JPH0783236B2 - 適応型メジアン・フイルタ装置 - Google Patents
適応型メジアン・フイルタ装置Info
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- JPH0783236B2 JPH0783236B2 JP62064479A JP6447987A JPH0783236B2 JP H0783236 B2 JPH0783236 B2 JP H0783236B2 JP 62064479 A JP62064479 A JP 62064479A JP 6447987 A JP6447987 A JP 6447987A JP H0783236 B2 JPH0783236 B2 JP H0783236B2
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- H04N5/00—Details of television systems
- H04N5/14—Picture signal circuitry for video frequency region
- H04N5/21—Circuitry for suppressing or minimising disturbance, e.g. moiré or halo
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- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T5/00—Image enhancement or restoration
- G06T5/20—Image enhancement or restoration using local operators
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- G—PHYSICS
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- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T5/00—Image enhancement or restoration
- G06T5/70—Denoising; Smoothing
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- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
- G06T2207/20—Special algorithmic details
- G06T2207/20004—Adaptive image processing
- G06T2207/20012—Locally adaptive
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- G—PHYSICS
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- G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
- G06T2207/20—Special algorithmic details
- G06T2207/20024—Filtering details
- G06T2207/20032—Median filtering
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Filters That Use Time-Delay Elements (AREA)
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- Noise Elimination (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、適応型メジアン・フィルタ装置に関する。
発明の背景 画像処理技術の発達により、種々の形式で画像の処理を
することが可能になった。例えば、写真は２次元のサン
プル・アレイとして処理され、テレビジョン・カメラな
どからのビデオ信号は三次元のサンプル・アレイとして
処理される。すなわち、３番目の次元は時間の次元であ
り、画像の動きを表わす。このような画像の処理に適用
される濾波用アルゴリズムがメジアン・フィルタであ
る。
することが可能になった。例えば、写真は２次元のサン
プル・アレイとして処理され、テレビジョン・カメラな
どからのビデオ信号は三次元のサンプル・アレイとして
処理される。すなわち、３番目の次元は時間の次元であ
り、画像の動きを表わす。このような画像の処理に適用
される濾波用アルゴリズムがメジアン・フィルタであ
る。
メジアン・フィルタは、任意の信号中におけるインパル
型の雑音を減少させるが、特に、写真の引っかきあるい
はビデオ信号が伝送される通信路におけるドロップアウ
トによって引き起こされるような画像中の雑音を減少さ
せるのに有効である。しかしながら、メジアン・フィル
タは、画像に存在するエッジや角に悪影響を及ぼさな
い。従来のメジアン・フィルタにおいては、現サンプル
（濾波されているサンプル）は、そのサンプルおよびそ
のサンプルを囲んでいる幾つかのサンプルの値の中央値
を有するサンプルで置き換えられる。
型の雑音を減少させるが、特に、写真の引っかきあるい
はビデオ信号が伝送される通信路におけるドロップアウ
トによって引き起こされるような画像中の雑音を減少さ
せるのに有効である。しかしながら、メジアン・フィル
タは、画像に存在するエッジや角に悪影響を及ぼさな
い。従来のメジアン・フィルタにおいては、現サンプル
（濾波されているサンプル）は、そのサンプルおよびそ
のサンプルを囲んでいる幾つかのサンプルの値の中央値
を有するサンプルで置き換えられる。
先に述べたメジアン濾波アルゴリズムの強調は、現サン
プルの値が予め定められる閾値の範囲外にある場合の
み、現サンプルの代りに中央値を有するサプルが選択的
に使われる。例えば、1984年発行の「コンピュータビジ
ョン、グラフィクッスおよび画像処理」（Computer Vsi
on,Graphics and Image Processing）の第25巻の第236
頁−第251頁に掲載された、スコラー（Scollar）氏他に
よる“中央値と四分位数間の距離を使用した画像強調”
という論文において、現サンプルと中央値の差は、サン
プルの上位と下位の四分位数間の差（四分位数間の距
離）に定数を掛けたものと比較される。現サプルと中央
値との差が四分位数間の距離の関数より大きいと、中央
値を有するサンプルが現サンプルの代りに用いられる。
スコラー（Scollar）氏他は、“このアルゴリズムがデ
ータ中の局部コントラストに適応し、かつ鋭いエッジが
ほとんどぼやけない……”という理由で、このアルゴリ
ズムに利点があることを認識した。
プルの値が予め定められる閾値の範囲外にある場合の
み、現サンプルの代りに中央値を有するサプルが選択的
に使われる。例えば、1984年発行の「コンピュータビジ
ョン、グラフィクッスおよび画像処理」（Computer Vsi
on,Graphics and Image Processing）の第25巻の第236
頁−第251頁に掲載された、スコラー（Scollar）氏他に
よる“中央値と四分位数間の距離を使用した画像強調”
という論文において、現サンプルと中央値の差は、サン
プルの上位と下位の四分位数間の差（四分位数間の距
離）に定数を掛けたものと比較される。現サプルと中央
値との差が四分位数間の距離の関数より大きいと、中央
値を有するサンプルが現サンプルの代りに用いられる。
スコラー（Scollar）氏他は、“このアルゴリズムがデ
ータ中の局部コントラストに適応し、かつ鋭いエッジが
ほとんどぼやけない……”という理由で、このアルゴリ
ズムに利点があることを認識した。
本発明の原理によると、非画像に関連する基準が、前記
のスコラー氏の論文に記載されているコントラストに関
連する基準に加えてメジアン・フィルタのアルゴリズム
を適応させるために使用されるならば、さらにいっそう
の改良が達成できる。なぜなら、メジアン・フィルタの
主要な利点の１つは、インパルス雑音を減衰できること
であるから、適応型メジアン・フィルタの動作が、濾波
されている信号中のインパルス雑音の相対密度に応答し
て変更されるならば、改良された動作が達成される。
のスコラー氏の論文に記載されているコントラストに関
連する基準に加えてメジアン・フィルタのアルゴリズム
を適応させるために使用されるならば、さらにいっそう
の改良が達成できる。なぜなら、メジアン・フィルタの
主要な利点の１つは、インパルス雑音を減衰できること
であるから、適応型メジアン・フィルタの動作が、濾波
されている信号中のインパルス雑音の相対密度に応答し
て変更されるならば、改良された動作が達成される。
発明の概要 本発明の原理による装置は、雑音を含んでいる可能性が
ある入力信号源と該入力信号を表わす複数のサンプルを
発生する手段を含んでいる。適応型メジアン・フィルタ
は、制御信号に応答し、これらのサンプルを濾波する。
雑音概算器は、サンプルされている信号中の雑音の相対
密度を概算する。制御信号発生器は、概算された雑音密
度に応答して適応型メジアン・フィルタに供給される制
御信号を発生する。
ある入力信号源と該入力信号を表わす複数のサンプルを
発生する手段を含んでいる。適応型メジアン・フィルタ
は、制御信号に応答し、これらのサンプルを濾波する。
雑音概算器は、サンプルされている信号中の雑音の相対
密度を概算する。制御信号発生器は、概算された雑音密
度に応答して適応型メジアン・フィルタに供給される制
御信号を発生する。
実施例 第１図において、メジアン濾波されている入力信号、例
えば、テレビジョン受像機（図示せず）の前部からのビ
デオ信号は入力端子５に供給される。入力端子５は、サ
ンプル発生器10および雑音概算器30に結合される。サン
プル発生器10は、処理されている画像における所定の点
を表わす現サンプル（現在、濾波されているサンプ
ル）、およびその点を囲んでいる点を表わす他のサンプ
ルを含む複数のサンプルを発生する。これらのサンプル
は、適応型メジアン・フィルタ20の各々のデータ入力端
子に結合される。適応型ジメアン・フィルタ20は、メジ
アン濾派された出力信号を出力端子に発生する。雑音概
算器30の出力端子は、適応型メジアン・フィルタ20の制
御入力端子に結合される出力端子に制御信号を発生する
制御信号発生器40の入力端子に結合される。
えば、テレビジョン受像機（図示せず）の前部からのビ
デオ信号は入力端子５に供給される。入力端子５は、サ
ンプル発生器10および雑音概算器30に結合される。サン
プル発生器10は、処理されている画像における所定の点
を表わす現サンプル（現在、濾波されているサンプ
ル）、およびその点を囲んでいる点を表わす他のサンプ
ルを含む複数のサンプルを発生する。これらのサンプル
は、適応型メジアン・フィルタ20の各々のデータ入力端
子に結合される。適応型ジメアン・フィルタ20は、メジ
アン濾派された出力信号を出力端子に発生する。雑音概
算器30の出力端子は、適応型メジアン・フィルタ20の制
御入力端子に結合される出力端子に制御信号を発生する
制御信号発生器40の入力端子に結合される。
動作を説明すると、サンプル発生器10は、現在点および
現在点を囲んでいる点を表わす端子５からの入力信号の
変形サンプルを発生する。入力信号がビデオ信号である
システムにおいて、サンプル発生器10は、現サンプル、
および垂直方向、水平方向、時間的に、もしくは、これ
らの組み合わせで現サンプルを囲んでいるサンプルを発
生するタップ付き遅延線を含んでいる。適応型メジアン
・フィルタ20は、現サンプルもしくは現サンプルおよび
現サンプルを囲んでいるサンプルの中央値を有するサン
プルのいずれかをフィルタ出力端子に選択的に結合す
る。現サンプルを中央値サンプルで置き換える決定は、
入力サンプルの値および適応型メジアン・フィルタ20に
供給される制御信号に基づいて行なわれる。
現在点を囲んでいる点を表わす端子５からの入力信号の
変形サンプルを発生する。入力信号がビデオ信号である
システムにおいて、サンプル発生器10は、現サンプル、
および垂直方向、水平方向、時間的に、もしくは、これ
らの組み合わせで現サンプルを囲んでいるサンプルを発
生するタップ付き遅延線を含んでいる。適応型メジアン
・フィルタ20は、現サンプルもしくは現サンプルおよび
現サンプルを囲んでいるサンプルの中央値を有するサン
プルのいずれかをフィルタ出力端子に選択的に結合す
る。現サンプルを中央値サンプルで置き換える決定は、
入力サンプルの値および適応型メジアン・フィルタ20に
供給される制御信号に基づいて行なわれる。
雑音概算器30は、入力信号中の雑音の相対密度を決定す
るために、入力端子５に供給される入力信号の数値を求
める。適応型メジアン・フィルタは、インパルス雑音を
減衰させるのに特に有効なので、例えば、雑音概算器30
は、入力信号中のインパルス雑音の相対密度を検出す
る。雑音概算器30は、入力信号が閾値を越えると、雑音
インパルスを示すパルスを発生する閾値検出器、およ
び、所定の時間間隔に亘ってパルス数を計数するリセッ
ト可能なカウンタを含んでいる。
るために、入力端子５に供給される入力信号の数値を求
める。適応型メジアン・フィルタは、インパルス雑音を
減衰させるのに特に有効なので、例えば、雑音概算器30
は、入力信号中のインパルス雑音の相対密度を検出す
る。雑音概算器30は、入力信号が閾値を越えると、雑音
インパルスを示すパルスを発生する閾値検出器、およ
び、所定の時間間隔に亘ってパルス数を計数するリセッ
ト可能なカウンタを含んでいる。
制御信号は、信号において伝送される情報に悪影響を及
ぼすことなく、インパルス雑音をより完全に減衰させる
ために、インパルス雑音の密度に応答する制御信号発生
器40によって発生される。制御信号発生器40は、例え
ば、概算された雑音密度の異なる範囲に対応して異なる
値を有する制御信号を発生するためのデコーダである。
ディジタル的に構成する場合、このデコーダは、予めプ
ログラムされるディジタル・メモリである。
ぼすことなく、インパルス雑音をより完全に減衰させる
ために、インパルス雑音の密度に応答する制御信号発生
器40によって発生される。制御信号発生器40は、例え
ば、概算された雑音密度の異なる範囲に対応して異なる
値を有する制御信号を発生するためのデコーダである。
ディジタル的に構成する場合、このデコーダは、予めプ
ログラムされるディジタル・メモリである。
第２図は、第１図に示す装置に使用される適応型メジア
ン・フィルタ20を示す。第２図において、第１図のサン
プル発生器10からのサンプルは、Ｍ分位数発生器21のデ
ータ入力端子に結合される。制御信号発生器40からの制
御信号は、Ｍ分位数発生器21の制御入力端子に結合され
る。Ｍ分位数発生器21は、上位のＭ分位数サンプル、中
央値サンプル、および下位のＭ分位数サンプルを３つの
データ出力端子に発生する。上位および下位のＭ分位数
サンプルは、減算器23の各入力端子に結合される。減算
器23の出力端子は、関数発生器26を介して比較器27の第
１の入力端子に結合される。現サンプル（Ｍ分位数発生
器21の入力における）および中央値出力サンプルは、減
算器25の各入力端子に結合される。減算器25の出力端子
は、絶対値発生回路28を介して比較器27の第２の入力端
子に結合される。比較器27の出力端子は、マルチプレク
サ29の制御入力端子に結合される。マルチプレクサ29の
第１のデータ入力端子は、Ｍ分位数発生器21から中央値
サンプルを受け取るように結合される。マルチプレクサ
29の第２のデータ入力端子は、Ｍ分位数発生器21の入力
から現サンプルを受け取るように結合される。マルチプ
レクサ29のデータ出力端子は、メジアン濾波された出力
サンプルを発生する。
ン・フィルタ20を示す。第２図において、第１図のサン
プル発生器10からのサンプルは、Ｍ分位数発生器21のデ
ータ入力端子に結合される。制御信号発生器40からの制
御信号は、Ｍ分位数発生器21の制御入力端子に結合され
る。Ｍ分位数発生器21は、上位のＭ分位数サンプル、中
央値サンプル、および下位のＭ分位数サンプルを３つの
データ出力端子に発生する。上位および下位のＭ分位数
サンプルは、減算器23の各入力端子に結合される。減算
器23の出力端子は、関数発生器26を介して比較器27の第
１の入力端子に結合される。現サンプル（Ｍ分位数発生
器21の入力における）および中央値出力サンプルは、減
算器25の各入力端子に結合される。減算器25の出力端子
は、絶対値発生回路28を介して比較器27の第２の入力端
子に結合される。比較器27の出力端子は、マルチプレク
サ29の制御入力端子に結合される。マルチプレクサ29の
第１のデータ入力端子は、Ｍ分位数発生器21から中央値
サンプルを受け取るように結合される。マルチプレクサ
29の第２のデータ入力端子は、Ｍ分位数発生器21の入力
から現サンプルを受け取るように結合される。マルチプ
レクサ29のデータ出力端子は、メジアン濾波された出力
サンプルを発生する。
Ｍ分位数は、サンプルの値に従って分類されたサンプル
のリストにおける相対位置に関する一般的用語である。
中央値および上位と下位の四分位数は、大きさの順に並
べたリストにおいて、それぞれ1/2、3/4、1/4の値を示
す特定の場合である。
のリストにおける相対位置に関する一般的用語である。
中央値および上位と下位の四分位数は、大きさの順に並
べたリストにおいて、それぞれ1/2、3/4、1/4の値を示
す特定の場合である。
動作を説明すると、Ｍ分位数発生器21は、サンプルの大
きさの順に並べたリストを発生するために入力サンプル
を分類する。大きさの順に並べたリストにおいて、真中
のサンプルは中央値をとり、中央値出力端子に発生され
る。大きさの順に並べたリストの他の２つの位置からの
サンプルは、上位および下位のＭ分位数発生出力端子に
発生される。大きさの順に並べたリストにおいて、どの
特定の位置が、上位および下位のＭ分位数に対して選択
されるかは制御信号によって制御される。
きさの順に並べたリストを発生するために入力サンプル
を分類する。大きさの順に並べたリストにおいて、真中
のサンプルは中央値をとり、中央値出力端子に発生され
る。大きさの順に並べたリストの他の２つの位置からの
サンプルは、上位および下位のＭ分位数発生出力端子に
発生される。大きさの順に並べたリストにおいて、どの
特定の位置が、上位および下位のＭ分位数に対して選択
されるかは制御信号によって制御される。
1985年に発行された、音響、言語および信号処理に関す
るIEEE国際会議のプロシーディングの第３巻の第1001頁
−第1004頁に掲載されているデマスィックス（Demassie
x）氏他による“ワンチップのビデオ用メジアン・フィ
ルタのためのLSIアーキテクチャー”（The LSI Archite
cture for a One−chip Video Median Filter）という
論文にはメジアン・フィルタのディジタル的な構成例が
記載されている。このフィルタは、８ビット構成に５つ
のサンプルを分類し、大きさの順に並べたリストを作成
する８ビット構成の10個の比較器のアレイから成る分類
要素を含んでいる。この大きさの順に並べたリストか
ら、１個の中央値および上位と下位のＭ分位数の値がク
ロック・サイクル毎に抽出される。
るIEEE国際会議のプロシーディングの第３巻の第1001頁
−第1004頁に掲載されているデマスィックス（Demassie
x）氏他による“ワンチップのビデオ用メジアン・フィ
ルタのためのLSIアーキテクチャー”（The LSI Archite
cture for a One−chip Video Median Filter）という
論文にはメジアン・フィルタのディジタル的な構成例が
記載されている。このフィルタは、８ビット構成に５つ
のサンプルを分類し、大きさの順に並べたリストを作成
する８ビット構成の10個の比較器のアレイから成る分類
要素を含んでいる。この大きさの順に並べたリストか
ら、１個の中央値および上位と下位のＭ分位数の値がク
ロック・サイクル毎に抽出される。
減算器23は、上位のＭ分位数の値から下位のＭ分位数の
値を減算する。その差は、Ｍ分位数間の距離である。Ｍ
分位数間の距離の関数は関数発生器26で計算される。例
えば、スコラー氏他による前記の論文においては、四分
位数間の距離に定数が掛けられる。
値を減算する。その差は、Ｍ分位数間の距離である。Ｍ
分位数間の距離の関数は関数発生器26で計算される。例
えば、スコラー氏他による前記の論文においては、四分
位数間の距離に定数が掛けられる。
Ｍ分位数間の距離の他の関数もまた有用である。例え
ば、固定値を発生させてもよいし、Ｍ分位数間の距離の
一次関数を発生させてもよい。このような関数の１例
は、Ｍ分位数間の距離と定数の和の1/2倍である。ディ
ジタル構成の場合、この関数は、減算器23の出力に結合
されるアドレス入力端子および比較器27に結合されるデ
ータ出力端子を有するプログラム可能な読出し専用メモ
リ（以下、PROMという。）に予めプログラムされる。
ば、固定値を発生させてもよいし、Ｍ分位数間の距離の
一次関数を発生させてもよい。このような関数の１例
は、Ｍ分位数間の距離と定数の和の1/2倍である。ディ
ジタル構成の場合、この関数は、減算器23の出力に結合
されるアドレス入力端子および比較器27に結合されるデ
ータ出力端子を有するプログラム可能な読出し専用メモ
リ（以下、PROMという。）に予めプログラムされる。
また、Ｍ分位数間の距離の関数は、第２図において破線
で示されるように、制御信号に応答して適応型になる。
選択されるＭ分位数間の距離の個個の関数は、制御信号
の値による。PROMを含んでいるディジタル構成の場合、
制御信号は、すべての可能な関数がプログラムされてい
るPROMの他のアドレス入力端子に供給される。
で示されるように、制御信号に応答して適応型になる。
選択されるＭ分位数間の距離の個個の関数は、制御信号
の値による。PROMを含んでいるディジタル構成の場合、
制御信号は、すべての可能な関数がプログラムされてい
るPROMの他のアドレス入力端子に供給される。
減算器25の出力は、メジアンと現サンプル間の差であ
る。絶対値発生回路28は、現サンプルと中央値間の距離
と呼ばれる差の大きさを発生する。この距離は、比較器
27によってＭ分位数間の距離の関数の値と比較される。
現サンプルと中央値間の距離が処理済みのＭ分位数間の
距離を越えると、比較器27は第一の状態を有する信号Co
を発生し、さもなければ、信号Coは第二の状態をとる。
信号Coが第一の状態にあると、マルチプレクサ29は、Ｍ
分位数発生器21から中央値のサンプルを濾波済み出力端
子に結合し、信号Coが第二の状態にあると、マルチプレ
クサ29は、現サンプルを濾波済み出力端子に結合する。
る。絶対値発生回路28は、現サンプルと中央値間の距離
と呼ばれる差の大きさを発生する。この距離は、比較器
27によってＭ分位数間の距離の関数の値と比較される。
現サンプルと中央値間の距離が処理済みのＭ分位数間の
距離を越えると、比較器27は第一の状態を有する信号Co
を発生し、さもなければ、信号Coは第二の状態をとる。
信号Coが第一の状態にあると、マルチプレクサ29は、Ｍ
分位数発生器21から中央値のサンプルを濾波済み出力端
子に結合し、信号Coが第二の状態にあると、マルチプレ
クサ29は、現サンプルを濾波済み出力端子に結合する。
この装置は、各サンプルが、対応する中央値を有するサ
ンプルによって置き換えられる標準メジアン・フィルタ
として構成される。関数発生器26の出力が非常に小さい
値であるため、現サンプルと中央値間の各々の差が、常
に出力値（例えば、０）を越えるならば、中央値のサン
プルが常に現サンプルの代りに用いられる。反対に、関
数発生器26が非常に大きな値を発生するため、現サンプ
ルと中央値間のどの差も出力値を越えなければ、メジア
ン濾波処理は行なわれない。この場合、現サンプルが常
にマルチプレクサ29を通過する。
ンプルによって置き換えられる標準メジアン・フィルタ
として構成される。関数発生器26の出力が非常に小さい
値であるため、現サンプルと中央値間の各々の差が、常
に出力値（例えば、０）を越えるならば、中央値のサン
プルが常に現サンプルの代りに用いられる。反対に、関
数発生器26が非常に大きな値を発生するため、現サンプ
ルと中央値間のどの差も出力値を越えなければ、メジア
ン濾波処理は行なわれない。この場合、現サンプルが常
にマルチプレクサ29を通過する。
Ｍ分位数間の距離は、現サンプルの近辺にある画像のコ
ントラストの尺度である。コントラストが大ならば、Ｍ
分位数間の距離が大きくなるし、逆もまた同様である。
大きなコントラストが現サンプルの近辺にあると、現サ
ンプルは、中央値によって置き換えられる前に、中央値
から比較的大きく外れるに違いない。一方、コントラス
トが現サンプルの近辺で比較的小さければ、現サンプル
は、中央値によって置き換えられる前に、比較的少量だ
け中央値から変わる必要がある。従って、このようなメ
ジアン・フィルタは、現サンプルの領域における画像の
局部コントラストに適応して応答する。本願において、
第１図の制御信号発生器40からの制御信号により、Ｍ分
位数発生器21は上位および下位の異なるＭ分位数の値を
発生する。例えば、雑音密度が比較的大きければ、上位
および下位のＭ分位数は、中央値に比較的近くなるよう
選択される。従って、Ｍ分位数間の距離がより小さく、
かつ、現サンプルが、中央値のサンプルによって置き換
えられる前に、比較的少量だけ中央値から外れることが
必要である。これは、より大きな雑音密度に応答して、
より多くのサンプルを中央値で置き換えさせる傾向にあ
る。一方、雑音密度が比較的小さいならば、上位および
下位のＭ分位数は、中央値から比較的離れるよう選択さ
れる。この場合、Ｍ分位数間の距離はより大きくなり、
かつ、現サンプルは、中央値のサンプルによって置き換
えられる前に、比較的大きく中央値から外れる必要があ
る。これは、より小さい雑音密度に応答して、より少な
いサンプルを中央値で置き換えさせる傾向にある。更
に、雑音密度が非常に小さいと、前記のように関数発生
器26によって使用される関数の適当な選択によりメジア
ン・フィルタを完全に作動させないことが有利である。
ントラストの尺度である。コントラストが大ならば、Ｍ
分位数間の距離が大きくなるし、逆もまた同様である。
大きなコントラストが現サンプルの近辺にあると、現サ
ンプルは、中央値によって置き換えられる前に、中央値
から比較的大きく外れるに違いない。一方、コントラス
トが現サンプルの近辺で比較的小さければ、現サンプル
は、中央値によって置き換えられる前に、比較的少量だ
け中央値から変わる必要がある。従って、このようなメ
ジアン・フィルタは、現サンプルの領域における画像の
局部コントラストに適応して応答する。本願において、
第１図の制御信号発生器40からの制御信号により、Ｍ分
位数発生器21は上位および下位の異なるＭ分位数の値を
発生する。例えば、雑音密度が比較的大きければ、上位
および下位のＭ分位数は、中央値に比較的近くなるよう
選択される。従って、Ｍ分位数間の距離がより小さく、
かつ、現サンプルが、中央値のサンプルによって置き換
えられる前に、比較的少量だけ中央値から外れることが
必要である。これは、より大きな雑音密度に応答して、
より多くのサンプルを中央値で置き換えさせる傾向にあ
る。一方、雑音密度が比較的小さいならば、上位および
下位のＭ分位数は、中央値から比較的離れるよう選択さ
れる。この場合、Ｍ分位数間の距離はより大きくなり、
かつ、現サンプルは、中央値のサンプルによって置き換
えられる前に、比較的大きく中央値から外れる必要があ
る。これは、より小さい雑音密度に応答して、より少な
いサンプルを中央値で置き換えさせる傾向にある。更
に、雑音密度が非常に小さいと、前記のように関数発生
器26によって使用される関数の適当な選択によりメジア
ン・フィルタを完全に作動させないことが有利である。
第３図は、第２図に示すＭ分位数発生器21の考えられる
一実施例を示す。第３図において、入力サンプルは、分
類器22の各入力端子に結合される。分類器22は、前記の
ディマシィエックス氏他の論文で説明されているような
ものでよい。分類器22は、入力サンプルの値についての
大きさの順に並べたリストを各出力端子に発生する。例
えば、入力サンプルの最大値を有するサンプルは一番上
の出力端子に発生し、入力サンプルの最小値を有するサ
ンプルは一番下の出力端子に発生する。マルチプレクシ
ング回路（MUX）24は、分類器22の出力端子に結合され
る各データ入力端子を有する。マルチプレクシング回路
24では、分類器22からの中央のサンプル出力は、マルチ
プレクシング回路24（破線で示されるように）の中央値
出力端子に結合される。マルチプレクシング回路24の上
位のＭ分位数出力端子は、制御信号に応答してマルチプ
レクシング回路24の入力端子の選択された１つに結合さ
れる。マルチプレクシング回路24の下位のＭ分位数出力
端子は、また、制御信号によって決まるマルチプレクシ
ング回路24の入力端子の中の別の１つに結合される。
一実施例を示す。第３図において、入力サンプルは、分
類器22の各入力端子に結合される。分類器22は、前記の
ディマシィエックス氏他の論文で説明されているような
ものでよい。分類器22は、入力サンプルの値についての
大きさの順に並べたリストを各出力端子に発生する。例
えば、入力サンプルの最大値を有するサンプルは一番上
の出力端子に発生し、入力サンプルの最小値を有するサ
ンプルは一番下の出力端子に発生する。マルチプレクシ
ング回路（MUX）24は、分類器22の出力端子に結合され
る各データ入力端子を有する。マルチプレクシング回路
24では、分類器22からの中央のサンプル出力は、マルチ
プレクシング回路24（破線で示されるように）の中央値
出力端子に結合される。マルチプレクシング回路24の上
位のＭ分位数出力端子は、制御信号に応答してマルチプ
レクシング回路24の入力端子の選択された１つに結合さ
れる。マルチプレクシング回路24の下位のＭ分位数出力
端子は、また、制御信号によって決まるマルチプレクシ
ング回路24の入力端子の中の別の１つに結合される。
マルチプレクシング回路24は、例えば、中央値入力端子
からマルチプレクシング回路24の中央値出力端子への直
接結線および各々が制御入力端子から制御信号を受け取
り、上位のＭ分位数と下位のＭ分位数の出力端子をマル
チプレクシング回路24の中の選択された入力端子にそれ
ぞれ結合する２つのマルチプレクサを含んでいる。
からマルチプレクシング回路24の中央値出力端子への直
接結線および各々が制御入力端子から制御信号を受け取
り、上位のＭ分位数と下位のＭ分位数の出力端子をマル
チプレクシング回路24の中の選択された入力端子にそれ
ぞれ結合する２つのマルチプレクサを含んでいる。
再び第２図を参照すると、比較器27は、現サンプルが中
央値サンプルによって置き換えられなければならない時
は常に論理“1"のCo信号を発生する。従って、従来器27
の出力Coは、置き換えられなければならない雑音インパ
ルスを現サンプルが表わしていることを示している。こ
の信号は時間間隔におけるインパルス雑音の発生数を確
認することによって、入力信号中のインパルス雑音の相
対密度を概算するために使用される。Co信号は、第２図
の出力端子に結合される破線で示される。
央値サンプルによって置き換えられなければならない時
は常に論理“1"のCo信号を発生する。従って、従来器27
の出力Coは、置き換えられなければならない雑音インパ
ルスを現サンプルが表わしていることを示している。こ
の信号は時間間隔におけるインパルス雑音の発生数を確
認することによって、入力信号中のインパルス雑音の相
対密度を概算するために使用される。Co信号は、第２図
の出力端子に結合される破線で示される。
第４図は、本発明の原理による適応型メジアン・フィル
タのもう１つの実施例である。第１図中の要素と類似の
要素は同じ番号で示され、同様に動作する。第４図にお
いて、入力端子５からの入力信号はサンプル発生器10に
結合される。サンプル発生器10は適応型メジアン・フィ
ルタ20′に複数のサンプルを供給する。適応型メジアン
・フィルタ20′は、各出力端子にメジアン濾波済み出力
信号および前記のように雑音インパルスが検出されたこ
とを示す信号Coを発生する。Co信号は、雑音概算器50の
入力端子に結合される。雑音概算器50の第２の入力端子
は、同期信号入力端子に結合される。雑音検出器50は入
力信号において検出される相対インパルス雑音密度の概
算値を出力端子に発生する。この概算信号は、適応型メ
ジアン・フィルタ20′の制御入力端子に結合される制御
信号を発生する制御信号発生器40の入力端子に結合され
る。
タのもう１つの実施例である。第１図中の要素と類似の
要素は同じ番号で示され、同様に動作する。第４図にお
いて、入力端子５からの入力信号はサンプル発生器10に
結合される。サンプル発生器10は適応型メジアン・フィ
ルタ20′に複数のサンプルを供給する。適応型メジアン
・フィルタ20′は、各出力端子にメジアン濾波済み出力
信号および前記のように雑音インパルスが検出されたこ
とを示す信号Coを発生する。Co信号は、雑音概算器50の
入力端子に結合される。雑音概算器50の第２の入力端子
は、同期信号入力端子に結合される。雑音検出器50は入
力信号において検出される相対インパルス雑音密度の概
算値を出力端子に発生する。この概算信号は、適応型メ
ジアン・フィルタ20′の制御入力端子に結合される制御
信号を発生する制御信号発生器40の入力端子に結合され
る。
入力端子５の信号が、例えば、複合ビデオ信号を表わす
と、信号が所定のレベルである時は垂直同期期間中にビ
デオ信号における時間間隔がある。雑音概算器50に供給
される同期信号は、例えば、複合ビデオ信号の垂直同期
成分でもよい。時間間隔中に。信号が所定のレベルにあ
ることが分っている場合、信号Coで示される如何なるイ
ンパルスも雑音によって引き起こされるものと仮定され
る。垂直同期の時間間隔中に、適応型メジアン・フィル
タ20′からのCo信号によって表されるインパルスの数は
雑音概算器50で計数される。計数値が大きければ大きい
ほぼ雑音の相対密度は大きい。雑音概算器50は、例え
ば、ゲート制御されるディジタルのカウンタから成る。
垂直同期期間の始まりにカウンタがリセットされ計数が
開始される。垂直同期期間の終わりに計数は停止され、
その結果生じる計数値は、雑音概算器50の出力端子に保
持される。
と、信号が所定のレベルである時は垂直同期期間中にビ
デオ信号における時間間隔がある。雑音概算器50に供給
される同期信号は、例えば、複合ビデオ信号の垂直同期
成分でもよい。時間間隔中に。信号が所定のレベルにあ
ることが分っている場合、信号Coで示される如何なるイ
ンパルスも雑音によって引き起こされるものと仮定され
る。垂直同期の時間間隔中に、適応型メジアン・フィル
タ20′からのCo信号によって表されるインパルスの数は
雑音概算器50で計数される。計数値が大きければ大きい
ほぼ雑音の相対密度は大きい。雑音概算器50は、例え
ば、ゲート制御されるディジタルのカウンタから成る。
垂直同期期間の始まりにカウンタがリセットされ計数が
開始される。垂直同期期間の終わりに計数は停止され、
その結果生じる計数値は、雑音概算器50の出力端子に保
持される。
垂直同期期間中のインパルス計数の結果は、制御信号発
生器40に入力信号として供給される。制御信号発生器40
は、適応型メジアン・フィルタで使用される閾値を決定
するために使用される上位および下位のＭ分位数の値を
制御する制御信号を発生する。前記のように、高い雑音
密度については、Ｍ分位数が中央値に比較的近くなるよ
うに選択され、低い雑音密度については、中央値から比
較的離れて選択されるように制御信号は発生される。
生器40に入力信号として供給される。制御信号発生器40
は、適応型メジアン・フィルタで使用される閾値を決定
するために使用される上位および下位のＭ分位数の値を
制御する制御信号を発生する。前記のように、高い雑音
密度については、Ｍ分位数が中央値に比較的近くなるよ
うに選択され、低い雑音密度については、中央値から比
較的離れて選択されるように制御信号は発生される。
第４図に示す構成は、どんなフィルタリング処理も実行
せずに、インパルス雑音密度を概算するのに使用されて
いることに注目すべきである。このような装置は、第４
図に破線で示すように、雑音概算器50からの概算された
インパルス雑音密度を出力として含んでいる。常にイン
パルス雑音密度を概算することが望ましい。このような
場合、いかなる同期信号入力も雑音概算器50は必要とし
ない。インパルスがあることを示す信号を発生すること
は更に望ましい。この場合、適応型メジアン・フィルタ
20′からのCo信号は破線で示される出力端子に発生され
る。
せずに、インパルス雑音密度を概算するのに使用されて
いることに注目すべきである。このような装置は、第４
図に破線で示すように、雑音概算器50からの概算された
インパルス雑音密度を出力として含んでいる。常にイン
パルス雑音密度を概算することが望ましい。このような
場合、いかなる同期信号入力も雑音概算器50は必要とし
ない。インパルスがあることを示す信号を発生すること
は更に望ましい。この場合、適応型メジアン・フィルタ
20′からのCo信号は破線で示される出力端子に発生され
る。
前記の実施例は、複合ビデオ信号に関連して説明されて
いる。しかしながら、インパルス雑音が生じ易い如何な
る信号も、前記の適応型メジアン・フィルタ装置を使用
することにより有効に濾波されることに注目すべきであ
る。また本発明は、連続的なデータ・システムもしくは
サンプルされたデータのシステムで実施することがで
き、かつ、サンプルされたデータのシステムは、アナロ
グ形式もしくはディジタル形式のいずれでも実施するこ
とができる。
いる。しかしながら、インパルス雑音が生じ易い如何な
る信号も、前記の適応型メジアン・フィルタ装置を使用
することにより有効に濾波されることに注目すべきであ
る。また本発明は、連続的なデータ・システムもしくは
サンプルされたデータのシステムで実施することがで
き、かつ、サンプルされたデータのシステムは、アナロ
グ形式もしくはディジタル形式のいずれでも実施するこ
とができる。
第１図は、本発明の原理による適応型メジアン・フィル
タ装置のブロック図である。 第２図は、第１図に示す装置に使用される適応型メジア
ン・フィルタのブロック図である。 第３図は、第２図に示すメジアン・フィルタに使用され
るＭ分位数発生器のブロック図である。 第４図は、本発明の原理による適応型メジアン・フィル
タ装置の別の実施例のブロック図である。 ５……入力端子、10……サンプル発生器、20……適応型
メジアン・フィルタ、30……雑音概算器、40……制御信
号発生器。
タ装置のブロック図である。 第２図は、第１図に示す装置に使用される適応型メジア
ン・フィルタのブロック図である。 第３図は、第２図に示すメジアン・フィルタに使用され
るＭ分位数発生器のブロック図である。 第４図は、本発明の原理による適応型メジアン・フィル
タ装置の別の実施例のブロック図である。 ５……入力端子、10……サンプル発生器、20……適応型
メジアン・フィルタ、30……雑音概算器、40……制御信
号発生器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ポール ウォレス ライオンズ アメリカ合衆国 ニュージャージ州 ニュ ー・イージプト ルラル・デリバリー １ ボックス172−５ (72)発明者 ミカエル ジョーン シュミーラ アメリカ合衆国 ニュージャージ州 ハミ ルトン・スクエア ピンティナリィ・ドラ イブ 16 (56)参考文献 特開 昭60−66544（ＪＰ，Ａ) 米国特許4682230（ＵＳ，Ａ) 英国特許2188511（ＧＢ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】雑音を含んでいる可能性のある入力信号の
源と、 前記入力信号に応答し、前記入力信号を表わす複数のサ
ンプルを発生するサンプル発生手段と、 制御信号に応じて変わるアルゴリズムに従って、前記サ
ンプルを適応的にメジアン濾波するメジアン濾波手段
と、 前記入力信号に応答し、前記入力信号中の雑音の対応密
度を概算する概算手段と、 前記概算された雑音の相対密度に応答し、前記制御信号
を発生する制御信号発生手段とを含んでいる、適応型メ
ジアン・フィルタ装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US842644 | 1986-03-21 | ||
| US06/842,644 US4682230A (en) | 1986-03-21 | 1986-03-21 | Adaptive median filter system |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62231509A JPS62231509A (ja) | 1987-10-12 |
| JPH0783236B2 true JPH0783236B2 (ja) | 1995-09-06 |
Family
ID=25287894
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62064479A Expired - Fee Related JPH0783236B2 (ja) | 1986-03-21 | 1987-03-20 | 適応型メジアン・フイルタ装置 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4682230A (ja) |
| JP (1) | JPH0783236B2 (ja) |
| DE (1) | DE3709068C2 (ja) |
| FR (1) | FR2596221B1 (ja) |
| GB (1) | GB2188511B (ja) |
| HK (1) | HK146894A (ja) |
| SG (1) | SG25092G (ja) |
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