无倍增器的锥形滤色器 【发明领域】
本公开内容涉及锥形滤色器。
背景技术
在图象处理中通常希望能够将一幅图象，如扫描的彩色图象，分解成两个或多个独立的图象表示。在这种环境下，这些独立的图象表示被称为背景和前景图象。这种去筛选(descreening)有时候还可以用来清除可能存在于原始扫描图象中的半色调图案。例如，如果没有正确地清除，这些半色调图案可能会给人眼造成伪像。用于这种分解或去筛选的传统方法是对彩色图象进行过滤，使其变得模糊。然后利用这些模糊的结果来帮助确定为了产生分解需要对图象进行模糊和锐化的程度。典型地，这种模糊可以利用一种“对称锥形”滤色器来实现。对称锥形有限脉冲响应(FIR)滤色器是已知的。
但是，这种图象处理技术的一个缺点是当为了产生多个模糊图象而应用上述技术同时使用多个大小不同的锥形滤色器时复杂程度增加了很多倍。这种成倍锥形滤色方法的一种蛮力计算法是同时使用多个FIR滤色器，如图1所示。这种方法证明利用快速“对称锥形滤色”体系结构从单个源图象同时产生不同程度模糊图象的设计和实现可能是理想的。
对于图1中的每个FIR块，括号中的数字表示对应长度的锥形滤色器。例如，(1，2，1)是阶数或长度为3的对称锥形有限脉冲响应(FIR)滤色器的过滤系数。同样，(1，2，3，2，1)是阶数为5的FIR锥形滤色器的系数，等等。
可惜的是，图1所示的方法有缺点。例如，冗余计算将导致效率低。同样，FIR实现方法要频繁地使用倍增器电路。尽管存在减少或避免使用倍增器的实现方法，如通过位移和求和电路，但是这有可能导致增加的时钟，从而减小电路地流量。因此，存在改进锥形过滤实现方法或体系结构的需求。
附图简述
在说明书的结束部分显著地指出并清楚地声明了本发明的主旨。但是，本发明的构成和操作方法及其目的、特点和配件都可以通过参考以下详细描述和附图来更好地理解，其中：
图1是说明实现有限脉冲响应(FIR)多锥形滤色体系结构的蛮力计算法的方框图；
图2是根据本发明的无倍增器锥形滤色器的一种实施方案；
图3是根据本发明锥形滤色器的子元件的一种实施方案；
图4是应用了图3实施方案的图2实施方案；
图5是显示根据本发明锥形滤色器一种实现方法的状态变量信号样本的时间顺序表；及
图6是显示根据本发明锥形滤色器一种实现方法的过滤输出信号样本的时间顺序表。
发明详述
在以下详细描述中，为了提供对本发明的彻底理解，列出了许多具体的细节。但是，本领域的技术人员应当理解在实际当中本发明可以没有这些具体细节。在其它实例中，没有对已知的方法、过程、元件和电路进行详细描述，以免搞混本发明。
如前所述，锥形过滤，尤其是对称锥形过滤，可以与彩色图象或彩色图象处理一起使用以便将图象分解或去筛选成为例如背景和前景图象。尽管本发明不限于这方面的范围，但是在这种环境下，特别希望有降低计算复杂性或处理和/或硬件成本的锥形过滤体系结构。同样，无倍增器的实现方法，即在实现方法中不专门使用任何乘法，通常也是理想的，因为这种实现方法或实施方案比那些使用或包括倍增器电路的实现方法实现起来更便宜。
尽管本发明不限于这方面的范围，但是图2说明了根据本发明的锥形滤色器的一种实施方案200。实施方案200包括统一无倍增器的层叠对称锥形过滤体系结构，以便为一系列不同阶的锥形滤色器产生多个过滤输出信号流，其中输出信号流的产生是同时发生的。尽管本发明不限于这方面的范围，但是在这种具体实施方案中，对于每个要实现的不同阶数的锥形滤色器，都在每个时钟周期上产生一个过滤输出信号流。因此，除了计算效率高，这种具体实施方案在流量方面也有很好的结果。
图2是在特定符号的环境下进行理解的。例如，输入源信号，X，可以表示如下：
X＝(x0，x1，…，xi-2，xi-1，xi，xi+1，xi+2，…)
在数字或离散信号处理中，过滤可以表示为输入信号，X，和滤色器，F，的卷积，□，在有限长度数字滤色器的环境下，F在此是指有限脉冲响应(FIR)滤色器。因此，过滤输出信号流表示如下：
Y＝X□F
如前所述，本发明的这种具体实施方案使用了锥形滤色器。这些滤色器典型地是利用奇数，如3、5、7、9等，长度或阶数的数字滤色器来实现的。这种数字滤色器的一些实例如下：
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)
对于上述滤色器，过滤输出信号或输出信号流可以表示如下：
输入信号X被F3过滤的结果
B3＝X□F3＝(b03，b13，…，bi-13，bi3，bi+13，…)
输入信号X被F5过滤的结果
B5＝X□F5＝(b05，b15，…，bi-15，bi5，bi+15，…)
输入信号X被F7过滤的结果
B7＝X□F7＝(b07，b17，…，bi-17，bi7，bi+17，…)
输入信号X被F9过滤的结果
B9＝X□F9＝(b09，b19，…，bi-19，bi9，bi+19，…)
输入信号X被FN过滤的结果
BN＝X□FN＝(b0N，b1N，…，bi-1N，biN，bi+1N，…)
这些过滤输出信号样本的一种可选经验表示如下：
bi3＝xi-1+2xi+xi+1
bi5＝xi-2+2xi-1+3xi+2xi+1+xi+2
bi7＝xi-3+2xi-2+3xi-1+4xi+3xi+1+2xi+2+xi+3
bi9＝xi-4+2xi-3+3xi-2+4xi-1+5xi+4xi+1+3xi+2+2xi+3+xi+4
同样，通过引入在此环境下称为状态变量的量，以上表达式可以重新表示如下：
bi3＝xi+si3，其中si3＝xi-1+xi+xi+1
bi5＝bi3+si5，其中si5＝xi-2+xi-1+xi+xi+1+xi+2
bi7＝bi5+si7，其中si7＝xi-3+xi-2+xi-1+xi+xi+1+xi+2+xi+3
bi9＝bi7+si9，其中si9＝xi-4+xi-3+xi-2+xi-1+xi+xi+1+xi+2+xi+3+xi+4
因此，理想的锥形滤色器可以表示如下：
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，…)
对图2的研究说明图2所示锥形滤色器的计算输出信号流，B3、B5、B7、B9等，是通过所示实施方案产生的。
图5是说明分别由图2所示加法器210、220、…、260产生的状态变量信号或状态变量信号流，S2、S3、S4、…、S7，的时间顺序表。同样，图6是显示过滤输出信号流，B3、B5、B7等，的时间顺序表。如图2所示，这些输出信号流是由加法器270、280和290产生的。
除了提供过滤输出信号流B3、B5、B7，图6中的表还说明这些如应用到图2所示锥形滤色器体系结构实施方案的过滤输出信号流的时序产生。如前所述，输出信号流还可以从信号样本，如输入信号样本xi和状态变量信号样本si，产生。但是，图6所示的表说明bi3比si5提前一个时钟周期生成。因此，根据前面提供的等式，通过将信号样本bi3延迟一个时钟周期，它就可以同si5相加或求和以便产生bi5。这是通过例如图2中的延迟元件或数字延迟单元295实现的。因此，延迟了一个时钟周期的输出信号样本B3和状态变量信号样本S5求和，产生输出信号样本B5。同样，可以分别使用数字延迟单元285和275来产生输出信号样本流B5和B7。同样，输入信号样本流，X，可以延迟并与S3求和，产生锥形滤色器输出信号样本流B3。
应当指出，图2所示根据本发明的实施方案可以重新组织或重画，以便考虑如图3所示根据本发明锥形滤色器一个元件的实施方案。图3所示的实施方案300包括一个锥形滤色器元件，该元件包括一个延迟单元310和三个加法器320、330和340。为了高速度和流量性能，可以使用如在文献资料中建议的快速加法器。尽管本发明不限于这方面的范围，但是“超前进位加法器”就是这样一种实例。在这种具体实施方案中，延迟单元和加法器耦合在一起，以便从输入信号样本或信号样本流和低阶锥形滤色输出信号样本或信号样本流产生高阶锥形输出信号样本或信号样本流和锥形滤色状态变量信号样本或信号样本流。例如，参考图3所示的实施方案，X包括输入信号样本或信号样本流，Bi包括高阶锥形过滤输出信号样本或信号样本流，而Si表示锥形过滤状态变量信号样本或信号样本流。同样，Bi-2包括或表示低阶锥形过滤输出信号样本或信号样本流，而Si-2表示低阶锥形过滤状态变量信号样本或信号样本流。因此，尽管本发明当然不限于这方面的范围，但是在该具体实施方案中，高阶和低阶锥形过滤输出信号样本和状态变量信号样本或信号样本流之间的阶数差是2。
图4示出了应用图3实施方案作为一个元件或子元件的图2实施方案。因此，图4所示元件410包括图2的延迟单元295和加法器280、230和240。同样，对于图4所示的实施方案，锥形滤色器200示为在集成电路400上实现。同样，如图4所示，锥形滤色器200包括一系列可调层叠的无倍增器单元，如410、420等。同样，这些可调层叠的无倍增器单元中的每一个都产生一个不同阶数的锥形过滤输出信号样本或不同阶数的输出信号流。例如，单元410产生输出信号样本或信号样本流B5，而单元420产生输出信号样本或信号样本流B7，等等。
当然，应当理解尽管刚刚描述了一种具体实施方案，但是本发明不限于一种具体实施方案或实现方法的范围。例如，一种实施方案可以是硬件的，而另一种实施方案可以是软件的。同样，一种实施方案可以是固件的，或例如硬件、软件或固件的任意组合。同样，尽管本发明不限于这方面的范围，但是实施方案可以包括一种元件，如存储介质。这种存储介质，例如CD-ROM或磁盘，可以具有存储在其上的指令，当这些指令被系统，如计算机系统或平台或图象系统，执行时，可以导致根据本发明方法的一种实施方案，如前述过滤或处理图象或视频的方法的实施方案，被执行。例如，一种图象处理平台或图象处理系统可以包括一个图象处理单元、一个视频或图象输入/输出设备和/或存储器。
尽管在此说明和描述了本发明的某些特征，但是对本领域技术人员来说，还存在许多的修改、替代、变化和等价物。因此，应当理解附加权利要求是希望能够覆盖所有这些属于本发明真正主旨的修改和变化。