專利名稱：一種對圖象進行過濾的方法
技術領域：
本公開內容涉及錐形濾色器。
背景技術：
在圖象處理中通常希望能夠將一幅圖象，如掃描的彩色圖象，分解成兩個或多個獨立的圖象表示。在這種環(huán)境下，這些獨立的圖象表示被稱為背景和前景圖象。這種去篩選(descreening)有時候還可以用來清除可能存在于原始掃描圖象中的半色調圖案。例如，如果沒有正確地清除，這些半色調圖案可能會給人眼造成偽像。用于這種分解或去篩選的傳統(tǒng)方法是對彩色圖象進行過濾，使其變得模糊。然后利用這些模糊的結果來幫助確定為了產生分解需要對圖象進行模糊和銳化的程度。典型地，這種模糊可以利用一種“對稱錐形”濾色器來實現。對稱錐形有限脈沖響應(FIR)濾色器是已知的。
但是，這種圖象處理技術的一個缺點是當為了產生多個模糊圖象而應用上述技術同時使用多個大小不同的錐形濾色器時復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算法是同時使用多個FIR濾色器，如

圖1所示。這種方法證明利用快速“對稱錐形濾色”體系結構從單個源圖象同時產生不同程度模糊圖象的設計和實現可能是理想的。
對于圖1中的每個FIR塊，括號中的數字表示對應長度的錐形濾色器。例如，(1，2，1)是階數或長度為3的對稱錐形有限脈沖響應(FIR)濾色器的過濾系數。同樣，(1，2，3，2，1)是階數為5的FIR錐形濾色器的系數，等等。
可惜的是，圖1所示的方法有缺點。例如，冗余計算將導致效率低。同樣，FIR實現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現方法，如通過位移和求和電路，但是這有可能導致增加的時鐘，從而減小電路的流量。因此，存在改進錐形過濾實現方法或體系結構的需求。
附圖簡述在說明書的結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)明的構成和操作方法及其目的、特點和配件都可以通過參考以下詳細描述和附圖來更好地理解，其中圖1是說明實現有限脈沖響應(FIR)多錐形濾色體系結構的蠻力計算法的方框圖；圖2是根據本發(fā)明的無倍增器錐形濾色器的一種實施方案；圖3是根據本發(fā)明錐形濾色器的子元件的一種實施方案；圖4是應用了圖3實施方案的圖2實施方案；圖5是顯示根據本發(fā)明錐形濾色器一種實現方法的狀態(tài)變量信號樣本的時間順序表；及圖6是顯示根據本發(fā)明錐形濾色器一種實現方法的過濾輸出信號樣本的時間順序表。
發(fā)明詳述在以下詳細描述中，為了提供對本發(fā)明的徹底理解，列出了許多具體的細節(jié)。但是，本領域的技術人員應當理解在實際當中本發(fā)明可以沒有這些具體細節(jié)。在其它實例中，沒有對已知的方法、過程、元件和電路進行詳細描述，以免搞混本發(fā)明。
如前所述，錐形過濾，尤其是對稱錐形過濾，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，特別希望有降低計算復雜性或處理和/或硬件成本的錐形過濾體系結構。同樣，無倍增器的實現方法，即在實現方法中不專門使用任何乘法，通常也是理想的，因為這種實現方法或實施方案比那些使用或包括倍增器電路的實現方法實現起來更便宜。
盡管本發(fā)明不限于這方面的范圍，但是圖2說明了根據本發(fā)明的錐形濾色器的一種實施方案200。實施方案200包括統(tǒng)一無倍增器的層疊對稱錐形過濾體系結構，以便為一系列不同階的錐形濾色器產生多個過濾輸出信號流，其中輸出信號流的產生是同時發(fā)生的。盡管本發(fā)明不限于這方面的范圍，但是在這種具體實施方案中，對于每個要實現的不同階數的錐形濾色器，都在每個時鐘周期上產生一個過濾輸出信號流。因此，除了計算效率高，這種具體實施方案在流量方面也有很好的結果。
圖2是在特定符號的環(huán)境下進行理解的。例如，輸入源信號，X，可以表示如下X＝(x0，x1，...，xi-2，xi-1，xi，xi+1，xi+2，...)在數字或離散信號處理中，過濾可以表示為輸入信號，X，和濾色器，F，的卷積，□，在有限長度數字濾色器的環(huán)境下，F在此是指有限脈沖響應(FIR)濾色器。因此，過濾輸出信號流表示如下Y＝X□F如前所述，本發(fā)明的這種具體實施方案使用了錐形濾色器。這些濾色器典型地是利用奇數，如3、5、7、9等，長度或階數的數字濾色器來實現的。這種數字濾色器的一些實例如下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)對于上述濾色器，過濾輸出信號或輸出信號流可以表示如下輸入信號X被F3過濾的結果B3＝X□F3＝(b03，b13，...，bi-13，bi3，bi+13，...)輸入信號X被F5過濾的結果B5＝X□F5＝(b05，b15，...，bi-15，bi5，bi+15，...)輸入信號X被F7過濾的結果B7＝X□F7＝(b07，b17，...，bi-17，bi7，bi+17，...)輸入信號X被F9過濾的結果B9＝X□F9＝(b09，b19，...，bi-19，bi9，bi+19，...)...
輸入信號X被FN過濾的結果
BN＝X□FN＝(b0N，b1N，...，bi-1N，biN，bi+1N，...)這些過濾輸出信號樣本的一種可選經驗表示如下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，...)對圖2的研究說明圖2所示錐形濾色器的計算輸出信號流，B3、B5、B7、B9等，是通過所示實施方案產生的。
圖5是說明分別由圖2所示加法器210、220、...、260產生的狀態(tài)變量信號或狀態(tài)變量信號流，S2、S3、S4、...、S7，的時間順序表。同樣，圖6是顯示過濾輸出信號流，B3、B5、B7等，的時間順序表。如圖2所示，這些輸出信號流是由加法器270、280和290產生的。
除了提供過濾輸出信號流B3、B5、B7，圖6中的表還說明這些如應用到圖2所示錐形濾色器體系結構實施方案的過濾輸出信號流的時序產生。如前所述，輸出信號流還可以從信號樣本，如輸入信號樣本xi和狀態(tài)變量信號樣本si，產生。但是，圖6所示的表說明bi3比si5提前一個時鐘周期生成。因此，根據前面提供的等式，通過將信號樣本bi3延遲一個時鐘周期，它就可以同si5相加或求和以便產生bi5。這是通過例如圖2中的延遲元件或數字延遲單元295實現的。因此，延遲了一個時鐘周期的輸出信號樣本B3和狀態(tài)變量信號樣本S5求和，產生輸出信號樣本B5。同樣，可以分別使用數字延遲單元285和275來產生輸出信號樣本流B5和B7。同樣，輸入信號樣本流，X，可以延遲并與S3求和，產生錐形濾色器輸出信號樣本流B3。
應當指出，圖2所示根據本發(fā)明的實施方案可以重新組織或重畫，以便考慮如圖3所示根據本發(fā)明錐形濾色器一個元件的實施方案。圖3所示的實施方案300包括一個錐形濾色器元件，該元件包括一個延遲單元310和三個加法器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“超前進位加法器”就是這樣一種實例。在這種具體實施方案中，延遲單元和加法器耦合在一起，以便從輸入信號樣本或信號樣本流和低階錐形濾色輸出信號樣本或信號樣本流產生高階錐形輸出信號樣本或信號樣本流和錐形濾色狀態(tài)變量信號樣本或信號樣本流。例如，參考圖3所示的實施方案，X包括輸入信號樣本或信號樣本流，Bi包括高階錐形過濾輸出信號樣本或信號樣本流，而Si表示錐形過濾狀態(tài)變量信號樣本或信號樣本流。同樣，Bi-2包括或表示低階錐形過濾輸出信號樣本或信號樣本流，而Si-2表示低階錐形過濾狀態(tài)變量信號樣本或信號樣本流。因此，盡管本發(fā)明當然不限于這方面的范圍，但是在該具體實施方案中，高階和低階錐形過濾輸出信號樣本和狀態(tài)變量信號樣本或信號樣本流之間的階數差是2。
圖4示出了應用圖3實施方案作為一個元件或子元件的圖2實施方案。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，對于圖4所示的實施方案，錐形濾色器200示為在集成電路400上實現。同樣，如圖4所示，錐形濾色器200包括一系列可調層疊的無倍增器單元，如410、420等。同樣，這些可調層疊的無倍增器單元中的每一個都產生一個不同階數的錐形過濾輸出信號樣本或不同階數的輸出信號流。例如，單元410產生輸出信號樣本或信號樣本流B5，而單元420產生輸出信號樣本或信號樣本流B7，等等。
當然，應當理解盡管剛剛描述了一種具體實施方案，但是本發(fā)明不限于一種具體實施方案或實現方法的范圍。例如，一種實施方案可以是硬件的，而另一種實施方案可以是軟件的。同樣，一種實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，但是實施方案可以包括一種元件，如存儲介質。這種存儲介質，例如CD-ROM或磁盤，可以具有存儲在其上的指令，當這些指令被系統(tǒng)，如計算機系統(tǒng)或平臺或圖象系統(tǒng)，執(zhí)行時，可以導致根據本發(fā)明方法的一種實施方案，如前述過濾或處理圖象或視頻的方法的實施方案，被執(zhí)行。例如，一種圖象處理平臺或圖象處理系統(tǒng)可以包括一個圖象處理單元、一個視頻或圖象輸入/輸出設備和/或存儲器。
盡管在此說明和描述了本發(fā)明的某些特征，但是對本領域技術人員來說，還存在許多的修改、替代、變化和等價物。因此，應當理解附加權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。
權利要求
1.一種對圖象進行過濾的方法，包括延遲第一階次的過濾輸出信號樣本流；將延遲的過濾輸出信號樣本流同第二階次的狀態(tài)變量信號樣本流求和。
2.權利要求1的方法，其中第一階次和第二階次之間的差是2。
3.權利要求1的方法，其中過濾輸出信號樣本流包括錐形過濾輸出信號樣本流，而狀態(tài)變量信號樣本流包括錐形過濾狀態(tài)變量信號樣本流。
4.權利要求3的方法，其中將延遲的過濾輸出信號樣本流同第二階次的狀態(tài)變量信號樣本流求和包括應用超前進位加法來產生和。
全文摘要
公開了一種對圖象進行過濾的方法，包括延遲第一階次的過濾輸出信號樣本流；將延遲的過濾輸出信號樣本流同第二階次的狀態(tài)變量信號樣本流求和。
文檔編號G06T5/00GK1694485SQ20051005590
公開日2005年11月9日 申請日期2001年12月27日 優(yōu)先權日2001年1月3日
發(fā)明者T·阿查亞 申請人:英特爾公司