JPS58150373A - 多値画像信号平滑化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ｉｉ像信号の雑音成分を除去する画像庁 信号千躇化装置に関する。

一般に、被写体はＣＯＤ、ビディコンなど穏々の光電変
換装置により電気信号に変換されて画像信号となる。ｌ
１ｌｌ的には被写体の反射光量に比例する画像備考が光
電変換装置から得られるべきであるが、実ＩＮＫは光電
変換素子内の光電変換素子あるいは増幅器などから雑音
が発生し、思想的なｉｉ＊信号に雑音が重量されて＊ｍ
の画像信号となる。したがって、　−１ＩＲＫ画像信号
は雑音により不鮮＠にな９ている。それ故、鮮明な画像
信号を得るためｋは、画像信号から雑音成分を除去する
必要がある。このため種々の画像信号平滑化装置が提案
され【き丸、従来よく採られた方式の一つは低域透過フ
ィルタを用いることである。

これは、本来の画像信号はある周波数成分以下の低域成
分からなり、鳥域成分は雑音であると考え、低域通過フ
ィルタによりこれを除去しようとする−のである。低域
通過フィルタは錨かに＾域の雑音成分な除去できるが、
それに伴い＾域成分に含まれる本来の画像信号なＪｋ鹸
いてしまう欠点がある。このため、雑音除去に伴い画像
の細かな変化が無視されボケ【しまう。低域通過フィル
ア′テレビジ■ン信号など多くのレベル数を有する画像
信号に対して用いられている。これに対し、ファクタ４
す信号などの２値画像信号に対しては通常の周線数分析
は有効でないので別の方法がとられた。それはｊＩ像信
号の凹部、凸部、孤立点、欠点を検出し、それらな平滑
化Ｍｆｆｌｋより除去しようとするものである。

ｊＩ１図の１５に平滑化される画像信号２を中心として
３Ｘ３ｉ１ｉｉ素のマスクを取り、Ｘを周囲の画像信号
Ｓ　”　（ａｙ４ｐ６ｐｄｐ’、／ｙｇ、”）にようて
平滑化することがよく行われる。たとえば籐２図四に示
すようＫｇが凸部に属すると−は黒から白へ、館２図＠
に示すよ５に２が凹部に属するときは白から黒へ、第２
図ゆ、−に示すよ５Ｋｇが欠点あるいは孤立点であると
きはこれを麿め、あるいは除去する。このような平滑化
処置により、雑音によって生じたと考えられる凹部、凸
部、孤立点、欠点を除去できる。この方法は３Ｘ３ｊ素
の範囲内ではあるが画像信号の状態を２次元的に観察し
、非＊ａｉなパターンＩＩ＆ＩＩＫより効果的な平滑化
を行う点が優れている。この平滑化処置により過度に滑
らかな画像になる可能性は少ない。

このｚ値画像信号用に開発された画像信号平滑化装置を
５まく多値ｉｉｉ像信号に適用できれば、ボケたＩＩｉ
像にすることなく雑音を除去できると考えられる。その
ときすぐ思いつく方法は、多値画像信号に対しても、１
１１１図のごとく凹部、凸部、孤立点、欠点を検出し、
平滑化することである。

しかし、多ｔｉｉｉ像信号の場合、どういう場合が凸部
、凹部、孤立点、欠点であるかその定義は明確でな、い
。原塩的には、たとえば全ての３×３一本のパターンに
対し１つづつ凸部かあるいは凹部孤立点１本点であると
の定義を下せばよいが、それを記憶するためのメモリ容
量が美大なものになる。画像信号のレベル数をＮとすれ
ばメモリの７ドレス信号として〔凰鳴（Ｎ−１）＋１）
８９　ビット必要である。ここで〔〕は〔〕内の数値を
越えない最大のｔａを表わ′１：、たとえばＮ　＝　２
５６のとき７２ビツトのアドレスを有するメ毫すカｊ必
要である。

また、たとえ凸部、凹部、孤立点、欠点との判定が４さ
れても白黒、２値や場合と異なりどのような値Ｋｇを変
換し不平滑化を行、うべきかは必ずしも明確でない。　
　　　。

本発明の目的は、多くのレベル数を有する画像信号に辺
して、画像信号の状態を２次元的に観察し、非線形なパ
ターン処ｉｌＫより高能率な雑音除去を行う平滑化装置
を簡単な回路で実現することＫある。

本ＱＱＩＨｍよれば、寡を多値画像信号、Ｓを＝の周囲
に位置する多値−像信号とするとき、信号２の初期値を
設定する初期設定手段と、２と８をそれぞれある閾値Ｔ
１と比較しＴｔより大なら第１の符号、Ｔ１より小なら
纂２の符号を与えることによりそれぞれ２値信号ｚ１と
２値僅号８□に２甑化する２値化手段と、町と６１にお
ける前記第１と第２の符号の配置パターンに基づいであ
るパターンに対しては町の反転を行い他のパターンに対
してはｇ、の反転を行わないことＫより２．を２値信号
？、に変換する変換手段と、鳶が前記第１の符号で表わ
されるなら前記省をｊ＝ＴＩＫ更新する１更新手段と、
負をあらかじめ定められた更新回数とするとき、ｉ＝２
から舊までについてｚ、−１が前記第１の符号ならば？
、−８より大きなＴ、にχ−８が前記第２の符号ならば
”Ｓ−１より小さなＴ、に前記閾値４Ｉ：ｊ！新する閾
値更新手段と、この更新されたＩＩｉ［Ｔ、を前記Ｔ１
の代りに用い、２と８を２．と８．Ｋ　２値化するため
前記２値化手段を、ｚ、をｘ、に変換するため前記変換
手段を、２を更新するため前記Ｘ更新手段を（が舊Ｋ。

なるまで繰り返し用いるように制御する手段と） 前船雪までの全ての部層終了後の信号Ｘの値を２の平滑
化画像信号として出力する手段とを有することを％愼と
する多値１ｍ像信号平滑化装置が得られる。

以下、図面を用いて本発明の一実施例について詳しく説
明する。

菖３図に本発明のブロック図を示す。１ｓ３図において
入力画＊ａ号ＶＩＮはシフトレジスターに加えられる。

第４図にシフトレジスターの一例を示す。菖４図の例で
は、シフトレジスターはｍ（ｚｌ＋３）ビットの容量を
有し、２ラインと３画素分のｉｉｉ像信号を格納する。

ｔａ４図には特に示していないが、制御囲路７からのク
ロック信号ＣＬＫＫより画像信号がシフトレジスターへ
次々と入力される。ここで１は１ライン当りの画素数。

嘱はｌｊ嵩当りのピット数である。たとえば画像信号が
１６値のとき禦は４である。シフトレジスタｌより１Ｉ
ｉｉ像値号２とその周囲の画像信号Ｓが取り出され、２
値化回路２に加えられる。第４図では２の周囲の画像信
号ＳはｓＫ＠接する８個のｉ素”　ｐ　ｂ　ｐ　’　ｐ
　ｄ　＃　ｇ　ｐ　／　ｐ　Ｉ　ｐ　ｈである。

以下では、簡単のため１１４図のよ５にＳがα〜にのａ
ｍ素からなる場合についてｌｉ１！明を行う。２゜Ｓは
２値化回路２により閾値Ｔ、を用いて２≧−→　　ｓ、
＝　１　　　　　（１１＄＜Ｔ、　　−＊　　　ｘ、−
＋０　　　　１２１ＶεＢｖＶ≧’ｆ、→ｙ、　＝　１
　　　　（３１ｙεＳ、ν〈−→シ、＝０　　　（４）
と２値化され、２甑値号ｘ、、８．となる。ここでνは
８に属するある画素ａ−五を示し、ｙ、はその２値化信
号ａ、〜五、を示すものとする。そして８個の２値化信
号ａ、〜札を一つのグループにまとめて考えるときＳ、
と略記するものとする。また、閾値Ｔ。

は閾値更新回路４より出力されるが、これについては俵
で詳しく説明する。

２値信号ｚｓとＳ、は２値信号変換回路３に加えられる
。変換回路３は２．と８．におけるｌとＯの配置パター
ンに基づきあるパターンに対しては２．０値を反転し他
のパターンに対してはそのままＫする。

変換回路３は、このよ５Ｋして得られる２、の変換２値
信号２を出力し、闇値発生回路４に加える。

、へから、へへの変換―理には種々のものが考えられる
が、その−例なｊ１１表に示す。

菖１表は変換囲路３を９ビツトアドレス、４ビツトデー
タのＷで構成した場合についてそのアドレスとデータの
関係を示す。第１表でα〜五と２は変換回路３０入力ア
ドレス値号であり、Ｘは出力データ信号である。アドレ
ス信号において、ａがＭ２Ｒ，ｚがＬＳＢであり、ｂ、
　、　ｃ、、　−・・−＊　、　ｈ、ははＭ２ＲとＬＳ
Ｂの間のビットでｂがＭ８１ｍ側、ｋがＬＳＢである。

菖１表ではこＯようにアドレス信号のＭ２ＲとＬＳＢを
定めるとき、アドレスの小さいものｊｌｌＫ上から下へ
と各信号値が記されている。ｍ１表で点線で示され友部
分では２．とぶ、が等しいので記入を省略しである。１
１１１表の変換論履は変換２値信号為が２次元的にスム
ーズになるように定められている。

具体的には第２図における斜Ｉａ部を１．空白部を０と
考えるとすると＾、（ロ）の場合にはＸを０ｋ（８）、
ｔｃ＋の場合には２．をＩＫする。第１表のケース欄に
囚、＠、ＩＣＩ、（ＤＩのいずれかが記されている場合
、そのアドレスは１１２図の対応するパターンに相当す
ることを示す。ここで＾、＠のようなパターンは図形の
回転を考えるとそれぞれ４通りあることに注意され良い
。

゛　本発明では、このように多値画像信号をある閾値で
一旦２値化し、得られ九２値信号の変換処理を行う。ｗ
ｋＫ詳しく述べるように、同様の熟思を異な・る閾値に
対し繰り返し行い、多値画像信号の平滑化を行う。ｍ１
表に例示したように２値信号の変換処理は、比較的少な
い容量のＲＯＭで実現できる。例えば、第ｉｍｌの場合
アドレス信号９ビツト、データ信号４ビツトですむ。既
Ｋｌｌ！明したように多値画像信号の平滑化なＲＯＭを
用いて直接行おうとすると美大な容量のＲＯＭが必要で
ある。

本発明ではこのよ５なことを避けるため、多値画像信号
を一旦いくつかの２値値号に変換し、多値−ｇＩｔ信号
の平滑化処理を、これらの２値値号の変換錫塩におきか
える。このようにすると、小規模の回路で多値＊＊信号
の平η化力上行える。”第３図に戻って本発明の説明を
続ける。閾値更新回路４は変換信号ｇｓＫ基づき閾値Ｔ
、を更新する。

２、＝００ときは丁、は減少させられｚ、＝ｌのときは
増大させられる。閾値更新回路４の一例＆−籐５図に示
す。

ａＳ図において、８．９はレジスタであり、１０は閾値
増減回路である。―値増減回路ｌＯは前回の−値Ｔ＠−
１’変換信号私、及び繰り返し魁理指示信号ｉより今回
の閾値Ｔ、を定める。レジスタ亀９は前回の閾値テ、−
８．変換値号ｚ、−１を保持するためにある。第６図に
閾値増減回路の一例を示す。まず繰り返し処理指示信号
ｉＫついて１ｌＩＩ！明する。本発明は既に述べたよう
に多値画像信号の平滑化を２値値号変換Ｉ＆塩の繰り返
しでおき代えることを特徴としている。−は現在のＪａ
ｉｍがこの繰り返し処理の何番目であるかを示す、それ
ゆえ、繰り返し処理のｉ数を２とするときｉはｌかう２
までの値をとる。信号ｉは第３図の制御回路７が発生す
る。

嬉６図でｉ；ｌのときレジ♂り１４は信号ｉにより初期
値Ｔ、に設定される。ｉ＝２から協のときはｌＩｉ！２
１１Ｉ′）閾値丁、−１が２．の値によりて増減され今
回の閾値ηとなる。その増減幅はｉＫよって定まり、例
えばい１である。ここでＮは多値画像信号のレベル数を
示す。ｉ　＝　２．３．４．・・・、鴨と増加するに従
い増減幅はＮ／４．Ｎ／亀Ｎ／１６　、・・・、、Ｎ／
２　　と減少イ する０、館６図で演算回路すは（よりＮ／２　　を計算
し出力する。減算回１１１１．加算回路稔は一−、ＫＮ
／２ｉなマイナスあるいはプラスしＴ、−、−Ｎ／２　
ｉ及びＴ、、　十Ｎ／２　ｓを得、選択囲路１３に加え
る。選択回路口は１１１１回の変換信号２　がＯのとき
Ｔｓ−１−＄＋凰 Ｎ／２ｉを選択し、１のときＴ、−、十Ｎ／２ｉを選択
して信号Ｐ　Ｔ、とし【出力する。

信号Ｐ　Ｔ、はレジスター４にセットされ、今回の閾ｔ
Ｔ、とし℃出力される。ただし、既に述べたようＫｉ＝
１のときはもの初期値Ｔ、が無条件にレジスタ１４にセ
ットされ出力される。

第３図に戻って説１ｊｌｌ続ける。籐３図において２更
新回路５は閾値Ｔ、、変換２値値号２．を入力しもしｚ
＝１ならば２の値をｓ＝Ｔに更新する。もしｇ＝ｏなら
ば２の値は変化しない。ただし２更新回路５は信号ｉＫ
より制御回路７より制御されｉ＝１のとき震＝ＯＫ初期
値設定される。

全ての繰り返し処理が終了したとき、すなわちｉ＝謡の
ときｔｚｌＷｆｒｆｄ絡５の出力信号Ｘは、平滑化画像
信号出力−路６にセットされ、平滑化画像信号Ｖ、ｔｒ
として出力される。制御回路７は他の各１路ヘクロック
信号ＣＬＫ　、繰り返し処理指示信号ｉなどを送出し各
回路を制御する。

以上の各回路の説明で、これらの制御信号を一部省略し
た図面を用いて説明してきたことに注意されたい。

以上で本ｇｈ＠の画像信号平滑化装置の説明を一応終了
する。本発明の理解を容易にするため８値−像信号（Ｎ
＝８）繰り返し縄理数襲＝３の場合を例に上げ、具体的
な説明を行う。今、ｚ；６゜ａ〜五はすべＣ１の場合を
考えよう。このときうイン方向の画像信号のレベル変化
は第７囚人のようになる。このような１画素分のヒゲ状
突起はノイズと考えられるので第７ｍ−のように除去す
ることが望ましい。

本発＠によれば、２値値号の変換地層の繰り返しで９れ
が実現できることを示そう、まず、閾値Ｔ、の初期値Ｔ
１はＯ〜７の８値画像信号の中央レベル４に選ぶことＫ
する。このときｘ、ＳはＴ１＝４により２値化され２値
値号ｇ、＝　ｊ、　Ｂ、＝　０となる。

ここで８、＝０は８１に属するａｌ−ｊＨの２値値号す
べてがＯであることを意味する。以下においてＳあるい
は８．に対し同様の記述法を用いるととＫする。−２８
１におけるｌと００配置パターンは菖２図−に相当する
ので町＝１はへ＝ｏｋ変換される。

１は初期値ＯＫまず設定され、Ｍ、＝Ｏなので１回目の
終了後もそのまま０である。次Ｋｓ＝２すなわち２回目
のＪ６履に入る。ミ＝ｏなのでＴ、ｉ’！　Ｔ。

Ｎ／２’＝８／２”＝２だけ小さな値に更新される。す
なわちＴ、＝Ｔ、−２＝４−２＝２となる。ｚ、Ｂは一
；２によって２値化され、２値値号”＊＝　”　ｅ８、
＝ＯＫなる。−、Ｓ、における１と０の配置パターンは
第２図（２）Ｋ相当するので一＝１はＱ＝ＯＫ変換され
る。２は４＝ｏなので００まま更新されない。次Ｋｉ＝
３すなわち３回目の最ＭＩ６１１に入る。−；Ｏなので
ＴはＴ、よりＮ／２“＝ｇ／ｆ＝ｔだげ小さな値に更新
される。すなわちＴ、＝１である。ｚ、ＢはＴ１＝１に
よって２値化され一＝１゜５Ｓ＝ｔくなる。ｇｍｓ８１
における１と００配置パターンは菖２図のどのパターン
に４ｈ相当しないので−は２１に等しく均＝１である。

ち＝１なのでＸはＴｓと等しい値ｚ＝ＩＫ更新される。

この最終的な百〇値７＝１が２の平滑化画像信号として
出力される。これは１１７図（８）と全く同じ結果であ
る。同様にしＣ１１８図（２）のよ５なｘ＝２．８千７
の凹部は！１１８図ＩＢＩのように平滑化できることが
確認できる。このよ５に閾値を上下させながら２値値号
の変換旭塩を繰り返し行うことｋより多値画像信号の平
滑化ＩＩ＆思ができる。ここで本発明の閾値の上下の方
法に注意されたい。

すなわち閾値は初めある初期値（通常は中央のレベル）
Ｋ設定され、２＠目以降の地層では２値値号の変換熟思
結果を用いて更新する。もし２値値号変換九思の結果ｇ
＝ｏであるならば、平滑化画像信号は閾値Ｔより小さな
値と考えられるので閾値−はそれに近づくよう次の処理
では少し減少される。もしｚ＝１であるならば、平滑化
画像信号は閾値Ｔより大きな値と考えられるので、閾値
入はそれに近づくよう次の熟思では少し増大される。閾
値−の１回当りの増減幅は初めは大きくし−が％に近づ
くＫつれて小さくなるよ５Ｋしてあり、Ｔは徐々に平滑
化ｊ＊傷信号近づいて行く。

１は初期値はＯであるが、？＝１になるたびＫもと等し
く設定されるので徐々に増加し、ｉ＝ｓにおいて最終的
に平滑化画像信号と等しくなる。

なお、以上の説明ではＸを平滑化するとき参照する周囲
の画像信号Ｓとしては第１図の如くｚの８近傍ｉ１ｉ嵩
α〜五であるとし友。Ｓとしてはこの他にも種々の例が
考えられる。たとえば１１１９図のよ５Ｋｇを中心とす
るＳ×５画素を８としてもよい、すなわちａ−五の他に
その外側の１６ｉｊ素もＳに加える。このときはＩＩＩ
　ｔｏ　Ｓの＾、ｌＤｉのときはｚ、＝１（斜一部）を
ｉ：０（空白）に、四９日のときはｚ＝０（空白）をｚ
＝１（斜＊）Ｋ変換し２ＦＭ素分り凹部、凸部、穴部、
孤立点部を平滑化することが可能である。すなわち、よ
り強力な平滑化処理ができる。

以上詳しく説明してきたように本発明の多１ｉ［画像信
号平滑化装ｆｆ１Ｋよれば、２次元的なパターン処理を
用いて２値値号の変換処理を謙り返し行うことにより簡
単な回路で多値ｌｌ１ｉ像信号の雑音を効率よ（除去で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第９図は画像信号の位置関係の一例を示す図、
Ｉ！２図、第１θ図は２値値号パターンの一例を示す図
、第３図は多値画像信号平滑化装置のブロック図の一例
を示す図、第４図は多値ｉｉ像信号格納用シフトレジス
タの一例を示す図、菖５図は閾値更新回路の一例を示す
図、菖６ｔｌｉＡは閾値増減回路の一例を示す図、３１
７図、薦８図は平滑化処理の一例を示す図である。 図において、１・・・・・・シフトレジスタ、２・・・
・・・２値化回路、３・・・・・・２値信号変換回路、
４・・・・・・閾値更新回路、５・・・・・・２更新回
路、６・・・・・・平滑化画像信号出力回路、７・・・
・・・制御回路、８，９．１４・・・・・・レジスタ、
１０・・・・・・閾値増減囲路、１１・・・・・・減算
回路、１２・・・・・・加算回路、１３・・・・・・選
択回路、１５・・・・・・演算回賜図 飯 第　５　月 第　７　記 （Ａ）　　　　　　　　　（Ｂ） 躬　６　ｌ 第　８　図 （，４）　　　　　　　　（Ｂ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ２を多値画像信号、Ｂを２の周１ｔｌＫ位置する多値画
   像信号とするとき、信号震の初期値を設定する１１１Ｉ
   Ｊ期設定手段と、１と８をそれぞれある閾値Ｔｌと比較
   し、！１より大ならＪｌｌの符号。 Ｔｉより小なら菖２の符号を与えるととＫよりそれぞれ
   ２値信号町と２値信号８１に２値化する２値化手段と、
   町と５ＩＶ−おける前記第１と第２の符号の配置パター
   ンに基づいであるパターンに対しズは町の反転を行い、
   他のパターンに対しては町の反転を行わないととにより
   町を２値信号ｉＫ変換する変換手段と、ｉ、が―記菖１
   の符号で表わされるなら前記ｉを？＝ＴＩＫ東新する１
   更新手段と、鴨をあらかじめ定められた更新錦歇とする
   とき、イー１から偽までについて、ｉ、−１が前記第１
   の符号ならばＴ、−、より大きなｉ。 に、嶌−８が前記第２の符号ならば一一、より小さなＴ
   、に前記閾値を更新する閾値更新手段と、この更新され
   た閾値Ｔ、を前記Ｔ、の代りに用い、２と８をＳ、とべ
   に２値化するため前記２値化手段を、ｚ、を−に変換す
   るため前記変換手段を、富を更新するため前記１更新手
   段をｉが爲になるまで繰り返し用いるように制御する手
   段と、前記算までの全ての処理終了後の信号ｉの値を２
   の平滑化画像信号として出力する手段な有することを特
   徴とする多値画像信号平滑化装置。