JPH08506955A

JPH08506955A - 再帰フィルタユニットを具えるフィルタ装置、フィルタ処理方法及びこのフィルタ装置を具える送信システム

Info

Publication number: JPH08506955A
Application number: JP7517297A
Authority: JP
Inventors: ヨハネスアーノルダスコルネリスベルンセン; セイジカシオカ
Original assignee: フィリップスエレクトロニクスネムローゼフェンノートシャップ
Priority date: 1993-12-17
Filing date: 1994-12-15
Publication date: 1996-07-23
Also published as: EP0685135A1; WO1995017792A3; US5568524A; WO1995017792A2

Abstract

(57)【要約】相違する領域を具える画像のフィルタ処理中、フィルタユニットの動作を、これら領域間の境界の検出に応答するように適用させる。このために、再帰的に使用するフィルタユニットに記憶されるとともに、第１領域からの信号値から得られる一つ以上の中間信号値を、第２領域からの任意の信号値をフィルタ処理する前に置き換える。中間信号値は、第２領域からの一つ以上の信号値又は第２領域からの信号値から得たフィルタ信号値に置き換えられる。

Description

【発明の詳細な説明】再帰フィルタユニットを具えるフィルタ装置、フィルタ処理方法及びこのフィルタ装置を具える送信システム本発明は、再帰フィルタユニットと、このフィルタユニットの入力信号中の遷移を検出する遷移検出器と、この遷移の検出に応答して前記フィルタユニットの動作に適応させる適応手段とを具えるフィルタ装置に関するものである。また本発明は、フィルタ装置及び送信システム用受信機を具える送信システムに関するものである。また本発明は、入力信号により再帰フィルタ処理動作を施し、この入力信号の遷移を検出し、前記再帰フィルタ処理動作を前記遷移の検出に応答して適応させる入力信号フィルタ処理方法に関するものである。このようなフィルタ装置及びフィルタ処理方法は、１９７９年にワシントンＤＣにおいて刊行されたProceeding of the IEEE conference on Acoustics，Spee ch and Signal Proceedingの６４２〜６４５頁に“Multiple model recursive e stimation of images”という表題でV.A.Ingle及びJ.W.Woodsによって記載された文献（特に図２）から既知である。この文献では、ビデオ画像のような２次元画像からのノイズの除去の問題を取り扱っている。ローパスフィルタによって画像からノイズを除去することができる。しかしながらこのようなフィルタは、フィルタ処理により画像中の物体間の境界がぼやけるという不都合がある。引用した文献では、画像の遷移に応じてフィルタを動作させることにより、この問題を解決しようとしている。このために、フィルタは、次に示す一つ又は五つの可能な勾配の種類を有する画像中の各ロケーションに関連する勾配検出器を具える。（１）勾配のない構造を有するロケーションの付近の画像値、又は、（２〜５）４方向（それぞれが０°、４５°、９０°及び１３５°）のうちの一つに分類された勾配に位置する画像値。このフィルタは、五つの並列な再帰的フィルタ部の段を具え、これらフィルタ部のそれぞれは、これら勾配の種類のうちの一つに対する明瞭さを維持する間ノイズのフィルタ処理を施すのに好適である。各ロケーションに対して、これら再帰フィルタのいずれがフィルタの出力部に合成した出力信号を有するかを、検出した勾配の種類に応じて求める。これら五つの再帰フィルタが必要とされる場合には、不明瞭さをこのようにして防止することができる。引用した文献に開示されたフィルタ処理を実行する回路は複雑になる。さらに、これら再帰フィルタは、互いに異なるように配向した領域全体を平均化する必要があり、したがってこれら再帰フィルタは互いに偏移し、個々のフィルタが複雑な構成を有するようにもなる。本発明の目的は、不明瞭なエッジを形成することなく容易に実現できるフィルタ処理動作を実行する方法及び装置を提供することである。本発明の他の目的は、エッジの不明瞭さを回避するとともに容易に実現できる２次元又は多次元信号中のフィルタ処理動作を実行する方法及び装置を提供することである。本発明の他の目的は、フィルタ処理動作を、同一の部分的フィルタ処理動作を繰り返し施すことにより実行することができる方法及び装置を提供することである。本発明によるフィルタ装置は、前記検出器により、前記入力信号の第１領域とそれに続く第２領域との間の境界を検出し、前記適応手段により、前記第２領域からの任意の信号値をフィルタ処理する前に、再帰的に使用される前記フィルタユニットに記憶されるとともに前記第１領域からの信号値から得られる一つ以上の中間信号値を、一つ以上の前記第２領域からの信号値、又は前記第２領域からの信号値から得られたフィルタ信号値に置き換えることを特徴とするものである。再起フィルタユニットを容易に実現することができる。境界では、記憶された中間信号値は、第２領域から形成された中間信号値に置き換えられる。その結果、フィルタによる第１領域の「記憶値（remembering）」が取り消される。このような「記憶値」は、第２領域でのフィルタ処理動作に悪影響を及ぼす。したがって、このようなフィルタユニットを簡単かつ有効に適応させることができるとともに、エッジも確実に明瞭になる。本発明によるフィルタ装置の一例は、前記フィルタ装置により、前記入力信号を平均するとともに、既に受信された前記入力信号の信号値の平均値とした前記一つ以上の中間信号値を、前記入力信号の境界から所定の距離で発生する前記第２領域からの一つ以上の信号値に置き換えることを特徴とするものである。再帰的な平均化に対して、第１領域からの信号値の蓄積によって形成された中間信号値を、第２領域からの「フレッシュ」信号値に置き換えるだけで十分である。フィルタ処理はしばしば、ノイズの低減に用いられている。多くの信号値が互いに結合されているので、ノイズは低くなる。境界を通過した直後、再帰的なフィルタ処理の結果は少数の入力信号のみに依存するようになり、それに対して境界が存在しない場合には、その結果はより多くの信号値に依存するようになる。このような平均化がより少ない信号値に亘って行われるので、結果中のノイズは、他の場合に比べて高くなる。本発明によるフィルタ装置の他の例は、前記フィルタ装置により、前記入力信号による第１及び第２再帰フィルタ処理動作を施し、前記第２再帰フィルタ処理動作に対する前記入力信号を、前記第２再帰フィルタ処理動作が形成される順序に比べて逆の順序の前記第１再帰フィルタ処理動作に応答する出力信号の信号値によって形成し、前記第１及び第２領域を、前記第１再帰フィルタ処理動作及び前記第２再帰フィルタ処理動作に対してそれぞれ交換したことを特徴とするものである。したがって二つのフィルタ処理動作が縦続される。縦続フィルタ処理動作の結果は常に、第１信号部のフィルタ処理動作の結果より大きい複数の信号値の合成となる。したがって、第２信号部のフィルタ処理動作の結果中のノイズは比較的小さくなる。例えば結果を一時的に記憶し、次いで結果を「後入れ先だし」方式で読み出すことによって、逆転が行われる。したがって、これら信号部を、同一のフィルタユニットを介して連続的に伝達することができる。再帰フィルタ処理を、各信号部が別個の区分を通過するダブルフィルタユニットによって実行することもできる。本発明によるフィルタ装置の他の例では、前記入力信号値を、２次元又は多次元空間中の各ロケーションに関連させ、前記フィルタ装置により、第１の次元方向に従って最初に配置した前記入力信号値を前記フィルタユニットに対する入力信号として使用するとともに、他次元の方向に従って配置されたこのフィルタ処理動作の順次の結果を使用する。このようにして、２次元又は多次元フィルタ処理を実現することができる。得られた出力信号は、少なくとも２次元領域からの信号値の合成となる。例えば、空間の座標軸を、次元方向として用いることができる。この方向は、複数の１次元信号を求める。これら信号のそれぞれは、この座標軸に平行に延在する各ライン上のロケーションの信号値に対応する。第１の次元方向に従う入力信号値を、例えば１次元信号のそれぞれをフィルタユニットに対する入力信号として使用することにより、フィルタユニットに対する入力信号として用いることができる。本発明の一例は、既に説明したようなフィルタ処理を縦続形態で２回行う上記多次元フィルタ処理に適応した装置に関するものであり、前記フィルタ装置により、前記第１縦続部が実行されるのと同一の入力信号値に対して、前記第１の次元方向及び第２の次元方向を交換した点を除いて前記第１縦続部と等しいフィルタ処理動作の第２縦続部を実行し、前記フィルタ装置は、同一ロケーションに対する前記第１縦続部及び第２縦続部から形成された結果を結合する結合手段を具える。したがってフィルタ装置の応答の対称は増大され、同時に、応答の形状はもはや、フィルタ処理が最初に実行される次元方向に依存しない。本発明によるフィルタ装置の一例では、前記入力信号値を、２次元又は多次元空間中の各ロケーションに関連させ、前記遷移検出器により、各ロケーションの各周囲中の２次元又は多次元信号パターンに基づいて境界を検出する。このために、例えばソルベルオペレータ（Soebel operator）、キャニーオペレータ（Can ny operator）等のような種々の既知のエッジ検出器を使用することができる。本発明によるフィルタ装置を具える送信システムの一例を、送信機及び受信機に更に分割し、この送信機は遷移検出手段を有するとともに、前記送信機により、前記入力信号と前記遷移を検出する表示信号との合成を、前記フィルタユニットを含む前記受信機に送信し、前記受信機は、適応手段と、前記検出表示信号を受信する遷移表示信号受信手段とを有し、前記受信機により、表示された検出信号に応答して前記適合手段を制御する。したがって、適応手段は、送信機と受信機との間の伝送が原因で入力信号に生じうる変形に依存しない境界を表示する信号を受信する。さらに、複数の受信機を具えるシステムに対して、一つの遷移検出器しか要求されない。検出を表示する信号の変形を防止するために、ノイズの影響を受けにくい方法で、例えば高出力密度で、又は誤差補正コードによって検出を表示する信号を送信することができる。このような検出を表示する信号は入力信号に比べて十分少ない情報量を含むので、一般に、送信に要求される情報容量はほとんど増大しない。本発明の実施例及びその利点を図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明によるフィルタを示す。図２は本発明によるフィルタに使用されるフィルタユニットを示す。図３は画像を線図的に示したものである。図４は本発明による縦続フィルタ処理動作を実施する装置を示す。図５は画像行及び画像列を線図的に表した画像を示す。図６は本発明によるフィルタ処理動作を実施する装置を示す。図７は本発明による送信システムを示す。明瞭さを維持するフィルタ処理図１は、本発明によるフィルタ装置Ｆを示す。このフィルタ装置Ｆは、遅延ユニット１０に接続された入力部１１を具える。遅延ユニット１０を、遷移検出器１４及びフィルタユニット１２に結合する。この遅延ユニット１０は出力部ＯＵを具える。遅延ユニット１０は、二つの遅延線１０１ａ，ｂの直列接続部を具える。入力部１１を第１遅延線１０１ａに接続する。遅延ユニット１０は、直列接続部からそれぞれ、すなわち遅延線１０１ａ，ｂの前と、間と、後ろからタッピングした三つの出力部１１ａ〜ｃを具える。遅延ユニット１０は、遅延線１０１ａ，ｂの間から引き出された出力部を別の遅延素子１０２を介してフィルタユニットの入力部に結合する別の出力部を具える。フィルタユニット１２は、入力部がフィルタユニット１２の入力部に結合された第１乗算器１２４を具える。第１乗算器１２４の出力部を、加算器１２０の第１入力部に結合する。加算器１２０の出力部を、マルチプレクサ１２６の第１入力部に結合する。マルチプレクサの出力部を、レジスタ１２８に結合する。レジスタ１２８の出力部を、フィルタユニット１２の出力部及び第２乗算器１２２の入力部に結合する。この出力部はフィルタ装置の出力部ＯＵも構成する。第２乗算器１２２の出力部を、加算器１２０の第２入力部に結合する。フィルタユニット１２の入力部を、マルチプレクサ１２６の第２入力部にも結合する。遷移検出器１４は、フィルタユニット１２中のマルチプレクサ１２６の制御入力部１２６ｃに結合された出力部１４０を具える。ビデオ信号を、動作中入力部１１に供給する。この信号は、例えば各画素に関連するグレー値を含む。これらグレー値は、入力部においてある画像ラインから次の画像ラインへと連続的に現れる。フィルタユニット１２は、グレー値の連続平均を求める。遷移検出器１４は、画像中の相違する領域間の境界を検出するとともに、検出された境界に応じてフィルタユニット１２を制御する。フィルタユニット１２の動作を以下詳細に説明する。最初に、通常の動作すなわち遷移検出器１４が境界を検出しない場合の動作について説明する。通常の動作中、マルチプレクサ１２６は、加算器１２０の出力信号をレジスタ１２８に供給する。フィルタは、（図１に示さない）クロックの制御下で動作する。各連続的クロックサイクル中、レジスタ１２８の成分は、マルチプレクサ１２６の出力信号“ ｕ_n”によってリフレッシュされる。このために、レジスタは、マルチプレクサ１２６の最後の一つ前の出力信号“ｕ_n-1”を含む。通常の動作中、マルチプレクサ１２６の出力信号“ｕ_n”を、フィルタユニット１２の入力信号ｉ_nと、レジスタ１２８の出力信号“ｕ_n-1”との結合ｕ_n＝ａｉ_n＋（１−ａ）ｕ_n-1 とする。乗算器１２２，１２４及び加算器１２０はｕ_nを求める。第１乗算器１２４は、フィルタユニット１２の入力信号ｉ_nに一定量“ａ”を乗算する。第２乗算器１２２は、レジスタ１２８の出力信号ｕ_n-1に一定量“１−ａ”を乗算する。加算器１２０の出力信号は、第１及び第２乗算器１２２，１２４の出力信号の和となる。フィルタを、いわゆる再帰線形フィルタとする。出力信号ｕ_nは、先行する出力信号ｕ_n-1の値に特に依存し、この出力信号ｕ_n-1は、先行する入力信号ｉ_n-1 の値に順次依存する。したがって、出力信号ｕ_nは全ての先行する信号値ｉ_n-m（ここでｍ＝０，１…）に依存する。より詳細には、出力信号ｕ_nを、先行する入力信号値ｉ_n-mの重み付けされた平均値とする。ここで、重みｗ_m＝（１−ａ）^m は、クロックビートの数で表された入力値ｉ_n-mの経過（age）の関数として減少する。例えば、ａ＝０．０８の場合、重み付けされた平均値に対するｉ_n-10の寄与は、ｉ_nの寄与の半分にすぎない。遷移検出器１４は、画像中の領域間の境界を検出する。種々の既知の遷移検出器を、この遷移検出器として使用することができる。適切な遷移検出器を調べるには、１９９１年にPhilips Journal of Reserchの５７〜９４頁に“An objecti ve and Subjective evaluation of edge detection methods in images”という表題でJ.Bernsenによって記載された文献を参照すればよい。例えば、図１は、三つの画像ラインに対する並列入力部を具える遷移検出器１４を示す。遅延ユニット１０は、並列入力部に順次画像ラインを供給する。遅延ユニット中の遅延線１０１ａ，１０１ｂのそれぞれは、グレー値を１画像ラインの周期の間遅延させる。したがって、三つの連続する画像ラインのグレー値は、遷移検出器１４に並列に供給される。遷移検出器１４は、三つの画像ラインの連続的なグレー値を受け取る。遷移検出器１４は、各画像ラインに対して、以前に到達した二つのグレー値をそれぞれ内側で記憶する。新たに到達したグレー値と共同して、遷移検出器はこのように、画像中の３×３のロケーションの正方形のグレー値を利用できる。これらグレー値に基づいて、境界が正方形に延在しているか否かが検出される。境界を、例えば正方形のロケーション中のグレー値をできるだけ近似する関数値を有する関数を構成することにより検出でき、境界はこの関数の勾配を求めることができ、かつ、勾配の振幅が予め決定された閾値を超えている場合にはエッジを検出することができる。三つのロケーションによる三つの正方形より大きい領域を、遷移の検出に用いることもできる。これについては、例えば、１９８６年１１月にIEEE transacti ons on Pattern Analysls and Machine IntelligenceのVol.PAMI-8，No6の６７９〜６９８頁に“A computational Approach to edge detection”という表題で J.J.Cannyによって記載された文献を参照すればよい。この場合明らかに、対応するより多くの遅延線を必要とする。再帰エッジ検出器を使用することもできる。これについては、例えば、１９８７年にInternational Journal of Computer visionに“Using Canny's Criteria to derive a recursively implemented opt imal edge detector”という表題でR.Dericheによって記載された文献、又は１９９０年にベルリンのスプリンガーバーラッグ（Springer Verlag）に所在するO .Faugeras ed.，のComputer Vision ECCV 90の１３〜１７頁に“Optimal filter for edge detection methods and results”という表題でS.Casten等によって記載された文献を参照すればよい。この場合、遷移が生じる画像中のロケーションの画像値のフィルタユニットへの供給と遷移の表示が一致するのを確実にするために、一つの遅延線のみ必要とされる。遷移検出器１４は、境界の検出を示す信号をマルチプレクサ１２６に供給する。境界が示されると、マルチプレクサ１２６は、フィルタの入力信号であるその第２入力部の信号を、その出力部に結合する（ｕ_n＝ｉ_n）。次のクロックビートに応答して、レジスタ１２８はこの信号を記憶する。フィルタの入力部１１とフィルタユニット１２の入力部（遅延線１０１ａと遅延素子１０２）との間遅延を、境界が示される際に境界を超えてからの第１グレー値が入力信号Ｉ_nとしてフィルタユニット１２に供給されるように選択する。マルチプレクサ１２６の切替が原因で、マルチプレクサの出力信号ｕ_nはこの際、境界の前からのグレー値に依存しない。順次求められた出力値ｕ_n+1，ｕ_n+2 等も、境界の前からのグレー値に依存しない。これら出力値を、境界を超えてからのグレー値の重み付け平均値とする。したがって、フィルタユニット１２の出力信号は明瞭な境界を含む。したがって、境界を通過すると、レジスタ１２８に記憶された数を、従来と異なる方法で置き換える。これにより、境界を超えてからのフィルタ処理の結果に及ぼされる境界の前からの信号値の影響が除去される。レジスタ１２８に記憶された数が境界の前からの信号値に依存するとともに、境界を超えてからも使用されるメモリをレジスタが形成することが原因で、この影響が生じるおそれがある。境界を通過すると、レジスタ１２８の数を、遷移を超えた領域が境界の前に続く場合このレジスタに存在する数の近似値に置き換える。このようにして、境界を横切る悪影響を防ぐ。この技術を種々のフィルタユニットに対して用いることができる。例えば、図２は、より複雑なフィルタユニット２６０を示す。このフィルタユニットは、複数のレジスタ２００ａ，ｂ，ｃを有する入力チェーンを具える。入力チェーンを、乗算器２１０ａ，ｂ，ｃを介して加算器２２０の入力部に結合する。加算器２２０の出力部２６０ｕは、フィルタユニット２６０の出力部を構成する。出力部２６０ｕを、レジスタ２０２ａ，ｂの出力チェーンに結合する。入力チェーンを、外挿回路２３０の入力部にも結合する。マルチプレクサ２４０ａ，ｂ，ｃを、種々のレジスタ２００ａ，ｂ，ｃ及び２０２ａ，ｂ間に接続する。各マルチプレクサは、それが含まれるチェーンに結合された第１入力部を有する。第２入力部を、外挿回路２３０に結合する。検査入力部２４２を、種々のマルチプレクサ２４０ａ，ｂ，ｃの制御入力部に結合する。図２に示す回路は、（図２に示さない）クロックの制御下で動作する。図２の回路を、図１のフィルタユニット１２の代わりに使用することができる。この場合、遷移検出器１４の出力部を検査入力部２４２に結合する。動作中、レジスタ２００ａ，ｂ，ｃ及び２０２ａ，ｂの成分は、順次のクロックビートに応答してリフレッシュされる。通常の動作中、すなわち境界が存在しない場合、フィルタユニット２６０の出力信号ｕ_nは、ｕ_n＝ａ₁ ｉ_n-1＋ａ₂ ｉ_n-2＋ａ₃ ｉ_n-3＋ｂ₁ ｕ_n-1＋ｂ₂ ｕ_n-2 で表される。この加算の種々の項は、種々の乗算器２１０ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅの出力信号に対応する。このフィルタも再帰線形タイプとする。境界が示されると、マルチプレクサ２４０ａ，ｂ，ｃを切り替える。したがって、外挿回路２３０から発生する外挿信号値は、入力チェーン及び出力チェーンの複数のレジスタ２００ｃ，２０２ａ，２０２ｂでロードされる。マルチプレクサ２４０ａ，ｂ，ｃが、境界の前からの信号に依存する入力チェーン及び出力チェーンの信号値を、外挿信号値に正確に置き換えるように、これらマルチプレクサ２４０ａ，ｂ，ｃを配置する。外挿信号値は、境界を超えてからの信号値に基づいて求められる。これら外挿信号値は、境界を超えてからの信号値が境界の前からの信号値に続く傾向にある場合、境界の前に生じた信号値に対応する。外挿回路は、例えば境界を超えてからのグレー値ｉ₁，ｉ₂の平均値を求めることができるとともに、この平均値が境界の前の領域に続くと推定される外挿値ｅ₁ ，ｅ₂，ｅ₃を求めることができる。この場合、外挿値ｅ₁，ｅ₂，ｅ₃は、ｅ₁＝（ｉ₁＋ｉ₂）／２ｅ₂＝ｅ₃＝（１−ｂ₁−ｂ₂）^-1（ａ₁＋ａ₂＋ａ₃）（ｉ₁＋ｉ₂）／２となる。ｅ₂及びｅ₃は、平均値（ｉ₁＋ｉ₂）／２となる一定入力信号値の場合に発生する出力信号ｕ_nの一定値に相当する。フィルタ処理動作の結合図１又は２のフィルタの動作を説明するために、図３は画像４０を線図的に示す。画像４０は、二つの領域ＲＧ１及びＲＧ２と、ロケーションが位置する画像ライン４２とを具える。この場合、二つのロケーション４１ａ，ｂを明示する。図１に示すフィルタの使用中、画像ライン４２上の連続的なロケーションに関連するグレー値は、フィルタの入力部１１に連続的に供給される。ロケーションを、矢印４４で示すように、左から右への第１方向に横切らせる。各ロケーション例えば４１ａに対して、フィルタは、ロケーション４１ａの左のロケーションに対するフィルタ処理されたグレー値から構成されるフィルタグレー値及びロケーションそれ自体のグレー値を求める。したがって、フィルタグレー値は、画像ライン４２上のロケーション４１ａの左に位置するロケーションのグレー値の重み付け平均値を表す。平均動作により、フィルタグレー値は、元のグレー値に比べて小さいノイズを含む。二つの領域ＲＧ１，ＲＧ２の間の境界の右に直接位置しているロケーション４１ｂに対するフィルタグレー値を求めるに当たり、このロケーション４１ｂの左に位置するロケーションのフィルタグレー値を用いない。代わりに、例えばロケーション４１ｂそれ自体のグレー値を用いる。したかって平均化を必要としない。図１に示すフィルタを用いる場合、ロケーション４１ｂそれ自体のグレー値のみがフィルタグレー値に寄与する。その結果、このフィルタグレー値は、元のグレー値と同様比較的高いノイズを含む。このノイズ成分を低減するために、図１に示すフィルタによって得られるフィルタ処理動作を、同一ロケーションのグレー値に対して、２段縦続で実行することができる。１回目のフィルタ処理動作中、ロケーションを、矢印４４で示すように、画像ライン４２上で左から右に横断させる。２回目のフィルタ処理動作中、ロケーションを右から左に横断させる（矢印４５）。画像中で左から右に位置するロケーション“ｎ”＝０，１，２…に関連する第１グレー値ｉ_nが、図１に示すフィルタに連続的に供給される。次いで結果ｕ_nは、これが画像中で右から左に位置するロケーションｎ＝Ｍ，Ｍ−１，Ｍ−２に関連するシーケンスにあるものとして、図１に示す第２フィルタに供給される。したがって、縦続部の終端におけるフィルタ信号ｐ_nは、境界が存在しない場合ｕ_n−ａｉ_n＋（１−ａ）ｕ_n-1 ｐ_n−ａｕ_n＋（１−ａ）ｐ_n+1 となる。ロケーションｍ−１とｍとの間の境界を検出する場合、このロケーションを通過すると、信号値は、ｕ_m＝ｉ_m ｐ_m-1＝ｕ_m-1 に置き換えられる。このようなフィルタ処理動作の縦続により、ロケーション“ ｎ”（ｎは、このロケーションｎの周囲にある別のロケーションｎ−ｍのグレー値ｉ_n-mの平均化に対応することが確認されている。）に対する出力信号ｐ_nとなる。ここで、ｗ_n,mを、縦続動作の結果を表す係数とする。したがって、フィルタ処理動作に対して、ｗ_n,mは直接的には用いられないが、カスケーディング動作によって間接的に実現される。境界から離間した位置では、ｗ_n,mは、フィルタ値が求められるロケーションであるｎにほとんど依存しないことを確かめた。グレー値が一様に重み付けられる平均動作中、これらグレー値に応じて減少する重みｗ_nは、平均値が有効であるロケーションｎから離間して位置するロケーション（ｎ−ｍ）から生じる。検出された境界の付近のロケーションｎに対して、平均動作は、境界の一方の側のロケーションに限定されたままである。この場合、ｗ_n,m は、ロケーションｎ−ｍがロケーションｎのない境界の側に位置するときには零となる。図４は、縦続フィルタ処理を行う装置を示す。この装置は、第１及び第２フィルタユニット８０，８２と、第１及び第２記憶装置８１，８３とを具える。第１フィルタ８０の出力部を、第１記憶装置８１の入力部に結合する。第１記憶装置８１の出力部を、第２フィルタユニット８２の入力部に結合する。第２記憶装置８３の出力部を、第１及び第２フィルタユニット８０，８２の入力部に結合する。さらに、クロックラインＣＬを、第１及び第２フィルタユニット８０，８２と、第１及び第２記憶装置８１，８３とに結合する。動作中、フィルタユニット８０，８２は例えば図１のフィルタユニット１２のように動作し、クロックライン上の信号によってレジスタ１２８の成分のリフレッシュの瞬時を求める。第１フィルタユニット８０の入力信号の遷移を表示する信号は、第２記憶装置８３に記憶される。これら遷移を表示する信号を、例えば図１の遷移検出器１４によって求める。これは、入力信号が第１フィルタユニット８０に供給される前に実現することができ、入力信号が第１フィルタユニット８０に供給された後、遷移を表示する信号が記憶装置８３に記憶されるとともに、クロック信号に同期してこの信号が記憶装置８３から読み出される。第１フィルタユニット８０によるフィルタ処理の順次の結果は、第１記憶装置８１に記憶される。第１記憶装置８１は、ＬＩＦＯ（後入れ先だし）メモリとして作用する。完全なラインに対する結果が第１記憶装置８１に記憶された後、これらの結果は、第１フィルタユニット８０によって形成された順序とは反対の順序で再び読み出される。第２記憶装置８３からの表示も、読み出された結果とともに、逆の順序で（クロックラインＣＬに同期して）フィルタユニット８２に供給される。明らかに、二つのフィルタユニット８０，８２に対して単一のフィルタユニットを使用することもできる。この単一のフィルタユニットは、相違する瞬時にて第１及び第２フィルタユニット８０，８２として作用する。遷移の検出を、第１フィルタユニット８０に対する入力信号が供給されると同時に行うことができる。この場合、これら表示を、第１フィルタユニット８０に直接供給するとともに、後に第２フィルタユニット８２で使用するために第２記憶装置８３に記憶させる。所望なら、遷移を、第２フィルタユニット８２によって用いるために、新たに検出することができる。フィルタ処理動作の縦続の他に、並列も可能である。この場合、二つのフィルタ処理動作を、図１に示すフィルタにより入力信号上で実行することができる。通常の状態（あらゆる境界が存在しない場合）、二つのグレー値ｕ_n，ｖ_nは、ロケーション“ｎ”に対して、ｕ_n＝ａｉ_n＋（１−ａ）ｕ_n-1 ｖ_n＝ａｉ_n＋（１−ａ）ｖ_n+1 となる。第１式は左から右へのロケーションの横断に関するものであり、これについては図１を参照して既に説明した。第２式は右から左へのロケーションの横断に関するものである。この第２式は、フィルタグレー値ｖ_nが、ロケーション “ｎ”の右のロケーションに対するフィルタ値ｖ_n+1に依存する場合には、第１式と同一である。境界が検出されると、両方向のフィルタ処理動作に対して、記憶されたフィルタ値は、境界を超えた後入力値に置き換えられる。遷移がロケーション“ｍ”とロケーション“ｍ−１”との間に位置する場合、ｕ_m＝ｉ_m ｖ_m-1＝ｕ_m-1 となる。したがって、ｕ_n及びｖ_nは専ら、ロケーションが位置する画像領域のグレー値ｉ_nに依存する。結合されたフィルタの出力信号ｑ_nは、フィルタ信号の和ｑ_n＝（ｕ_n＋ｖ_n）／２を構成する。境界が存在しない場合、ロケーション“ｎ”に対する出力信号は、このようにロケーションの左右のグレー値を引き継いだ平均値となる。境界の左右に到達すると、出力信号にも、ロケーションが複数から単一になるため、境界の関連する側のグレー値を引き継いだ平均値が含まれるようになる。縦続によって得られる結果と並列によって得られる結果との差異は、並列の場合には境界に隣接するロケーションが常に、平均の領域に関係なく出力信号の半分以上寄与するという事実に起因する。これに対して、縦続中には、境界に隣接するロケーションは常に一様に重み付けされ、したがってその相対的な寄与は、平均の領域の大きさに反比例する。したがって縦続の場合、フィルタ値は並列の場合に比べて比較的低いノイズを含む。一般に、特定のロケーションに対して、フィルタグレー値は、相違する方向からの関連のロケーションにアプローチする複数の再帰フィルタ処理動作の寄与によって形成される。特定のロケーションに対してフィルタグレー値を形成する際には、各フィルタ処理動作は、フィルタ処理動作の各アプローチ中先行するロケーションの信号値とともに、特定のロケーションの信号値を利用する（先行するロケーションのグレー値は、先行するロケーションと特定のロケーションとの間に境界が存在する場合を除いて、これらロケーション間の距離に応じてグレー値に寄与する。特定のロケーションに対して境界の他の側に位置したロケーションは寄与しない。）。既に説明したように、種々のフィルタ処理動作のアプローチを、ロケーションの同一行に沿った左及び右からのアプローチとした。アプローチ経路はこの場合、一方が他方の延長部に位置する。多次元フィルタ処理一般に、一方が他方の延長部に位置しないアプローチ経路を利用することもできる。例えば、図５は、画像ライン５２及び画像列５６を線図的に示した画像５０を示す。例えば図１を参照して説明したようなフィルタ処理動作を、列方向に連続するロケーションに関連するグレー値及び行方向に連続するロケーションに関連するグレー値に適用することができる。このようにして同一のロケーション５１に対して得られた種々の結果を、（例えば平均することにより）結合することができる。ｕ_x,y＝ａｉ_x,y＋（１−ａ）ｕ_x-1,y ｖ_x,y＝ａｉ_x,y＋（１−ａ）ｖ_x,y-1 境界が検出されると、両方向のフィルタ処理に対して、記憶されたフィルタ値は、境界を超えてからの入力値に置き換えられる。境界がロケーション“ｘ，ｙ ”と“ｘ−１，ｙ”との間に位置する場合、ｕ_x,y＝ｉ_x,y となる。また、境界がロケーション“ｘ，ｙ”と“ｘ，ｙ−１”との間に位置する場合、ｖ_x,y＝ｉ_x,y となる。したがって、ｕ_x,y及びｖ_x,yは専ら、ロケーションが位置する領域のグレー値ｉ_x,yに依存する。結合フィルタの出力信号ｑ_x,yは、フィルタ信号の和ｑ_x,y＝（ｕ_x,y＋ｖ_x,y）／２となる。ロケーションそれ自体に対してこのように再び形成されたフィルタ値を、グレー値の周囲からの他のロケーションに関連するグレー値の平均値とする。しかしながらこの場合周囲は２次元であり、したがって、この周囲は、同一径の１次元周囲より多くのロケーションを含む。その結果、ノイズはフィルタ値に対して一層寄与が少ない。フィルタ処理動作の結合を、複数の方法で実行することができる。行５２では、ロケーションを２方向５４，５５にアプローチさせることができる。列５６では、ロケーションを２方向５８，５９にアプローチさせることができる。これらのアプローチのそれぞれを一対の方向で組み合わせることができ、かつ、合成動作を、他の（好ましくは結合）動作と組み合わせて再び組み合わせることができる。結合を、並列又は縦続によって実現することができる。全ての結合は、境界の明瞭さを減少させることなく、フィルタ値に対するノイズの相対的な寄与の低減に寄与する。好適な寄与の例を、行方向フィルタ処理及び列方向フィルタ処理の縦続によって形成する。ここで、行方向フィルタ処理及び列方向フィルタ処理それ自体は、互いに異なる方向のフィルタ処理動作の縦続部を具える。フィルタグレー値はしたがって、（境界付近も含む）各ロケーションに対する２次元領域を引き継いだ平均値となる。この場合、個々のグレー値は、この領域の表面に反比例するこの平均値に寄与するようになる。この組合せを用いる場合、フィルタの応答が、座標方向ｘ＜−＞ｙの交換と十分対称でないことが確認された。これを、このような組合せを二つ並列することにより防止することができる。一方の組合せのフィルタ処理を、最初にｘ方向について行い、次いでｙ方向について行う。それに対して、他方の組合せのフィルタ処理を、全く逆に（最初にｙ方向について行い、次いでＸ方向について行う。）する。応答はこの場合、交換ｘ＜−＞−ｘ，ｙ＜−＞−ｙ及びｘ＜−＞ｙで対称となる。図６は、このようなフィルタ処理動作を実施する装置を示す。装置は、二つの並列な枝路７１ａ，ｂに結合された第１画像記憶装置７０を具える。各枝路は、順次の第１フィルタ７２ａ，ｂ、第２画像記憶装置７３ａ，ｂ、第２フィルタ７４ａ，ｂ及び第３画像記憶装置７５ａ，ｂの直列接続部を具える。枝路の出力部を、加算器７９の入力部に結合する。加算器７９の出力部は、図６に示す装置の出力部を構成する。この装置も、遷移の表示を記憶する記憶装置７６を具える。アッセンブリの同期のために必要とされるクロック接続を、簡単のために省略する。フィルタ７２ａ，ｂ、７４ａ，ｂを、例えば、遷移の表示用の記憶装置７６を種々のフィルタ７２ａ，ｂ、７４ａ，ｂに対して共通に設けた点を除いて、図４に示すフィルタのように構成する。動作中、入力信号を第１画像記憶装置７０に記憶する。各ロケーションに対する入力信号値を、第１枝路７１ａに対して行方向に供給する。第１枝路の第１フィルタ７２ａは、図３及び４を参照して説明したように、各行に対して行方向にフィルタ処理動作の縦続を実行する。このような縦続の結果を、第１枝路７１ａの第２画像記憶装置７３ａに記憶し、次いで列方向の読み出し動作を行って、第１枝路７１ａの第２フィルタ７４ａにこの結果を供給する。各列に対して、第２フィルタ７４ａは、列方向にフィルタ処理動作の縦続を実行する。その結果を、第１枝路７１ａの第３記憶装置７５ａに記憶する。第１枝路によって実行された動作の結果は、原理的には既に入力信号の２次元フィルタ処理である。しかしながら既に説明したように、フィルタ処理動作のパルス応答は、ｘ方向及びｙ方向の交換と対称ではない。第２枝路７１ｂの動作は、行及び列の役割を交換する場合第１枝路７１ａの動作に類似する。第１枝路及び第２枝路により各ロケーションに対してこのように形成された結果は、第３画像記憶装置７５ａ，ｂから読み出され、加算器７９によって互いに加算される。このような加算結果は、ｘ方向及びｙ方向の交換と対称である。本発明は当然、１次元又はｘ方向及びｙ方向の２次元画像のフィルタ処理に限定されるものではない。本発明を、ｚ方向又は他の座標方向を用いる多次元「画像」に用いることもできる。さらに、ｘ−ｙ平面の傾斜方向を用いることもできる。すなわち、この場合入力信号を、ｘ方向又はｙ方向に制限されないｘ−ｙ平面の方向の連続的なロケーションに関連する信号値を構成する。互いに異なる方向のフィルタ処理動作の結果を、縦続、並列又はこれらの組み合わせによって結合することにより、任意の角度に亘る画像の回転にほとんど依存しない応答を有するフィルタ処理を実行することができる。伝送システム図７は、本発明による送信システムを示す。このシステムは、チャネル９５を介して受信機９２と通信することができる送信機９０を具える。この送信機は、遷移検出器９３及び符号器９４を具える。受信機は、復号器９６及びフィルタユニット９７を具える。送信機９０及び受信機９２を、例えばテレビジョン送受信機とすることができる。この場合、チャネルをエーテルによって形成する。しかしながら、送信機９０及び受信機９２を、ビデオレコーダの記録区分及び再生区分にそれぞれすることができる。この場合、チャネルはビデオテープを含む。使用中、送信機９０側の遷移が検出され、次いで入力信号とともに送信に従って符号器９４で符号化される。受信機９２中の復号器９６は、遷移の表示信号及び入力信号を復号する。次いで、フィルタユニットは、入力信号をフィルタ処理するとともに、遷移の表示信号に応じて上記フィルタ処理動作のうちの一つにおいて特にフィルタ処理動作に適応させる。表示の符号化を、例えば２値画像を加えた通常の画像の２チャネル信号を形成することによって実行することができる。２値画像の画素は、遷移に位置する画素を除いて（この場合画素は論理値１を有する。）、全体に亘り論理画像値０を有する。この２値画像を、連続長コードに符号化（すなわち、遷移の際に連続する画素ロケーション間の距離を符号で表した符号に基づく符号化）することもできる。送信機９０はこのコードをデジタル信号として送信することができる。このために、チャネル符号化技術を用いることができる。復号器９６はこの場合、このコードを復号するように動作して、このコードを遷移の表示に変換する。遷移を表示するために、入力信号に比べて著しく少ない情報容量を必要とするだけである。したがって、これら表示を、十分な情報容量を要求することなく（例えば、遷移の表示に大きな誤差補正の余裕を設けることにより、又はｓｕｃ表示に対して比較的大きい送信電力を利用することにより）入力信号に比べて厳密に符号化することができる。このように提案されたフィルタ処理動作はノイズの影響をほとんど受けない。

Claims

【特許請求の範囲】１．再帰フィルタユニットと、このフィルタユニットの入力信号中の遷移を検出する遷移検出器と、この遷移の検出に応答して前記フィルタユニットの動作に適応させる適応手段とを具えるフィルタ装置において、前記検出器により、前記入力信号の第１領域とそれに続く第２領域との間の境界を検出し、前記適応手段は、前記第２領域からのあらゆる信号値をフィルタ処理する前に、再帰的に使用される前記フィルタユニットに記憶されるとともに前記第１領域からの信号値から得られる一つ以上の中間信号値を、一つ以上の前記第２領域からの信号値、又は前記第２領域からの信号値から得られたフィルタ信号値に置き換えることを特徴とするフィルタ装置。２．前記フィルタ装置により、前記入力信号を平均するとともに、既に受信された前記入力信号の信号値の平均値とした前記一つ以上の中間信号値を、前記入力信号の境界から所定の距離で発生する前記第２領域からの一つ以上の信号値に置き換えることを特徴とする請求の範囲１記載のフィルタ装置。３．前記フィルタ装置により、前記入力信号による第１及び第２再帰フィルタ処理動作を施し、前記第２再帰フィルタ処理動作に対する前記入力信号を、前記第２再帰フィルタ処理動作が形成される順序に比べて逆の順序の前記第１再帰フィルタ処理動作に応答する出力信号の信号値によって形成し、前記第１及び第２領域を、前記第１再帰フィルタ処理動作及び前記第２再帰フィルタ処理動作に対してそれぞれ交換したことを特徴とする請求の範囲１又は２記載のフィルタ装置。４．前記入力信号値を、２次元又は多次元空間中の各ロケーションに関連させ、前記フィルタ装置により、第１の次元方向に従って最初に配置した前記入力信号値を前記フィルタユニットに対する入力信号として使用するとともに、他の次元方向に従って配置されたこのフィルタ処理動作の順次の結果を使用することを特徴とする請求の範囲１，２又は３記載のフィルタ装置。５．前記フィルタ装置により、前記第１の次元方向に従って配置された前記入力信号値を入力信号として使用し、かつ、前記第２の次元方向に従って配置された前記入力信号値を入力信号として使用すると、請求の範囲３に従って動作する度に、フィルタ処理動作の第１の縦続部として共に言及される第１及び第２再帰フィルタ処理動作を、前記入力信号値に対して実行するとともに、前記第１縦続部が実行されるのと同一の入力信号値に対して、前記第１の次元方向及び第２の次元方向を交換した点を除いて前記第１縦続部と等しいフィルタ処理動作の第２縦続部を実行し、前記フィルタ装置は、同一ロケーションに対する前記第１縦続部及び第２縦続部から形成された結果を結合する結合手段を具えることを特徴とする請求の範囲４記載のフィルタ装置。６．前記入力信号値を、２次元又は多次元空間中の各ロケーションに関連させ、前記遷移検出器により、各ロケーションの各周囲中の２次元又は多次元信号パターンに基づいて境界を検出することを特徴とする請求の範囲１から５のうちのいずれか一つに記載のフィルタ装置。７．請求の範囲１から６のうちのいずれか一つに記載のフィルタ装置を具える送信システムであって、この送信システムを送信機及び受信機に更に分割し、この送信機は遷移検出手段を有し、前記送信機により、前記入力信号と前記遷移の検出の表示信号との合成を、前記フィルタユニットを含む前記受信機に送信し、前記受信機は、適応手段と、前記検出表示信号を受信する遷移表示受信手段とを有し、前記受信機により、表示された検出信号に応答して前記適合手段を制御することを特徴とする送信システム。８．請求の範囲７記載の送信システムに適した受信機であって、この受信機は、前記フィルタユニットと、前記適応手段と、前記遷移受信手段とを具えるとともに、前記受信機により、前記送信機から受信した検出の表示信号に応答して前記適応手段を制御することを特徴とする受信機。９．入力信号により再帰フィルタ処理動作が施され、この入力信号の遷移を検出し、前記再帰フィルタ処理動作を前記遷移の検出信号に応答して適応させる入力信号フィルタ処理を行うに当たり、前記遷移を、前記入力信号の第１領域とこれに続く第２領域との間の境界とし、前記遷移の検出信号に応答して適応させる際に、前記再帰フィルタ処理動作中に発生し、前記再帰フィルタ処理動作中再帰的に使用するために少なくとも一時的に記憶し、かつ、前記第１領域からの信号値から得た一つ以上の中間信号値を、前記第２領域からの任意の信号値に前記再帰フィルタ処理動作を施すのに適用する前に、前記第２領域からの一つ以上の信号値、又は前記第２領域からの信号値から得たフィルタ信号値に置き換えることを特徴とするフィルタ処理方法。