專利名稱：濾波電路、圖像處理電路和濾波方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過(guò)濾波把圖像平滑化的技術(shù)。
背景技術(shù)：
在表現(xiàn)灰度的方法之一中具有稱作抖動(dòng)(于M廿')法的方法。該抖動(dòng) 法是通過(guò)把多個(gè)不同濃度的像素分散配置到適當(dāng)?shù)奈恢茫频乇憩F(xiàn)更多 的灰度的手法。例如，通過(guò)交替配置白像素和黑像素，能夠作為全體表現(xiàn) 呈現(xiàn)為灰色(中間色調(diào))的圖像。而且，通過(guò)調(diào)整這些白像素和黑像素的 數(shù)量或位置，能連續(xù)表現(xiàn)從白到黑的灰度。
例如，在專利文獻(xiàn)1、 2中公開(kāi)了如下技術(shù)即在對(duì)由抖動(dòng)法表現(xiàn)灰 度的圖像(以下稱作抖動(dòng)圖像)進(jìn)行放大或縮小時(shí)，通過(guò)濾波而進(jìn)行圖像 平滑化。所謂平滑化是通過(guò)縮小彼此相鄰的像素的濃度差，使圖像的輪廓 (邊緣)平滑的處理。在放大或縮小圖像時(shí)，由于該圖像的輪廓會(huì)被強(qiáng)調(diào)， 所以有必要使通過(guò)進(jìn)行平滑化而強(qiáng)調(diào)的輪廓模糊。特開(kāi)平3-105484號(hào)公報(bào) [專利文獻(xiàn)2]特開(kāi)平6-180568號(hào)公報(bào)
將抖動(dòng)圖像濾波并平滑化的處理量龐大，所以通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)該處理 時(shí)，存在處理時(shí)間和耗電非常增多的問(wèn)題。因此，在特別要求處理時(shí)間的 高速化時(shí)，可以使用濾波專用的硬件濾波器?？墒?，硬件濾波器在使高速 處理成為可能的同時(shí)，由于使用比較高價(jià)的乘法器或除法器而使得存在制 造成本增大且耗電也增大的問(wèn)題。
可是，如果對(duì)抖動(dòng)圖像進(jìn)行用于平滑化的濾波，在由抖動(dòng)法表現(xiàn)的灰 度中產(chǎn)生臺(tái)階，有時(shí)產(chǎn)生所謂的偽輪廓。如圖9所示，對(duì)白像素由"0"、 黑像素由"1"表示的圖像數(shù)據(jù)"010"，用由2: 3: 2的濾波器系數(shù)構(gòu)成 的3分支(夕、;/7°)濾波器進(jìn)行濾波時(shí)，對(duì)作為注目像素的黑像素"1" 的濾波結(jié)果成為(0X2+1X3+0X2) + (2+3+2) =3 + 7=0.428。這里，如
果假定把計(jì)算結(jié)果的小數(shù)點(diǎn)以下第1位以下四舍五入而求出像素的濃度，
對(duì)于圖9的例子的情況，黑像素"1"的濃度變?yōu)?0"，原本對(duì)接近白色 的灰色進(jìn)行表現(xiàn)的區(qū)域，通過(guò)濾波而變化為表現(xiàn)白的區(qū)域，失去灰度。如 果該現(xiàn)象在灰度連續(xù)變化的區(qū)域中發(fā)生，就成為偽輪廓的原因。
本發(fā)明是鑒于上述的背景而提出的，其第一目的在于，與使用乘法器 或除法器的情況相比，以低成本或低耗電實(shí)現(xiàn)圖像的平滑化。本發(fā)明的第 二目的在于，即使在對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行用于平滑化的濾波時(shí)，也抑制偽輪廓 那樣的圖像質(zhì)量惡化。

發(fā)明內(nèi)容
為了實(shí)現(xiàn)所述的目的， 一種濾波電路，其特征在于，包括加法器或 減法器；通過(guò)移位計(jì)算，進(jìn)行2的乘方的乘法或除法的移位計(jì)算裝置；通 過(guò)進(jìn)行基于所述加法器的加法或基于所述減法器的減法，或者基于所述移 位計(jì)算裝置的移位計(jì)算，而取得對(duì)圖像數(shù)據(jù)中包含的注目像素的像素值乘 以第一濾波器系數(shù)后的第一計(jì)算結(jié)果；通過(guò)進(jìn)行基于所述加法器的加法或 基于所述減法器的減法，或者基于所述移位計(jì)算裝置的移位計(jì)算，取得對(duì) 與所述注目像素相鄰的多個(gè)周邊像素的像素值分別乘以第二濾波器系數(shù) 的第二計(jì)算結(jié)果；用所述加法器把所述第一計(jì)算結(jié)果和所述第二計(jì)算結(jié)果 相加；把該相加結(jié)果通過(guò)所述移位計(jì)算裝置除以2的乘方，并輸出該除法 結(jié)果，所述2的乘方與為了獲得所述第二計(jì)算結(jié)果而對(duì)所述多個(gè)周邊像素 的像素值使用的所述第二濾波器系數(shù)和所述第一濾波器系數(shù)的總和相當(dāng)。 根據(jù)本發(fā)明，使用比乘法器或除法器更低成本或更低耗電的加法器或減法 器和移位計(jì)算裝置，所以能夠以低成本或低耗電實(shí)現(xiàn)圖像的平滑化。
在本發(fā)明的優(yōu)選方式中，使用如下那樣的所述第一濾波器系數(shù)和所述 第二濾波器系數(shù)，即用所述第一濾波器系數(shù)除以所述第一濾波器系數(shù)和所 述第二濾波器系數(shù)的總和的值總是為0.5以上。在所述注目像素為一個(gè)， 所述周邊像素為2個(gè)的情況下，優(yōu)選為，所述第二濾波器系數(shù)、所述第一 濾波器系數(shù)和所述第二濾波器系數(shù)各自的比為1: 2: 1， 7: 18: 7， 3: 10: 3， 5: 22: 5， 1: 6: 1， 3: 26: 3， 1:〗4:，1: 30: l中的至少其中一 個(gè)比值。根據(jù)這些形態(tài)，進(jìn)行用于對(duì)圖像平滑化的濾波時(shí)，也能抑制偽輪
此外，在本發(fā)明的其他希望的形態(tài)中，具有暫時(shí)保持基于所述加法器 或所述減法器和所述移位計(jì)算裝置的計(jì)算結(jié)果的暫時(shí)存儲(chǔ)裝置；由所述暫
時(shí)存儲(chǔ)裝置暫時(shí)保持所述計(jì)算結(jié)果，并由所述加法器或所述減法器和所述 移位計(jì)算裝置進(jìn)行流水線處理。根據(jù)本形態(tài)，能把處理進(jìn)一步高速化。
此外，具有權(quán)利要求1 4中的任意一項(xiàng)所述的濾波電路，即所述 第一濾波器系數(shù)和所述第二濾波器系數(shù)的比分別不同的多個(gè)濾波電路；判 定所述濾波電路的特性，按照該判定結(jié)果，選擇所述多個(gè)濾波電路中的其 中一個(gè)而使用。根據(jù)本發(fā)明，能按照文本、圖形或圖像等圖像數(shù)據(jù)的特性， 使用適當(dāng)?shù)臑V波電路。
此外，本發(fā)明提供一種濾波方法，其特征在于，包括第一步驟，其 中通過(guò)基于加法器的加法或基于減法器的減法，或者用于進(jìn)行2的乘方的 乘法或除法的移位計(jì)算，取得把圖像數(shù)據(jù)中包含的注目像素的像素值乘以 第一濾波器系數(shù)的第一計(jì)算結(jié)果；第二步驟，其中通過(guò)基于加法器的加法 或基于減法器的減法，或者用于進(jìn)行2的乘方的乘法或除法的移位計(jì)算， 取得對(duì)與所述注目像素相鄰的多個(gè)周邊像素的像素值分別乘以第二濾波
器系數(shù)的第二計(jì)算結(jié)果；第三步驟，其中用加法器把所述第一計(jì)算結(jié)果和 所述第二計(jì)算結(jié)果相加；第四步驟，其中通過(guò)移位計(jì)算，把所述第三步驟 中的相加結(jié)果除以2的乘方，并輸出該除法結(jié)果，所述2的乘方與為了獲
得所述第二計(jì)算結(jié)果而對(duì)所述多個(gè)周邊像素的像素值使用的所述第二濾 波器系數(shù)和所述第一濾波器系數(shù)的總和相當(dāng)。根據(jù)本發(fā)明，使用比乘法器 或除法器更低成本或更低耗電的加法器或減法器和移位計(jì)算裝置，所以能 以低成本或低耗電實(shí)現(xiàn)圖像的平滑化。
此外，在所述第一步驟、所述第二步驟和所述第四步驟中，使用所述 第一濾波器系數(shù)除以所述第一濾波器系數(shù)和所述第二濾波器系數(shù)的總和 的值總是為0.5以上的所述第一濾波器系數(shù)和所述第二濾波器系數(shù)。由此， 在進(jìn)行用于對(duì)圖像平滑化的濾波時(shí)，也能夠抑制偽輪廓那樣的圖像質(zhì)量惡 化。


圖1是表示本發(fā)明實(shí)施例所涉及的圖像顯示裝置的結(jié)構(gòu)的圖。
圖2是表示該圖像顯示裝置使用的濾波器系數(shù)的圖。
圖3是概念地表示中央的濾波器系數(shù)占全部濾波器系數(shù)的總數(shù)的比
例、平滑化的效果、偽輪廓的發(fā)生容易度的關(guān)系的圖。
圖4是表示該圖像顯示裝置的第1濾波電路的結(jié)構(gòu)的圖。
圖5是表示圖像數(shù)據(jù)中包含的像素值的配置例的圖。
圖6是表示該濾波電路的桶式移位器(/《1/》、乂7夕)的結(jié)構(gòu)的圖。
圖7是表示該圖像顯示裝置的第5濾波電路的結(jié)構(gòu)的圖。
圖8是用數(shù)學(xué)式表現(xiàn)該圖像顯示裝置的第1濾波電路 第8濾波電路
的結(jié)構(gòu)的圖。
圖9是說(shuō)明在抖動(dòng)圖像中，由于平滑化，失去灰度的樣子的圖。 圖中1 圖像顯示裝置，11 CPU， 12 ROM， 13 RAM， 14 VRAM， 15 存儲(chǔ)性液晶顯示體，16 顯示控制裝置，17 電源，18 電 源控制裝置，19 連接器，20 存儲(chǔ)控制裝置，21 1/0， 22 按鍵，23 存儲(chǔ)裝置，24 存儲(chǔ)介質(zhì)，25 圖像處理電路，251 濾波電路。
具體實(shí)施例方式
下面，說(shuō)明用于實(shí)施本發(fā)明的最佳的形態(tài)。 圖1是表示本實(shí)施例的圖像顯示裝置1的結(jié)構(gòu)的圖。 如圖所示，圖像顯示裝置1具有CPU (Central Processing Unit) 1、 ROM (Read Only Memory) 12、 RAM (Random Access Memory) 13、 VRAM (Video Random Access Memory) 14、存儲(chǔ)性液晶顯示體15、顯示控制裝 置16、電源17、電源控制裝置18、連接器19、存儲(chǔ)控制裝置20、 1/021、 按鍵22、存儲(chǔ)裝置23和圖像處理電路25。 CPU11讀出ROM12中存儲(chǔ)的 控制程序，并展開(kāi)到RAM13中，按照該控制程序中記述的步驟，執(zhí)行處 理。對(duì)于連接器19，可更換的介質(zhì)那樣的可移動(dòng)性的存儲(chǔ)介質(zhì)24可自由 裝卸。該存儲(chǔ)介質(zhì)24例如是SD (Secure Digital)卡那樣的內(nèi)置閃存 (FLASH)的卡型存儲(chǔ)介質(zhì)，例如也可以是軟盤(7口、;/匕。一)(注冊(cè)商 標(biāo))等利用磁介質(zhì)的盤型存儲(chǔ)介質(zhì)。
存儲(chǔ)裝置23是閃存或硬盤等非易失性存儲(chǔ)部件。在存儲(chǔ)裝置23或存
儲(chǔ)介質(zhì)24中存儲(chǔ)表示文本(文字)、圖形或圖像(相片圖像)等圖像的圖 像數(shù)據(jù)。該圖像數(shù)據(jù)表示由抖動(dòng)法表現(xiàn)灰度的圖像(抖動(dòng)圖像)。存儲(chǔ)控 制裝置20按照CPU的指示，從存儲(chǔ)裝置23或存儲(chǔ)介質(zhì)24讀出數(shù)據(jù)，并 轉(zhuǎn)送到圖像處理電路25。圖像處理電路25根據(jù)CPU11的指示，對(duì)該圖像 數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑化或放大和縮小等圖像處理，把它存儲(chǔ)到VRAM14中。存 儲(chǔ)性液晶顯示體15是利用膽甾醇型(〕^7亍y 、7夕)液晶或電泳等的 顯示部件，具有即使電力供給停止，也能繼續(xù)顯示圖像的存儲(chǔ)性。寫入 VRAM14中的圖像數(shù)據(jù)在CPUll的指示下提供給顯示控制裝置16。顯示 控制裝置16控制存儲(chǔ)性液晶顯示體15，對(duì)基于所述圖像數(shù)據(jù)的圖像進(jìn)行 顯示。按鍵22是由利用者操作的操作機(jī)構(gòu)，包含筆設(shè)備或操作桿等操作 設(shè)備。1/021監(jiān)視按鍵22的操作狀態(tài)，如果由用戶操作按鍵22，就把與該 操作對(duì)應(yīng)的信號(hào)提供給CPUll。電源I7是可充電的電池，電源控制裝置 18進(jìn)行電源17的通斷控制或電力的殘余量監(jiān)視等各種電源管理。
圖像處理電路25具有多個(gè)濾波電路251，由該濾波電路251把圖像數(shù) 據(jù)濾波，進(jìn)行抖動(dòng)圖像的平滑化。這些濾波電路251除了比乘法器或除法 器更低成本和更低耗電的加法器或減法器，還由桶式移位器和雙穩(wěn)態(tài)多諧 振蕩器(7!J :y7。7口、;/7。)構(gòu)成。濾波電路251都是3分支濾波器，各 自的濾波器系數(shù)按8種不同。這8種濾波電路(第1濾波電路 第8濾波
電路)的濾波器系數(shù)的比如圖2所示，是"l: 2: 1"、 "7: 18: 7"、 "3: 10: 3"、 "5: 22: 5"、 "1: 6: 1"、 "3: 26: 3"、 "1: 14: 1"和"1: 30:1"。
各濾波電路251的3個(gè)濾波器系數(shù)中，中央的濾波器系數(shù)是與注目像 素的像素值相乘的系數(shù)(第一濾波器系數(shù))，左右兩側(cè)的濾波器系數(shù)是與 和注目像素相鄰的2個(gè)周邊像素的像素值分別相乘的系數(shù)(第二濾波器系 數(shù))。而且，在各濾波電路251中，中央的濾波器系數(shù)占全部濾波器系數(shù) 的總和的比例總是0.5 (50%)以上。例如對(duì)于第l濾波電路的情況，濾波 器系數(shù)的比是"l: 2: 1"，所以中央的濾波器系數(shù)"2"占全部濾波器系 數(shù)的總數(shù)1+2+1= "4"的比例是2 + 4=0.5 (50%)。同樣，對(duì)于第2濾波電 路的情況，濾波器系數(shù)的比是"7: 18: 7"，所以中央的濾波器系數(shù)"18" 占全部濾波器系數(shù)的總數(shù)7+18+7="32"的比例是18 + 32=0.563 (56.3%)。
這里，圖3是示意性地表示中央的濾波器系數(shù)占全部濾波器系數(shù)的總 數(shù)的比例、平滑化的效果、以及偽輪廓的發(fā)生容易度之間的關(guān)系的圖。在 圖中，實(shí)線r表示中央的濾波器系數(shù)占全部濾波器系數(shù)的總數(shù)的比例與平 滑化的效果之間的關(guān)系。此外，實(shí)線s表示中央的濾波器系數(shù)占全部濾波 器系數(shù)的總數(shù)的比例與偽輪廓的發(fā)生容易度之間的關(guān)系。中央的濾波器系 數(shù)占全部濾波器系數(shù)的總數(shù)的比例越大，平滑化的效果越小。因此，如實(shí) 線r所示，中央的濾波器系數(shù)占全部濾波器系數(shù)的總數(shù)的比例與平滑化的 效果之間幾乎為反比例的關(guān)系。由于過(guò)剩的平滑化而失去灰度，從而發(fā)生 偽輪廓，所以可以說(shuō)平滑化的效果越大，偽輪廓越容易發(fā)生。因此，如實(shí) 線s所示，中央的濾波器系數(shù)占全部濾波器系數(shù)的總數(shù)的比例與偽輪廓的 抑制效果的水平之間大致成比例的關(guān)系。
如此，中央的濾波器系數(shù)占全部濾波器系數(shù)的總數(shù)的比例越接近1 (100%)，平滑化的效果越小，而具有難以發(fā)生偽輪廓的優(yōu)點(diǎn)。而中央的 濾波器系數(shù)占全部濾波器系數(shù)的總數(shù)的比例越接近0 (0%)，平滑化的效 果越大，而存在容易發(fā)生偽輪廓的缺點(diǎn)?？紤]這樣的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)的平衡， 本發(fā)明者們的驗(yàn)證，確認(rèn)到如果更重視偽輪廓的抑制，就希望中央的濾 波器系數(shù)占全部濾波器系數(shù)的總數(shù)的比例為50%以上。因此，在所述的第 1濾波電路 第8濾波電路中，中央的濾波器系數(shù)占全部濾波器系數(shù)的總 數(shù)的比例總是為50%以上。據(jù)此，能抑制由于過(guò)剩的平滑化而產(chǎn)生的偽輪
廓等圖像質(zhì)量惡化。
此外，在圖2中，中央的濾波器系數(shù)占全部濾波器系數(shù)的總數(shù)的比例， 對(duì)于越靠上段表示的濾波電路越小，對(duì)于越靠下段表示的濾波電路越大。 即可以說(shuō)，越靠上段表示的濾波電路，平滑化的效果越大，越靠下段表示 的濾波電路，平滑化的效果越小。圖像處理電路25判定圖像數(shù)據(jù)的特性 (文本、圖形或圖象)，按照該判定結(jié)果，作為平滑化中使用的濾波電路， 從第1濾波電路 第8濾波電路選擇。例如，如果圖像是文本或圖形，就 不希望輪廓(邊緣)平滑化而模糊，所以圖像處理電路25使用平滑化的 效果比較小的濾波電路(例如第5濾波電路 第8濾波電路中的任意一 個(gè))。而圖像是圖象(image)時(shí)，由于要求平滑變化的灰度性，所以圖像 處理電路25使用平滑化效果較大的濾波電路(例如第1濾波電路 第4
濾波電路中的任意一個(gè))。另外，利用例如針對(duì)每個(gè)圖像數(shù)據(jù)對(duì)表示圖像 特性的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)的手法、分析圖像的頻率的手法，能實(shí)現(xiàn)圖像數(shù)據(jù)的 特性判定。
下面，具體說(shuō)明濾波電路251的結(jié)構(gòu)。
圖4是表示圖2中說(shuō)明的第1濾波電路的結(jié)構(gòu)的圖。如圖4所示，第 l濾波電路具有3個(gè)輸入端1011、 101c、 101r， 2個(gè)加法器102、 106， 2 個(gè)桶式移位器103、 107， 2個(gè)雙穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器104、 105，以及一個(gè)輸出 端108。在輸入端1011、 101c、 101r輸入從圖像數(shù)據(jù)抽出的3個(gè)像素值。 例如圖5所示，像素值為dl、 d2、 d3、 d4、 d5、 d6、 d7、 d8、 d9、 d10、 *"那 樣連續(xù)時(shí)，首先最初，由圖像處理電路25把像素值dl、 d2、 d3作為像素 組D1抽出。然后，像素值d2作為位于中央的注目像素的像素值C被輸 入到輸入端101c，像素值dl作為位于注目像素的左邊的周邊像素的像素 值L被輸入到輸入端1011，像素值d3作為位于注目像素的右邊的周邊像 素的像素值R被輸入到輸入端101r。
像素值L和像素值R在加法器102中被相加，成為T二L+R。像素值 C由桶式移位器103以2進(jìn)制，只向高位(上位)(左位)移位1位而進(jìn) 行計(jì)算。桶式移位器是通過(guò)進(jìn)行移位計(jì)算，對(duì)輸入值乘以或除以2的乘方 的移位計(jì)算機(jī)構(gòu)。圖4所示的桶式移位器103成為在圖6所示的狀態(tài)下連 線的結(jié)構(gòu)?；谠撏笆揭莆黄?03的移位計(jì)算，相當(dāng)于對(duì)輸入值(像素值 C)乘以"2"，所以在圖2中表示為"一2"。然后，基于加法器102的計(jì) 算結(jié)果"T"、基于桶式移位器103的計(jì)算結(jié)果"2C (=2XC)"，分別存儲(chǔ) 在雙穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器104、 105中。
接著，由圖像處理電路25把圖5的像素值d2、 d3、 d4作為像素組 D2抽出，像素值d2作為像素值L被輸入到輸入端1011，像素值d3作為 像素值C被輸入到輸入端101c，像素值d4作為像素值R被輸入到輸入端 101r。然后，對(duì)這些像素值L、 C、 R進(jìn)行上述的加法和移位計(jì)算。然后， 在將存儲(chǔ)在雙穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器104、 105中的計(jì)算結(jié)果"T"和"2C"提供 給加法器106的幾乎同時(shí)，基于加法器102和桶式移位器103的下一計(jì)算 結(jié)果(對(duì)像素值d2、 d3、 d4的加法和移位計(jì)算的結(jié)果)分別存儲(chǔ)在雙穩(wěn) 態(tài)多諧振蕩器104、 105中。
如果對(duì)加法器106供給"T"和"2C"，就用加法器106把它們相加。 然后，加法結(jié)果"T+2C"由桶式移位器107以2進(jìn)制向低位(右)移位 2位，而進(jìn)行計(jì)算。該移位計(jì)算相當(dāng)于把像素值C除以4，所以在圖中表 示為"一4"。然后，從桶式移位器107向輸出端108供給作為移位計(jì)算的 結(jié)果(T+2C) +4，它作為第1濾波電路的計(jì)算結(jié)果"Z"而輸出。該Z 的值意味著對(duì)圖5所示的像素d2進(jìn)行平滑化后的像素值。
接著，由圖像處理電路25把圖5的像素值d3、 d4、 d5作為像素組 D3抽出，對(duì)這些像素值進(jìn)行基于加法器102和桶式移位器103的處理的 同時(shí)，進(jìn)行對(duì)所述的像素組D2的基于加法器106和桶式移位器107的計(jì) 算。同樣，關(guān)于像素組D4以后，注目像素的位置逐一錯(cuò)開(kāi)，執(zhí)行與所述 相同的處理。雙穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器104、 105暫時(shí)保持中途的計(jì)算結(jié)果，實(shí) 現(xiàn)把處理流水線化的任務(wù)，據(jù)此，關(guān)于圖5所示的像素組D1、 D2、 D3、 D4，"，能連續(xù)進(jìn)行處理。通過(guò)該流水線處理使得處理高速化。另外，該 流水線處理的階段數(shù)(7亍一9)是"2"，它如圖2所示與加法器或減法 器的總數(shù)相同。
接著，圖7是表示圖2中說(shuō)明的第5濾波電路的結(jié)構(gòu)的圖。 如圖7所示，第5濾波電路具有3個(gè)輸入端5011、 501c、 501r， 3個(gè) 加法器502、 506、 510， 3個(gè)桶式移位器503、 507、 511， 2個(gè)雙穩(wěn)態(tài)多諧 振蕩器508、 509，以及一個(gè)輸出端512。在輸入端5011、 501c、 501r，與 第1濾波電路同樣，把從圖像數(shù)據(jù)抽出的3個(gè)像素值dl、 d2、 d3分別作 為像素值L、 C、 R輸入。像素值L和像素值R在加法器502相加，成為 T=L+R。像素值C，由桶式移位器503以2進(jìn)制向高位(左)移位1位， 而進(jìn)行計(jì)算。該移位計(jì)算相當(dāng)于對(duì)像素值C乘以"2"，所以在圖中表示為 2"。
接著，像素值C和從桶式移位器503供給的"2C"由加法器506相 加。然后，該加法結(jié)果"C+2C"由桶式移位器507以2進(jìn)制向高位(左) 移位1位，而進(jìn)行計(jì)算。該移位計(jì)算相當(dāng)于對(duì)像素值C乘以"2"，所以在 圖中表示為"一2"。然后，將作為基于桶式移位器507的移位計(jì)算的結(jié)果 的"2 (C+2C)"存儲(chǔ)在雙穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器509中，并且將從加法器502 供給的"T"存儲(chǔ)在雙穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器508中。這時(shí)，由圖像處理電路25把圖5的像素值d2、 d3、 d4作為像素組 D2而抽出，像素值d2作為像素值L而被輸入到輸入端5011，像素值d3 作為像素值C被輸入到輸入端501c，像素值d4作為像素值R被輸入到輸 入端501r。然后，對(duì)這些像素值L、 C、 R進(jìn)行上述的加法和移位計(jì)算。 即在第5濾波電路中，雙穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器508、 509，起到把處理流水線化 的作用，從而能把處理高速化。另外，該流水線處理的階段數(shù)是"2"，它 如圖2所示，成為比加法器或減法器的總數(shù)更少的數(shù)。
然后，把雙穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器508、 509中存儲(chǔ)的"T"和"2 (C+2C)" 提供給加法器510并相加。然后，把該加法結(jié)果"T+2 (C+2C)"由桶式 移位器511以2進(jìn)制向低位(右)移位3位而進(jìn)行計(jì)算。該移位計(jì)算相當(dāng) 于把像素值C除以8，所以在圖中表示為"一8"。然后，從桶式移位器507 把作為移位計(jì)算的結(jié)果的"{T+2 (C+2C) } + 8"供給到輸出端512，它作 為第5濾波電路的計(jì)算結(jié)果"Z"而輸出。該Z的值意味著對(duì)圖5所示的 像素d2進(jìn)行平滑化后的像素值。以下同樣地進(jìn)行，把注目像素的位置逐 一一個(gè)地移動(dòng)，執(zhí)行與所述相同的處理。
所述的圖4、圖7是關(guān)于第l濾波電路和第5濾波電路的說(shuō)明，但是 仿照第1濾波電路和第5濾波電路的結(jié)構(gòu)，能容易實(shí)現(xiàn)這些以外的濾波電 路的結(jié)構(gòu)。這里，如果用數(shù)學(xué)式表現(xiàn)第1濾波電路 第8濾波電路的結(jié)構(gòu)， 就變?yōu)閳D8所示那樣。在圖8中，L、 C、 R、 T、 Z是前述的值，對(duì)這些 值的"+ "的算符表示基于加法器的加法，"一"的算符表示基于減法器 的減法。而且，基于2的乘方的乘法、基于2的乘方的除法，意味著基于 桶式移位器的移位計(jì)算。
例如，如果以第二濾波電路為例，把對(duì)像素值"C"向高位移位3位 而計(jì)算的結(jié)果"8C"和像素值"C"相加，對(duì)該加法結(jié)果，向高位移位1 位而得到"2 (C+8C)"。該"2 (C+8C)"即"18C"相當(dāng)于對(duì)注目像素的 像素值"C"乘以作為"7: 18: 7"的中央的濾波器系數(shù)(第一濾波器系 數(shù))的"18"的結(jié)果(第一計(jì)算結(jié)果)。
另一方面，從對(duì)像素值"L"、 "R"相加后的"T"向高位移位3位而 計(jì)算的結(jié)果"8T"中，減去"T"，取得(8T—T)。該"8T—T"即"7T"， 相當(dāng)于對(duì)周邊像素的像素值的總和"T"乘以"7: 18: 7"的左右兩側(cè)的濾波器系數(shù)即"7"(第二濾波器系數(shù))的結(jié)果(第二計(jì)算結(jié)果)。
然后，對(duì)把它們相加后的{(8T—T) +2 (C+8C)}向低位移位5位 而計(jì)算，取得Z二 {(8T—T) +2 (C+8C)} +32。它相當(dāng)于把所述第一 計(jì)算結(jié)果和第二計(jì)算結(jié)果相加，把該相加結(jié)果除以與濾波器系數(shù)7: 18: 7 的總和的相當(dāng)?shù)?的冪(這里為25=32)的結(jié)果。
即圖8所示的濾波電路都按以下的步驟進(jìn)行濾波。首先，進(jìn)行基于加 法器的加法或基于減法器的減法或基于桶式移位器的移位計(jì)算，從而得到 將注目像素的像素值乘以第一濾波器系數(shù)的第一計(jì)算結(jié)果。另一方面，通 過(guò)進(jìn)行基于加法器的加法或基于減法器的減法或基于桶式移位器的移位 計(jì)算，而得到對(duì)多個(gè)周邊像素的像素值分別乘以第二濾波器系數(shù)的第二計(jì) 算結(jié)果。然后，用加法器把第一計(jì)算結(jié)果和第二計(jì)算結(jié)果相加，通過(guò)桶式 移位器，把該相加結(jié)果除以與濾波器系數(shù)的總和相當(dāng)?shù)?的乘方，并輸出 其除法結(jié)果。
根據(jù)上述的實(shí)施例，不使用乘法器和除法器，由加法器、減法器和桶 式移位器構(gòu)成濾波電路251，所以與以往相比，能實(shí)現(xiàn)更低成本和低耗電。 此外，加法器和減法器比乘法器和除法器的處理速度快，并且使用雙穩(wěn)態(tài) 多諧振蕩器，把處理流水線化，所以能把濾波處理高速化。特別是，對(duì)于 利用容量較小的電池等電源17而動(dòng)作的圖像顯示裝置1，處理高速化且耗 電的降低也非常重要。在本實(shí)施例中，能處理雙方的課題。
此外，根據(jù)本實(shí)施例，在濾波電路251中，與注目像素的像素值C相 乘的濾波器系數(shù)(第一濾波器系數(shù))占全部濾波器系數(shù)的總和的比例恒常 地為50%以上。據(jù)此，能維持由抖動(dòng)法表現(xiàn)的灰度，并且能抑制偽輪廓等 圖像質(zhì)量惡化。根據(jù)本實(shí)施例，按照?qǐng)D像的特性(文本、圖形或圖象)， 能分開(kāi)使用適當(dāng)?shù)臑V波電路251。
也可以把上述的實(shí)施例變形如下。
用圖2所示的全部濾波電路251同時(shí)進(jìn)行濾波，從多個(gè)濾波結(jié)果選擇 適當(dāng)?shù)臑V波結(jié)果而使用。這時(shí)，由于允許的計(jì)算時(shí)間或成本的制約等，可 使用的加法器和減法器的數(shù)目變化，因此使用的濾波電路251的結(jié)構(gòu)也變 化。例如，如果允許使用5個(gè)加法器和減法器，就能使用圖2所示的全部 的濾波電路251。這時(shí)，圖像處理電路25能選擇8種計(jì)算結(jié)構(gòu)(像素值)。
此外，如果也考慮不進(jìn)行基于濾波電路251的濾波的選擇分支，可以選擇 9種像素值。
此外，如果允許使用4個(gè)加法器和減法器，則能夠使用圖2所示的濾 波電路251中的加法器*減法器的數(shù)量為4以下的，即第1 第3、第5、 第7、第8濾波電路。這時(shí)，圖像處理電路25能選擇6種計(jì)算結(jié)果(像素 值)。如果也考慮不進(jìn)行基于濾波電路251的濾波的選擇分支(肢)，則能 夠選擇7種像素值。
此外，如果允許使用3個(gè)加法器和減法器，則能夠使用圖2所示的濾 波電路251中的加法器和減法器的數(shù)量為3以下的，即第l、第5、第7、 第8濾波電路。這時(shí)，圖像處理電路25能選擇4種計(jì)算結(jié)果(像素值)。 如果也考慮不進(jìn)行基于濾波電路251的濾波的選擇分支，則5種像素值的 選擇就成為可能。
如果是顯示抖動(dòng)圖像的圖像顯示裝置，就能應(yīng)用實(shí)施方式中描述的技 術(shù)，除了稱作電子紙那樣的富有可移動(dòng)性的顯示體，也能在個(gè)人電腦或 PDA (Personal Digital Assistants)的液晶顯示器中應(yīng)用。
如上所述，為了一邊維持抖動(dòng)圖像的灰度， 一邊防止圖像質(zhì)量惡化， 而在濾波電路251中，與注目像素的像素值相乘的濾波器系數(shù)占全部濾波 器系數(shù)的總數(shù)的比例為可以為50%以上。這樣的濾波方法并不局限于實(shí)施 例中描述的濾波電路(硬件)，也能由CPUll可執(zhí)行的軟件實(shí)現(xiàn)。在該軟 件中記述有CPU11對(duì)圖像數(shù)據(jù)中包含的注目像素的像素值乘以第一濾波 器系數(shù)，取得第一計(jì)算結(jié)果的步驟；對(duì)多個(gè)周邊像素的像素值分別乘以第 二濾波器系數(shù)，取得第二計(jì)算結(jié)果的步驟；把第一計(jì)算結(jié)果和第二計(jì)算結(jié) 果相加，把相加結(jié)果除以第一濾波器系數(shù)和第二濾波器系數(shù)的總和，輸出 該除法結(jié)果的步驟。能以記錄在磁帶、磁盤、軟盤(注冊(cè)商標(biāo))、光記錄 介質(zhì)、光磁記錄介質(zhì)、CD (Compact Disk)、 DVD (Digital Versatile Disk)、 RAM等記錄介質(zhì)中的狀態(tài)提供該軟件(程序)。
權(quán)利要求
1.一種濾波電路，其特征在于，包括加法器或減法器；通過(guò)移位計(jì)算，進(jìn)行2的乘方的乘法或除法的移位計(jì)算裝置；通過(guò)進(jìn)行基于所述加法器的加法或基于所述減法器的減法，或者基于所述移位計(jì)算裝置的移位計(jì)算，而取得對(duì)圖像數(shù)據(jù)中包含的注目像素的像素值乘以第一濾波器系數(shù)后的第一計(jì)算結(jié)果；通過(guò)進(jìn)行基于所述加法器的加法或基于所述減法器的減法，或者基于所述移位計(jì)算裝置的移位計(jì)算，取得對(duì)與所述注目像素相鄰的多個(gè)周邊像素的像素值分別乘以第二濾波器系數(shù)的第二計(jì)算結(jié)果；用所述加法器把所述第一計(jì)算結(jié)果和所述第二計(jì)算結(jié)果相加；把該相加結(jié)果通過(guò)所述移位計(jì)算裝置除以2的乘方，并輸出該除法結(jié)果，所述2的乘方與為了獲得所述第二計(jì)算結(jié)果而對(duì)所述多個(gè)周邊像素的像素值使用的所述第二濾波器系數(shù)和所述第一濾波器系數(shù)的總和相當(dāng)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的濾波電路，其特征在于 使用如下那樣的所述第一濾波器系數(shù)和所述第二濾波器系數(shù)，即用所述第一濾波器系數(shù)除以所述第一濾波器系數(shù)和所述第二濾波器系數(shù)的總 和的值總是為0.5以上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的濾波電路，其特征在于-所述注目像素為一個(gè)，所述周邊像素為2個(gè)；所述第二濾波器系數(shù)、所述第一濾波器系數(shù)和所述第二濾波器系數(shù)各 自的比為1: 2: 1， 7: 18: 7， 3: 10: 3， 5: 22: 5， 1: 6: 1， 3: 26: 3, 1: 14: 1， 1: 30: l中的至少其中一個(gè)比值。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的濾波電路，其特征在于具有暫時(shí)保持基于所述加法器或所述減法器和所述移位計(jì)算裝置的 計(jì)算結(jié)果的暫時(shí)存儲(chǔ)裝置；由所述暫時(shí)存儲(chǔ)裝置暫時(shí)保持所述計(jì)算結(jié)果，并由所述加法器或所述 減法器和所述移位計(jì)算裝宣進(jìn)行流水線處理。
5. —種圖像處理電路，其特征在于 具有權(quán)利要求1 4中的任意一項(xiàng)所述的濾波電路，即所述第一濾 波器系數(shù)和所述第二濾波器系數(shù)的比分別不同的多個(gè)濾波電路；判定所述圖像數(shù)據(jù)的特性，按照該判定結(jié)果，選擇所述多個(gè)濾波電路 中的其中一個(gè)而使用。
6. —種濾波方法，其特征在于，包括第一步驟，其中通過(guò)基于加法器的加法或基于減法器的減法，或者用 于進(jìn)行2的乘方的乘法或除法的移位計(jì)算，取得把圖像數(shù)據(jù)中包含的注目 像素的像素值乘以第一濾波器系數(shù)的第一計(jì)算結(jié)果；第二步驟，其中通過(guò)基于加法器的加法或基于減法器的減法，或者用 于進(jìn)行2的乘方的乘法或除法的移位計(jì)算，取得對(duì)與所述注目像素相鄰的 多個(gè)周邊像素的像素值分別乘以第二濾波器系數(shù)的第二計(jì)算結(jié)果；第三步驟，其中用加法器把所述第一計(jì)算結(jié)果和所述第二計(jì)算結(jié)果相加；第四步驟，其中通過(guò)移位計(jì)算，把所述第三步驟中的相加結(jié)果除以2 的乘方，并輸出該除法結(jié)果，所述2的乘方與為了獲得所述第二計(jì)算結(jié)果 而對(duì)所述多個(gè)周邊像素的像素值使用的所述第二濾波器系數(shù)和所述第一 濾波器系數(shù)的總和相當(dāng)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的濾波方法，其特征在于 在所述第一步驟、所述第二步驟和所述第四步驟中，使用如下那樣的所述第一濾波器系數(shù)和所述第二濾波器系數(shù)即用所述第一濾波器系數(shù)除以所述第一濾波器系數(shù)和所述第二濾波器系數(shù)的總和的值總是為0.5以 上。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種由加法器、減法器、桶式移位器構(gòu)成濾波電路，所以成為以低成本和低耗電工作的濾波電路。此外，不使用比加法器、減法器的處理速度更慢的乘法器和除法器，而使用雙穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器進(jìn)行流水線化，所以濾波處理的高速化成為可能。此外，在濾波電路中，與注目像素相乘的濾波器系數(shù)占全部濾波器系數(shù)的總數(shù)的比例是50％以上，所以能維持由抖動(dòng)法表現(xiàn)的灰度，并且能防止偽輪廓等的圖像質(zhì)量惡化。從而與使用乘法器或除法器時(shí)相比，能以更低成本或更低耗電實(shí)現(xiàn)圖像的平滑化。并且對(duì)抖動(dòng)圖像進(jìn)行用于平滑化的濾波時(shí)，也防止了偽輪廓之類的圖像質(zhì)量惡化。
文檔編號(hào)H04N5/202GK101175150SQ20071016797
公開(kāi)日2008年5月7日 申請(qǐng)日期2007年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月31日
發(fā)明者小野義之 申請(qǐng)人:精工愛(ài)普生株式會(huì)社