JPH1074259A - 画像処理デバイス、フィルターデバイス及び二次元フィルター実施方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 画像データの適切なフィルタリングを可能に
する。 【解決手段】 デジタル画像データをフィルタリングす
る画像処理デバイスは、第１のディメンションで動作す
る一次元の第１のディメンションのフィルターを含み、
各フィルターは所定のフィルター係数に従ってデジタル
画像データに動作して一次元出力信号を生成し、更に第
２の異なるディメンションで動作する複数の一次元フィ
ルターを含み、各一次元の第２のディメンションのフィ
ルターは複数の第１のディメンションのフィルターのう
ちの一つから出力信号を受け取り、所定のフィルター係
数に従って受け取られた出力信号に動作して第２のフィ
ルタリングされた出力信号を生成する。このデバイス
は、重み付け回路も含み、重み付け係数に従って生成さ
れた第２のフィルタリングされた出力信号のそれぞれを
修正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は一般的にはデジタル
信号処理装置に関し、更に詳細には、複数の分離可能な
一次元デジタルフィルターを使用した二次元非分離デジ
タルフィルターの実施に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】原稿か
らの画像又はビデオ画像データからの画像の再現、更に
詳細には電子的に走査された原稿を表す画像データのレ
ンダリングにおいて、レンダリングシステムの制限され
た解像度及び出力デバイスは大部分がバイナリ（２値）
であるか保存効率のためにバイナリに圧縮されることが
要求されるという事実に直面する。これは、ハーフトー
ン、線及び連続トーン（contone)画像を再現しようとす
る場合に特に顕著になる。

【０００３】画像データ処理システムはレンダリング装
置の制限された解像度をオフセットするように調整され
るが、レンダリングデバイスが直面する異なる画像のタ
イプによって要求される処理ニーズが異なるためにこの
調整は困難である。この場合、原稿の画像内容は、高周
波ハーフトーン、低周波ハーフトーン、連続トーン（co
ntones) 、ラインコピー、誤差拡散された画像等又は上
記の組み合わせを含む複数の画像タイプ及びある未知の
程度の上記の又は更なる画像タイプの幾つか又は全てか
ら成ることが理解される。

【０００４】レンダリングシステムの一つの重要な要素
はデジタルフィルタリングである。デジタルフィルタリ
ングプロセスは有効的且つローコストであるべきであ
る。更に、フィルターデザインは幾つかの非分離及び／
又は動的特徴を有するため、フィルターはファジー分類
システムで使用され得る。しかし、ある目標を達成しよ
うとすることによって別の目標に悪影響を与え得る。悪
影響を最小化させようとするデジタルフィルタリング技
術の実施のために種々の方法が考案されてきた。これら
の技術は以下に簡単に述べられる。

【０００５】ある "従来技術の”デジタルフィルタリン
グ技術では、回路は複数の有限インパルス応答フィルタ
リング機能を実行する。この回路は複数のフィルターを
有し、各フィルターは所定のデジタルフィルターアルゴ
リズムを実施する。保存回路は所定のアルゴリズムを利
用して係数及びデータオペランドを保存する。演算ユニ
ットは保存回路に結合して選択された係数及びデータオ
ペランドを用いて所定の演算動作を実行する。シーケン
ス制御デバイスは保存回路からオペランドをシーケンシ
ャルに選択して演算ユニットに入力する。

【０００６】別の "従来技術の”デジタルフィルタリン
グ技術では、デジタル信号処理装置は高速デジタルフィ
ルタリングを提供する。この装置は、パラレルの少なく
とも二つのデジタルフィルター及びマルチプレクサを含
み、出力をフィルターへ交互に出力する。第３の "従来
技術の”デバイスでは、実質的に同一の構成の複数のフ
ィルター部分を有する二次元有限インパルス応答フィル
ターがパラレル構造で配置される。デマルチプレクサは
連続的なデジタルワードを有する入力データ信号を分離
し、各デジタルワードはシーケンスで分離可能なフィル
ター部分に送出する。引き続いて、フィルター部分の出
力に連結するマルチプレクサは、各フィルター部分から
フィルタリングされたデータを入力データの分離の順序
に対応するシーケンスで選択的に出力し、これによって
元の入力データのフィルタリングバージョンが得られ
る。

【０００７】上記に述べられた三つのシステムは全て速
度又は高コストのいずれかに関して制約を有する。これ
らの制約の点から言うと、追加的な一次元変換ユニット
に選択的に組み合わされる複数の一次元変換ユニットを
提供して複数の離散的二次元フィルターを生成すること
が提案され、これらのフィルターはいずれもピクセルベ
ースで分離され得る。更に、この提案された従来のシス
テムは、パラレルに配置される複数の同一構成の二次元
フィルターを用いずに二次元有限インパルス応答フィル
ターを提供するという更なる利点を有し、これによって
複雑性及びフィルターハードウェアのコストを低減させ
る。この従来のシステムをより理解するために、従来の
システムが以下に述べられる。

【０００８】図１に例示されるように、従来のシステム
は画像処理モジュール２０を含み、該モジュールは入力
ライン２２を介してオフセット及びゲイン補正されたビ
デオを受け取る。続いて画像処理モジュール２０はＣＰ
Ｕ２４からの制御信号に従って入力ビデオデータを処理
してライン２６に出力ビデオ信号を生成する。図１に例
示されるように、画像処理モジュール２０はオプション
のセグメンテーションブロック３０を含み、該ブロック
は関連するラインバッファ３２、二次元フィルター３４
及びオプションの一次元エフェクトブロック３６を有す
る。また、画像処理モジュール２０には入力走査線のコ
ンテキストを保存するラインバッファメモリ３８も含ま
れる。

【０００９】関連する走査線バッファ３２に関連するセ
グメンテーションブロック３０は、ハーフトーン入力領
域を表す画像の領域を自動的に決定する。セグメンテー
ションブロックからの出力（ビデオクラス）は、セグメ
ンテーションブロックによって識別されるビデオ信号の
タイプ又はクラスに従って連続的な画像処理エフェクト
を実施するために使用される。例えば、セグメンテーシ
ョンブロックは入力ハーフトーン画像を表すデータを含
む領域を識別し、この場合ローパスフィルターが使用さ
れてスクリーンパターンを除去し、そうでなければ入力
ビデオ画像の残りのテキスト部分はエッジ強調フィルタ
ーで処理されて微細なライン及びしきい値処理の際に文
字再現を改善する。

【００１０】二次元フィルターブロック３４は所定のフ
ィルタリング選択に従って入力される補正ビデオを処理
することが意図される。要求される走査線内容の確立に
先立って、入力ビデオは二次元フィルターハードウェア
内のバイパスチャネルを使用することによってフィルタ
ーにバイパスする。このバイパスは、適切なコンテキス
トを確立する前に入力ビデオのフィルタリングから得ら
れるビデオストリームの効果を避けるために必要であ
る。

【００１１】二次元フィルタリングに引き続いて、オプ
ションの一次元エフェクトブロックが使用されて選択さ
れた一次元ビデオエフェクトに従ってフィルタリングさ
れた又はフィルタリングされていないビデオデータを変
化させる。例えば、一次元ビデオエフェクトは、しきい
値処理、スクリーン処理、変換、トーン再生曲線（ＴＲ
Ｃ）、ピクセルマスキング、一次元スケーリング及びビ
デオ信号のストリームに一次元的に提供される別のエフ
ェクトを含む。二次元フィルターの場合のように、一次
元エフェクトは更なるエフェクトがビデオに入力されな
い場合にバイパスチャネルを含むため、受け取られたビ
デオは出力ビデオとして通過することができる。

【００１２】図２は上記に述べられた従来のデバイスの
二次元フィルターのハードウェアを例示する。ハードウ
ェアは二つの独立な有限インパルス応答（ＦＩＲ）又は
たたみ込みフィルターを提供する。各フィルターによっ
て、係数が高速走査方向及び低速走査方向の両方向にお
いて対称でなければならなくても、係数に隣接する中心
ピクセルの使用が可能になる。フィルター係数はプログ
ラム可能であり、より小さなフィルターを使用するため
に０に設定される。

【００１３】各フィルターは、出力走査線を計算するた
めにピクセル毎に所定の数の入力走査線を有する。図１
に関して先に述べたように、入力走査線はフィルター入
力要求を満たすようにラインバッファ３８でバッファリ
ングされる。更に、二次元フィルター３４が図１のセグ
メンテーションブロック３０と共に使用される場合、フ
ィルターはセグメンテーションブロックよりも遅れて一
本の走査線を動作させなければならない。

【００１４】図２に例示されるように、入力ビデオは図
１のラインバッファメモリ３８から低速走査フィルター
１０２Ａ及び１０２Ｂに入力される。また、フィルター
１０２Ａ及び１０２Ｂには関連する低速走査フィルター
係数も入力され、これらの係数はそれぞれ低速走査フィ
ルター係数メモリ１０４Ａ及び１０４Ｂに含まれる。低
速走査フィルター係数は中心走査線係数の周りに対称的
に配置される。低速走査フィルター１０２Ａ及び１０２
Ｂの出力はそれぞれ低速走査フィルターコンテキストバ
ッファ１０６Ａ及び１０６Ｂに指向される。低速走査フ
ィルターコンテキストバッファ１０６Ａ及び１０６Ｂか
らの出力はマルチプレクサ２０８に送出され、該マルチ
プレクサはどの出力が高速走査フィルター２３０で処理
されるかを選択する。

【００１５】マルチプレクサによる選択は、図１のセグ
メンテーションブロック３０によって決定された処理さ
れるビデオデータのクラスタイプによって制御される。
高速走査フィルター２３０で利用される高速走査フィル
ター係数は複数の高速走査フィルター係数バッファのう
ちの一つから受け取られ、バッファのコンテキストはマ
ルチプレクサ２４２に送出され、該マルチプレクサは処
理されるビデオのクラス又は画像のタイプに基づいて適
切なフィルター係数を選択する。

【００１６】従って、画像データの適切なフィルタリン
グを可能にしスケール性を提供するように、セルフタイ
ム且つカスケード可能な動的フィルターを設計すること
が所望される。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の態様はデ
ジタル画像データをフィルタリングする画像処理デバイ
スである。このデバイスは第１のディメンションで動作
する一次元の第１のディメンションのフィルターを含
み、各フィルターは所定のフィルター係数に従ってデジ
タル画像データに動作して一次元出力信号を生成し、更
に第２の異なるディメンションで動作する複数の一次元
フィルターを含み、各一次元の第２のディメンションの
フィルターは複数の第１のディメンションのフィルター
のうちの一つから出力信号を受け取り、所定のフィルタ
ー係数に従って受け取られた出力信号に動作して第２の
フィルタリングされた出力信号を生成する。このデバイ
スは重み付け回路も含み、該重み付け回路は重み付け係
数に従って生成された第２のフィルタリングされた出力
信号のそれぞれを修正する。

【００１８】本発明の第２の態様は複数の二次元デジタ
ルフィルターを提供するフィルターデバイスである。フ
ィルターデバイスは入力ピクセル信号のアレイから一次
元フィルタリングされた出力信号を生成する複数の一次
元第１ステージフィルターを含み、選択された第１ステ
ージフィルターから出力信号を受け取りこの出力信号に
第２フィルタリング動作を実行して二次元フィルタリン
グされた出力信号を生成する複数の一次元第２ステージ
フィルターを含み、更に重み付け係数に従って生成され
た二次元フィルタリングされた出力信号のそれぞれを修
正する重み付け回路を含む。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下は本発明に例示される図面の
詳細な記述である。この記述において、画像のアナログ
又はデジタル電圧表示のいずれかであるビデオ画像信号
の形態の "画像データ”又は "ピクセル”という用語
は、適切なソースから提供された画像の表示を示す。例
えば、画像信号はオリジナルを保持する画像のライン毎
の走査によって一般的にＣＣＤと称される電荷結合デバ
イスのマルチフォトサイトアレイのような一つ以上の感
光要素によって得られる。画像データの持続時間にオリ
ジナルを保持する画像のライン毎の走査は公知であり、
本発明の一部を形成しない。

【００２０】以下の記述は、二次元フィルタリング構造
の方向性について述べる場合の低速走査及び高速走査デ
ジタル画像データに対する参照を含む。説明の目的のた
めに、高速走査データは画像情報のラスタに沿って連続
して配置される個々のピクセルについて述べることが意
図され、低速走査データは複数のラスタ又は走査線にわ
たって共通のラスタ位置から導出されたデータについて
述べている。

【００２１】例えば、低速走査データはアレイがドキュ
メントに対して移動する際に線形感光アレイに沿って複
数のエレメントから捕獲された信号について述べるため
に使用される。一方、高速走査データは、一般的にはデ
ータのラスタと称される単一の露光周期中に線形感光ア
レイの長手方向に沿って集められたシーケンシャル信号
について述べている。

【００２２】図３の非分離フィルター１は複数の分離可
能なフィルター（２、４、６及び８）を含む。これらの
分離可能なフィルターのそれぞれは垂直フィルター及び
水平フィルターを含み、分離可能なフィルターは分離可
能な二次元フィルターになる。例えば、二次元分離可能
なフィルター２は垂直フィルター３及び水平フィルター
５を含む。

【００２３】非分離フィルター１が３次元フィルターで
ある場合、各分離可能なフィルター２、４、６及び８は
それぞれ三つの別個のフィルターを含み、各フィルター
は空間の別個の次元をフィルタリングする。このような
三次元フィルターは、映画又はビデオ記録のように動く
画像をフィルタリングする場合に有益である。

【００２４】各分離可能なフィルターの出力はマルチプ
レクサに送出され、該マルチプレクサは分離可能な二次
元フィルターの出力とゲインファクタｓ（ｉ）とを乗算
する。例えば、二次元の分離可能なフィルター２からの
出力はマルチプレクサ１０に送出され、ゲインファクタ
ｓ１と乗算される。

【００２５】ゲインファクタは、所定のゲインファクタ
であるか又はファジー分類手段によって設定されたゲイ
ンファクタである。本発明の好適な実施の形態では、ゲ
インファクタｓ（ｉ）は識別された画像のタイプ又は処
理されるピクセルのクラスに従ってファジー分類手段に
よって設定される。

【００２６】各マルチプレクサからの出力は加算手段１
８に送出され、該加算手段は全ての出力を合計して画像
データの二次元フィルタリングされたピクセルを生成す
る。全てのゲインファクタｓ（ｉ）の合計は１に等し
く、非分離フィルター１のゲイン全体が１に等しいこと
を確実にすることに注目されたい。各分離可能なフィル
ターは画像データの同じピクセルをパラレルで受け取る
ことにも注目されたい。更に、各分離可能な二次元フィ
ルターにはその特定のピクセルの二次元フィルタリング
を実行するために必要とされる係数が提供される。これ
らの係数は予め決定されるか又は画像のタイプ又は処理
される画像データのピクセルのクラスに応じて異なる係
数のセットから選択される。

【００２７】図４は画像処理方式における非分離二次元
フィルターの関係を例示する。図４に例示されるよう
に、ビデオデータはセグメンテーション回路３００及び
バッファ３０６にパラレルで送出される。セグメンテー
ション回路３００は従来の画像セグメンテーション回路
であるか又はファジーセグメンテーション回路である。
セグメンテーション回路３００は処理される画像データ
のピクセルの画像タイプ又はクラスを決定する。この画
像のタイプ又はクラス情報は重み付け係数及びゲインフ
ァクタジェネレータ３０２に送出され、このジェネレー
タは非分離二次元フィルター３０４で利用される重み付
け係数及びゲインファクタを生成する。

【００２８】また、セグメンテーション回路３００は、
画像処理システムにおいて更にダウンストリームで利用
されるエフェクトと称される画像のタイプ又はクラスに
関する他の情報も生成する。非分離二次元フィルター３
０４は重み付け係数及びゲインファクタを利用してバッ
ファ３０６から受け取られた画像データのピクセルを適
切にフィルタリングし、画像データの二次元フィルタリ
ングされたピクセルを生成する。

【００２９】Ｎ×Ｍの分離可能なフィルターの直接的な
実施と比較して、複数の分離可能なフィルターを利用す
る非分離フィルターの実施によってＮ×Ｍのフィルター
の設計が非常にモジュラーになる。このモジュール性に
よって、個々の分離可能なフィルター要素が再実行され
るよりも新しいフィルターの再設計の方がより高速にな
る。更に、分離可能なモジュールが多くの異なるサイズ
に容易に構成される場合、非分離モジュールは同じ構造
性を引き継ぐ。

【００３０】非分離フィルターの実施のこのタイプの別
の主な利点は、モジュラー性のためにフィルターは最小
量のハードウェアを使用して実施され得ることである。
例えば、１１×１５の非分離フィルターが所望されると
仮定すると、１１×１５の非分離フィルターで単一値の
分解を実行した後に、ゲインファクタｓ（ｉ）の二つの
要素だけが非０であり、１１×１５のフィルターのフィ
ルターマトリックスはランク２を有することが分かる。
これは、ゲインベクトルｓ（ｉ）がゲインベクトルｓ
（ｉ）の他の要素全てよりも大きな２つの要素を有する
場合にも当てはまる。このような場合、フィルターはフ
ィルターマトリックスがフルランクである場合に要求さ
れるように、１１ブロックではなく２つの分離可能なフ
ィルターブロックを使用してハードウェアで実施され得
る。

【００３１】非分離フィルターの実施に有効であること
に加えて、本発明の実施は動的フィルターを実施するた
めにも容易に用いられ得る。分離可能なフィルターは係
数を動的にする能力を持たないため、分離可能なフィル
ターは動的フィルターを実施するために使用されること
ができない。しかし、本発明の概念を使用するとこれら
のフィルターはいくつかの最小追加的ハードウェアで使
用されて動的非分離フィルターを形成する。

【００３２】例えば、上記に述べられた非分離フィルタ
ーは、ベクトルｓ（ｉ）を時間及び位置の関数にするこ
とによって動的になり得る。ベクトルｓ（ｉ）が静的で
なく動的である場合、フィルター全体も動的になり得
る。所望されれば、ベクトル値はサンプルベースで又は
ピクセルベースで変化し得る。動的効果は、ほんの少数
のプログラム可能なゲインを有することによって達成さ
れるため、優れた動的特徴を有するために全ての係数が
動的である必要はない。所与の時間及び位置が与えられ
たフィルターのパフォーマンスの選択において全くの自
由があるわけではないが、本発明の実施は多くの実際的
なアプリケーションに十分なフィルターの機能性を向上
させるある程度の自由を提供する。

【００３３】例えば、三つの異なる分離可能なフィルタ
ーがあると仮定すると、一つはローパスフィルターであ
り、もう一つは中域（バンドパス）フィルターであり、
更にもう一つはハイパスフィルターである。更に、時間
で変化するこれらのフィルターの組み合わせを実施する
ことが所望される。更に、所与のインスタンスでローパ
スフィルターは所望の効果を有する。このような場合、
ローパスフィルターの重み付けは１であり、他の二つの
フィルターの重み付けは０であるため、ｓ（ｉ）ベクト
ルは［１ ０ ０］である。別の時点では、ローパスフ
ィルターをブロックし、中域フィルターを０．５のファ
クタだけ減衰させ、ハイパスフィルターを１．２だけ増
幅させることが必要となる。これは、ｓ（ｉ）ベクトル
の値を［０ ０．５ １．２］に指定することによって
達成される。バイパスフィルターはこれらの例に含ま
れ、上記に述べたようにファジー処理に関して１．０の
ゲインを確実にする。

【００３４】この柔軟性が必要とされる機能性を提供す
るアプリケーションは、ファジー画像セグメンテーショ
ン又はファジー画像処理を使用する場合に要求されるよ
うなフィルタリングを提供することである。ファジー状
態では、予め定められた異なるクラスがあり、各クラス
は所望のフィルターに関連する。更に、ファジー画像セ
グメンテーションを利用する場合、ピクセルは一つのク
ラスではなく予め定められた各クラスのメンバーシップ
に指定される。セグメンテーションクラスベクトルに応
じて、所望のフィルターは関連するフィルターのそれぞ
れの重み付けされた合計になる。

【００３５】更に詳細には、例えば、二つのクラスのフ
ァジー分類手段を利用する場合、第１クラスはオブジェ
クトがローパスフィルター処理されることを要求し、第
２クラスはオブジェクトがハイパスフィルター処理され
ることを要求する。オブジェクトが第１クラスのタイプ
である場合ローパスフィルターが実行されるが、第２ク
ラスのオブジェクトである場合はハイパスフィルターが
実行される。

【００３６】ファジー画像セグメンテーションの後、オ
ブジェクトは第１クラスで０．７のメンバーシップ及び
第２クラスで０．３のメンバーシップを有することが決
定される。本発明の概念を使用すると、このような決定
によって、ローパスフィルターの０．７とハイパスフィ
ルターの０．３との合計のフィルターが実行されること
が決定される。このような実施は、フィルターを利用し
てｓ（ｉ）ベクトルを［０．７ ０．３ ０］に設定す
ることによって容易に達成される。次のピクセルが異な
って分類される場合、そのピクセルに関連するフィルタ
ーはベクトルｓ（ｉ）を変形させて所望のコヒーレント
フィルターを生成することによって形成される。

【００３７】典型的には、二次元フィルターはＮ×Ｍの
フィルターのような固定サイズのフィルターとしてハー
ドウェアで実施される。多くの場合フィルターはセルフ
タイムされておらず、これはたたみ込みが固定された長
さの入力のサイズを変化させるため出力が元の入力より
大きいことを意味する。これは、ディスプレイ媒体のサ
イズ、即ちスクリーンサイズ又はペーパーサイズによる
サイズの制約がある場合にドキュメントを処理するには
所望されない特徴である。この状態を処理するために、
セルフタイム二次元フィルターが提案される。

【００３８】セルフタイムフィルターは、入力ライン又
はページが処理されて出力ページの寸法を保存する前又
は後に、走査線、ピクセル又は制御信号のような追加的
な情報を送出するための外部システムを必要としない。
結果として、出力ページにおける走査線の数及び走査線
当たりのピクセルの数は入力ページの走査線の数及び走
査線当たりのピクセルの数と等しく維持される。セルフ
タイムフィルターは特定のサイズに限られないが、最大
Ｎ×Ｍより小さなあらゆるサイズにプログラム可能であ
り、Ｎは低速走査方向のエレメントの数であり、Ｍは高
速走査方向のエレメントの数である。

【００３９】本発明のセルフタイム二次元フィルターは
非分離二次元フィルターに関して上記に述べられた分離
実施を使用して達成される。この分離実施では、入力ビ
デオは低速走査方向（垂直方向）でフィルタリングを実
行し、引き続いて高速走査方向（水平方向）でフィルタ
リングを行う。低速走査及び高速走査フィルターは同じ
チップ上に存在するが、各フィルターは互いに独立して
動作する。

【００４０】Ｑ×Ｒ（ＱはＮ以下であり、ＲはＭ以下で
ある）の実施では、フィルターは（Ｑ−１）の外部ＦＩ
ＦＯに接続し、これらのＦＩＦＯはビデオを低速走査方
向でバッファリングするために使用される。更に、中心
低速走査エレメントに対応しなければならないウィンド
ウポインタ（入力ビデオと共にパスされピクセル特徴を
記述するタグ）は、（Ｑ−１）／２のＦＩＦＯによって
バッファリングされる。フィルターの最終ビデオ出力は
フィルタリングされたビデオ又はフィルタリングされな
いビデオであり、フィルタリングされないビデオはバイ
パスモード中に生成される。ページ周辺で適切なフィル
タリングを可能にするための十分なコンテキストがない
場合、バイパス経路モードが選択される。

【００４１】入力ページの処理中フィルターは出力を生
成せず、第１の（Ｑ−１）／２の走査線はフィルターに
入力される。しかし、（（Ｑ−１）／２）番目の走査線
に続く走査線では、セルフタイムフィルターはバイパス
モードでビデオの出力を開始する。入力ビデオを（Ｑ−
１）／２のＦＩＦＯでバッファリングすることによって
形成される中心低速走査要素は、バイパスモードのコン
テキストがないために、バイパスモード中に変化しない
フィルターを出力する。Ｑ×Ｒのフィルターはフィルタ
リングを開始する前にＱのコンテキストのラインを必要
とする。結果として、フィルターはフィルタリングを開
始しフィルタリングされたビデオを出力する時間にＱ番
目の走査線を開始するまで（Ｑ−１）／２の走査線のバ
イパスモードのままである。入力ページの最後の走査線
が処理されるとビデオのフィルタリングを停止する。

【００４２】フィルターは（（Ｑ−１）／２）番目に続
く走査線、（Ｑ−１）／２の追加の走査線が入力ページ
の終了時に形成されて出力ページの走査線の全体数を保
存するまでデータの出力を開始しない。この状態を処理
するために、セルフタイム二次元Ｎ×Ｍフィルターは、
入力ページが終了して出力ページの走査線の全体数を保
存すると（Ｑ−１）／２の追加の走査線を形成する。

【００４３】この実施では、走査ページはpagesync(PGS
YNC)、linesync(LNSYNC)及びvideovalid(VIDVLD) の三
つの信号によって記述される。第１信号であるページ同
期はページがアクティブである時を決定する。第２信号
であるライン同期は走査線がアクティブである時を決定
する。第３信号は走査線中の有効ビデオを示すビデオ又
はピクセルイネーブル信号である。入力ページが終了し
た後の（Ｑ−１）／２の追加の走査線の形成は、ページ
アクティブ、ラインアクティブ及びフィルターの残りに
対するビデオイネーブル信号として機能する内部信号の
新しいセットを形成することによって実行される。これ
らの信号はＦＩＦＯに保存されるビデオの最後の（（Ｑ
−１）／２）の走査線のフラッシュを制御する。

【００４４】図５は本発明の概念を利用したセルフタイ
ムされた９×１５の二次元フィルターの例を例示する。
図５に例示されるように、セルフタイムされた９×１５
フィルター５００は入力信号linesync、video valid 、
pagesync及びシステムクロック（SYSCLK) を受け取る。
これらの信号はバッファリングされ、制御ロジック回路
５０２に送出され、該回路はセルフタイミングメカニズ
ムで使用される内部信号を生成する。本発明の好適な実
施の形態では、新しい内部信号はnew linesync（NEWLNS
YNC ）、new video valid (NEWVIDVLD) 及びnew pagesy
nc(NEWPGSYNC)である。

【００４５】これら三つの新しい信号は非分離二次元フ
ィルタリング回路５０１に送出され、該回路５０１は図
３に例示される概念を実施する。セルフタイム非分離二
次元フィルター５００はビデオデータの９本の走査線を
受け取り、ビデオデータの８本の走査線は非分離二次元
フィルタリング回路５０１にエンターする前にＦＩＦＯ
に送出される。

【００４６】この場合、入力画像の最初の４本の走査線
はセルフタイム二次元フィルター５００に入力され、セ
ルフタイム二次元フィルター５００はビデオデータを出
力しない。セルフタイム二次元フィルター５００が入力
ページの５番目の走査線の処理を開始すると、フィルタ
ー５００はバイパスモードでビデオデータを出力し始
め、入力ページの９番目の走査線が受け取られるまでこ
のモードでビデオを処理し続ける。この時点で、セルフ
タイム二次元フィルター５００はフィルタリングプロセ
スを実際に開始する。

【００４７】セルフタイム二次元フィルター５００はア
クティブページの最終ラインが終了するまでビデオデー
タのフィルタリングを続ける。この時点で、セルフタイ
ム二次元フィルター５００は内部信号のnew linesyncを
介して四つの追加的なlinesync信号を生成し、ＦＩＦＯ
バッファからビデオデータの最後の四本の走査線をフラ
ッシュし、このビデオをバイパスモードで出力する。

【００４８】図５に例示されるようなセルフタイム二次
元フィルターの概念をより理解するために、このフィル
ターのタイミングアスペクトの簡単な説明が図６に例示
されるタイミング図を参照して以下に述べられる。更に
詳細には、図６は入力信号pagesync及びlinesync（Ａ及
びＢ）、内部信号new pagesync及びnew linesync（Ｃ及
びＤ）及び出力信号output pagesync 及びoutput lines
ync （Ｅ及びＦ）を例示する。更に、図６は９×１５の
寸法を有するセルフタイム二次元フィルターのタイミン
グ図を例示する。

【００４９】図６に例示されるように、pagesync信号が
アクティブになると、セルフタイム二次元フィルターに
よって内部new pagesync信号もアクティブになる。更
に、セルフタイム二次元フィルターがアクティブlinesy
nc信号を受け取ると、セルフタイム二次元フィルターに
よって内部new linesync信号もアクティブになる。しか
し、この例では、output pagesync 信号及びoutput lin
esync 信号は後になるまでアクティブにならない。

【００５０】更に詳細には、output pagesync 信号は５
番目のinput linesync信号が受け取られるまでアクティ
ブにならない。この時点で、output pagesync 信号はア
クティブになり、１番目のoutput linesync 信号はアク
ティブになる。この時点でこのポイントは第１バイパス
モードの開始に対応し、セルフタイム二次元フィルター
はフィルタリングを適切に開始するために十分なビデオ
データの走査線を受け取っていないため、該セルフタイ
ム二次元フィルターはフィルタリングされていないビデ
オデータを出力する。このバイパスモードは９番目のin
put linesync信号が受け取られるまで続き、セルフタイ
ム二次元フィルターはフィルタリングモードに切り換
え、適切にフィルタリングされた画像データを出力す
る。

【００５１】後に、受け取られたpagesync信号がアクテ
ィブでなくなり入力ページが終了したことを示すと、セ
ルフタイム二次元フィルターによって内部のnew pagesy
nc信号はバッファをフラッシュアウトするように更なる
四本の走査線に対してアクティブのままになる。アクテ
ィブでないpagesync信号を受け取る場合、セルフタイム
二次元フィルターはフィルタリングモードからバイパス
モードに切り替わり、フィルタリングされていないビデ
オデータを有するＦＩＦＯをフラッシュアウトする。

【００５２】本発明の二次元フィルターは単一のフィル
ター構成に関して述べられるが、本発明の二次元フィル
ターは複数のカスケード可能なフィルターとしても実施
され得る。換言すると、広い二次元フィルターは多くの
小さなカスケード可能なフィルターを使用することによ
って構成され得る。これらのカスケード可能なフィルタ
ーは分離可能且つ対称的であり、Ｎ×Ｍの任意のサイズ
であり、Ｎは低速走査エレメントの数であり、Ｍは高速
走査エレメントの数である。

【００５３】カスケード可能なフィルターは、複数のフ
ィルターが共にカスケードする場合にのみ使用される特
別なカスケード入力及びカスケード出力を有する。従っ
て、任意の数のカスケード可能なフィルターは共にカス
ケードしてフィルターサイズを提供する。例えば、二つ
の（ＮＸＭ）フィルターが共にカスケードする場合、結
果的に得られる最大フィルターは（２Ｎ−１）×（２Ｍ
−１）である。三つの（ＮＸＭ）フィルターが共にカス
ケードする場合、結果的に得られる最大フィルターは
（３Ｎ−１）×（３Ｍ−１）になる。また、二つのＮフ
ィルターが共にカスケードしＭフィルターと組み合わさ
れる場合、（２Ｎ−１ＸＭ）フィルターが形成される。

【００５４】カスケードコンセプトを更に明瞭に説明す
るために、７×１５のフィルターが例として利用され
る。更に、この例では、二次元フィルターの個々の要素
（低速走査フィルター及び高速走査フィルター）は個々
に説明される。

【００５５】上記に述べられたように、図７はカスケー
ド可能な７つの要素の低速走査フィルターを例示する。
このカスケード可能な低速走査フィルターは７つの異な
る走査線から画像データのピクセルを受け取り、画像デ
ータのピクセルのペアは加算手段７０１、７０２、７０
３及び７０４に送出される。図７は７つの要素の低速走
査カスケード可能フィルターを例示するため、加算手段
７０４への入力Ｘは０であることに注目されたい。

【００５６】各加算手段からの出力は別個のマルチプレ
クサ７０５、７０６、７０７及び７０８に送出され、各
合計は重み付け係数Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄと乗算される。マル
チプレクサで重み付けされた結果は加算手段７０９に送
出され、該加算手段は画像データの７要素低速走査フィ
ルタリングされたピクセルを生成する。加算手段７０９
からの出力は加算手段７１０に送出され、該加算手段７
１０は画像データの７要素低速走査フィルタリングされ
たピクセルと別のカスケード可能な低速走査フィルター
からのフィルタリングされた画像データとを合計する。
この入力はフィルターを７要素よりも大きくすることが
所望されない場合はゼロになる。

【００５７】２つのカスケード可能な低速走査フィルタ
ーをカスケードして１５エレメントの幅のフィルターを
形成することが所望される場合を仮定する。更に詳細に
は、２低速走査フィルターをカスケードすることが所望
され、該フィルターはＡ（ライン０＋ライン１４）＋Ｂ
（ライン１＋ライン１３）＋Ｃ（ライン２＋ライン１
２）＋Ｄ（ライン３＋ライン１１）＋Ｅ（ライン４＋ラ
イン１０）＋Ｆ（ライン５＋ライン９）＋Ｇ（ライン６
＋ライン８）＋Ｈ（ライン７）に等しい値によって表さ
れる画像データを生成する。

【００５８】従来は、このような１５エレメント低速走
査フィルターは図８に例示されるように実施される。換
言すると、画像データのピクセルの適切な値を生成する
ために上記に述べられた８動作のそれぞれはパラレルで
実施され、単一の加算手段１６に送出される。しかし、
上記に述べられたように、このような大きなフィルター
は複数のカスケード可能なフィルターを利用して実施さ
れ得る。

【００５９】更に詳細には、図９に例示されるように、
１５エレメント低速走査フィルターは二つの小さなカス
ケード可能なフィルター８００及び９００を利用して実
施され得る。この例では、各カスケード可能なフィルタ
ーは図７に関して上記に述べられたカスケード可能なフ
ィルターに類似する。しかし、この場合は、カスケード
可能なフィルター９００はカスケード可能なフィルター
８００からカスケード可能なフィルタリングされた画像
データを受け取り、このカスケードされフィルタリング
された画像データを加算手段９１０に入力する。加算手
段９１０はカスケード可能なフィルター８００からのカ
スケードフィルタリングされた画像データとカスケード
可能なフィルター９００の種々のエレメントによって生
成されたフィルタリングされた画像データとを加算して
最終的なフィルタリングされた結果を生成し、この結果
は１５エレメント低速走査フィルターによってフィルタ
リングされた画像データのピクセルを表す。

【００６０】換言すると、加算手段９１０からの出力は
上記に与えられた式によって表される値を生成する。更
に、図７に例示されるように追加のカスケード可能なフ
ィルターを含むことによって、２３エレメント低速走査
フィルターが得られる。更に、図７に例示されるように
更に２つのカスケード可能なフィルターを含むことによ
って３１エレメント低速走査フィルターが得られる。

【００６１】カスケード可能なフィルターの概念は低速
走査方向に適用されるだけでなく、高速走査方向にも適
用される。図１０は高速走査カスケード可能なフィルタ
ーを例示し、入力３２１は別の高速走査カスケード可能
なフィルターからのカスケード可能な出力を表す。図１
０に例示されるように、本発明のカスケード可能なフィ
ルターが１５エレメント高速走査フィルターを残すこと
を所望する場合、入力３２１は０になり加算手段３１５
への入力も０になる。

【００６２】３１エレメントワイド高速走査フィルター
を実施することが所望される場合、図１０に例示される
ように二つの高速走査フィルターをカスケードし、ここ
で第１のカスケード可能なフィルターの出力３２０は入
力端末に入力され、該入力端末は第２のカスケード可能
な高速走査フィルターの入力端末３２１に等しい。この
ようにして、二つの小さな高速走査フィルターはカスケ
ードしてより広い高速走査フィルターを形成する。

【００６３】カスケード可能なフィルタリング構成を有
するチップの例は図１１に例示される。フィルタリング
チップ２０００はＮ個のカスケード可能なフィルター
（２００１、２００５、２０１１、２０１５及び２０１
７）を含む。また、フィルタリングチップ２０００はＮ
個のマルチプレクサ（ＭＵＸ）（２００３、２００７、
２０１３及び２０１９）も含み、単一のマルチプレクサ
は二つのカスケード可能なフィルターとの間に接続され
る。マルチプレクサは下流のフィルターからカスケード
可能なフィルタリングされた画像データを受け取り、
（即ち、マルチプレクサ２００３はフィルター２００１
からカスケード可能なフィルタリングされた画像データ
を受け取る）マルチプレクサの二つの入力端末で０を受
け取る。

【００６４】ダウンストリームフィルターの出力が次の
フィルターにカスケードする場合、ロジカルにイネーブ
ルな信号がマルチプレクサによって受け取られ、フィル
タリングされたデータは上流フィルターに入力される。
例えば、フィルター１ ２００１及びフィルター２ ２
００５がカスケードする場合、マルチプレクサ２００３
はロジカルにイネーブルな信号を受け取り、マルチプレ
クサ２００３によってフィルター１ ２００１のフィル
タリングされた出力をフィルター２ ２００５へ通過さ
せる。二つのフィルターがカスケードしない場合、マル
チプレクサ２００３はロジカルに非イネーブルな信号を
受け取り、マルチプレクサ２００３によって０をフィル
ター２ ２００５に通過させ、二つのフィルターのカス
ケードを防ぐ。

【図面の簡単な説明】

【図１】二次元フィルターを含む従来の画像処理ハード
ウェアモジュールの概略的な例示である。

【図２】図１の従来の画像処理二次元フィルターで使用
される減少されたハードウェア要素セットを例示するブ
ロック図である。

【図３】本発明の一つの実施の形態に従った非分離二次
元フィルターを例示したブロック図である。

【図４】図３の二次元フィルターを利用した画像処理シ
ステムを例示したブロック図である。

【図５】本発明の好適な実施の形態に従ったセルフタイ
ム非分離二次元フィルターを例示したブロック図であ
る。

【図６】図５のセルフタイム非分離二次元フィルターに
よって実行されるイベントのシーケンスを例示したタイ
ミング図である。

【図７】本発明の好適な実施の形態に従ったカスケード
可能なフィルターを例示したブロック図である。

【図８】従来のフィルターを例示したブロック図であ
る。

【図９】二つのカスケード可能なフィルターを利用した
単一のフィルターの形成を例示したブロック図である。

【図１０】カスケード可能な高速走査フィルターを例示
したブロック図である。

【図１１】複数のカスケード可能なフィルターを有する
チップを示すブロック図である。

【符号の説明】

１ 非分離フィルター ２、４、６、８ 分離可能なフィルター １０、１２、１４、１６ マルチプレクサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ドーン エム．ウィリアムズ アメリカ合衆国 14580 ニューヨーク州 ウェブスター ネイサンズ ウェイ 505

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 デジタル画像データをフィルタリングす
   る画像処理デバイスであって、 第１のディメンションで動作する複数の一次元の第１の
   ディメンションのフィルターを有し、各フィルターは所
   定のフィルター係数に従ってデジタル画像データに作動
   して一次元出力信号を生成し、 第２の異なるディメンションで作動する複数の一次元フ
   ィルターを有し、各一次元の第２のディメンションのフ
   ィルターは複数の第１のディメンションのフィルターの
   うちの一つから出力信号を受け取り、所定のフィルター
   係数に従って受け取られた出力信号に作動して第２のフ
   ィルタリングされた出力信号を生成し、 重み付け回路を有し、前記重み付け回路は前記一次元の
   第２のディメンションのフィルターに機能的に接続して
   重み付け係数に従って生成された第２のフィルタリング
   された出力信号のそれぞれを修正する、 画像処理デバイス。
2. 【請求項２】 複数の二次元デジタルフィルターを提供
   するフィルターデバイスであって、 入力ピクセル信号のアレイから一次元のフィルタリング
   された出力信号を生成する複数の一次元第１ステージフ
   ィルターを有し、 複数の一次元第２ステージフィルターを有し、一次元第
   ２ステージフィルターはそれぞれ選択された第１ステー
   ジフィルターから出力信号を受け取り、前記出力信号に
   第２フィルタリング動作を実行して二次元フィルタリン
   グされた出力信号を生成し、 重み付け回路を有し、前記重み付け回路は重み付け係数
   に従って生成された二次元フィルタリングされた出力信
   号のそれぞれを修正する、 フィルターデバイス。
3. 【請求項３】 複数の二次元デジタルフィルターを実施
   する方法であって、（ａ） 複数の一次元の第１のディ
   メンションのフィルターに第１方向に沿って入力される
   デジタル信号を提供するステップを有し、第１のディメ
   ンションのフィルターはそれぞれフィルター係数のセッ
   トに従ってデジタル信号に動作し、（ｂ） 複数の一次
   元の第２のディメンションのフィルターの第２セットに
   前記ステップ（ａ）によってフィルタリングされフィル
   ター係数のセットに従って第２方向に沿って入力された
   信号に提供するステップを有し、（ｃ） 前記ステップ
   （ｂ）によって生成された信号のそれぞれを重み付け係
   数のセットに従って重み付けする、 二次元デジタルフィルター実施方法。