JPH0413748B2

JPH0413748B2 -

Info

Publication number: JPH0413748B2
Application number: JP57202916A
Authority: JP
Inventors: Hendoriku Jozefu Perusoon Eritsuku; Mudeiyanseraage Saman Sumitora Abeisekera Patonayake
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1981-11-20
Filing date: 1982-11-20
Publication date: 1992-03-10
Also published as: DE3242734A1; GB2110449A; FR2517092B1; NL8105256A; US4501016A; FR2517092A1; GB2110449B; JPS5892070A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、黒／白、一般的には、グレイ値を含
む画像を処理する時に弁別しきい値をダイナミツ
クに調整するための装置に関するものである。こ
こで画像とは、対象物から取り出され、規則的に
二次元座標に従つて配列されている或る量の情報
を意味するものと理解されたい。情報は、例えば
走査形電子顕微鏡又は電波望遠鏡のような光学的
手段又はその他の手段により取り出したものであ
ることができる。ダイナミツクな調整とは、ここ
では、一つの画像から他の画像へ及び同じ画像内
で一つの位置から他の位置へ移つた場合に、弁別
しきい値が変わり得る操作を意味するものと理解
されたい。本発明は殊に各々がグレイ値を有す
る画素を行と列とに配置したマトリツクスで構成
される画像を処理するために、黒／白弁別しきい
値をダイナミツクに調整するために、グレイ値を
受信するための第１の入力端子と、しきい値発生
器であつて、これが第１の局所サブセツトの画素
の第１の系列のグレイ値を受信し、各第１の局所
サブセツト毎に局所黒／白しきい値を決定し、第
１出力端子に出力する第１の手段を具えるものと
し、画素のグレイ値を関連画素に与えられた局所
黒／白しきい値とを比較することにより第２の出
力端子にその時その時で黒信号又は白信号を出力
する弁別器とを具えるダイナミツク調整装置に関
するものである。

〔従来の技術〕

この形式の装置は、殊に担体上の本質的に２値
の信号の評価について米国特許第3502993号から
既知である。例えば背景は「白」であつて、例え
ば文字のような信号は「黒」である。ダイナミツ
クに変化する弁別しきい値は背景と文字の信号を
平均処理することにより決められる。次に文字は
適当な方法で認識することができる。

〔解決すべき課題〕

しかし、本質的に多値信号から成る画素を処理
すべき時には、この既知の装置の効用は不十分で
ある。例えば３値信号の場合は２個の継起的な信
号変化が同一方向、即ち「白」から「グレイ」へ
及び「グレイ」から「黒」へと起り、両信号変化
が画像に関連する必要な情報を含むことがある
（例えば、白い背景上の一部黒い対象物でカバー
された「グレイ」の対象物がある時など）。所与
の使用環境によつては、例えば工業的な応用分野
では、所定の機能的な変化、例えば対象物の輪郭
を知ることが必要な場合もある。この対象物は方
位が判りさえすればロボツトにより把持される。
このような場合、予め弁別しきい値の値を選ぶの
が不可能なことがしばしばある。他方コストの点
からグレイ値に直接基づいて形状を認識するよう
な処理を行なうことが不可能なこともしばしばあ
る。これは余分な記憶容量を必要とする点で大い
に問題である。認識及びその他の論理操作は一層
複雑である。また、多くの場合、画像処理は走査
と同時にリアルタイムで行なわねばならない。こ
の時黒／白画像への変換は単位時間当りのビツト
で測つた必要な処理速度の魅力的な減少を与えて
くれる。

〔課題解決の手段〕

本発明はグレイ・レベルの画像の黒白の画像に
変換するものである。かかる２値の画像は、黒の
部分と白の部分が接触する場所に、本来備わつて
いる縁（エツジ）がある。然るに、ダイナミツク
な判別レベルに対しては、いわゆる「アーチフア
クト」といわれる各種の人為的な縁が現れる。本
発明はまた、縁の局所的にな存否を断定する縁検
出器も持つている。こうして実際には、画素は今
や４値、すなわち黒 − 縁があり得る白 − 縁があり得る黒 − 縁はあり得ない白 − 縁はあり得ないである。

縁は、局所強度値の間に感知できる差が生じる
場所で見出される。本発明の要点は、グレイ・レ
ベルの画像から生成された２値の黒／白画像が、
かような黒／白画像の存在内に包含されている縁
の利用可能性に関して、あるいは実存性に関して
さえも、不十分な情報量しか含んでいない、とい
うことに端を発している。黒／白画像が縁に関す
る情報を含んでいるにも拘わらず、そのままでは
縁を表さないということを、よく認識しておかな
ければならない。縁はもう一つ別の操作によつて
抽出される。例えば、黒い領域内の単一の白画素
は縁に対応するのではなく、干渉とか雑音とか或
いは失敗した検出器エレメント等に対応する。そ
れ故、本発明は２つの分枝中に３つのステツプを
持つている。１番目の分岐では最初に黒／白判定
がなされ、次いで黒／白画像に基づいて縁が検出
される。２番目の分枝ではグレイ値に基づいて無
効縁に対して無効信号が生成される。

弁別しきい値の局所的調整で黒／白決定を可能
なものとするため、他方弁別結果内でのアーチフ
アクト変化はそのようなものとして表示されるた
め、また多くの場合に雑音が除去できるため、か
つこれらの処理の全てにつき実時間処理ができる
ために、本発明は特許請求の範囲記載の如くの特
徴を有する。

アーチフアクト変化は拒絶信号により無効とさ
れ、以後の画像処理では考慮に容れる必要がなく
なる。アーチフアクト変化は２つの継起的な飛躍
的変化、すなわち白／グレイ及びグレイ／黒、の
系列で生ずることがある。これらの飛躍は２つの
０／１変化（明から暗へ）がその間のアーチフア
クト変化１／０により分離される時だけ二進値の
画像に戻すことができる。このとき後の方の変化
は無効とされ、以後の画像処理の時には無視され
る。また、時間制御手段は黒／白信号と関連する
許容信号や拒絶信号に相関する。第１と第２の局
所サブセツトはそれらが所定の画像区域を共有す
ることにより相関連している。関連サブセツトが
画素を有する区域は寸法が異なることもあり、各
サブセツトはまた共通区域内の異なる画素にも関
係することがある。このようにして黒／白ビツト
と許容ビツトあるいは拒絶ビツトが各出力画素に
つき存在する。

局所的に決定されるしきい値を第１の局所サブ
セツト内の最大グレイ値と最小グレイ値の平均値
として形成するのが好適である。平均値は算術平
均とすることも、幾何平均とすることも、あるい
はその他の方法で形成したものとすることもでき
る。これは多くの場合簡単に実現できる。

前記第２の局所サブセツト内の第１のサブセツ
ト内の最小グレイ値と第２のサブセツト内の最大
グレイ値との間の差の制御の下に、縁検出器が縁
を決定するのが好適である。画像内で著しい段階
としてグレイ値の変化が生ずれば、このような決
定は十分正確である。このような縁が画素のサブ
セツトと交わる時は、このサブセツトに対し許容
信号が形成される。そうでない時は黒信号と白信
号との間の移行はアーチフアクト変化と認識され
る。しかし、グレイ値内に小さな変化が生ずるだ
けで、それがサブセツト内の変化よりも小さい時
は、拒絶信号が形成される。

第１の局所サブセツトの画素が毎回第２の局所
サブセツトの画素と一致するのが好適である。こ
れは簡単に実現できる。

第１の入力手段の後ろ、且つそれ移行の処理手
段の前に、分解能増強器を配置して、該分解能増
強器は、受信した画素の領域に位置するｍ×ｎ型
サブマトリツクスのｍ×ｎ型第２次画素を更に多
数、受信した各画素ごとに形成し、該第２次画素
の第２次グレイ値は、受信した画素のグレイ値に
ついて及び受信した画素に直接隣接する画素の第
３の局所サブセツトのグレイ値についてのｍ×ｎ
型補間操作によつて形成されて成るのが好適であ
る。各画素はこのようにして更に多数の第二次画
素に変換される。かようにして、このように濾波
されて変形した画像内のグレイ値は一層平滑にな
る。この時最終的な２値化された画像内には一層
多くの情報が蓄わえられる。また各グレイ値は画
像の基本的な部分を表わしているので原のグレイ
値は縁の形状をも示している。この基本的な部分
が縁と交差している時には、最終的なグレイ値は
やはり縁と該画素の対応する基本的な部分とが交
差する位置によつて一緒に決まる。このようにし
て、この情報は一層良く保持されてその結果、画
像は一層平滑になる。ｍ＝ｎ＝２とするのが好適
であるが、これより高い値も使用できる。ｍ又は
ｎのいずれかを１に等しくすることもできる。

しきい値検出器の入力端子に低域通過フイルタ
を接続して、一連の第３の局所サブセツトの画素
のグレイ値を受信し、そこで平均値の計算操作を
実行するのが好適である。殊に、局所サブセツト
内の最大グレイ値と最小グレイ値とを考慮に容れ
る手法と組み合わせると、雑音に感ずることが減
り、従つて相当な量の雑音が存在する時でも縁検
出器は正しく縁を検出できる。場合によつては低
域通過フイルタで分解能を更に高めることもでき
るが、その場合にはある種の情報が失なわれる。

前記第１の手段と縁検出器とが２つの入力演算
エレメントから成る木構造（tree structure）と
して構築され、該木構造内の上位のレベルの演算
エレメントの２つの出力点は、該木構造の下位の
レベルの単一演算エレメントの関連する入力点に
毎回接続されるのが好適である。これによつて安
価な標準部品で形成できるモジユラー構造が実現
する。

前記しきい値発生器はまた、第１の出力端子と
第４の出力端子とに接続された第３の入力端子を
具えている局所黒／白しきい値をバツフアするた
めのメモリと、第４の入力端子と第５の入力端子
とを具えて、第１の出力端子上の局所黒／白しき
い値と第４の出力端子上の局所黒／白しきい値と
を比較し、その差がこれら両黒／白しきい値間に
予め定められた差を越えた時にはメモリに記憶制
御信号を与えて新しい局所黒／白しきい値を記憶
し、それを前記弁別器に与えるようにする差決定
部とを有するのが好適である。このようにする
と、局所黒／白しきい値をも更に記憶することが
魅力的に実現できる。そしてグレイ値の小さな変
化や偶然の変化は、この黒／白しきい値の決定で
は無視できる。

前記の差が零ではないが、第２の予め定められ
た差を越えている時には、差決定部がインクリメ
ント信号又はデクリメント信号を供給して、記憶
されている局所黒／白しきい値を、グレイ値の変
化と同じ方向に増大又は減少させるようにするの
が好適である。この状況は一層複雑化することも
ある。それは一様でない照明下で検出された画像
を処理する時である。この時には、画像の明るく
輝いている部分内での白／グレイ移行は機能的に
画像の弱く照明されている部分でのグレイ／黒移
行に相当する。上述した機能によれば、アーチフ
アクト縁を立ち上らせることなしに、画像内の勾
配が一層平滑になる。さもないと、勾配の平均値
が高いような場合、例えばＸ方向では平均勾配が
大きく、Ｙ方向では平均勾配が小さい場合に、問
題が生ずることがある。これは実際の縁と検出さ
れた縁との間に方向のずれを生じさせることもあ
る。

上述した手法によつて、そういう点にも改良が
もたらされる。

〔実施例〕

以下、図面により本発明を詳細に説明する。ま
ず、１次元及び２次元の場合につき本発明により
解決されるへき問題を説明し、次に本発明に係る
装置の好適な実施例を図面により説明し、最後に
このような装置の主要な構成部材について説明す
る。

１次元及び２次元の場合第１図ａないしｆは、１次元の場合に本発明に
より解決された問題を示す。これらの図はシミユ
レーシヨンに係るものである。実線はグレイ値を
表わす信号系列を示す。この簡単な例では４個だ
けの異なるグレイ値が生じている。振幅は垂直方
向にプロツトしてある。符号３７８を付した物指
しは画素の周期を示している。各一目盛が１個の
画素を表わす。符号３８０を付した矢印は５個の
画素の第１の局所サブセツトの寸法を示す。別の
場合には、中断されていない一連の画素内にある
関連する第１又は第２局所サブセツトから１個以
上の画素を除去することにより部品が節約されて
有利なこともある。水平軸上の符号３４８，…
…，３７６は曲線内の特別な点を示し、必ずしも
等間隔ではない。破線は黒と白の間の弁別しきい
値を表わす。各画素毎にこのしきい値は、関連画
素が中央の画素である第１の局所サブセツトの最
高グレイ値と最低グレイ値の平均値として決めら
れる。このように、各画素は５個の継起的な第１
の局所サブセツトに属する。弁別しきい値は所定
の範囲、例えば３４８と３５２の間、３５２と３
５４の間で何時でも一定である。符号３５２，３
５４，３５８，……の所ではしきい値の飛躍があ
る。局所的グレイ値が第１図ａで弁別値より高い
時には、最終結果は「２進黒」である。逆に局所
グレイ値が弁別値（黒／白しきい値）より小さい
か等しい時は最終結果は「２進白」である。二値
化されたグレイ値の変動は第１図ｂに示される。
この図には２進値間の移行が10個示されている。
第１図ｃは弁別値が階段状に変動する位置３５
２，３５４，３５８，……に対応するパルス状の
信号を示す。これらは第１図ｂの関連する信号変
化を無効にする。蓋し、第１図ｂの信号変化は信
号の二進値化により生じたに過ぎないアーチフア
クトに関するものだからである。この簡単な場
合、微分することは一層暗い画素と一層明るい画
素との間の縁の検出を意味する。即ち、ただ２つ
の画素の第２の局所的サブセツトに基づくもので
あることを意味する。第１図ｃは第１図ｂ中のそ
れ以外の有効な信号変化に対応するパルス状の信
号を示す。この簡単な場合、アーチフアクト阻止
信号即ち拒絶信号（第１図ｄ）は弁別しきい値の
信号を微分して第１図ｂの結果の微分と共に論理
回路に与えることにより導かれる。第１図ｅはア
ーチフアクト縁の形成を検出し、該縁に対処する
その次の演算結果を示す。この第１図ｅは、毎回
３個の継起的な画素からなる第２局所的サブセツ
トの各々内の最高グレイ値と最低グレイ値との差
を示す。第１図ｆによれば、この差は（しきい値
と比較して）２価の信号に変換されている。第１
図ｂに基づいて検出された縁信号は、第１図ｆの
信号が高い方の値をとる時にだけ有効となる。な
お第１図は、単に本発明のアイデアを説明するた
めのものであつて、本発明は第１図による１次元
への応用に限定されるものではない。

第２図ａ及び第２図ｂは、２次元の場合に本発
明により解決される課題を示す。この画像は２個
の対象物により形成されている。すなわち、低い
グレイ値２を有する正方形６１と、高いグレイ値
４を有する正方形６３とである。背景はグレイ値
０を有する。これらの対象物は一部分が重なり合
つている。簡単にするため処理されない像の情報
は別に示していない。弁別しきい値は３×３画像
（６５で示す寸法）の第１の局所的サブモツト内
の最高グレイ値と最低グレイ値の（算術）平均値
として決められる。また、ここでも３×３画素の
各第２局所的サブセツトでは最高グレイ値と最低
グレイ値との間の差を求め、これをしきい値１と
比較する。差が１より小さい値は拒絶即ちアーチ
フアクト阻止信号を形成する。これをクロスハツ
チングで示した（第２図ａ）。弁別しきい値も各
画素毎に示されている。第２図ｂは許容信号が存
在する画素に対する結果の黒／白信号を示す。他
の画素に対しては何も示されていない。一般的に
この多価画像では、２個の隣接する画素間の差と
して全ての像点が検出できる。矢印は像が検出で
きない２つのケースを示す。このような交差する
縁は実際には稀にしか生ぜず、これにより図形の
認識が乱されないことは既に判明している。第２
図ｂでは「１」グレイ値としきい値が等しい時に
形成される。さもなければ、どこか他の場所で、
縁が検出できないであろう。

好適実施例の一般的設定第３図は本発明装置の一般的組み立てをブロツ
ク図の形で示したものである。入力端子６０は画
素のグレイ値を表わす入力信号を受信する。これ
らの値はアナログ形態のこともあるし、例えば32
（＝2⁵）個の順次のグレイ・レベルに従つて符号
化されたデイジタル形態のこともある。この信号
は先ず前置フイルタ（図示せず）に与えられる。
このフイルタは、像のあらゆる欠陥、例えば、い
わゆるドロツプアウトを補正するのに使用され
る。これらのドロツプアウトは周囲のすべての点
のグレイ値から完全にはずれたグレイ値が検出さ
れた画素である。本発明はこのような前置フイル
タリング自体に関するものではない。このように
前置フイルタを通つた信号は第１に低域通過フイ
ルタ７０に加えられる。これは画像内の雑音現象
を減らすのに役立つ。ここではいくつかの隣り合
う点のグレイ値に亘つて平均を取る〔例えば、
１／６×（自分自身のグレイ値を２倍にしたもの
に、行と列とに配置されている４個の直接隣接画
素のグレイ値を加えた総和）〕ことにより各画素
についての置換グレイ値を形成する。このように
して画像上の雑音の悪影響が減る。引照番号７２
は局所サブセツトの画素のグレイ値に対する最大
値／最小値決定部である。木構造による構成で
は、この最大値／最小値決定部は毎回印加された
２個のグレイ値の高い方のものと低い方のものと
を選び、これらの値を木構造の次のレベルに供給
する。そして最後に最大値と最小値とを見つけ
る。引続いて、次の局所的サブセツトの画素を考
える。このようにして、今の場合は、第１の局所
サブセツトと第２の局所サブセツトとが同一とな
る。第１図につき前述したように、このようにな
ることは必ずしも必要ではない。最大／最小値決
定部７２は二重線を介して結果を７４，７６に送
る。代りに単一線を使つて交互に最大グレイ値と
最小グレイ値とを送ることもできる。７４はしき
い値発生器である。実際のしきい値は関連する第
１の局所的サブセツト内での最大グレイ値と最小
グレイ値との算術平均値として定められる。この
弁別しきい値は比較器６４に加えられる。この比
較器６４は遅延器６２を介して入力端子６０に接
続されている。この遅延器６２は、関連画素につ
きサブセツトの画素のグレイ値が最大／最小値決
定部７２内で利用できるようになる時点の間に生
ずる遅延を補正するのに用いられる。この遅延
は、画素によるものだけでなく画像ラインによる
ものでもあるに違いない。例えば直列に接続した
画線遅延エレメントと、例えば第６図１０２，１
０４に示したような画素遅延エレメントとによ
る。比較器（弁別器）６４は受け取られたグレイ
値がしきい値発生器６８から受信した弁別しきい
値より高いか低いかにより、黒又は白の出力信号
を出力端子６６に出力する。７６は実際の第２の
局所的サブセツトの画素の最大グレイ値と最小グ
レイ値との間の差を求める差決定部である。この
変数は局所的コントラストの目安となるが、例え
ばグレイ値が５ビツトから成るならば５ビツトの
変数として出力端子７７から出力される。７８
は、予め定められたコントラスト値を発生する調
整可能値発生器である。グレイ値が５ビツトで符
号化されている時は、このコントラスト値は例え
ば00100である。エレメント８０は６４と同じよ
うに、比較器であつて、局所コントラストが調整
可能値発生器７８により与えられるコントラスト
値より高いか低いかを示す。出力端子８２に信号
「より高い」が現れる場合はこれは許容信号とし
て働らき、出力端子６６の信号が関係しているこ
とを示す。出力端子６６の信号が無関係な場合は
（例えば第１図の３５２）、局所的黒／白変化を考
慮に入れて、像の認識あるいはその他の処理を行
なわない。第１図で６２により導入される遅延は
第２局所サブセツトの画素の遅延時間のほぼ半分
に対応するであろう。２次元の場合の状況はもつ
と複雑で、入力端子６０に与えられる時点の間の
差を考慮に入れるために後に一層詳細な図につき
説明する。

第４図は第３図に示したブロツク図と類似したも
う一つのブロツク図である。対応する部分６２，
６４，６６，７０，７２，７４には同一の引照番
号を付してある。しかしこの場合は端子８４がグ
レイ値を受信する。８６は１個の画素の各グレイ
値をｎ×ｍ型サブマトリツクスの第２の画素群の
ｎ×ｍ型グレイ値に変換する分解能増強器を表わ
している。簡単な場合はｎ＝ｍ＝２である。グレ
イ値はまた補間規則、例えば、二乗補間法に従つ
て濾波する。即ち、先ずｎ×ｍ個の第２次画素の
全部に原の単一画素と同じグレイ値を割当てる。
次にそれらを２字補間法で近似する。このように
すると一層滑らかな２値画像が得られると共に、
情報がなお同じように簡単に処理できる。しきい
値発生器８８は縁検出器９０も具える。この縁検
出器９０は第２局所的サブセツトの画素に基づ
き、縁が存在するか否かを毎回局所的に決める。
この目的でこれらの画素は種々の演算子即ち条件
付けの対象となる。９２は６２と類似の遅延器で
あり、出力端子６６と９６の信号が画像内の同じ
位置に関係するようにする。遅延器９２は量が変
化する信号を比較器９４に供給する。この比較器
９４は縁の存在の程度を示す。この変化量は比較
器９４内で値発生器９８により作られた基準値と
比較される。この場合、グレイ値の次元を有する
必要はない。出力端子９６上の信号は出力端子６
６に現われる信号が関係するものであるか否かを
表わす。

第５図ａは第４図に示したブロツク図に類似す
る３番目のブロツク図を示す。対応する部分は対
応する引照番号で示してある。２０が第１の局所
サブセツトの画素のグレイ値を受け取り、これか
ら平均グレイ値を求めて、ライン４２に出力す
る。例えば、２０の動作は完全にアナログ・グレ
イ値で行なうことができる。本例では、像がテレ
ビジヨン又は類似の走査線に従つて走査されるも
のとみなすことができる。左から右へ、また上か
ら下へ走査線が互に続く。信号“Ａ”は動作を後
述するプロセツサ４６に加える。結果の“Ｅ”は
しきい値として用いられ、弁別器２８に加える。
これは遅延器６２と直列に接続されている。２２
は平均グレイ値のメモリであつて、シフトレジス
タとして動作する。遅延時間はテレビジヨン・ラ
インの長さに対応する。２４は２２に対応する
が、遅延時間が画素の走査期間に対応するもので
ある。信号“Ｃ”と“Ｄ”に関連する画素の状態
は実際の画素Ｘにつき第５図ｂに示す。４８は加
算器であり、５０は1/2分周器である。斯くして
信号“Ｂ”＝Ｃ＋Ｄ／２もプロセツサ４６に印加される。信号“Ａ”と“Ｂ”とはプロセツサ４６で比
較される。ここには幾通りかの可能性がある。

１｜Ａ−Ｂ｜≦α・Ｂここではαは小さな比率、例えば５％とし、こ
の場合はプロセツサ４６で値Ｂをライン４４に送
り出し、後の使用に供する。

２ α・Ｂ＜Ａ−Ｂ≦β・Ｂここでβはαより大きな比率、例えば10％と
し、この場合は値1.05Bをプロセツサ４６で計算
し、ライン４４に送り出す。

３ α・Ｂ＜Ｂ−Ａ≦β・Ｂこの場合は値0.95Bをプロセツサ４６で計算
し、ライン４４に送り出す。

４｜Ｂ−Ａ｜＞β・Ｂこの場合はプロセツサ４６でライン４４に値Ａ
を出す。

プロセツサ４６は簡単なマイクロプロセツサで
構成することができる。またαやβ及び0.95とか
1.05という値以外の値を選ぶことができる。簡単
な構成ではα＝βとし、２）と３）の場合を省
く。インクリメント／デクリメント信号を与える
２）と３）の場合では、これらは、画像の中にお
いては、ゆつくりした勾配が画像の内容には関係
ないグレイ値中に生じるという現象に関係する。
このような勾配は例えば対象物を不均一に照明す
ることにより生ずる。Ｘ方向の勾配はＹ方向又は
他の方向の明暗の変化と組み合わされることもあ
る。それでもなお、正しい移行の方向は、増大ま
たは減少させることによつて見出される。

２８は比較器であり、出力端子３０に２値化し
た黒／白変化が現われ得る。３２と３４は第４図
の９０及び８２に対応する。２６は第４図の９８
に対応する。斯くして出力端子３８には、出力端
子３０の信号が関係するものか否かを示す２値信
号が現われる。

上述した説明は、グレイ値の情報が直列的に受
信された場合を取扱つている。情報が並列的に提
示される場合は、装置の関連部分を通常のやり方
で多重化構成とすることができる。また、上述し
た説明では、同期をとるクロツク信号には触れな
かつた。また、場合によつては「新しい画像のス
タート」、「画像の終了」、「ラインの終了」といつ
た信号が必要なこともあり得る。

第３図の各構成部材の説明以下第３図の各構成部材の実施例を詳述する。
場合によつては数個の機能が一装置で具体化され
ている。ここでは例えばテレビジヨン・カメラの
ように２次元の像がラインの系列で走査されるも
のと看做す。

第６図は３×３画素の局所サブセツト内の最高
グレイ値と最低グレイ値を求めるための部材７２
の一実施例である。１０２（Ｌと印してある）の
ようなエレメトは遅延時間が一テレビジヨン・ラ
インの長さに対応する遅延エレメントである。１
０４（Ｔと印してある）のようなエレメントは遅
延時間が一画素の走査時間に対応する遅延エレメ
ントである。２個のエレメントＬ及び６個のエレ
メントＴを用いると何時も３×３画素のサブセツ
トの情報が回路の残りの部分に与えられる。この
情報は入力端子１００で受信する。１０６及び１
０８のようなＣという符号を付けたエレメントは
何時も２個の受信されたグレイ値を比較する比較
エレメントである。１０６が、受信した最後の画
素のグレイ値が遅延エレメント１１０の出力端子
に得られるもの（１テレビジヨン・ライン早い）
よりも高いことを検出した時は、１０６がデマル
チプレクサ１１２を制御して前者のグレイ値を通
す。その他の場合は後者のグレイ値が通される。
図面の上側半分は、８個のこのような組み合わせ
を示し、最終的には９つのグレイ値のうちの最高
のものが出力端子１１４に現われる。同様に下半
分では比較エレメントとセレクタの８個の組み合
わせにより９つのグレイ値のうちの最低値のもの
が出力端子１１６に現われる。これ以外の数の画
素を一緒に取り扱うべき時は、それに対応する装
置が構成できる。

第７図ａは所定のセツト（サブセツト）の画素
内に暗い画像と明るい画像の間の縁が存在するか
否かを決める第３図の７６と８０の一実施例を示
す。同時に考察する画素の数は第７図ｂに示すよ
うに６×６に達する。入力端子１１４は何時もｐ
個の画素の群の最高グレイ値を受け取り（第６
図）、入力端子１１６は同じ群の最低グレイ値を
受け取る。６個の遅延エレメントＬと12個の遅延
エレメントとを用いて第７図ｂに示す４個のセク
シヨンＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの各々の最高グレイ値と最
低グレイ値とを差決定装置２０６，…………，２
２０に与える。３×３画素のセクシヨン内の最低
グレイ値が少なくとも予め定められた量だけもう
一つの３×３画素の最高グレイ値を越える時、勾
配が存在するものと看做す。このようにして下記
のような差が求まる。

エレメント両者の間の差２０６Ｄ低，Ａ高２０８Ｃ低，Ａ高２１０Ｂ低，Ａ高２１２Ｂ低，Ｃ高２１４Ｃ低，Ｂ高２１６Ａ低，Ｂ高２１８Ａ低，Ｃ高２２０Ａ低，Ｄ高２２０のように文字“Ｃ”を付したエレメント
は比較器であつて、上記差（これは正のこともあ
り、負のこともある）を端子２２３上の標準差
（これは例えば第３図の７８から供給される）と
比較する。そして差が正の標準差よりも大きい時
だけ関連比較エレメントは論理“１”を出力す
る。これらの出力信号はORゲート２０４で組み
合わされる。前述したように（第１図及び第２
図）比較器２０２等の一つが論理「１」をとる時
だけ許容信号が出力される。画像が雑音現象を呈
する時、第７図ａに示す回路を付加することは魅
力的である。雑音が殆んどない時は、差決定部２
０２（この時は唯１個の装置で十分である）を直
接端子１１４と１１６に接続することができる。

ある所与の画像中には、いわゆる漸進影、即ち
区域間に小さいが一様がグレイ値の勾配が生ず
る。このような区域は許容信号を発生させること
が許されない。これは次のように行なわれる。第
６図に示した回路の出力信号を用いる。第１にこ
れらの信号の差の絶対値を求める。この絶対差は
第７図ａの最大グレイ値と最小グレイ値と同じよ
うに扱われる。文字Ａ，……，Ｄを第７図ｂに示
す位置の記号として、この差の記号をVA，VB，
VC，VDとする。今度は端子１１４と１１６を
相互に接続する。これは簡単のため遅延エレメン
トＬ，Ｔを二重に使用できることを意味する。こ
の時はなだらかな変化が生じた時、ORゲートの
出力端子から信号が得られる。入力点２０６にお
ける比較変数は平均勾配で形成される。

第８図は線信号の検出をいくつかの画素（本例
では６×６画素のサブ行列）に拡大する回路を示
す。例えば、第７図ａのORゲート２０４により
発生させられた線信号は、１個の画像ラインの長
さを有する５個の遅延線と６個の枝路点とを介し
て、ORゲート２３２に送られる。各々が１個の
画素の期間に等しい遅延を導入する５個の遅延エ
レメントを介して、ORゲート２３４に対し同じ
ことが行なわれる。第３図ではこのような回路は
弁別器８０前又は後に置くことができる。蓄積さ
れている情報の幅は後者の場合一層狭くなる。

第３図の６２での遅延は、回路の残りの部分で
蒙る遅延から決まる。第６図の最大遅延は２本の
ラインと２個の画素の和に達する。第７図ａの最
大遅延は３個のラインと３個の画素の和に達す
る。第６図のマルチプレクサの比較エレメントの
構成を僅かに異ならせると、２×２局所サブセツ
トの画素の最大／最小グレイ値の情報も回路の中
間点に得られる。この時、７４は1/2分周器付き
の加算器により簡単に作ることができる。

第６図で必要とされるエレメントの数を減らす
ため、設計を僅かに変更することができる。まず
初めに最大グレイ値と最小グレイ値の決定は２×
２サブ行列の画素につき行なう。即ち、毎回この
種の互に排他的なサブマトリツクスに対して行な
う。これは例えば画像ライン上の各偶数番の画素
の後、偶数番画像ラインの間中だけ残りに対して
行なう。次に、このようにして形成された最大グ
レイ値と最小グレイ値を０，２，４及び６画像ラ
インに亘つて順次遅延させ、これにより提供され
るグレイ値を処理するために一つのエレメントに
与え、最大値と最小値とを決定する。これは８ラ
インに亘つて分布する２×８画素の区域に適用で
きる。この決定は、例えば奇数番の画像ラインが
提供されている時、排他的に行なうこともでき
る。更になお、１ラインの追加遅延が必要とされ
るならば、そのときは、時間マルチプレクシング
を介して同じ最大／最小値決定部を使用すること
ができる。このようにして形成された結果は順次
０，２，４，６画素に亘つて遅延させ、その後で
再度最大グレイ値と最小グレイ値とを求める。こ
れは１画素の追加遅延と時間マルチプレクシング
とを用いて前者の決定と交互に行なうことができ
る。このようにして見出された値は８×８画素の
セクシヨンに使用することができる。このように
して、毎回交互の画像につき垂直方向と水平方向
の関連局所サブセツトの画像に対し最大／最小グ
レイ値が求められる。これらは上述のやり方で更
に処理できる（第１０図も参照）。

第９図は分解能増強器を示す。グレイ値を含む
画像が２値画像に変換された時に、解像度の粗さ
のため、滑らかな縁が階段状に変換されたように
見える。この粗さのため、縁の形状はあたかも雑
音現象が生じたかのようになる。分解能を増強す
ると、この粗さが減り、２値画像の縁が一層滑ら
かになる。図示した分解能増強器は、ライン方向
に走査される６個の画像の幅を有する画像に対し
て作用する。分解能増強器は両座標方向に２倍化
するが、それでも情報の損失がない。情報は入力
端子３００に達し、順次にシフトレジスタ３０２
に蓄積される。このシフトレジスタ３０２の各段
３０４等はグレイ値に対する適当な記憶容量（例
えば並列に５ビツト）を有する。これらのシフト
レジスタに対するシフトパルスは第９図ｄに示す
が、これはクロツク（図示せず）から送られてく
る。第９図ｄで、６個のクロツクパルスがあつた
後、毎回第９図ｃに示したシリーズの転送制御パ
ルスが現われる。この結果シフトレジスタ３０２
の情報は並列にシフトレジスタ３１２に転送され
る。シフトレジスタ段３０４の情報は２つの段３
０８，３１０に送られる。シフトレジスタ段３０
６の情報は並列に段３１４，３１６等に送られ
る。

第９図ｂはシフトレジスタ３１２用のシフト制
御パルスを示す。これらのパルスの周波数は第９
図ｄのものの２倍高い。このシフトレジスタの上
半部の右側は、図示したように下半部の左側と結
合されている。グレイ値は出力端子あ１８に現わ
れる。このようにして分解能はライン方向に２倍
増強される。出力端子３１８は出力シフトレジス
タ３２２に結合される。第９図ｅはこの出力シフ
トレジスタ３２２のクロツクパルスを示す。出力
端子３１８上の情報は毎回２度とられ、出力端子
３２０に提供される。このようにして分解能は列
方向にも２倍増強される。装置の残りは（第９図
ｅに示すような）高いクロツクパルス周波数で制
御される。最後に（図示してはいないが）濾波操
作を行なう。簡単な例では、毎回２×２画素のサ
ブ行列の平均グレイ値を求め、サブ行列の位置に
対応する第２次画素を形成する。それ故平均をと
るべきこのような２×２行列の画素は何時でも同
一の原画素から由来するとは限らない（第２次画
素の全数の１／（ｍ×ｎ）でだけ）。もつと入念
な場合は、分解能増強器の後で４×４画素に基づ
いて各第２次画素を形成する。重み付け係数はこ
の場合等しくはない。４個の中央画素に対しては
重み付け係数を２とし、他の画素に対しては重み
付け係数を１とすると有利であることが判つてい
る。場合によつては、上述した装置は画素周波数
が高すぎるという欠点を有している。注意すべき
ことは、情報がいくらか損失するが、低域通過フ
イルタにより分解能増強器の利点を所定の程度迄
伸ばすことができることである。

第１０図ａ，……，ｅは本発明の装置の一部の
別のブロツク図であり、その動作についても、あ
る程度説明している。これは構成部材を節約する
ことに力点をおいている。第１０図ｂは、このよ
うな節約を考えずに構成したらこうなるであろ
う、という装置を示す。情報は例えば８ビツト・
ビデオデータとして入力端子１２０に到達する。
セクシヨンのライン遅延ユニツトＬと画素遅延
ユニツトＴとは２×２画素マトリツクスの情報を
最大／最小値決定部１２２に送る。これらの画素
の相互の位置は第２図ｂの左上部に示してある。
８×８画素のマトリツクスの場合は、毎回図示し
た16個のサブマトリツクスの一つを処理して最大
及び最小信号値を求める。最大／最小値決定部１
２２の動作は第１０図ｃにシンボライズされてい
る。ここでは、４個の信号がハツチングを異なら
せることにより、区別されている。この最大／最
小値決定部は第６図による２×２データ用の内部
構造を具える。最大／最小値決定部１２２は1/2
画素周波数で交互のライン上の決定を行なう。遅
延を用いることにより、１２２からの関連最大／
最小値は遅延されて最大／最小値決定部１２４に
与えられる。この最大／最小値決定部１２４は第
１０図ｄの右側に示された16個の画素についての
関連する値（４個の最大値と４個の最小値）を受
信する。これから絶対最大／最小値が求められ
る。セクシヨンは、最大／最小値決定部１２２
に対して用いたのと同じく、1/2画素周波数で駆
動される。実効遅延時間は２個の画素ラインに等
しい。これは２通りの方法で実現できる。各動作
開始前に、最大値及び最小値を入力し、レジスタ
内で全クロツク周波数を再度動作させる。次にラ
インを交代させる間はシフト動作を完全に停止さ
せる。もう一つの解決方法は並列動作（図示せ
ず）により提供されるもので、ここでは最大値と
最小値を入力し、並列にシフトさせる。最大／最
小値決定部１２４は交互の画像ラインに対し交互
の画素に作用する。ユニツトで再び２個の画素
に亘る遅延を用いて、８×８画素のマトリツクス
についての関連情報を、最大／最小値決定部１２
６に提供する。関連マトリツクスは第１０図ｅの
ハツチングで示してある。遅延ユニツトにあて
はまつたことは、同じことが遅延ユニツトにも
あてはまる。最大／最小値決定部１２４，１２６
は交代するラインと交代する画素とにだけ働らき
かける。第１０図ａは実際のハードウエア構成を
示す。ユニツト，及びは第１０図ｂにも示
してある。ユニツトは最大／最小値決定部１２
２，１２４，１２６の機能を果たす。蓋し、後者
は単一のサブシステムにより動作させられる（時
間マルチプレクスでも）からである。ブロツク
は８×８画素マトリツクスの最大／最小値情報を
取り扱つてコントラストを決める。このコントラ
ストはエレメントに与えられる。平均値はエレ
メントに与えられる。は適当な遅延を導入す
るためのバツフアである。弁別すべき画素の信号
値はからに与えられる。で弁別すべき画素
の信号値をエレメントで決められた平均値と比
較し、２値信号に変換される。また、コントラス
トは、入力端子１２８から入つてくるコントラス
トしきい値と比較されて、それによりアーチフア
クト阻止信号即ち拒絶信号を形成するか又はしな
いことになる。はまた内挿器を具え、平均値が
直接求められない画素に対する内挿平均値を形成
する。第１０図ｂは、−に関する限り回路の
仮の表示にすぎない。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ，……，ｆは、１次元の場合に、本発
明により解決すべき問題を示す説明図、第２図ａ
及び第２図ｂは、２次元の場合の同様な説明図、
第３図は、本発明装置の実施例の、全体のブロツ
ク図、第４図は、第２の実施例のブロツク図、第
５図ａ及び第５図ｂは、第３の実施例のブロツク
図（第５図ａ）と説明図（第５図ｂ）、第６図は、
最大／最小グレイ値を決めるエレメントのブロツ
ク図、第７図ａ及び第７図ｂは、縁検出器のブロ
ツク図（第７図ａ）と説明図（第７図ｂ）、第８
図は、縁信号の検出を拡大する回路のブロツク
図、第９図ａ，……，ｅは、分解能増強器のブロ
ツク図（第９図ａ）と説明図（第９図ｂ，……，
ｅ）、第１０図ａ，……，ｅは、本発明装置の一
部のブロツク図（第１０図ａ）と説明図（第１０
図ｂ，……，ｅ）である。２０……平均グレイ値を求めるエレメント、２
２……シフト・レジスタとして働くメモリ（遅延
時間がテレビジヨン・ラインの長さ）、２４……
シフト、レジスタとして働くメモリ（遅延時間が
画素の走査期間）、２６，９８……値発生器、２
８，３６，６４，８０，９４……比較エレメン
ト、３０，３８，６６，７７，８２，９６……出
力端子、３２，９０……縁検出器、３４，６２，
９２……遅延エレメント、４２，４４……ライ
ン、４６……処理エレメント、４８……加算器、
５０……1/2分周器、６０，８４，……入力端子、
６８，７４，８８……しきい値発生器、７０……
低域通過フイルタ、７２……最大／最小値決定
部、７６……差決定部、７８……可調整値発生
器、８６……分解能増強器。

Claims

【特許請求の範囲】１ (a) 画像データを、各画素がグレイ・レベル
の値を持つ２次元の画素アレイとして受信する
ための入力手段と、 (b) 該入力手段からデータを与えられて、上記ア
レイのそれぞれの第１サブアレイ中の画素のグ
レイ・レベルの値に基づき、局所的な黒／白し
きい値をダイナミツクに生成するためのしきい
値発生器と、 (c) 該入力手段からデータを与えられ、該しきい
値発生器に制御されて、ある特定の画素のグレ
イ・レベルの値とその画素に与えられる局所的
な黒／白しきい値とに基づき、該画素に２値の
黒／白出力信号を割り当てるための弁別器６４
と、 (d) 該入力出力からデータを与えられて、上記ア
レイのそれぞれの第２サブアレイ中の画素のグ
レイ・レベルの値に基づき、そこに所在する予
め定められた更に暗い画素と更に明るい画素と
の制御の下に、任意の局所的な縁の許容をでき
ることを信号する２値の許容信号を生成するた
めの第１縁検出手段と、 (e) 上記弁別器からデータを与えられ、かつ上記
第１縁検出手段に制御されて、上記アレイ中の
画素の黒（白）値に基づき、更に別の処理され
た信号を生成するため、また局所的に適用可能
な許容信号の制御の下では更に別の処理された
信号を有効化するが局所的に適用可能な拒絶信
号の制御の下では該更に別の処理された信号を
無効化するための更に別の手段とを有することを特徴とする画像処理装置。２上記さらに別の手段が、上記弁別器からデータを与えられ、上記第１縁
検出手段に制御されて、上記アレイのそれぞれの
第３サブアレイ中の画素の黒（白）値に基づき、
局所縁信号と呼ばれる更に別の処理された信号を
生成するため、及び局所的に適用可能な許容信号
の制御の下では該局所縁信号を有効化するが、局
所的に適用可能な拒絶信号の制御の下では該局所
縁信号を無効化するための更に別の回路手段を有
することを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
載の画素処理装置。３上記しきい値発生器は、上記第１サブアレイ
中の画素のグレイ・レベルの平均値として上記し
きい値を決定することを特徴とする特許請求の範
囲第１項または第２項に記載の画像処理装置。４上記縁検出手段は、上記第２サブアレイの画
素のグレイ・レベルの値を微分した数値の制御の
下に、上記許容信号を生成することを特徴とする
特許請求の範囲第１項ないし第３項のうちのいず
れか１項に記載の画像処理装置。５第１の入力手段の後ろ、且つそれぞ以後の処
理手段の前に、分解能増強器を配置して、該分解能増強器は、受信した画素の領域に位置
するｍ×ｎ型サブマトリクスのｍ×ｎ型第２次画
素を更に多数、受信した各画素ごとに形成し、該第２次画素の第２次グレイ値は、受信した画
素のグレイ値について及び受信した画素に直接隣
接する画素の第３の局所サブセツトのグレイ値に
ついてのｍ×ｎ型補間操作によつて形成されて成
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし
第４項のうちのいずれか１項に記載の画像処理装
置。