JPS60134991A - 画像処理装置 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は画像処理装置に関するものであ机〔発明の技術
的背景とその問題点〕 従来より画像処理装置等において、画質の改善や強調、
ノイズ除去、特徴の抽出のために空間フィルタリング（
以下、単に「フィルタリング」ともいう）処理が行われ
ている。

一般に、水平方向にＮビクセル、垂直方向にＭビクセル
の２次元領域から成るディジタル画像データＸに対し、
（２に□＋１）Ｘ（２に２＋１）マトリクスによる空間
フィルタをかけた後の処理画像データＹは次式で表すこ
とができる。

・・・・・・・・・・・・・・・　（１）ここで、Ｙ：
処理後の画像データ Ｘ：処理前の画像データ （ｉに（１，１，・・・Ｎ　１２−０．１．・・・Ｍ）
Ｃ：フィルタ係数 そして、フィルタリングの演算時間は、概算でに、　Ｘ
Ｋ２に比例して大きくなり、通常に１″：に２であるこ
とを考慮すれば、Ｋ１すなわち、かけようとするフィル
タの大きさの２乗に比例することになる。例えば、４×
４の空間フィルタの演算時間に対して１．６　Ｘ　１６
の空間フィルタは１６倍もの時間を要することになり、
画像処理に長時間を要するという問題を生じていた。

〔発明の目的〕

本発明は前記事情に鑑みて成されたものであり、原画像
データに強力な空間フィルタリング処理を施しているに
もかかわらず、画像処理を高速で行い得るところの画像
処理装置の提供を目的とする。

〔発明の概要〕

前記目的を達成するための本発明の概要は、取り込まれ
る原画像に対して空間フィルタリング処理し、空間フィ
ルタリング処理後の画像を表示する画像処理装置ハ′に
おいて、原画像を記憶する第１の記憶手段お、この第１
の記憶手段の原画像を所定領域毎に平均化することによ
り縮小する第１の演算手段と、この第１の演算手段の出
力を記憶する第２の記憶手段と、空間フィルタリング処
理側１象を読み出し■き込み可能な第３の記憶手段と、
この第３の記憶手段の読み出し書き込みを定常アドレス
信号によって制御し、前記第２の記憶手段の記憶画像を
定常アドレス信号とバイアスアドレス信号とによって読
み出し制御するタイミング制御手段と、前記第２の記憶
手段から読み出された画像に所定のフィルタ係数を乗算
すると共に、こＪｌ、を前記第３の記憶手段から読み出
される先の処理画像と加算して前記第３の記憶手段に出
力する第２の演算手段と、前記第３の記憶手段の記憶画
像を原画像の大きさに拡大する第３の演算手段とを具備
することを特徴とするものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。

ここで、先ず、この発明の原理について、第１図及び第
２図を参照しながら説明する。第１図（ａｔに示すよう
な時系−７１１データＸ１（ｎ＝・・・・・・−Ｎ、−
Ｎ＋１、・・・・・・−２，−１，０，１，２・・・・
・・Ｎ−１，Ｎ・・・・・・）に、同図（ｂｌに示すフ
ィルタＣｌ（（ｋ＝−Ｋ　、−に＋１．・・・・・・−
１゜０．１．・・・・・・Ｋ−１，ＩＯをかけ、同図（
ｃｌに示すＹｉをめる場合（フィルタリングを施す場合
）、により、Ｃｋ　”　Ｘｌ−ｋを２に＋１回演算して
めることができる。

ところで、第２図（ａ）に示すように時系列データＸｉ
のうちＮ個のデータ毎にそれらを平均化することによっ
て、同図（ｂｌに示すようなデータＸｊを得る（プロセ
ス１）。すなわち、ｉ座標をＮ個毎にまとめたｊ座標を
考え、 （ｊ−〔体〕） 上（３）式で得られるデータとするのである。（尚、饋
２図ではＮ＝３としている）。ここで、〔〕は小数部を
切り捨てることを意味する（以下、同様）。

同様にフィルタＣ−ｉ　（第１図（ｂ＋参照）において
も次式により平均化を行い、第２図（ｃｌに示すような
フィルタＣ／を得る（プロセス２）。

（Ｎ／２］ ｎ＝−［Ｎ／２］ （ｌ　＝　［ｋ／Ｎ）　） 前記プロセス１で得たデータＸｊに、前記プロセス２で
得たフィルタＣｔを用いてフィルタリングを施し、第２
図（ｄｉに示すようなデータＹｊを得る（プロセス３）
。このフィルタリングは次式のように表わされる。

ここで、フィルタリングの演算回数は２　［ルヘ］＋１
回となり、前（２）式によるフィルタリングの演算回数
２に＋１回より少なくなる。

次に、ｌ’Ｈ１票上で演算した結果（前（５）式による
フィルタリング後のデータを意味する）を、次式に示す
補間公式により、ｉ座標に変換する（プロセス４）。

ここで、単に内分公式を使用すれば α−１ｉ−ｊ＠Ｎ 、　・・・・・・・・・（７） −ｊ−Ｎ β二□　・・・曲・・（８） となり、前（６）式によってイ（ｔられるＹｉは、Ｙｉ
の推定値となる。

以上、−次元データ（時系列データにおけるフィルタリ
ングの原理について説明したが、画像を扱う二次元デー
タにおけるフィルタリングも同様に行い得る。すなわち
、原画像をＸｉｌ、ｉ２とし、フィルタ係数行列をｃｋ
ｌ、ｋｚとし、フィルタリング後の画像をＹｉｌ、ｉｚ
とし、フィルタ係数行列の大きさをに１．に２として、
原画像に対し水平方向にＮ□平均化された画像に対する
座標をｊｌ、ｊ２とすると、このプロセス１の平均化は
次式によって表わされる。

・・・・・・・・・（９） （ｊ１＝〔ｉ１／Ｎ１〕、ｊ２−〔ｉ２／Ｎ２〕）これ
は、画像が縮小されることを意味する。

また、フィルタ係数行列に対する平均化は、ＣＲ１＋ｎ
１．に２＋ｎ２　−−−−θ〔（１１１＝　Ｃ”／／Ｎ
□〕、１２＝〔ｋ２／／Ｎ□〕）で表わされるＣプロセ
ス２）。

次に、フィルタリングの演算は、 又ｊ１−７１．ｊ２イ２　・・・・・・・・・（１１）
で表わされ（プロセス３）、一つの〒ｊｘ、ｊ２に必要
な演算時間は、前（１）式に比べて１／（Ｎｌ−Ｎ２）
になる４時間が短くなることを意味する）。

次に、ｊ□、ｊ２座標上で演算した結果（前（１１）式
によるフィルタリング後の画像を意味する）を、次式に
示す補間公式により、ｉ座標に変換する（プロセス４）
。

”ｉｔ、ｉ２＝“°マｊｉ−Ｎｉ、ｊ２・Ｎ２＋β”’
（ｊｔ＋ｌ）・Ｎｌ　、　ｊ２・Ｎ２十γ・〒ｊｔ−Ｎ
１．（ｊｚ＋１）−Ｎｚ＋δ・マ（ｊｌ＋１）’Ｎ□、
（ｊ２＋１）、Ｎ２・・・・・・（１２）これは、画像
が拡大されることを意味する。尚、ここで単に一次元の
場合同様、内分公式を用いることもできる。

以上説明した演算プロセスによれば、１ビクセル当りの
演算時間が、従来に比べて”／（Ｎｌ−Ｎ２）　に激減
することになり、高速フィルタリング処理が回部となる
のである。

次に、上記の原理に則ったこの発明の一実施例について
第３図を参照しながら説明する。

第３図は本発明に係る画像処理装置の構成を示すブロッ
ク図であり、同図１は、外部より原画像データ（フィル
タリング処理前のディジタル画像データ）を取り込むた
めの画像入出力手段である。

この画像入出力手段１によって取り込まれた原画像デー
タは、画像メモリ群３の一つの画像メモリに各画素毎に
記憶される。この画像メモリ群３は、詳細を後述するよ
うに、原画像データを記憶する第１の記憶手段たる画像
メモＩＪ３ａと、後述するＡｔ、Ｕ４（ｆｆｉｌの演算
手段）の演算結果を記憶する第２の記憶手段たる画像メ
モリ３ｂと、後述するＡＬＵ５　（第２の演算手段）の
演算結果を記憶する第３の記憶手段たる画像メモリ３　
ｃ　、　３　ｄと、後述するＡＬＵ７（第３の演算手段
）の演算結果を記憶する第４の記憶手段たる画像メモリ
３ｅとから成っている。

尚、前記画像メモリ群３は、それぞれタイミング制伺１
手段２から出力されるところのアドレス信号を基に動作
する。

前記Ａ、　Ｌ　ｔＪ　４は、タイミング制御手段２から
出力されるタイミング信号を基に、画像メモリ３ａに記
憶されている画像の平均化、すなわち画像の縮小のため
の演算を行うものである。また、前記ＡＬＵ５は、フィ
ルタ係数行列発生手段６から出力されるフィルタ係数行
列を基に、画像メモリ３ｂに記憶されている縮小１ｉｆ
ｌｌ像のフィルタリング処理のための演算を行うもので
ある。さらに、前記Ａ　Ｔ、　Ｕ　７は、タイミング制
御手段２から出力されるタイミング信号を基に、画像メ
モリ３ｄに記憶されている画像（フィルタリング処理さ
れた縮小画像）の拡大のための演算を行うものである。

しかして、前記ＡＬＵ７によって拡大された画像データ
（画像メモ＋）　３　ｅの記憶内容）は、表示メモリ８
を介し、後段に配置されるＤ／Ａ　（ディジタル・アナ
ログ）変換手段９によってアナログ信号に変換された後
、表示手段（ＣＲＴ）１１の画像表示に供される。

尚、コンソール１０は、オペレータによって、フィルタ
係数行列発生手段６及びＡＬＵ４における動作条件の設
定等を行うものである。

次に、以上のように構成される装置の作用について第４
図をも参照しながら説明する。画像入出力手段１によっ
て取り込まれた原画像は、画像メモＩＪ　３　ａに一旦
記憶された後、Ａ　Ｌ　Ｕ４によって平均化のための演
算が行われる。このＡＬＵ４の演算は、前記プロセス１
で説明したように、入力する画像データをＮＸｘｌＮ２
領域（所定領域）毎に平均化し、画像を縮小するための
演算である。この画像の縮小の様子を第４図によって説
明すると、例えばＮ□＝Ｎ２＝３として９ピクセルの平
均化を行う場合、１２で示す原画像は、１３で示すよう
に縮小されることになる（尚、このような意味において
、画像メモリ３ｂの記憶容量Ｃサイズ）は少なくとも水
平方向に１／Ｎ１．垂直方向に１７Ｎ２を有していれば
良いことになる）。しかして、ＡＬＵ４の演算結果は、
画像メモリ３ｂに記憶される。

次に縮小画像のフィルタリング罠ついて説明する。この
フィルタリングは、本願出願人が先に提案した特願昭５
８−０２０３４５に原理的に等しい。

すなわち、ＡＬＵ５により、画像メモリ３ｂ内に記憶さ
れている縮小画像のすべてのビクセルにｃｏ、。を乗算
し、この乗算結果を画像メモＩ７３　Ｑに記憶する。次
に、タイミング制御手段２が画像メモ１Ｊ３ｂに与える
アドレスを基準アドレス（定常アドレス）とし、この基
準アドレスより水平方向に一１ビクセルずれたアドレス
（バイアスアドレス）を用いて画像メモＩＪ　３　ｂの
記憶画像を再び読み出し、これを一方の入力ラインによ
りＡＬＵ５に入力する。さらに、画像メモリ３ｃに記憶
されている先の処理画像をアドレスをずらさずに（すな
わち基準アドレスにて）読み出し、これを他方の入力ラ
インによりＡＬＵ５に入力する。

ＡＬＵ５は、先の処理画像にＣ８，１を乗じ、これを基
準アドレスで読み出したメモリ３ｃの内容に加え、その
結果をメモリ３ｄに転送する。メモリ３ｄは、ＡＬＵ５
の演算結果を基準アドレスにて一旦記憶する。

以下、同様に基準アドレスから−ｍ　１　、−ｍ　２　
ずれたアドレスを用いて読入出した画イ象に、Ｃｍｌ　
、ｍ２を乗算し、先の処理画像（メモリ３Ｃの記憶画像
）に加算するという操作を繰り返して空間フィルタリン
グ処理を行う。すなわち、前（１１）式を実行すること
になる（プロセス３）。

ここで、前記加算回数は、フィルタ係数行列発生手段６
から出力されるフィルタ係数行列Ｃ１１，７１２のエレ
メントの個数に等しい。このフィルタ係数行列Ｃは、平
均化されて出力される（プロノ１．／２ セス２．前Ｈ式の実行）ために、そのエレメントの個数
がＣｋｌ、ｋｚの個数に比べて”／（Ｎｌ　、Ｎ２）　
になる。したがって、ＡＬＵ５によるフィルタリング処
理に要する演算時間は、前（１）式に比べて’／（Ｎ１
１１Ｎ２）になる・ 次に、画像メモ１Ｊ３ｄの記憶画像（フィルタリング処
理された縮小画像）が読み出され、ＡＬＵ７に転送され
る。このＡＬＵ７は、前（ｌｄ式に従った線形演算を実
行することにより、縮小画像を原画像の大きさに拡大す
る（プロセス４）。ＡＬＵ７の演算結果は、画像メモ＋
）　３　ｅに記憶される。

ここで、画像メモ＋）　３６には、前（１８式で与えら
れるＹ・　・　が記憶されることになり、これは、前１
１．１２ （１）式で与えられるＹｉｌ、ｉ２に近似した画像デー
タとなる。

画像メモリ３ｅの記憶内容は、表示メモリ８及びＤ／Ａ
変換手段９を介し表示手段１１の画像表示に供される。

尚、本発明は前記実施例によって限定されるものではな
く、本発明の要旨の範囲内で適宜に変形実施が可能であ
るのはいうまでもない。

例えば前記実施例では、ＡＬＵ５に入力されるフィルタ
係数行列が、フィルタ係数行列発生手段６において平均
化（プロセス２）されて出力されるようにしたが、これ
に限定されず、ＡＬＵ５においてフィルタ係数行列の平
均化を行うようにしても良い。

〔発明の効果〕

以上説明した本発明によれば、原画像を平均化した後に
フィルタリング処理するので、フィルタリング処理に要
する演算時間を、従来に比べ１／、Ｎ□、Ｎ２）に短縮
することができる。よって１、原画像データに強力なフ
ィルタリング処理を施しているにもかかわらず、画像処
理を高速で行い得るところの画像処理装置を提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａｔ〜（ｃｌ及び第２図（ａｔ〜ｔｅｌは本発
明の詳細な説明するための説明図、第３図は本発明に係
る画像処理装置の構成を示すブロック図、第４図は第３
図に示す装置の作用を説明するための説明図である。 ２・・・タイミング制御手段、３・・・画像メモリ群、
３ａ・・・画像メモリ（第１の記憶手段）、　３ｂ・・
・画像メモリ（第２の記憶手段、）、３ｃ、３ｄ・・・
画像メモリ（第３の記憶手段）、３ｅ・・・画像メモリ
（第４の配憶手段）、４・・・Ａ、ＬＵ（第１の演算手
段）、　５・・・ＡＬＵ（第２の演算手段）、　６・・
・フィルタ係数行列発生手段、７・・・ＡＬＵ（第３の
演算手段）、１１・・・ＣＲＴ（表示手段）。 代理人　弁理士　三　澤　正　義＃

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 取り込まれる原画像に対して空間フィルタリング処理し
   、空間フィルタリング処理後の画像を表示する画像処理
   装置において、原画像を記憶する第１の記憶手段と、こ
   の第１の記憶手段の原画像を所定領域毎に平均化するこ
   とにより縮小する第１の演算手段と、この第１の演算手
   段の出力を配憶する第２の記憶手段と、空間フィルタリ
   ング処理画像を読み出し貫き込み可能な第３の記憶手段
   と、この第３の記憶手段の読み出し書き込みを定常アド
   レス信号によって制御し、前記第２の記憶手段の記憶画
   像を定常アドレス信号とバイアスアドレス信号とによっ
   て読み出し制御するタイミング制御手段と、前記第２の
   記憶手段から読み出された画像に所定のフィルタ係数を
   乗算すると共に、これを前記第３の記憶手段から読み出
   される先の処理画像と加算して前記第３の記憶手段に出
   力する第２の演算手段と、前記第３の記憶手段の記憶画
   像を原画像の大きさに拡大する第３の演算手段とを具備
   することを特徴とする画像処理装置。