JPH0488582A - Picture processor - Google Patents

Picture processor

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JPH0488582A
JPH0488582A JP2204306A JP20430690A JPH0488582A JP H0488582 A JPH0488582 A JP H0488582A JP 2204306 A JP2204306 A JP 2204306A JP 20430690 A JP20430690 A JP 20430690A JP H0488582 A JPH0488582 A JP H0488582A
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JP
Japan
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order
order differential
result
multiplied
noise
Prior art date
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Application number
JP2204306A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshimichi Masaki
俊道 政木
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Omron Corp
Original Assignee
Omron Corp
Omron Tateisi Electronics Co
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To eliminate the influence of noise by composing the picture processing of a multiplier part, which multiplies a first-order differentiated result and a second-order differentiated result, and an adder part to add the multiplied result and a source picture signal. CONSTITUTION:The output signals of a first-order differentiation calculation part 4 and a second-order differentiation calculation part 5 are multiplied by the multiplier and as the result, when an edge part is compared with a noise part, the former is larger than the latter for both first-order and second-order differential values. Namely, data having larger values are multiplied each other in the edge part and data having smaller values are multiplied each other in the noise part. Therefore, difference between the edge part and the noise part is enlarged by multiplication. After the multiplication, bits are shifted by a bit shifter and the multiplied result is returned to the level suitable for addition by the adder. Next, the source picture signal and the output of the bit shifter are added by the adder. Thus, the signal sharpening the edge can be obtained.

Description

【発明の詳細な説明】 [従来の技術] 本発明は、画像を鮮鋭化したり、エツジを抽出する画像
処理装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Prior Art] The present invention relates to an image processing device that sharpens an image and extracts edges.

[従来の技術] 従来、画像を見易くするため鮮鋭化処理を行うことがあ
るが、その方式として第7図(a)に示す原画像信号を
二次微分して第7図(b)に示す二次微分信号(ラプラ
シアン等)を求め、それを原画像信号に加え合わせ第7
図(c)に示す結果を得るものがある。
[Prior Art] Conventionally, sharpening processing is sometimes performed to make images easier to see, and one method for this is to perform quadratic differentiation on the original image signal shown in FIG. 7(a), as shown in FIG. 7(b). Find the second-order differential signal (Laplacian, etc.) and add it to the original image signal.
There is a method that yields the results shown in Figure (c).

またエツジを抽出する方式として、第8図(b)に示す
ように、第8図(a)の原画像信号の二次微分を求め、
ざらに第8図(C)に示すように、この二次微分信号の
零クロス点を求め、モの零クロスする部分をエツジと判
定するものがある。
In addition, as a method for extracting edges, as shown in FIG. 8(b), the second derivative of the original image signal in FIG. 8(a) is obtained,
As roughly shown in FIG. 8(C), there is a method that finds the zero-crossing point of this second-order differential signal and determines the zero-crossing portion of the second-order differential signal to be an edge.

[発明が解決しようとする課題] しかしながらこのような従来の方式は、画像の鮮鋭化を
する場合、変化がある部分はすべて強調されてしまうの
で、第7図(a)に点線で示すように雑音が混入すると
第7図(c)に示すようにその部分も強調されてしまう
という課題があった。
[Problems to be Solved by the Invention] However, in such a conventional method, when sharpening an image, all parts with changes are emphasized, so as shown by the dotted line in Fig. 7(a), There is a problem in that when noise is mixed in, that part is also emphasized as shown in FIG. 7(c).

また、エツジを求める場合は、第8図(a)に点線で示
す雑音が混入すると、第8図(d)に示すように、雑音
もエツジとして抽出してしまうという課題があっt:。
Furthermore, when finding edges, if noise is mixed in as shown by the dotted line in FIG. 8(a), there is a problem that the noise will also be extracted as an edge, as shown in FIG. 8(d).

本発明はこのような状況に鑑みてなきれなもので、その
目的は雑音の影響を除去する画像処理装置を提供するも
のである。
The present invention was developed in view of such circumstances, and its purpose is to provide an image processing device that eliminates the influence of noise.

[課題を解決するための手段] このような課題を解決するために請求項1記載の画像処
理装置は、入力きれた原画像信号を一次微分する一次微
分演算部と、入力された原画像信号を二次微分する二次
微分演算部と、−次微分結果と二次微分結果とを乗算す
る乗算部と、乗算結果と原画像信号とを加算する加算部
とから構成きれるようにしたものである。
[Means for Solving the Problems] In order to solve such problems, the image processing device according to claim 1 includes: a first-order differential operation unit that performs first-order differentiation on the inputted original image signal; It is designed to be composed of a second-order differential calculation section that performs second-order differentiation, a multiplication section that multiplies the negative-order differentiation result by the second-order differentiation result, and an addition section that adds the multiplication result and the original image signal. be.

請求項2記載の画1象処理装置は、入力された原画像信
号を一次微分する一次微分演算部と、入力きれた原画像
信号を二次微分する二次微分演算部と、−次微分値を第
1のしきい値と比較する第1の比較器と、二次微分値を
第2のしき値と比較する第2の比較器と、第1の比較器
出力と第2の比較器出力の論理を判定する論理判定部と
から構成されるようにしたものである。
An image processing device according to a second aspect of the present invention includes: a first-order differential calculation section for first-order differentiation of an input original image signal; a second-order differentiation calculation section for second-order differentiation of an inputted original image signal; and a -order differential value. a first comparator that compares the second derivative to a first threshold; a second comparator that compares the second derivative to a second threshold; and a first comparator output and a second comparator output. and a logic determining section that determines the logic of.

[作用] 請求項1記載の画像処理装置においては、入力された信
号が、−次微分演算部で一次微分きれるとともに二次微
分演算部で二次微分され、乗算部で一次微分結果と二次
微分結果が乗算され、加算部によって乗算結果と原画像
信号とが加算される。
[Operation] In the image processing apparatus according to claim 1, the input signal is first differentiated in the -th differential calculation section, second-order differentiated in the second-order differential calculation section, and divided into the first-order differential result and the second-order differential in the multiplication section. The differential results are multiplied, and the addition section adds the multiplication results and the original image signal.

請求項2記載の画像処理装置においては、入力された信
号が一次微分演算部で一次微分されるとともに二次微分
演算部で二次微分され、第1の比較器から一次微分値が
第1のしきい値以上のとき出力信号が送出され、第2の
比較器から二次微分値が第2のしきい値以上のとき出力
きれ、論理判定部によって第1の比較器出力と第2の比
較器出力の論理が判定され、出力される。
In the image processing apparatus according to claim 2, the input signal is firstly differentiated in the first-order differential calculation section and second-order differentiated in the second-order differential calculation section, and the first-order differential value is output from the first comparator. An output signal is sent out when the value is above the threshold value, an output signal is output from the second comparator when the second derivative value is above the second threshold value, and the logic judgment section compares the output of the first comparator with the second one. The logic of the device output is determined and output.

[実施例] 第1図しよ本発明の一実施例の構成を示すブロック図で
あり、第1の発明、第2の発明に共通のものである。図
において1は画像を入力する画像入力装置、2は同期信
号およびサンプリングクロックを発生するタイミング信
号発生器、3はA/D変換器、4はサンプリングクロッ
クに基づいて原画像信号を一次微分する一次微分演算部
、5は同様に原画像信号を2次微分する2次微分演算部
、6は総合演算部である。なお、−次微分演算部4の出
力は後続回路の構成から、絶対値が出力されるようにな
っている。
[Embodiment] FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention, and is common to the first invention and the second invention. In the figure, 1 is an image input device that inputs an image, 2 is a timing signal generator that generates a synchronization signal and a sampling clock, 3 is an A/D converter, and 4 is a primary differential that performs first differentiation of the original image signal based on the sampling clock. Reference numeral 5 designates a differential calculation section; 5 is a second-order differential calculation section that similarly performs second-order differentiation of the original image signal; and 6 is a general calculation section. Note that the output of the negative-order differential calculation section 4 is designed to be an absolute value due to the configuration of the subsequent circuit.

総合演算部6は、請求項1に対応するものについては、
第2図(a)のように、−次微分結果と二次微分結果を
乗算器61によって乗算した結果を、サンプリングクロ
ックに基づいてとットシフタ62でビットシフトし、元
の大きざに戻して加算器63で原画像信号に加算する。
The comprehensive calculation unit 6 corresponds to claim 1 as follows:
As shown in FIG. 2(a), the result obtained by multiplying the -th order differential result and the second order differential result by the multiplier 61 is bit-shifted by the dot shifter 62 based on the sampling clock, returned to the original size, and then added. The signal is added to the original image signal in a device 63.

請求項2に対応するものについては、比較器65で一次
微分値の第1のしきい値以上のレベルを検出し、また、
絶対値演算器66によって2次微分値の絶対値を求め、
比較器67でその二次微分値絶対値の第2のしきい値以
上のレベルを検出する。比較器65の出力と、比較器6
7の出力をアンド回路68(論理判定部)で乗算するよ
うになっている。この実施例の場合、総合演算部6は原
画像信号を使用していない。
As for what corresponds to claim 2, the comparator 65 detects a level of the first-order differential value that is equal to or higher than the first threshold, and
The absolute value of the second-order differential value is determined by the absolute value calculator 66,
A comparator 67 detects a level of the absolute value of the second-order differential value that is equal to or higher than a second threshold value. The output of comparator 65 and the output of comparator 6
7 is multiplied by an AND circuit 68 (logic determining section). In this embodiment, the comprehensive calculation section 6 does not use the original image signal.

このように構成された装置において、画像を鮮鋭化する
場合の画像処理装置の動作から説明する。
In the apparatus configured as described above, the operation of the image processing apparatus when sharpening an image will be explained.

画像入力装置1にタイミング信号発生器2から同期信号
が供給されることによって、第3図(a)に示すような
原画像信号が画像入力装置1によって取り込まれる。取
り込まれた信号はタイミング信号発生器2から供給され
るサンプリングクロックに基づいてA/D変換器3によ
ってデジタル化きれ、ざらに、−次微分演算部4に供給
きれて一次微分きれ、第3図(b)に示す信号(絶対値
)が出力される。A/D変換器3の出力は二次微分演算
部6にも供給きれ、二次微分されて第2図(c)に示す
信号として出力される。
By supplying the synchronizing signal from the timing signal generator 2 to the image input device 1, an original image signal as shown in FIG. 3(a) is captured by the image input device 1. The captured signal is completely digitized by the A/D converter 3 based on the sampling clock supplied from the timing signal generator 2, and is roughly supplied to the -th order differential calculation section 4 where the first order differentiation is completed, as shown in FIG. The signal (absolute value) shown in (b) is output. The output of the A/D converter 3 is also supplied to the second-order differential calculation section 6, where it is second-order differentiated and output as a signal shown in FIG. 2(c).

一次微分演算部4と二次微分演算部5の出力信号は、第
2図(a)に示すように、乗算器61で乗算され、その
結果エツジ部分と雑音部分を比較すると、−次微分値も
二次微分値も前者の方が後者に比べ犬とくなっている。
The output signals of the first-order differential calculation unit 4 and the second-order differential calculation unit 5 are multiplied by a multiplier 61, as shown in FIG. Both the second derivative and the former are smaller than the latter.

すなわち、エツジ部分ては大きい値のデータ同志が乗算
され、雑音部分では小ざい値のデータ同志が乗算される
ことになる。
That is, the edge portions are multiplied by data having large values, and the noise portions are multiplied by data having small values.

したかってエツジ成分と雑音成分の差は乗算することに
よってより大きくなる。乗算後、ビットシフタ62てビ
ットシフトを行い、乗算結果を加算器63で加算するの
に適したレベルに戻す。
Therefore, the difference between the edge component and the noise component becomes larger by multiplication. After the multiplication, a bit shifter 62 performs bit shifting, and the adder 63 returns the multiplication result to a level suitable for addition.

次に、加算器63によって原画像信号ととットシフタ6
2の出力が加算されるので、第3図(d)に丁ずように
エツジが鮮鋭化された信号が得られる。
Next, the adder 63 adds the original image signal to the dot shifter 6.
Since the outputs of 2 are added, a signal with sharp edges as shown in FIG. 3(d) is obtained.

雑音については前述のように、エツジ成分に比へて十分
に小さな値に抑圧されている。
As mentioned above, noise is suppressed to a sufficiently small value compared to edge components.

エツジ抽出を行う場合の画像処理装置については、総合
演算部6までは第1の実施例と同一であるから、総合演
算部6の動作についてだけ説明する。この例では第4図
(a)の原画(!l (8号に基づいて発生した一次微
分値の絶対値は第4図(b)に示すように、比較器65
において第1のしきい値L1と比較される。比較器65
は一次微分値がしぎい値L1より大きいとき論理Hを出
力する。一方、二次微分値については絶対値演算器66
によって絶対値化された後、第4図(c)示すように、
比較器67において第2のしきい値L2と比較される。
As for the image processing apparatus for edge extraction, up to the comprehensive calculation section 6 are the same as those in the first embodiment, so only the operation of the comprehensive calculation section 6 will be described. In this example, the absolute value of the first-order differential value generated based on the original image (!l (No. 8) in FIG. 4(a) is
It is compared with the first threshold L1 at . Comparator 65
outputs logic H when the first-order differential value is greater than the threshold value L1. On the other hand, for the second-order differential value, the absolute value calculator 66
After being converted into an absolute value, as shown in Figure 4(c),
The comparator 67 compares it with a second threshold L2.

比較器67は二次微分値の絶対値かしきい値L2より大
きいとき論理Hを出力する。雑音部分においては、比較
器65.67の一方が論理Hになる。
Comparator 67 outputs logic H when the absolute value of the second-order differential value is greater than threshold L2. In the noise part, one of the comparators 65, 67 goes to logic H.

従って、アンド回路68の出力は、第4図(d)に示す
ように、エツジ部分のタイミング時においてのみ論理H
が出力される。
Therefore, as shown in FIG. 4(d), the output of the AND circuit 68 is at a logic high level only at the timing of the edge portion.
is output.

次に一次微分と二次微分の例について説明する。Next, examples of first-order differentiation and second-order differentiation will be explained.

第5図は一画像のうち、あるタイミングにおいて微分対
象となる部分の画素範囲を示している。今、図のa乃至
iの画素からなるブロックが微分対象になっているとす
ると、−次微分(ソーベルのオペレータ)は次のように
なる。
FIG. 5 shows the pixel range of a portion of one image that is subject to differentiation at a certain timing. Now, assuming that the block consisting of pixels a to i in the figure is to be differentiated, the −th order differentiation (Sobel's operator) is as follows.

a+2b+c−(g+2h+i) l +l a+2d
+g−(c+2「+i)・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 
・(1)また、二次微分(ラプラシアンのオペレータ)
は次のようになる。
a+2b+c-(g+2h+i) l +l a+2d
+g-(c+2 "+i)・ ・ ・ ・ ・ ・ ・
・(1) Also, second derivative (Laplacian operator)
becomes as follows.

8e−(a+b+c+d+r+g+h+i) 6 * 
I @ * * I * + (2)ここで、−次微分
を演算するオペレータはノイズの影響を受けにくいよう
に、1つの行、列をとばした縦または慢の差分の絶対値
を足し合わせる様にしている。このようにすると、例え
ば、もし画素eにスパイクノイズがあったとしても、−
次微分値には影響しない。
8e-(a+b+c+d+r+g+h+i) 6 *
I @ * * I * + (2) Here, the operator that calculates the −th order differential adds the absolute value of the vertical or arrogant difference by skipping one row or column so that it is less susceptible to noise. I have to. In this way, for example, even if there is spike noise at pixel e, -
It does not affect the second derivative value.

前述の(1)、(2)の演算式を実現する回路を第6図
に示す。第6図(a)は−次微分演算部4てあり、40
1から409はシフトレジスタであり、ザンプリングク
ロツクに同期して入力された画体データを順次左から右
にシフトする。410,411はIH遅延回路であり、
それぞれ18分(Hは水平走査周期)の遅延を行う。4
12から415は、データを1ビツトだけMSB側にシ
フトして2倍するビットシフタ、416から419およ
び422は加算器、420と421は減算器、423と
424は絶りJ信器である。
FIG. 6 shows a circuit that realizes the arithmetic expressions (1) and (2) mentioned above. FIG. 6(a) shows a −th order differential calculation unit 4, with 40
Shift registers 1 to 409 sequentially shift input image data from left to right in synchronization with the sampling clock. 410 and 411 are IH delay circuits,
Each is delayed by 18 minutes (H is the horizontal scanning period). 4
12 to 415 are bit shifters that shift data by one bit to the MSB side and double the data; 416 to 419 and 422 are adders; 420 and 421 are subtracters; and 423 and 424 are J signals.

シフトレジスタ401,402.403に、画素a、 
 b、  cのデータかそれぞれラッチきれるとき、1
H前の画素d、  e、  fがシフトレジスタ407
.408.409にラッチされる。従って、各加算器と
減算器は、下記の演算を行っている。
In the shift registers 401, 402, and 403, pixels a,
When data b and c can be latched, 1
Pixels d, e, f before H are shift register 407
.. 408.409. Therefore, each adder and subtracter performs the following operations.

加算器416・・・・a + 2 b 十c加算器41
7・・・・c+2f+i 加算器418・・・・i + 2 h + g加算器4
19・・・・a+2d+g 減算器420: a+2b+c−(i+2h+g):減
算器421:  a+2d+g−(c+2f+i)従っ
て絶対値器423によって減算器420の出力の絶対値
を求め、絶対値演算器424て減算器421の絶対値を
求め、それを加算器422で加算することによって、(
1)式の演算が行われる。
Adder 416...a + 2 b +c adder 41
7...c+2f+i adder 418...i + 2 h + g adder 4
19... a+2d+g Subtractor 420: a+2b+c-(i+2h+g): Subtractor 421: a+2d+g-(c+2f+i) Therefore, the absolute value of the output of the subtracter 420 is determined by the absolute value calculator 423, and the absolute value of the output of the subtracter 420 is determined by the absolute value calculator 424. By finding the absolute value of 421 and adding it in adder 422, (
1) The calculation of the expression is performed.

第6図(b)は二次微分演算部5であり、501から5
09はシフトレジスタ、510と511は1H分の遅延
回路、512は加算器、513は3ビツトのシフトレジ
スタ、514はM算器である。
FIG. 6(b) shows the second-order differential calculation unit 5, and 501 to 5
09 is a shift register, 510 and 511 are delay circuits for 1H, 512 is an adder, 513 is a 3-bit shift register, and 514 is an M calculator.

この回路は3ビツトのシフトレジスタ513でeの成分
を8倍する演算が行われ、加算器512でaからiまで
の加算が行われる。そして、減算器514において3ビ
ツトシフトレジスタ513の出力である8Xeから、加
算1512の出力が減算され、(2)式の演算が行われ
る。
In this circuit, a 3-bit shift register 513 performs an operation to multiply the component of e by 8, and an adder 512 performs addition from a to i. Then, in the subtracter 514, the output of the adder 1512 is subtracted from 8Xe, which is the output of the 3-bit shift register 513, and the calculation of equation (2) is performed.

し発明の効果] 以上説明したように請求項1に記載の画像処理装置によ
れば、−次微分の絶対値と2次微分値を乗算して原画像
に加算しているので、−次微分値が大きいエツジ部分で
は2次微分によるエツジ強調効果が大ぎく、ノイズ部分
ては一次黴分値が小さいので、強調効果は小さくなる。
[Effects of the Invention] As explained above, according to the image processing apparatus according to claim 1, since the absolute value of the -th differential and the second-order differential are multiplied and added to the original image, the -th differential In edge portions where the value is large, the edge enhancement effect due to the second-order differentiation is large, and in noise portions, the first-order differentiation value is small, so the enhancement effect is small.

従ってノイズの影響を受けずに画像鮮鋭化が実現できる
という効果を有する。
Therefore, there is an effect that image sharpening can be realized without being affected by noise.

請求項2に記載の画像処理装置によれば、−次微分の絶
対値が十分に大きい部分と、二次微分値も十分に大きい
部分のアンド条件で零クロスポイントを取っているので
、ノイズ部分の影響を受けずにエツジを検出することが
できるという効果を有する。
According to the image processing apparatus according to the second aspect, since the zero cross point is taken under the AND condition of a part where the absolute value of the -th derivative is sufficiently large and a part where the second derivative value is also sufficiently large, the noise part This has the effect that edges can be detected without being affected by

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の画像処理装置の一実施例の構成を示す
ブロック図、第2図(a)、  (b)は第1図におけ
る総合演算部の詳細を示すブロック図、第3図は第2図
(a)に対応する実施例の動作を説明する波形図、第4
図は第2図(b)に対応する実施例の動作を説明する波
形図、第5図は一次微分および二次微分を行う画素の対
象範囲を示す図、第6図(a)、  (b)は−次微分
および二次微分を行う回路の詳細を示すブロック図、第
7図は従来の画像鮮鋭化の問題点を説明するための波形
図、第8図は従来のエツジ検出の問題点を説明するため
の波形図である。 1・・・画像入力装置、2・・・タイミング信号発生器
、3・・・A/D変換器、4・・・−次黴分演葬部、S
・・・二次微分演算部、6・・・総合演算部、61.6
8・・・乗算器、62・・・ビットシフタ、63・・・
加算器、65゜67・・・比較器、66・・・絶対値器
。 特許出願人  オムロン株式会社 代 理 人  弁理士 稲本義雄 第1図 第2図 第7図 廚 工・7シでj唖3 ニー、″7′?パあ3 第8 因
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of the image processing device of the present invention, FIGS. 2(a) and 2(b) are block diagrams showing details of the general calculation section in FIG. 1, and FIG. FIG. 4 is a waveform diagram explaining the operation of the embodiment corresponding to FIG. 2(a).
The figure is a waveform diagram explaining the operation of the embodiment corresponding to FIG. 2(b), FIG. 5 is a diagram showing the target range of pixels for first and second differentiation, and FIGS. ) is a block diagram showing the details of the circuit that performs -th order differentiation and second-order differentiation, Figure 7 is a waveform diagram to explain the problems of conventional image sharpening, and Figure 8 is the problem of conventional edge detection. FIG. 2 is a waveform diagram for explaining. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Image input device, 2... Timing signal generator, 3... A/D converter, 4...-Next mold separation section, S
...Second-order differential calculation section, 6...Comprehensive calculation section, 61.6
8... Multiplier, 62... Bit shifter, 63...
Adder, 65°67... Comparator, 66... Absolute value unit. Patent applicant Omron Co., Ltd. Agent Patent attorney Yoshio Inamoto Figure 1 Figure 2 Figure 7

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)入力された原画像信号を一次微分する一次微分演
算部と、 入力された原画像信号を二次微分する二次微分演算部と
、 一次微分結果と二次微分結果とを乗算する乗算部と、 乗算結果と原画像信号とを加算する加算部とから構成さ
れる画像処理装置。
(1) A first-order differential calculation unit that performs first-order differentiation on the input original image signal; a second-order differentiation calculation unit that performs second-order differentiation on the input original image signal; and a multiplication unit that multiplies the first-order differentiation result and the second-order differentiation result. An image processing device comprising: a multiplication section; and an addition section that adds the multiplication result and the original image signal.
(2)入力された原画像信号を一次微分する一次微分演
算部と、 入力された原画像信号を二次微分する二次微分演算部と
、 一次微分値を第1のしきい値と比較する第1の比較器と
、 一次微分値を第2のしき値と比較する第2の比較器と、 第1の比較器出力と第2の比較器出力の論理を判定する
論理判定部とから構成される画像処理装置。
(2) A first-order differential calculation section that firstly differentiates the input original image signal; a second-order differential calculation section that secondarily differentiates the input original image signal; and a first-order differential calculation section that compares the first-order differential value with a first threshold value. Consisting of a first comparator, a second comparator that compares the first-order differential value with a second threshold, and a logic determination unit that determines the logic of the first comparator output and the second comparator output. image processing device.
JP2204306A 1990-07-31 1990-07-31 Picture processor Pending JPH0488582A (en)

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JP2204306A JPH0488582A (en) 1990-07-31 1990-07-31 Picture processor

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