(57)【要約】【課題】  回路規模を大きくすることなく所定の処理を行う。【解決手段】  比較フラグ生成部１１は、１０個の比較器２０〜２９と、１０個の反転回路３０〜３９と、を備えている。比較フラグ生成部１１は、Ｎ個（Ｎ＝５）の入力データＤをそれぞれ比較する場合、Ｎ（Ｎ−１）／２個の比較器を用いてNＣ2組の２つのデータをそれぞれ比較し、これらの比較結果と、これらの比較結果をＮ（Ｎ−１）／２個の反転回路で反転した結果と、を出力する。【選択図】    図４
2006065638.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｎ個のデータから各々異なる組合せとなる２つのデータを比較して比較結果を出力するＮ（Ｎ−１）／２個の比較手段と、
前記Ｎ（Ｎ−１）／２個の比較手段により出力された比較結果を反転するＮ（Ｎ−１）／２個の反転手段と、を備え、
前記各比較手段の比較結果と前記各反転手段の反転結果とを、前記Ｎ個のデータの比較結果として出力すること
を特徴とするデータ比較装置。
【請求項２】
前記比較手段は、前記比較結果として、２つのデータのうち対象データが他のデータ以上であるか否かを表すデータを出力すること
を特徴とする請求項１に記載のデータ比較装置。
【請求項３】
請求項２に記載のデータ比較装置と、
前記データ比較装置により任意の対象データを他の（Ｎ−１）個のデータと比較したときに得られた（Ｎ−１）個の比較結果を、すべて加算することで加算値を得る加算手段と、
前記Ｎ個のデータを各々前記対象データとしたときに前記加算手段により得られたＮ個の加算値に基づいて、前記Ｎ個のデータの相対的な関係を反映したデータを出力する出力手段と、
を備えたデータ処理装置。
【請求項４】
前記出力手段は、前記Ｎ個の加算値の中から中間値となる加算値を選択し、選択した加算値に対応するデータを、前記Ｎ個のデータの中間値として出力すること
を特徴とする請求項３に記載のデータ処理装置。
【請求項５】
前記出力手段は、前記Ｎ個の加算値の大きさ順に従って、各加算値に対応するデータを並び替えて出力すること
を特徴とする請求項３に記載のデータ処理装置。
【請求項６】
被写体を撮像して撮像信号を生成する固体撮像素子と、
前記固体撮像素子により生成された撮像信号をディジタル信号に変換するアナログ／ディジタル変換手段と、
前記アナログ／ディジタル変換手段により得られた撮像データについて所定の処理を施すディジタル信号処理手段と、を備え、
前記ディジタル信号処理手段は、請求項１または請求項２に記載のデータ比較装置を備えていること
を特徴とする固体撮像装置。
【請求項７】
被写体を撮像して撮像信号を生成する固体撮像素子と、
前記固体撮像素子により生成された撮像信号をディジタル信号に変換するアナログ／ディジタル変換手段と、
前記アナログ／ディジタル変換手段により得られた撮像データについて所定の処理を施すディジタル信号処理手段と、を備え、
前記ディジタル信号処理手段は、請求項３から請求項５のいずれか１項に記載のデータ処理装置を備えていること
を特徴とする固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、データ比較装置、データ処理装置及び固体撮像装置に係り、特に回路の規模の削減を図ったデータ比較装置、データ処理装置及び固体撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、信号処理でノイズ除去を行う場合、ローパスフィルタ等の線形フィルタや、メディアンフィルタ等の非線形フィルタを用いることが多い。しかし、非線形フィルタの多くは、データを並び替える必要があり、フィルタ適用範囲が大きくなると回路規模が増大し実装が困難になっていた。
【０００３】
特許文献１では、ウィンドウ内のデータ値をしきい値とした分解処理を行い、バイナリフィルタ出力が１となる最大のしきい値を出力することで、回路削減を図るスタックフィルタが提案されている。
【０００４】
特許文献２では、データの比較結果の大小の数の差が最小のものが中心値であるとし、この中心値をメディアンフィルタの出力とすることで、回路規模を小さくするディジタルノイズリダクション回路が提案されている。
【０００５】
特許文献３では、処理を単純化して回路構成を簡略化しつつ回路規模を小さくでき、デジタル回路を使用して構成することのできる画像フィルタ回路が提案されている。
【特許文献１】特開平６−８５６０８号公報
【特許文献２】特開２０００−７５３８号公報
【特許文献３】特開２０００−２９３６８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１では、ｎ個の入力信号がある場合、nＣ2個の大小比較器が必要になってしまい、回路規模が大きくなる問題があった。特許文献２では、メディアンフィルタ以外のものに適用するが困難であり、また最小値を求める回路が必要になってしまう問題があった。特許文献３では、中心値を求める際に比較演算を行わず、加算と減算を行っているので、回路規模が大きくなる問題があった。
【０００７】
本発明は、このような課題を解決するために提案されたものであり、回路規模を大きくすることなく所定の処理を行うことができるデータ比較装置、データ処理装置及び固体撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るデータ比較装置は、Ｎ個のデータから各々異なる組合せとなる２つのデータを比較して比較結果を出力するＮ（Ｎ−１）／２個の比較手段と、前記Ｎ（Ｎ−１）／２個の比較手段により出力された比較結果を反転するＮ（Ｎ−１）／２個の反転手段と、を備え、前記各比較手段の比較結果と前記各反転手段の反転結果とを、前記Ｎ個のデータの比較結果として出力することを特徴とする。
【０００９】
比較手段は、Ｎ個のデータうち任意の２つのデータについて比較する。ある比較手段で比較される２つのデータの組合せは、他の比較手段で比較される２つのデータの組合せと異なっている。このため、Ｎ個すべてのデータについて比較しようとすると、NＣ2個、すなわちＮ（Ｎ−１）／２個の反転手段が必要になる。そして、Ｎ（Ｎ−１）／２個の比較手段の比較結果と、Ｎ（Ｎ−１）／２個の反転手段の反転結果とを、前記Ｎ個のデータの比較結果として出力する。
【００１０】
したがって、データ比較装置は、比較手段の個数をＮ（Ｎ−１）個ではなく、その半分の個数に抑制することができるので、回路規模の削減を図ることができる。
【００１１】
なお、前記比較手段は、比較結果として、２つのデータのうち対象データが他のデータ以上であるか否かを表すデータを出力してもよい。
【００１２】
本発明に係るデータ処理装置は、上記のデータ比較装置と、前記データ比較装置により任意の対象データを他の（Ｎ−１）個のデータと比較したときに得られた（Ｎ−１）個の比較結果を、すべて加算することで加算値を得る加算手段と、前記Ｎ個のデータを各々前記対象データとしたときに前記加算手段により得られたＮ個の加算値に基づいて、前記Ｎ個のデータの相対的な関係を反映したデータを出力する出力手段と、を備えている。
【００１３】
加算手段は、前記データ比較装置により、任意の対象データを他の（Ｎ−１）個のデータと比較したときに得られた（Ｎ−１）個の比較結果を、すべて加算する。なお、Ｎ個のデータのすべてが、任意の対象データになる。
【００１４】
このとき加算手段により得られた加算値は、Ｎ個のデータにおいて対象データが相対的にどの位置にあるかを示している。そこで、出力手段は、Ｎ個の加算値に基づいて、前記Ｎ個のデータの相対的な関係を反映したデータを出力する。
【００１５】
したがって、上記データ処理装置は、Ｎ個のデータがどのようなものであっても、所定のデータに関してＮ個のデータの相対的な関係を反映したデータを出力できる。
【００１６】
ここで、前記出力手段は、前記Ｎ個の加算値の中から中間値となる加算値を選択し、選択した加算値に対応するデータを、前記Ｎ個のデータの中間値として出力してもよい。
【００１７】
また、前記出力手段は、前記Ｎ個の加算値の大きさ順に従って、各加算値に対応するデータを並び替えて出力してもよい。
【００１８】
なお、データ比較装置、データ処理装置は、例えば次に示すように、固体撮像装置のディジタル信号処理手段に設けられてもよい。
【００１９】
すなわち、本発明に係る固体撮像装置は、被写体を撮像して撮像信号を生成する固体撮像素子と、前記固体撮像素子により生成された撮像信号をディジタル信号に変換するアナログ／ディジタル変換手段と、前記アナログ／ディジタル変換手段により得られた撮像データについて所定の処理を施すディジタル信号処理手段と、を備え、前記ディジタル信号処理手段は、上記のデータ比較装置を備えていることを特徴とする。
【００２０】
本発明に係る固体撮像装置は、被写体を撮像して撮像信号を生成する固体撮像素子と、前記固体撮像素子により生成された撮像信号をディジタル信号に変換するアナログ／ディジタル変換手段と、前記アナログ／ディジタル変換手段により得られた撮像データについて所定の処理を施すディジタル信号処理手段と、を備え、前記ディジタル信号処理手段は、上記ののデータ処理装置を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係るデータ比較装置、データ処理装置及び固体撮像装置は、比較手段の個数をＮ（Ｎ−１）個ではなく、その半分の個数に抑制することができるので、回路規模の削減を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２３】
［第１の実施形態］
図１は、本発明の実施の形態に係る固体撮像装置の構成を示す図である。
【００２４】
固体撮像装置は、被写体を撮像するＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサ１と、ＣＣＤイメージセンサ１で生成された画像信号に相関二重サンプリング処理を施すＣＤＳ（Correlated Double Sampling）回路２と、ＣＤＳ回路２から出力された画像信号をディジタル信号に変換するアナログ／ディジタルコンバータ３と、を備えている。
【００２５】
上記固体撮像装置は、さらに、画像データに所定の信号処理を施すＤＳＰ（Digital Signal  Processor）４と、所定の信号処理済みの画像データを記憶するメモリ５と、ＤＳＰ５で処理された画像データ又はメモリ５に記憶された画像データをエンコードするエンコーダ６と、エンコードされた画像データに基づく画像を表示するＬＣＤ（Liquid Crystal Display）７と、を備えている。ここで、ＤＳＰ４は、画像データのノイズを除去することができ、次のような回路を備えている。
【００２６】
図２は、ＤＳＰ４内のメディアンフィルタ１０の構成を示すブロック図である。メディアンフィルタ１０は、信号の比較結果を示すフラグを生成する比較フラグ生成部１１と、Ｎ個のデータから中間値データを選択するフラグ加算中間値選択部１２と、を備えている。
【００２７】
図３は、メディアンフィルタ１０の入力データの一例を示す図である。なお、データＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５は、画像データの一部分である。
【００２８】
図４は、比較フラグ生成部１１の構成を示すブロック図である。比較フラグ生成部１１は、１０個の比較器２０〜２９と、１０個の反転回路３０〜３９と、を備えている。
【００２９】
比較器は、複数のデータのうち対象とするデータ（以下「対象データ」という。）ＡをデータＢと比較し、対象データＡがデータＢ以上（Ａ≧Ｂ）のときにＡＢ比較フラグ「１」を生成し、対象データＡがデータＢより小さい（Ａ＜Ｂ）ときにＡＢ比較フラグ「０」を生成する。なお、図４では、比較器の上段に入力されるデータを対象データＡ、その下段に入力されるデータをデータＢとする。
【００３０】
比較器２０は、データＤ１をデータＤ２と比較し、Ｄ１Ｄ２比較フラグを生成する。比較器２１は、データＤ１をデータＤ３と比較し、Ｄ１Ｄ３比較フラグを生成する。比較器２２は、データＤ１をデータＤ４と比較し、Ｄ１Ｄ４比較フラグを生成する。比較器２３は、データＤ１をデータＤ５と比較し、Ｄ１Ｄ５比較フラグを生成する。
【００３１】
比較器２４は、データＤ２をデータＤ３と比較し、Ｄ２Ｄ３比較フラグを生成する。比較器２５は、データＤ２をデータＤ４と比較し、Ｄ２Ｄ４比較フラグを生成する。比較器２６は、データＤ２をデータＤ５と比較し、Ｄ２Ｄ５比較フラグを生成する。
【００３２】
比較器２７は、データＤ３をデータＤ４と比較し、Ｄ３Ｄ４比較フラグを生成する。比較器２８は、データＤ３をデータＤ５と比較し、Ｄ３Ｄ５比較フラグを生成する。比較器２９は、データＤ４をデータＤ５と比較し、Ｄ４Ｄ５比較フラグを生成する。
【００３３】
反転回路３０は、比較器２０で生成されたＤ１Ｄ２比較フラグを反転して、Ｄ２Ｄ１比較フラグを生成する。反転回路３１は、比較器２１で生成されたＤ１Ｄ３比較フラグを反転して、Ｄ３Ｄ１比較フラグを生成する。反転回路３２は、比較器２４で生成されたＤ２Ｄ３比較フラグを反転して、Ｄ３Ｄ２比較フラグを生成する。反転回路３３は、比較器２２で生成されたＤ１Ｄ４比較フラグを反転して、Ｄ４Ｄ１比較フラグを生成する。反転回路３４は、比較器２５で生成されたＤ２Ｄ４比較フラグを反転して、Ｄ４Ｄ２比較フラグを生成する。
【００３４】
反転回路３５は、比較器２７で生成されたＤ３Ｄ４比較フラグを反転して、Ｄ４Ｄ３比較フラグを生成する。反転回路３６は、比較器２３で生成されたＤ１Ｄ５比較フラグを反転して、Ｄ５Ｄ１比較フラグを生成する。反転回路３７は、比較器２６で生成されたＤ２Ｄ５比較フラグを反転して、Ｄ５Ｄ２比較フラグを生成する。反転回路３８は、比較器２８で生成されたＤ３Ｄ５比較フラグを反転して、Ｄ５Ｄ３比較フラグを生成する。反転回路３９は、比較器２９で生成されたＤ４Ｄ５比較フラグを反転して、Ｄ５Ｄ４比較フラグを生成する。
【００３５】
図５（Ａ）は単純比較結果を示す図であり、同図（Ｂ）は比較フラグ生成部１１による比較結果を示す図である。なお、入力データＤ＝（Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５）＝（１，２，３，４，４）とした。
【００３６】
従来から行われているように２つのデータを単純に比較した場合、同図（Ａ）に示すように、Ｄ４とＤ５は同じ値“４”であるので、Ｄ４をＤ５と比較した結果と、Ｄ５をＤ４と比較した結果が同じになってしまった。このため、この結果を用いて入力データＤの中心値を求めたりソートを行うのが困難になる。
【００３７】
これに対して、比較フラグ生成部１１による入力データＤの比較結果は、同図（Ｂ）に示すように、Ｄ４をＤ５と比較した結果と、Ｄ５をＤ４と比較した結果が異なっている。
【００３８】
したがって、比較フラグ生成部１１は、Ｎ個（本実施形態ではＮ＝５）の入力データＤをそれぞれ比較する場合、Ｎ（Ｎ−１）／２個の比較器を用いてNＣ2組の２つのデータをそれぞれ比較し、これらの比較結果と、これらの比較結果をＮ（Ｎ−１）／２個の反転回路で反転した結果と、を出力する。これにより、比較フラグ生成部１１は、比較器の個数を削減できると共に、Ｎ個のデータの中に同じ値のデータが含まれている場合でも、重複のない比較結果を得ることができる。
【００３９】
図６は、フラグ加算中間値選択部１２の構成を示すブロック図である。フラグ加算中間値選択部１２は、比較フラグ生成部１１で生成された比較フラグのうち５つの値を加算する５個の加算器４１、４２、４３、４４、４５と、加算結果が２となるデータを選択するセレクタ４６と、を備えている。
【００４０】
加算器４１は、対象データＤ１を他のすべてのデータと比較したときの相対的な関係を加算値として出力する。換言すると、加算器４１の加算値は、対象データＤ１について他のすべてのデータとの相対的な関係を表した相対値に相当する。具体的には、加算器４１は、Ｄ１Ｄ２比較フラグ、Ｄ１Ｄ３比較フラグ、Ｄ１Ｄ４比較フラグ、Ｄ１Ｄ５比較フラグの各々の値を加算する。
【００４１】
加算器４２は、対象データＤ２を他のすべてのデータと比較したときの相対的な関係を加算値として出力する。具体的には、加算器４１は、Ｄ２Ｄ１比較フラグ、Ｄ２Ｄ３比較フラグ、Ｄ２Ｄ４比較フラグ、Ｄ２Ｄ５比較フラグの各々の値を加算する。
【００４２】
加算器４３は、対象データＤ３を他のすべてのデータと比較したときの相対的な関係を加算値として出力する。具体的には、加算器４３は、Ｄ３Ｄ１比較フラグ、Ｄ３Ｄ２比較フラグ、Ｄ３Ｄ４比較フラグ、Ｄ３Ｄ５比較フラグの各々の値を加算する。
【００４３】
加算器４４は、対象データＤ４を他のすべてのデータと比較したときの相対的な関係を加算値として出力する。具体的には、加算器４４は、Ｄ４Ｄ１比較フラグ、Ｄ４Ｄ２比較フラグ、Ｄ４Ｄ３比較フラグ、Ｄ４Ｄ５比較フラグの各々の値を加算する。
【００４４】
加算器４５は、対象データＤ５を他のすべてのデータと比較したときの相対的な関係を加算値として出力する。具体的には、加算器４５は、Ｄ５Ｄ１比較フラグ、Ｄ５Ｄ２比較フラグ、Ｄ５Ｄ３比較フラグ、Ｄ５Ｄ４比較フラグの各々の値を加算する。
【００４５】
セレクタ４６は、加算器４１、４２、４３、４４、４５により得られた各加算値に基づいて、入力データの相対的な関係を反映したデータを出力する。具体的には、セレクタ４６は、加算器４１、４２、４３、４４、４５の中で加算結果が“（Ｎ−１）／２”（本実施形態では“２”）となる加算値を選択し、その加算値に対応するデータ（対象データ）Ｄを中間値データとして出力する。“（Ｎ−１）／２”となる加算値を選択する理由は、次の通りである。
【００４６】
入力データＤの中間値（中間値データ）を他のデータと比較した場合、入力データＤの要素がＮ個であるため、中間値データより大きいデータが（Ｎ−１）／２個、中間値データより小さいデータが（Ｎ−１）／２個存在する。したがって、中間値データを他のデータと比較したときに生成された比較フラグのすべての値が加算されると、加算結果は“（Ｎ−１）／２”になる。よって、セレクタ４６は、 “（Ｎ−１）／２”になる比較フラグの加算値を選択することで、中間値データを求めることができる。
【００４７】
例えば、入力データＤ＝（１、２、３、４、４）の場合、加算器４１、４２、４３、４４、４５の加算値は、それぞれ“０”、“１”、“２”、“４”、“３”になる。この場合、“２”になるのは加算器４３の加算値であり、加算器４３の加算値はデータＤ３に対応しているので、データＤ３が中間値データとなる。
【００４８】
以上のように、上記メディアンフィルタ１０は、入力データ数がＮ（フィルタ適用範囲Ｎ）の場合、比較フラグ生成部１１で生成された各々の比較フラグを加算して、（Ｎ−１）／２の加算値に対応するデータＤを出力することによって、入力データＤから中間値データを出力することができる。すなわち、メディアンフィルタ１０は、タップ数Ｎのメディアンフィルタを構成することができる。
【００４９】
さらに、メディアンフィルタ１０は、比較フラグ生成部１１において反転回路を用いることにより比較器の個数をＮ（Ｎ−１）／２個に抑制しているので、回路規模の削減を図ると共に、演算処理の高速化を実現することができる。
【００５０】
［第２の実施形態］
つぎに、本発明の第２の実施形態について説明する。なお、第１の実施形態と同一の回路・部位には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００５１】
図７は、図１に示す固体撮像装置のＤＳＰ４内に設けられたソート処理回路５０の構成を示すブロック図である。ソート処理回路５０は、上述した比較フラグ生成部１１と、Ｎ個のデータを並び替えるフラグ加算並替え部５１とを備えている。
【００５２】
図８は、フラグ加算並替え部５１の構成を示すブロック図である。フラグ加算並替え部５１は、５個の加算器４１、４２、４３、４４、４５と、各加算器の加算値に基づいてデータＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５を並び替えるソータ５２と、を備えている。
【００５３】
ソータ５２は、加算器４１、４２、４３、４４、４５の各々の加算値をその大きさ順に従って並び替える。そして、ソータ５２は、各加算値に対応するデータを、その加算値の並び替え順に従って並び替えて出力する。その理由は、次の通りである。
【００５４】
各加算器における比較フラグの加算値は、上述したように、対応するデータ（対象データ）について他のすべてのデータとの相対的関係を表している。そのため、加算値の大きさの順列は、加算値で対象データの大きさの順列となる。
【００５５】
以上のように、加算器４１、４２、４３、４４、４５で得られた各加算値は、入力データＤのソート時の順番に対応している。したがって、上記ソート処理回路５０は、その順番に合わせて入力データを並び替えることで、入力データを容易にソートすることができる。
【００５６】
さらに、ソート処理回路５０は、比較フラグ生成部１１において反転回路を用いることにより比較器の個数をＮ（Ｎ−１）／２個に抑制しているので、回路規模の削減を図ると共に、演算処理の高速化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の実施の形態に係る固体撮像装置の構成を示す図である。
【図２】ＤＳＰ４内のメディアンフィルタの構成を示すブロック図である。
【図３】メディアンフィルタの入力データの一例を示す図である。
【図４】比較フラグ生成部の構成を示すブロック図である。
【図５】（Ａ）は単純比較結果を示す図であり、同図（Ｂ）は比較フラグ生成部による比較結果を示す図である。
【図６】フラグ加算中間値選択部の構成を示すブロック図である。
【図７】固体撮像装置のＤＳＰ内に設けられたソート処理回路の構成を示すブロック図である。
【図８】フラグ加算並替え部の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００５８】
１０  メディアンフィルタ
１１  比較フラグ生成部
１２  フラグ加算中間値選択部
２０，２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７，２８，２９  比較器
３０，３１，３２，３３，３４，３５，３６，３７，３８，３９  反転回路
４１，４２，４３，４４，４５  加算器
４６  セレクタ
５０  ソート処理回路
５１  フラグ加算並替え部
５２  ソータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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