectively Level m 2 on the decomposition result (a 21, a 22, a 23) and m 3 on the decomposition result (a 31, a 32 , a 33 )

【0059】[0059]

【数12】 [Equation 12]

【0060】を得る。これらのベクトルもそれぞれ第2
および第3のバイナリフィルタ5bおよび5cに出力さ
れ、同時に最小値検出器6にも出力される。
To obtain These vectors are also second
And to the third binary filters 5b and 5c, and at the same time, to the minimum value detector 6.

【0061】第1〜第3のバイナリフィルタ5a〜5c
では1ビットの論理積和で表現される演算処理が施され
る。(数1)の伝達関数をもつバイナリフィルタの具体
例は図3のようになる。これをもう少し詳細に説明す
る。例えば(a11,a12,a13)を(数1)に代入する
と、前述したようにa11は「1」であるから、
First to third binary filters 5a to 5c
In, the arithmetic processing represented by 1-bit logical sum is performed. A specific example of the binary filter having the transfer function of (Equation 1) is as shown in FIG. This will be explained in a little more detail. For example, by substituting (a 11 , a 12 , a 13 ) into (Equation 1), a 11 is “1” as described above,

【0062】[0062]

【数13】 [Equation 13]

【0063】となり、OR回路11−1のみで構成でき
る。同様に(a21,a22,a23)および(a31,a32,
33)に対しても、それぞれOR回路11−2および11
−3のみで構成できる。
Therefore, only the OR circuit 11-1 can be used. Similarly, (a 21 , a 22 , a 23 ) and (a 31 , a 32 ,
a 33 ), OR circuits 11-2 and 11 respectively.
It can consist of only -3.

【0064】バイナリフィルタの伝達関数が(数1)で
示されるようなメディアンフィルタであれば、第1〜第
3のバイナリフィルタ5a〜5cの出力値S1〜S3はそ
れぞれ、
If the transfer function of the binary filter is a median filter as shown in (Equation 1), the output values S 1 to S 3 of the first to third binary filters 5a to 5c are

【0065】[0065]

【数14】 [Equation 14]

【0066】となる。ここで(数10)を考慮すると、
2<L≦255およびm3<L≦m2なる任意のレベルL上
で分解したデータ列に対し、バイナリフィルタの出力値
は0となることがわかるので、分解レベルLとフィルタ
出力の間に次の式が成立する。
It becomes Considering (Equation 10) here,
It can be seen that the output value of the binary filter is 0 for a data string decomposed on an arbitrary level L such that m 2 <L ≦ 255 and m 3 <L ≦ m 2, so that between the decomposition level L and the filter output. The following formula is established.

【0067】[0067]

【数15】 [Equation 15]

【0068】このことは(数8)によって裏付けされて
いる。各バイナリフィルタの出力は最小値検出器6に出
力される。
This is supported by (Equation 8). The output of each binary filter is output to the minimum value detector 6.

【0069】最小値検出器6では、第1〜第3のベクト
ル生成手段4a〜4cの出力ベクトルのうち、第1〜第
3のバイナリフィルタ5a〜5cの出力値が「1」とな
るものの中で大きさが最小のものを検出し、検出信号を
選択手段7に出力する。ここでそのアルゴリズムを説明
する。オリジナルの方法では、バイナリフィルタの出力
値を全て加算して出力するわけであるから、この場合に
はレベル1からm3までのm3個の「1」の和、すなわち
3が合成結果となる。m1<m3<m2であるから、この
スタックフィルタはメディアンフィルタとして動作する
ことがわかる。
In the minimum value detector 6, among the output vectors of the first to third vector generating means 4a to 4c, the output values of the first to third binary filters 5a to 5c are "1". Detects the smallest size and outputs the detection signal to the selecting means 7. The algorithm will be described here. In the original method, all the output values of the binary filter are added and output. Therefore, in this case, the sum of m 3 “1” s from level 1 to m 3 , that is, m 3 is the combined result. Become. Since m 1 <m 3 <m 2 , it can be seen that this stack filter operates as a median filter.

【0070】しかし、(数15)に注目すると、合成結
果を得るためには、バイナリフィルタの出力結果が
「1」となるデータ列を与える、最大の分解レベル(い
まの場合はm3)を求めればよいことがわかる。
However, paying attention to (Equation 15), in order to obtain the combined result, the maximum decomposition level (m 3 in this case) that gives a data string in which the output result of the binary filter is “1” is given. You know that you can ask.

【0071】このレベルの求め方を以下に説明する。ま
ずバイナリフィルタの出力が「1」になるデータ列を全
て求める。いまの場合は(0,1,1)および(1,1,
1)である。
A method of obtaining this level will be described below. First, all the data strings in which the output of the binary filter is "1" are obtained. In this case (0,1,1) and (1,1 ,,
1).

【0072】このうち「0」の個数が最大のものを求め
れば、そのデータ列を与える分解レベルが、求めるレベ
ルになる。いまの場合、「0」の個数が最大のものは
(0,1,1)であるから、これを与える分解レベルはm
3となる。
If the maximum number of "0" s is obtained, the decomposition level that gives the data string becomes the required level. In the present case, the maximum number of "0" is (0,1,1), so the decomposition level that gives this is m
It becomes 3 .

【0073】m3は入力データx3の値なので、x3その
ものを出力値とすれば合成出力を得ることができる。
Since m 3 is the value of the input data x 3 , a synthetic output can be obtained by using x 3 itself as an output value.

【0074】以上のアルゴリズムを整理して書き直す。
分解レベルm1,m2,m3上のデータ列をそれぞれy1,
2,y3、すなわち、
The above algorithm is organized and rewritten.
The data strings on the decomposition levels m 1 , m 2 , and m 3 are y 1 ,
y 2 , y 3 , that is,

【0075】[0075]

【数16】 [Equation 16]

【0076】と表す。また、上記y1,y2,y3に対する
バイナリフィルタの出力値をそれぞれS1,S2,S3と表
す。このとき、 (a) まずS1=1ならば、暫定出力値をx1とする。S1
=0ならばx1を出力値候補から外す。
It is expressed as Further, representative of the output value of the binary filter for the y 1, y 2, y 3 and S 1, S 2, S 3, respectively. At this time, (a) First, if S 1 = 1, the provisional output value is set to x 1 . S 1
If = 0, x 1 is excluded from the output value candidates.

【0077】(b) 次にS2=1ならば、y1とy2を比較
し、y2の方が「0」の個数が多ければ暫定出力値をx2
とする。S2=0ならば、x2を出力値候補から外す。
(B) Next, if S 2 = 1 then y 1 and y 2 are compared, and if y 2 has more “0” s, the provisional output value is x 2
And If S 2 = 0, x 2 is excluded from the output value candidates.

【0078】(c) さらにS3=1ならば、y1とy3ある
いはy2とy3を比較し、y3の方が「0」の個数が多け
れば暫定出力値をx3とする。S3=0ならば、x3を出
力値候補から外す。
(C) Further, if S 3 = 1 then y 1 and y 3 or y 2 and y 3 are compared, and if y 3 has more “0” s, the provisional output value is set to x 3 . . If S 3 = 0, x 3 is excluded from the output value candidates.

【0079】(d) (a)〜(c)の処理結果、最終の暫定出
力値を出力する。 以上のアルゴリズムに基づいて直並列変換器1の3出力
のうち、1つを選択手段7において選択し、出力端子9
に出力する。
(D) The final provisional output value is output from the processing results of (a) to (c). Based on the above algorithm, one of the three outputs of the serial-parallel converter 1 is selected by the selection means 7, and the output terminal 9 is selected.
Output to.

【0080】上記アルゴリズムを実現するための具体的
回路を図4に示す。第1のバイナリフィルタ5aの出力
信号S1がNAND回路12に入力され、S1=1のときは続
いてS2およびS3の値を調べ、S2=1ならばy1とy2
の比較を、さらにS3=1ならばy1とy3の比較を行
う。
A concrete circuit for realizing the above algorithm is shown in FIG. The output signal S 1 of the first binary filter 5a is input to the NAND circuit 12, and when S 1 = 1 the values of S 2 and S 3 are continuously checked. If S 2 = 1 then y 1 and y 2
And if S 3 = 1 then y 1 and y 3 are compared.

【0081】分解処理の説明において述べたように、例
えばy1とy2の間には
As described in the explanation of the decomposition processing, for example, between y 1 and y 2 ,

【0082】[0082]

【数17】 [Equation 17]

【0083】という関係が成立するので、y1よりy2
方が「0」の個数が多い場合に満たす条件は、
Since the above relation holds, the condition to be satisfied when the number of “0” s in y 2 is larger than that in y 1 is:

【0084】[0084]

【数18】 [Equation 18]

【0085】である。ところが、a11およびa22は常に
「1」であることを考慮すると、上式の2番目の条件は
成立しないので、
It is However, considering that a 11 and a 22 are always “1”, the second condition of the above equation does not hold, so

【0086】[0086]

【数19】 [Formula 19]

【0087】と簡略化できる。この条件はAND回路10
−1およびOR回路11−4で実現されている。従って、S
2=1で(数19)が成立すれば、AND回路10−4は
「H」を出力する。
It can be simplified as follows. This condition is AND circuit 10
−1 and the OR circuit 11-4. Therefore, S
If (Equation 19) is satisfied with 2 = 1, the AND circuit 10-4 outputs "H".

【0088】同様に、y1とy3の比較においては、Similarly, in comparing y 1 and y 3 ,

【0089】[0089]

【数20】 [Equation 20]

【0090】なる条件が成立すれば、y1よりy3の方が
「0」の個数が多いことになる。この条件はAND回路1
0−2およびOR回路11−5で実現されている。従って、
3=1で(数20)が成立すれば、AND回路10−5は
「H」を出力する。
If the condition is satisfied, the number of "0" s in y 3 is larger than that in y 1 . This condition is AND circuit 1
0-2 and OR circuit 11-5. Therefore,
If S 3 = 1 in equation (20) is satisfied, the AND circuit 10-5 outputs the "H".

【0091】S1=1でかつ、AND回路10−4および1
0−5の出力が「L」のときにNAND回路12は「L」を
出力し、選択手段7-1を「L」側に切り替え、x1を選
択して出力する。
S 1 = 1 and AND circuits 10-4 and 1
0-5 NAND circuit 12 when the output is "L" of the outputs "L", the switching selection means 7-1 to the "L" side, and selects and outputs the x 1.

【0092】S1=0のとき、またはAND回路10−4ま
たは10−5の出力が「H」のとき、NAND回路12は
「H」を出力し、選択手段7-1を「H」側に切り替え、
1を出力値候補から外す。
When S 1 = 0 or when the output of the AND circuit 10-4 or 10-5 is "H", the NAND circuit 12 outputs "H", and the selecting means 7-1 is set to the "H" side. Switch to
Remove x 1 from the output value candidates.

【0093】x1が出力値候補から外れた場合を次に述
べる。まずS2=1ならば同様にS3の値を調べ、S3
1ならばy2とy3の比較を行う。
The case where x 1 is out of the output value candidates will be described below. First, if S 2 = 1, the value of S 3 is checked in the same manner, and S 3 =
If 1, then y 2 and y 3 are compared.

【0094】[0094]

【数21】 [Equation 21]

【0095】なる条件が成立すれば、y2よりy3の方が
「0」の個数が多いことになる。この条件はAND回路1
0−3およびOR回路11−6で実現されている。従って、
3=1で(数21)が成立すれば、AND回路10−6は
「H」を出力する。
If the condition is satisfied, the number of "0" s in y 3 is larger than that in y 2 . This condition is AND circuit 1
0-3 and OR circuit 11-6. Therefore,
If S 3 = 1 in (Equation 21) is satisfied, the AND circuit 10-6 outputs the "H".

【0096】S2=1でかつ、AND回路10−6の出力が
「L」のとき、NAND回路13は「L」を出力し、選択手
段7-2を「L」側に切り替え、x2を選択して出力す
る。
When S 2 = 1 and the output of the AND circuit 10-6 is "L", the NAND circuit 13 outputs "L" and switches the selecting means 7-2 to the "L" side, x 2 To output.

【0097】S2=0または、AND回路10−6の出力が
「H」のとき、NAND回路13は「H」を出力し、選択手
段7-2を「H」側に切り替え、x3を選択して出力す
る。
When S 2 = 0 or the output of the AND circuit 10-6 is "H", the NAND circuit 13 outputs "H", switches the selecting means 7-2 to the "H" side, and x 3 is set. Select and output.

【0098】この結果、第1〜第3のベクトル生成手段
出力のうち、バイナリフィルタの出力値が「1」になる
ベクトルの中で0の数が最大のものを検出し、そのベク
トルを発生するレベルを求めることができる。
As a result, among the outputs of the first to third vector generating means, the vector having the maximum number of 0's is detected among the vectors in which the output value of the binary filter is "1", and the vector is generated. You can ask the level.

【0099】以上、実施例に示したように本発明では、
8ビットデータなどに対しても、比較的少ないハードウ
ェア量でスタックフィルタを構成することができる。
As described above, in the present invention as shown in the embodiment,
Even for 8-bit data and the like, the stack filter can be configured with a relatively small amount of hardware.

【0100】なお、本実施例ではメディアンフィルタを
例にとり、バイナリフィルタの伝達関数を(数1)のよ
うにしたが、別の特性を実現する際には、従来例の項で
述べたようにどの積項にも否定を含まない式であれば、
以上の議論は同様に成立するものである。
In the present embodiment, the median filter is taken as an example, and the transfer function of the binary filter is set as in (Equation 1). However, when realizing another characteristic, as described in the section of the conventional example. If the expression does not include negation in any product term,
The above discussion holds as well.

【0101】[0101]

【発明の効果】以上のように本発明は、直並列変換手段
と、n2個の大小比較器と、n個のベクトル生成手段
と、n個のフィルタ手段と、最小値検出器と、選択手段
とを備え、相異なる2個のデータ間で大小比較を行い、
その結果を用いて必要最小限の2値データ列を得、これ
らのデータ列をバイナリフィルタを通した後、バイナリ
フィルタの出力値が1になるもののうち、0の数が最大
のデータ列を発生する分解レベルを求めて出力すること
により、比較的小規模のハードウェアによるスタックフ
ィルタを実現でき、その実施効果は大きい。
As described above, according to the present invention, the serial / parallel conversion means, the n C 2 magnitude comparators, the n vector generation means, the n filter means, the minimum value detector, It is equipped with a selection means and compares two different data,
After obtaining the minimum required binary data string using the result and passing these data strings through the binary filter, the data string with the maximum number of 0 is generated among the output values of the binary filter being 1. By obtaining and outputting the decomposition level of the stack filter, a stack filter with a relatively small-scale hardware can be realized, and its implementation effect is great.

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

【図1】本発明の一実施例におけるスタックフィルタの
構成を示すブロック図
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a stack filter according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1における処理を説明するための模式図FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the processing in FIG.

【図3】図1におけるバイナリフィルタの一例を示す論
理回路図
FIG. 3 is a logic circuit diagram showing an example of the binary filter in FIG.

【図4】合成処理回路の一例を示すブロック図FIG. 4 is a block diagram showing an example of a synthesis processing circuit.

【図5】従来のスタックフィルタの構成を示すブロック
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a conventional stack filter.

【図6】従来のスタックフィルタの処理の概要を示す模
式図
FIG. 6 is a schematic diagram showing an outline of processing of a conventional stack filter.

【図7】従来のスタックフィルタにおける分解処理の概
念を説明するための模式図
FIG. 7 is a schematic diagram for explaining the concept of disassembly processing in a conventional stack filter.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 直並列変換手段 3 大小比較器 4 ベクトル生成手段 5 バイナリフィルタ 6 最小値検出器 7 選択手段 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Serial / parallel conversion means 3 Large / small comparator 4 Vector generation means 5 Binary filter 6 Minimum value detector 7 Selection means

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 入力信号から、n個(n≧3)の直列デ
ータを並列データに変換する直並列変換手段と、 前記直並列変換手段のn個の出力のうち、相異なる2個
を取り出して大小比較し、比較信号を発生するn2個の
大小比較器と、 前記大小比較器の各出力より、2値の要素で構成される
ベクトルを生成するn個のベクトル生成手段と、 前記n個のベクトル生成手段から出力されるそれぞれの
ベクトルの各要素間において、ブール代数で表現される
処理を施すn個のフィルタ手段と、 前記n個のフィルタ手段出力が所定の値になる条件のも
とで、前記n個のベクトル生成手段出力であるn個のベ
クトルのうち、大きさが最小のものを検出して検出信号
を出力する最小値検出器と、 前記最小値検出器の出力に対応して前記直並列変換手段
のn個の出力のうち1個の出力を選択して出力する選択
手段を備え、 前記選択手段出力を出力信号とするスタックフィルタ。
1. A serial-parallel conversion means for converting n (n ≧ 3) serial data into parallel data from an input signal, and two different outputs out of n outputs of the serial-parallel conversion means. N C 2 large and small comparators for comparing the magnitudes to generate comparison signals, and n vector generating means for generating a vector composed of binary elements from each output of the large and small comparators, Between each element of each vector output from the n number of vector generation means, n number of filter means for performing a process represented by Boolean algebra, and a condition of the n number of filter means outputs being a predetermined value A minimum value detector for detecting the smallest one of the n vectors which is the output of the n vector generating means and outputting a detection signal, and an output of the minimum value detector. Correspondingly, n of the serial-parallel conversion means A stack filter, comprising: selecting means for selecting and outputting one of the outputs, and using the output of the selecting means as an output signal.
【請求項2】 フィルタ手段は、その伝達関数がメディ
アンフィルタの特性を有するバイナリメディアンフィル
タであるとした請求項1記載のスタックフィルタ。
2. The stack filter according to claim 1, wherein the filter means is a binary median filter whose transfer function has the characteristics of a median filter.
【請求項3】 フィルタ手段は、その伝達関数が非対称
メディアンフィルタの特性を有するバイナリ非対称メデ
ィアンフィルタであるとした請求項1記載のスタックフ
ィルタ。
3. The stack filter according to claim 1, wherein the filter means is a binary asymmetric median filter whose transfer function has the characteristics of an asymmetric median filter.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010106739A1 (en) * 2009-03-16 2010-09-23 パナソニック株式会社 Image processing device, image processing method, and image processing program

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