專利名稱：阻尼振蕩檢測(cè)器及濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種接收數(shù)字信號(hào)并判斷是否在收到的數(shù)字信號(hào)中產(chǎn)生了阻尼振蕩(ringing)的阻尼振蕩檢測(cè)器以及利用該阻尼振蕩檢測(cè)器的濾波器。
為了減少用于記錄或傳送圖象信號(hào)所需的數(shù)據(jù)量，在屏幕的水平方向和垂直方向?qū)D象信號(hào)的取樣值進(jìn)行十中抽一(decimation)處理是有效的。在傳統(tǒng)的十中抽一處理器中，在進(jìn)行十中抽一處理之前使用一個(gè)濾波器將帶寬限制到一個(gè)奈奎斯特(Nyquist)頻率或更低。
另一方面，如果使用一個(gè)用于將帶寬限制為奈奎斯特頻率或更低的濾波器來進(jìn)行插入，則所有具有等于或低于該奈奎斯特頻率的頻率的頻率成份被完全恢復(fù)，這與前一情況相反。
在該例中，為了盡可能多地傳送原始信號(hào)的信息，需要通過盡可能陡峭地傾斜代表該濾波器的截止特性的斜率來減小該通帶內(nèi)的信號(hào)的衰減量。
然而，隨著通過增加該濾波器的抽頭數(shù)而使代表該濾波器的截止特性的斜率更陡峭地傾斜，則會(huì)在生成的圖象中更顯著地產(chǎn)生一種稱為“阻尼振蕩(ringing)”的質(zhì)量下降。與此相反，隨著通過減小該濾波器的抽頭數(shù)而使代表該濾波器截止特性的斜率更緩和地傾斜，該通帶內(nèi)的信號(hào)的衰減量增大，使信號(hào)的信息量減小。
因此，按照該傳統(tǒng)技術(shù)，基于輸入信號(hào)的衰減量和阻尼振蕩的生成量設(shè)計(jì)一濾波器，以使其具有適中陡峭程度的截止特性。另一方面，按照另一種傳統(tǒng)技術(shù)，經(jīng)過一低通濾波器的信號(hào)的阻尼振蕩被檢測(cè)，由此根據(jù)該檢測(cè)到的阻尼振蕩來改變?cè)摓V波器的截止特性。
例如，在日本專利公開號(hào)1-276880中公開了一種方法。其中使由一低通濾波器處理過的信號(hào)通過一高通濾波器，并根據(jù)該高通濾波器的輸出信號(hào)檢測(cè)該阻尼振蕩的出現(xiàn)。根據(jù)該方法，很可能該濾波器被包含在該輸入信號(hào)自身中的高頻成份錯(cuò)誤地操作，或者該輸入信號(hào)的高頻成份被該濾波處理錯(cuò)誤地檢測(cè)為阻尼振蕩。其結(jié)果，包含在該輸入信號(hào)中的高頻成份有時(shí)被丟失。
另一方面，在日本專利公開號(hào)5-56306中公開了一種基于一個(gè)被關(guān)注的象素(或一個(gè)當(dāng)前被處理的象素)附近的一象素的象素值的最大幅度與在該阻尼振蕩檢測(cè)區(qū)中的一象素的象素值的最大幅度的比來檢測(cè)該阻尼振蕩的出現(xiàn)的方法。
在上述各種方法中，一個(gè)圖象的邊緣部分(即多個(gè)區(qū)域之間的邊界或劃分多個(gè)區(qū)域的線)被判定為具有阻尼振蕩，以使該邊緣部分變模糊或變寬。另外，在該兩種方法中，利用一高通濾波器為一個(gè)進(jìn)行十中取一或插入的信號(hào)檢測(cè)阻尼振蕩的存在，并著進(jìn)行一個(gè)用于抑制該阻尼振蕩的處理。經(jīng)過該用于檢測(cè)阻尼振蕩的高通濾波器的信號(hào)反映了該濾波器特性，較具體說反映了其脈沖響應(yīng)。因此，按照上述的傳統(tǒng)方法，不可能正確地判定該檢測(cè)到的成份是包含在該輸入信號(hào)自身中的高頻成份還是由濾波產(chǎn)生的阻尼振蕩。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種阻尼振蕩檢測(cè)器。本發(fā)明的阻尼振蕩檢測(cè)器接收代表多個(gè)象素的象素值的數(shù)據(jù)，這些象素包括一個(gè)被關(guān)注的象素；位于該被關(guān)注的象素的鄰域的L個(gè)(L為自然數(shù))相鄰象素；以及距該被關(guān)注的象素比那些相鄰象素遠(yuǎn)的M個(gè)(M為自然數(shù))包圍象素；該阻尼振蕩檢測(cè)器從而生成一個(gè)表示在該被關(guān)注的象素的鄰域中是否存在阻尼振蕩的阻尼振蕩常數(shù)t；該阻尼振蕩檢測(cè)器包括一個(gè)象素值變化檢測(cè)器，用于計(jì)算一個(gè)對(duì)應(yīng)于那些相鄰象素的象素值中的變化的值x；一個(gè)距離檢測(cè)器，用于計(jì)算一個(gè)值y，該值y對(duì)應(yīng)于那些包圍象素的象素值和該被關(guān)注的象素和那些相鄰象素的象素值的重心(barycenter)之間的距離；以及一個(gè)阻尼振蕩常數(shù)計(jì)算器，用于基于值x和y計(jì)算阻尼振蕩常數(shù)t。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種濾波器。該濾波器包括一個(gè)阻尼振蕩檢測(cè)器，該阻尼振蕩檢測(cè)器接收代表多個(gè)象素的象素值的數(shù)據(jù)，這些象素包括一個(gè)被關(guān)注的象素；位于該被關(guān)注的象素的鄰域的L個(gè)(L為自然數(shù))相鄰象素；以及距該被關(guān)注的象素比那些相鄰象素遠(yuǎn)的M個(gè)(M為自然數(shù))包圍象素；該阻尼振蕩檢測(cè)器從而生成一個(gè)表示在該被關(guān)注的象素的鄰域中是否存在阻尼振蕩的阻尼振蕩常數(shù)t；且該阻尼振蕩檢測(cè)器包括一個(gè)象素值變化檢測(cè)器，用于計(jì)算一個(gè)對(duì)應(yīng)于那些相鄰象素的象素值中的變化的值x；一個(gè)距離檢測(cè)器，用于計(jì)算一個(gè)值y，該值y對(duì)應(yīng)于那些包圍象素的象素值和該被關(guān)注的象素和那些相鄰象素的象素值的重心(barycenter)之間的距離；以及一個(gè)阻尼振蕩常數(shù)計(jì)算器，用于基于值x和y計(jì)算阻尼振蕩常數(shù)t，且該濾波器還包括一個(gè)濾波處理部分，用于根據(jù)該阻尼振蕩常數(shù)t對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行具有不同特性的濾波處理。
在一個(gè)實(shí)施例中，該濾波處理部分包括多個(gè)濾波器及一個(gè)濾波器選擇器，后者用于從該多個(gè)濾波器中選擇一個(gè)。
在另一個(gè)實(shí)施例中，該濾波處理部分包括單個(gè)濾波器且該單個(gè)濾波器的濾波特性根據(jù)該阻尼振蕩常數(shù)t改變。
在另一個(gè)實(shí)施例中，該濾波處理部分包括多個(gè)濾波器和一個(gè)用于對(duì)該多個(gè)濾波器的輸出進(jìn)行一個(gè)加權(quán)操作的加權(quán)操作部分，且輸出加權(quán)后的輸出。
在另一個(gè)實(shí)施例中，該阻尼振蕩檢測(cè)器還包括一個(gè)零插入部分。
在另一個(gè)實(shí)施例中，該濾波器還包括一個(gè)零插入部分。
因此，本發(fā)明能夠提供一個(gè)阻尼振蕩檢測(cè)器、一個(gè)十中抽一濾波器和一個(gè)插值(interpolation)濾波器，它們能用于抑制阻尼振蕩的發(fā)生而不會(huì)引起輸入信號(hào)的高頻成份(或者，在輸入信號(hào)表示一個(gè)圖象時(shí)，對(duì)應(yīng)于該圖象的細(xì)節(jié)的成份)的任何丟失。
對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員，本發(fā)明的上述和其它優(yōu)點(diǎn)，在參照附圖閱讀和理解了以下詳細(xì)說明后是顯而易見的。
圖1是示出本發(fā)明的第1例中的阻尼振蕩檢測(cè)器的結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖2是示出在包括一個(gè)被關(guān)注的象素的被處理象素和抽頭系數(shù)之間的關(guān)系的示意圖。
圖3是說明發(fā)生阻尼振蕩的條件的曲線圖。
圖4是顯示變化x和距離y之間的關(guān)系和變化x和常數(shù)t之間的關(guān)系的曲線圖。
圖5是顯示由未經(jīng)濾波處理的數(shù)據(jù)表示的象素值的曲線圖。
圖6是顯示由已經(jīng)經(jīng)過濾波處理的數(shù)據(jù)表示的象素值的曲線圖。
圖7是示出本發(fā)明的第2例中的一個(gè)十中抽一濾波器的結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖8是示出本發(fā)明的第3例中的一個(gè)十中抽一濾波器的結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖9是示出本發(fā)明的第4例中的一個(gè)十中抽一濾波器的結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖10是示出本發(fā)明的第5例中的一個(gè)十中抽一濾波器的結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖11是說明該第5例中的一個(gè)插入操作的示意圖。
圖12是說明發(fā)生阻尼振蕩的條件的曲線圖。
圖13是示出本發(fā)明的第6例的插值濾波器的結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖14是示出本發(fā)明的第7例中的插值濾波器的結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖15是示出本發(fā)明的第8例中的插值濾波器的結(jié)構(gòu)的方框圖。
下面，將參照


根據(jù)本發(fā)明的阻尼振蕩檢測(cè)器、十中抽一濾波器和插值濾波器，在各例中，附圖中相同的參考數(shù)字指代相同的部件。例1圖1是顯示用于本發(fā)明的第1例的阻尼振蕩檢測(cè)器的結(jié)構(gòu)的方框圖。本發(fā)明的阻尼振蕩檢測(cè)器輸出一個(gè)阻尼振蕩常數(shù)t，后者可被表示為“0”到“1”范圍內(nèi)的一個(gè)值，且被用于根據(jù)輸入的圖象數(shù)據(jù)判斷包括在該圖象中的象素值的相對(duì)較小變化是否是一個(gè)阻尼振蕩。在本說明書中，阻尼振蕩常數(shù)t越大，阻尼振蕩的量被判定為越小。當(dāng)阻尼振蕩常數(shù)t等于“0”時(shí)，則表示發(fā)生了阻尼振蕩。另一方面，當(dāng)阻尼振蕩常數(shù)t等于“1”時(shí)，表示未發(fā)生阻尼振蕩。另外，當(dāng)阻尼振蕩常數(shù)t為“0”和“1”之間的一中間值時(shí)，常數(shù)t越小，則判定發(fā)生阻尼振蕩的可能性越大。
一輸入端子100接收表示一圖象的數(shù)據(jù)。輸入到該輸入端子100的數(shù)據(jù)是表示位于屏幕上各位置的象素的象素值的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。這里，在進(jìn)行單色顯示的情形中，象素值是表示象素的亮度的數(shù)字值且可被表示為“0”到“255”的整數(shù)值。另一方面，在進(jìn)行彩色顯示的情形中，只需要分別地接收對(duì)應(yīng)于各象素的三原色紅(R)、綠(G)、蘭(B)的數(shù)據(jù)、分別地處理各數(shù)據(jù)及然后分別輸出分別處理過的對(duì)應(yīng)于各分量的數(shù)據(jù)。
象素值變化檢測(cè)器101計(jì)算被關(guān)注的象素或當(dāng)前被處理的象素的鄰域中的一象素的象素值的變化幅度。在本說明書中，這種變化將被稱為“鄰域內(nèi)象素值變化x”。距離檢測(cè)器102計(jì)算一個(gè)離開該被關(guān)注的象素一預(yù)定數(shù)目的象素的象素的象素值和位于該被關(guān)注象素的鄰域內(nèi)的多個(gè)象素的重心之間的差。在本說明書中，該距離將被稱為“離開重心的距離y”。阻尼振蕩常數(shù)計(jì)算器103基于該象素值變化x和該離開重心的距離y計(jì)算阻尼振蕩常數(shù)t且然后通過輸出端子199輸出該常數(shù)。
下面，將更詳細(xì)地說明在第1例中該阻尼振蕩檢測(cè)器的工作。在第1例中，假設(shè)經(jīng)過一低通濾波器的圖象數(shù)據(jù)經(jīng)由該輸入端子100輸入。這里，假設(shè)該低通濾波器的抽頭數(shù)N為11且抽頭系數(shù)假定為(t0，0，t1，0，t2，t3，t4，0，t5，0，t6)。
圖2是說明包含一個(gè)被關(guān)注的象素的被處理象素和抽頭系數(shù)之間的關(guān)系。在圖2中，假定象素A、B、C、D、E、F、G、H、I、J、K的象素值分別為a、b、c、d、e、f、g、h、i、j、k。根據(jù)本發(fā)明，對(duì)于一個(gè)“被關(guān)注象素”，阻尼振蕩常數(shù)t通過利用該被關(guān)注的象素和多個(gè)位于該被關(guān)注的象素鄰域內(nèi)的象素計(jì)算。例如，被處理的象素A、B、C、D、E、F、G、H、I、J和K以此順序依次位于屏幕上的一個(gè)水平行上。雖然在圖2中該被關(guān)注的象素是被處理的象素F，但每次計(jì)算阻尼振蕩常數(shù)時(shí)，該被關(guān)注的象素逐一地右移，即，從F至G…至K。在各抽頭系數(shù)中有一些抽頭系數(shù)表示為“0”。因此，假設(shè)被關(guān)注的象素為F，則在上述濾波操作中實(shí)際用到的象素為A、C、E、F、G、I和K。
圖3是說明表示產(chǎn)生阻尼振蕩的條件的曲線圖。在圖3中，橫軸表示象素的位置，而縱軸表示各象素的象素值。完全的圓表示對(duì)應(yīng)于非“0”抽頭系數(shù)的象素值，而虛線的圓表示對(duì)應(yīng)于為“0”的抽頭系數(shù)的象素值。
在本說明書中，假設(shè)在下面的條件1和條件2都得到滿足時(shí)，緣于十中抽一濾波器的阻尼振蕩發(fā)生。
條件1象素值d、e、f、g、和h位于一個(gè)窄的范圍內(nèi)。
條件2象素值a和k與從象素值e、f和g計(jì)算出的重心有很大不同。
象素值變化檢測(cè)器101基于以下的等式(1)計(jì)算該鄰域內(nèi)的象素值變化x且然后輸出該象素值變化x，該象素值變化x用于確定條件1是否被滿足。
x＝max(d-e，e-f，f-h，g-h)-min(d-e，e-f，f-g，g-h)函數(shù)“max”為取其自變量中的最大值，而函數(shù)“min”為取其自變量中的最小值。因此，當(dāng)象素值d、e、f、g和h中的相鄰兩象素值間的變化(即，示于圖3中的相鄰象素之間的箭頭的傾斜)越小時(shí)，象素值的變化x變得越小。
距離計(jì)算器102根據(jù)以下的等式(2)計(jì)算離開該重心的距離y且然后輸出該距離y，該距離y用于確定條件2是否被滿足。
y＝dbs(p0×t0/t1+p1)其中p0＝(q-a)+(q-k)，p1＝(q-c)+(q-i)，而q＝(e+2×f+g)/4。這里，值q表示象素值e、f和g的重心。值p0為從重心q到象素值a的距離和從重心q到象素值k的距離的和。值p1為從重心q到象素值c的距離和從重心q到象素值i的距離的和。值t0和t1分別為濾波器抽頭系數(shù)t0和t1。因此，當(dāng)象素值a、c、i和k離開象素值e、f和g的重心越遠(yuǎn)時(shí)，離開重心的距離y越大。
阻尼振蕩常計(jì)算器103基于通過等式(1)和(2)得到的變化x和距離y計(jì)算阻尼振蕩常數(shù)t。圖4是顯示在變化x和距離y之間的關(guān)系及在變化x和常數(shù)t之間的關(guān)系的曲線圖。
在示于圖4的區(qū)域I中，t＝0。換言我，當(dāng)由變化x和距離y確定的點(diǎn)位于區(qū)域I中時(shí)，阻尼振蕩常數(shù)計(jì)算器103輸出t＝0。當(dāng)變化x小而距離y大時(shí)，t＝0。在該情形中，可以判定在該被關(guān)注的象素的鄰域中已經(jīng)產(chǎn)生了阻尼振蕩。
在示于圖4的區(qū)域II中，t＝1。換言之，當(dāng)由變化x和距離y確定的點(diǎn)位于區(qū)域II中時(shí)，阻尼振蕩常數(shù)計(jì)算器103輸出t＝1。當(dāng)變化x較大而距離y較小時(shí)，t＝1。在該情形中，可以判定在該被關(guān)注的象素的鄰域內(nèi)未產(chǎn)生阻尼振蕩。
在示于圖4的區(qū)域II中，0＜t＜1。換言之，當(dāng)由變化x和距離y確定的點(diǎn)位于區(qū)域II中時(shí)，阻尼振蕩常數(shù)計(jì)算器103輸出滿足不等式0＜t＜1的t。如果變化x和距離y都表示為中間值，則0＜t＜1。在該情形中，則估計(jì)阻尼振蕩可能已在該被關(guān)注的象素的鄰域內(nèi)發(fā)生。
示于圖4中的區(qū)域I和II之間的邊界可由y＝f1(x)表示，而圖4中的區(qū)域II和III之間的邊界可由y＝f2(x)表示。這里，函數(shù)f1和f2為線性函數(shù)。
下面將說明與傳統(tǒng)的阻尼振蕩檢測(cè)器(例如描述于日本專利公開號(hào)5-56306中的檢測(cè)器)相比，根據(jù)本發(fā)明的阻尼振蕩檢測(cè)器的優(yōu)點(diǎn)。在以下說明中，用于濾波處理的該低通濾器的抽頭數(shù)假定為11(N＝11)。圖5是顯示由尚未受到濾波處理的數(shù)據(jù)表示的象素值的曲線圖，具體地說該濾波處理即由注低通濾波器進(jìn)行的處理。圖6是顯示由已受到該濾波處理的數(shù)據(jù)表示的象素值的曲線圖。在圖5和6中，存在于區(qū)域a中的鋸齒部分表示原始信號(hào)的高頻成份，其在濾波處理前也存在。在示于圖5的區(qū)域c中，存在一個(gè)陡峭的邊沿。
當(dāng)對(duì)示于圖5的數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波時(shí)，可得到示于圖6的數(shù)據(jù)。通過利用該低通濾波器的濾波，存在于圖5的邊沿變得具有較緩的傾斜。在示于圖6的區(qū)域b和d中，阻尼振蕩已由存在于示于圖5的區(qū)域c中的邊緣產(chǎn)生。
如欲按照傳統(tǒng)的技術(shù)從如圖6所示的已經(jīng)過濾波處理的數(shù)據(jù)中檢測(cè)阻尼振蕩，則區(qū)域a和e被判定為“沒有阻尼振蕩”，而區(qū)域b、c和d被判定為“具有阻尼振蕩”。另一方面，根據(jù)本發(fā)明，區(qū)域a、c和e被判定為“沒有阻尼振蕩”，而區(qū)域b和d被判定為“具有阻尼振蕩”。也就是說，根據(jù)本發(fā)明的阻尼振蕩檢測(cè)器能夠得到一個(gè)正確的檢測(cè)結(jié)果，即區(qū)域c“沒有阻尼振蕩”。其結(jié)果，如果使用了根據(jù)本發(fā)明的阻尼振蕩檢測(cè)器，可對(duì)區(qū)域c使用具有陡峭截止特性的濾波器，因?yàn)閰^(qū)域c沒有阻尼振蕩且有可能不讓區(qū)域c的邊緣變模糊。
如上所述，通過利用根據(jù)本發(fā)明的阻尼振蕩檢測(cè)器，有可能僅抑制阻尼振蕩而不降低原始信號(hào)的分辨率。例2
圖7是顯示在本發(fā)明的第2例中的一個(gè)十中抽一濾波器的結(jié)構(gòu)的方框圖。輸入端子200接收表示一圖象數(shù)據(jù)。濾波器部分211包括T個(gè)低通濾波器2111、2112…211T(其中T為大于1的整數(shù))。濾波器2111、2112、…211T對(duì)由輸入端子200接收到的數(shù)據(jù)濾波，從而向?yàn)V波器選擇器220輸出經(jīng)濾波的數(shù)據(jù)作為經(jīng)濾波的輸出fout1、fout2、…foutT。濾波器2111、2112…211T的低通濾波特性按增大的順序變得越來越緩和。換言之，濾波器2111具有最陡峭的低通濾波特性而濾波器211T具有最緩和的低通濾波特性。
阻尼振蕩檢測(cè)器230包括象素值變化檢測(cè)器201；阻尼振蕩常數(shù)計(jì)算器203；T個(gè)距離檢測(cè)器2021、2022、…202T(其中T為大于1的整數(shù))。距離檢測(cè)器2021、2022、…202T分別對(duì)應(yīng)于濾波器2111、2112、…211T。經(jīng)濾波的輸出fout1、fout2、…foutT分別對(duì)應(yīng)于阻尼振蕩常數(shù)t1、t2、…tT。由距離檢測(cè)器2021、2022、…202T使用的用于計(jì)算距離y等式(1)根據(jù)濾波器2111、2112、…211T的濾波特性變得不同。因此，即使當(dāng)相同的輸入數(shù)據(jù)被施加到輸入端子200時(shí)，由該T個(gè)阻尼振蕩常數(shù)計(jì)算器203輸出的阻尼振蕩常數(shù)t1、t2、…tT也彼此不同。
響應(yīng)于由阻尼振蕩常數(shù)計(jì)算器203輸出的阻尼振蕩常數(shù)t1、t2、…tT，濾波器選擇器220只從分別由濾波器2111、2112、…211T輸出的經(jīng)濾波的輸出的fout1、fout2、…foutT中選擇一個(gè)輸出，且然后將該所選的經(jīng)濾波的輸出輸出到輸出端子299上。濾波器選擇器220選擇并輸出對(duì)應(yīng)于小于一個(gè)預(yù)定閾值tTH的阻尼振蕩常數(shù)中的最大的那個(gè)阻尼振蕩常數(shù)的經(jīng)濾波的輸出。
例如，假設(shè)各阻尼振蕩常數(shù)和該閾值tTH如下t1＝0.0，t2＝0.3，t3＝0.49，t4＝0.55，…tT＝1.0及tTH＝0.5。由于小于該閾值tTH(＝0.5)的最大阻尼振蕩常數(shù)為t3＝0.49，所以從濾波器2113(未示)輸出的經(jīng)濾波的輸出fout3被濾波器選擇器220選擇且然后被輸出。
例如，假設(shè)濾波器選擇器220根據(jù)該預(yù)定的閾值tTH從濾波器2111至2114中選擇了一個(gè)濾波器。在此例中，各濾波器的抽頭系數(shù)和阻尼振蕩常數(shù)假定如下
濾波器2111的系數(shù)-1，0，6，0，-11，0，38，64，38，0，-11，0，6，0及-1濾波器2111的阻尼振蕩常數(shù)0.35濾波器2112的系數(shù)1，0，-5，0，20，32，20，0，-5，0及1濾波器2112的阻尼振蕩常數(shù)0.45濾波器2113的系數(shù)-1，0，9，16，9，0和-1濾波器2113的阻尼振蕩常數(shù)0.7濾波器2114的系數(shù)1，2和1濾波器2114的阻尼振蕩常數(shù)1.0在此例中，該預(yù)定的閾值tTH假定為0.5。濾波器選擇器220選擇濾波器2112(該濾波器的阻尼振蕩常數(shù)為0.45)，即，對(duì)應(yīng)于小于該預(yù)定閾值tTH(＝0.5)的阻尼振蕩常數(shù)中的最大的阻尼振常數(shù)的濾波器。
在該第2例的十中抽一濾波器中，所用的濾波器的特性可以根據(jù)阻尼振蕩常數(shù)而改變。更具體地，在一個(gè)阻尼振蕩更可能發(fā)生的區(qū)中可使用一個(gè)具有較緩和的濾波特性的濾波器，而在一個(gè)不大可能發(fā)生阻尼振蕩的區(qū)中可使用一個(gè)具有較陡峭的濾波特性的濾波器。其結(jié)果，有可能僅抑制阻尼振蕩而不破壞信號(hào)的分辨率。例3圖8是顯示本發(fā)明的第3例中的十中取一濾波器的結(jié)構(gòu)的方框圖。濾波器304不僅接收阻尼振蕩常數(shù)t，還接收已由輸入端子300接收的表示一圖象的輸入數(shù)據(jù)。濾波器304根據(jù)所接收到的阻尼振蕩常數(shù)t從多組抽頭系數(shù)中選擇一組，通過利用由該組抽頭系數(shù)形成的濾波器對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理，且然后向輸出端子399輸出該經(jīng)濾波的數(shù)據(jù)。由于當(dāng)阻尼振蕩系數(shù)t＝0時(shí)產(chǎn)生一阻尼振蕩，該濾波器304選擇一組實(shí)現(xiàn)較緩和的濾波特性的抽頭系數(shù)。與此相反，由于當(dāng)阻尼振蕩系數(shù)t＝1時(shí)未產(chǎn)生阻尼振蕩，濾波器304選擇一組實(shí)現(xiàn)較陡峭的濾波特性的抽頭系數(shù)。
濾波器304以一個(gè)表的形式保存該多組抽頭系數(shù)。
象素值變化檢測(cè)器101、距離檢測(cè)器102和阻尼振蕩常數(shù)計(jì)算器103以與第一實(shí)施例中一樣的方式工作。
在該第3例的十中抽一濾波器中，在阻尼振蕩更可能發(fā)生的區(qū)域中使濾波器特性更緩和，而在不大可能發(fā)生阻尼振蕩的區(qū)域中使濾波器的特性更陡峭。其結(jié)果，有可能只抑制阻尼振蕩而不破壞信號(hào)的分辨率。例4圖9是顯示本發(fā)明的第4例中的十中抽一濾波器的結(jié)構(gòu)的方框圖。輸入端子400接收表示一圖象的輸入數(shù)據(jù)。在圖9中，示出了包括濾波器2111和2112的濾波器部分211。然而，濾波器的數(shù)目不只限于兩個(gè)。一個(gè)加權(quán)操作部分405根據(jù)阻尼振蕩常數(shù)t向經(jīng)濾波的輸出fout1和fout2施加一個(gè)權(quán)重，將該兩個(gè)加權(quán)的輸出相加，且然后輸出其和給輸出端子499。
下面將說明由加權(quán)操作部分405執(zhí)行的加權(quán)操作。假設(shè)濾波器2111和2112為具有不同截止頻率特性的兩個(gè)濾波器。該兩個(gè)濾波器的抽頭數(shù)和抽頭系數(shù)設(shè)為使濾波器2111起一個(gè)具有較陡峭特性的濾波器的作用而該濾波器2112起一個(gè)具有足夠緩和以能防止阻尼振蕩發(fā)生的特性的濾波器的作用。由于濾波器2112具有足夠緩和而能防止阻尼振蕩發(fā)生的特性，故只需對(duì)濾波器2111進(jìn)行一個(gè)從輸入數(shù)據(jù)中檢測(cè)阻尼振蕩的操作。假設(shè)加權(quán)操作部分405的輸出由fout指代，則該輸出fout可被由下式表示fout＝t×fout1+(1-t)×fout2亦即在區(qū)域I(t＝0)fout＝fout2在區(qū)域II(0＜t＜1)fout＝t×fout1+(1-t)×fout2
在區(qū)域III(t＝1)fout＝fout1由于阻尼振蕩常數(shù)t能被表示為在0＜＝t＜＝1范圍內(nèi)的一個(gè)連續(xù)值，在區(qū)域I、II、和III之間的邊界處的連續(xù)性可被保證。
在第4例的十中抽一濾波器中，在更可能發(fā)生阻尼振蕩的區(qū)域中使用一個(gè)具有較緩和的濾波特性的濾波器，而在不大可能發(fā)生阻尼振蕩的區(qū)域中使用一個(gè)具有較陡峭的濾波特性的濾波器。其結(jié)果，有可能只抑制阻尼振蕩的產(chǎn)生而不降低信號(hào)的分辨率。此外，通過連續(xù)地切換該兩個(gè)濾波器，有可能抑制邊界處圖象的可見的變壞。例5圖10是顯示本發(fā)明的第5例中的阻尼振蕩檢測(cè)器的結(jié)構(gòu)的方框圖。該第5例的阻尼振蕩檢測(cè)器具有與示于圖1的第1例的阻尼振蕩檢測(cè)器基本相同的結(jié)構(gòu)，只是由輸入端子500接收到的圖象數(shù)據(jù)被送到一個(gè)零插入部分509。該零插入部分509在表示原始象素的兩個(gè)相鄰數(shù)據(jù)之間插入具有“0”象素值的數(shù)據(jù)，用以內(nèi)插表示一圖象的輸入數(shù)據(jù)。輸出端子由599指代。
下面將說明第5例的該阻尼振蕩檢測(cè)器的工作過程。在該第5例中，抽頭數(shù)N假設(shè)為11而抽頭系數(shù)假設(shè)為(t0，0，t1，0，t2，t3，t4，0，t5，0，t6)，與第1例方式相同。在此例中，抽頭系數(shù)t0至t6為1，-5，20，32，20，-5和1。
圖11是表示第5例的該插值操作的示意圖。在圖11中，象素A、B、C、D、E、F、G、H、I、J、和K的象素值假定為a、b、c、d、e、f、g、h、i、j和k。象素B、D、F、H、和J為向其插入了“0”象素值的象素，且b＝d＝f＝h＝j(luò)＝0。在此例中，實(shí)際用于濾波操作的象素為A、C、E、F、G、I、和K，F(xiàn)為被關(guān)注的象素。
圖12是說明發(fā)生阻尼振蕩的條件的曲線圖。在圖12中，橫軸表示象素的位置，而縱軸表示各象素的象素值。完全的圓圈表示原始象素，而虛線的圓圈表示由零插入部分509插入的“0”象素值。
在本說明書中，假定當(dāng)以下兩個(gè)條件3和4都被滿足時(shí)，即能發(fā)生由插值濾波器引起的阻尼振蕩。
條件3象素值c、e、g和i位于一窄范圍內(nèi)。
條件4象素值a和k與從象素值c、e、g和i算出的重心有較大區(qū)別。
象素值變化檢測(cè)器501基于下面的等式(3)計(jì)算該鄰域內(nèi)的象素值變化x (后者用于判斷條件3是否被滿足)，且然后輸出象素值變化x。
x＝max(c-e，e-g，g-i)-min(c-e，e-g，g-i)(3)函數(shù)“max”為取其自變量中的最大值，而函數(shù)“min”為取其自變量中的最小值。因此，當(dāng)各象素c、e、g和i中相鄰兩象素值間的變化(即，示于圖12的相鄰象素值間的箭頭的傾斜)越小時(shí)，象素值變化x變得越小。
距離檢測(cè)器502根據(jù)下面的等式4計(jì)算離開重心的距離y(用于判斷條件4是否被滿足)，且然后輸出該距離y。
y＝abs(p0)(4)其中p0＝(q-a)+(q-k)而q＝(c+e+g+i)/4。這里，值q表示象素值c、e、g和i的重心。值p0為從該重心q到象素值a的距離與從該重心q到象素值k的距離的和。
阻尼振蕩常數(shù)計(jì)算器103根據(jù)由等式(3)和(4)得到的象素值變化x和距離y，以與第1例相同的方式計(jì)算輸出阻尼振蕩常數(shù)t。
在第5例中，以與第1例相同的方式表示沒有阻尼振蕩的阻尼振蕩常數(shù)t可在邊緣部分得到。其結(jié)果，有可能僅抑制阻尼振蕩而不降低信號(hào)的分辨率。例6圖13是顯示本發(fā)明的第6例中的插值濾波器的結(jié)構(gòu)的方框圖。該第6例的插值濾波器具有與圖7的第2例的十中抽一濾波器基本相同結(jié)構(gòu)，只是由輸入端子600接收到的圖象數(shù)據(jù)被送到零插入部分509。輸出端子由699指代。
在圖13中，距離檢測(cè)器5021、5022、…502T具有與參照?qǐng)D12描述的距離檢測(cè)器502相同的功能。請(qǐng)注意，由距離檢測(cè)器5021、5022、…502T用來計(jì)算距離y的公式(3)根據(jù)濾波器2111、2112、…211T的濾波特性的而不同，其方式與參考圖7描述的第2例相同。
在第6例中，對(duì)插值濾波器而不是十中抽一濾波器可以得到與第2例相同的效果。因此，通過在更可能發(fā)生阻尼振蕩的區(qū)域中使用具有較緩和的濾波特性的濾波器及在不大可能發(fā)生阻尼振蕩的區(qū)域中使用具有較陡峭的濾波特性的濾波器，有可能僅抑制阻尼振蕩而不降低信號(hào)的分辨率。例7圖14是顯示根據(jù)本發(fā)明的第7例的插值濾波器的結(jié)構(gòu)方框圖。該第7例的插值濾波器具有與示于圖6的該十中抽一濾波器相同的結(jié)構(gòu)，只是通過輸入端子700接收到的圖象數(shù)據(jù)被送給一個(gè)零插入器509。輸出端子由799指代。
在第7例中，對(duì)于插值濾波器而非十中抽一濾波器可以達(dá)到與第3例相同的效果。因此，通過在更可能發(fā)生阻尼振蕩的區(qū)域使用具有較緩和的濾波特性的濾波器及在不大可能發(fā)生阻尼振蕩的區(qū)域使用具有較陡峭的濾波特性的濾波器，則有可能僅抑制阻尼振蕩的發(fā)生而不降低信號(hào)的分辨率。例8圖15是顯示本發(fā)明的第8例的插值濾波器的結(jié)構(gòu)的方框圖。該第8例的插值濾波器具有與示于圖9的第4例的十中抽一濾波器基本相同的結(jié)構(gòu)，只是由輸入端子接收到的圖象數(shù)據(jù)被送給零插入部份509。輸出端子以899指代。
在該第8例中，對(duì)插值濾波器而非十中抽一濾波器能夠得到與第4例相同的效果。因此，通過在更可能發(fā)生阻尼振蕩的區(qū)域中使用具有較緩和的濾波特性的濾波器及在不大可能發(fā)生阻尼振蕩的區(qū)域中使用具有較陡峭的濾波特性的濾波器；而有可能僅抑制阻尼振蕩的發(fā)生而不降低信號(hào)的分辨率。
根據(jù)本發(fā)明，至少可能達(dá)到以下效果。具體地，通過利用阻尼振蕩常數(shù)t而在更可能發(fā)生阻尼振蕩的區(qū)域中使用具有較緩和的濾波特性的濾波器及在不大可能發(fā)生阻尼振蕩的區(qū)域中使用具有較陡峭的濾波特性的濾波器，有可能僅抑制阻尼振蕩而不降低信號(hào)的分辨率。
對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員，不脫離本發(fā)明的精神和范圍可以做出各種其它的變型。因此，權(quán)利要求的范圍不應(yīng)限于本說明書，而應(yīng)對(duì)其有更寬的理解。
權(quán)利要求
1.一種阻尼振蕩檢測(cè)器，其接收代表多個(gè)象素的象素值的數(shù)據(jù)，這些象素包括一個(gè)被關(guān)注的象素；位于該被關(guān)注的象素的鄰域的L個(gè)(L為自然數(shù))相鄰象素；以及距該被關(guān)注的象素比那些相鄰象素遠(yuǎn)的M個(gè)(M為自然數(shù))包圍象素；該阻尼振蕩檢測(cè)器從而生成一個(gè)表示在該被關(guān)注的象素的鄰域中是否存在阻尼振蕩的阻尼振蕩常數(shù)t；該阻尼振蕩檢測(cè)器包括一個(gè)象素值變化檢測(cè)器，用于計(jì)算一個(gè)對(duì)應(yīng)于那些相鄰象素的象素值中的變化的值x；一個(gè)距離檢測(cè)器，用于計(jì)算一個(gè)值y，該值y對(duì)應(yīng)于那些包圍象素的象素值和該被關(guān)注的象素和那些相鄰象素的象素值的重心(barycenter)之間的距離；以及一個(gè)阻尼振蕩常數(shù)計(jì)算器，用于基于值x和y計(jì)算阻尼振蕩常數(shù)t。
2.一種濾波器，包括一個(gè)阻尼振蕩檢測(cè)器，該阻尼振蕩檢測(cè)器接收代表多個(gè)象素的象素值的數(shù)據(jù)，這些象素包括一個(gè)被關(guān)注的象素；位于該被關(guān)注的象素的鄰域的L個(gè)(L為自然數(shù))相鄰象素；以及距該被關(guān)注的象素比那些相鄰象素遠(yuǎn)的M個(gè)(M為自然數(shù))包圍象素；該阻尼振蕩檢測(cè)器從而生成一個(gè)表示在該被關(guān)注的象素的鄰域中是否存在阻尼振蕩的阻尼振蕩常數(shù)t；且該阻尼振蕩檢測(cè)器包括一個(gè)象素值變化檢測(cè)器，用于計(jì)算一個(gè)對(duì)應(yīng)于那些相鄰象素的象素值中的變化的值x；一個(gè)距離檢測(cè)器，用于計(jì)算一個(gè)值y，該值y對(duì)應(yīng)于那些包圍象素的象素值和該被關(guān)注的象素和那些相鄰象素的象素值的重心(barycenter)之間的距離；以及一個(gè)阻尼振蕩常數(shù)計(jì)算器，用于基于值x和y計(jì)算阻尼振蕩常數(shù)t；以及一個(gè)濾波處理部分，用于根據(jù)該阻尼振蕩常數(shù)t對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行具有不同特性的濾波處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的濾波器，其特征在于，該濾波處理部分包括多個(gè)濾波器及一個(gè)濾波器選擇器，后者用于從該多個(gè)濾波器中選擇一個(gè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的濾波器，其特征在于，該濾波處理部分包括單個(gè)濾波器且該單個(gè)濾波器的濾波特性根據(jù)該阻尼振蕩常數(shù)t改變。
5.根據(jù)權(quán)利要求2的濾波器，其特征在于，該濾波處理部分包括多個(gè)濾波器和一個(gè)用于對(duì)該多個(gè)濾波器的輸出進(jìn)行一個(gè)加權(quán)操作的加權(quán)操作部分，且輸出加權(quán)后的輸出。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的阻尼振蕩檢測(cè)器，其特征在于，還包括一個(gè)零插入部分。
7.根據(jù)權(quán)利要求2的濾波器，其特征在于，還包括一個(gè)零插入部分。
8.根據(jù)權(quán)利要求3的濾波器，其特征在于，還包括一個(gè)零插入部分。
9.根據(jù)權(quán)利要求4的濾波器，其特征在于，還包括一個(gè)零插入部分。
10.根據(jù)權(quán)利要求5的濾波器，其特征在于，還包括一個(gè)零插入部分。
全文摘要
一種阻尼振蕩檢測(cè)器，其接收代表包括一被關(guān)注象素、位于該象素的領(lǐng)域的L個(gè)相鄰象素及距該象素比那些相鄰象素遠(yuǎn)的M個(gè)包圍象素的象素值的數(shù)據(jù)，從而生成一表示在該被關(guān)注象素的領(lǐng)域中是否存在阻尼振蕩的阻尼振蕩常數(shù)t；包括象素值變化檢測(cè)器，計(jì)算對(duì)應(yīng)于相鄰象素的象素值中的變化的值x；距離檢測(cè)器，計(jì)算值y，該值對(duì)應(yīng)于包圍象素的象素值和該被關(guān)注象素和相鄰象素的象素值的重心間的距離；阻尼振蕩常數(shù)計(jì)算器，基于x和y計(jì)算阻尼振蕩常數(shù)t。
文檔編號(hào)H04N5/21GK1154044SQ96119969
公開日1997年7月9日 申請(qǐng)日期1996年9月5日 優(yōu)先權(quán)日1995年9月5日
發(fā)明者和氣一博, 西野正一 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社