專利名稱：帶幀存儲器的算術(shù)邏輯單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型專利涉及一種帶幀存儲器的算術(shù)邏輯單元。
背景技術(shù)：
算術(shù)邏輯單元(Arithmetic Logic Unit，簡稱ALU)是一種常見的運算電路單元，用于通過電路實現(xiàn)輸入數(shù)據(jù)的邏輯運算(與、或、非)和算術(shù)運算(加、減、乘、除)并將結(jié)果輸出。目前，已有的ALU僅能對簡單的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)進行運算，對于結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，如圖像數(shù)據(jù)，一般ALU不能分辨其數(shù)據(jù)的“行”、“場”、“幀”等結(jié)構(gòu)化信息，并且ALU不帶存儲單元。
圖像數(shù)據(jù)等結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)按其結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的組織存儲，稱為幀存儲器(Frame Store)。在結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)實時處理的過程中，大容量的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的運算都是按其結(jié)構(gòu)同步信息進行的。實際應(yīng)用中，如實時視頻圖像處理系統(tǒng)中，需要將圖像數(shù)據(jù)按幀為單位進行運算，因此需要在運算前將圖像及模板數(shù)據(jù)存儲于幀存儲器中，在運算時按視頻同步時鐘信號進行運算。如果采用一般ALU，需要附加外圍電路進行同步控制，需要額外的時序，由此既造成系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，又影響系統(tǒng)運行的實時性。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的就是為了解決以上問題，提供一種用于圖像數(shù)據(jù)實時處理的算術(shù)邏輯單元，支持結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)按“幀”運算。
本實用新型實現(xiàn)上述目的的方案是一種帶幀存儲器的算術(shù)邏輯單元，包括運算器，所述運算器的圖像數(shù)據(jù)輸入、輸出端分別通過觸發(fā)器與輸入信號和輸出信號相連；其特征是還包括幀存儲器，所述幀存儲器是一個將數(shù)據(jù)按幀結(jié)構(gòu)自行組織的圖像存儲器，其地址信號端與計數(shù)器相連，計數(shù)器根據(jù)輸入的視頻同步時鐘信號自動生成幀存儲器地址，其數(shù)據(jù)輸出端通過驅(qū)動器與運算器的模板數(shù)據(jù)輸入端相連，其數(shù)據(jù)輸入端是輸入信號通過驅(qū)動器與之相連，為其提供數(shù)據(jù)輸入。
采用以上方案的有益效果由于算術(shù)邏輯單元內(nèi)部帶有大容量的幀存儲器，在“行”、“場”、“幀”等同步信號的時鐘同步下，可將存儲于幀存儲器中的圖像模板數(shù)據(jù)自動從幀存儲器中讀出后與輸入的實時視頻圖像數(shù)據(jù)進行算術(shù)邏輯運算，并實時輸出運算結(jié)果，亦可按照輸入數(shù)據(jù)的內(nèi)容更新幀存儲器中的模板數(shù)據(jù)。這樣，它是特別適合用于實時視頻圖像處理系統(tǒng)的運算裝置，克服了普通ALU無法自動實現(xiàn)按“幀”等結(jié)構(gòu)化信息進行運算的缺點。


圖1是本實用新型功能示意圖。
圖2是本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是本實用新型實施例的具體電路示意圖。
圖4是本實用新型在數(shù)字減影血管造影系統(tǒng)中的應(yīng)用示意圖。
VB視頻同步時鐘信號中的場消隱信號Pdata幀存儲器讀寫的地址偏移量LoadPdata預(yù)置信號以上信號對于算術(shù)邏輯單元，除OUT信號外都是輸入信號。
該算術(shù)邏輯單元的功能為該單元有DRAM幀存儲器，可以存儲一幀以上的圖像數(shù)據(jù)。在CLK、HS、FS、HB、VB等視頻同步時鐘信號的時鐘同步下，實時輸入的圖像數(shù)據(jù)流可以與幀存儲器中的圖像數(shù)據(jù)進行運算，運算的模式按照Mode、SEL等控制信號而定，同時根據(jù)R/W的控制，決定運算結(jié)果是否讀寫幀存儲器。此外，幀存儲器的尋址初始偏移量可以通過Pdata、Load信號設(shè)定，可以實現(xiàn)有行、列偏移量的按“幀”運算。
電路結(jié)構(gòu)圖如圖2所示，其中D.FF為D觸發(fā)器，Buffer為驅(qū)動器，DRAM為幀存儲器，Counter為計數(shù)器。
由圖可見，該算術(shù)邏輯單元包括運算器、幀存儲器。所述運算器是一種可編程算法單元，其圖像數(shù)據(jù)輸入、輸出端分別通過觸發(fā)器與輸入信號IN和輸出信號OUT相連；所述幀存儲器是一個將數(shù)據(jù)按幀結(jié)構(gòu)自行組織的圖像存儲器，其地址信號端與計數(shù)器Counter相連，計數(shù)器根據(jù)視頻同步時鐘信號自動生成幀存儲器地址，其數(shù)據(jù)輸出端通過驅(qū)動器Buffer與運算器的模板數(shù)據(jù)輸入端相連，其數(shù)據(jù)輸出通過驅(qū)動后提供給運算器作為模板數(shù)據(jù)。其數(shù)據(jù)輸入端是輸入信號IN通過驅(qū)動器Buffer與之相連，為其提供數(shù)據(jù)輸入。計數(shù)器用于按照視頻同步時鐘信號的觸發(fā)產(chǎn)生DRAM幀存儲器的地址信號，計數(shù)器的初值可以由Pdata和Load信號通過一個D觸發(fā)器設(shè)置。
運算器的運算模式由Mode給出，可以根據(jù)Mode狀態(tài)不同，完成不同的運算操作。
圖3是本實用新型實施例的具體電路示意圖。
圖4是本實用新型用于具有實時減影功能的圖像處理系統(tǒng)中的應(yīng)用示意圖。該應(yīng)用是簡化的X光機數(shù)字圖像系統(tǒng)，可以實現(xiàn)透視末幀保持、實時減影功能。
在應(yīng)用例中，ALU模塊為本實用新型的帶幀存儲器的算術(shù)邏輯單元；運算放大器AMP調(diào)整輸入視頻信號，并進行同步信號的分離，產(chǎn)生HS、VS、HB、VB、CLK等視頻同步時鐘信號；模數(shù)轉(zhuǎn)換A/D將視頻圖像數(shù)字化，作為ALU模塊的輸入信號；數(shù)模轉(zhuǎn)換D/A將ALU輸出的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號，同時合成同步，形成視頻輸出；模式控制單元可通過人機交互方式設(shè)置系統(tǒng)工作模式，并根據(jù)X光機給線信號和視頻同步時鐘信號產(chǎn)生ALU所需的Mode、R/W、SEL、Pdata、Load、控制信號。
實現(xiàn)功能的工作方式1、透視末幀保持(R/W有效)透視過程中(X光機給線信號有效)，SEL無效，將透視圖像實時存入幀存儲器的同時輸出OUT＝IN；當透視過程結(jié)束后(X光機給線信號轉(zhuǎn)為無效)，SEL有效，Mode＝直通，將幀存儲器中的圖像數(shù)據(jù)保持輸出。
2、實時減影(R/W有效)蒙片圖象系統(tǒng)在采集蒙片圖象的過程中，直接將蒙片圖象存入幀存儲器。此時Mode＝直通、SEL＝0，則Out＝In，選擇輸入信號直通的同時將圖像存入幀存儲器。
盈片圖像系統(tǒng)采集盈片圖像，并與蒙片圖象進行減影后輸出，此時Mode＝減影、SEL＝1，則Out＝ABS(L-M)，減影圖象不刷新，幀存儲器中保持蒙片圖象。
權(quán)利要求1.一種帶幀存儲器的算術(shù)邏輯單元，包括運算器，所述運算器的圖像數(shù)據(jù)輸入、輸出端分別通過觸發(fā)器與輸入信號(IN)和輸出信號(OUT)相連；其特征是還包括幀存儲器，所述幀存儲器是一個將數(shù)據(jù)按幀結(jié)構(gòu)自行組織的圖像存儲器，其地址信號端與計數(shù)器(Counter)相連，計數(shù)器根據(jù)輸入的視頻同步時鐘信號自動生成幀存儲器地址，其數(shù)據(jù)輸出端通過驅(qū)動器(Buffer)與運算器的模板數(shù)據(jù)輸入端相連，其數(shù)據(jù)輸入端是輸入信號IN通過驅(qū)動器(Buffer)與之相連，為其提供數(shù)據(jù)輸入。
2.如權(quán)利要求1所述的帶幀存儲器的算術(shù)邏輯單元，其特征是該算術(shù)邏輯單元可以通過編程的方式實現(xiàn)不同的算術(shù)邏輯運算，并由運算方式選擇信號(Mode)選擇運算方式。
專利摘要本實用新型公開一種帶幀存儲器的算術(shù)邏輯單元,包括運算器,所述運算器的圖像數(shù)據(jù)輸入、輸出端分別通過觸發(fā)器與輸入信號和輸出信號相連;其特征是:還包括幀存儲器,所述幀存儲器是一個將數(shù)據(jù)按幀結(jié)構(gòu)自行組織的圖像存儲器,其地址信號端與計數(shù)器相連,計數(shù)器根據(jù)輸入的視頻同步時鐘信號自動生成幀存儲器地址,其數(shù)據(jù)輸出端通過驅(qū)動器與運算器的模板數(shù)據(jù)輸入端相連,其數(shù)據(jù)輸入端是輸入信號通過驅(qū)動器與之相連,為其提供數(shù)據(jù)輸入。該算術(shù)邏輯單元可以通過編程的方式實現(xiàn)不同的算術(shù)邏輯運算,并由運算方式選擇信號選擇運算方式,實現(xiàn)幀存儲器數(shù)據(jù)與輸入數(shù)據(jù)自動按輸入視頻同步時鐘信號實現(xiàn)算術(shù)邏輯運算。
文檔編號A61B6/00GK2492885SQ01255558
公開日2002年5月22日 申請日期2001年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月7日
發(fā)明者牟軒沁 申請人:深圳市科達恩科技有限公司