KR940001819B1 - 5-탭 메디안 필터링방법 및 회로 - Google Patents

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내용 없음.

Description

5-탭 메디안 필터링방법 및 회로

제1도는 본 발명의 5-탭 메디안 필터에 대한 개략 블록도.

제2도는 맥스게이트의 구성도.

제3도는 제2도의 진리표.

제4도는 제2도에서 맥스로직의 일실시예시도.

제5도는 제1도에서 맥스세트의 상세블록도.

제6도는 제1도에서 메디안로직의 상세블록도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 맥스로직 10, 19 : 맥스게이트

20, 40, 50, 53 : 가산기 30 : 데이터산출부

40, 44 : 멀티플라이어 CP1, CP3 : 비교기

I11, I25 : 인버터 AD11, AD15, AD41-AD44 : 앤드게이트

100 : 맥스세트 200 : 메디안로직

본 발명은 5-탭 메디안 필터를 하드웨어화한 것으로 특히, 논리결합(Combinational Logic)으로 구성하여 실시간처리에서 하드웨어구성이 가능하도록 한 5-탭 메디안 필터방법 및 회로에 관한 것이다.

5-탭 메디안 필터는 디지털신호처리시스템에서 디지털 노이즈를 제거하기 위해 사용되는 비선형필터로서 종래에 있어서는 주로 시뮬레이션상에서 소프트웨어로 처리하게 되어 있는데, 즉, 5개의 데이터가 있을 경우 프로그램을 이용하여 그 5개의 데이터값을 크기순으로 소오팅한 후, 이중에서 중간값을 선택하는 알고리즘으로 되어 있었다.

이와 같이 종래의 5-탭 메디안 필터는 시뮬레이션상에서 소프트웨어적으로 처리되게 되어 있어 실시간처리가 불가능하게 되는 결함이 있었다.

본 발명은 이와 같은 결함을 해결하기 위하여 메디안 필터를 로직결합으로 하드웨어화하여 실시간처리가 가능하게 창안한 것으로 이를 첨부한 도면에 의하여 상세히 설명한다.

제1도는 본 발명의 5-탭 메디안 필터에 대한 전체 블록도로서 이에 도시한 바와 같이, 데이터(a-e)중에서 데이터 3개씩을 선택하여 이의 최대값을 산출하고 이들을 조합하여 데이터(A-E)를 출력하는 맥스세트(100)와, 상기 맥스세트(100)의 출력데이터(A-E)를 이용하여 상기 데이터(a-e)중에서 중간값을 갖는 데이터를 산출하는 메디안로직(200)으로 구성하였다.

제2도는 데이터(a-c)에서 데이터(A-C)를 산출하는 것을 보인 맥스게이트의 일실시예시도이고, 제3도는 상기 제2도의 진리표이며, 제4도는 제2도에서 맥스로직의 일실시예시도이다.

제5도는 제1도에서 맥스세트(100)의 일실시예시도로서, 이에 도시한 바와 같이, 5개의 데이터(a-e)중에서 데이터 3개씩을 선택하여 제2도 내지 제4도에 나타낸 맥스게이트(10-19) 처리를 수행하여 1비트신호인 A1-A10, B1-B10, C1-C10을 출력하는 맥스게이트(10-19)와 A₁+A₂+A₃+A₄+A₅+A₆를 연산하는 가산기(20)와, B₁+B₂+B₃+A₇+A₈+A₉를 연산하는 가산기(21)와, 가산기(22)에서는 C₁+B₄+B₅+B₇+B₈+A₁₀를 연산하는 가산기(22)와, C₂+C₄+B₆+C₇+B₉+B₁₀을 연산하는 가산기(23)와, C₃+C₅+C₆+C₈+C₉+C₁₀을 연산하는 가산기(24)로 구성하였다.

제6도는 제1도에서 메디안로직(200)의 일실시예시도로서 이에 도시한 바와 같이 8비트데이터(a0-a7), (b0-b7), (c0-c7), (d0-d7), (e0-e7) 각각에 대하여 해당데이터(A-E)를 각기 승산하는 8×1멀티플라이어(40-44)와, 상기 멀티플라이어(40-44)의 출력데이터(a, A), (b, B), (c, C), (d, D), (e, E)를 더하여 최종의 중간값데이터를 산출해내는 가산기(50-53)로 구성한 것으로, 이와 같이 구성한 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

5-탭 메디안 필터는 5개의 입력데이터(a-e)에서 중간값을 갖는 데이터를 출력하는 필터로서, 중간값을 찾는 방법에는 일반적으로 5가지가 있는데, 첫째, 5개의 입력데이터(a-e)중에서 어느 3개를 선택하여 (5C3=10가지) 그 3개중의 최대값을 구할 경우, 그 데이터값의 크기가 a＞b＞c＞d＞e라고 가정하면 a는 6회, b는 3회, c는 1회, d 및 e는 0회의 최대값을 갖게된다.

따라서 중간값 c는 1회의 최대값을 갖는 바, 10회중에서 1회의 최대값을 갖는 값을 중간값으로 선택하면 된다.

둘째, 5개의 입력데이터(a-e)중에서 어느 3개를 선택하여 그 3개중의 최소값을 구할 경우, a 및 b는 0회, c는 1회, d는 3회, e는 6회의 최소값을 갖게된다.

따라서, 중간값 c는 1회의 최소값을 갖는 바, 최소값이 1회의 최소값을 갖는 값을 중간값으로 선택한다.

셋째, 5개의 입려데이터(a-e)중에서 어느 3개를 선택하여 3개중의 최대값과 최소값을 구하고, 최대값 1회, 최소값 1회인 값을 중간값으로 선택한다.

넷째, 5개의 입력데이터(a-e)중에서 어느 3개를 선택하여 3개중의 중간값을 선택하고, 여기서 중간값 선정횟수가 가장 많은 경우(4회)의 데이터를 5개 데이터의 중간값으로 선택한다.

본 발명은 상기 4가지의 선택방법중에서 첫 번째 방법을 채택하여 구성하였는데 나머지 3가지 방법도 같은 방식으로 구성할 수 있다.

먼저, 맥스세트(100)는 입력데이터(a-e)중에서 3개씩의 데이터를 선택하여 이의 최대값을 결정하고, 이들을 조합하여 데이터(A-E)를 생성한 후, 이를 메디안로직(200)에 공급하면 그 메디안로직(200)에서 상기 데이터(A-E)를 이용하여 상기 입력데이터(a-e)중에서 중간값을 갖는 데이터를 판별하게 된다.

상기 데이터(A-E)를 산출하는 과정을 제2도 내지 제5도에 도시하였는바, 우선 제2도에서와 같이 비교기(CP1-CP3)는 선택된 3의 데이터(a-c)값을 비교하여 그에 따른 중간데이터(X, Y, Z)를 산출하게 되는데, 여기서 a≥b일 경우 X=1이고 a＜b일 경우 X=0으로 동작한다.

그리고, 맥스로직(1)은 상기 중간데이터(X, Y, Z)를 이용하여 데이터(A, B, C)를 산출하게 되는데, 제3도에서와 같이 데이터 a가 최대일 때 A=1, B=O, C=0, 데이터 b가 최대일 때 A=0, B=1, C=0, 데이터 C가 최대일 때 A=0, B=0, C=1로 출력하게 된다.

단, 여기서, 또한 a=b＞c일 때 데이터 a를 최대값으로 선정하고, a=b=c일때도 데이터 a를 최대값으로 선정하였다. 즉, 각 데이터값이 같을 경우 데이터 b보다는 a를, c보다는 b를 최대값을 갖는 데이터로 선정되게 하였다.

한편, 제5도를 참조하여 상기 데이터(A-E) 선정과정을 설명하면, 맥스케이트(10-19)는 데이터(a-e)중에서 3가지를 각각 선택하고(5C3=10가지), 선택한 10가지 경우에 대하여 각각의 최대값 데이터를 선택하여 이 1비트 데이터들(A₁-A₁₀, B₁-B₁₀, C₁-C₁₀)을 출력하게 된다.

이에 따라 가산기(20)는 6비트의 Ta데이터를 각각 더하고, 가산기(21)는 6비트의 Tb데이터를 각각 더하며, 이와 같이 가산기(22-24)도 해당 6비트 데이터를 각기 더하여 0, 0, 1, 3, 6의 데이터값중 하나를 출력하게 되는데, 이중에서 1의 데이터값을 갖는 출력이 중간값이 된다.

즉, 000, 000, 001, 011, 110의 5가지 값에 대한 MSB를 A2라 하고 LSB를 A0라고 할 때결과 그 값이 1이 되는 것이 중간값이 되고, 나머지는 모두 0이 된다.

제5도에서 가산기(20-24)는 6개의 1비트 신호를 더하게 되므로 3비트의 출력을 갖고, 그 가산기(20-24)의 출력중 상위 2비트는 인버터(I₁₁-I₂₅)를 통하고, 그 인버터(I11-I22)를 통과한 상위 2비트와 최하위 비트는 앤드게이트(AD₁₁, AD₁₂, AD₁₃, AD₁₄, AD₁₅)를 통과하여 맥스세트(제1도의 100)의 출력인 A-E를 얻게 된다.

따라서, 제6도에서와 같이 맥스세트(100)에서 생성된 데이터(A-E)이 1비트데이터를 각 데이터(a-e)에 곱하여 이를 모두 더하면 a·A+b·B+c·C+d·D+e·E가 되는데, 상기 데이터(A-E)는 중간값만 1이고 나머지는 모두 0이기 때문에 상기의 계산결과 데이터(a-e)중에서 하나의 데이터만이 중간값 데이터로 선정되는 것이다.

예로써, 입력데이터 a, b, c, d, e의 크기가 a＞b＞c＞d＞e인 경우, 메디안값은 c가 되는데, 이 메디안값을 산출하는 과정은 제안된 방식에 적용하면, 제5도에서 맥스게이트(10-19)의 출력은,

(A₁=1 B₁=0 C₁=0)

(A₂=1 B₂=0 C₂=0)

(A₃=1 B₃=0 C₃=0)

(A₄=1 B₄=0 C₄=0)

(A₅=1 B₅=0 C₅=0)

(A₆=1 B₆=0 C₆=0)

(A₇=1 B₇=0 C₇=0)

(A₈=1 B₈=0 C₈=0)

(A₉=1 B₉=0 C₉=0)

(A₁₀=1 B₁₀=0 C₁₀=0)

따라서, 상기 가산기(20, 21, 22, 23, 24)의 출력은 각각 (110), (011), (001), (000), (100)이므로 앤드게이트(AD₁₁-AD₁₅)의 출력중 로직 "하이"값을 갖는 앤드게이트는 A13이므로 C만이 로직 "하이"값을 갖고 A, B, D, E는 로직 "로우"값을 갖는다.

따라서, 제6도에 도시된 멀티플라이어(40-44)의 출력중 멀티플라이어(42)의 출력이 c·C는 입력데이터인 C값을 갖고 나머지 멀티플라이어들(40, 41, 43, 44)의 출력은 "0" 값을 갖게 되므로 가산기(53)의 출력은 C값을 메디안 값으로 출력할 수 있게 된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 5-탭 메디안 필터를 하드웨어적으로 실현할 수 있게 함으로써 디지털영상신호처리 및 움직임신호처리시 실시간 필터링을 수행할 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 입력데이터(a-e) 중에서 3개씩의 데이터를 비교하여 그에따른 최대값 판별데이터(A₁, B₁, C₁), …, (A₁₀, B₁₀, C₁₀)를 출력하고, 상기 최대값 판별데이터를 해당 입려데이터별로 6비트씩 가산(A₁+A₂+A₃+A₄+A₅+A₆), (B₁+B₂+B₃+A₇+A₈+A₉), (C₁+B₄+B₅+B₇+B₈+A₁₀), (C₂+C₄+B₆+C₇+B₉+B₁₀), (C₃+C₅+C₆+C₈+C₉+C₁₀)한 후 그 각각의 결과데이터에 대해 상위 2비트는 반전시키고 하위비트는 그대로 통과시킨 다음 이를 각기 앤드조합하여 중간 데이터(A-E)를 구하고, 그 중간데이터(A-E)와 각각의 입력데이터(a-e)를 연산하여 (a·A+b·B+c·C+d·D+e·E) 이를 중간값 데이터로 결정하는 것을 특징으로 하는 5-탭 메디안 필터링방법.
2. 입력데이터(a-e)중에서 3개씩의 데이터를 비교하여 그에따른 최대값 판별데이터(A₁, B₁, C₁), …, (A₁₀, B₁₀, C₁₀)를 출력하는 맥스게이트(10-19)와, 상기 최대값 판별데이터를 해당 입력데이터별로 6비트씩 가산하는 가산기(20-24)와, 상기 가산기(20-24)의 출력데이터를 승산하여 중간데이터(A-E)를 구하는 앤드게이트(AD₁₁-AD₁₅)와, 상기 중간데이터(A-E)와 각각의 입력데이터(a-e)를 연산(a·A+b·B+c·C+d·D+e·E)하여 이를 중간값 데이터로 출력하는 멀티플라이어(40-44) 및 가산기(50-53)로 구성한 것을 특징으로 하는 5-탭 메디안 필터링 회로.