專利名稱：一種圖像濾波處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種圖像濾波處理方法。
背景技術(shù)：
在多媒體應(yīng)用中，如觀賞圖片或是對視頻的大小進(jìn)行調(diào)整時，需 要實(shí)時對圖像或視頻進(jìn)行縮放，要進(jìn)行大量數(shù)據(jù)讀寫存儲設(shè)備的操作， 會占用存儲設(shè)備大量的帶寬。
傳統(tǒng)的頻域圖像縮放方法是用數(shù)字濾波器進(jìn)行線形濾波縮放。一 般情況下，數(shù)字濾波器的階數(shù)越高，效果就越好，但每輸出一個點(diǎn)，
所需要的輸入點(diǎn)就越多。如一幅二維圖像使用3階濾波器每得到一個 輸出點(diǎn)，則需要3*3個輸入點(diǎn)，而6階濾波器則需要6*6個點(diǎn)。對于普 通800*600分辨率且30幀/秒的24位色系統(tǒng)，如不做任何優(yōu)化使用6 階濾波的話，則需要800*600*36*24*30約12. 4Gbit/s的帶寬。顯然， 在現(xiàn)有中低端系統(tǒng)中，是達(dá)不到這樣的帶寬。
現(xiàn)有的解決方式主要是依次計(jì)算輸出點(diǎn)，利用系統(tǒng)數(shù)據(jù)的連續(xù)性 來解決這個問題。艮口，影響兩個連續(xù)數(shù)據(jù)的輸出往往有部分重疊，在計(jì) 算前一點(diǎn)的時候讀取的數(shù)據(jù)往往可以用于后一點(diǎn)，這在處理橫向?yàn)V波 時非常有效。但是，在縱向?yàn)V波中，縱向相鄰兩個點(diǎn)的處理時間是不
相近的，故而無法利用重疊，只能把輸入點(diǎn)的數(shù)據(jù)臨時存儲起來以進(jìn) 行后續(xù)處理，其讀寫操作會消耗一定的帶寬。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于結(jié)合高速緩存，依次計(jì)算圖像的輸入點(diǎn)對輸出 點(diǎn)的影響，以節(jié)省外部存儲器的帶寬，提供了一種全新的圖像濾波處理 方法。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種圖像濾波處理方法，其特征在于，包括 以下步驟
輸入圖像的一個輸入點(diǎn)信息；通過計(jì)算該輸入點(diǎn)對輸出點(diǎn)的影響，處理被該輸入點(diǎn)影響的各輸 出點(diǎn)；將處理后的各輸出點(diǎn)數(shù)據(jù)存儲于高速緩存中；
按上述步驟依次處理所有輸入點(diǎn)；當(dāng)影響一個輸出點(diǎn)的所有輸入 點(diǎn)均處理完畢時把已經(jīng)處理完的所述輸出點(diǎn)輸出或在高速緩存中的已 處理完的各輸出點(diǎn)數(shù)據(jù)在相關(guān)所有輸入點(diǎn)都處理完畢時寫入存儲器， 然后整體輸出所有的輸出點(diǎn)。
優(yōu)選地，進(jìn)行圖像縮小操作。
根據(jù)本發(fā)明，結(jié)合高速緩存,依次計(jì)算圖像的輸入點(diǎn)對輸出點(diǎn)的影 響，節(jié)省了外部存儲器的帶寬，提高了外部存儲器的帶寬效率，更解決 了現(xiàn)有中低端系統(tǒng)的圖像處理時帶寬的瓶頸，給出了一種全新的圖像 濾波處理方法。


下面將參照附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方案進(jìn)行更詳細(xì)的說明，其
中
圖1是本發(fā)明的可控順序輸入的處理流程圖；以及 圖2是本發(fā)明的任意順序輸入的處理流程圖。
具體實(shí)施例方式
為了實(shí)現(xiàn)提高圖像處理時外部存儲器的帶寬效率，本發(fā)明提供了 一種全新的圖像濾波處理方法。接下來將以不同的輸入點(diǎn)順序?yàn)槔?具體說明該圖像處理方法。
首先，來了解該圖像濾波處理方法的工作原理。例如，如果輸入 點(diǎn)是X1， X2， X3， X4，輸出點(diǎn)為Y1， Y2，變換公式是
Y1 = 0. 2X1+0. 4X2+0. 3X3+0. 1X4,
Y2 = 0. 1X1+0.3X2+0. 4X3+0. 2X4。
傳統(tǒng)的輸入計(jì)算輸出的過程就是先讀取X1-X4計(jì)算Y1 ，然后再讀 取一遍X1-X4計(jì)算Y2，這就需要存儲X1-X4。而通過計(jì)算輸入對輸出 的影響的方法就是首先建立輸入對于輸出的影響，X1對Y1的影響因子 是0. 2， X1對Y2的影響因子是0. 1 ，此時Y1=Y1+0. 2X1 ， Y2=Y2+0. 1X1 。 此時，X1對輸出圖像的影響都計(jì)算完畢，故可以舍棄X1。同理輸入X2 時，丫1=丫1+0. 4X2，Y2二Y2+0. 3X2;輸入X3時，Y1:Y1+0. 3X3，Y2=Y2+0. 4X3; 輸入X4時，Y1二Y1+0. 1X4， Y2=Y2+0. 2X4，當(dāng)輸入完成后，此時得到的 Y1和Y2就是需要的值。接下來介紹兩個概念，可控順序和任意輸入順序。在本發(fā)明的處 理方法中，雖要判定輸入點(diǎn)對輸出點(diǎn)的影響，但輸出點(diǎn)相關(guān)輸入點(diǎn)的輸 入情況對所要采用的輸出點(diǎn)高速緩沖策略也是起決定作用的。當(dāng)在設(shè) 計(jì)時已經(jīng)知道要輸入的數(shù)據(jù)的順序時，稱這種情況的輸入點(diǎn)順序?yàn)榭?br> 控順序；當(dāng)在設(shè)計(jì)時不知道要輸入的數(shù)據(jù)的順序時，稱這種情況的輸 入點(diǎn)順序?yàn)槿我忭樞?，或不可控順序?br> 舉例來說，如果濾波器參數(shù)為Y。-x^+Xh。如果在設(shè)計(jì)時，知道輸
入Xn的順序固定的，例如為X,，X2,X3,X,L ，那么，輸入即為可控的，
這時，可以在處理過程中判斷輸出YJ十算完畢時點(diǎn)。例如，當(dāng)處理完
輸入X^點(diǎn)后，就知道X已經(jīng)計(jì)算完畢得到了正確的值。而如果在設(shè)計(jì)
時，不知道數(shù)據(jù)的輸入順序或允許系統(tǒng)可以以任意順序輸入，那么輸
入就是不可控的，在處理X。的過程中無法簡單經(jīng)濟(jì)的判斷那些Yn已經(jīng) 得到了正確的值，只有在全部數(shù)據(jù)處理完成后，才能得到全部正確的Yn值。
從整體處理過程來說，需要緩存已經(jīng)開始處理但還沒有處理完畢
的X值。在可控的條件下，已經(jīng)開始處理但還沒有處理完畢的Yn值的 個數(shù)是知道的，且一般遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于需要輸出的總數(shù)，故可以把這部分?jǐn)?shù) 據(jù)使用高速緩存存儲起來，待緩存的數(shù)據(jù)處理完畢后再輸出，這樣可 以提高效率。而在不可控條件下，無法經(jīng)濟(jì)的得到已經(jīng)開始處理但還
沒有處理完畢的Y。值的個數(shù)，故需要緩存所有的已處理數(shù)據(jù)，這個數(shù) 據(jù)量一般較大，故使用類似于Cache的映射方法進(jìn)行效率提升。
本發(fā)明處理方法需要使用一定數(shù)量的高速緩存與外部存儲器，高 速緩存速度較快，但存儲容量較小，其存儲容量對方法本身正確性無 影響，但可影響速度，故可視具體應(yīng)用而定；而外部存儲速度較慢， 用于存貯無法在高速緩存中存儲的中間數(shù)據(jù)。
圖1示出可控順序輸入的處理流程圖。如圖1所示，當(dāng)輸入順序 可控時，可以得到判定對每個輸出點(diǎn)是否計(jì)算完畢，故可以采用如下的 處理流程
1. 開始；
2. 輸入一個輸入點(diǎn)；
3. 依次處理此輸入點(diǎn)影響的輸出點(diǎn)，計(jì)算此輸入點(diǎn)對此輸出點(diǎn)的 影響；
4. 判斷此輸出點(diǎn)是否在高速緩存中，如是，跳轉(zhuǎn)至8;
5. 判斷高速緩沖所使用的高速緩存是否已滿，如否，跳轉(zhuǎn)到7;6. 將一組高速緩存的數(shù)據(jù)寫入到外部設(shè)備，并將此組數(shù)據(jù)在高速 緩存中清空。本處理方法對組的大小無限制，但由于很多外部介質(zhì)均 有按組寫入速度快的特點(diǎn)，可根據(jù)實(shí)際情況對組進(jìn)行匹配；
7. 從外部存儲器中讀取輸出點(diǎn)所在組的數(shù)據(jù)到高速緩存，進(jìn)行高 速緩沖；
8. 計(jì)算當(dāng)前輸入點(diǎn)的值，即將第3步計(jì)算得到的此輸入點(diǎn)對輸出 點(diǎn)的影響與從高速緩存中讀取現(xiàn)有輸出點(diǎn)的值相加；
9. 判斷此輸出點(diǎn)是否計(jì)算完畢(即與這個輸出點(diǎn)相關(guān)的輸入是否 都已經(jīng)輸入)，如否，跳轉(zhuǎn)至12;
10. 輸出第8步的計(jì)算值；
11. 清空此點(diǎn)所占的高速緩存，跳轉(zhuǎn)至13;
12. 將第8步的計(jì)算值作為當(dāng)前輸出點(diǎn)的值并寫入到高速緩沖所使 用的高速緩存；
13. 判斷此輸入點(diǎn)影響的輸出點(diǎn)是否全部計(jì)算完畢，如不是，跳轉(zhuǎn)
至3;
14. 判斷輸入是否全部完成，如不是，跳轉(zhuǎn)至2;
15. 結(jié)束。
單個輸入點(diǎn)高速緩沖策略是可以實(shí)時輸出處理完的數(shù)據(jù)，且外部緩
存的使用量較小。
圖2示出任意順序輸入的處理流程圖。如圖2所示，在一般情況 下，不需要判定對每個輸出點(diǎn)是否計(jì)算完畢，故可以在輸入完畢后一 次性進(jìn)行輸出，處理流程如下
1. 開始；
2. 輸入一個輸入點(diǎn)；
3. 依次處理此輸入點(diǎn)影響的輸出點(diǎn)，計(jì)算此輸入點(diǎn)對此輸出點(diǎn)的 影響；
4. 判斷此輸出點(diǎn)是否在高速緩存中，如是，跳轉(zhuǎn)至8;
5. 判斷高速緩沖是否已滿，如否，跳轉(zhuǎn)到7;
6. 將一組高速緩存的數(shù)據(jù)寫入到外部存儲器，并將此組數(shù)據(jù)在高 速緩存中清空；本方法對組的大小無限制，但由于很多外部介質(zhì)均有按
組寫入速度快的特點(diǎn)，可根據(jù)實(shí)際情況對組進(jìn)行匹配；
7. 從外部存儲設(shè)備中讀取輸出點(diǎn)所在組的數(shù)據(jù)到高速緩沖所使用 的高速緩存；
8. 計(jì)算當(dāng)前輸入點(diǎn)的值，即將第3步計(jì)算得到的此輸入點(diǎn)對輸出點(diǎn)的影響與從高速緩存中讀取現(xiàn)有輸出點(diǎn)的值相加；
9. 將第8步的計(jì)算值作為當(dāng)前輸出點(diǎn)的值并寫入到高速緩沖所使 用的高速緩存；
10. 判斷此輸入點(diǎn)影響的輸出點(diǎn)是否全部計(jì)算完畢，如不是，跳轉(zhuǎn)
至3;
11. 判斷輸入是否全部完成，如不是，跳轉(zhuǎn)至2;
12. 將高速緩沖中的數(shù)據(jù)寫入到外部存儲器；
13. 根據(jù)外部存儲器的值輸出所有的輸出點(diǎn)；
14. 結(jié)束。
整體高速緩沖策略的好處是不需要預(yù)先知道輸入點(diǎn)的輸入順序， 缺點(diǎn)是所有數(shù)據(jù)必須一并輸出，且占用空間較大。
在另外一個實(shí)施例中，尤其是圖像進(jìn)行縮小操作。通過計(jì)算輸入對 輸出的影響更好一些，與直接計(jì)算輸出點(diǎn)不同，通過依次計(jì)算每一個輸 入點(diǎn)對輸出的影響，可在計(jì)算的過程中舍棄對后續(xù)計(jì)算無用的輸入數(shù) 據(jù)，同時結(jié)合高速緩存也避免了因反復(fù)讀取該數(shù)據(jù)所要占用外部存儲 器帶寬的需求。
以上對本發(fā)明的具體描述旨在說明具體實(shí)施方案的實(shí)現(xiàn)方式，不 能理解為是對本發(fā)明的限制。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在本發(fā)明的教導(dǎo)下， 可以在詳述的實(shí)施方案的基礎(chǔ)上做出各種變體，這些變體均應(yīng)包含在 本發(fā)明的構(gòu)思之內(nèi)。本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍僅由所述的權(quán)利要求書 進(jìn)行限制。
權(quán)利要求
1.一種圖像濾波處理方法，其特征在于，包括以下步驟輸入圖像的一個輸入點(diǎn)信息；通過計(jì)算該輸入點(diǎn)對輸出點(diǎn)的影響，處理被該輸入點(diǎn)影響的各輸出點(diǎn)；將處理后的各輸出點(diǎn)數(shù)據(jù)存儲于高速緩存中；按上述步驟依次處理所有輸入點(diǎn)；當(dāng)影響一個輸出點(diǎn)的所有輸入點(diǎn)均處理完畢時把已經(jīng)處理完的所述輸出點(diǎn)輸出或在高速緩存中的已處理完的各輸出點(diǎn)數(shù)據(jù)在相關(guān)所有輸入點(diǎn)都處理完畢時寫入存儲器，然后整體輸出所有的輸出點(diǎn)。
2. 如權(quán)利要求1所述的圖像濾波處理方法，其特征在于，所述通 過計(jì)算該輸入點(diǎn)對輸出點(diǎn)的影響并處理被該輸入點(diǎn)影響的各輸出點(diǎn)數(shù)據(jù)的步驟包括讀取高速緩存中的輸出點(diǎn)數(shù)據(jù)，將該輸出點(diǎn)數(shù)據(jù)與該輸 入點(diǎn)對輸出點(diǎn)的影響進(jìn)行處理。
3. 如權(quán)利要求1所述的圖像濾波處理方法，其特征在于判斷各 輸入點(diǎn)間的順序?yàn)榭煽仨樞?，所述處理被該輸入點(diǎn)影響的各輸出點(diǎn)的 步驟包括依次處理被該輸入點(diǎn)影響的各輸出點(diǎn)。
4. 如權(quán)利要求1所述的圖像濾波處理方法，其特征在于判斷各 輸入點(diǎn)間的順序?yàn)槿我廨斎腠樞?，所述通過計(jì)算圖像的輸入點(diǎn)對輸出 點(diǎn)的影響，處理被該輸入點(diǎn)影響的各輸出點(diǎn)的步驟包括同時處理被該 輸入點(diǎn)影響的各輸出點(diǎn)。
5. 如權(quán)利要求1所述的圖像濾波處理方法，其特征在于包括將 高速緩存中的數(shù)據(jù)寫到外部存儲設(shè)備以便后續(xù)處理的步驟。
6. 如權(quán)利要求1所述的圖像濾波處理方法，其特征在于所述的 圖像濾波處理方法適用于圖像縮小的線性濾波處理。
7. 如權(quán)利要求1所述的圖像濾波處理方法，其特征在于所述處 理是高階線性濾波。
全文摘要
本發(fā)明披露了一種圖像濾波處理方法，解決了圖像縮放過程中外部存儲器的帶寬效率低的情況。該圖像濾波處理方法，其特征在于，包括以下步驟輸入圖像的一個輸入點(diǎn)信息；通過計(jì)算該輸入點(diǎn)對輸出點(diǎn)的影響，處理被該輸入點(diǎn)影響的各輸出點(diǎn)；將處理后的各輸出點(diǎn)數(shù)據(jù)存儲于高速緩存中；按上述步驟依次處理所有輸入點(diǎn)；當(dāng)影響一個輸出點(diǎn)的所有輸入點(diǎn)均處理完畢時把已經(jīng)處理完的所述輸出點(diǎn)輸出或在高速緩存中的已處理完的各輸出點(diǎn)數(shù)據(jù)在相關(guān)所有輸入點(diǎn)都處理完畢時寫入存儲器，然后整體輸出所有的輸出點(diǎn)。本處理方法節(jié)省了外部存儲器的帶寬，提高了外部存儲器的帶寬效率。
文檔編號G06T3/40GK101316335SQ20081011689
公開日2008年12月3日 申請日期2008年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月21日
發(fā)明者巖 史 申請人:北京海爾集成電路設(shè)計(jì)有限公司