JPS62296270A - 画像処理装置 - 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】 〔発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、特に２枚の画像間の共分散値演算や画像の
統計量演算に好適な画像処理装置に関する。

（従来の技術） ２枚の例えば８ビット画像Ａ、Ｂ間の共分散値σＡＢは
、画像Ａ、Ｂのｉ行ｊ列の画素（の濃度）をＡｊｊ、　
　Ｂｉｊ、画像Ａ、Ｈの画素数をＮ１そして画像Ａ、Ｂ
の平均値（ａ度平均値）をμ＾、μＢとすると、次式 ％式％（１） 上記（１）式のうちのΣ　Ａｉｊ−Ｂｉｊは、画像Ａの
各画素Ａｉｊの濃度がｐ　（ｐ−０〜２５５）で画像Ｂ
の対応画素Ｂｉｊの値がｑ（ｑ−２５５）であるヒスト
グラムｈ　（２５６ｐ＋ｑ）を１６ビツトのヒストグラ
ム演算器を用いて求めることにより、次式 ％式％ の演算で求めることができる。ヒストグラム演算器は、
周知のように各種の画像処理に用いられることから、画
像処理装置に必須のハードウェアである。したがって、
ヒストグラム演算器を用いてΣ　Ａｉｊ−Ｂｉｊを求め
る方式は、画像処理装置のハードウェアの効率的な運用
が図れる利点がある。

しかし、この方式で用いられる１６ビツトのヒストグラ
ム演算器は、ハードウェア構成が複雑となり、しかもヒ
ストグラム演算結果を格納するのに、２Ｂ・２Ｂ即ち６
４Ｋ（ＩＫは１０２４）ものエントリを必要とする問題
があった。また、多数のエントリを対象に処理すること
から、高速演算が困難となる問題もあった。

（発明が解決しようとする問題点） 上記したように、従来の画像処理装置では、画像Ａの画
素Ａｉｊと画像Ｂの対応画素Ｂｉｊの積（濃度積）の総
和Σ　Ａｉｊ−Ｂｉｊを高速に求めることが困難であり
、しかもハードウェア構成が複雑となる問題があった。

この発明は上記事情に鑑みてなされたものでその目的は
、画像Ａの画素Ａｉｊと画像Ｂの対応画素Ｂｉｊの積（
濃度積）の総和Σ　Ａｉｊ−Ｂｉｊを求めるのに、小規
模のヒストグラム演算器が利用でき、もって演算の高速
化とハードウェア構成の簡略化が図れる画像処理装置を
提供することにある。

［発明の構成コ （問題点を解決するための手段と作用）この発明は、２
ｍビットで濃度表現される画素Ａｉｊの群から成る画像
Ａおよび２ｍビットで濃度表現される画素Ｂｉｊの群か
ら成る画像Ｂを対象としてΣ　Ａｉｊ−Ｂｉｊを求める
ために、３ｍビットｊ のヒストグラム演算手段が設けられる。このヒストグラ
ム演算手段は、画像Ａの各画素Ａｉｊの上位ぶ　− ｍビットａｉｊの値がｋ（ｋ−０〜２１）であり且つ同
画素Ａｉｊと同一画素位置にある第２画像２ａ＋− Ｂの画素Ｂｉｊの値がｉｃｌ！−０〜２　１）のしｍ ストグラムｈａ　　（２・ｋ＋、１１’）と、画像Ａの
各画素Ａ［ｊの下位ｍビットｂｌｊの値がｋ　（ｋ−０
〜２Ｉｎ−１）であり且つ同画素Ａｉｊと同一画素位置
にある画像Ｂの画素Ｂｉｊの値がＪ（１２−０〜２２＋
１１−１）のヒストグラムｈｂ　　（２・ｋ＋、ｆｆ）
とを、ｋ、、ｆｆの全ての組合せについて求めるように
なっており、このヒストグラム演算手段のヒストグラム
演算結果を用い の演算を行ない、この演算で得られるＵとＬとを加算す
ることによりΣ　Ａｉｊ−Ｂｉｊを求めることがｊ 可能となる。

（実施例） 第１図はこの発明の一実施例に係る画像処理装置のブロ
ック構成図である。同図において、１１は装置全体を制
御するＣＰＵ、１２は主メモリである。主メモリ１２は
、後述する１２ビツトヒストグラム演算器ＩＢのヒスト
グラム演算結果を格納するためのヒストグラム演算結果
格納域１３を有している。この格納域１３は１６ブロツ
クから成り、各ブロックのエントリ数は２５６である。

１４．１５は２ｍビット（但しｍ−４）、即ち８ビツト
の画像メモリ、１６は３ｍビット（但しｍ−４）　、即
ち１２ビツトのヒストグラム演算器、１７は８ビツトの
ヒストグラム演算器である。画像メモリ１４．１５およ
びヒストグラム演算器１８．１７は制御バス１８を介し
てＣＰＵＩＩに接続されている。また画像メモリ１４゜
１５およびヒストグラム演算器１６．１７は、画像デー
タ転送用の画像バス１９により相互接続されている。

次に、第１図の構成の動作を、前記（１）式に示す８ビ
ツト画像Ａ、Ｂの共分散演算を例に、第２図のフローチ
ャートを参照して説明する。

今、画像メモリ１４には、８ビツトで濃度表現される画
素Ａｉｊ（ｉ、ｊは行位置１列位置を示す）の群から成
る８ビツト画像Ａが格納されており、画像メモリ１５に
は、同じく８ビツトで濃度表現される画素Ｂｉｊの群か
ら成る画像Ｂが格納されているものとする。この状態で
、ＣＰＵ１１は、８ビツトヒストグラム演算器１７に対
し、画像Ａを対象とするヒストグラム演算を制御バス１
８経由で指示する。これにより、ヒストグラム演算器１
７は、画像メモリ１４に格納されている画像Ａの各画素
Ａｉｊを画像バス１９経出で順次読込んで、各濃度（０
〜２５５）毎の画素数を示すヒストグラムを求める（ス
テップＳｔ）。このヒストグラム演算器１７の画像Ａヒ
ストグラム演算結果は、例えば制御バス１８、ＣＰＵＩ
Ｉを介して主メモリＩ２の所定領域に格納される。

ＣＰＵＩＩは、ヒストグラム演算器１７による画像Ａヒ
ストグラム演算が終了すると、主メモリ１２の所定領域
に格納された画像Ａヒストグラム演算結果を用い、周知
の演算により画像Ａの濃度の平均値μＡを求める（ステ
ップＳ２）。

次にＣＰＵＩＩは、８ビツトヒストグラム演算器１７に
対し、画像Ｂを対象とするヒストグラム演算を指示する
。これにより、ヒストグラム演算器１７は、画像メモリ
１５に格納されている画像Ｂの各画素Ｂｉｊを画像バス
１９経由で順次読込んで、各濃度（θ〜２５５）毎の画
素数を示すヒストグラムを求める（ステップＳ３）。こ
のヒストグラム演算器１７の画像Ｂヒストグラム演算結
果は、主メモリ１２の所定領域に格納される。

ＣＰＵＩＩは、ヒストグラム演算器１７による画像Ｂヒ
ストグラム演算が終了すると、主メモリ１２の所定領域
に格納された画像Ｂヒストグラム演算結果を用い、周知
の演算により画像Ｂの濃度の平均値μＢを求める（ステ
ップＳ４）。

次に、この発明に直接関係するΣ　Ａｉｊ−Ｂｉｊの演
算について説明する。この演算は、従来例で示したよう
に、乗算器、或は１６ビツトヒストグラム演算器を利用
して行なえるが、ここでは、１２ビツトヒストグラム演
算器１６を利用して行なうようにしている。今、８ビツ
ト画像Ａの各画素Ａｉｊを上位、下位４ビツトに分割し
、上位４ビツトをａｌｊｓ下位４ビットをｂｌｊとする
と、Ａｉｊは、Ａ　１ｊ＝　１６　ａ　ｉｊ＋　ｂ　１
ｊ　　　　　　　　　−−（３）で表現できる。したが
ってΣ　Ａｉｊ−８１ｊは、翠、　Ａ　１ｊ−Ｂ　ｉｊ
−１８Σ　ａｌｊ−Ｂｉｊ１３　　　　　　　　１ｊ ＋翠、ｂ１ｊ−Ｂｉｊ　　・・・・・・（４）１．１ となる。ここでΣ　ａｌｊ−Ｂｉｊは、画像Ａの各画素
Ａｉｊの上位４ビツトａｌｊの値がｋ（ｋ−０〜１５）
であり且つ同画素Ａｉｊと同一画素位置にある画像Ｂの
画素Ｂｉｊの値がノ（ノーθ〜２５５）である画素数を
示すヒストグラムをｈａ　　（２５８ｋ＋ｌ）とすると
、次式 ％式％ で表わされる。同様に、Σ　ｂｌｊ−Ｂｉｊは、画像Ａ
の各画素Ａｉｊの下位４ビツトｂ１ｊの値がｋ（ｋ−θ
〜１５）であり且つ同画素Ａｉｊと同一画素位置にある
画像Ｂの画素Ｂｉｊの値がノ（、ｆ’−θ〜２５５）で
ある画素数を示すヒストグラムをｈｂ　　（２５８ｋ＋
ｌ）とすると、次式％式％ で表わされる。以上は、Σ　Ａｉｊ−Ｂｉｊが１２ビツ
トヒストグラム演算器１６とＣＰＵＩＩの演算により高
速に演算できることを示す。

次に、上記の原理をもとに、Σ　Ａｉｊ−ＢＩｊの演算
を具体的に説明する。

まずＣＰＵＩＩは、１２ビツトヒストグラム演算器１６
に対し、ヒストグラムｈａ　　（２５８ｋ＋ｌ）を求め
るためのヒストグラム演算を制御バス１８経由で指示す
る。これにより、ヒストグラム演算器１Ｂは、画像メモ
リ１４に格納されている画像Ａの各画素Ａｉｊの上位４
ビツトａ１ｊと、画像メモリ１５に格納されている画像
Ｂの各画素Ｂｉｊとを画像バス１９経由で順次読込んで
、ヒストグラムｈａ　　（２５６ｋ＋ｌ）を求めるヒス
トグラム演算を行なう（ステップＳ５）。このヒストグ
ラム演算結果は、主メモリ１２のヒストグラム演算結果
格納域１３に格納される。この格納域１３の第にブロッ
クの第２エントリには、値（ａ度）がｋであるａｌｊの
母体を成す画素Ａｉｊと同一画素位置の画素Ｂｉｊのう
ち、その値（濃度）が１である画素の数がｈａ　　（２
５［１に＋ｌりとして格納される。

ＣＰＵ１１は、ヒストグラム演算器ＩＢによりｈａ（２
５６に＋ｌ）を求めるためのヒストグラム演算が終了す
ると、主メモリ１２のヒストグラム演算結果格納域１３
に格納されたｈａ　　（２５６に＋、ｉ’）を用い、次
式 の演算を行なう（ステップＳＳ）。

次にＣＰＵＩＬは、１２ビツトヒストグラム演算器１６
に対し、ヒストグラムｈｂ　　（２５６に＋ｌ）を求め
るためのヒストグラム演算を指示する。これにより、ヒ
ストグラム演算器１６は、画像メモリ１４に格納されて
いる画像Ａの各画素Ａｉｊの下位４ビツトｂｌｊと、画
像メモリ１５に格納されている画像Ｂの各画素Ｂｉｊと
を画像バス１９経由で順次読込んで、ヒストグラムｈｂ
　　（２５６に＋Ｉりを求めるヒストグラム演算を行な
う（ステップＳ７）。このヒストグラム演算結果は、主
メモリ１２のヒストグラム演算結果格納域１３に格納さ
れる。この格納域１３の第にブロックの第２エントリに
は、値（ａ度）がｋであるｂｌｊの母体を成す画素Ａｉ
ｊと同一画素位置の画素Ｂｉｊのうち、その値（濃度）
がノである画素の数がｈｂ　　（２５８に＋、１７）と
して格納される。

ＣＰＵＩＩは、ヒストグラム演算器１６によりｈｂ（２
５８に＋、ｉ？）を求めるためのヒストグラム演算が終
了すると、主メモリ１２のヒストグラム演算結果格納域
１３に格納されたｈｂ　　（２５８に＋、ｉ？）を用い
、次式 の演算を行なう（ステップＳ８）。

次にＣＰＵＩＩは、ステップＳ８．Ｓ８で求めたＵ、Ｌ
を用いて、次式 ％式％ の演算を行ない、Σ　Ａｉｊ−Ｂｉｊを求める（ステッ
プＳ９）。

最後にＣＰＵＩＩは、ステップＳ２．Ｓ４で求めたμＡ
、μＢとステップＳ９で求めたΣ　Ａｉｊ・Ｂｉｊを用
いて、次式 の演算を行ない、σＡＢを求める（ステ・ノブ５１０）
。

なお、前記実施例では、８ビ・ソトヒストグラム演算器
１７による画像Ａ　（Ｂ）ヒストグラム演算結果を用い
てμ人　（μＢ）を求めるものとして説明したが、以下
に述べるように１２と・ソトヒストグラム演算器１６の
ヒストグラム演算結果をもとに求めることも可能である
。まず、画ＱＡの平均値μＡは、 であり、 Ａ　ｉｊ＝　ｌｅａ　ｉｊ＋　ｂ　ｌｊであることから
、 となる。したがって、μＡを求めるのに、ヒストグラム
ｈａ　　（２５８ｋ＋ｌ）が利用できることは明らかで
ある。一方、画像Ｂの平均値μＢは、となる。したがっ
て、μＡを求めるのに、ヒストグラムｈａ　　（２５８
ｋ＋ｌ）またはｈｂ　　（２５６に＋ｌりが利用できる
ことは明らかである。

さて、上記したΣ　Ａｉｊ−Ｂｉｊ算出方式（これを８
ビツト画像間の共分散演算モジュールと呼ぶ）は、以下
に述べるように１６ビツト画像Ａ、Ｂの統計量演算に適
用することができる。今、１６ビツト画像Ａ、Ｂの各画
素Ａ　Ｉｊ、　　Ｂ　ｌｊを上位、下位８ビツトに分割
し、上位８ビツトをｅ　１ｊ、　　ｆ　ｉｊｓ下位８ビ
ットをｒｉｊ、ｓｉｊとするとＡ　ｉｊ＝　２５８ｅ　
Ｉｊ＋　ｆ　ＩｊＢ　Ｉｊ＝　２５８ｒ　ｉｊ＋　ｓ　
ｉｊであることから、例えば画像Ａの濃度平均値μ人は
、次式 で表わされ、画像Ａの分散σＡは、次式で表わされる。

そして、画像Ａ、Ｂ間の共分散σＡＢ　　は・ ＲＩｊ＝　（２８ｅｌｊ＋ｆ１ｊ）　　（２８ｒｌｊ＋
５ｉｊ）とすると、次式 ％式％ で表わされる。明らかなように、下線で示された部分の
演算は、前記実施例で述べた８ビツト画像間の共分散演
算モジュールΣ　Ａｉｊ−Ｂｉｊを用いて実現できる。

以上は、１６ビツト以上の画像、例えば２４ビット画像
Ａの場合にも同様であり、その−例を以下に示す。今、
２４ビット画像Ａの画素Ａｉｊを８ビツト単位で３分割
し、上位よりｅ　ｉｊ、　　ｆ　ｉｊ。

ｇｉｊとすると、Ａｉｊは、 Ａｔｊ−２１６ｅｌｊ＋２８　ｆｉｊ＋ｇｉｊとなる。

したがって、２４ビット画像Ａの分散Ａ で表わされる。明らかなように、下線で示された部分の
演算は、８ビ・ソト画像間の共分散演算モジュールΣ　
Ａｉｊ−Ｂｉｊを用いて実現できる。

ところで、前記実施例では、ヒストグラム演算結果を主
メモ１月２に格納するものとして説明したが、専用のメ
モリを用意することも可能である。

更に、前記実施例では、制御ノくス１８にＡ　１ｊ、　
　Ｂ　ｔｊが８ビツトである場合について説明したが、
２ｍビット（ｍは１以上の整数）の場合にも同様に適用
できる。但し、この場合には、１２ビツトヒストグラム
演算器１Ｂに代えて２ｍビットのヒストグラム演算器を
用いる必要がある。

［発明の効果］ 以上詳述したようにこの発明によれば、２ｍビット画像
Ａの画素Ａｉｊと２ｍビット画像Ｂの対応画素Ｂｉｊの
積（濃度積）の総和Σ　Ａｉｊ−Ｂｉｊを求めるのに、
３ｍビットのヒストグラム演算器が利用できるので、ハ
ードウェア構成の簡略化が図れ、しかも４ｍビットのヒ
ストグラム演算器を用いる場合に比べ、ヒストグラム演
算結果数が３■　　４ｍ　　　　　　ｍ−１ ２（２／２　１−１／２　　　に減少する、即ちΣ　Ａ
ｉｊ−Ｂｉｊの演算に必要な取扱いデータ量が著しく減
少するので、演算の高速化が図れる。

また、この発明は、ビット数が２ｍビットを越える画像
に関する統計量演算（平均１分散、共分散）にも適用で
き、この種演算の高速化に寄与できる。

この発明の高速化に対する寄与は、多重分光画像（カラ
ー画像、リモートセンシング画像、特性Ｘ線画像等）の
ｎ次元ベクトルとして表現される画像の主成分解析等に
も及ぶ。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係る画像処理装置のブロ
ック構成図、第２図は動作を説明するためのフローチャ
ートである。 １１・・・ＣＰＵ、１３・・・ヒストグラム演算結果格
納域、１４、　１５・・・８ビット画像メモリ、１Ｂ・
・・１２ビツトヒストグラム演算器。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第１　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ２ｍビット（ｍは１以上の整数）で濃度表現される第１
   画素Ａｉｊ（ｉ、ｊは行位置、列位置を示す）の群から
   成る第１画像Ａと２ｍビットで濃度表現される第２画素
   Ｂｉｊの群から成る第２画像Ｂを対象としてΣ＿ｉ＿ｊ
   Ａｉｊ−Ｂｉｊを求める画像処理装置において、 上記第１画像Ａの各第１画素Ａｉｊの上位ｍビットａｉ
   ｊの値がｋ（ｋ＝０〜２＾ｍ−１）であり且つ同画素Ａ
   ｉｊと同一画素位置にある上記第２画像Ｂの第２画素Ｂ
   ｉｊの値がｌ（ｌ＝０〜２＾２＾ｍ−１）のヒストグラ
   ムｈａ（２＾２＾ｍ・ｋ＋ｌ）をｋ、ｌの全ての組合せ
   について求めると共に、上記第１画像Ａの各画素Ａｉｊ
   の下位ｍビットｂｉｊの値がｋ（ｋ＝０〜２＾ｍ−１）
   であり且つ同画素Ａｉｊと同一画素位置にある上記第２
   画像Ｂの第２画素Ｂｉｊの値がｌ（ｌ＝０〜２＾２＾ｍ
   −１）のヒストグラムｈｂ（２＾２＾ｍ・ｋ＋ｌ）をｋ
   、ｌの全ての組合せについて求める３ｍビットのヒスト
   グラム演算手段と、 このヒストグラム演算手段のヒストグラム演算結果を用
   い ▲数式、化学式、表等があります▼ および ▲数式、化学式、表等があります▼ の演算を行なうと共に、この演算で得られるＵとＬとを
   加算してΣ＿ｉ＿ｊＡｉｊ・Ｂｉｊを求める手段とを具
   備することを特徴とする画像処理装置。