專利名稱：無倍增器的錐形濾色器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開內(nèi)容涉及錐形濾色器。
背景技術(shù)：
在圖象處理中通常希望能夠?qū)⒁环鶊D象，如掃描的彩色圖象，分解成兩個(gè)或多個(gè)獨(dú)立的圖象表示。在這種環(huán)境下，這些獨(dú)立的圖象表示被稱為背景和前景圖象。這種去篩選(descreening)有時(shí)候還可以用來清除可能存在于原始掃描圖象中的半色調(diào)圖案。例如，如果沒有正確地清除，這些半色調(diào)圖案可能會(huì)給人眼造成偽像。用于這種分解或去篩選的傳統(tǒng)方法是對(duì)彩色圖象進(jìn)行過濾，使其變得模糊。然后利用這些模糊的結(jié)果來幫助確定為了產(chǎn)生分解需要對(duì)圖象進(jìn)行模糊和銳化的程度。典型地，這種模糊可以利用一種“對(duì)稱錐形”濾色器來實(shí)現(xiàn)。對(duì)稱錐形有限脈沖響應(yīng)(FIR)濾色器是已知的。
但是，這種圖象處理技術(shù)的一個(gè)缺點(diǎn)是當(dāng)為了產(chǎn)生多個(gè)模糊圖象而應(yīng)用上述技術(shù)同時(shí)使用多個(gè)大小不同的錐形濾色器時(shí)復(fù)雜程度增加了很多倍。這種成倍錐形濾色方法的一種蠻力計(jì)算法是同時(shí)使用多個(gè)FIR濾色器，如

圖1所示。這種方法證明利用快速“對(duì)稱錐形濾色”體系結(jié)構(gòu)從單個(gè)源圖象同時(shí)產(chǎn)生不同程度模糊圖象的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)可能是理想的。
對(duì)于圖1中的每個(gè)FIR塊，括號(hào)中的數(shù)字表示對(duì)應(yīng)長(zhǎng)度的錐形濾色器。例如，(1，2，1)是階數(shù)或長(zhǎng)度為3的對(duì)稱錐形有限脈沖響應(yīng)(FIR)濾色器的過濾系數(shù)。同樣，(1，2，3，2，1)是階數(shù)為5的FIR錐形濾色器的系數(shù)，等等。
可惜的是，圖1所示的方法有缺點(diǎn)。例如，冗余計(jì)算將導(dǎo)致效率低。同樣，F(xiàn)IR實(shí)現(xiàn)方法要頻繁地使用倍增器電路。盡管存在減少或避免使用倍增器的實(shí)現(xiàn)方法，如通過位移和求和電路，但是這有可能導(dǎo)致增加的時(shí)鐘，從而減小電路的流量。因此，存在改進(jìn)錐形過濾實(shí)現(xiàn)方法或體系結(jié)構(gòu)的需求。
附圖簡(jiǎn)述在說明書的結(jié)束部分顯著地指出并清楚地聲明了本發(fā)明的主旨。但是，本發(fā)明的構(gòu)成和操作方法及其目的、特點(diǎn)和配件都可以通過參考以下詳細(xì)描述和附圖來更好地理解，其中圖1是說明實(shí)現(xiàn)有限脈沖響應(yīng)(FIR)多錐形濾色體系結(jié)構(gòu)的蠻力計(jì)算法的方框圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的無倍增器錐形濾色器的一種實(shí)施方案；圖3是根據(jù)本發(fā)明錐形濾色器的子元件的一種實(shí)施方案；圖4是應(yīng)用了圖3實(shí)施方案的圖2實(shí)施方案；圖5是顯示根據(jù)本發(fā)明錐形濾色器一種實(shí)現(xiàn)方法的狀態(tài)變量信號(hào)樣本的時(shí)間順序表；及圖6是顯示根據(jù)本發(fā)明錐形濾色器一種實(shí)現(xiàn)方法的過濾輸出信號(hào)樣本的時(shí)間順序表。
發(fā)明詳述在以下詳細(xì)描述中，為了提供對(duì)本發(fā)明的徹底理解，列出了許多具體的細(xì)節(jié)。但是，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解在實(shí)際當(dāng)中本發(fā)明可以沒有這些具體細(xì)節(jié)。在其它實(shí)例中，沒有對(duì)已知的方法、過程、元件和電路進(jìn)行詳細(xì)描述，以免搞混本發(fā)明。
如前所述，錐形過濾，尤其是對(duì)稱錐形過濾，可以與彩色圖象或彩色圖象處理一起使用以便將圖象分解或去篩選成為例如背景和前景圖象。盡管本發(fā)明不限于這方面的范圍，但是在這種環(huán)境下，特別希望有降低計(jì)算復(fù)雜性或處理和/或硬件成本的錐形過濾體系結(jié)構(gòu)。同樣，無倍增器的實(shí)現(xiàn)方法，即在實(shí)現(xiàn)方法中不專門使用任何乘法，通常也是理想的，因?yàn)檫@種實(shí)現(xiàn)方法或?qū)嵤┓桨副饶切┦褂没虬ū对銎麟娐返膶?shí)現(xiàn)方法實(shí)現(xiàn)起來更便宜。
盡管本發(fā)明不限于這方面的范圍，但是圖2說明了根據(jù)本發(fā)明的錐形濾色器的一種實(shí)施方案200。實(shí)施方案200包括統(tǒng)一無倍增器的層疊對(duì)稱錐形過濾體系結(jié)構(gòu)，以便為一系列不同階的錐形濾色器產(chǎn)生多個(gè)過濾輸出信號(hào)流，其中輸出信號(hào)流的產(chǎn)生是同時(shí)發(fā)生的。盡管本發(fā)明不限于這方面的范圍，但是在這種具體實(shí)施方案中，對(duì)于每個(gè)要實(shí)現(xiàn)的不同階數(shù)的錐形濾色器，都在每個(gè)時(shí)鐘周期上產(chǎn)生一個(gè)過濾輸出信號(hào)流。因此，除了計(jì)算效率高，這種具體實(shí)施方案在流量方面也有很好的結(jié)果。
圖2是在特定符號(hào)的環(huán)境下進(jìn)行理解的。例如，輸入源信號(hào)，X，可以表示如下X＝(x0，x1，…，xi-2，xi-1，xi，xi+1，xi+2，…)在數(shù)字或離散信號(hào)處理中，過濾可以表示為輸入信號(hào)，X，和濾色器，F(xiàn)，的卷積，□，在有限長(zhǎng)度數(shù)字濾色器的環(huán)境下，F(xiàn)在此是指有限脈沖響應(yīng)(FIR)濾色器。因此，過濾輸出信號(hào)流表示如下Y＝X□F如前所述，本發(fā)明的這種具體實(shí)施方案使用了錐形濾色器。這些濾色器典型地是利用奇數(shù)，如3、5、7、9等，長(zhǎng)度或階數(shù)的數(shù)字濾色器來實(shí)現(xiàn)的。這種數(shù)字濾色器的一些實(shí)例如下F3＝(1，2，1)F5＝(1，2，3，2，1)F7＝(1，2，3，4，3，2，1)F9＝(1，2，3，4，5，4，3，2，1)…FN＝(1，2，3，…，(N+1)/2，3，2，1)對(duì)于上述濾色器，過濾輸出信號(hào)或輸出信號(hào)流可以表示如下輸入信號(hào)X被F3過濾的結(jié)果B3＝X□F3＝(b03，b13，…，bi-13，bi3，bi+13，…)輸入信號(hào)X被F5過濾的結(jié)果B5＝X□F5＝(b05，b15，…，bi-15，bi5，bi+15，…)輸入信號(hào)X被F7過濾的結(jié)果B7＝X□F7＝(b07，b17，…，bi-17，bi7，bi+17，…)輸入信號(hào)X被F9過濾的結(jié)果B9＝X□F9＝(b09，b19，…，bi-19，bi9，bi+19，…)輸入信號(hào)X被FN過濾的結(jié)果
BN＝X□FN＝(b0N，b1N，…，bi-1N，biN，bi+1N，…)這些過濾輸出信號(hào)樣本的一種可選經(jīng)驗(yàn)表示如下bi3＝xi-1+2xi+xi+1bi5＝xi-2+2xi-1+3xi+2xi+1+xi+2bi7＝xi-3+2xi-2+3xi-1+4xi+3xi+1+2xi+2+xi+3bi9＝xi-4+2xi-3+3xi-2+4xi-1+5xi+4xi+1+3xi+2+2xi+3+xi+4同樣，通過引入在此環(huán)境下稱為狀態(tài)變量的量，以上表達(dá)式可以重新表示如下bi3＝xi+si3，其中si3＝xi-1+xi+xi+1bi5＝bi3+si5，其中si5＝xi-2+xi-1+xi+xi+1+xi+2bi7＝bi5+si7，其中si7＝xi-3+xi-2+xi-1+xi+xi+1+xi+2+xi+3bi9＝bi7+si9，其中si9＝xi-4+xi-3+xi-2+xi-1+xi+xi+1+xi+2+xi+3+xi+4因此，理想的錐形濾色器可以表示如下B3＝X+S3，其中S3＝(s03，s13，s23，…，si-13，si3，si+13，…)B5＝B3+S5，其中S5＝(s05，s15，s25，…，si-15，si5，si+15，…)B7＝B5+S7，其中S7＝(s07，s17，s27，…，si-17，si7，si+17，…)B9＝B7+S9，其中S9＝(s09，s19，s29，…，si-19，si9，si+19，…)對(duì)圖2的研究說明圖2所示錐形濾色器的計(jì)算輸出信號(hào)流，B3、B5、B7、B9等，是通過所示實(shí)施方案產(chǎn)生的。
圖5是說明分別由圖2所示加法器210、220、…、260產(chǎn)生的狀態(tài)變量信號(hào)或狀態(tài)變量信號(hào)流，S2、S3、S4、…、S7，的時(shí)間順序表。同樣，圖6是顯示過濾輸出信號(hào)流，B3、B5、B7等，的時(shí)間順序表。如圖2所示，這些輸出信號(hào)流是由加法器270、280和290產(chǎn)生的。
除了提供過濾輸出信號(hào)流B3、B5、B7，圖6中的表還說明這些如應(yīng)用到圖2所示錐形濾色器體系結(jié)構(gòu)實(shí)施方案的過濾輸出信號(hào)流的時(shí)序產(chǎn)生。如前所述，輸出信號(hào)流還可以從信號(hào)樣本，如輸入信號(hào)樣本xi和狀態(tài)變量信號(hào)樣本si，產(chǎn)生。但是，圖6所示的表說明bi3比si5提前一個(gè)時(shí)鐘周期生成。因此，根據(jù)前面提供的等式，通過將信號(hào)樣本bi3延遲一個(gè)時(shí)鐘周期，它就可以同si5相加或求和以便產(chǎn)生bi5。這是通過例如圖2中的延遲元件或數(shù)字延遲單元295實(shí)現(xiàn)的。因此，延遲了一個(gè)時(shí)鐘周期的輸出信號(hào)樣本B3和狀態(tài)變量信號(hào)樣本S5求和，產(chǎn)生輸出信號(hào)樣本B5。同樣，可以分別使用數(shù)字延遲單元285和275來產(chǎn)生輸出信號(hào)樣本流B5和B7。同樣，輸入信號(hào)樣本流，X，可以延遲并與S3求和，產(chǎn)生錐形濾色器輸出信號(hào)樣本流B3。
應(yīng)當(dāng)指出，圖2所示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案可以重新組織或重畫，以便考慮如圖3所示根據(jù)本發(fā)明錐形濾色器一個(gè)元件的實(shí)施方案。圖3所示的實(shí)施方案300包括一個(gè)錐形濾色器元件，該元件包括一個(gè)延遲單元310和三個(gè)加法器320、330和340。為了高速度和流量性能，可以使用如在文獻(xiàn)資料中建議的快速加法器。盡管本發(fā)明不限于這方面的范圍，但是“超前進(jìn)位加法器”就是這樣一種實(shí)例。在這種具體實(shí)施方案中，延遲單元和加法器耦合在一起，以便從輸入信號(hào)樣本或信號(hào)樣本流和低階錐形濾色輸出信號(hào)樣本或信號(hào)樣本流產(chǎn)生高階錐形輸出信號(hào)樣本或信號(hào)樣本流和錐形濾色狀態(tài)變量信號(hào)樣本或信號(hào)樣本流。例如，參考圖3所示的實(shí)施方案，X包括輸入信號(hào)樣本或信號(hào)樣本流，Bi包括高階錐形過濾輸出信號(hào)樣本或信號(hào)樣本流，而Si表示錐形過濾狀態(tài)變量信號(hào)樣本或信號(hào)樣本流。同樣，Bi-2包括或表示低階錐形過濾輸出信號(hào)樣本或信號(hào)樣本流，而Si-2表示低階錐形過濾狀態(tài)變量信號(hào)樣本或信號(hào)樣本流。因此，盡管本發(fā)明當(dāng)然不限于這方面的范圍，但是在該具體實(shí)施方案中，高階和低階錐形過濾輸出信號(hào)樣本和狀態(tài)變量信號(hào)樣本或信號(hào)樣本流之間的階數(shù)差是2。
圖4示出了應(yīng)用圖3實(shí)施方案作為一個(gè)元件或子元件的圖2實(shí)施方案。因此，圖4所示元件410包括圖2的延遲單元295和加法器280、230和240。同樣，對(duì)于圖4所示的實(shí)施方案，錐形濾色器200示為在集成電路400上實(shí)現(xiàn)。同樣，如圖4所示，錐形濾色器200包括一系列可調(diào)層疊的無倍增器單元，如410、420等。同樣，這些可調(diào)層疊的無倍增器單元中的每一個(gè)都產(chǎn)生一個(gè)不同階數(shù)的錐形過濾輸出信號(hào)樣本或不同階數(shù)的輸出信號(hào)流。例如，單元410產(chǎn)生輸出信號(hào)樣本或信號(hào)樣本流B5，而單元420產(chǎn)生輸出信號(hào)樣本或信號(hào)樣本流B7，等等。
當(dāng)然，應(yīng)當(dāng)理解盡管剛剛描述了一種具體實(shí)施方案，但是本發(fā)明不限于一種具體實(shí)施方案或?qū)崿F(xiàn)方法的范圍。例如，一種實(shí)施方案可以是硬件的，而另一種實(shí)施方案可以是軟件的。同樣，一種實(shí)施方案可以是固件的，或例如硬件、軟件或固件的任意組合。同樣，盡管本發(fā)明不限于這方面的范圍，但是實(shí)施方案可以包括一種元件，如存儲(chǔ)介質(zhì)。這種存儲(chǔ)介質(zhì)，例如CD-ROM或磁盤，可以具有存儲(chǔ)在其上的指令，當(dāng)這些指令被系統(tǒng)，如計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或平臺(tái)或圖象系統(tǒng)，執(zhí)行時(shí)，可以導(dǎo)致根據(jù)本發(fā)明方法的一種實(shí)施方案，如前述過濾或處理圖象或視頻的方法的實(shí)施方案，被執(zhí)行。例如，一種圖象處理平臺(tái)或圖象處理系統(tǒng)可以包括一個(gè)圖象處理單元、一個(gè)視頻或圖象輸入/輸出設(shè)備和/或存儲(chǔ)器。
盡管在此說明和描述了本發(fā)明的某些特征，但是對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，還存在許多的修改、替代、變化和等價(jià)物。因此，應(yīng)當(dāng)理解附加權(quán)利要求是希望能夠覆蓋所有這些屬于本發(fā)明真正主旨的修改和變化。
權(quán)利要求
1.一種集成電路，包括一個(gè)錐形濾色器；所述錐形濾色器包括一系列可調(diào)層疊的無倍增器單元，每個(gè)所述單元都產(chǎn)生一個(gè)不同階數(shù)的錐形過濾輸出信號(hào)樣本流。
2.權(quán)利要求1的集成電路，其中至少一個(gè)所述無倍增器單元包括一個(gè)延遲單元和三個(gè)加法器，所述延遲單元和加法器耦合在一起，以便從輸入信號(hào)樣本流和低階錐形過濾輸出信號(hào)樣本流及狀態(tài)變量信號(hào)樣本流產(chǎn)生高階錐形過濾輸出信號(hào)樣本流和狀態(tài)變量信號(hào)樣本流。
3.權(quán)利要求2的集成電路，其中高階和低階錐形過濾輸出信號(hào)樣本流和狀態(tài)變量信號(hào)樣本流之間的階數(shù)差是2。
4.權(quán)利要求3的集成電路，其中加法器包括超前進(jìn)位加法器。
5.一種錐形濾色器元件，包括一個(gè)延遲單元和三個(gè)加法器，所述延遲單元和加法器耦合在一起，以便從輸入信號(hào)樣本流和低階錐形過濾輸出信號(hào)樣本流及狀態(tài)變量信號(hào)樣本流產(chǎn)生高階錐形過濾輸出信號(hào)樣本流和狀態(tài)變量信號(hào)樣本流。
6.權(quán)利要求5的錐形濾色器元件，其中高階和低階錐形過濾輸出信號(hào)樣本流和狀態(tài)變量信號(hào)樣本流之間的階數(shù)差是2。
7.權(quán)利要求6的錐形濾色器元件，其中加法器包括超前進(jìn)位加法器。
8.一種對(duì)圖象進(jìn)行過濾的方法，包括延遲第一階次的過濾輸出信號(hào)樣本流；將延遲的過濾輸出信號(hào)樣本流同第二階次的狀態(tài)變量信號(hào)樣本流求和。
9.權(quán)利要求8的方法，其中第一階次和第二階次之間的差是2。
10.權(quán)利要求8的方法，其中過濾輸出信號(hào)樣本流包括錐形過濾輸出信號(hào)樣本流，而狀態(tài)變量信號(hào)樣本流包括錐形過濾狀態(tài)變量信號(hào)樣本流。
11.權(quán)利要求10的方法，其中將延遲的過濾輸出信號(hào)樣本流同第二階次的狀態(tài)變量信號(hào)樣本流求和包括應(yīng)用超前進(jìn)位加法來產(chǎn)生和。
12.一種元件，包括存儲(chǔ)介質(zhì)，所述存儲(chǔ)介質(zhì)具有存儲(chǔ)在其上的指令，當(dāng)執(zhí)行這些指令時(shí)通過以下步驟導(dǎo)致圖象被過濾延遲第一階次的過濾輸出信號(hào)樣本流；將延遲的過濾輸出信號(hào)樣本流同第二階次的狀態(tài)變量信號(hào)樣本流求和。
13.權(quán)利要求12的元件，其中第一階次和第二階次之間的差是2。
14.權(quán)利要求12的元件，其中過濾輸出信號(hào)樣本流包括錐形過濾輸出信號(hào)樣本流，而狀態(tài)變量信號(hào)樣本流包括錐形過濾狀態(tài)變量信號(hào)樣本流。
15.權(quán)利要求14的元件，其中當(dāng)執(zhí)行時(shí)還導(dǎo)致延遲的過濾輸出信號(hào)樣本流同第二階次的狀態(tài)變量信號(hào)樣本流求和的所述指令包括應(yīng)用超前進(jìn)位加法來產(chǎn)生和。
16.一種圖象處理系統(tǒng)，包括對(duì)掃描彩色圖象進(jìn)行過濾的圖象處理單元；所述圖象處理單元包括至少一個(gè)錐形濾色器；所述至少一個(gè)錐形濾色器包括一系列可調(diào)層疊的無倍增器單元，每個(gè)所述單元都產(chǎn)生一個(gè)不同階數(shù)的錐形過濾輸出信號(hào)樣本流。
17.權(quán)利要求16的圖象處理系統(tǒng)，其中至少一個(gè)所述無倍增器單元包括一個(gè)延遲單元和三個(gè)加法器，所述延遲單元和加法器耦合在一起，以便從輸入信號(hào)樣本流和低階錐形過濾輸出信號(hào)樣本流及狀態(tài)變量信號(hào)樣本流產(chǎn)生高階錐形過濾輸出信號(hào)樣本流和狀態(tài)變量信號(hào)樣本流。
18.權(quán)利要求17的圖象處理系統(tǒng)，其中高階和低階錐形過濾輸出信號(hào)樣本流和狀態(tài)變量信號(hào)樣本流之間的階數(shù)差是2。
19.權(quán)利要求18的圖象處理系統(tǒng)，其中加法器包括超前進(jìn)位加法器。
全文摘要
描述了無倍增器錐形濾波器的各種實(shí)施例。
文檔編號(hào)G06T1/20GK1493156SQ01822892
公開日2004年4月28日 申請(qǐng)日期2001年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月3日
發(fā)明者T·阿查亞, T 阿查亞 申請(qǐng)人:英特爾公司