專利名稱：信號(hào)濾波的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一信號(hào)濾波的方法，在此可將信號(hào)幅度賦值于一個(gè)量化兩維參考平面，而為對(duì)有用信號(hào)成分進(jìn)行放大，在濾出直流成分和高頻成分后，可將一經(jīng)過(guò)濾波的信號(hào)加到未經(jīng)濾波的輸入信號(hào)。
同時(shí)本發(fā)明也涉及一個(gè)信號(hào)濾波裝置，其中，信號(hào)幅度被賦值于一個(gè)量化兩維參考平面，在此裝置中設(shè)置有將輸入信號(hào)分路的分向?yàn)V波器和在一濾波支路中設(shè)置的頻率相關(guān)濾波器。
這樣的裝置特別適用于電子圖象處理儀器中能改善圖象質(zhì)量。這類圖象過(guò)程特別會(huì)在數(shù)字圖象處理領(lǐng)域出現(xiàn)，而借助這種濾波裝置將改善其信息表達(dá)力?，F(xiàn)有技術(shù)一個(gè)公知的濾波裝置如EP-B-0051068中所述。然而事實(shí)表明，這一公知方法和裝置在當(dāng)有用信號(hào)的幅度不是顯著大于所疊加的干擾信號(hào)的幅度時(shí)，就不能獲得滿意的結(jié)果。這就使得信噪比很小的信號(hào)不能得到充分的濾波，例如在一表面僅有很弱的且有較規(guī)律的圖紋結(jié)構(gòu)時(shí)的圖象信號(hào)的情況下，使用傳統(tǒng)方法在干擾信號(hào)存在較弱時(shí)，就不能得出足夠清晰、結(jié)構(gòu)分明的外形輪廓。
因此本發(fā)明的目的是對(duì)前述現(xiàn)有技術(shù)加以改進(jìn)，以便能對(duì)信噪比小的信號(hào)進(jìn)行有效的濾波。
按照本發(fā)明，這一任務(wù)是這樣解決的，即欲進(jìn)行濾波的信號(hào)成分在經(jīng)至少一級(jí)輪廓濾波作頻率濾波之后，將此欲濾波成分中幅度超過(guò)予定閥值的分量去除，此閥值隨輸入信號(hào)幅度的大小作相應(yīng)調(diào)整;而在完成全濾波信號(hào)前，將為產(chǎn)生此全濾波信號(hào)輪廓濾波級(jí)的輸出信號(hào)從頻率濾波器的輸出信號(hào)中減去。
本發(fā)明的另一目的是對(duì)前述現(xiàn)有技術(shù)的裝置進(jìn)行改進(jìn)，使其能適應(yīng)本發(fā)明的方法。
這一任務(wù)按照本發(fā)明解決如下頻率相關(guān)濾波器至少設(shè)有一下限頻率，此濾波器的輸出信號(hào)在一分向?yàn)V波器區(qū)域內(nèi)進(jìn)行分路，使其不僅傳送到至少一消除輪廓信號(hào)成分的輪廓濾波器，還傳送到一個(gè)減法級(jí)，在其為除去噪音的區(qū)域內(nèi)，把輪廓濾波器的輸出信號(hào)從濾波器的輸出信號(hào)中減去。
借助本發(fā)明的方法，通過(guò)級(jí)聯(lián)的多級(jí)輪廓濾波，幾乎可以實(shí)現(xiàn)對(duì)噪音部分進(jìn)行任何準(zhǔn)確程度的檢波。與現(xiàn)有的公知技術(shù)方法不同，這里不僅々是在濾波支路中消除噪音，而是相反，首先在一附加濾波平面中，從欲濾波的信號(hào)中消除輪廓信號(hào)部分。這一附加濾波平面的目的是予先準(zhǔn)備一個(gè)信號(hào)，該信號(hào)盡可能不含有輪廓信息，并通過(guò)這一信號(hào)使得能在其與一個(gè)基本上是一高通濾波器的輸出相減時(shí)，不致削弱該輪廓信息。采用這樣的濾波方法，就可能實(shí)現(xiàn)對(duì)在一個(gè)包含很大干擾的輸入信號(hào)中的本身特別弱的輪廓信號(hào)加以放大。特別是它可以實(shí)現(xiàn)那些輪廓信息的幅度小于與輪廓信號(hào)相混的噪音幅度的輪廓信息進(jìn)行放大。在處理圖象信息中，甚至在例如圖紋結(jié)構(gòu)影象微弱的背景區(qū)域，亦能對(duì)模糊的信號(hào)中的這些信號(hào)加以放大。這種放大可以在不知道輸入信號(hào)內(nèi)容信息的情況下進(jìn)行。與至少必須知道要尋找的是什么的圖象識(shí)別方法相反，通過(guò)這一方法能發(fā)現(xiàn)未知的輪廓信息。
按本發(fā)明的一最佳實(shí)施方案，不同強(qiáng)度的輪廓依次在以下各濾波器區(qū)域內(nèi)消除。這樣級(jí)聯(lián)的優(yōu)點(diǎn)是，每一級(jí)濾波元件的設(shè)計(jì)可以直接針對(duì)在信號(hào)流向上殘余輪廓強(qiáng)度增高的噪音成分。
按本發(fā)明的另一最佳實(shí)施方案，至少在一輪廓濾波級(jí)內(nèi)至少設(shè)置一各向異性低通濾波器，它可以予定的方向和長(zhǎng)度對(duì)輪廓部分進(jìn)行檢波。應(yīng)用各向異性具有這樣的優(yōu)點(diǎn)，即為了識(shí)別一個(gè)輪廓不僅々是求出持定坐標(biāo)上的信息幅度，而且還在于利用由在該參考平面內(nèi)一定的變化方向上依次排列的幅度曲線所標(biāo)明的輪廓。干擾信號(hào)則相反，它們基本上是按統(tǒng)計(jì)分布形式出現(xiàn)的。因此為了檢出弱的輪廓信號(hào)，采用各向異性低通濾波器是恰當(dāng)?shù)?，為此就需要?yīng)用參考平面內(nèi)比較多的坐標(biāo)。
按本發(fā)明的又一最佳實(shí)施方案，在一個(gè)輪廓濾波級(jí)內(nèi)至少設(shè)置兩個(gè)分級(jí)部件，它們?cè)O(shè)置有在參考平面內(nèi)具有不同定向的各向異性低通濾波器。通過(guò)在一輪廓濾波級(jí)內(nèi)安置不同定向的各向異性低通濾波器，就可能較可靠地在每一輪廓濾波級(jí)找到可預(yù)選強(qiáng)度的輪廓。這使得可能對(duì)后續(xù)輪廓濾波級(jí)作最佳設(shè)計(jì)，因此超過(guò)一定強(qiáng)度的輪廓，很大可能不再出現(xiàn)在后面各級(jí)中。
按本發(fā)明的又一優(yōu)選實(shí)施方案，可以這樣來(lái)消除參考平面內(nèi)被離析出的信號(hào)部分，即將對(duì)應(yīng)于相關(guān)坐標(biāo)的信號(hào)幅度值設(shè)置為零。這種賦值為零的好處在于，在隨后的數(shù)字處理中，對(duì)欲進(jìn)行的應(yīng)答過(guò)程僅需很少的運(yùn)算就能實(shí)現(xiàn)。因而能實(shí)現(xiàn)高速處理，這在圖象再生技術(shù)領(lǐng)域或通訊領(lǐng)域使用的設(shè)備中，能容許很高的傳送速度。被離析出的幅度很可能帶有較強(qiáng)的干擾。
本發(fā)明的進(jìn)一步細(xì)節(jié)可以下面詳細(xì)的說(shuō)明和附圖給出。這些附圖列舉說(shuō)明本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案，它們是

圖1為表達(dá)本濾波方法原理過(guò)程的電路方框圖;
圖2為一并聯(lián)連接有分級(jí)部件的輪廓濾波級(jí)的方框電路圖;
圖3為具有級(jí)聯(lián)輪廓濾波級(jí)裝置的部分方框電路圖;
圖4為具有級(jí)聯(lián)輪廓濾波級(jí)裝置的另一方面的圖示;
圖5為具有級(jí)聯(lián)輪廓濾波級(jí)裝置在輸入?yún)^(qū)域的圖示;
圖6為輸入?yún)^(qū)域信號(hào)變化曲線的簡(jiǎn)化一維信號(hào)圖示;
圖7為由圖6所示信號(hào)變化檢波得的具有相應(yīng)大幅度的輪廓信號(hào)的圖示;
圖8為圖6中信號(hào)在按圖7所示進(jìn)行消除后得到的輪廓的信號(hào)曲線的圖示;
圖9為圖8所示信號(hào)在采用三個(gè)鄰接座標(biāo)的低通濾波器中經(jīng)低通濾波所得的信號(hào)曲線;
圖10為在考慮到圖9所標(biāo)出閥值時(shí)圖9的信號(hào)曲線的剩余信號(hào);
圖11為借助數(shù)字計(jì)算機(jī)實(shí)施本濾波法的算法原理流程圖;
圖12為說(shuō)明相應(yīng)一掃描平面坐標(biāo)的幅度值的原理圖;和圖13給出了消除單個(gè)信號(hào)成份的流程圖。
一信號(hào)濾波裝置主要由一分向?yàn)V波器(1)構(gòu)成，在(1)中從輸入端(2)來(lái)的輸入信號(hào)被分路入一通過(guò)支路(3)和一濾波支路(4)。引入濾波支路(4)的輸入信號(hào)部分首先送入高通濾波器(5)，該高通具有兩維信號(hào)工作方式?；诟咄V波器(5)這種兩維信號(hào)工作方式，在進(jìn)行高通濾波時(shí)就可以在一數(shù)字化的參考平面(6)內(nèi)對(duì)座標(biāo)軸(7，8)的分布以它們相應(yīng)的幅度值來(lái)考慮可予定位的圖象點(diǎn)。不用高通濾波(5)原則上也可以使用帶通濾波器。對(duì)應(yīng)參考平面(6)內(nèi)坐標(biāo)軸(7，8)的圖象點(diǎn)原理布置圖如圖12所示。從圖1給出的裝置的方框電路圖結(jié)構(gòu)可以明顯地看出，在信號(hào)流方向上在高通濾波器(5)的后面設(shè)置有一濾波器分岔(9)，離開高通濾波器(5)的信號(hào)在此被分路到一耦合支路(10)和一輪廓濾波支路(11)。在輪廓濾波支路(11)內(nèi)設(shè)置有輪廓濾波級(jí)，在其中輪廓成分被檢波出，而由此輪廓濾波級(jí)出來(lái)通過(guò)濾波支路(11)繼續(xù)傳送的信號(hào)成份被去除。根據(jù)欲得到的濾波結(jié)果，可以僅采用一個(gè)輪廓濾波級(jí)(12)，或采用多個(gè)串聯(lián)的輪廓濾波級(jí)(12)。在使用多個(gè)串聯(lián)輪廓濾波級(jí)電路時(shí)，應(yīng)該在信號(hào)流向上首先消除強(qiáng)輪廓，隨后再消除較模糊的輪廓。
由輪廓濾波支路(11)出來(lái)的信號(hào)在減法級(jí)(13)中，從通過(guò)耦合支路(10)繼續(xù)傳送的信號(hào)分量中減去。從而在此減法級(jí)(13)的輸出端(14)出現(xiàn)在很大程度上去除了噪音成分的輪廓信號(hào)可供使用。此信號(hào)在放大級(jí)(15)中放大，隨后在合并控制級(jí)(16)中與通過(guò)支路(3)連續(xù)傳送的輸入信號(hào)部分相加。由此在輸出端(17)產(chǎn)生一可測(cè)定的信號(hào)，此信號(hào)與輸入端(2)的信號(hào)相比具有明顯提高的信噪比。
在放大級(jí)(15)和輸出端(14)之間可以接入一個(gè)選擇器，借助它可以消去對(duì)應(yīng)參考平面內(nèi)各別的信號(hào)幅度。如在參考平面(13)內(nèi)的一些坐標(biāo)賦給它們的幅度值不為零，而在緊鄰這一工作坐標(biāo)的周圍卻沒(méi)有不為零的幅度賦值坐標(biāo)，這些幅度值很可能來(lái)自干擾，而不相應(yīng)于任何有用信號(hào)成分。使用這一選擇器就有可能濾出這樣的干擾。這樣所發(fā)現(xiàn)的坐標(biāo)將相當(dāng)于零值，或者至少是與零十分接近的值。
對(duì)如圖12所示參考平面(6)內(nèi)的幅度分配進(jìn)行的這種選擇過(guò)程的實(shí)例如圖13所述。首先檢查坐標(biāo)E，看它的值是否不等于零。如果不是，可接著檢驗(yàn)最鄰近的一個(gè)圖象點(diǎn)。如果正的坐標(biāo)賦值幅度不為零，那么就對(duì)它周圍緊鄰的坐標(biāo)逐個(gè)進(jìn)行檢驗(yàn)，直到發(fā)現(xiàn)幅度不為零的值。在發(fā)現(xiàn)這樣一個(gè)幅度值時(shí)，即對(duì)后一個(gè)圖象點(diǎn)作同樣分析。若在E周圍緊鄰的所有坐標(biāo)幅值均為零時(shí)，就把坐標(biāo)E所賦的幅度值也置為零。原則上說(shuō)有可能在檢驗(yàn)下一個(gè)圖象點(diǎn)時(shí)，針對(duì)一定的坐標(biāo)的幅度值來(lái)考慮在前一個(gè)周期所得到的信息?；谫M(fèi)時(shí)少的數(shù)字化方法對(duì)值為零或否進(jìn)行檢測(cè)，按圖13中的流程也就可以很少時(shí)間進(jìn)行對(duì)每個(gè)圖象點(diǎn)的檢測(cè)。
圖2給出了帶有并行連接分級(jí)元件(18)的輪廓濾波級(jí)(12)的結(jié)構(gòu)圖。欲予濾波的信號(hào)被引至濾波級(jí)輸入端(19)，并在濾波分支(20)處分別導(dǎo)入分級(jí)元件(18)和檢波器(21)。每一分級(jí)元級(jí)(18)由一各向異性低通濾波器(22)和一閥值部件(23)組成。使用閥值部件(23)能將小于予定閥值(24)的信號(hào)部分消除，而讓大于閥值(24)的信號(hào)部分不變地通過(guò)，或乘以一放大因子。特別要考慮的是對(duì)于正和負(fù)的幅度要設(shè)置同樣的閥值(24)。各向異性低通(22)表明在參考平面(6)內(nèi)為定向?yàn)V波。例如一個(gè)簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)的各向異性低通(22)是在坐標(biāo)軸(7，8)方向定向，其在參考平面(6)所使用的區(qū)域，其寬度基本上為一量化級(jí)寬度，而其長(zhǎng)度則為予先給定的量化級(jí)數(shù)。簡(jiǎn)單低通(22)的長(zhǎng)度例如可以取3或5個(gè)量化級(jí)。除了在坐標(biāo)軸(7，8)上定向外，為了發(fā)現(xiàn)傾斜通過(guò)的輪廓，也可以予先確定低通(22)任意其他方向。閥值部件(23)的輸出端和邏輯元件(25)相聯(lián)，它可采用邏輯“或”元件。邏輯元件(25)的輸出端與檢波器(21)相聯(lián)，其中將邏輯元件(25)提供的信號(hào)減去通過(guò)濾波器輸入端(19)引入的信號(hào)。這樣就實(shí)現(xiàn)了消去在分級(jí)元件(18)區(qū)域內(nèi)得到的輪廓。
圖3給出了輸入級(jí)區(qū)域?qū)崿F(xiàn)級(jí)聯(lián)濾波器的結(jié)構(gòu)元件詳細(xì)電路圖。圖3的電路和圖4和圖5的電路一塊形成濾波器的整個(gè)電路。圖3濾波級(jí)的結(jié)構(gòu)元件通過(guò)連接端(26、27、28、29)和圖4的結(jié)構(gòu)元件相聯(lián)，圖4的結(jié)構(gòu)元件通過(guò)連接端(30、31、32、33)和圖5的結(jié)構(gòu)元件相聯(lián)。
通過(guò)濾波分岔(9)引入第一輪廓濾波級(jí)(12)的信號(hào)在閥值部件(23)以一個(gè)作電平匹配的閥值特征曲線賦值。為了確定閥值(24)設(shè)置了適配元件(34)，為其作成了適配特性曲線(35)。借助此適配特性曲線給定欲濾波信號(hào)的正負(fù)幅度成分的對(duì)稱的閥值。此外，在輸入端(2)施加的輸入信號(hào)被導(dǎo)入到適配元件(34)上，并根據(jù)這一輸入信號(hào)的實(shí)際幅度通過(guò)適配特性曲線(35)求得此時(shí)的閥值。對(duì)應(yīng)于輸入信號(hào)幅值等于零時(shí)的閥值(24)有一個(gè)最小值，而此適配特性曲線由這個(gè)最小閥值開始向外延伸成一個(gè)參考平面，該參考平面由一閥值軸和一幅度軸限定，并且最好具有減小的梯度。適配特性曲線的變化最好和欲濾波輸入信號(hào)(2)的信噪比的與電平相關(guān)的變化成比例。閥值特性曲線根據(jù)欲濾波信號(hào)的信噪比，根據(jù)所采用的量化單元，或根據(jù)欲濾波信號(hào)的其它已知信息確定。為了確定不同輪廓濾波級(jí)的閥值(24)可以使用不同閥值特性曲線和適配特性曲線(35)。
在一隨后的濾波級(jí)(12)中閥值部件(23)相串聯(lián)，它們的各向異性低通(22)總具有不同的定向，這里所用的各向異性低通濾波器(22)總具有一個(gè)量化級(jí)的濾波寬度和3量化級(jí)濾波長(zhǎng)度。因此這一低通濾波器特別適用于發(fā)現(xiàn)粗輪廓、亦即具有較高信號(hào)幅度的輪廓。在構(gòu)成放大級(jí)(15)的分級(jí)元件(18)中的閥值元件(23)的閥值(24)最好同樣選擇。
在圖4給出了另外兩個(gè)構(gòu)成第二輪廓濾波級(jí)(12)的分級(jí)元件(18)，它們與圖3中和前兩個(gè)分級(jí)元件(18)相串聯(lián)。第4個(gè)分級(jí)元件(18)的輸出信號(hào)饋送至下一個(gè)輪廓濾波級(jí)(12)的輸入端。為了發(fā)現(xiàn)較細(xì)的輪廓，第三個(gè)輪廓濾波級(jí)(12)具有較長(zhǎng)構(gòu)形的各相異性低通濾波器(22)。圖4描述第三個(gè)輪廓濾波器級(jí)的各向異性低通濾波器，它具有一量化級(jí)的濾波器寬度和五量化級(jí)的濾波器長(zhǎng)度。
根據(jù)圖4第三個(gè)輪廓濾波級(jí)(12)還可以連接另外的輪廓濾波級(jí)(12)。信號(hào)流向上的最后一個(gè)輪廓濾波級(jí)(12)的輸出信號(hào)將饋入減法級(jí)(13)，并從通過(guò)耦合支路(10)饋入的信號(hào)中減去。放大級(jí)(15)根據(jù)圖5的結(jié)構(gòu)形式裝設(shè)有一限幅元件(36)，其中設(shè)置有放大特性曲線(37)，并通過(guò)一適配元件(39)規(guī)定最大輸出值(38)，此適配器根據(jù)輸入端(2)輸入信號(hào)的幅值調(diào)整此最大輸出值(38)。適配元件(39)例如可以具有線性特性，它使得可為正、負(fù)幅值對(duì)稱地予設(shè)最大輸出值(38)。適配器(39)的這一特性基本上可作成線性的，因而能將最大輸出值(38)與輸入信號(hào)幅度作線性相關(guān)。可適當(dāng)?shù)貙?duì)放大特性曲線(37)進(jìn)行補(bǔ)償。
限幅元件(36)的輸出和匯合級(jí)(16)相連，在此將限幅元件(36)的輸出信號(hào)加到輸入信號(hào)上。
在圖中給出了相對(duì)于時(shí)間軸(41)和幅度軸(42)的高通(5)輸出端的典型信號(hào)曲線(40)。圖7表示第一輪廓濾波級(jí)(12)的閥值元件(23)的輸出信號(hào)(43)，圖8則為通過(guò)檢波器(21)將閥值元件(23)的輸出信號(hào)(43)從高通(5)的輸出信號(hào)(40)中減去而得的輸出信號(hào)(44)。
圖9表示借助具有相應(yīng)放大因子的低通濾波器對(duì)圖8中信號(hào)濾波所得的信號(hào)。為此采用了一其濾波寬度為一量化級(jí)、濾波長(zhǎng)度為三量化級(jí)的各向異性低通濾波器(22)。因而由此產(chǎn)生的輸出信號(hào)(45)具有較之輸出信號(hào)(43)大的幅值和另一動(dòng)態(tài)特性。在計(jì)及圖9所示閥值(24)時(shí)，在消除輪廓后就得到如圖10中那樣的輸出信號(hào)(46)。
將主要過(guò)程實(shí)現(xiàn)為數(shù)字計(jì)算機(jī)程序的原理流程圖如圖11所示。這里各軟件模塊均被給予與圖3至5中相對(duì)應(yīng)配置的電路部件相同的標(biāo)號(hào)。輸入信號(hào)首先經(jīng)一模擬高通濾波器(5)的軟件模塊濾波，隨后被導(dǎo)送到設(shè)置有一適配閥值特性曲線的閥值元件(23)。然后通過(guò)一模擬檢波器(21)的模塊使得在被檢波輪廓區(qū)域內(nèi)減少輪廓信號(hào)。在后面一濾波級(jí)設(shè)置如圖11所示組成形式的兩個(gè)各向異性低通濾波器(22)，它們例如取坐標(biāo)軸(7，8)方向的定向。接著此各向異性低通濾波器(22)的輸出被再引導(dǎo)送至模擬適配閥值部件(23)的模塊。閥值部件(23)的輸出值與檢波器(21)的輸出值被并聯(lián)連接到邏輯元件(25)以實(shí)現(xiàn)它們相互之間的“或”組合。邏輯元件(25)的輸出在后面一輪廓濾波級(jí)(12)再次經(jīng)過(guò)各相異性低通濾波器(22)和適配閥值部件(23)濾波，而該對(duì)應(yīng)閥值部件(23)的輸出值和被串聯(lián)接入的邏輯部件(25)的輸出信號(hào)互相關(guān)連地送到另一邏輯部件(25)。在信號(hào)流通方面最后一個(gè)邏輯元件(25)的輸出信號(hào)被送到減法級(jí)(13)以便由帶有噪音信號(hào)的輪廓信號(hào)中消除噪音信號(hào)，并在匯合控制(13)區(qū)域?qū)⒋溯喞盘?hào)加進(jìn)圖象信號(hào)之前，在放大級(jí)(15)進(jìn)行放大和在必要時(shí)對(duì)此輪廓信號(hào)加以限幅。
圖11中以相同標(biāo)號(hào)注明的模塊，例如說(shuō)，可以作為子程序來(lái)實(shí)現(xiàn)，它們將在一流程控制中所規(guī)定的時(shí)刻被調(diào)用。
本方法和裝置可以在許多能對(duì)分配于一參考平面的信號(hào)變化進(jìn)行濾波的實(shí)用場(chǎng)合得到應(yīng)用。一典型的例子是對(duì)圖象在再生技術(shù)中進(jìn)行濾波。
但敢可想象到許多其它方面的應(yīng)用可能性。例如在圖象處理方面，由此可以改善通過(guò)電視圖文設(shè)備或傳真電話傳送的圖象信息和質(zhì)量，但也可以對(duì)電視圖象、視頻裝置上顯現(xiàn)的圖形或衛(wèi)星圖象進(jìn)行濾波處理，以便加工出圖象內(nèi)消失的輪廓。這種方法和裝置一般也可以被應(yīng)用于除圖象加工以外的領(lǐng)域。原則上，在所有利用可將信號(hào)變化過(guò)程列入一平面內(nèi)的場(chǎng)合都會(huì)出現(xiàn)有用信號(hào)成分被干擾信號(hào)所疊加的問(wèn)題。這里僅舉測(cè)取一平面上的溫度分布圖為例。在一以多維參數(shù)空間表達(dá)的參數(shù)狀態(tài)下，亦能采取的或者是以每次三維的部分組成進(jìn)行濾波處理，或者是按照例如圖11和13所述的處理算法進(jìn)行向量處理，即在各自的作業(yè)中，給欲處理的參數(shù)均作適應(yīng)于向量和矩陣運(yùn)算的多維化配置。
進(jìn)一步也可以想到，將設(shè)有在級(jí)(15、16)作進(jìn)一步處理的輸出信號(hào)(14)看作是去除了干擾的輪廓信號(hào)，從而能被應(yīng)用于例如圖形識(shí)別領(lǐng)域的任務(wù)中作為特徵提取級(jí)的輸入信號(hào)。
在針對(duì)圖1所示稍加改變的實(shí)施方案中，為了盡可能減少有時(shí)可能發(fā)生的輸出的殘余誤差，最好在輪廓濾波器(12)中的一個(gè)設(shè)置一矯正曲線。此矯正曲線的變化最好這樣選擇，即在附加這一矯正曲線后輪廓信號(hào)的變化應(yīng)基本上不受輸入信號(hào)的隨電平改變的信噪比的改變的影響。由此來(lái)近似地實(shí)現(xiàn)不隨電平變化的信噪比。采用這種工作方式時(shí)所考慮的是，減法級(jí)(13)作為消隱級(jí)工作，此消隱級(jí)則受信號(hào)流方向上的最后一濾波級(jí)(12)的控制。這樣即使在經(jīng)由減法級(jí)(13)區(qū)域內(nèi)的耦合支路(10)到達(dá)的信號(hào)與在信號(hào)流向上的最后一濾波級(jí)(12)中予置的“零”不一致時(shí)，總還是要將其置為“零”。
這樣的矯正曲線也可以考慮在圖3所示的實(shí)施方案中實(shí)現(xiàn)。在此，該矯正曲線將適于設(shè)置在檢波器(21)的輸出區(qū)域。
權(quán)利要求
1.一種信號(hào)濾波方法，其中信號(hào)幅度可賦值于一量化兩維參考平面上，而為將有用信號(hào)放大，在濾出直流成分和高頻成分之后，將經(jīng)濾波的信號(hào)加到未經(jīng)濾波的輸入信號(hào)上，其特征是在欲予濾波的信號(hào)部分，在至少一輪廓濾波級(jí)(12)中作頻率濾波之后，該欲予濾波的信號(hào)部分的具有高于一予定閥值(24)的幅值的成份被去除掉，此閥值(24)依據(jù)輸入信號(hào)的幅度被相應(yīng)調(diào)整，和在取得一總濾波信號(hào)之前，輪廓濾波級(jí)(12)的輸出信號(hào)為產(chǎn)生該總濾波信號(hào)被從頻率濾波器的輸出信號(hào)中減去。
2.按權(quán)利要求1的方法，其特征是該欲予濾波的信號(hào)被順序多次濾波，并首先濾出明顯的輪廓，然后濾出較弱的輪廓。
3.按權(quán)利要求1和2的方法，其特征是總濾波信號(hào)在被加到輸入信號(hào)之前被放大。
4.按權(quán)利要求1至3中之一的方法，其特征是在至少一輪廓濾波級(jí)(12)區(qū)域內(nèi)，一輪廓變化借助一各向異性低通濾波器(22)檢波，該低通濾波器(22)在參考平面(6)內(nèi)具有予定的定向。
5.按權(quán)利要求1至4中之一的方法，其特征是欲予濾波的信號(hào)在一具有不同量綱分級(jí)元件(18)的輪廓濾波級(jí)(12)區(qū)域內(nèi)進(jìn)行濾波，該分級(jí)元件至少設(shè)置有在參考平面(6)內(nèi)部不同定向的各向異性低通濾波器(22)。
6.按權(quán)利要求5的方法，其特征是至少兩個(gè)濾波過(guò)程在二分級(jí)元件(18)區(qū)域內(nèi)平行進(jìn)行。
7.按權(quán)利要求5的方法，其特征是至少兩個(gè)濾波過(guò)程在二分級(jí)元件(18)區(qū)域內(nèi)在時(shí)間上依次進(jìn)行。
8.按權(quán)利要求1至7中之一的方法，其特征是欲予濾波的信號(hào)在互相依次連接的輪廓濾波級(jí)(12)區(qū)域內(nèi)由具有不同低通長(zhǎng)度的各向異性低通濾波器(22)進(jìn)行濾波。
9.按權(quán)利要求1至8中之一的方法，其特征是在將總濾波信號(hào)加到輸入信號(hào)前，進(jìn)行對(duì)總濾波信號(hào)的限幅處理。
10.按權(quán)利要求1至9中之一的方法，其特征是作相應(yīng)于閥值(24)和限幅按照輸入信號(hào)的時(shí)間上直接分配的幅值大小來(lái)進(jìn)行。
11.按權(quán)利要求1至10中之一的方法，其特征是所采用的輪廓濾波級(jí)(12)的數(shù)量相應(yīng)地按對(duì)輸入信號(hào)的分析進(jìn)行。
12.按權(quán)利要求1至11中之一的方法，其特征是至少一個(gè)各相異性低濾(22)在參考平面(6)內(nèi)的定向相對(duì)應(yīng)地由對(duì)輸入信號(hào)的分析確定。
13.按權(quán)利要求1至12中之一的方法，其特征是在將噪音信號(hào)從含有輪廓信息的信號(hào)中減去之后，由參考平面內(nèi)消除各別的幅度信號(hào)。
14.按權(quán)利要求1至13中之一的方法，其特征是對(duì)帶有圖象信息的信號(hào)進(jìn)行濾波。
15.按權(quán)利要求14的方法，其特征是對(duì)再生技術(shù)范圍內(nèi)的信號(hào)進(jìn)行濾波。
16.按權(quán)利要求14的方法，其特征是對(duì)在通訊技術(shù)領(lǐng)域的信號(hào)進(jìn)行濾波。
17.按權(quán)利要求16的方法，其特征是對(duì)電視電話通訊裝置領(lǐng)域內(nèi)的圖象信號(hào)進(jìn)行濾波。
18.按權(quán)利要求1至14的方法，其特征是對(duì)圖象分析(圖形識(shí)別)領(lǐng)域內(nèi)的、特別是在醫(yī)學(xué)圖象處理中的信號(hào)進(jìn)行濾波。
19.按權(quán)利要求1至18的方法，其特征是頻率濾波是作為高通濾波進(jìn)行的。
20.一信號(hào)濾波的裝置，其中信號(hào)幅度可賦值于一量化兩維參考平面上，并設(shè)有一將輸入信號(hào)分流的分向器和在濾波支路設(shè)置的頻率相關(guān)的濾波器，其特征是該頻率相關(guān)的濾波器至少設(shè)置有一下限頻率，該濾波器的輸出信號(hào)在一濾波分向器(9)的區(qū)域內(nèi)被分向，使其不僅被引導(dǎo)到至少一個(gè)消除輪廓信號(hào)部分的輪廓濾波級(jí)(12)，而且被引導(dǎo)一減法級(jí)(13)，在此減法級(jí)區(qū)域內(nèi)，為消除噪音將該輪廓濾波級(jí)(12)的輸出信號(hào)由濾波器的輸出信號(hào)中減去。
21.按權(quán)利要求20的裝置，其特征是至少串聯(lián)連接有兩個(gè)輪廓濾波級(jí)(12)以作不同強(qiáng)度地濾波輪廓。
22.按權(quán)利要求20或21的方法，其特征是在至少一輪廓濾波級(jí)(12)內(nèi)設(shè)置有至少兩個(gè)分級(jí)元件(18)，它們具有為發(fā)現(xiàn)不同定向輪廓的在參考平面(6)內(nèi)不同定向的各向異性低通濾波器。
23.按權(quán)利要求20至22中之一的裝置，其特征是各向異性低通濾波器(22)具有一予定量化級(jí)寬度和一予定量化級(jí)長(zhǎng)度。
24.按權(quán)利要求20至23中之一的裝置，其特征是至少該閥值部件(23)或該各向異性低通(22)被開發(fā)成為一能于數(shù)字計(jì)算機(jī)上執(zhí)行的算法。
25.按權(quán)利要求20至24中之一的裝置，其特征是至少在一個(gè)輪廓濾波級(jí)(12)區(qū)域內(nèi)為識(shí)別輪廓信號(hào)成分設(shè)置有適應(yīng)的閥值部件(23)，為調(diào)節(jié)其閥值該閥值部件連接有一估價(jià)輸入信號(hào)的幅值的適配部件(34)。
26.按權(quán)利要求20至25中之一的裝置，其特征是并行連接的分級(jí)元件(18)的輸出信號(hào)導(dǎo)送到一與其經(jīng)過(guò)一“或”邏輯互相組合的邏輯部件(25)。
27.按權(quán)利要求20至26中之一的裝置，其特征是為了去消各別的信號(hào)成分，將參考平面(6)中該相應(yīng)坐標(biāo)規(guī)定其幅度值為零。
28.按權(quán)利要求20至27中之一的裝置，其特征是各別信號(hào)成分的消除在一選擇器的區(qū)域內(nèi)進(jìn)行，該選擇器至少對(duì)那引動(dòng)賦給在一工作坐標(biāo)周圍坐標(biāo)的幅度值進(jìn)行檢驗(yàn)，看它們是否等于零，如果發(fā)現(xiàn)所有這些幅度均為零，即將此工作坐標(biāo)的幅值亦置為零。
29.按權(quán)利要求20至28中之一的裝置，其特征是為了保證輪廓信息，設(shè)置有一將經(jīng)濾波的信號(hào)與未濾波的輸入信號(hào)相加的組合級(jí)(9)。
全文摘要
本方法用于對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波，其中可將信號(hào)幅度賦值于一個(gè)量化兩維參考平面。為了將有用信號(hào)部分放大，在濾出直流分量和高頻分量之后，可將一經(jīng)過(guò)濾波的信號(hào)與未經(jīng)濾波的輸入信號(hào)相加。在欲濾波的信號(hào)部分經(jīng)過(guò)頻率相關(guān)的濾波之后，在至少一輪廓濾波級(jí)中將欲濾波信號(hào)部分的具有超過(guò)一預(yù)定閾值的幅度的成分去除。此閾值根據(jù)輸入信號(hào)的幅度作相應(yīng)調(diào)整。此外，為產(chǎn)生總濾波信號(hào)將輪廓濾波級(jí)的輸出信號(hào)由與頻率相關(guān)的濾波器的輸出信號(hào)中減去。
文檔編號(hào)H04N1/409GK1065166SQ9210190
公開日1992年10月7日 申請(qǐng)日期1992年2月22日 優(yōu)先權(quán)日1991年2月22日
發(fā)明者F·利包斯基 申請(qǐng)人:利諾泰普-赫爾有限公司