(57)【要約】【課題】  ブロック単位符号化により符号化された画像データを復号して得た再生画像データに対し、再生画像のエッジ部分に悪影響を及ぼすことなく、エッジ周辺に発生しやすいモスキートノイズを的確に低減する。【解決手段】  ノイズ低減部１４は、フィルタ処理対象画素がエッジを構成する画素であるか否かを、エッジ検出部１３から供給されるエッジ有無検出情報に基づき判断し、エッジを構成する画素と判断した場合には、そのフィルタ処理対象画素に対してフィルタ処理を行わない。一方、エッジを構成する画素ではないと判断した場合には、フィルタ処理対象画素とそのフィルタ処理対象画素に最も近い最近隣エッジとの距離、及び最近隣エッジの強度を、エッジ有無検出情報及びエッジ強度情報に基づき求め、求めた距離及び強度に応じて、フィルタ処理に用いるエッジ保存型平滑化フィルタ特性を選択する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定数の画素からなるブロックを符号化の単位とするブロック単位符号化方式により圧縮符号化された画像データから復号された画像データが入力され、その入力画像データに対して適応的にフィルタ処理を行って、モスキートノイズを低減するモスキートノイズ低減装置であって、
前記入力画像データに対し、エッジ検出対象画素として設定される２つの画素の画素値、及びそのエッジ検出対象画素に近接する複数の周辺画素の画素値を用いて、前記エッジ検出対象画素間のエッジの存在の有無及びエッジの強度を検出し、エッジ有無検出情報及びエッジ強度情報を出力するエッジ検出手段と、
前記フィルタ処理の対象として設定されるフィルタ処理対象画素が、前記エッジを構成する画素であるか否かを、前記エッジ有無検出情報に基づき判断し、
前記フィルタ処理対象画素が前記エッジを構成する画素と判断された場合には、そのフィルタ処理対象画素に対して前記フィルタ処理を行わず、
前記フィルタ処理対象画素が前記エッジを構成する画素ではないと判断された場合には、前記フィルタ処理対象画素と前記フィルタ処理対象画素に最も近い最近隣エッジとの距離、及び前記最近隣エッジの強度を、前記エッジ有無検出情報及び前記エッジ強度情報に基づき求め、求めた前記最近隣エッジとの距離及び前記最近隣エッジの強度に応じて、前記フィルタ処理に用いるエッジ保存型平滑化フィルタ特性を選択し、選択したフィルタ特性によるフィルタ処理を、前記フィルタ処理対象画素に対して行うノイズ低減手段と、
を有することを特徴とするモスキートノイズ低減装置
【請求項２】
所定数の画素からなるブロックを符号化の単位とするブロック単位符号化方式により圧縮符号化された画像データから復号された画像データを入力画像データとし、前記入力画像データに対して適応的にフィルタ処理を行って、モスキートノイズを低減するモスキートノイズ低減方法であって、
前記入力画像データに対し、エッジ検出対象画素として設定される２つの画素の画素値、及びそのエッジ検出対象画素に近接する複数の周辺画素の画素値を用いて、前記エッジ検出対象画素間のエッジの存在の有無及びエッジの強度を検出し、エッジ有無検出情報及びエッジ強度情報を得るエッジ検出手順と、
前記フィルタ処理の対象として設定されるフィルタ処理対象画素が、前記エッジを構成する画素であるか否かを、前記エッジ有無検出情報に基づき判断し、
前記フィルタ処理対象画素が前記エッジを構成する画素と判断された場合には、そのフィルタ処理対象画素に対して前記フィルタ処理を行わず、
前記フィルタ処理対象画素が前記エッジを構成する画素ではないと判断された場合には、前記フィルタ処理対象画素と前記フィルタ処理対象画素に最も近い最近隣エッジとの距離、及び前記最近隣エッジの強度を、前記エッジ有無検出情報及び前記エッジ強度情報に基づき求め、求めた前記最近隣エッジとの距離及び前記最近隣エッジの強度に応じて、前記フィルタ処理に用いるエッジ保存型平滑化フィルタ特性を選択し、選択したフィルタ特性によるフィルタ処理を、前記フィルタ処理対象画素に対して行うノイズ低減手順と、
を有することを特徴とするモスキートノイズ低減方法。
【請求項３】
所定数の画素からなるブロックを符号化の単位とするブロック単位符号化方式により圧縮符号化された画像データから復号された画像データを入力画像データとし、前記入力画像データに対して適応的にフィルタ処理を行って、モスキートノイズを低減するモスキートノイズ低減機能をコンピュータに実現させるためのモスキートノイズ低減用プログラムであって、
前記入力画像データに対し、エッジ検出対象画素として設定される２つの画素の画素値、及びそのエッジ検出対象画素に近接する複数の周辺画素の画素値を用いて、前記エッジ検出対象画素間のエッジの存在の有無及びエッジの強度を検出し、エッジ有無検出情報及びエッジ強度情報を得るエッジ検出手段と、
前記フィルタ処理の対象として設定されるフィルタ処理対象画素が、前記エッジを構成する画素であるか否かを、前記エッジ有無検出情報に基づき判断し、
前記フィルタ処理対象画素が前記エッジを構成する画素と判断された場合には、そのフィルタ処理対象画素に対して前記フィルタ処理を行わず、
前記フィルタ処理対象画素が前記エッジを構成する画素ではないと判断された場合には、前記フィルタ処理対象画素と前記フィルタ処理対象画素に最も近い最近隣エッジとの距離、及び前記最近隣エッジの強度を、前記エッジ有無検出情報及び前記エッジ強度情報に基づき求め、求めた前記最近隣エッジとの距離及び前記最近隣エッジの強度に応じて、前記フィルタ処理に用いるエッジ保存型平滑化フィルタ特性を選択し、選択したフィルタ特性によるフィルタ処理を、前記フィルタ処理対象画素に対して行うノイズ低減手段として、
コンピュータを機能させるためのモスキートノイズ低減用プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブロック単位符号化により符号化された画像データを復号して得た再生画像データに対し、エッジ周辺に発生しやすいモスキートノイズを、再生画像に悪影響を及ぼすことなく（特にエッジ部分に悪影響を及ぼすことなく）的確に低減するモスキートノイズ低減装置、モスキートノイズ低減方法、及びモスキートノイズ低減用プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
MPEG（Moving Pictures Expert Group）規格などの画像圧縮符号化では、一定サイズのブロック（所定数の画素からなるブロック）に画像を分割し、DCT（Discrete Cosine Transform）等を用いてブロック単位に変換符号化を行う方式（ブロック単位符号化方式）が使用されている。ブロック単位符号化の場合、高圧縮時に量子化誤差によってモスキートノイズと呼ばれる符号化ノイズが発生しやすい。モスキートノイズはエッジの近傍にもやもやとしたパターンとして発生するノイズである。
DCTブロックがエッジを含む場合、高域成分は大きな値を持つ。高圧縮時に過度な量子化を行うと高域成分に量子化誤差が発生する。この量子化誤差の影響が、エッジ近辺平坦部に現れることでモスキートノイズが発生する。（言い換えれば、モスキートノイズはエッジ周辺に発生しやすい。）
このモスキートノイズを低減するために、ノイズ発生部分に対しエッジ保存平滑化フィルタを施すことが有効である。エッジ保存型平滑化フィルタにはεフィルタ、リップル修正フィルタ（非特許文献１）等が知られている。例えばεフィルタは中心画素をｘ(i,j)、その周辺画素をx(i+p,j+q)とした時、以下の式１により求められる。
【０００３】
【数１】
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ただし、Nは平滑化に用いる画素数を表す数値、C(p,q)はスケールファクタである。
しかし、εフィルタをノイズ発生部分以外にも施すと、解像感の低下等、再生画像に悪影響を及ぼすことがある。そこで、特許文献１のように、ノイズ発生部分を予測検出し、その検出結果に応じてエッジ保存平滑化フィルタを制御する手法が提案されている。
この方式のブロック図を図７に示す。入力端子７１より入力された画像圧縮データはデコーダ部７２により画像データに復号される。ブロック選択部７３では、入力された画像データからブロック単位で隣接画素間の差分値の頻度分布を求め、頻度分布に基づいてブロックがエッジを含むか否かの判定を行う。フィルタ部７５では、RAM部７４に蓄えていたブロック単位画像データに対し、ブロック選択部７３からのエッジブロック判定結果により、エッジを含むブロックについてはエッジ保存平滑化フィルタを施し、エッジを含まないブロックについてはエッジ保存平滑化フィルタを施さない。このようにエッジを含むブロックのみにエッジ保存平滑化フィルタを施すことでエッジ近辺に発生するモスキートノイズの低減を行う。
【特許文献１】特開平７−２３２２７号公報
【非特許文献１】吹抜敬彦、「DCT量子化歪みのリップル修正フィルタによる抑圧」、２００２年、映像情報メディア学会冬季大会
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１では、エッジを含むブロック全体にフィルタ処理を行うために、エッジに対してもフィルタ処理がかかる。変化値が比較的小さいエッジの場合では、エッジ保存平滑化フィルタのエッジ保存効果が発揮されにくく、このフィルタ処理による再生画像への悪影響は避けられない。
本発明は、このような状況に鑑みてなされたもので、ブロック単位符号化により符号化された画像データを復号して得た再生画像データに対し、エッジ周辺に発生しやすいモスキートノイズを、再生画像に悪影響を及ぼすことなく（特にエッジ部分に悪影響を及ぼすことなく）、的確に低減するモスキートノイズ低減装置、モスキートノイズ低減方法、及びモスキートノイズ低減用プログラム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】
【０００５】
そこで、上記課題を解決するために本発明は、下記の装置、方法、及びプログラムを提供するものである。
（１）
所定数の画素からなるブロックを符号化の単位とするブロック単位符号化方式により圧縮符号化された画像データから復号された画像データが入力され、その入力画像データに対して適応的にフィルタ処理を行って、モスキートノイズを低減するモスキートノイズ低減装置であって、
前記入力画像データに対し、エッジ検出対象画素として設定される２つの画素の画素値、及びそのエッジ検出対象画素に近接する複数の周辺画素の画素値を用いて、前記エッジ検出対象画素間のエッジの存在の有無及びエッジの強度を検出し、エッジ有無検出情報及びエッジ強度情報を出力するエッジ検出手段（１３）と、
前記フィルタ処理の対象として設定されるフィルタ処理対象画素が、前記エッジを構成する画素であるか否かを、前記エッジ有無検出情報に基づき判断し、
前記フィルタ処理対象画素が前記エッジを構成する画素と判断された場合には、そのフィルタ処理対象画素に対して前記フィルタ処理を行わず、
前記フィルタ処理対象画素が前記エッジを構成する画素ではないと判断された場合には、前記フィルタ処理対象画素と前記フィルタ処理対象画素に最も近い最近隣エッジとの距離、及び前記最近隣エッジの強度を、前記エッジ有無検出情報及び前記エッジ強度情報に基づき求め、求めた前記最近隣エッジとの距離及び前記最近隣エッジの強度に応じて、前記フィルタ処理に用いるエッジ保存型平滑化フィルタ特性を選択し、選択したフィルタ特性によるフィルタ処理を、前記フィルタ処理対象画素に対して行うノイズ低減手段（１４）と、
を有することを特徴とするモスキートノイズ低減装置
（２）
所定数の画素からなるブロックを符号化の単位とするブロック単位符号化方式により圧縮符号化された画像データから復号された画像データを入力画像データとし、前記入力画像データに対して適応的にフィルタ処理を行って、モスキートノイズを低減するモスキートノイズ低減方法であって、
前記入力画像データに対し、エッジ検出対象画素として設定される２つの画素の画素値、及びそのエッジ検出対象画素に近接する複数の周辺画素の画素値を用いて、前記エッジ検出対象画素間のエッジの存在の有無及びエッジの強度を検出し、エッジ有無検出情報及びエッジ強度情報を得るエッジ検出手順と、
前記フィルタ処理の対象として設定されるフィルタ処理対象画素が、前記エッジを構成する画素であるか否かを、前記エッジ有無検出情報に基づき判断し、
前記フィルタ処理対象画素が前記エッジを構成する画素と判断された場合には、そのフィルタ処理対象画素に対して前記フィルタ処理を行わず、
前記フィルタ処理対象画素が前記エッジを構成する画素ではないと判断された場合には、前記フィルタ処理対象画素と前記フィルタ処理対象画素に最も近い最近隣エッジとの距離、及び前記最近隣エッジの強度を、前記エッジ有無検出情報及び前記エッジ強度情報に基づき求め、求めた前記最近隣エッジとの距離及び前記最近隣エッジの強度に応じて、前記フィルタ処理に用いるエッジ保存型平滑化フィルタ特性を選択し、選択したフィルタ特性によるフィルタ処理を、前記フィルタ処理対象画素に対して行うノイズ低減手順と、
を有することを特徴とするモスキートノイズ低減方法。
（３）
所定数の画素からなるブロックを符号化の単位とするブロック単位符号化方式により圧縮符号化された画像データから復号された画像データを入力画像データとし、前記入力画像データに対して適応的にフィルタ処理を行って、モスキートノイズを低減するモスキートノイズ低減機能をコンピュータに実現させるためのモスキートノイズ低減用プログラムであって、
前記入力画像データに対し、エッジ検出対象画素として設定される２つの画素の画素値、及びそのエッジ検出対象画素に近接する複数の周辺画素の画素値を用いて、前記エッジ検出対象画素間のエッジの存在の有無及びエッジの強度を検出し、エッジ有無検出情報及びエッジ強度情報を得るエッジ検出手段と、
前記フィルタ処理の対象として設定されるフィルタ処理対象画素が、前記エッジを構成する画素であるか否かを、前記エッジ有無検出情報に基づき判断し、
前記フィルタ処理対象画素が前記エッジを構成する画素と判断された場合には、そのフィルタ処理対象画素に対して前記フィルタ処理を行わず、
前記フィルタ処理対象画素が前記エッジを構成する画素ではないと判断された場合には、前記フィルタ処理対象画素と前記フィルタ処理対象画素に最も近い最近隣エッジとの距離、及び前記最近隣エッジの強度を、前記エッジ有無検出情報及び前記エッジ強度情報に基づき求め、求めた前記最近隣エッジとの距離及び前記最近隣エッジの強度に応じて、前記フィルタ処理に用いるエッジ保存型平滑化フィルタ特性を選択し、選択したフィルタ特性によるフィルタ処理を、前記フィルタ処理対象画素に対して行うノイズ低減手段として、
コンピュータを機能させるためのモスキートノイズ低減用プログラム。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、ブロック単位符号化により符号化された画像データを復号して得た再生画像データに対し、エッジ周辺に発生しやすいモスキートノイズを、再生画像に悪影響を及ぼすことなく（特にエッジ部分に悪影響を及ぼすことなく）的確に低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、この発明によるモスキートノイズ低減装置の実施形態について、図を参照しながら説明する。
【実施例１】
【０００８】
図１は、この発明によるモスキートノイズ低減装置の一実施例を組み込んだMPEG復号装置である。入力端子１１よりMPEGビットストリームが入力される。入力されたMPEGビットストリームはMPEGデコーダ１２によって、逆量子化、逆DCTなどの処理が行われ、画像データが復元（復号）される。（ブロック単位符号化により符号化された画像データ（MPEGビットストリーム）を復号した再生画像データを得る。）
エッジ検出部１３では、MPEGデコーダ１２より出力された再生画像に対し、各画素間について、エッジ検出対象画素として設定される２つの画素（エッジ検出対象画素組とも呼ぶ）及びその周辺画素の画素差分値を用いて、エッジ有無の検出及びエッジ強度の検出が行われ、エッジ有無検出情報及びエッジ強度情報を出力する。
ノイズ低減部１４では、モスキートノイズが存在する再生画像データに対し、エッジ検出部１３からのエッジ有無検出情報及びエッジ強度情報により、フィルタ処理対象画素とそのフィルタ処理対象画素に最も近いエッジである最近隣エッジとの距離を算出する。そして、算出したフィルタ処理対象画素と最近隣エッジとの距離、及びその最近隣エッジの強度に応じて、複数のエッジ保存型平滑化フィルタから一つを選択し、フィルタ処理対象画素に対してフィルタ処理を実行することでモスキートノイズの低減を行う。
以上の過程を経て、出力端子１５よりモスキートノイズが低減された再生画像が出力される。
以下にてエッジ検出部１３及びノイズ低減部１４について特に説明する。エッジ検出部１３は、入力された再生画像に対し、各画素間について、エッジ検出対象画素組及びその周辺画素の画素差分値を用いて、エッジ有無の検出及びエッジ強度検出を行い、その結果を出力する。図２はエッジ検出対象画素及びその周辺画素を示した図である。エッジ部分は隣接画素間の差分が大きい。よって、エッジは隣接画素間の差分を求め所定閾値と比較することで検出できる。しかし単純に２画素差分で判断した場合、ノイズの影響により誤判断する可能性がある。このため、周辺画素を用いた平滑化を加えることで誤検出を抑制する。例えば、図３に示すオペレータに従う場合、図２における画素a10−a11間のエッジ検出は以下の式２により行う。
【０００９】
【数２】
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まず、A10、A11はエッジ検出対象画素a10、a11の平滑化画素値である。これら平滑化画素値間の差分絶対値であるdiff(A10,A11)を所定閾値と比較することで、エッジ有無の検出を行う。また、diff(A10,A11)が大きいほどより大きなギャップが生じており、鋭いエッジと考えることができる。よって、diff(A10,A11)の大きさによりエッジ強度を決定する。
図４はエッジ検出部１３での検出過程の一例を示したフローチャートである。図４の動作が開始されると、処理４１によりオペレータに従い対象画素の平滑化画素値を算出し、処理４２により平滑化画素差分絶対値を算出する。最後に判断群４３により、平滑化画素差分絶対値と所定閾値との比較を行い、エッジ検出及びエッジ強度の決定を行う。図４では4段階のレベル分けを行っており、平滑化画素差分絶対値が小さいレベル1では変化が小さいことからエッジが存在しないと考えられ、レベルが大きくなるに従い、平滑化画素差分絶対値が大きくなり強いエッジが存在すると考えられる。
ノイズ低減部１４では、モスキートノイズが存在する再生画像データに対し、エッジ検出部１３からのエッジ有無検出情報及びエッジ強度情報を元に、フィルタ処理対象画素とそのフィルタ処理対象画素の最近隣エッジとの距離を算出する。そして、算出したフィルタ処理対象画素と最近隣エッジとの距離、及び最近隣エッジの強度に応じて複数のエッジ保存型平滑化フィルタから一つを選択し、フィルタ処理対象画素に対してフィルタ処理を実行することでモスキートノイズの低減を行う。
モスキートノイズは高域成分を多く含むDCTブロックにおいて過度の量子化により高域成分に量子化誤差が発生し、その影響が平坦部に現れることで発生する。DCTブロックがエッジを含む場合、高域成分は大きな値を持つ。よって、モスキートノイズはエッジ近辺平坦部に現れることとなる。そこで、エッジ近辺平坦部を平滑化することでモスキートノイズ軽減を行う。鋭いエッジの場合、より多くの高域成分を持つと考えられ、モスキートノイズも強く現れている可能性が高い。従って、エッジの強度に従い、より強い平滑化を行う必要がある。一方、エッジそのものに平滑化をかけると、エッジを丸めてしまうい再生画像に悪影響を及ぼすことになるのでエッジ保存に気を配る必要がある。
そこで、フィルタ処理対象画素と最近隣エッジとの距離を測り、エッジを構成する画素（例えば、図２における画素a10−a11間にエッジ有りと検出された場合、画素a10，a11はエッジを構成する画素となる）に対してはフィルタ処理を行わず、エッジにごく近い画素に対して最近隣エッジの強度に応じたフィルタ処理を行う。また、より強いエッジの保護のため、式１のεフィルタに代表されるエッジ保存型平滑化フィルタを用いることが有効である。εフィルタの場合、画素差分絶対値が式１における閾値THRより小さい場合に、平滑化の対象となる。すなわち、THRによりフィルタ強度を制御できる。
なお、エッジ近辺所定範囲を一様に平滑化すると平滑化部分と未処理部分の境界が現れ画質劣化となる。そこで、エッジから離れるに従って徐々に平滑化特性を弱めることによりこの問題を解決できる。
図５はノイズ低減部１４によるノイズ低減処理の一例を示したフローチャートである。まず、エッジ検出部１３からのエッジ有無検出情報に基づく判断５１により、フィルタ処理対象画素がエッジを構成していると判断された場合は、エッジに悪影響を及ぼさないように、フィルタ処理を行わない。判断５１により、フィルタ処理対象画素がエッジを構成していないと判断された場合には、処理５２により、エッジ検出部１３からのエッジ有無検出情報によりフィルタ処理対象画素と最近隣エッジとの距離を測定する。そして、処理５３にて、処理５２で得られた最近隣エッジとの距離、及びエッジ検出部１３からの最近隣エッジのエッジ強度情報により、エッジ保存型平滑化フィルタ（図５ではεフィルタ）のON/OFF、エッジ保存型平滑化フィルタ強度の切り替えを行い、処理５４にてフィルタ処理対象画素に対してフィルタ処理を施すことでモスキートノイズの低減を行う。
このように、フィルタ処理対象画素と最近隣エッジとの距離及びその最近隣エッジのエッジ強度により、複数のエッジ保存型平滑化フィルタを切り換えて適用することで、エッジに悪影響を及ぼすことなく、エッジ近傍のモスキートノイズ軽減を的確に行うことができる。
本発明による装置は、上記のようにブロック単位符号化方式により符号化された画像データを再生する復号機器に組み込んで使用してもよいし、既存の復号機器が出力するモスキートノイズを含む復元画像データを入力とする独立したモスキートノイズ低減装置として使用しても勿論よい。
また、本発明は、ソフトウェアによる実現も可能であり、DSP（デジタルシグナルプロセッサ）等による実現も可能である。即ち、本発明は上述したモスキートノイズ低減機能をコンピュータに実現させるためのモスキートノイズ低減用プログラムを含むものである。
図６に、本発明のモスキートノイズ低減用プログラムの一実施例を適用したデジタル画像データ再生プログラムのフローチャートを示す。（なお、このプログラムによる動作は上述したMPEG復号装置での動作と同様であるので、図６に示す各ステップの詳細な説明はここでは省略する。）
図６に示す動作が開始されると、まず、処理６１にて符号化データの入力を受け付け、処理６２にて入力符号化データは復号化処理により画像データに復元される。処理６３にてエッジ有無検出情報及びエッジ強度情報を作成する。次の処理から画素単位のループとなり、判断６４にて、フィルタ処理対象画素がエッジを構成する場合は、処理６５〜６７を飛ばし、エッジを構成しない場合は、処理６５に進む。処理６５ではフィルタ処理対象画素から一番近い最近隣エッジを検出し、そのエッジ強度及びフィルタ処理対象画素との距離を算出する。そして処理６６にて、最近隣エッジとの距離及び最近隣エッジのエッジ強度情報により、エッジ保存型平滑化フィルタの強度を調整し、処理６７にてフィルタ処理対象画素に対してエッジ保存型平滑化フィルタを適用することでモスキートノイズの低減が行われる。最後に、処理６８にてモスキートノイズが低減された再生画像データが出力される。
なお、このプログラムは、記録媒体から読みとられてコンピュータに取り込まれてもよいし、通信ネットワークを介して伝送されてコンピュータに取り込まれてもよい。
また、図１に示すデコーダ１２の前段に受信インタフェースを設け、本発明実施例を適用したMPEG復号装置を、ストリーム等で伝送されてくる画像データを受信する受信装置として構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施例を適用したMPEG復号装置を示すブロック図である。
【図２】エッジ検出対象画素周辺の画素配置図である。
【図３】エッジ検出に使用するオペレータの一例である。
【図４】エッジ検出部１３での検出過程の一例を示したフローチャートである。
【図５】フィルタ処理部１４でのフィルタ処理過程の一例を示したフローチャートである。
【図６】本発明の一実施例を適用したデジタル画像データ再生プログラムのフローチャートである。
【図７】従来のモスキートノイズ低減方法を説明するためのブロック図である。
【符号の説明】
【００１１】
１３  エッジ検出部
１４  ノイズ低減部
【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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