CN110827206B - 过滤信号的数位滤波器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种过滤信号的数位滤波器。所述数位滤波器包含一处理器与一内存。所述处理器接收多个输入信号值以及对应所述多个输入信号值的多个输入加权值。所述内存储存一信号值集合与一统计信息集合。所述处理器依据所述多个输入信号值与所述信号值集合产生一检查结果，所述处理器根据所述检查结果更新所述内存中所述统计信息集合，并决定是否新增至少一新信号值至所述内存中所述信号值集合，其中所述处理器依据所述内存中所述信号值集合与所述统计信息集合产生一输出值。因此，本发明相较于现有技术，可以改善所述内存的储存效率。

Description

过滤信号的数位滤波器
技术领域
本发明是涉及于一种过滤信号的数位滤波器，尤其涉及一种可以增加内存储存效率的过滤信号的数位滤波器。
背景技术
在现有技术中，当一滤波器过滤一信号以提升所述信号的质量时，所述滤波器首先选取所述信号中的一目标数据，并根据所述目标数据决定对应所述目标数据的一输入窗格，其中所述输入窗格对应所述信号中的多个数据，以及所述多个数据具有多个信号值。所述滤波器另利用一内存储存对应每一信号值的数据累积数量，这些数据累积数量可视为滤波器的加权系数。例如，当所述每一信号值是用8位的数字表示时，所述每一信号值可以是0-255之间的任何数值。此时所述内存可预先提供256个记忆单元，分别储存对应 0-255的信号值的数据累积数量。滤波器可以根据对应所述每一信号值的数据累积数量，产生对应所述输入窗格的信号值以取代所述目标数据的原始信号值。透过选取所述信号中的每一数据作为所述目标数据并重复上述动作，滤波器便可过滤所述信号中的噪声成分。然而，因为所述多个数据在大部分的情况下会具有相同或类似的信号值，所以所述内存中只有少数的记忆单元会具有非零的数据累积数量，使得所述内存的储存效率不佳。因此，如何改善所述内存的储存效率是所述滤波器的设计者的一项重要议题。本发明相较于现有技术，可以改善所述内存的储存效率。
发明内容
本发明的一实施例公开一种过滤信号的数位滤波器。所述数位滤波器包含一处理器以及一内存。所述处理器接收M个输入信号值以及接收对应所述 M个输入信号值的M个输入加权值，其中M为正整数。所述内存耦接于所述处理器，用于储存一信号值集合与一统计信息集合。所述处理器依据所述 M个输入信号值与所述M个输入加权值，选择性地更新所述信号值集合与所述统计信息集合，并依据更新后的所述信号值集合与更新后的所述统计信息集合，产生一输出值，其中更新后的所述信号值集合所包含的信号值数目小于等于M。
本发明的另一实施例公开一种过滤信号的数位滤波器。所述数位滤波器包含一处理器以及一内存。所述处理器接收M个输入信号值以及接收对应所述M个输入信号值的M个输入加权值，其中每一输入信号值是一N位数据，以及M、N为正整数。所述内存耦接于所述处理器，用于储存一信号值集合与一统计信息集合。所述处理器依据所述M个输入信号值与所述M个输入加权值，选择性地更新所述信号值集合与所述统计信息集合，并依据更新后的所述信号值集合与更新后的所述统计信息集合，产生一输出值，其中更新后的所述信号值集合中包含小于2N的信号值数目，且所述信号值数目小于等于M。
本发明的另一实施例公开一种过滤信号的数位滤波器。所述数位滤波器包含一处理器以及一内存。所述处理器接收多个输入信号值以及对应所述多个输入信号值的多个输入加权值。所述内存耦接于所述处理器，用于储存一信号值集合与一统计信息集合。所述处理器依据所述多个输入信号值与所述信号值集合产生一检查结果，所述处理器根据所述检查结果更新所述内存中所述统计信息集合，并决定是否新增至少一新信号值至所述内存中所述信号值集合，其中所述处理器依据所述内存中所述信号值集合与所述统计信息集合产生一输出值。
本发明的另一实施例公开一种过滤信号的数位滤波器。所述数位滤波器包含一处理器以及一内存。所述处理器依据一预定顺序，分次接收多个输入信号值以及对应所述多个输入信号值的多个输入加权值。所述内存耦接于所述处理器，用于储存一追溯集合与一统计信息集合。所述处理器依据每次的部分所述多个输入信号值与所述追溯集合产生一检查结果，于内存中所述统计信息集合的统计信息数目小于一预定值K时，所述处理器根据所述检查结果更新所述内存中所述统计信息集合，并决定是否新增至少一新追溯值至所述内存中所述追溯集合，其中K为正整数。当内存中所述统计信息集合的统计信息数目等于所述预定值K时，(1)所述处理器依据所述内存中的所述追溯集合与所述统计信息集合产生一第一输出值；或(2)所述处理器持续根据剩余的每次所述检查结果更新所述内存中所述统计信息集合后，再依据所述内存中的所述追溯集合与所述统计信息集合产生一第二输出值；或(3)所述处理器持续根据剩余的每次所述检查结果以及一比较结果选择性替换所述追溯集合以及所述统计信息集合之后，再依据所述内存中的所述追溯集合与所述统计信息集合产生一第三输出值。
本发明的另一实施例公开一种过滤信号的数位滤波器。所述数位滤波器包含一处理器以及一内存。所述处理器，用于接收多个输入信号值以及对应所述多个输入信号值的多个输入加权值。所述内存耦接于所述处理器，用于储存一信号值集合与一统计信息集合，其中所述统计信息集合包含一加权值集合与一差异值集合。所述处理器依据所述多个输入信号值与所述信号值集合产生一检查结果，所述处理器根据所述检查结果更新所述内存中所述加权值集合与所述差异值集合，并决定是否新增至少一新信号值至所述内存中所述信号值集合，其中所述处理器依据所述内存中所述信号值集合与所述差异值集合产生一输出值。
本发明的另一实施例公开一种滤波系统。所述滤波系统包一深度图产生器含以及一数位滤波器。所述深度图产生器根据一左眼图像与一右眼图像，产生一深度图。所述数位滤波器至少根据所述深度图产生多个输入信号值与对应所述多个输入信号值的多个输入加权值，以及储存一信号值集合与一统计信息集合，其中所述数位滤波器另依据所述多个输入信号值与所述信号值集合产生一检查结果，根据所述检查结果更新所述统计信息集合，决定是否新增至少一新信号值至所述信号值集合，以及依据所述内存中所述信号值集合与所述统计信息集合产生一输出值。
本发明公开一种过滤信号的数位滤波器。所述数位滤波器所包含的内存是利用一信号值集合与对应所述信号值集合的至少一统计信息集合中的一加权值集合来储存一目标数据对应的一输入窗格中的每一数据的信号值与加权值，所以本发明可以改善所述内存的储存效率。另外，因为所述至少一统计信息集合另包含一差异值集合，所以本发明可以根据所述加权值集合和所述差异值集合的其中之一和所述信号值集合，计算并输出一对应的信号值以取代所述目标数据的原始信号值。因此所述数位滤波器不仅可以提供不同的滤波效果，且可以改善所述内存的储存效率。因此，相较于现有技术，本发明可以改善所述内存的储存效率。
附图说明
图1是本发明的一第一实施例所公开的一种过滤信号的数位滤波器的示意图。
图2是说明深度图与输入窗格的示意图。
图3A-3C是说明前处理器与权重处理器的操作的示意图。
图4A是说明前处理器按照所述光栅扫描的顺序扫描像素的示意图。
图4B是说明前处理器按照所述非光栅扫描的顺序扫描像素的示意图。
图5是本发明另一实施例所公开的权重处理器根据所述调整顺序重新调整权重的示意图。
图6A-6C是本发明另一实施例所公开的前处理器与权重处理器产生所述多个输入信号值与所述多个输入加权值的示意图。
图7A、7B是说明检查器与更新器的操作的示意图。
图8A、8B是说明所述信号值集合最多包含一预定数量的信号值的示意图。
图9是本发明的一第二实施例所公开的数位滤波器的示意图。
图10A-10C是说明差异值更新器的操作的示意图。
图11是本发明的一第三实施例所公开的一种滤波系统的示意图。
其中，附图标记说明如下：
100、1000 数位滤波器
101 前处理器
102 处理器
103 权重处理器
105 检查器
107 更新器
109、1009 内存
111 输出处理器
1011 差值更新器
1100 滤波系统
1101 深度图产生器
DI 深度图
TP 目标像素
IW 输入窗格
P11-P33 像素
W11-W33 权重
k 预定数量
具体实施方式
请参照图1，图1是本发明的一第一实施例所公开的一种过滤信号的数位滤波器100的示意图。如图1所示，数位滤波器100包含一前处理器101、一权重处理器103、一检查器105、一更新器107、一内存109以及一输出处理器111。在本实施例中，检查器105和更新器107可以被整合到一处理器 102中，此时处理器102将具有检查器105和更新器107的所有功能。在本发明其他实施例中，检查器105和更新器107也可以是个别独立的电路。前处理器101是用于接收所述信号中对应一输入窗格的多个数据(例如L个数据，其中L为正整数)，所述多个数据是用来过滤对应所述输入窗格的一目标数据，以及所述多个数据中的每一数据具有一信号值，其中所述每一数据的信号值是以N位元来表示，以及N为正整数。例如，当所述信号是一深度图 DI时，前处理器101是用于接收深度图DI中对应一输入窗格IW(如图2所示)的多个像素，其中输入窗格IW对应一目标像素TP。本发明的后续动作是利用所述信号是深度图DI的状况来说明，但本发明并不限制所述信号是深度图DI。也就是说，所述信号可以是其他种类的信号。
请参照图2，图2是说明深度图DI与输入窗格IW的示意图。如图2所示，数位滤波器100可在深度图DI中选取目标像素TP，并根据目标像素TP 决定输入窗格IW，所以目标像素TP为所述多个像素中其中之一，其中所述多个像素中的每一像素具有一信号值。因为本发明是以深度图DI来说明，所以在以下的实施例中，所述每一像素的信号值是一深度信息，其中深度信息可以是视差值(disparity value)或是距离值。但因为本发明并不受限于所述信号是深度图DI，所以本发明也不受限于所述每一像素的信号值是视差值或是距离值。也就是说，所述每一像素的信号值也可以是一灰阶图像值，或是对应所述信号的格式的其他信号值。另外，因为本发明并不受限于所述信号是深度图DI，所以本发明也不受限于输入窗格IW是如图2所示的格式。也就是说，输入窗格IW可以是其他用于标记出所述信号中的特定数据的格式，例如当所述信号是具有一维格式的信号时，输入窗格IW可以是用于标示出所述信号中特定位的标记方式。如图2所示，目标像素TP位于输入窗格IW的中心点，但本发明并不受限于目标像素TP位于输入窗格IW的中心点。也就是说目标像素TP可以位于输入窗格IW的任何位置。另外，本发明也不受限于输入窗格IW如图2所示的正方形。也就是说输入窗格IW可以为多边形或者其他形状的几何图形。另外，当目标像素TP靠近深度图DI的边缘，使得输入窗格IW的部分窗格超出深度图DI的范围时，前处理器101可忽略所述部分窗格中的像素。但本发明并不受限于当所述部分窗格超出深度图DI的范围时，前处理器101忽略所述部分窗格中的像素。也就是说当所述部分窗格超出深度图DI的范围时，前处理器101可以利用如补零、复制边界数值或内插法等方法处理所述部分窗格中的像素，其中前处理器101利用如补零、复制边界数值或内插法等方法处理所述部分窗格中的像素的方式是本发明领域的技术人员所熟知，在此不再赘述。
另外，前处理器101可依序扫描所述多个像素，并根据所述多个像素的信号值依序产生对应输入窗格IW的多个输入信号值(例如M个输入信号值，其中M为正整数，以及M不大于L)，其中因为所述多个像素的信号值是以 N位元来表示，所以所述M个输入信号值也是N位元的数据。例如，请参照图3A-3C的范例，图3A-3C是以输入窗格IW具有3乘3的大小，并具有像素P11～P33来说明，其中目标像素TP为像素P22，且所述每一像素中的数字代表其信号值。但本发明并不受限于输入窗格IW具有3乘3的像素P11～P33。前处理器101依序扫描像素P11～P33以得到像素P11～P33的信号值，并根据像素P11～P33的信号值依序产生所述多个输入信号值，其中前处理器101可按照一光栅扫描(raster scan)的顺序扫描像素P11～P33。请参照图4A，图4A 是说明前处理器101按照所述光栅扫描的顺序扫描像素P11～P33的示意图，以及图4A中的实线即为所述光栅扫描的顺序，但本发明并不受限于所述光栅扫描的顺序是如图4A所示的顺序。另外，为了简化图4A，像素P11～P33 的标号并未绘示在图4A。如图3A、4A所示，前处理器101可以像素P11为起点，按照所述光栅扫描的顺序扫描像素P11～P33的信号值，并依序得到对应像素P11～P33的信号值为1、1、3、3、1、2、2、2、1，但本发明并不受限于对应像素P11～P33的信号值为1、1、3、3、1、2、2、2、1。在前处理器101依序得到上述信号值后，因为信号值1、2、3被扫描的先后顺序为1、 3、2，所以前处理器101可根据所述先后顺序1、3、2产生对应输入窗格IW 的输入信号值1、3、2(如图3C所示)。但在本发明的另一实施例中，前处理器101也可按照一非光栅扫描(non-raster scan)的顺序扫描像素P11～P33，例如按照同心圆或是其他顺序进行扫描。请参照图4B，图4B是说明前处理器101 按照非光栅扫描的顺序扫描像素P11～P33的示意图，以及图4B中的实线即为所述非光栅扫描的顺序。另外，为了简化图4B，像素P11～P33的标号也未绘示在图4B。如图3A、4B所示，前处理器101可以像素P22为起点，按照所述非光栅扫描的顺序扫描像素P11～P33的信号值，并依序得到对应像素 P11～P33的信号值为1、2、1、2、2、3、1、1、3。在此范例中，因为信号值1、2、3被扫描的先后顺序为1、2、3，所以前处理器101可根据所述先后顺序1、2、3产生对应输入窗格IW的输入信号值1、2、3。
另外，权重处理器103耦接于前处理器101，用于决定对应所述多个像素的多个权重(例如对应L个像素的L个权重)，其中对应所述每一像素的权重的大小是通过查表决定。但在本发明的另一实施例中，对应所述每一像素的权重的大小是通过计算对应所述每一像素的信号值与目标像素TP的信号值的绝对值误差、通过计算所述每一像素到目标像素TP的一几何距离、或通过计算所述绝对值误差与所述几何距离决定的。另外，当所述绝对值误差越大则对应所述每一像素的权重越小。如图3B所示，权重W11～W33各自对应到像素P11～P33，其中权重W11～W33分别为0、1、0、1、3、1、0、1、0，但本发明并不受限于权重W11～W33分别为0、1、0、1、3、1、0、1、0。另外，在本发明的另一实施例中，权重处理器103可另根据一调整顺序重新调整每一权重。请参照图5，图5是本发明另一实施例所公开的权重处理器103 根据所述调整顺序重新调整权重W11～W33的示意图。所述调整顺序是由目标像素TP(也就是像素P22)对应的一目标权重(也就是权重W22)开始，依序向权重W22外围的权重排序。例如，所述调整顺序可以依序为权重W22、 W12、W23、W32、W21、W13、W33、W31、W11。上述的权重顺序仅为举例，本发明对此不限制。另外，图5中的箭号可代表所述每一权重是否被用于调整所述每一权重外的另一权重。例如，由权重W22指向权重W11的箭号代表权重W22会被用来调整权重W11。同理，权重W12与权重W21也会被用来调整权重W11。但本发明也不受限于权重W11～W33是如图5中的箭号被调整。进一步地，当权重处理器103利用权重W12、W22、W21调整权重W11时，权重处理器103可另根据式(1)调整权重W11：
W11＝min(W11,max(W12,W22,W21)) (1)
根据式(1)，权重W11会被权重W12、W22、W21的最大值所限制。也就是说，当权重W11大于权重W12、W22、W21中的一最大值时，权重W11 会被调整为所述最大值。但在本发明的另一实施例中，权重W11～W33可以以二进制的位(如0、1)的方式来表达，因此权重处理器103可以根据式(2)调整权重W11：
W11＝and(W11,or(W12,W22,W21)) (2)
另外，权重处理器103也可以根据上述相同的方法调整权重W11～W33 中除了所述目标权重(权重W22)外的每一权重。如图5所示，因为权重处理器103根据上述的方法调整权重W11～W33中除了所述目标权重外的每一权重，所以当深度图DI包含至少二物体，且输入窗格IW中也包含对应所述至少二物体的像素时，上述的调整可以增加数位滤波器100区别目标像素TP 所对应的物体与所述至少二物体中目标像素TP所对应的所述物体外的其他物体的能力。另外，在本发明的另一实施例中，权重处理器103还可以根据对应所述每一像素的其他信号，决定对应所述每一像素的权重。例如权重处理器103可以根据对应所述每一像素的灰阶图像值，决定对应所述每一像素的权重。另外，在本发明的另一实施例中，权重处理器103并不产生对应所述每一像素的权重，即可根据所述每一像素的信号值进行后续计算，换句话说，此时每一像素的权重都设定为1。
请参照图3A-3C。当权重处理器103决定权重W11～W33后，权重处理器103可累计具有输入信号值1的像素(也就是像素P11、P12、P22、P33)所对应的权重(也就是权重W11、W12、W22、W33)以产生对应输入信号值1 的输入加权值4，也就是说输入加权值4＝0+1+3+0。同理，权重处理器103 可累计像素P13、P21所对应的权重W13、W21以产生对应输入信号值3的输入加权值1，以及累计像素P23、P31、P32所对应的权重W 23、W 31、W 32以产生对应输入信号值2的输入加权值2。
请参照图6A-6C，图6A-6C是本发明另一实施例所公开的前处理器101 与权重处理器103产生所述多个输入信号值与多个输入加权值的示意图，其中图6A-6C是以图3A-3C中的像素P11-P33与权重W11-W33来说明。如图 6A所示，前处理器101可将像素P11-P33分割为多个区块，并依据一预定顺序分次选取所述多个区块。但本发明并不受限于前处理器101如图6A所示地分割像素P11-P33。也就是说，前处理器101可以任意的方式分割像素 P11-P33为所述多个区块，其中所述多个区块中的所述每一区块包含至少一像素。在图6A-6B中，前处理器101可以选取对应像素P11-P13的区块，其中所述被选取的区块以斜线标记。前处理器101与权重处理器103根据所述被选取的区块，产生对应所述被选取的区块的输入信号值与对应所述被选取的区块的输入加权值。因为前处理器101与权重处理器103是根据所述被选取的区块进行操作，所以在图6C中，前处理器101只产生输入信号值1、3，以及权重处理器103只产生对应输入信号值1、3的输入加权值1、0，其中前处理器101产生输入信号值1、3与权重处理器103产生对应输入信号值1、 3的输入加权值1、0的操作原理可参照图3A-3C中有关前处理器101与权重处理器103的说明，在此不再赘述。另外，在前处理器101产生输入信号值 1、3与权重处理器103产生对应输入信号值1、3的输入加权值1、0后，前处理器101可以再次选取不同于所述被选取的区块的另一区块以产生对应所述另一区块的输入信号值与输入加权值。因此，经由依据所述预定顺序分次选取所述多个区块，前处理器101与权重处理器103即可分次产生对应像素 P11-P33的所述多个输入信号值与所述多个输入加权值。
在本发明的另一实施例中，前处理器101是具有上述前处理器101与权重处理器103的功能的处理器，以及权重处理器103是用于接收所述多个输入信号值与所述多个输入加权值，并提供一查找表以供数位滤波器100的后续操作进行查找。另外，在本发明的另一实施例中，权重处理器103可被整合至前处理器101中，此时前处理器101可以执行上述前处理器101与权重处理器103的操作。
请再参照图1。检查器105耦接于前处理器101，以及更新器107耦接于检查器105与权重处理器103，其中检查器105与更新器107分别用于接收所述多个输入信号值与所述多个输入加权值。检查器105另从内存109接收一信号值集合(signal value set)，更新器107另从内存109接收一统计信息集合，其中所述统计信息集合是一加权值集合(aggregatedvalue set)，以及所述信号值集合中的每一信号值对应所述加权值集合中的一加权值。在检查器105 接收所述多个输入信号值与所述信号值集合后，检查器105检查所述多个输入信号值中的每一输入信号值是否属于所述信号值集合并产生一检查结果。当所述检查结果为所述每一输入信号值属于所述信号值集合时，更新器107 将所述加权值集合中对应所述每一输入信号值的加权值加上对应所述每一输入信号值的输入加权值(也就是一目前输入加权值)；当所述检查结果为所述每一输入信号值不属于所述信号值集合时，检查器105另将所述每一输入信号值作为一新信号值新增至所述信号值集合，以及更新器107将对应所述新信号值的输入加权值作为一新加权值新增至所述加权值集合。
然而，在本发明的另一实施例中，因为前处理器101与权重处理器103 是依据所述预定顺序分次产生所述多个输入信号值与所述多个输入加权值，所以检查器105与更新器107可依据所述预定顺序分次进行操作。也就是说，检查器105与更新器107可以分次接收部分所述多个输入信号值(也就是对应所述每一区块的输入信号值)与部分所述多个输入加权值(也就是对应所述每一区块的输入信号值)。请参照图7A-7B，图7A-7B是说明检查器105与更新器107的操作的示意图。在图7A所示的范例中，当检查器105与更新器107 于某次接收部分所述多个输入信号值与部分所述多个输入加权值时，内存109 中所述信号值集合包含信号值1、3、4，以及所述加权值集合包含对应信号值1、3、4的加权值5、15、20。同时，部分所述多个输入信号值与部分所述多个输入加权值分别是如图3C所示的输入信号值1、3、2与对应的输入加权值4、1、2。此时，检查器105可根据输入信号值1，检查输入信号值1是否属于所述信号值集合。因为输入信号值1属于所述信号值集合，所以更新器107可将所述加权值集合中对应信号值1的加权值5加上对应输入信号值1的输入加权值4。因此，所述加权值集合中对应信号值1的加权值5会被更新为9(如图7B所示)。基于相同的原因，更新器107也可将所述加权值集合中对应信号值3的加权值15加上对应输入信号值3的输入加权值1。因此，所述加权值集合中对应信号值3的加权值15会被更新为16(如图7B所示)。另外，检查器105可根据输入信号值2，检查输入信号值2是否属于所述信号值集合。因为输入信号值2不属于所述信号值集合，所以检查器105会将输入信号值2新增至所述信号值集合成为一新信号值2，以及更新器107会将对应新信号值2的新加权值2新增至所述加权值集合(如图7B所示)。另外，在本发明的另一实施例中，内存109储存的所述信号值集合最多包含一預定值k的信号值。也就是说，当内存109储存的所述信号值集合数目小于预定值k时，检查器105与更新器107可如上述进行操作，而当所述信号值集合中包含的信号值数量等于預定值k时，检查器105停止新增所述新信号值，更新器107停止新增对应所述新信号值的所述新加权值。然而，更新器107 仍然可以根据剩余的每次检查结果更新所述加权值集合。请参照图8A、8B，图8A、8B是说明所述信号值集合最多包含預定值k的信号值的示意图。如图8A所示，所述信号值集合中包含信号值1、3、4，以及預定值k为3。如图8B所示，当检查器105与更新器107分别接收如图3C所示的输入信号值 1、3、2与对应的输入加权值4、1、2时，检查器105与更新器107可根据上述操作更新所述加权值集合中对应信号值1、3的加权值。然而，因为所述信号值集合中包含的信号值数量等于預定值k，所以检查器105不会新增新信号值2至所述信号值集合，以及更新器107不会新增对应新信号值2的新加权值2。而当检查器105与更新器107完成剩余的每次操作时，内存109 中所述信号值集合和所述加权值集合即可用于输出一输出值。
另外，在本发明的另一实施例中，当所述信号值集合中包含的信号值数量等于預定值k时，检查器105可以另产生一比较结果，其中所述比较结果是用于指示所述加权值集合中一最小加权值。检查器105根据所述比较结果与剩余的每次检查结果选择性地替换所述信号值集合中的一信号值，以及更新器107可以对应地替换所述加权值集合中的一对应加权值。例如所述信号值集合中包含的信号值数量等于預定值k时，检查器105可以从所述信号值集合中剔除对应所述最小加权值的信号值，更新器107可以从所述加权值集合中剔除所述最小加权值，以及检查器105与更新器107可以将所述新信号值与所述新加权值分别新增至所述信号值集合与所述加权值集合。然而，在本发明的另一实施例中，所述比较结果也可用以指示所述加权值集合与所述目前输入加权值中一最小加权值，以及当所述最小加权值属于所述加权值集合时，检查器105与更新器107可以如上述操作替换所述信号值集合中的一信号值以及所述加权值集合中的一对应加权值。而当检查器105与更新器107 完成剩余的每次操作时，内存109储存的所述信号值集合和所述加权值集合即可用于输出所述输出值。
另外，在本发明的另一实施例中，当所述信号值集合中包含的信号值数量等于預定值k时，检查器105和更新器107将完全停止动作。也就是说，更新器107不再根据剩余的每次检查结果更新所述加权值集合。因此，内存 109将维持所述信号值集合中包含的信号值数量等于预定值k时的状态，且可用于输出所述输出值。
另外，在本发明的另一实施例中，内存109是用于储存一追溯集合与所述统计信息集合，以及检查器105和更新器107根据每次的部分所述复数个输入信号值与所述追溯集合产生所述检查结果，其中所述追溯集合可以是所述信号值集合，或可以是用以将所述统计信息集合对应所述信号值集合的一索引集合。例如，当所述追溯集合是用以将所述统计信息集合对应所述信号值集合的所述索引集合时，所述索引集合中的每一索引是用以指示所述每一信号值对应的统计信息于内存109中的内存地址。另外，当内存109是用于储存所述追溯集合与所述统计信息集合时，检查器105与更新器107的操作可参照上述实施例中有关检查器105与更新器107的说明，在此不再赘述。
另外，当所述多个像素的信号值是以N位元来表示时，所述多数个像素的信号值有2N种可能的信号值。然而，因为内存109并不会储存所有可能的信号值，所以内存109更新后的所述信号值集合所包含的信号值数目小于2N。另外，因为内存109储存的所述信号值集合最多包含一预定值k的信号值，所以内存109更新后的所述信号值集合所包含的信号值数目会小于等于M。
另外，如图1所示，内存109耦接于检查器105与更新器107，以及内存109包含一信号值记忆区块与一加权值记忆区块，其中所述信号值记忆区块储存所述信号值集合，以及所述加权值记忆区块储存所述加权值集合。另外，数位滤波器100另包含输出处理器111，输出处理器111耦接于内存109。在所述信号值集合与所述加权值集合经过上述检查器105与更新器107的操作成为更新后的所述信号值集合与更新后的所述统计信息集合，输出处理器 111根据所述更新后的加权值集合中最大的加权值，由所述更新后的信号值集合输出一对应的信号值(也就是所述输出值)至目标像素TP。例如，当所述更新后的信号值集合与所述更新后的加权值集合如图7B所示时，输出处理器 111可根据所述更新后的加权值集合中最大的加权值20，输出对应加权值20 的信号值4以取代目标像素TP的原始信号值。但在本发明另一实施例中，因为当所述信号值集合中包含的信号值数量等于預定值k时，检查器105和更新器107都将停止操作，所以当所述信号值集合中包含的信号值数量等于預定值k时，输出处理器111即可根据上述操作输出所述对应的信号值至目标像素TP。另外，在本发明的另一实施例中，输出处理器111可根据所述更新后的信号值集合与所述更新后的加权值集合，计算出一加权平均值，并将所述加权平均值作为对应的信号值输出至目标像素TP。例如，当所述更新后的信号值集合与所述更新后的加权值集合如图7B所示时，输出处理器111可根据对应信号值1、3、4、2的加权值9、16、20、2，计算信号值1、3、4、2 的一加权平均值9×1+16×3+20×4+2×2/9+16+20+2＝3，并将所述加权平均值3 做为所述输出值输出以取代目标像素TP的原始信号值。
另外，本发明领域具有熟知技艺者可以经由上述对应前处理器101、权重处理器103、检查器105、更新器107与输出处理器111的说明清楚地了解前处理器101、权重处理器103、检查器105、更新器107与输出处理器111 的功能。因此本发明领域具有熟知技艺者可以轻易地利用一具有上述前处理器101、权重处理器103、检查器105、更新器107与输出处理器111的功能的现场可程序逻辑门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)、一具有上述前处理器101、权重处理器103、检查器105、更新器107与输出处理器111 的功能的特殊应用集成电路(Application-specific integrated circuit,ASIC)、一具有上述前处理器101、权重处理器103、检查器105、更新器107与输出处理器111的功能的软件模块，或是一具有上述前处理器101、权重处理器103、检查器105、更新器107与输出处理器111的功能的模拟集成电路来实现前处理器101、权重处理器103、检查器105、更新器107与输出处理器111。因此，关于对应前处理器101、权重处理器103、检查器105、更新器107与输出处理器111的结构的说明在此不再赘述。
请参照图9，图9是本发明的一第二实施例所公开的一种过滤信号的数位滤波器1000的示意图。如图9所示，数位滤波器1000与数位滤波器100 的差异在于数位滤波器1000另包含一差异值更新器1011，以及数位滤波器 1000另利用一内存1009来取代内存109的功能，其中内存1009是用于储存所述信号值集合与所述统计信息集合，以及所述统计信息集合包含所述加权值集合与一差异值集合(difference value set)。但在本发明的另一实施例中，差异值更新器1011、检查器105与更新器107可以被整合到所述处理器中。另外，内存1009另包含一差异值记忆区块，以及所述差异值记忆区块储存所述差异值集合。差异值更新器1011耦接于权重处理器103、检查器105和更新器107，并可从内存1009接收所述差异值集合，其中所述信号值集合中的每一信号值对应所述差异值集合中的一差异值。另外，差异值更新器1011另从检查器105接收所述多个输入信号值，以及从权重处理器103接收所述多个输入加权值。但在本发明的另一实施例中，差异值更新器1011另耦接前处理器101，以及差异值更新器1011从前处理器101接收所述多个输入信号值。
差异值更新器1011分别比较所述每一输入信号值与所述每一信号值。当所述每一输入信号值大于所述每一信号值时，差异值更新器1011将所述差异值集合中对应所述每一信号值的差异值加上所述多个输入加权值中对应所述每一输入信号值的输入加权值。当所述每一输入信号值小于所述每一信号值时，差异值更新器1011将对应所述每一信号值的差异值减去所述对应所述每一输入信号值的输入加权值。另外，当所述每一输入信号值不属于所述信号值集合时，差异值更新器1011另比较所述每一输入信号值与所述每一信号值，且根据差异值更新器1011的比较结果和对应所述每一信号值的加权值产生对应所述新信号值的一新差异值。请参照图10A-10C，图10A-10C是说明差异值更新器1011的操作的示意图，其中图10A是根据图7A绘制而成。因此，图10A中的所述信号值集合与图7A中的所述信号值集合相同。如图10A 所示，内存1009另储存所述差异值集合，其中所述差异值集合包含差异值 35、15、-20，其中差异值35、15、-20分别对应信号值1、3、4。
请参照图3C、10B，其中图10B中的所述信号值集合与所述加权值集合是参照图7A-7B中有关检查器105和更新器107的操作被更新和新增，在此不再赘述。当差异值更新器1011接收如图3C所示的输入信号值1、3、2与对应的输入加权值4、1、2时，差异值更新器1011可分别比较输入信号值1、 3、2与所述信号值集合中的信号值1、3、4。当差异值更新器1011比较输入信号值1与所述信号值集合中的信号值1、3、4时，差异值更新器1011的操作可参照图10B中「对应输入信号值1」的虚线方格。如图10B所示，当差异值更新器1011比较输入信号值1与所述信号值集合中的信号值1时，因为输入信号值1等于信号值1，所以差异值更新器1011不进行后续操作；当差异值更新器1011比较输入信号值1与所述信号值集合中的信号值3时，因为输入信号值1小于等于信号值3，所以差异值更新器1011将所述差异值集合中对应信号值3的差异值15减去对应输入信号值1的输入加权值4；以及当差异值更新器1011比较输入信号值1与所述信号值集合中的信号值4时，因为输入信号值1小于等于信号值4，差异值更新器1011将所述差异值集合中对应信号值4的差异值-20减去对应输入信号值1的输入加权值4。
另外，当差异值更新器1011比较输入信号值3与所述信号值集合中的信号值1、3、4时，差异值更新器1011的操作可参照图10B中「对应输入信号值3」的虚线方格。当差异值更新器1011比较输入信号值3与所述信号值集合中的信号值1时，因为输入信号值3大于等于信号值1，所以差异值更新器1011将所述差异值集合中对应信号值1的差异值35加上对应输入信号值 3的输入加权值1；当差异值更新器1011比较输入信号值3与所述信号值集合中的信号值3时，因为输入信号值3等于信号值3，所以差异值更新器1011 不进行后续操作；以及当差异值更新器1011比较输入信号值3与所述信号值集合中的信号值4时，因为输入信号值3小于等于信号值4，所以差异值更新器1011将所述差异值集合中对应信号值4的差异值-20再减去对应输入信号值3的输入加权值1。
同理，当差异值更新器1011比较输入信号值2与所述信号值集合中的信号值1、3、4时，差异值更新器1011的操作可参照上述说明以及图10B中「对应输入信号值2」的虚线方格，在此不再赘述。另外，因为输入信号值2并不属于所述信号值集合，所以差异值更新器1011另根据输入信号值2与所述信号值集合中的信号值1、3、4新增对应新信号值2的一新差异值至所述差异值集合，其中因为输入信号值2分别大于信号值1、小于信号值3以及小于信号值4，所以差异值更新器1011会分别根据对应信号值1的加权值9、对应信号值3的加权值16以及对应信号值4的加权值20，将-9、+16以及+20 相加，以新增对应新信号值2的新差异值27。
请参照图10C。在差异值更新器1011根据上述操作更新所述差异值集合或新增所述新差异值至所述差异值集合后，内存1009可如图10C储存所述更新后的信号值集合、所述更新后的加权值集合与一更新后的差异值集合。另外，数位滤波器1000另包含一输出处理器(未绘示于图9)，所述输出处理器耦接于内存1009。当前处理器101接收的数据的数量达输入窗格IW的大小后，所述输出处理器可根据所述更新后的差异值集合中最接近零的差异值，由所述更新后的信号值集合输出所述对应的信号值至目标像素TP。例如，当所述更新后的信号值集合与所述更新后的差异值集合如图10C所示时，所述输出处理器可根据所述更新后的差异值集合中最接近零的差异值9，输出对应差异值9的信号值3以取代目标像素TP的原始信号值。
另外，本发明领域具有熟知技艺者可以经由上述对应差异值更新器1011 的说明清楚地了解差异值更新器1011的功能。因此本发明领域具有熟知技艺者可以轻易地利用一具有上述差异值更新器1011的功能的现场可程序逻辑门阵列(Field Programmable GateArray,FPGA)、一具有上述差异值更新器1011 的功能的特殊应用集成电路(Application-specific integrated circuit,ASIC)、一具有上述差异值更新器1011的功能的软件模块，或是一具有上述差异值更新器1011的功能的模拟集成电路来实现差异值更新器1011。因此，关于对应差异值更新器1011的结构的说明在此不再赘述。
请参照图11，图11是本发明的一第三实施例所公开的一种滤波系统1100 的示意图。如图11所示，滤波系统1100包含一深度图产生器1101与数位滤波器100，其中数位滤波器100耦接于深度图产生器1101。深度图产生器1101 可以根据一左眼图像和一右眼图像，产生深度图DI。另外，数位滤波器100 可以利用前处理器101从深度图产生器1101接收深度图DI以及所述左眼图像或所述右眼图像。而当深度图DI是一低质量或是具有破洞的深度图时，深度图DI中的特定像素并不具有信号值。此时，前处理器101可以以所述左眼图像或所述右眼图像作为参考，根据所述些特定像素周围的像素，产生对应所述些特定像素的信号值，借以填补深度图DI的破洞。另外，关于数位滤波器100的其余操作原理可参照上述有关数位滤波器100的相关说明，在此不再赘述。另外，深度图产生器1101计算所述左眼图像与所述右眼图像之间的像差以产生深度图DI的方式以及深度图产生器1101的结构为本发明领域的技术人员所熟知，在此不再赘述。
综上所述，因为本发明公开的数位滤波器所包含的内存是利用一信号值集合与对应所述信号值集合的至少一统计信息集合中的一加权值集合来储存一目标数据对应的一输入窗格中的每一数据的信号值与加权值，所以本发明可以改善所述内存的储存效率。另外，因为所述至少一统计信息集合另包含一差异值集合，所以本发明可以根据所述加权值集合和所述差异值集合的其中之一和所述信号值集合，计算并输出一对应的信号值以取代所述目标数据的原始信号值。因此所述数位滤波器不仅可以提供不同的滤波效果，且可以改善所述内存的储存效率。因此，相较于现有技术，本发明可以改善所述内存的储存效率。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (20)

1.一种过滤信号的数位滤波器，其特征在于包含：
一处理器，用于接收M个输入信号值，以及接收对应所述M个输入信号值的M个输入加权值，其中M为正整数；
一内存，耦接于所述处理器，用于储存一信号值集合与一加权值集合；所述处理器依据所述M个输入信号值中的每一输入信号值是否属于所述信号值集合，对应地利用所述M个输入加权值中所述每一输入信号值所对应的输入加权值更新所述加权值集合或分别利用所述每一输入信号值和所述每一输入信号值所对应的输入加权值更新所述信号值集合与所述加权值集合，并依据更新后的所述信号值集合与更新后的所述加权值集合，产生一输出值，其中更新后的所述信号值集合内的一信号值作为所述输出值，或是根据更新后的所述信号值集合与更新后的所述加权值集合，计算出所述输出值；
其中更新后的所述信号值集合所包含的信号值数目小于等于M。
2.如权利要求1所述的数位滤波器，其特征在于：所述加权值集合中的每一加权值对应所述信号值集合中的一信号值。
3.如权利要求2所述的数位滤波器，其特征在于：所述处理器检查所述M个输入信号值中每一输入信号值是否属于所述信号值集合；
其中当所述每一输入信号值属于所述信号值集合时，所述处理器将所述加权值集合中对应所述每一输入信号值的加权值加上对应所述每一输入信号值的输入加权值；
其中当所述每一输入信号值不属于所述信号值集合时，所述处理器将所述每一输入信号值新增至所述信号值集合，以及所述处理器将对应所述每一输入信号值的输入加权值新增至所述加权值集合。
4.如权利要求3所述的数位滤波器，其特征在于：所述加权值集合另包含一差异值集合，所述差异值集合中的每一差异值对应所述信号值集合中的一信号值，以及所述处理器选择性地更新所述信号值集合与所述加权值集合另包含：
所述处理器分别比较所述每一输入信号值与所述信号值集合中的每一信号值，其中当所述每一输入信号值大于所述每一信号值时，所述数位滤波器另包含的一差异值更新器将所述差异值集合中对应所述每一信号值的一差异值加上对应所述每一输入信号值的输入加权值，以及当所述每一输入信号值小于所述每一信号值时，所述差异值更新器将所述差异值减去对应所述每一输入信号值的输入加权值。
5.如权利要求4所述的数位滤波器，其特征在于：当所述每一输入信号值不属于所述信号值集合时，所述处理器另比较所述每一输入信号值与所述每一信号值，且依据所述处理器的比较结果与对应所述每一信号值的加权值产生对应所述每一输入信号值的一新差异值。
6.如权利要求5所述的数位滤波器，其特征在于另包含：
一输出处理器，用于根据更新后的所述加权值集合中所述差异值集合的最接近零的差异值，由更新后的所述信号值集合中输出对应所述最接近零的差异值的一信号值作为所述输出值。
7.如权利要求2所述的数位滤波器，其特征在于另包含：
一输出处理器，用于根据更新后的所述加权值集合中所述加权值集合的最大加权值，由更新后的所述信号值集合中输出对应所述最大加权值的一信号值作为所述输出值，或根据更新后的所述信号值集合与更新后的所述加权值集合中所述加权值集合，计算出一加权平均值，并将所述加权平均值作为所述输出值。
8.如权利要求2所述的数位滤波器，其特征在于另包含：
一前处理器，用于接收所述信号中对应一输入窗格的L个数据，并决定对应所述L个数据的L个权重，其中所述L个数据中的每一数据具有一信号值，所述前处理器依序扫描所述L个数据，依据所述L个数据的信号值依序产生所述M个输入信号值，并依据所述M个输入信号值与所述L个权重对应地产生所述M个输入加权值，其中L为正整数，以及M不大于L。
9.如权利要求8所述的数位滤波器，其特征在于：所述前处理器依序扫描所述L个数据为以对应所述输入窗格的一目标数据为起点，依序以一非光栅扫描顺序扫描所述L个数据。
10.一种过滤信号的数位滤波器，其特征在于包含：
一处理器，用于接收M个输入信号值，以及接收对应所述M个输入信号值的M个输入加权值，其中每一输入信号值是一N位元数据，以及M、N为正整数；
一内存，耦接于所述处理器，用于储存一信号值集合与一加权值集合；所述处理器依据所述M个输入信号值中的每一输入信号值是否属于所述信号值集合，对应地利用所述M个输入加权值中所述每一输入信号值所对应的输入加权值更新所述加权值集合或分别利用所述每一输入信号值和所述每一输入信号值所对应的输入加权值更新所述信号值集合与所述加权值集合，并依据更新后的所述信号值集合与更新后的所述加权值集合，产生一输出值，其中更新后的所述信号值集合内的一信号值作为所述输出值，或是根据更新后的所述信号值集合与更新后的所述加权值集合，计算出所述输出值；
其中更新后的所述信号值集合中包含小于2N的信号值数目，且所述信号值数目小于等于M。
11.一种过滤信号的数位滤波器，其特征在于包含：
一处理器，用于接收多个输入信号值以及对应所述多个输入信号值的多个输入加权值；以及
一内存耦接于所述处理器，用于储存一信号值集合与一加权值集合；
所述处理器依据所述多个输入信号值中的每一输入信号值是否属于所述信号值集合产生一检查结果，所述处理器根据所述检查结果利用所述多个输入加权值中所述每一输入信号值所对应的输入加权值更新所述内存中所述加权值集合，或根据所述检查结果新增所述每一输入信号值至所述内存中所述信号值集合；
其中所述处理器依据所述内存中所述信号值集合与所述加权值集合产生一输出值。
12.如权利要求11所述的数位滤波器，其特征在于：所述处理器依据所述多个输入信号值中每一输入信号值与所述信号值集合产生所述检查结果；其中当所述检查结果为所述每一输入信号值属于所述信号值集合时，所述处理器将所述加权值集合中对应所述每一输入信号值的加权值加上对应所述每一输入信号值的输入加权值；
其中当所述检查结果为所述每一输入信号值不属于所述信号值集合时，所述处理器将所述每一输入信号值作为一新信号值新增至所述信号值集合，以及所述处理器将对应所述新信号值的输入加权值作为一新加权值新增至所述加权值集合。
13.一种过滤信号的数位滤波器，其特征在于包含：
一处理器，用于依据一预定顺序，分次接收多个输入信号值以及对应所述多个输入信号值的多个输入加权值；以及
一内存耦接于所述处理器，用于储存一信号值集合与一加权值集合；
所述处理器依据所述多个输入信号值中的每一输入信号值是否属于所述信号值集合产生一检查结果，于内存中所述加权值集合的加权值数目小于一预定值K时，所述处理器根据所述检查结果利用所述多个输入加权值中所述每一输入信号值所对应的输入加权值更新所述内存中所述加权值集合，或根据所述检查结果新增所述每一输入信号值至所述内存中所述信号值集合，其中K为正整数；
当内存中所述加权值集合的加权值数目等于所述预定值K时，情形1：所述处理器仅当所述每一输入信号值属于所述信号值集合时，利用所述多个输入加权值中所述每一输入信号值所对应的输入加权值更新所述内存中所述加权值集合，并依据所述内存中的所述信号值集合输出一信号值作为一第一输出值或根据所述信号值集合与更新后的所述加权值集合，计算出所述第一输出值；或情形2：所述多个输入信号值不对应所述信号值集合时，所述处理器根据每次所述检查结果以及一比较结果选择性替换所述信号值集合以及所述加权值集合之后，再依据所述内存中的所述信号值集合输出一信号值作为一第二输出值或根据所述信号值集合与更新后的所述加权值集合，计算出所述第二输出值，其中所述比较结果是用于指示所述加权值集合中一最小加权值或用于指示所述加权值集合和目前输入加权值两者中的一最小加权值。
14.如权利要求13所述的数位滤波器，其特征在于：所述处理器根据所述加权值集合决定所述比较结果，或者根据每次所述检查结果对应的一目前输入加权值与所述加权值集合决定所述比较结果。
15.如权利要求13所述的数位滤波器，其特征在于：当为情形1时，所述多个输入信号值对应所述信号值集合。
16.如权利要求14所述的数位滤波器，其特征在于：当为情形2时，所述多个输入信号值不对应所述信号值集合，所述比较结果是用于指示所述加权值集合中所述最小加权值，以及所述处理器替换所述信号值集合中对应所述最小加权值的信号值为对应所述目前输入加权值的信号值并替换所述最小加权值为所述目前输入加权值。
17.如权利要求14所述的数位滤波器，其特征在于：当为情形2时，所述多个输入信号值不对应所述信号值集合，以及当所述最小加权值属于所述加权值集合时，所述处理器替换所述信号值集合中对应所述最小加权值的信号值为对应所述目前输入加权值的信号值并替换所述最小加权值为所述目前输入加权值。
18.一种过滤信号的数位滤波器，其特征在于包含：
一处理器，用于接收多个输入信号值以及对应所述多个输入信号值的多个输入加权值；以及
一内存耦接于所述处理器，用于储存一信号值集合、一加权值集合与一差异值集合，其中所述加权值集合对应所述信号值集合；
其中当每一输入信号值属于所述信号值集合时，所述处理器将所述每一输入信号值依序比较是否大于所述信号值集合中的信号值，并据此将所述差异值集合中对应所述每一信号值的差异值加上或减去所述多个输入加权值中对应所述每一输入信号值的输入加权值以更新所述差异值集合；以及当所述每一输入信号值不属于所述信号值集合时，所述处理器将所述每一输入信号值新增至所述信号值集合并将所述每一输入信号值依序比较是否大于所述信号值集合中的信号值，并根据比较结果对所述加权值集合内的所有加权值做正负运算后并加总产生对应所述每一输入信号值的差异值以更新所述差异值集合；
其中所述处理器依据更新后的所述差异值集合中的一差异值，由更新后的所述信号值集合输出一对应的信号值作为一输出值。
19.一种滤波系统，其特征在于包含：
一深度图产生器，用于根据一左眼图像与一右眼图像，产生一深度图；以及
一数位滤波器，用于至少根据所述深度图产生多个输入信号值与对应所述多个输入信号值的多个输入加权值，以及储存一信号值集合与一加权值集合；
其中所述数位滤波器另依据所述多个输入信号值中的每一输入信号值是否属于所述信号值集合产生一检查结果，根据所述检查结果对应地利用所述多个输入加权值中所述每一输入信号值所对应的输入加权值更新所述加权值集合或分别利用所述每一输入信号值和所述每一输入信号值所对应的输入加权值更新所述信号值集合与所述加权值集合，以及依据所述数位滤波器所包含的内存中更新后的所述信号值集合与更新后的所述加权值集合产生一输出值。
20.如权利要求19所述的滤波系统，其特征在于：所述数位滤波器根据所述左眼图像与所述右眼图像中的一图像与所述深度图产生所述多个输入信号值与所述多个输入加权值。
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