JPS63285669A - 信号平滑化回路 - 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】 〔概要〕 音声や画像等のディジタル化したデータに含まれる雑音
を除去するための平滑化する回路として、２つの入力の
大小を比較する２個の比較回路と、次段に設けたこれら
の出力の大きい値どうし、及び小さい値どうしを比較す
る比較回路とから成る最大・最小抽出回路と、この最大
・最小抽出回路の出力の最大値と最小値を求める最大値
抽出回路、及び最小値抽出回路を設けることにより、入
力データの最大値と最小値を除外し、残りのデータにつ
いて加算し平均値を求める事により、簡略化した回路に
よりデータに含まれる雑音を除去するようにしたもので
ある。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、音声や画像等のディジタル化したデータを平
滑化する信号平滑化回路の改良に関するものである。

音声や画像等のデータには雑音が含まれる事がしばしば
あり、この雑音を除去するために信号平滑化回路が使用
されるが、これは出来るだけ簡略化した回路で行えるこ
とが望ましい。

〔従来の技術］ 第４図は第一の従来例の信号平滑化回路の構成ブロック
図である。

第５図は第二の従来例の方法を説明する図である。

第６図は一例の画素に対応する画像データの配列図であ
る。

従来、音声や画像等の多値レベルの時系列信号をディジ
タル的に平滑化し、信号に含まれる雑音を除去するため
に各種の方法がある。

まず第４図において、第一の従来例について説明する。

記憶装置１には、第６図に示すようにディジタル化した
画像データが例えばテレビ画面のように横方向、及び縦
方向にそれぞれ５１２画素に対応するデータが２次元的
に配列して蓄積されているとする。この記憶装置１に蓄
積した画像データを、例えば８ビツトの並列のデータと
して８本の伝送線を介して、ラインバッファメモリ２、
及び８個並列に配置したＤ−フリップフロップ（以下Ｄ
−ＦＦと称する）　３−１１〜３−１８に入力する。こ
の時ラインバッファメモリ２は８ビツトに対応するアド
レスを５１２個有する。

これらデータはクロック発生器（図示しない）からのク
ロックにより、ラインバッファメモリ２においては次の
アドレスに順次転送され、又、Ｄ−ＦＦ３−１１〜３−
１８に保持されたデータは次段のＤ−ＦＦ３−２１〜３
−２８に転送されると共に、掛算器４−１に入力される
。掛算器４−１では適当に重みづけをされて出力される
（今の場合１倍）。

次のクロックによっても同様にラインバッファメモリ２
では次のアドレスに転送され、一方Ｄ　−Ｆ　ｌｌ３−
２１〜３−２８では次段のＤ−ＦＦ３−３１〜３−３８
に転送されると共に、掛算器４−２に入力される。この
掛算器４−２でも例えば２倍の重みづけをされて出力さ
れる。このようにしてクロックによって、順次８ビツト
のデータが記憶装置１からラインバッファメモリ２及び
Ｄ−ＦＦに人力されてくる」今、第６図に示す例えば第
２４９行、第２００列目の画素に対応するデータ■から
、第２５０行、第１９９列目の画素に対応するデータ■
までの１行分のデータをすべて、記憶装置１からライン
バッファメモリ２に入力した時、次のクロックによりラ
インバッファメモリ２からラインバッファメモリ５に順
次１画素に対応するデータ（今の場合■）が入力されて
いく。

ラインバッファメモリ５も８ビツトに対応するアドレス
を５１２個有し、ここに入力されるデータ■は分岐され
てＤ−ＦＦ６−１１〜６−１８にも入力される。

同時にラインバッファメモリ２及びＤ−ＦＦ３−１１〜
３−１８には、第２５０行、第２００列目のデータ■が
入力される。

更に次のクロックにより、ラインバッファメモＩ７２の
１画素に対応するデータ■がラインバッファメモリ５に
入力されると共に、Ｄ−ＦＦ６−１１〜６−１８にも入
力される。同時にＤ−ＦＦ６−１１〜６−１８に一時保
持したデータ■はＤ−ＦＦ６−２１〜６−２８に転送さ
れると共に、掛算器７−１に入力され例えば２倍の重み
づけをされる。この時、ラインバッファメモリ２、及び
Ｄ−ＦＦ３−１１〜３−１８にもデータ■が入力される
。

そしてＤ−ＦＦ３−１１〜３−１８に一時保持したデー
タ■は、Ｄ−ＦＦ３−２１〜３−２８に転送されると共
に、掛算器４−１に入力され例えば１倍の重みづけをさ
れる。

以下順次クロックにより、ラインバッファメモＩ７２か
らラインバッファメモリ５にデータが入力され、第６図
に示す１行分の画素に対応するデータを入力した時、次
のクロックによりラインバッファメモリ５の出力部に最
も近いアドレスのデータ（例えば■）から順次出力され
る。そしてこのデータはＤ−ＦＦ８−１１〜８−１８に
入力される。Ｄ−ＦＦ８−１１〜８−１８に一時保持さ
れたデータ■は、次のクロッりによりＤ−ＦＦ８−２１
〜８−２８に転送されると共に、例えば１倍の重みづけ
をした掛算器９−１に人力される。

そして例えば掛算器９−１〜９−３にそれぞれ第６図に
示すデータ■、■、■が入力される時、掛算器７−１〜
７−３にはデータ［相］、■、■が入力され、掛算器４
−１〜４−３にはデータ■、＠、■が入力される。

これら掛算器４−１〜４−３、〜．９−１〜９−３で得
られる結果が加算器１０に加えられ加算される。そして
この加算した値を割算器１１に加えて、その平均値を求
める。今の場合、加算器１０の結果を９で割る。これを
例えば注目している画素に対応するデータ■〜■のうち
、中央に位置する画素に対応するデータ（第６図に示す
■）の値とする。

次に第二の従来例について説明する。

値の異なる一定個数の複数のデータからその中央の値を
有するデータを抽出するために、これらの複数のデータ
をその値の大小の順に並べるソーティング回路が使用さ
れ、これにより複数のデータの大小順位を求め、その中
央の値のものを抽出している。

即ち、第５図に示すように、連続する一定の大きさく図
示の例では５）のウィンドウＷを使用しその中央値を出
力していた。第５図（ａ）において、画素Ｐ１、Ｐ２、
−−−は第一の従来例のＤ−ＦＦの出力に相当する。こ
の画素Ｐ１と、そのＰｌより濃度値の大きい画素Ｐ２か
ら成る画像を大きさ５のウィンドウＷで走査する。そし
てウィンドウＷの中に収まる画素の中に、第５図（ａ）
のように画素Ｐ１の他に雑音Ｎが含まれていたとしても
、濃度値が小さい順に並べた場合のウィンドウＷの中間
位置に該当する・印を付した画素Ｐ１を中央値として出
力する。

したがって、第５図（ａ）から第５図（ｂ）に引かれた
破線矢印で示すように、雑音Ｎは除去される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら上述の信号平滑化回路においては、第一の
従来例の場合、入力信号にランダムな雑音が含まれてい
ると出力信号が雑音に影響されて、１好な平滑化特性が
得られず、又ステップ状の信号の場合信号のエツジがな
まるという問題点があった。

又、第二の従来例の場合、データの並べ換えを必要とす
るため回路規模が大きくなるという問題点があった。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点は第１図に示すように、ｎ個の入力信号から
順次２つの入力信号の値の大小を比較する２つの第１の
比較手段１２０　、１２１と、２つの第１の比較手段１
２０．１２１のそれぞれの出力の大きい値どうしを比較
する第２の比較手段１２２と、２つの第１の比較手段１
２０．１２１のそれぞれの出力の小さい値どうしを比較
する第３の比較手段１２３とで構成されるｎ／４個の最
大・最小抽出手段２００と、最大・最小抽出手段２００
に接続され、ｎ個の入力信号の最大値を求める最大値抽
出手段１２４と、最大・最小抽出手段２００に接続され
、ｎ個の人力信号の最小値を求める最小値抽出手段１２
５と、ｎ個の入力信号からその値の最大値と最小値を除
く残りの信号について加算する加算手段１３０とで構成
した本発明の信号平滑化回路によって解決される。

〔作用〕

第１図において、第１の比較手段１２０及び１２１でそ
れぞれ２つの入力信号の値の大小を比較する。

そしてそれら出力の大きい方の値どうしを第２の比較手
段１２２で比較する。

同様に第１の比較手段１２０及び１２１の出力の小さい
方の値どうしを第３の比較手段１２３で比較する。

これら第１、第２及び第３の比較手段の組み合わせから
成る最大・最小抽出手段２００を入力データの数に応じ
て設ける。

そして２個の最大・最小抽出手段の出力の大きい値どう
し及び小さい値どうしを比較し、これを、繰り返し、最
終的に最大値抽出手段１２４で２つの入力のうち大きい
値を入力信号の最大値として除去する。

最小値抽出手段１２５でも２つの入力のうち、小さい値
を入力信号の最小値として除去する。そして残りの出力
の値を加算手段１３０に加え加算する。

〔実施例〕

第２図は本発明の実施例の信号平滑化回路の構成を示す
ブロック図である。

第３図は実施例で使用される比較器の回路構成ブロック
図である。

全図を通じて同一符号は同一対象物を示す。

第２図において、従来例と異なる点は第４図に示す第一
の従来例の掛算器を第２図に示す比較器（以下ＣＯＭＰ
と称する）の組み合わせで置き換えたことにある。ここ
では従来例に使用したＤ−ＦＦが全部で８個の場合につ
いて説明する。

即ち、第一の従来例に示すように、記憶装置ｌから８ビ
ツトの画像データがラインバッファメモ’Ｊ　２．５、
及びＤ−ＦＦを介して、第２図に示す比較器１２−１−
１２−４に２個ずつ入力される。そして各２個の入力の
大小を比較判別する。このＣＯＭＰは第３図で示すよう
に構成される。

今、ＣＯＭＰの２つの入力を例えばＵ及びＶとし、ｕ＞
ｖの時比較器１５から制御信号“１”が選択器１６に加
えられ、−力選択器１７にはインバータ１８を介して“
０”が加えられる。この結果、選択器１６からはＵを、
１７からはＶを出力する。

このような動作原理を有するＣＯＭＰ１２−１とＣＯＭ
Ｐ１２−２の出力の大きい方どうしを、次段に設けたＣ
ＯＭＰ１２−５に人力し、又出力の小さい方どうしをＣ
０１ＩＰ１２−６に人力し、それぞれ大小を比較判別す
る。ＣＯＭＰ１２−３、ＣＯＭＰ１２−４についても同
様に、ＣＯＭＰ１２−７．１２−８で出力の大きい方ど
うし、°及び小さい方どうしを比較判別する。

次に、ＣＯＭＰ１２−５及び１２−７の出力の大きい方
の値を、更に次段に設けたＣＯＭＰ１２−９に入力し、
その大小を比較判別し、大きい方は使用せず、小さい方
の値を加算器１３に入力する。ＣＯＭＰ１２−６及び１
２−８の出力の小さい方の値についても、次段に設けた
ＣＯＭＰ１２−１０に入力し、その大小を比較判別し、
小さい方は使用せず大きい方の値を加算器１３に入力す
る。更に、ＣＯＭＰ１２−５と１２−７の小さい方の値
、及びＣＯＭＰ１２−６と１２−８の大きい方の値も加
算器１３に入力する。

この結果、８個の入力データのうち最大値と最小値の２
個を除く６個のデータを加算器１３に入力して加算する
ことになる。この加算した結果を正規化回路１４で、今
の場合６で割って平均値を求めて正規化する事により、
散発状に発生するインパルス状の雑音が加わるシステム
に適用した場合、極端に大きい又は小さいデータを除去
するために、極めて大きな雑音除去の効果が得られる。

〔発明の効果〕

以上説明のように本発明によれば、簡単な回路構成によ
り信号にインパルス状の雑音が含まれるシステムに適用
した場合、極めて大きな雑音除去の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理図、 第２図は本発明の実施例の信号平滑化回路の構成を示す
ブロック図、 第３図は実施例で使用される比較器（ＧＯＭＰ）の回路
構成ブロック図、 第４図は第一の従来例の信号平滑化回路の構成ブロック
図、 第５図は第二の従来例の方法を説明する図、第６図は一
例の画素に対応する画像データの配列図である。。 図において １２０．１２１は第１の比較手段、 １２２は第２の比較手段、１２３は第３の比較手段、１
２４は最大値抽出手段、１２５は最小値抽出手段、１３
０は加算手段、 ２００は最大・最小抽出手段 を示す。 嘔只 （ツー１ 犬是男？・又ｍさ札σ比’６３−（ＣθＮ〜Ｑ目外Ｉし
へ７”Ｄツク団 矛ヲ図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｎ個の入力信号から順次２つの入力信号の値の大小を比
   較する２つの第１の比較手段（１２０、１２１）と、 該２つの第１の比較手段（１２０、１２１）のそれぞれ
   の出力の大きい値どうしを比較する第２の比較手段（１
   ２２）と、 該２つの第１の比較手段（１２０、１２１）のそれぞれ
   の出力の小さい値どうしを比較する第３の比較手段（１
   ２３）とで構成されるｎ／４個の最大・最小抽出手段（
   ２００）と、 該最大・最小抽出手段（２００）に接続され、該ｎ個の
   入力信号の最大値を求める最大値抽出手段（１２４）と
   、 該最大・最小抽出手段（２００）に接続され、該ｎ個の
   入力信号の最小値を求める最小値抽出手段（１２５）と
   、 該ｎ個の入力信号からその値の最大値と最小値を除く残
   りの信号について加算する加算手段（１３０）とで構成
   した事を特徴とする信号平滑化回路。