(57)【要約】【課題】存在する周波数帯域が偏った雑音の影響を効果的に軽減して復号誤りを改善することができる再生画像２値化装置及びデータ再生装置を提供する。【解決手段】ホログラフィック記録媒体から読み出された格子状の画素からなる画像データを所定のパーシャルレスポンス特性に等化する等化器と、等化器の出力から復号対象画素と復号対象画素の周辺の画素を周辺画素として抽出する画素抽出部と、画素抽出部で抽出された復号対象画素と周辺画素を入力し注目画素のＸ方向及びＹ方向の雑音の特性を白色化する第１の白色化フィルタと、第１の白色化フィルタの係数を設定する係数設定器と、第１の白色化フィルタの出力を入力し所定のパーシャルレスポンス特性と、第１の白色化フィルタの特性から得られるＸ方向及びＹ方向の相関を利用した最尤復号を行うビタビ復号器とビタビ復号器の出力を帰還させるために記憶する第１の記憶手段とを備える。【選択図】図１
2007317246.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホログラフィック記録媒体から読み出された格子状の画素からなる画像データを所定のパーシャルレスポンス特性に等化する等化器と、
前記等化器の出力から復号対象画素と前記復号対象画素の周辺の画素を周辺画素として抽出する画素抽出部と、
前記画素抽出部で抽出された復号対象画素と周辺画素を入力し注目画素のＸ方向及びＹ方向の雑音の特性を白色化する第１の白色化フィルタと、
前記第１の白色化フィルタの係数を設定する係数設定器と、
前記第１の白色化フィルタの出力を入力し所定のパーシャルレスポンス特性と、前記第１の白色化フィルタの特性から得られるＸ方向及びＹ方向の相関を利用した最尤復号を行うビタビ復号器と
前記ビタビ復号器の出力を前記ビタビ復号器に帰還させるために記憶しておく第１の記憶手段とを備えたことを特徴とする再生画像２値化装置。
【請求項２】
前記画素抽出部が抽出する周辺画素は注目画素の左上、上、左であることを特徴とする請求項１に記載の再生画像２値化装置。
【請求項３】
前記第１の白色化フィルタは、そのフィルタ係数と周辺画素との乗算を行う乗算部と、
前記乗算部の出力の総和を求めることによって抽出画素の雑音予測モデルを生成する加算部と、
抽出画素から前記抽出画素の雑音予測モデルを減算する減算部を備え周辺画素から注目画素の雑音を予測して除去する請求項１に記載の再生画像２値化装置。
【請求項４】
前記係数設定器は、
前記画素抽出部より出力された注目画素の等化誤差を演算する注目誤差演算部と、
前記画素抽出部より出力された周辺画素の等化誤差を演算する周辺誤差演算部と、
前記周辺画素の等化誤差を用いて前記注目画素の等化誤差を白色化する第２の白色化フィルタと、
注目画素の等化誤差と周辺画素の等化誤差と前記第２の白色化フィルタの出力を入力しフィルタ係数を算出し、前記第１の白色化フィルタと、前記第２の白色化フィルタに入力する係数演算部とを備え、
フィルタ係数を学習しながら再生を行う請求項１に記載の再生画像２値化装置。
【請求項５】
前記周辺誤差演算部は前記周辺画素を入力し前記注目画素の左の周辺画素を２値データに仮判定する周辺画素仮判定部と、
前記２値データと前記第１の記憶手段の出力を入力し所定の伝達特性にそれぞれ変換するパーシャルレスポンス方式変換器と、
前記周辺画素から前記パーシャルレスポンス方式変換器の出力を減算してそれぞれの誤差出力する減算器と
を備えた請求項４に記載の再生画像２値化装置。
【請求項６】
前記パーシャルレスポンス方式変換器は、前記周辺画素仮判定部で仮判定を行った左画素の仮判定値と前記第１の記憶装置に記憶されている左上画素、上画素を入力しそれぞれの誤差を出力する請求項５に記載の再生画像２値化装置。
【請求項７】
ホログラフィック記録媒体から格子状の画素からなる画像データを取得する撮像部と、
前記撮像手段の出力を内部の第１の格納場所に格納するメモリと、
前記第１の格納場所から画像データを読み出し、前記画像データに含まれる基準マークを利用してリサンプリングし、リサンプリングした画像データを前記メモリの第２の格納場所に格納する位置合わせ部と、
前記第２の格納場所から前記リサンプルされた画像データを読みだし、画像データの歪除去を行う歪除去部と、
前記歪み除去部の出力を所定のパーシャルレスポンス特性に等化する等化器と、
前記等化器の出力から復号対象画素と前記復号対象画素の周辺の画素を周辺画素として抽出する画素抽出部と、
前記画素抽出部で抽出された復号対象画素と周辺画素を入力し注目画素のＸ方向及びＹ方向の雑音の特性を白色化する第１の白色化フィルタと、
前記第１の白色化フィルタの係数を設定する係数設定器と、
前記第１の白色化フィルタの出力を入力し所定のパーシャルレスポンス特性と、前記白色化フィルタの特性から得られるＸ方向及びＹ方向の相関を利用した最尤復号を行うビタビ復号器と、
前記ビタビ復号器の出力を前記ビタビ復号器に帰還させるために記憶しておく第１の記憶手段とを備えたデータ再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホログラフィック・データ・ストレージの再生に関し、特に再生するデジタルイメージの雑音除去技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ホログラフィック・データ・ストレージの概念図を図１０に示す。ボリューム・ホログラフィック・データ・ストレージでは、図１０に示すように記録時には第１のレーザー光を２次元データを用いて空間変調した光（物体光）と、第２のレーザー光（参照光）との干渉をホログラムメディアに書き込み、再生時には第２のレーザー光（参照光）のみをホログラムメディアに照射し情報を再生する。記録された情報を取り出す際には、ホログラムメディアに記録された干渉パターンによって得られる回折光をＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ−Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）のようなイメージセンサーで光電変換してデジタルイメージを得る。このデジタルイメージは、適切なＸＹ位置でリサンプリングするために位置合わせ器に入力され、位置合わせ器はデジタルイメージ中のマーカーを検出し、そのマーカーを基準としてデジタルイメージの定められた位置からデータの読み取りを行えるように読み取り位置を合わせる。読み取られたデータは２値化装置に入力され復調回路に送られる。
【０００３】
ホログラフィック・データ・ストレージの再生画像２値化装置において変調用画素と受光用画素との間における相対的位置のずれ情報を得て、それを再生する際に利用することでずれに応じて正確な位置での再生を行う技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
図１１に従来の再生画像２値化装置のブロック図及び方法の手順を示す。ステップＳ１１は既知データをイメージセンサーで光電変換してデジタルイメージを得る。ステップＳ１２は設定された光学系伝達関数を生成する。ステップＳ１３は位置ずれ検出器１１０１によって生成された伝達関数に基づいた位置ずれの方向を検出する。検出した位置ずれ方向は記憶装置１１０２に記憶する。ステップＳ１４は記憶装置１１０２から位相ずれを読み出し、これを用いてビタビ復号器１１０３で判定帰還ビタビ復号を行う際のその方向を決める。ステップＳ１５は注目画素と周辺画素の組み合わせである状態ブロック形状を設定する。ステップＳ１６は任意のデータをイメージセンサーで光電変換してデジタルイメージを得る。ステップＳ１７はビタビ復号器で判定帰還ビタビ復号が行われる。このときの制御信号は判定帰還方向、状態ブロック形状及び縮小伝達関数。ステップＳ１８はビタビ復号器により入力データが継続して入力されているか否かで再生終了を判断する。
【特許文献１】特開平１１−３１７０８４号公報（第４−１７頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記従来の構成では位置ずれの影響のみを軽減するものではあるが、実際には位相ずれ以外に雑音の影響で再生信号が劣化する。ここでの雑音はレンズ内に不要な光の反射が起こったとき雑音や、レンズに埃がのったときの雑音などである。これらの雑音は低域に偏って発生する場合が多く、従来技術では十分な再生が行えないという課題を有していた。
【０００６】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、低域に周波数帯域が偏っている雑音の影響を効果的に軽減して復号誤りを改善するする再生画像２値化装置及びデータ再生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】
【０００７】
従来の課題を解決するために、本発明の再生画像２値化装置及びデータ再生装置は、ホログラフィック記録媒体から読み出された格子状の画素からなる画像データを所定のパーシャルレスポンス特性に等化する等化器と、前記等化器の出力から復号対象画素と前記復号対象画素の周辺の画素を周辺画素として抽出する画素抽出部と、前記画素抽出部で抽出された復号対象画素と周辺画素を入力し注目画素のＸ方向及びＹ方向の雑音の特性を白色化する第１の白色化フィルタと、前記第１の白色化フィルタの係数を設定する係数設定器と、前記第１の白色化フィルタの出力を入力し所定のパーシャルレスポンス特性と、前記第１の白色化フィルタの特性から得られるＸ方向及びＹ方向の相関を利用した最尤復号を行うビタビ復号器と、前記ビタビ復号器の出力を前記ビタビ復号器に帰還させるために記憶しておく第１の記憶手段とを備えたことを特徴としたものである。
前記画素抽出部が抽出する周辺画素は注目画素の左上、上、左であることを特徴とする請求項１に記載の再生画像２値化装置。
【０００８】
さらに再生画像２値化装置において、前記第１の白色化フィルタは、そのフィルタ係数と周辺画素との乗算を行う乗算部と、前記乗算部の出力の総和を求めることによって抽出画素の雑音予測モデルを生成する加算部と、抽出画素から前記抽出画素の雑音予測モデルを減算する減算部を備え周辺画素から注目画素の雑音を予測して除去することを特徴とするものである。
【０００９】
さらに再生画像２値化装置において、前記係数設定器は、前記画素抽出部より出力された注目画素の等化誤差を演算する注目誤差演算部と、前記画素抽出部より出力された周辺画素の等化誤差を演算する周辺誤差演算部と、前記周辺画素の等化誤差を用いて前記注目画素の等化誤差を白色化する第２の白色化フィルタと、注目画素の等化誤差と周辺画素の等化誤差と前記第２の白色化フィルタの出力を入力しフィルタ係数を算出し、前記第１の白色化フィルタと、前記第２の白色化フィルタに入力する係数演算部とを備え、フィルタ係数を学習しながら再生を行うことを特徴とするものである。
【００１０】
さらに再生画像２値化装置において、前記周辺誤差演算部は前記周辺画素を入力し前記注目画素の左の周辺画素を２値データに仮判定する周辺画素仮判定部と、前記２値データと前記第１の記憶手段の出力を入力し所定の伝達特性にそれぞれ変換するパーシャルレスポンス方式変換器と、前記周辺画素から前記パーシャルレスポンス方式変換器の出力を減算してそれぞれの誤差出力する減算器とを備えたことを特徴とするものである。
【００１１】
さらに再生画像２値化装置において、前記パーシャルレスポンス方式変換器は、前記周辺画素仮判定部で仮判定を行った左画素の仮判定値と前記第１の記憶装置に記憶されている左上画素、上画素を入力しそれぞれの誤差を出力することを特徴とするものである。
【００１２】
さらに本発明のデータ再生装置において、ホログラフィック記録媒体から格子状の画素からなる画像データを取得する撮像部と、前記撮像手段の出力を内部の第１の格納場所に格納するメモリと、前記第１の格納場所から画像データを読み出し、前記画像データに含まれる基準マークを利用してリサンプリングし、リサンプリングした画像データを前記メモリの第２の格納場所に格納する位置合わせ部と、前記第２の格納場所から前記リサンプルされた画像データを読みだし、画像データの歪除去を行う歪除去部と、前記歪み除去部の出力を所定のパーシャルレスポンス特性に等化する等化器と、前記等化器の出力から復号対象画素と前記復号対象画素の周辺の画素を周辺画素として抽出する画素抽出部と、前記画素抽出部で抽出された復号対象画素と周辺画素を入力し注目画素のＸ方向及びＹ方向の雑音の特性を白色化する第１の白色化フィルタと、前記第１の白色化フィルタの係数を設定する係数設定器と、前記第１の白色化フィルタの出力を入力し所定のパーシャルレスポンス特性と、前記白色化フィルタの特性から得られるＸ方向及びＹ方向の相関を利用した最尤復号を行うビタビ復号器と、前記ビタビ復号器の出力を前記ビタビ復号器に帰還させるために記憶しておく第１の記憶手段とを備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の再生画像２値化装置及びデータ再生装置によれば、周波数帯域が偏った雑音の影響を効果的に軽減して復号誤りを改善しつつデータ再生を行う事が出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、本発明の再生画像２値化装置及びデータ再生装置の実施の形態を図面とともに詳細に説明する。
【実施例１】
【００１５】
図１は、本発明の第１の実施例における再生画像２値化装置のブロック図を示す。図１において、等化器１０１は読み出したデジタルイメージを任意のＰＲ（Ｐａｒｔｉａｌ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅ：パーシャルレスポンス）の特性になるように等化する。画素抽出器１０２は等化を行ったデジタルイメージから現在復号を行おうとしている画素である注目画素と、注目画素の周辺に存在する周辺画素を抽出する。第１の白色化フィルタ１０３は注目画素の雑音を白色化するためのフィルタリングを行う。第１の係数設定器１０４は白色化フィルタ１０３のフィルタ係数を記憶している。ビタビ復号器１０５は注目画素と周辺画素との相関を利用して注目画素の２値化を行う。第１の記憶装置１０６は周辺画素の復号結果を記憶しており、ビタビ復号を行う際にその値をビタビ復号器１０５に入力し、周辺画素の相関を利用した復号を行う際に用いる。
【００１６】
まず、デジタルイメージについて説明する。デジタルイメージは２次元データに対応するイメージである。図２の（ａ）に２次元データを示す。黒がデータ“０”、白がデータ“１”を示している。デジタルイメージは雑音や歪が無いときには図２の（ａ）の２次元データとほぼ同じイメージになる。しかし、実際にはＣＣＤの画素の面積積分による符号間干渉、光雑音、電気雑音によって、デジタルイメージの輝度はばらつく。これらの雑音の中で本実施例に最も関係のある光雑音はレンズ内に不要な光の反射が起こったときの雑音や、レンズに埃がのったときに発生する雑音である。この光学系の雑音は存在する周波数帯域が主に低域に偏って発生する。本実施例ではフィルタ処理を行った後、信号、雑音の相関を利用した復号を行うことによって周波数帯域が偏った雑音の影響を効果的に軽減する。
【００１７】
等化器１０１はリサンプリングされたデジタルイメージを２値化し易いように、望みの特性にフィルタリングを行う。このときの等化器１０１の例としてＦＩＲ（Ｆｉｎｉｔｅ  Ｉｍｐｕｌｓｅ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）構成のフィルタを用いる。フィルタ係数は、例えば、既知の２次元データを本願発明のデータ再生装置に入力したデジタルデータと、元となる雑音の無いデジタルイメージとを用いてウィーナー解を求め、それに基づいてフィルタ係数を決定する。本実施例では周辺画素の信号成分の影響を小とするためにＰＲ（１）（ＰＲ  クラス１）となるように等化を行う。
【００１８】
画素抽出器１０２は輝度情報をサンプリングした各画素の輝度を多ビットのデジタルデータに変換されたデジタルイメージから、図２の（ｂ）に示すように４つの画素を抽出する。（以下、この抽出した４つの画素からなる画素の集合を抽出画素と称す。）抽出画素の右下にある注目画素は現在復号を行おうとしている画素で、注目画素の左上、上、左にある周辺画素１〜周辺画素３は注目画素の周辺にある画素である。図２の（ａ）の４角にはマーカーと呼ばれる基準セルが配置されている。また、４辺にはマージンとしてデータ“０”である黒を配置している。
【００１９】
本実施例のデジタルイメージから注目画素を抽出する順番を図３に示す。図３では、デジタルイメージの有効画素領域の大きさがｎ×ｎで、有効画素領域の左上を原点として、横方向をｘ軸、縦方向をｙ軸とした場合、各画素の座標は（ｘ，ｙ）となり、左上の原点の座標は（０，０）、右下の原点から最も離れた座標は（ｎ，ｎ）となる。図３に示すように、注目画素の座標が（０，０）、（１，０）・・・（ｎ，０）、（０，１）・・・（ｎ，１）・・・（０，ｎ）・・・（ｎ，ｎ）を通るようにする。つまり行方向を走査し、列が最終のｎ番目になると１行改行を行って次の行を走査するようにしている。
【００２０】
次に第１の白色化フィルタ１０３について説明する。第１の白色化フィルタ１０３は図４のように乗算器、加算器、減算器から構成され、周辺画素１、２、３を乗算器４０１，４０２，４０３にそれぞれ乗算を行い、加算器４０４で加算することで注目画素の雑音に対する雑音モデルを生成する。さらに、減算器４０５で注目画素から減算を行うことによってデジタルイメージの空間周波数特性をフラットにする。つまり雑音の白色化を行うことになり、これによって存在する周波数帯域が偏った雑音の影響を効果的に軽減できる。フィルタ係数は、予め周辺画素の雑音と注目画素の雑音を用いてウィーナー解を求めておき、それに基づいてフィルタ係数を決定する。この決定されたフィルタ係数は第１のフィルタ係数設定器１０４に記憶され、白色化を行う際に第１の白色化フィルタ１０３に供給する。
【００２１】
次にビタビ復号器１０５について図５を用いて詳細に説明する。ビタビ復号器１０５は、ブランチメトリック計算器５０１と加算比較選択回路５０２、パスメモリ５０３、ＰＲ補整器５０４から構成される。この時、ビタビ復号器１０５における状態数は２Ｋとなる。ここで、ＰＲ方式における干渉量と、第１の白色化フィルタ１０３の周辺画素の数の和をＬとすると、Ｋは、１≦Ｋ≦Ｌで決定される。ＰＲ（１）において、周辺画素の数を３にした場合は、ＰＲ（１）方式における干渉量が０なのでＬ＝３となる。ブランチメトリック計算器５０１は第１の白色化フィルタ１０３の出力とＰＲ補整器５０４の出力から、ビタビ復号法で用いるブランチメトリックを求める。ここで、ビタビ復号器１０５に入力される画素は等化器１０１と第１の白色化フィルタ１０３で波形整形されるので、ビタビ復号器１０５に入力される画素は等化器１０１と第１の白色化フィルタ１０３の伝達関数を掛け合わせた特性を持つ。よって等化器出力の特性がＰＲ（１）方式になる場合はビタビ復号器１０５に入力される信号の特性ｇｍは下の式のようになる。
【００２２】
【数１】
2007317246.tif 000003
【００２３】
ここでｐｍは第１の白色化フィルタ１０３のフィルタ係数である。従って、ブランチメトリック計算器５０１において、各状態のブランチメトリックを求める式は、次式となる。
【００２４】
【数２】
2007317246.tif 000004
【００２５】
この数２でｋは現在の位置を表し、ｍは周辺の位置を表す。ｍ＝１は注目画素に対して左の画素の位置、ｍ＝２は注目画素に対して上の画素の位置、ｍ＝３は注目画素に対して左上の画素の位置を示している。ｉｊは状態ｉからｊへの遷移を示している。ｚｋはビタビ復号器１０５の入力である。ａｋ−ｍ〜はパスメモリ５０３中の値でＰＲ補整器５０４に出力する。ａはＰＲチャネル入力データ系列である。この式の右辺第２項目はパスメモリ５０３中の値をＰＲ補整器５０４を経由してフィードバックし、ブランチメトリックの計算に用いているので、パス帰還ビタビ復号の特性を示している。加算比較選択回路５０２はブランチメトリックをビタビ復号法に従ってパスメトリックに加算した後、大小比較を行い、生き残りパスを選択してパスメモリ５０３で対応する決定パスの値を更新する。パスメモリ５０３は生き残りパスの値を保存しつつＰＲ補整器５０４にその値を出力する。また、パスメモリ５０３におけるバッファ長だけ遅延した生き残りパスの値をビタビ復号器１０５の出力として出力する。
【００２６】
次にＰＲ補整器５０４について説明する。ＰＲ補整器５０４は第１の係数設定器１０４が出力するフィルタ係数、パスメモリ５０３が出力する生き残りパスの値、第１の記憶装置１０６が出力する値を用いて、数２右辺第２項の演算を行って、結果をビタビ復号器１０５に出力する。ここでパスメモリ５０３が出力する生き残りパスの値は左の周辺画素に相当する。また第１の記憶装置１０６が出力する値は２つあり左上の周辺画素と、上の周辺画素に相当する。
【００２７】
第１の記憶装置１０６はビタビ復号器１０５が判定を行った過去の判定結果を記憶している。過去の判定結果とは、現在の注目画素に対応する周辺画素の判定結果である。こうして、第１の記憶装置１０６はビタビ復号器１０５のＰＲ補整器５０４に左上と上の周辺画素の判定結果を入力する。
【００２８】
以上のように、本実施例１においては第１の白色化フィルタ１０３を用いて周辺画素の雑音の相関を利用した注目画素の雑音の白色化を行うことで存在する周波数帯域が偏った雑音の影響を効果的に軽減して雑音を効果的に軽減できる。またＰＲ（１）方式を用いることでビタビ復号における伝達関数が第１の白色化フィルタ１０３の部分が主となるので、注目画素が周辺画素から受ける信号の相関は利用せず、その代わりに周辺画素の雑音と注目画素の信号成分との相関を利用したビタビ復号を行っている。周辺画素の雑音が注目画素に与える影響を軽減できるので復号誤りを改善することができる。
【実施例２】
【００２９】
図６は、本発明の第２の実施例における再生画像２値化装置のブロック図を示す。図６において、等化器１０１は読み出したデジタルイメージをＰＲ（１）の特性になるように等化する。画素抽出器１０２は等化を行ったデジタルイメージから注目画素と、注目画素の周辺画素を抽出する。第１の白色化フィルタ１０３は注目画素の雑音を白色化するためのフィルタリングを行う。第２の係数設定器６０１は第１の白色化フィルタ１０３のフィルタ係数を毎回注目画素が入力する度に学習して更新している。ビタビ復号器１０５は注目画素と周辺画素との相関を利用して注目画素の２値化を行う。第１の記憶装置１０６は周辺画素の復号結果を記憶しており、ビタビ復号を行う際にその値をビタビ復号器１０５に入力し、周辺画素の相関を利用した復号を行う。以上のように実施例２が実施例１と異なるところは第２の係数設定器６０１が第１の白色化フィルタ１０３のフィルタ係数を毎回学習し更新しているところである。よって第２の係数設定器６０１以外は実施例１と同様である。
【００３０】
第２の係数設定器６０１について説明する。図７に第２の係数設定器６０１のブロック図を示す。図７より第２の係数設定器６０１は注目誤差演算器７０１、周辺誤差演算器７０２、第２の白色化フィルタ７０３、係数演算器（係数演算手段）７０４から構成される。注目誤差演算器７０１は注目画素仮判定器７０５において、閾値検出等を用いて２値化を行い、ＰＲ方式変換器７０６で２値化データを理想的な等化波形にし、減算器７０７で注目画素から理想的な等化波形を減算して注目画素の等化誤差である注目誤差を求める。周辺誤差演算器７０２は注目誤差演算器７０１とほぼ同様にして周辺画素の誤差を求める。周辺画素は複数あるので周辺誤差は複数並列に計算される。周辺画素仮判定器７０８において、左の周辺画素のみ閾値検出等を用いて２値化を行う。ＰＲ方式変換器７０９で左の周辺画素の２値化データを周辺画素仮判定器７０８から入力、左上、上の周辺画素の２値化データを第１の記憶装置１０６から入力し、それぞれにおいての理想的な等化波形にする。減算器７１０で周辺画素から理想的な等化波形をそれぞれ減算して周辺誤差を求める。第２の白色化フィルタ７０３の構成は第１の白色化フィルタ１０３の構成と同じであるが入力が異なる。第１の白色化フィルタ１０３は注目画素、周辺画素を入力していたのに対して、第２の白色化フィルタ７０３は注目画素の代わりに注目誤差、周辺画素の代わりに周辺誤差を入力する。第２の白色化フィルタ７０３は周辺誤差から注目誤差のモデルを生成し、注目誤差から注目誤差のモデルを減算する。係数演算器７０４は保持しているフィルタ係数と、第２の白色化フィルタ７０３が出力する注目画素から注目画素のモデルを減算した誤差と、注目誤差演算器７０１が出力する注目誤差と、周辺誤差演算器７０２が出力する周辺誤差を入力し、新たなフィルタ係数を算出する。本実施例ではフィルタ係数を算出する例としてＬＭＳアルゴリズムを用いたときの構成を示している。
【００３１】
次にＬＭＳアルゴリズムについて説明する。係数演算器７０４は第２の白色化フィルタ７０３出力の誤差と周辺誤差から第２の白色化フィルタ７０３のフィルタ係数を更新する。ＬＭＳアルゴリズムは第２の白色化フィルタ７０３の等化誤差が小さくなるように、適応的にフィルタ係数を更新する。ＬＭＳアルゴリズムの式は、等化目標値を注目誤差、入力を周辺誤差とすると、数３で表される。
【００３２】
【数３】
2007317246.tif 000005
【００３３】
このときｈ（ｎ）は前の時間のフィルタ係数ベクトル、ｈ（ｎ＋１）は次の時間のフィルタ係数ベクトル、μはステップサイズパラメータ、ｅ（ｎ）はｎ番目の繰り返し時の等化誤差、ｕ（ｎ）はｎ番目の繰り返し時における過去の入力ベクトルを表す。ここで等化誤差は第２の白色化フィルタ７０３出力に相当し、数４で表される。
【００３４】
【数４】
2007317246.tif 000006
【００３５】
ここでｄ（ｎ）は等化目標値、ｖ（ｎ）は周辺誤差の転置ベクトル、ｖ（ｎ）ｈ（ｎ）はフィルタ出力である等化された注目画素を表す。ＬＭＳアルゴリズムを用いると等化誤差ｅ（ｎ）が小さくなるように、フィルタ係数ベクトルｈ（ｎ）が最適値ｈ０に近づいていく。このように係数演算器７０４内のフィルタ係数１、フィルタ係数２、フィルタ係数３を上書きしながら更新を行っていく。こうすることによってフィルタ係数の学習が行える。
【００３６】
以上のように、本実施例２においては毎回学習を行って更新したフィルタ係数を第１の白色化フィルタ１０３に入力させることにより、適応的に周辺画素の雑音が注目画素に与える影響を軽減できるので復号誤りを改善することができる。
【実施例３】
【００３７】
図８は、本実施例におけるホログラムデータ再生装置の構成図を示す。図８において、イメージセンサー８０１によって撮影されたイメージは、アンプ８０２によって増幅される。増幅されたイメージはＡＤ変換手段８０３によってサンプリングされる。イメージセンサー８０１、アンプ８０２、ＡＤ変換手段８０３のこれら３つを撮像手段とし、撮像手段の出力はメモリＩ／Ｆ８０４を介してメモリ８０５のデジタルイメージ領域８０５１へ記憶される。デジタルイメージ領域８０５１へ記憶されたデジタルイメージはメモリＩ／Ｆ８０４を介して位置合わせ器８０６に入力される。位置合わせ器８０６は、デジタルイメージを適切なＸＹ位置でリサンプリングすることで平面座標の補正を行う。リサンプリングされたデジタルイメージはメモリＩ／Ｆ８０４を介してワーク領域８０５２へ記憶される。リサンプリングされたデジタルイメージは、ワーク領域８０５２からメモリＩ／Ｆ８０４を介して歪除去装置８０７へ入力される。歪除去装置８０７はリサンプリングされたデジタルイメージのフィルタリングを行う。フィルタリングされたデジタルイメージは２値化装置８０８へ入力される。２値化装置８０８は、本実施例１、または本実施例２で示したものを用いて“０”、“１”のデータに２値化する。２値化データはメモリＩ／Ｆ８０４を介して２値データ領域８０５３へ記憶される。２値データ領域８０５３へ記憶された２値データは、図示しない記録符号復号手段で復号し、図示しない誤り訂正手段で誤り訂正を行ったあと、図示しないホストＩ／Ｆを介してホストへ転送される。
【００３８】
まず、イメージセンサー８０１、アンプ８０２、ＡＤ変換手段８０３について説明する。イメージセンサー８０１は図示しないレンズなどを介して撮像面に当たった光を光電変換するＣＣＤである。アンプ８０２は、イメージセンサー８０１によって撮影されたイメージの輝度情報を増幅するためのものである。これは、ＡＤ変換手段８０３のサンプリング時に十分なダイナミックレンジを確保するためである。ＡＤ変換手段８０３は、輝度情報をサンプリングして各画素の輝度を多ビットのデジタルデータ（デジタルイメージ）に変換する。
【００３９】
次に、メモリＩ／Ｆ８０４とメモリ８０５について説明する。メモリＩ／Ｆ８０４は後述するメモリ８０５へアクセスするためのインターフェイスである。メモリ８０５は例えばＳＤＲＡＭ（Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ  Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）を用いる。メモリ８０５にはデジタルイメージ領域８０５１、ワーク領域８０５２、２値データ領域８０５３の３つの領域が構成されている。デジタルイメージ領域８０５１はイメージセンサー８０１で撮影されＡＤ変換手段８０３でサンプリングされたデジタルイメージを記憶する領域であって、撮影されたイメージはこの領域に記憶され管理される。ワーク領域８０５２は、信号処理を行うときに一時的に処理中のデジタルイメージを記憶する領域である。信号処理については後述する。２値データ領域８０５３は、２値化されたデータを記憶する領域である。
【００４０】
次に位置合わせ器８０６について説明する。位置合わせ器８０６は、デジタルイメージを正確に２値化するため、デジタルイメージを適切なＸＹ位置でリサンプリングするものである。デジタルイメージはイメージセンサーの回転や記録媒体の傾きなどの回転が発生する場合がある。そのため、この回転を考慮し、正確に２値化するため、適切なサンプル位置でリサンプリングする必要がある。これらの回転を補正する方法は多く開示されているが、ここでは一般的な２次元バーコードリーダーで用いられる手法により補正を行う。例えば、図２ａのデジタルイメージには４隅に特定のパターンであるマーカーがある。このマーカーはデータを記録媒体に書き込むときに付加したデータである。このマーカーが存在する位置を検出することで、デジタルイメージがどのように歪んでいるか検出する方法がある。例えば、デジタルイメージを（ｍ，ｎ）行列とし、左上のマーカーが（１２，１０）の位置にあり、右上のマーカーが（１７，２０３）の位置にあり、左下のマーカーが（１８０，１４）の位置にあり、右下のマーカーが（１８７，１８６）の位置にそれぞれ存在し、２次元符号化データのマーカーの間隔が１００セル毎に存在するデータフォーマットである時、左上と右上とのマーカー間距離、左上と左下とのマーカー間距離、同様に右上と右下、左下と右下とのマーカー間距離が全て１００画素になるように２次元補間をする。適切なＸＹ位置でリサンプリングされたデジタルイメージはメモリＩ／Ｆ８０４を介して、ワーク領域８０５２へ記憶される。
【００４１】
次に歪除去装置８０７について説明する。ここでの歪は周辺画素が注目画素に影響を及ぼす現象である符号間干渉であり、この歪を除去するために歪除去装置８０７は周辺画素のパターンに応じた歪除去を行っている。図９に歪除去装置のブロック図を示す。図９において、画素抽出器９０１は読み出したデジタルイメージから注目画素と、注目画素の周辺画素を抽出する。演算器９０２は注目画素と注目画素の歪モデルを入力し、注目画素の歪を除去する。ここで歪モデルとは、周辺画素の誤差から注目画素の歪を予測した予測値であり、周辺画素の誤差をフィルタリングすることで生成される。予測歪生成器９０３はフィルタ係数と周辺画素の誤差から歪モデルを生成する。周辺画素仮判定器９０４は周辺画素を２値化し２値化データを出力する。周辺誤差演算器９０５は周辺画素仮判定器９０４が出力する２値化データのパターンと、周辺画素とから周辺画素の誤差を出力する。係数メモリ９０６は周辺画素仮判定器９０４の出力である２値化データが採り得る全てのパターン毎のフィルタ係数を記憶している。係数選択器９０７は周辺画素仮判定器９０４が出力する２値化データのパターンに基づいて、予測歪生成器９０３のフィルタ係数を係数メモリ９０６から選択し、予測歪生成器９０３に入力する。こうすることによって歪除去装置８０７は周辺の画素輝度値の仮判定結果に基づきフィルタの係数を変化させることにより、周辺画素のデータからの干渉による歪を効果的に除去することができる。
【００４２】
２値化装置８０８は実施例１、若しくは実施例２で説明したものを用いており、第１の白色化フィルタ１０３を用いて周辺画素の雑音の相関を利用した注目画素の雑音の白色化を行うことで周波数帯域が偏った雑音の影響を効果的に軽減して雑音を効果的に軽減している。また周辺画素の雑音と注目画素の信号成分との相関を利用したビタビ復号を行っているので周辺画素の雑音を考慮した復号を行うことができ、復号誤りを軽減している。
【００４３】
２値化装置８０８から出力される２値データはメモリＩ／Ｆ８０４を介して２値データ領域８０５３へ記憶される。２値データ領域８０５３へ記憶された２値データは、図示しない記録符号復号手段で復号し、図示しない誤り訂正手段で誤り訂正を行ったあと、図示しないホストＩ／Ｆを介してホストへ転送される。
【００４４】
以上のように、２値化装置８０８で２値化を行う前に歪除去装置８０７でデジタルイメージからパターンに応じた歪を除去することで、正確なデータの再生ができる。
【００４５】
なお、本実施例ではイメージセンサー８０１として、ＣＣＤを用いて説明を行ったがＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｉｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）素子を利用しても良く本実施例に限定されるものではない。
【００４６】
なお、本実施例ではハードウェアの構成を説明したが、同等の機能を持ったソフトウェア、または同等の機能を持ったプログラムを記憶する媒体でも良い。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明にかかる再生画像２値化装置及びデータ再生装置は白色化フィルタを有し、存在する周波数帯域が偏った雑音の影響を効果的に軽減して復号誤りを改善することができるので、ホログラム記録を行う記録媒体の再生装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施例１における再生画像２値化装置のブロック図
【図２】（ａ）本発明の実施例１におけるデジタルイメージのイメージ図（ｂ）抽出画素とその周辺の拡大図
【図３】本発明の実施例１におけるデジタルイメージを読み出す順番を説明する図
【図４】本発明の実施例１における第１の白色化フィルタを説明する図
【図５】本発明の実施例１におけるビタビ復号器を説明する図
【図６】本発明の第２の実施例における再生画像２値化装置のブロック図
【図７】本発明の実施例２における第２の係数設定器を説明する図
【図８】本発明の第３の実施例におけるホログラムデータ再生装置のブロック図
【図９】本発明の第３の実施例における歪除去装置のブロック図
【図１０】ホログラフィック・データ・ストレージの概念図
【図１１】従来の２値化装置のブロック図及びフローチャート
【符号の説明】
【００４９】
１０１  等化器
１０２  画素抽出器
１０３  第１の白色化フィルタ
１０４  第１の係数設定器
１０５  ビタビ復号器
１０６  第１の記憶装置
４０１〜４０３  乗算器
４０４  加算器
４０５  減算器
５０１  ブランチメトリック計算器
５０２  加算比較選択回路
５０３  パスメモリ
５０４  ＰＲ補整器
６０１  第２の係数設定器
７０１  注目誤差演算器
７０２  周辺誤差演算器
７０３  第２の白色化フィルタ
７０４  係数演算器
７０５  注目画素仮判定器
７０６  ＰＲ方式変換器
７０７  減算器
７０８  周辺画素仮判定器
７０９  ＰＲ方式変換器
７１０  減算器
８０１  イメージセンサー
８０２  アンプ
８０３  ＡＤ変換手段
８０４  メモリＩ／Ｆ
８０５  メモリ
８０５１  デジタルイメージ領域
８０５２  ワーク領域
８０５３  ２値データ領域
８０６  位置合わせ器
８０７  歪除去装置
８０８  ２値化装置
９０１  画素抽出器
９０２  演算器
９０３  予測歪生成器
９０４  周辺画素仮判定器
９０５  周辺誤差演算器
９０６  係数メモリ
９０７  係数選択器
１１０１  位置ずれ検出器
１１０２  記憶装置
１１０３  ビタビ復号器
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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