JPS63273176A - 空間フイルタリング装置 - 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】 「産業上の利用分野」 この発明は、高速処理を図ることができる空間フィルタ
リング装置に関する。

「従来の技術」 近年、入力画像について種々の処理を施し、形状認識や
形状分類等を行うシステムが開発されている。この画像
処理には画像の特徴検出、例えば、輪郭検出や縦線、横
線の検出等の種々の処理があるが、このような処理に空
間フィルタリング装置がよく用いられる。

ここで、空間フィルタリング装置の概略を第４図を参照
して説明する。図において監はＭＸＮＸＮ画人力画像で
あり、Ｘｉ、は処理すべき画素データである。また、２
はｍ　Ｘ　ｎマトリックスのマスクデータである。３は
空間フィルタリング装置であり、次式に示す演算により
処理が行われ、その演算結果が新たな画像ＹＩＪとなる
。

ただし、ｍ　＝　ｍ　１　＋　ｒｎ　２　＋　１ｎ＝ｎ
ｌ＋ｎ２＋１ 次に、従来の空間フィルタリング装置の代表的な２例に
ついて説明する。なお、説明の簡略化のため、以下にお
いては、第５図に示すように入力画像として８×８画素
の入力画像５を用い、また、マスクデータとして３×３
のマスクデータ６を用いる。

■第６図は従来のフィルタリング装置の第１の例を示す
ブロック図である。図において、１０は乗算器であり、
第５図に示す画素データとマスクデータ６内の各データ
とを乗算する。＋１は一方の入力端に乗算器ｌＯの乗算
出力が供給され、他方の入力端に累算器１２の累算出力
が供給される加算器である。この加算器１１の加算出力
は累積器１２の入力端に供給されるとともに、ゲートＩ
３を介して新たな画素データとして出力される。

上述した回路は、構成要素である乗算器ｌＯ１加算器１
１．累積器１２の各信号処理時間により設定されるクロ
ック信号ｃｋ（第７図参照）に基づいて動作するように
なっている。

上記従来例の動作は以下の通りである。

画素データＤＩＯについて空間フィルタリングを行う場
合は、まず、入力端に画素データＤＩとマスクデータＣ
１とが供給される。そして、第１サイクルＳｌにおいて
は、第７図に示すように、上記画素データＤ１とマスク
データＣ１とが乗算器ｌＯにより乗算されて値Ｍ１とな
り、また、累積ｍ１２の累積値Ａがクリアされる。この
第１サイクルＳｌにおいては、次の画素データＤ９とマ
スクデータＣ４が入力端に供給される。次に、第２ザイ
クルＳ２になると、上記と同様にして画素データＤ９と
マスクデータＣ４が乗算器１０により乗算されてＭ２と
なり、また、餌口の乗算値Ｍｌと累積器１０の累算値Ａ
とが加算器！■により加算されて、この加算値（Ｍ　１
　＋Ａ）が累積器１２に供給される。したがって、この
時点においては累積値Ａの値は（Ｍ１＋Ａ）に更新され
る。以後は上記と同様の動作が繰り返され、前述した（
１）式の演算が行われていく。そして、サイクルＳ１０
においては、（１）式の演算結果に対応する画素データ
Ｄ１０゛が加算器１１から出力される。

この画素データＤＩＯ−は、ゲート１３を介して新たな
画素データとして出力される。また、サイクルＳＩＯに
おいては、次に空間フィルタリングを行うべき画素デー
タＤｌｌの演算に必要な画素データＤ２が入力端に供給
される。以後は、上記と同様の動作が入力画像の全画素
について行われる。

ところで、上述した空間フィルタリング装置においては
、マスクデータ個々について積算および加算を順次行わ
なければならないこと、および、処理を行う画素データ
が変わる毎に累算値へをクリアする必要があるため、デ
ータをｍ　Ｘ　ｎ回（上記例では９回）読み取る毎にデ
ータ読み取りを１回休まなければならない欠点があった
。このため、ある１ｎｆｆ＋素について新しい画素デー
タを計算する際には％　　（ｍｘｎ＋１）サイクルを必
要とし、入力画像の全画素について空間フィルタリング
を行うには、処理時間を多く要するという欠点があった
。

■第８図は、従来装置の第２の例の構成を示すブロック
図である。この例は、上記第１の例の欠点を解消するべ
くなされたもので、高速処理が行えることが特徴である
。

第８図に示す２０−１〜２０−９は、各々の一方の入力
端にマスクデータＣ１〜Ｃ９が供給される乗算器である
。これらの乗算器２０−１〜２０−９の各他方の入力端
には、新たな画素データの計算に必要な入力画素データ
が各々供給されるようになっている。２１〜２９は各々
レジスタであり、３０．３１は各々シフトレジスタであ
る。３３〜４０は乗算器２０−１〜２０−９の各乗算結
果の総和を計算するための加算器であり、総和は新たな
画素データとして加算器４０から出力される。

上記構成においては、処理を始める前に、マスクデータ
Ｃｌ−０９をセットする。次に、入力画像を走査して画
素データを取り込む。−例として第５図に示す入力画像
で、画素データＤＩＯについてフィルタリングを行う場
合を例にとれば、まず、画素デー′りＤＩから順次スキ
ャンし、画素データＤＩ、Ｄ２．Ｄ３・・・・・・をシ
リアルに取り込み、２行分のデータＤ４〜Ｄｌｌ、Ｄ１
２〜Ｄ１９がレジスタ３０．３１に取り込まれた時点で
、画素データＤＩＯに関するフィルタリング画素データ
Ｄ１．Ｄ２．Ｄ３．Ｄ９，０１０．ＤＩ　１．ＤＩ？、
ＤｌＢ、ＤＩ９が所定のレジスタに格納される。すなわ
ち、画素データＤＩ、Ｄ２．Ｄ３がレジスタ２１，２２
．２３に格納され、画素データＤ９．ＤＩＯ，ＤＩ　ｌ
がレジスタ２４，２５．２６に格納され、また、画素デ
ータＤＩ？、１８゜１９がレジスタ２７．２８゜２９に
格納される。

なお、第８図のブロック２１〜２９内の数値は画素デー
タの番号を示している。上記処理の結婁、乗算器２０−
１〜２０−９の各他方の入力端に演算に必要な画素デー
タが供給される。以上の画素データ取り込み動作は、第
１の枦イクルステップ内において行われる。

そして、次の第２ステツプ（こ゛おいては、マスクデー
タと画素データの９組の乗算が９個の乗算器２０−１〜
２０−９により一斉に行われる。この第２ステツプに続
く第３〜第６ステツプにおいては、乗算結果が加算、累
積され、総計値が加算器４０から出力される。この総計
値は、前述した第（１）式の演算に対応する値である。

第２の例においては、画素データ格納用にレジスタ類を
多く用意するため、入力画像の走査は１回で済み、また
、乗算器、加算器もマスクサイズに見合った数だけ用意
されているので、並列処理が行われ、高速処理がなされ
る。

「発明が解決しようとする問題点」 しかしながら、第２の例においては、レジスタ、乗算器
、加算器の数によりマスクサイズが固定されてしまうた
め、扱える画像処理のＢ様が回路構成によって決まって
しまい、汎用性がないとい゛う欠点があった。このよう
に、従来の空間フィルタリング装置においては、処理速
度が遅い、あるいは、処理０様の汎用性がない等の欠点
があり、これらを解決した装置の開発が望まれていた。

この発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、高
速処理が行えるとともに、処理の汎用性が高い空間ブイ
ルタリング装置を提供することを目的としている。

「問題点を解決するための手段」 そこで、第１の発明においては上記問題点を解決するた
めに、空間フィルタリングを行うべき入力画素について
マスクデータのマトリックスに対応する画素データ読出
しを行い、この読出した画素データとマスクデータとに
基づいて処理を行う空間フィルタリング装置において、
前記マスクデータを所定の順序で出力するマスクデータ
発生回路と、空間フィルタリングを行うべき１画素に対
応して人力画像から゛読出された画像データと前記マス
クデータ発生回路の出力データとを乗算する乗算器と、
この乗算器の乗算出力と累積器の出力とを加算し、この
加算結果を前記累積器の入力端に供給する加算器とを有
し、この加算器の出力信号を新たな画素データとして出
力するプロセッサエレメントを前記マトリックスの行も
しくは列より少なくとも！多く設けたことを特徴として
いる。

また、第２の発明においては、空間フィルタリングを行
うべき入力画素についてマスクデータのマトリックスに
対応する画素データ読出しを行い、この読出した画素デ
ータとマスクデータとに基づいて処理を行う空間フィル
タリング装置において、前記マスクデータを所定の順序
で出力するマスクデータ発生回路と、空間フィルタリン
グを行うべき１画素に対応して入力画像から読出された
画像データと前記マスクデータ発生回路の出力データと
を乗算する乗算器と、この乗算器の乗算出力と累積器の
出力とを加算し、この加算結果を前記累積器の入力端に
供給する加算器とを有し、この加算器の出力信号を新た
な画素データとして出力するプロセッサエレメントを前
記マトリックスの行もしくは列より少なくとも！多く設
けるとともに、空間フィルタリングを行うべき画素デー
タを１画素ずつ順次シフトして選択し、各画素について
前記プロセッサエレメントを１つずつ周期的に割り当て
、かつ、入力画像から読出した画素データが前記いずれ
かのプロセッサエレメントに対し共通ずるデータである
場合には当該各プロセッサエレメントに共通に供給する
ことを特徴としている。

「作用　」 第１の発明においては、マスクデータ発生回路を内蔵す
るプロセッサエレメントがマスクサイズに応じて複数設
けられているので、いずれかのプロセッサエレメントが
内部の累積器をクリアする間において、他のプロセッサ
エレメントを動作状態とすることができるため、入力画
像全体についての処理の短縮化を図ることができる。ま
た、マスクサイズの変更に対しては、プロセッサエレメ
ントの数を変更することで容易に対処することができる
。

第２の発明においては、第１の発明の利点に加えて、各
プロセッサエレメントに対し、共通データが効率的に供
給されるため空間フィルタリング処理の高速化がより一
層図られる。

「実施例」 次に、この発明の実施例について説明する。

第２図は、この発明の一実施例の構成を示すブロック図
であり、図に示す５１〜５４は、各々空間フィルタリン
グを行う一要素であるプロセッサエレメントである。こ
のプロセッサエレメント５１〜５４は、各々同一の構成
となっており、また、各々が並列に動作するようになっ
ている。第１図は、プロセッサエレメント５１〜５４の
構成ヲ示すブロック図である。この図において破線で囲
んだ積和演算部５５は、前述した第６図に示す装置と同
様の構成となっている。積和演算部５５は、例えば１個
のＬＳＩ等によって構成される。５６は、マスクデータ
発生回路であり、入力画素データに対応するマスクデー
タを発生する。すなわち、マスクサイズに対応するマス
クデータが所定の順で出力されるように構成されている
。

次に、この実施例の動作について第３図を参照して説明
する。この場合、入力画像およびマスクデータ発生回路
５６が発生するマスクデータは各々第５図に示す場合と
同様であるとする。

まず、入力画像を走査して、必要な画素データを取り込
む。今、人力画像ＤＩＯについて、フィルタリングを行
うとすれば、画素データＤＩ、Ｄ９、Ｄ１７→Ｄ２，０
１０．Ｄ１８→Ｄ３．Ｄｌｌ、Ｄ１９なる順で走査して
行き、これらの画素データをプロセッサエレメント５１
に供給する。

プロセッサエレメント５１は、画素データＤＩが供給さ
れると、第３図（イ）に示すように、内部のマスクデー
タ発生回路５６からマスクデータＣ凰を出力する。そし
て、次のザイクルタイムで、。

これらのデータの乗算を行い、乗算結果と累積器１２の
出力との加算が行われる。この動作は、前述した第６図
に示す空間フィルタリング装置と同様の動作である。そ
して、プロセッサエレメント５１は、以後のサイクルに
おいても、第６図の空間フィルタリング装置と同様の動
作を行い、第１０ステツプにおいて、第（１）式の演算
に対応する新たな画像データＤ１０゛を出力する。

一方、プロセッサエレメント５１の入力端に画像データ
Ｄ２が供給されるタイミングＩこおし）て【よ、プロセ
ッサエレメント５２の入力端にも画像データＤ２が同時
に供給される。そして、画像データＤ２が供給された後
は、画像データＤ１０からＤｉ９については、プロセッ
サエレメント５１と５２に共通に供給され、その後にお
いては、プロセッサエレメント５２に画像データＤ４．
ＤＩ２．Ｄ２０が供給される。プロセッサエレメント５
２の各画像データに対する処理は、プロセッサエレメン
ト５１の処理と同様である。このように、プロセッサエ
レメント５２には、画像データＤ２．Ｄ１０、ＤｌＢ、
Ｄ３．Ｄｉ　ｌ、Ｄｉ９．Ｄ４．Ｄｉ２．Ｄ２０が順次
供給される。すなわち、プロセッサエレメント５２は、
画像データＤｌｌについての空間フィルタリングを行う
。

また、上記と同様にして、プロセッサニレメン）５３．
５４は、各々画素データＤ１２．Ｄ星３について空ｍ１
フィルタリングを行う。この場合、第３図１：、示すよ
うに、画素データＤ３〜Ｄ２０は、プロセッサエレメン
ト５２と５３に共通に供給され、画素データＤ４〜Ｄ２
１はプロセッサエレメント５３と５４に共通に供給され
る。

すなわち、空間フィルタリングを行うべき画素を、入力
画像の行方向に１画素ずつシフトし、プロセッサエレメ
ント５１〜５４を各画素について順次周期的に割り当て
、さらに、各プロセッサエレメント５１〜５４について
共通の画素データがある場合には、当該プロセッサエレ
メントについて、共通に供給するようにしている。この
結果、第３図に示すように、プロセッサエレメント５１
〜５４が各々所定タイミングずれて並列に動作し、処理
時間が短縮される。また、マスクサイズが変更になった
場合は、マスクデータの列数より１多い数のプロセッサ
エレメントを設け、かつ、マスクデータ発生回路５６を
当該マスクデータを発生するように設定することにより
、変更後のマスクサイズに容易に対処することができる
。この場合、用意すべきプロセッサエレメントの数は、
マスクデータの列数より１多ければ、それ以上は幾つ設
けてもよい。

なお、空間フィルタリングを行うべき画素を入力画像の
縦方向にシフトすることもできる。この場合においては
、プロセッサエレメントの数は、マスクデータの行数よ
り少なくともＩ多く設ければよい。

また、各プロセッサエレメントに対する画素データの供
給は、第３図に示す順に限らず、他の供給類を採っても
よい。すなわち、各プロセッサエレメントは、１回の空
間フィルタリング処理を行う毎に、累算器をクリアしな
ければならないため、この間動作を停止しなければなら
ないが、この停止期間において他のプロセッサエレメン
トが動作しているように構成すれば、全体としての処理
時間の短縮を図ることができる。

「発明の効果」 以上説明したように、第１の発明によれば、空間フィル
タリングを行うべき入力画素についてマスクデータのマ
トリックスに対応する画素データ読出しを行い、この読
出した画素データとマスクデータとに基づいて処理を行
う空間フィルタリング装置において、前記マスクデータ
を所定の順序で出力するマスクデータ発生回路と、空間
フィルタリングを行うべき１画素に対応して入力画像か
ら読出された画像データとｎＮ記マスクデータ発生回路
の出力データとを乗算する乗算器と、この乗算器の乗算
出力と累積器の出力とを加算し、この加算結果を前記累
積器の入力端に供給する加算器とを有し、この加算器の
出力信号を新たな画素データとして出力するプロセッサ
エレメントを前記マトリックスの行もしくは列より少な
くとも！多く設けたので、マスクデータ発生回路が各プ
ロセッサエレメントに内蔵され、いずれかのプロセッサ
エレメントが内部の累積器をクリアする間においても、
他のプロセッサエレメントが内部のマスクデータ発生回
路の出力に基づいて動作することができるため、入力画
像全体についての処理の短縮化を図るこ七ができる。ま
た、マスクサイズの変更に対しては、プロセッサエレメ
ントの数を変更することで容易に対処することができる
利点が得られる。

また、第２の発明においては、上記構成に加えて空間フ
ィルタリングを行うべき画素データを１画素ずつ順次シ
フトして選択し、各画素について前記プロセッサエレメ
ントを１つずつ周期的に割り当て、かつ、入力画像から
読出した画素データが前記いずれかのプロセッサエレメ
ントに対し共通ずるデータである場合には当該各プロセ
ッサエレメントに共通に供給するようにしたので、第１
の発明の利点に加えて、共通データが効率的に各プロセ
ッサエレメントに供給されることによる処理の高速化を
図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例である縦線および横線検出
方法を説明するための概念図、第２図は同実施例におけ
る入力画像例の図、第３図は同実施例における処理後の
画像例の図、第４図は一般的な画像処理方法を説明する
ための概略図、第５図は入力画像とマスクデータの一例
を示す概念図、第６図は従来の空間フィルタリング装置
の第１の例の構成を示すブロック図、第７図は第６図に
示す装置の動作を示す図、第８図は従来の空間フィルタ
リング装置の第２の例の構成を示すブロック図である。 ｌＯ・・・・・・乗算器、！１・・・・・・加算器、１
２・・・・・・累積器、１３・・・・・・ゲート、５１
〜５４・・・・・・プロセッサエレメント、５５・・・
・・・積和演算器、５６・・・・・・マスクデータ発生
回路。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）空間フィルタリングを行うべき入力画素について
   マスクデータのマトリックスに対応する画素データ読出
   しを行い、この読出した画素データとマスクデータとに
   基づいて処理を行う空間フィルタリング装置において、
   前記マスクデータを所定の順序で出力するマスクデータ
   発生回路と、空間フィルタリングを行うべき１画素に対
   応して入力画像から読出された画像データと前記マスク
   データ発生回路の出力データとを乗算する乗算器と、こ
   の乗算器の乗算出力と累積器の出力とを加算し、この加
   算結果を前記累積器の入力端に供給する加算器とを有し
   、この加算器の出力信号を新たな画素データとして出力
   するプロセッサエレメントを前記マトリックスの行もし
   くは列より少なくとも１多く設けたことを特徴とする空
   間フィルタリング装置。
2. （２）空間フィルタリングを行うべき入力画素について
   マスクデータのマトリックスに対応する画素データ読出
   しを行い、この読出した画素データとマスクデータとに
   基づいて処理を行う空間フィルタリング装置において、
   前記マスクデータを所定の順序で出力するマスクデータ
   発生回路と、空間フィルタリングを行うべき１画素に対
   応して入力画像から読出された画像データと前記マスク
   データ発生回路の出力データとを乗算する乗算器と、こ
   の乗算器の乗算出力と累積器の出力とを加算し、この加
   算結果を前記累積器の入力端に供給する加算器とを有し
   、この加算器の出力信号を新たな画素データとして出力
   するプロセッサエレメントを前記マトリックスの行もし
   くは列より少なくとも１多く設けるとともに、空間フィ
   ルタリングを行うべき画素データを１画素ずつ順次シフ
   トして選択し、各画素について前記プロセッサエレメン
   トを１つずつ周期的に割り当て、かつ、入力画像から読
   出した画素データが前記いずれかのプロセッサエレメン
   トに対し共通するデータである場合には当該各プロセッ
   サエレメントに共通に供給することを特徴とする空間フ
   ィルタリング装置。