本發(fā)明涉及數(shù)字集成電路技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種中值濾波器電路結(jié)構(gòu)以及獲取中值的方法。

背景技術(shù)：

中值濾波是在數(shù)字圖像處理和信號(hào)處理中常用的非線性濾波技術(shù)。在數(shù)字圖像處理中，與常用的均值濾波，高斯濾波和維納濾波等一起構(gòu)成了常見(jiàn)的圖像優(yōu)化和預(yù)處理方法。中值濾波主要用于對(duì)椒鹽噪聲進(jìn)行處理。在CIS圖像處理電路中的出現(xiàn)的壞點(diǎn)，因其輸出特性與椒鹽噪聲相似，所以常用中值濾波器進(jìn)行預(yù)處理。中值濾波算法，現(xiàn)已得到極大優(yōu)化，其中基于均值加速的快速中值濾波和自適應(yīng)的中值濾波技術(shù)已取得較好的效果。但對(duì)于數(shù)字電路，常用的中值濾波結(jié)構(gòu)依舊為兩類：

第一類，存在對(duì)深度為N的數(shù)據(jù)進(jìn)行寄存的緩沖區(qū)，并添加深度為N的大小數(shù)據(jù)寄存器，用于存儲(chǔ)N個(gè)數(shù)據(jù)的大小順序。通過(guò)排序確認(rèn)順序，并最終確認(rèn)中值即為大小數(shù)據(jù)寄存器中(N+1)/2對(duì)應(yīng)的那個(gè)數(shù)據(jù)。

第二類，存在對(duì)深度為N的數(shù)據(jù)進(jìn)行寄存的緩沖區(qū)，并添加深度為N的進(jìn)出順序寄存器。N個(gè)數(shù)據(jù)按順序進(jìn)行排列，當(dāng)新數(shù)據(jù)進(jìn)入時(shí)，最新的，最新的N個(gè)數(shù)據(jù)按大小重新排序，更新當(dāng)前N個(gè)數(shù)據(jù)的先后順序。

現(xiàn)有的方法中，對(duì)第一類中值濾波結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備的深度從N個(gè)減少為N-1個(gè)，從而實(shí)現(xiàn)更小的電路面積。但是這引入了不必要的數(shù)據(jù)重排電路，電路結(jié)構(gòu)依舊存在優(yōu)化空間。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服以上問(wèn)題，本發(fā)明旨在提供一種中值濾波器電路結(jié)構(gòu)，從而減小邏輯電路的復(fù)雜度。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種中值濾波器電路結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括：數(shù)據(jù)寄存器、比較及排序電路、位寬增加電路和生命周期衰減及終結(jié)電路；所述中值濾波器電路結(jié)構(gòu)用于對(duì)N個(gè)m bit位數(shù)據(jù)進(jìn)行中值濾波，N為大于等于2的整數(shù)；m為大于等于1的整數(shù)；其中，

數(shù)據(jù)寄存器，用于存寄存上一周期按大小順序排列的N-1個(gè)數(shù)據(jù)；

位寬增加電路，接收第N個(gè)數(shù)據(jù)，將第N個(gè)數(shù)據(jù)的m bit位的位寬增加n bit數(shù)據(jù)位，得到增加后的n+m bit位，并將高n bit位設(shè)置初始值N，低m bit位保持不變，并將增加位寬后的第N個(gè)數(shù)據(jù)發(fā)送給比較及排序電路；

比較及排序電路，用于對(duì)位寬增加電路輸出的增加位寬后的第N個(gè)數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)寄存器中的N-1個(gè)按大小順序排列的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，確定增加位寬后的第N個(gè)數(shù)據(jù)的位置，從而生成新的順序，并輸出到生命周期衰減及終結(jié)電路中；

生命周期衰減及終結(jié)電路，用于對(duì)接收到的所有數(shù)據(jù)高n bit位減去2^m，以完成高n bit位的衰減，并刪除其中高n bit位為0的那組數(shù)據(jù)，完成數(shù)據(jù)的衰減和終結(jié)，將其余數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)寄存器中，以為下一周期備用。

優(yōu)選地，增加的n bit數(shù)據(jù)位為生命周期bit位，用于表征數(shù)據(jù)在整個(gè)中值濾波器中的存在時(shí)間；生命周期bit位預(yù)置值為N，每進(jìn)行一次大小順序比較和排序，生命周期bit位減1，當(dāng)其值變?yōu)?時(shí)，該數(shù)據(jù)的生命終結(jié)，清除出整個(gè)中值濾波器，以此保證上一周期寄存的數(shù)據(jù)量一直為N-1；各數(shù)據(jù)的生命周期bit位大小為1～N-1。

優(yōu)選地，生命周期衰減及終結(jié)電路中的數(shù)據(jù)的位寬為n，并且，N與n的關(guān)系為2^(n-1)≤N≤2ⁿ，n為大于等于1的整數(shù)。

優(yōu)選地，增加位寬后的第N個(gè)數(shù)據(jù)的位寬為m+n，總的寄存器消耗為(m+n)*(N-1)。

優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)寄存器的總位寬為m+n。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明還提供了一種采用上述的中值濾波器電路結(jié)構(gòu)來(lái)獲取中值的方法，其包括：

步驟01：在上一周期快結(jié)束時(shí)，生命周期衰減及終結(jié)電路將完成衰減和終結(jié)后的數(shù)據(jù)，依序存入數(shù)據(jù)寄存器中，以為下一周期備用；

步驟02：下一周期剛開(kāi)始，位寬增加電路接收第N個(gè)數(shù)據(jù)，并增加該第N個(gè)數(shù)據(jù)的位寬，然后將增加位寬后的第N個(gè)數(shù)據(jù)發(fā)送給比較及排序電路；

步驟03：比較及排序電路將增加位寬后的第N個(gè)數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)寄存器中的N-1個(gè)按大小順序排列的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，確定增加位寬后的第N個(gè)數(shù)據(jù)的位置，從而生成新的順序，然后輸出到生命周期衰減及終結(jié)電路中；

步驟04：生命周期衰減及終結(jié)電路對(duì)接收到的所有數(shù)據(jù)高n bit位減去2^m，以完成高n bit位的衰減，并刪除其中高n bit位為0的那組數(shù)據(jù)，完成數(shù)據(jù)的衰減和終結(jié)，將其余數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)寄存器中，以為下一周期備用；

步驟05：重復(fù)步驟01～04，直至完成N個(gè)周期循環(huán)。根據(jù)權(quán)利要求5所述的獲取中值的方法，其特征在于，步驟04中，生命周期衰減及終結(jié)電路中所采用的數(shù)據(jù)位寬為n，并且，N與n的關(guān)系為2^(n-1)≤N≤2ⁿ，n為大于等于1的整數(shù)。

優(yōu)選地，所增加的n bit數(shù)據(jù)位為生命周期bit位，用于表征數(shù)據(jù)在整個(gè)中值濾波器中的存在時(shí)間；生命周期bit位預(yù)置值為N，每進(jìn)行一次大小順序比較和排序，生命周期bit位減1，當(dāng)其值變?yōu)?時(shí)，該數(shù)據(jù)的生命終結(jié)，清除出整個(gè)中值濾波器，以此保證上一周期寄存的數(shù)據(jù)量一直為N-1；各數(shù)據(jù)的生命周期bit位大小為1～N-1。

優(yōu)選地，步驟02中，增加位寬后的第N個(gè)數(shù)據(jù)的位寬為m+n，總的寄存器消耗為(m+n)*(N-1)。

優(yōu)選地，所采用的數(shù)據(jù)寄存器的總位寬為m+n。

本發(fā)明克服了現(xiàn)有中值濾波器消耗寄存器資源高，電路復(fù)雜度高的缺點(diǎn)，本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)在減小寄存器資源消耗的基礎(chǔ)上，減小邏輯電路的復(fù)雜度，使得其能夠適應(yīng)更高的時(shí)鐘速度。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例的數(shù)據(jù)寄存器的結(jié)構(gòu)示意圖

圖2為本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例的中值濾波電路結(jié)構(gòu)的示意圖

圖3為本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例的獲取中值的方法的流程示意圖

圖4為本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例的N為5和m為8時(shí)的中值濾波器電路結(jié)構(gòu)的示意圖

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的內(nèi)容更加清楚易懂，以下結(jié)合說(shuō)明書附圖，對(duì)本發(fā)明的內(nèi)容作進(jìn)一步說(shuō)明。當(dāng)然本發(fā)明并不局限于該具體實(shí)施例，本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員所熟知的一般替換也涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。

以下結(jié)合附圖1～4和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。需說(shuō)明的是，附圖均采用非常簡(jiǎn)化的形式、使用非精準(zhǔn)的比例，且僅用以方便、清晰地達(dá)到輔助說(shuō)明本實(shí)施例的目的。

請(qǐng)參閱圖1～2，本實(shí)施例中，一種中值濾波器電路結(jié)構(gòu)包括：數(shù)據(jù)寄存器、比較及排序電路、位寬增加電路和生命周期衰減及終結(jié)電路。本實(shí)施例中，中值濾波器電路結(jié)構(gòu)用于對(duì)N個(gè)m bit位數(shù)據(jù)進(jìn)行中值濾波，N為大于等于2的整數(shù)；m為大于等于1的整數(shù)。

數(shù)據(jù)寄存器，請(qǐng)參閱圖1，用于存寄存上一周期按大小順序排列的N-1個(gè)數(shù)據(jù)；這里的數(shù)據(jù)寄存器的總位寬為m+n。

請(qǐng)參閱圖2，位寬增加電路，接收第N個(gè)數(shù)據(jù)，將第N個(gè)數(shù)據(jù)的m bit位的位寬增加n bit數(shù)據(jù)位，得到增加后的n+m bit位，并將高n bit位設(shè)置初始值N，低m bit位保持不變，并將增加位寬后的第N個(gè)數(shù)據(jù)發(fā)送給比較及排序電路；這里，增加位寬后的第N個(gè)數(shù)據(jù)的位寬為m+n，總的寄存器消耗為(m+n)*(N-1)。這里，所增加的n bit數(shù)據(jù)位為生命周期bit位，用于表征數(shù)據(jù)在整個(gè)中值濾波器中的存在時(shí)間；生命周期bit位預(yù)置值為N，每進(jìn)行一次大小順序比較和排序，生命周期bit位減1，當(dāng)其值變?yōu)?時(shí)，該數(shù)據(jù)的生命終結(jié)，清除出整個(gè)中值濾波器，以此保證上一周期寄存的數(shù)據(jù)量一直為N-1；各數(shù)據(jù)的生命周期bit位大小為1～N-1。

請(qǐng)參閱圖2，比較及排序電路，用于對(duì)位寬增加電路輸出的增加位寬后的第N個(gè)數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)寄存器中的N-1個(gè)按大小順序排列的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，確定增加位寬后的第N個(gè)數(shù)據(jù)的位置，從而生成新的順序，并輸出到生命周期衰減及終結(jié)電路中；

請(qǐng)參閱圖2，生命周期衰減及終結(jié)電路，用于對(duì)接收到的所有數(shù)據(jù)高n bit位減去2^m，以完成高n bit位的衰減，并刪除其中高n bit位為0的那組數(shù)據(jù)，完成數(shù)據(jù)的衰減和終結(jié)，將其余數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)寄存器中，以為下一周期備用。這里的生命周期衰減及終結(jié)電路中的數(shù)據(jù)的位寬為n，，n為大于等于1的整數(shù)，并且，N與n的關(guān)系為2^(n-1)≤N≤2ⁿ。

此外，請(qǐng)參閱圖3，本實(shí)施例中的采用上述的中值濾波器電路結(jié)構(gòu)來(lái)獲取中值的方法，包括：

步驟01：在上一周期快結(jié)束時(shí)，生命周期衰減及終結(jié)電路將完成衰減和終結(jié)后的數(shù)據(jù)，依序存入數(shù)據(jù)寄存器中，以為下一周期備用；

這里采用的數(shù)據(jù)寄存器的總位寬為m+n。

步驟02：下一周期剛開(kāi)始，位寬增加電路接收第N個(gè)數(shù)據(jù)，并增加該第N個(gè)數(shù)據(jù)的位寬，然后將增加位寬后的第N個(gè)數(shù)據(jù)發(fā)送給比較及排序電路；

具體的，增加位寬后的第N個(gè)數(shù)據(jù)的位寬為m+n，總的寄存器消耗為(m+n)*(N-1)。

步驟03：比較及排序電路將增加位寬后的第N個(gè)數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)寄存器中的N-1個(gè)按大小順序排列的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，確定增加位寬后的第N個(gè)數(shù)據(jù)的位置，從而生成新的順序，然后輸出到生命周期衰減及終結(jié)電路中；

步驟04：生命周期衰減及終結(jié)電路對(duì)接收到的所有數(shù)據(jù)高n bit位減去2^m，以完成高n bit位的衰減，并刪除其中高n bit位為0的那組數(shù)據(jù)，完成數(shù)據(jù)的衰減和終結(jié)，將其余數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)寄存器中，以為下一周期備用；

具體的，生命周期衰減及終結(jié)電路中所采用的數(shù)據(jù)位寬為n，并，n為大于等于1的整數(shù)，且，N與n的關(guān)系為2^(n-1)≤N≤2ⁿ。

步驟05：重復(fù)步驟01～04，直至完成N個(gè)周期循環(huán)。

需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例中，可以采用時(shí)鐘來(lái)控制每個(gè)周期。

請(qǐng)參閱圖4，以下以N＝5，m＝8為例來(lái)詳細(xì)描述上述的中值濾波器電路結(jié)構(gòu)及其工作方法。通過(guò)運(yùn)算得到n＝3，則m+n＝11。

假設(shè)上一時(shí)鐘周期寄存數(shù)據(jù)為：4ffH，11eH，210H和308H(16進(jìn)制數(shù)據(jù)，按從大到小的數(shù)據(jù)進(jìn)行排列)，輸入數(shù)據(jù)DS5＝0fH。參見(jiàn)圖4所示的電路結(jié)構(gòu)及相關(guān)說(shuō)明。

輸入數(shù)據(jù)DS5經(jīng)過(guò)位寬增加模塊，增加位寬后，模塊輸出DS5＝50fH。

比較及排序電路對(duì)數(shù)據(jù)寄存器中的寄存數(shù)據(jù)和輸入數(shù)據(jù)DS5進(jìn)行比較，根據(jù)比較輸出結(jié)果，判斷DS5插入的位置，并在同時(shí)輸出中值數(shù)據(jù)，根據(jù)系統(tǒng)要求，決定是否對(duì)生命周期為3的數(shù)據(jù)即308H進(jìn)行中值替換，變?yōu)?10H。在圖4中，根據(jù)比較結(jié)果，按順序依次為4ffH，11eH，210H，50fH，308H(不進(jìn)行數(shù)據(jù)替換)或310H(進(jìn)行數(shù)據(jù)替換)。

生命周期衰減及終結(jié)電路進(jìn)行衰減和終結(jié)，生命周期bit位同時(shí)減1，數(shù)據(jù)變?yōu)?ffH，01eH，110H，208H或210H。判斷生命周期為0的數(shù)據(jù)為01eH，將其終結(jié)。其余數(shù)據(jù)按順序存入數(shù)據(jù)寄存器中，依次為3ffH，110H，40fH，208H或210H，備下一周期使用。

雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭示如上，然實(shí)施例僅為了便于說(shuō)明而舉例而已，并非用以限定本發(fā)明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下可作若干的更動(dòng)與潤(rùn)飾，本發(fā)明所主張的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求書為準(zhǔn)。