專利名稱：一種圖像實(shí)時(shí)直方圖統(tǒng)計(jì)裝置及其實(shí)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種圖像處理技術(shù)，具體地說是一種圖像實(shí)時(shí)直方圖統(tǒng)計(jì) 裝置及其實(shí)現(xiàn)方法。
技術(shù)背景在實(shí)時(shí)圖像處理中，直方圖統(tǒng)計(jì)是圖像預(yù)處理的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，如何 快速有效地進(jìn)行直方圖統(tǒng)計(jì)常常是后續(xù)圖像處理的前提。對圖像進(jìn)行直方圖統(tǒng)計(jì)是基于像素點(diǎn)的處理方法，目前來說大致有兩種實(shí)現(xiàn)的方法(1) 由軟件實(shí)現(xiàn)遍歷整個(gè)圖像數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)屬于各個(gè)灰度級的像素?cái)?shù) 存于數(shù)組C[/]中，其中/的范圍為
， C[/]為灰度級為/的像素個(gè)數(shù)，iV為原始視頻信號數(shù)字化之后的位數(shù)。這種方法需要占用一定的片上寄存器 資源，并且統(tǒng)計(jì)需要耗費(fèi)時(shí)間，不利于實(shí)時(shí)圖像處理。(2) 由硬件實(shí)現(xiàn)硬件電路一般由RAM、加法器、地址寄存器和時(shí)鐘 控制器等組成。這種方法通常由小規(guī)模集成電路實(shí)現(xiàn)。由于信號在各個(gè)芯 片之間的傳輸延時(shí)，處理時(shí)間增加，可靠性降低，同時(shí)也為調(diào)試和后續(xù)電 路的改進(jìn)升級帶來困難。發(fā)明內(nèi)容針對現(xiàn)有圖像處理技術(shù)存在的耗費(fèi)時(shí)間長、可靠性降低，調(diào)試和后續(xù) 電路的改進(jìn)升級困難等不足之處，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一耗時(shí) 短、易于調(diào)試、改進(jìn)升級的低成本、高靈活性的圖像實(shí)時(shí)直方圖統(tǒng)計(jì)裝置 及其實(shí)現(xiàn)方法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是本發(fā)明圖像實(shí)時(shí)直方圖統(tǒng)計(jì)裝置包括視頻解碼單元，接收原始圖像信號進(jìn)行濾波、放大及數(shù)字化處理，生成視頻數(shù)據(jù)；可編程邏輯門陣列，為控制核心，接收視頻解碼單元輸出的視頻數(shù)據(jù)，對視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行直方圖統(tǒng)計(jì)；程序存儲器，用于存儲可編程邏輯門陣列的應(yīng)用程序； 時(shí)鐘管理單元，為可編程邏輯門陣列以及視頻解碼單元提供所需要的時(shí)鐘；復(fù)位管理單元，為可編程邏輯門陣列提供復(fù)位信號；電源管理單元，為可編程邏輯門陣列及各單元提供所需電源。所述可編程邏輯門陣列內(nèi)部包括片上鎖相環(huán)模塊，接收時(shí)鐘管理單元的時(shí)鐘信號及復(fù)位管理單元的復(fù) 位信號，產(chǎn)生像素時(shí)鐘做為直方圖統(tǒng)計(jì)狀態(tài)控制模塊、圖像處理區(qū)域選擇 模塊及直方圖統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)清零控制模塊的像素時(shí)鐘；產(chǎn)生像素時(shí)鐘的四倍頻時(shí)鐘做為三端口 RAM的讀寫時(shí)鐘及直方圖統(tǒng)計(jì)狀態(tài)控制模塊的寫時(shí)鐘；圖像處理區(qū)域選擇模塊，根據(jù)不同的圖像輸入格式接收視頻解碼單元 的行、場同步信號及圖像數(shù)據(jù)，選擇需要處理區(qū)域內(nèi)的圖像數(shù)據(jù)及處理區(qū) 域有效信號輸出至直方圖統(tǒng)計(jì)狀態(tài)控制模塊，選擇需要處理區(qū)域內(nèi)的圖像 像素坐標(biāo)輸出至直方圖統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)清零控制模塊；直方圖統(tǒng)計(jì)狀態(tài)控制模塊，接收視頻解碼單元的行、場同步信號、三 端口 RAM的A端口輸出的臨時(shí)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、圖像處理區(qū)域選擇模塊選擇的 圖像數(shù)據(jù)及處理區(qū)域有效信號，根據(jù)圖像處理區(qū)域選擇模塊選擇的處理區(qū) 域有效信號對圖像數(shù)據(jù)及臨時(shí)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行累加處理，將處理結(jié)果經(jīng)第1 直方圖統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)多路選擇控制模塊送至三端口 RAM的寫數(shù)據(jù)端；產(chǎn)生讀地 址數(shù)據(jù)及讀使能信號送至三端口 RAM的A端口的讀地址端及讀使能端； 產(chǎn)生用于統(tǒng)計(jì)的寫地址數(shù)據(jù)、寫使能信號分別經(jīng)第2、 3直方圖統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)多 路選擇控制模塊送至三端口 RAM的A端口的寫地址端和寫使能端；直方圖統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)清零控制模塊，接收視頻解碼單元的行、場同步信號， 根據(jù)圖像處理區(qū)域選擇模塊輸出的圖像像素坐標(biāo)產(chǎn)生用于清零的寫地址數(shù) 據(jù)、寫使能信號分別經(jīng)第2、 3直方圖統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)多路選擇控制模塊送至三端 口 RAM的A端口的寫地址端和寫使能端；第1~3直方圖統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)多路選擇控制模塊，其控制端信號來自視頻解 碼單元的場同步信號。本發(fā)明裝置還包括 數(shù)字信號處理單元，讀取經(jīng)可編程邏輯門陣列處理后的的直方圖統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)及程序存儲器的應(yīng)用程序，對該直方圖統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)做進(jìn)一步處理；數(shù)據(jù)存儲器，用于存儲數(shù)字信號處理單元在處理過程中生成的臨時(shí)數(shù)據(jù)。數(shù)字信號處理單元產(chǎn)生讀地址數(shù)據(jù)及讀使能信號，通過三端口 RAM的 B端口讀入直方圖統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)；產(chǎn)生數(shù)據(jù)讀結(jié)束信號送至直方圖統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)清 零控制模塊。本發(fā)明裝置還具有視頻編碼單元，其將通過可編程邏輯門陣列處理之后的數(shù)字視頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為模擬視頻信號并輸出顯示。本發(fā)明圖像實(shí)時(shí)直方圖統(tǒng)計(jì)裝置的實(shí)現(xiàn)方法包括以下步驟 由視頻解碼單元接收原始圖像信號進(jìn)行濾波、放大及數(shù)字化處理，生成視頻數(shù)據(jù)；由可編程邏輯門陣列將視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行直方圖統(tǒng)計(jì)，得到統(tǒng)計(jì)結(jié)果。所述對視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行直方圖統(tǒng)計(jì)包括以下步驟圖像處理區(qū)域選擇模塊根據(jù)視頻解碼單元輸出不同的圖像輸入格式接 收視頻數(shù)據(jù)，產(chǎn)生需要處理區(qū)域內(nèi)的視頻數(shù)據(jù)及像素坐標(biāo)位置，并產(chǎn)生處理區(qū)域有效信號；直方圖統(tǒng)計(jì)狀態(tài)控制模塊根據(jù)視頻數(shù)據(jù)、像素坐標(biāo)位置及處理區(qū)域有效信號產(chǎn)生三端口 RAM的讀/寫地址數(shù)據(jù)及讀/寫使能信號；直方圖統(tǒng)計(jì)狀態(tài)控制模塊利用上述讀/寫地址數(shù)據(jù)及讀/寫使能信號在一個(gè)像素時(shí)鐘周期內(nèi)從三端口 RAM讀入臨時(shí)直方圖統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)；在直方圖統(tǒng)計(jì)狀態(tài)控制模塊內(nèi)對上述臨時(shí)直方圖統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加1操作；直方圖統(tǒng)計(jì)狀態(tài)控制模塊將加1后的數(shù)據(jù)寫回三端口 RAM。本發(fā)明方法還包括以下步驟 '數(shù)字信號處理單元將得到統(tǒng)計(jì)的結(jié)果由三端口 RAM讀入，并進(jìn)行后續(xù) 處理，同時(shí)產(chǎn)生讀結(jié)東信號；直方圖統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)清零控制模塊根據(jù)上述讀結(jié)束信號對三端口 RAM進(jìn) 行清零處理。本發(fā)明具有以下有益效果及優(yōu)點(diǎn)1. 快速性。本發(fā)明利用可編程邏輯門陣列中片上時(shí)鐘鎖相環(huán)將像素時(shí) 鐘的四倍頻時(shí)鐘作為同步有限狀態(tài)機(jī)和三端口 RAM的處理時(shí)鐘，在一個(gè)像 素時(shí)鐘內(nèi)完成像素的統(tǒng)計(jì)過程，實(shí)時(shí)地實(shí)現(xiàn)直方圖統(tǒng)計(jì)，為后續(xù)其他圖像 處理算法提供良好基礎(chǔ)。2. 集成度高。本發(fā)明考慮到圖像處理的實(shí)時(shí)性，采用高速的現(xiàn)場可編 程邏輯門陣列作為硬件平臺，其邏輯門數(shù)已經(jīng)達(dá)到了上百萬門，并且集成 了大量的存儲器，時(shí)鐘管理模塊以及各種電平的輸入輸出接口，減少了外 圍器件連接的復(fù)雜程度，具有高度集成的特點(diǎn)。3. 降低成本。本發(fā)明方法占用了可編程邏輯門陣列內(nèi)部的很少的邏輯 單元和存儲器，為在單片可編程邏輯門陣列上實(shí)現(xiàn)更加復(fù)雜的圖像處理算 法奠定了基礎(chǔ)。


圖l為圖像實(shí)時(shí)直方圖統(tǒng)計(jì)裝置的電路結(jié)構(gòu)原理圖；圖2為可編程邏輯門陣列內(nèi)部實(shí)現(xiàn)直方圖統(tǒng)計(jì)計(jì)算的硬件結(jié)構(gòu)原理圖。
具體實(shí)施方式
如圖l所示，本發(fā)明圖像實(shí)時(shí)直方圖統(tǒng)計(jì)裝置包括視頻解碼單元U4， 其接收原始圖像信號進(jìn)行濾波、放大及數(shù)字化處理，生成視頻數(shù)據(jù)送至可 編程邏輯門陣列U6,可編程邏輯門陣列U6 (本實(shí)施例釆用EP1C12)為本 發(fā)明裝置的控制核心，其接收視頻解碼單元U4輸出的視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行直方圖 統(tǒng)計(jì)；程序存儲器U7 (FLASH)用于存儲可編程邏輯門陣列U6的應(yīng)用程 序，可編程邏輯門陣列U6上電后，將其應(yīng)用程序配置到可編程邏輯門陣列 U6中；時(shí)鐘管理單元U2,為可編程邏輯門陣列U6以及視頻解碼單元U4 提供所需要的工作時(shí)鐘；復(fù)位管理單元U3，為可編程邏輯門陣列U6提供 復(fù)位信號；電源管理單元Ul,為可編程邏輯門陣列U6及各單元提供所需 工作電源。本發(fā)明裝置還具有數(shù)字信號處理單元U9 (本實(shí)施例釆用 TMS320LF2407 )及數(shù)據(jù)存儲器U8 (SRAM)，其中數(shù)字信號處理單元U9經(jīng)數(shù)據(jù)總線讀取經(jīng)可編程邏輯門陣列U6處理后的直方圖統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)及程序存儲器U7的應(yīng)用程序，對該直方圖統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)做進(jìn)一步的后續(xù)處理；數(shù)據(jù)存 儲器U8用于存儲數(shù)字信號處理單元U9在處理過程中生成的臨時(shí)數(shù)據(jù)。所述可編程邏輯門陣列U6內(nèi)部包括片上鎖相環(huán)模塊UIO、圖像處理區(qū) 域選擇模塊U12、直方圖統(tǒng)計(jì)狀態(tài)控制模塊Ull、直方圖統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)清零控 制模塊U13、三端口 RAMU14以及第1~3直方圖統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)多路選擇控制模 塊U15 U17，其中片上鎖相環(huán)模塊UIO用于接收時(shí)鐘管理單元U2的時(shí)鐘信號及復(fù)位管 理單元U3的復(fù)位信號，產(chǎn)生像素時(shí)鐘做為直方圖統(tǒng)計(jì)狀態(tài)控制模塊Ull、 圖像處理區(qū)域選擇模塊U12及直方圖統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)清零控制模塊U13的像素時(shí) 鐘；產(chǎn)生像素時(shí)鐘的四倍頻時(shí)鐘做為三端口 RAMU14的讀寫時(shí)鐘及直方圖 統(tǒng)計(jì)狀態(tài)控制模塊Ull的寫時(shí)鐘；圖像處理區(qū)域選擇模塊U12根據(jù)不同的圖像輸入格式接收視頻解碼單 元U4的行、場同步信號及圖像數(shù)據(jù)，選擇需要處理區(qū)域內(nèi)的圖像數(shù)據(jù)及處 理區(qū)域有效信號輸出至直方圖統(tǒng)計(jì)狀態(tài)控制模塊Ull,選擇需要處理區(qū)域 內(nèi)的圖像像素坐標(biāo)輸出至直方圖統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)清零控制模塊U13;直方圖統(tǒng)計(jì)狀態(tài)控制模塊Ull用于接收視頻解碼單元U4的行、場同 步信號、三端口 RAM U14的A端口輸出的臨時(shí)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、圖像處理區(qū)域 選擇模塊U12選擇的圖像數(shù)據(jù)及處理區(qū)域有效信號，根據(jù)圖像處理區(qū)域選 擇模塊U12選擇的處理區(qū)域有效信號對臨時(shí)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加1處理，將處 理結(jié)果經(jīng)第1直方圖統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)多路選擇控制模塊Ul5送至三端口 RAMU 14 的寫數(shù)據(jù)端；產(chǎn)生讀地址數(shù)據(jù)及讀使能信號送至三端口 RAMU14的A端口 的讀地址端及讀使能端；產(chǎn)生用于統(tǒng)計(jì)的寫地址數(shù)據(jù)、寫使能信號分別經(jīng) 第2、 3直方圖統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)多路選擇控制模塊U16、 U17送至三端口 RAMU14 的A端口的寫地址端和寫使能端；直方圖統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)清零控制模塊U13用于接收視頻解碼單元U4的行、 場同步信號，根據(jù)圖像處理區(qū)域選擇模塊U12輸出的圖像像素坐標(biāo)產(chǎn)生用 于清零的寫地址數(shù)據(jù)、寫使能信號分別經(jīng)第2、 3直方圖統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)多路選擇 控制模塊U16、U17送至三端口 RAMU14的A端口的寫地址端和寫使能端；三端口 RAM (U14)具有一個(gè)寫端口及兩個(gè)讀端口 (A、 B端口 )，其 中寫端口用于直方圖統(tǒng)計(jì)過程中臨時(shí)直方圖數(shù)據(jù)的寫入和清零過程中0值的寫入，A端口用于直方圖統(tǒng)計(jì)過程中臨時(shí)直方圖數(shù)據(jù)的讀出，B端口用于 由數(shù)字信號處理單元U9將最終的直方圖數(shù)據(jù)讀出。本發(fā)明裝置將RAM配 置成三端口，比起配置成雙端口 RAM減小了總線連接的復(fù)雜程度，并且可 以通過調(diào)整三端口 RAM的數(shù)據(jù)位寬來適應(yīng)實(shí)際應(yīng)用中所需處理圖像的大 小。第1~3直方圖統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)多路選擇控制模塊U15 U17的控制端信號均來 自視頻解碼單元U4的場同步信號。數(shù)字信號處理單元U9是為直方圖統(tǒng)計(jì)結(jié)果進(jìn)行后續(xù)處理而設(shè)置的，其
產(chǎn)生讀地址數(shù)據(jù)及讀使能信號，通過三端口 RAMU 14的B端口讀入直方
圖統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)；產(chǎn)生數(shù)據(jù)讀結(jié)束信號送至直方圖統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)清零控制模塊U13。 本發(fā)明裝置還設(shè)有視頻編碼單元U5,其將通過可編程邏輯門陣列U6
處理之后的數(shù)字視頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為模擬視頻信號并輸出顯示，以方便觀察。 本發(fā)明圖像實(shí)時(shí)直方圖統(tǒng)計(jì)裝置的實(shí)現(xiàn)方法包括以下步驟 由視頻解碼單元U4接收原始圖像信號進(jìn)行濾波、放大及數(shù)字化處理，
生成視頻數(shù)據(jù)；
由可編程邏輯門陣列U6將視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行直方圖統(tǒng)計(jì)，得到統(tǒng)計(jì)結(jié)果。 所述對視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行直方圖統(tǒng)計(jì)包括以下步驟
圖像處理區(qū)域選擇模塊U12根據(jù)視頻解碼單元U4輸出不同的圖像輸 入格式接收視頻數(shù)據(jù)，產(chǎn)生需要處理區(qū)域內(nèi)的視頻數(shù)據(jù)及像素坐標(biāo)位置， 并產(chǎn)生處理區(qū)域有效信號；
直方圖統(tǒng)計(jì)狀態(tài)控制模塊Ull根據(jù)視頻數(shù)據(jù)、像素坐標(biāo)位置及處理區(qū) 域有效信號產(chǎn)生三端口 RAMU14的讀/寫地址數(shù)據(jù)及讀/寫使能信號；
直方圖統(tǒng)計(jì)狀態(tài)控制模塊Ull利用上述讀/寫地址數(shù)據(jù)及讀/寫使能信 號在一個(gè)像素時(shí)鐘周期內(nèi)從三端口 RAMU14讀入臨時(shí)直方圖統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)；
在直方圖統(tǒng)計(jì)狀態(tài)控制模塊Ull內(nèi)對上述臨時(shí)直方圖統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加 l操作；
直方圖統(tǒng)計(jì)狀態(tài)控制模塊Ull將加1后的數(shù)據(jù)寫回三端口 RAMU 14。
本發(fā)明實(shí)現(xiàn)方法整個(gè)過程采用"獨(dú)熱"(one—hot)編碼的同步有限狀態(tài) 機(jī)來完成，該同步有限狀態(tài)機(jī)在直方圖統(tǒng)計(jì)狀態(tài)控制模塊Ull中實(shí)現(xiàn)，每 完成一個(gè)像素的統(tǒng)計(jì)操作需要以下四個(gè)狀態(tài)
空閑狀態(tài)IDLE:當(dāng)處理區(qū)域有效信號到來時(shí)，建立寫地址、寫使能信 號，清零讀地址、讀使能信號，同時(shí)狀態(tài)轉(zhuǎn)移到讀狀態(tài)；如處理區(qū)域有效 信號未到來時(shí)，保持原來狀態(tài)；
讀狀態(tài)READ:進(jìn)行讀操作，同時(shí)狀態(tài)轉(zhuǎn)移到累加狀態(tài)；
累加狀態(tài)SUM:進(jìn)行數(shù)據(jù)加l操作，建立讀地址、讀使能信號，清零 寫地址、寫使能信號，同時(shí)狀態(tài)轉(zhuǎn)移到寫狀態(tài)；
寫狀態(tài)WRITE:進(jìn)行數(shù)據(jù)寫回操作(即將臨時(shí)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)寫回到三端口 RAMU14中)，同時(shí)狀態(tài)轉(zhuǎn)移到空閑狀態(tài)等待下個(gè)數(shù)據(jù)到來。 本發(fā)明實(shí)現(xiàn)方法還包括以下步驟
數(shù)字信號處理單元U9將得到統(tǒng)計(jì)的結(jié)果由三端口 RAMU14讀入，并 進(jìn)行后續(xù)處理(如圖像灰度拉伸、圖像對比度增強(qiáng)以及圖像濾波等)，同時(shí) 產(chǎn)生讀結(jié)束信號'
直^圖i計(jì)'數(shù)據(jù)清零控制模塊U13根據(jù)上述讀結(jié)束信號對三端口 RAMU 14進(jìn)行清零處理。
上述各步驟同樣是為圖像的后續(xù)處理而設(shè)置的。
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權(quán)利要求
1.一種圖像實(shí)時(shí)直方圖統(tǒng)計(jì)裝置，其特征在于包括視頻解碼單元(U4)，接收原始圖像信號進(jìn)行濾波、放大及數(shù)字化處理，生成視頻數(shù)據(jù)；可編程邏輯門陣列(U6)，為控制核心，接收視頻解碼單元(U4)輸出的視頻數(shù)據(jù)，對視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行直方圖統(tǒng)計(jì)；程序存儲器(U7)，用于存儲可編程邏輯門陣列(U6)的應(yīng)用程序；時(shí)鐘管理單元(U2)，為可編程邏輯門陣列(U6)以及視頻解碼單元(U4)提供所需要的時(shí)鐘；復(fù)位管理單元(U3)，為可編程邏輯門陣列(U6)提供復(fù)位信號；電源管理單元(U1)，為可編程邏輯門陣列(U6)及各單元提供所需電源。
2. 按權(quán)利要求l所述的圖像實(shí)時(shí)直方圖統(tǒng)計(jì)裝置，其特征在于所述 可編程邏輯門陣列(U6)內(nèi)部包括 片上鎖相環(huán)模塊(U10),接收時(shí)鐘管理單元(U2)的時(shí)鐘信號及復(fù)位 管理單元(U3)的復(fù)位信號，產(chǎn)生像素時(shí)鐘做為直方圖統(tǒng)計(jì)狀態(tài)控制模塊 (Ull)、圖像處理區(qū)域選擇模塊(U12)及直方圖統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)清零控制模塊 (U13)的像素時(shí)鐘；產(chǎn)生像素時(shí)鐘的四倍頻時(shí)鐘做為三端口 RAM (U14) 的讀寫時(shí)鐘及直方圖統(tǒng)計(jì)狀態(tài)控制模塊(uil)的寫時(shí)鐘；圖像處理區(qū)域選擇模塊(U12),根據(jù)不同的圖像輸入格式接收視頻解 碼單元(U4)的行、場同步信號及圖像數(shù)據(jù)，選擇需要處理區(qū)域內(nèi)的圖像 數(shù)據(jù)及處理區(qū)域有效信號輸出至直方圖統(tǒng)計(jì)狀態(tài)控制模塊(Ull)，選擇需 要處理區(qū)域內(nèi)的圖像像素坐標(biāo)輸出至直方圖統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)清零控制模塊(U13 );直方圖統(tǒng)計(jì)狀態(tài)控制模塊(Ull)，接收視頻解碼單元(U4)的行、場 同步信號、三端口 RAM (U14)的A端口輸出的臨時(shí)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、圖像處理 區(qū)域選擇模塊(U12)選擇的圖像數(shù)據(jù)及處理區(qū)域有效信號，根據(jù)圖像處理 區(qū)域選擇模塊(U12)選擇的處理區(qū)域有效信號對圖像數(shù)據(jù)及臨時(shí)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù) 進(jìn)行累加處理，將處理結(jié)果經(jīng)第1直方圖統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)多路選擇控制模塊(U15) 送至三端口 RAM(U14)的寫數(shù)據(jù)端；產(chǎn)生讀地址數(shù)據(jù)及讀使能信號送至 三端口RAM(U14)的A端口的讀地址端及讀使能端；產(chǎn)生用于統(tǒng)計(jì)的寫 地址數(shù)據(jù)、寫使能信號分別經(jīng)第2、 3直方圖統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)多路選擇控制模塊 (U16、 U17)送至三端口 RAM (U14)的A端口的寫地址端和寫使能端； 直方圖統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)清零控制模塊(U13),接收視頻解碼單元(U4)的行、 場同步信號，根據(jù)圖像處理區(qū)域選擇模塊(U12)輸出的圖像像素坐標(biāo)產(chǎn)生 用于清零的寫地址數(shù)據(jù)、寫使能信號分別經(jīng)第2、 3直方圖統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)多路選 擇控制模塊(U16、 U17)送至三端口 RAM(U14)的A端口的寫地址端和寫使能端；第1~3直方圖統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)多路選擇控制模塊(U15 U17),其控制端信號 來自視頻解碼單元(U4)的場同步信號。
3. 按權(quán)利要求1或2所述的圖像實(shí)時(shí)直方圖統(tǒng)計(jì)裝置，其特征在于還包括數(shù)字信號處理單元(U9)，讀取經(jīng)可編程邏輯門陣列(U6)處理后的 的直方圖統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)及程序存儲器(U7)的應(yīng)用程序，對該直方圖統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù) 做進(jìn)一步處理；數(shù)據(jù)存儲器(U8),用于存儲數(shù)字信號處理單元(U9)在處理過程中 生成的臨時(shí)數(shù)據(jù)。
4. 按權(quán)利要求3所述的圖像實(shí)時(shí)直方圖統(tǒng)計(jì)裝置，其特征在于數(shù)字 信號處理單元(U9 )產(chǎn)生讀地址數(shù)據(jù)及讀使能信號，通過三端口 RAM( U14 ) 的B端口讀入直方圖統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)；產(chǎn)生數(shù)據(jù)讀結(jié)束信號送至直方圖統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù) 清零控制模塊(U13)。
5. 按權(quán)利要求l所述的圖像實(shí)時(shí)直方圖統(tǒng)計(jì)裝置，其特征在于還具 有視頻編碼單元(U5),其將通過可編程邏輯門陣列(U6)處理之后的數(shù) 字視頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為模擬視頻信號并輸出顯示。
6. —種圖像實(shí)時(shí)直方圖統(tǒng)計(jì)裝置的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于包括以下步由視頻解碼單元(U4)接收原始圖像信號進(jìn)行濾波、放大及數(shù)字化處 理，生成視頻數(shù)據(jù)；由可編程邏輯門陣列(U6)將視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行直方圖統(tǒng)計(jì)，得到統(tǒng)計(jì)結(jié)果。
7. 按權(quán)利要求6所述的圖像實(shí)時(shí)直方圖統(tǒng)計(jì)裝置，其特征在于所述 對視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行直方圖統(tǒng)計(jì)包括以下步驟圖像處理區(qū)域選擇模塊(U12)根據(jù)視頻解碼單元(U4)輸出不同的 圖像輸入格式接收視頻數(shù)據(jù)，產(chǎn)生需要處理區(qū)域內(nèi)的視頻數(shù)據(jù)及像素坐標(biāo) 位置，并產(chǎn)生處理區(qū)域有效信號；直方圖統(tǒng)計(jì)狀態(tài)控制模塊(U11)根據(jù)視頻數(shù)據(jù)、像素坐標(biāo)位置及處理 區(qū)域有效信號產(chǎn)生三端口 RAM (U14)的讀/寫地址數(shù)據(jù)及讀/寫使能信號；直方圖統(tǒng)計(jì)狀態(tài)控制模塊(U11)利用上述讀/寫地址數(shù)據(jù)及讀/寫使能 信號在一個(gè)像素時(shí)鐘周期內(nèi)從三端口 RAM (U14)讀入臨時(shí)直方圖統(tǒng)計(jì)數(shù) 據(jù)；在直方圖統(tǒng)計(jì)狀態(tài)控制模塊(Ull)內(nèi)對上述臨時(shí)直方圖統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行 加l操作；直方圖統(tǒng)計(jì)狀態(tài)控制模塊(Ull)將加1后的數(shù)據(jù)寫回三端口 RAM (U14)。
8. 按權(quán)利要求7所述的圖像實(shí)時(shí)直方圖統(tǒng)計(jì)裝置，其特征在于還包括以下步驟-.數(shù)字信號處理單元(U9)將得到統(tǒng)計(jì)的結(jié)果由三端口 RAM (U14)讀 入，并進(jìn)行后續(xù)處理，同時(shí)產(chǎn)生讀結(jié)東信號；直方圖統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)清零控制模塊(U13)根據(jù)上述讀結(jié)束信號對三端口 RAM (U14)進(jìn)行清零處理。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種圖像實(shí)時(shí)直方圖統(tǒng)計(jì)裝置及其實(shí)現(xiàn)方法，該裝置包括視頻解碼單元，接收原始圖像信號進(jìn)行濾波、放大及數(shù)字化處理，生成視頻數(shù)據(jù)；可編程邏輯門陣列，接收視頻解碼單元輸出的視頻數(shù)據(jù)，對視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行直方圖統(tǒng)計(jì)；程序存儲器，用于存儲可編程邏輯門陣列的應(yīng)用程序；時(shí)鐘管理單元，為可編程邏輯門陣列以及視頻解碼單元提供所需要的時(shí)鐘；復(fù)位管理單元，為可編程邏輯門陣列提供復(fù)位信號；電源管理單元，為可編程邏輯門陣列及各單元提供所需電源；該方法包括由視頻解碼單元接收原始圖像信號進(jìn)行濾波、放大及數(shù)字化處理，生成視頻數(shù)據(jù)；由可編程邏輯門陣列將視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行直方圖統(tǒng)計(jì)，得到結(jié)果。本發(fā)明具有快速性、集成度高、低成本等特點(diǎn)。
文檔編號H04N7/26GK101674473SQ200810013188
公開日2010年3月17日 申請日期2008年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月12日
發(fā)明者候緒奎, 帆 張, 楊光宇, 栗霄峰, 王恩德, 王玉良 申請人:中國科學(xué)院沈陽自動化研究所