JPS61191165A - Picture processing method - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の分野〕
本発明は、画像をフィルタリング処理の施された電気信
号に変換する画像処理方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of the Invention] The present invention relates to an image processing method for converting an image into a filtered electrical signal.
現在、広範な分野で画像処理への要求があり、中でも画
像信号から雑音等の影響を取り除くフィルタリング処理
は、基本的な処理として重要である。フィルタリング処
理は、例えば画像を画素列に分解して読取る際に、ある
画素の読取り値を、その画素を含んだ近傍の複数画素の
出力の重みつき平均として算出することによって行われ
る。従来、このような処理においては、撮像装置の出力
信号に対して、計算機を用いたソフトウェア或いは専用
ハードウェアで乗算、加算を繰り返す事が行わ些ていた
。従って、画素数が多いときには演算時間が非常に長く
なったり、或いは処理速度を上げるために高価な装置を
用いざるを得ない等の欠点があった。Currently, there are demands for image processing in a wide range of fields, and among them, filtering processing that removes the effects of noise and the like from image signals is important as a basic processing. Filtering processing is performed, for example, when an image is divided into pixel columns and read, and the read value of a certain pixel is calculated as a weighted average of the outputs of a plurality of neighboring pixels including that pixel. Conventionally, in such processing, the output signal of the imaging device has been repeatedly multiplied and added using software using a computer or dedicated hardware. Therefore, when the number of pixels is large, the calculation time becomes extremely long, or expensive equipment has to be used to increase the processing speed.
本発明の目的は、画像をフィルタリング処理された電気
信号に簡易に変換する画像処理方法を提供することにあ
る。An object of the present invention is to provide an image processing method that easily converts an image into a filtered electrical signal.
本発明の上記目的は、同一の画像を固体撮像素子に複数
回露光し、各々の露光によって誘起され画像に対応して
分布した電荷を、固体撮像素子内で位置をずらせて加え
合わせた後、電気信号として取り出すことによって達成
される。The above-mentioned object of the present invention is to expose the same image to a solid-state image sensor multiple times, and add charges induced by each exposure and distributed corresponding to the image at different positions within the solid-state image sensor, and then add them together. This is achieved by extracting it as an electrical signal.
以ド、図面に従って本発明の詳細な説明する。 The present invention will now be described in detail with reference to the drawings.
第2図は画像の一部分を示す拡大図であり、■は画像を
示す。画像lに対するフィルタリング処理は以下のよう
な演算で実行される。重みつきモ均を行う画素の範囲が
3×3画素であるとすると、例えば画素x5のフィルタ
リングされた出力Yは次式で与えられる。FIG. 2 is an enlarged view showing a part of the image, and ■ indicates the image. Filtering processing for image l is performed by the following calculation. Assuming that the range of pixels on which weighted modulation is performed is 3×3 pixels, the filtered output Y of pixel x5 is given by the following equation, for example.
Y=Σa i X i (1)ここでX
iは画素の明るさ、atは各画素についての重みを表わ
す係数である。他の画素についても同じ重みが用いられ
て、同様の演算が行われ、画像全体のフィルタリングが
実行される。Y=Σa i X i (1) where X
i is the brightness of the pixel, and at is a coefficient representing the weight for each pixel. Similar calculations are performed using the same weights for other pixels to perform filtering of the entire image.
第1図は、本発明の方法を実行する画像処理装置の構成
例を示す概略図である。ここで、原稿7フイルム、写真
印画紙などの人力画像2は、レンズ3によって電荷転送
型のイメージセンサ(固体撮像素子)4F、に結像され
る。イメージセンサ4は画素がx、yの2次元方向に配
列されており、イメージセンサドライバ42からのクロ
ックに応じて電荷をx、y方向に夫々転送することが出
来る。また、このイメージセンサ4で読取られた画像情
報は、電気信号45として取り出され、アンプ45によ
って増幅された後、次段の適当な処理回路に送られる。FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of the configuration of an image processing apparatus that executes the method of the present invention. Here, a human image 2 such as an original 7 film or photographic paper is imaged by a lens 3 onto a charge transfer type image sensor (solid-state image pickup device) 4F. The image sensor 4 has pixels arranged in two-dimensional x and y directions, and can transfer charges in the x and y directions in response to a clock from the image sensor driver 42, respectively. Further, the image information read by the image sensor 4 is extracted as an electric signal 45, amplified by an amplifier 45, and then sent to an appropriate processing circuit at the next stage.
イメージセンサドライバ42はコントローラ43によっ
て電荷転送、情報掃き出しが制御される。Charge transfer and information sweeping of the image sensor driver 42 are controlled by a controller 43.
次に、第3図を用いて本発明の方法によるフィルタリン
グの原理を説明する。ここでは、簡単の為、−次元で説
明する。第3図において、5はイメージセンサ4の上に
形成された入力画像の像であり、6,7,8.9は夫々
イメージセンサ4の受光部である。受光部6,7,8.
9上の像5の明るさを夫々X 1 、X2 、X3 、
X4とする。このとき、重みつき平均の画素範囲を3画
素とすると、X2に対応する位置の画像のフィルタリン
グ出力Y2は、
で求められる。ここで、aiは各画素についての重みで
ある。Next, the principle of filtering according to the method of the present invention will be explained using FIG. Here, for the sake of simplicity, explanation will be given in terms of − dimension. In FIG. 3, 5 is an image of an input image formed on the image sensor 4, and 6, 7, 8.9 are light receiving parts of the image sensor 4, respectively. Light receiving section 6, 7, 8.
Let the brightness of image 5 on 9 be X 1 , X2 , X3 ,
Let it be X4. At this time, if the pixel range of the weighted average is 3 pixels, the filtering output Y2 of the image at the position corresponding to X2 is obtained as follows. Here, ai is the weight for each pixel.
第3図において、まずalに比例した光量で像5を電荷
転送型イメージセンサ4に露光する。In FIG. 3, first, the image 5 is exposed to the charge transfer type image sensor 4 with a light amount proportional to al.
受光部6,7,8.9に蓄積される電荷は夫々at x
、、a、x2 、a、X3 、a’l X4となる
。次に電荷を一画素分、右にシフトして、a2に比例し
た光量で同一の像5を与え電荷を蓄積がせる。電荷は最
初の電荷に加算されて蓄積されるから受光部7,8.9
に蓄積される電荷は夫々al x、+a、X、、a’、
X2+a7.X3゜at X3+ a2 X4となる。The electric charges accumulated in the light receiving parts 6, 7, 8.9 are respectively at x
,,a,x2,a,X3,a'lX4. Next, the charge is shifted to the right by one pixel, and the same image 5 is given with the amount of light proportional to a2, and the charge is accumulated. Since the charges are added to the initial charges and accumulated, the light receiving parts 7, 8.9
The charges accumulated in are respectively al x, +a, X, , a',
X2+a7. X3°at X3+ a2 X4.
更に電荷を一画素分力にシフトシて、a3に比例した光
量で像5をケーえると受光部8.9に蓄積される電荷は
夫//at x、+a7 x、+a3 x3 + at
X2 +a7 x3+ a3 ’X4に比例し、受光
部8の電荷は(2)式で示したフィルタリング出力Y2
となることがわかる。従って、この電荷を読み出してや
ればX、に対応するフィルタリング出力が得られること
に□なる。一方、x3に対応するフィルタリング出力Y
3は、
であり、これは受光部9に蓄積された電荷量から求めら
れる。このように、3回の露光と2回の電荷転送により
、画像全体に亘るフィルタリングが行える。If the charge is further shifted to one pixel component and the image 5 is created with a light intensity proportional to a3, the charge accumulated in the light receiving section 8.9 is as follows.
X2 +a7 x3+ a3 'The charge on the light receiving section 8 is proportional to X4, and the filtering output Y2 shown in equation (2)
It can be seen that Therefore, if this charge is read out, a filtering output corresponding to X can be obtained. On the other hand, the filtering output Y corresponding to x3
3 is, which is determined from the amount of charge accumulated in the light receiving section 9. In this way, three exposures and two charge transfers allow filtering over the entire image.
前述の方法で、重み係数aiに比例した光量の露光は、
電荷転送のタイミングを重み係数aiに従って制御する
ことによって行われる。これを第4図及び第5図で説明
する。In the above method, the exposure with the amount of light proportional to the weighting coefficient ai is
This is done by controlling the timing of charge transfer according to the weighting coefficient ai. This will be explained with reference to FIGS. 4 and 5.
第4図は、2相駆動の電荷転送型イメージセンサの断面
図である。20は2相CCD (ChargeCoup
led Device) 、 21 、22 、23
、24は夫々転送部を兼ねた受光部、25,26,27
゜28は夫々転送ゲートである。2相CCD20は、2
相のクロックφ1 、φ2によって駆動される。クロッ
クφ1 、φ2によって受光部21゜22.23.24
等に蓄積された電荷は転送ゲー)25,26,27.2
8等を介して順次右方へ転送され、また受光を繰り返す
。この際クロックφ1 、φ2のタイミングをコントロ
ールすることにより重み係数aiを実現することができ
る。FIG. 4 is a sectional view of a two-phase drive charge transfer type image sensor. 20 is a two-phase CCD (ChargeCoup
led device), 21, 22, 23
, 24 are light receiving units that also serve as transfer units, 25, 26, 27
28 are transfer gates. The two-phase CCD 20 has two
It is driven by phase clocks φ1 and φ2. The light receiving section 21゜22.23.24 by the clocks φ1 and φ2.
The charges accumulated in the transfer game) 25, 26, 27.2
The light is sequentially transferred to the right via 8 etc. and the light reception is repeated. At this time, the weighting coefficient ai can be realized by controlling the timing of the clocks φ1 and φ2.
第5図は上記クロックφ1 、φ2のタイムチャートを
示す。ここで30はクロックφ1の信号波形、31はク
ロックφ2の信号波形である。FIG. 5 shows a time chart of the clocks φ1 and φ2. Here, 30 is a signal waveform of clock φ1, and 31 is a signal waveform of clock φ2.
クロックφ1がVのときに電荷の転送が起き、第6図で
T、、T2 、T、、と表示した時間中に像を受光し、
電荷の蓄積が起きる。この蓄積部間T、、T2 、”r
3、−−−一を夫々重み係数alra2 + a3
+−−−一に比例するように設定すればその時間中に
受光部21,22,23.24に蓄積される電荷量はa
iに比例する。Charge transfer occurs when the clock φ1 is V, and images are received during the times indicated as T, , T2, T, etc. in FIG.
Charge accumulation occurs. Between this storage part T, , T2 , "r
3, --- each weighting coefficient alra2 + a3
If the setting is made so that it is proportional to +---1, the amount of charge accumulated in the light receiving parts 21, 22, 23, 24 during that time will be a
Proportional to i.
以上の説明から、本発明の実施例の過程をまとめると、
まずコントローラ43からの掃き出し指令に従ってイメ
ージセンサドライバ42は、イメージセンサ中の電荷を
全て掃き出し露光を開始する。次に、第5図の如き重み
係数に応じて変調されたクロックでイメージセンサを駆
動し、電荷を1画素づつ転送させながら露光を繰り返す
。最後にコントローラ43からの掃き出し指令によって
蓄積された電荷を時系列の電気信号として取り出し、ア
ンプ45を介して出力する。From the above explanation, the process of the embodiment of the present invention can be summarized as follows:
First, in accordance with a sweep command from the controller 43, the image sensor driver 42 sweeps out all the charges in the image sensor and starts exposure. Next, the image sensor is driven with a clock modulated according to the weighting coefficient as shown in FIG. 5, and exposure is repeated while transferring charges pixel by pixel. Finally, the accumulated charge is extracted as a time-series electric signal by a sweep command from the controller 43, and outputted via the amplifier 45.
第6図は、2次元のフィルタリングの原理を示す概略図
である。11,12,13,14゜15.16,1.7
,18.19は夫々電荷転送型イメージセンサの受光部
であり、夫々対応する像の各部分の明るさをx、、x2
、x3.x4゜Xs 、X6 、X7 、Xs 、X
9 とする。電荷の転送は矢印の順序に行い、イメージ
センサに露光する像の光量は順に重み係数a I +
a2 + a3 +a6 +aS + aa +
7 + aa + a9に比例するに比例した電荷が蓄
積され、X、に対応する3×3画素内の重みつき平均の
処理結果が得られる。FIG. 6 is a schematic diagram showing the principle of two-dimensional filtering. 11, 12, 13, 14° 15.16, 1.7
, 18 and 19 are the light receiving parts of the charge transfer image sensor, and the brightness of each part of the corresponding image is expressed as x, , x2
, x3. x4゜Xs ,X6 ,X7 ,Xs ,X
9. Charge transfer is performed in the order of the arrows, and the amount of light of the image exposed to the image sensor is determined by the weighting coefficient a I +
a2 + a3 +a6 +aS + aa +
A charge proportional to 7 + aa + a9 is accumulated, and a weighted average processing result within the 3×3 pixel corresponding to X is obtained.
第7図は、本発明の方法によるフィルタリング処理の結
果を示す図で、(a)は処理前、(b)は処理後の画像
である。ここで横軸は位置、縦軸はその位置での光強度
を示す。このように本発明によれば、40に示すような
雑音の多い原画像を、41のような雑音を除去した処理
像にすることが出来る。本発明において、重み平均をと
る画素数及び重み係数は、望まれるフィルタリングの程
度によって決定されるが、最も簡単には、第6図の如く
画素範囲を3×3画素とし、9つの重み係数を全て1に
すれば良い。より良好なフィルタ特性を得るには画素範
囲を5×5画素等拡げて行き、また重み係数をガウス関
数に従って定めるなど様々な方法がある。FIG. 7 is a diagram showing the results of filtering processing according to the method of the present invention, in which (a) is an image before processing, and (b) is an image after processing. Here, the horizontal axis shows the position, and the vertical axis shows the light intensity at that position. As described above, according to the present invention, an original image with a lot of noise as shown in 40 can be made into a processed image with noise removed as shown in 41. In the present invention, the number of pixels and weighting coefficients for weighted averaging are determined depending on the degree of filtering desired, but in the simplest case, the pixel range is set to 3 x 3 pixels as shown in Figure 6, and nine weighting coefficients are set. All should be set to 1. In order to obtain better filter characteristics, there are various methods such as expanding the pixel range to 5×5 pixels, etc., and determining the weighting coefficient according to a Gaussian function.
本発明は、前述の実施例に限らず種々の応用が可能であ
る。例えば、実施例では露光量の調整を転送タイミング
の変化で行ったが、入力画像とイメージセンサとの間に
シャッターを設け、このシャッターの開口時間を重み係
数に従って変化させることによっても可能である。また
、入力画像の照明光源の輝度を変化させる、或いは空間
光変調器等で用いられる可変透過率フィルタを入力画像
とイメージセンサとの間に挿入し、イメージセンサに到
達する光量を重み係数に従って変調しても良い。これら
の場合には、電荷転送は等しい時間間隔で行うことが出
来る。The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be applied in various ways. For example, in the embodiment, the exposure amount was adjusted by changing the transfer timing, but it can also be done by providing a shutter between the input image and the image sensor and changing the opening time of this shutter according to the weighting coefficient. In addition, by changing the brightness of the illumination light source of the input image, or inserting a variable transmittance filter used in a spatial light modulator between the input image and the image sensor, the amount of light reaching the image sensor can be modulated according to the weighting coefficient. You may do so. In these cases, charge transfer can occur at equal time intervals.
以上説明したように、本発明の画像処理方法に依れば、
イメージセンサ上で演算処理が行われる為、出力された
電気信号を処理する計算機や特殊なハードウェアが不要
で、装置構成を簡単、安価にするものである。また、全
ての画素で並列して処理が行われる為、画素数が増加し
ても処理時間は変わらず、大量の画像情報でも高速に処
理出来る効果を有する。As explained above, according to the image processing method of the present invention,
Since arithmetic processing is performed on the image sensor, there is no need for a computer or special hardware to process the output electrical signals, making the device configuration simple and inexpensive. Furthermore, since processing is performed in parallel on all pixels, the processing time remains the same even if the number of pixels increases, and even a large amount of image information can be processed at high speed.
第1図は本発明の方法を実行する画像処理装置の構成例
を示す概略図、第2図は画像の一部分を示す平面図、第
3図は本発明によるフィルタリングの原理を説明するイ
メージセンサの略断面図、第4図は本発明に用いるイメ
ージセンサの構成例を示す略断面図、第5図は第4図の
イメージセンサを駆動するクロックの信号波形を示す図
、第6図は2次元のフィルタリングの原理を示すイメー
ジセンサの平面図、第7図(a)、(、b)は夫々フィ
ルタリング処理前及び処理後の画像の様子を示す図であ
る。
2−一一一人力画像、3−一一一レンズ、4−−−−イ
メージセンサ、
42−−−−イメージセンサドライバ、43−−−−コ
ントローラ、44−−−一電気信号、45−−−−アン
プ。FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of the configuration of an image processing device that executes the method of the present invention, FIG. 2 is a plan view showing a part of an image, and FIG. 3 is a diagram of an image sensor illustrating the principle of filtering according to the present invention. 4 is a schematic sectional view showing a configuration example of an image sensor used in the present invention, FIG. 5 is a diagram showing a signal waveform of a clock that drives the image sensor in FIG. 4, and FIG. 6 is a two-dimensional diagram. FIGS. 7A and 7B are plan views of an image sensor showing the principle of filtering. FIGS. 7A and 7B are diagrams showing images before and after filtering processing, respectively. 2-111 power image, 3-111 lens, 4----image sensor, 42----image sensor driver, 43----controller, 44--1 electric signal, 45-- --Amplifier.
Claims (1)
、 前記画像を固体撮像素子に複数回露光し、 各々の露光によって誘起され画像に対応して分布した電
荷を、前記固体撮像素子内で位置をずらせて加え合わせ
た後、電気信号として取り出すことを特徴とする画像処
理方法。(1) In an image processing method for converting an image into an electrical signal, the image is exposed to a solid-state image sensor multiple times, and charges induced by each exposure and distributed corresponding to the image are transferred to positions within the solid-state image sensor. An image processing method characterized by shifting and adding together the signals and then extracting them as electrical signals.
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60031041A JPS61191165A (en) | 1985-02-19 | 1985-02-19 | Picture processing method |
US06/829,071 US4707743A (en) | 1985-02-19 | 1986-02-13 | Method and apparatus for image conversion with multiple exposures for filtering |
GB8604087A GB2173371B (en) | 1985-02-19 | 1986-02-19 | Method and apparatus for converting image into electrical signals |
DE3645184A DE3645184C2 (en) | 1985-02-19 | 1986-02-19 | |
DE19863605322 DE3605322A1 (en) | 1985-02-19 | 1986-02-19 | METHOD AND DEVICE FOR CONVERTING AN IMAGE IN ELECTRICAL SIGNALS |
GB8900187A GB2210754B (en) | 1985-02-19 | 1989-01-05 | Method and apparatus for converting image into electrical signals |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60031041A JPS61191165A (en) | 1985-02-19 | 1985-02-19 | Picture processing method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61191165A true JPS61191165A (en) | 1986-08-25 |
JPH0546750B2 JPH0546750B2 (en) | 1993-07-14 |
Family
ID=12320398
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60031041A Granted JPS61191165A (en) | 1985-02-19 | 1985-02-19 | Picture processing method |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JPS61191165A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0199582A (en) * | 1987-10-14 | 1989-04-18 | Sankyo Kk | Variable prize-winning means in pinball machine |
US5227906A (en) * | 1989-03-09 | 1993-07-13 | Canon Kabushiki Kaisha | Optical switch array capable of bidirectional signal transfer between a plurality of terminals |
JPH07275455A (en) * | 1994-11-21 | 1995-10-24 | Universal Hanbai Kk | Pachinko game machine |
-
1985
- 1985-02-19 JP JP60031041A patent/JPS61191165A/en active Granted
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Also Published As
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