CN1511374A - 二维阶层式滤波器体系结构 - Google Patents

Abstract

说明二维阶层式滤波器体系结构的实施例。

Description

二维阶层式滤波器体系结构

相关申请

本专利申请涉及Tinku Acharya的题为“无乘法器阶层式(pyramid)滤波器”、2001年1月3日提交的序号为09/754684的美国专利申请；Tinku Acharya的题为“二维阶层式滤波器体系结构”、2001年3月26日提交的美国专利申请(代理人档案号为042390.P11275)；Tinku Acharya的题为“阶层式滤波器”、2001年3月28日提交的美国专利申请(代理人档案号为042390.P11211)；以及Tinku Acharya的题为“二维阶层式滤波器体系结构”、2001年3月提交的美国专利申请(代理人档案号为042390.P11276)，所述些专利申请均转让给本发明的受让人，这里通过引用结合到本说明书中。

背景

本公开涉及阶层式滤波器。

在图像处理中，经常希望将例如扫描彩色图像的图像分解成两个或两个以上不同的图像表示。例如，彩色或灰度文件图像可以分解成背景和前景图像，以便进行有效的图像处理操作，如典型复印机或扫描仪中有时采用的增强、压缩等图像处理操作。在本说明书中，这种操作常常被称为去网纹(descreen)操作。这种去网纹有时也用于消除可能存在于原始扫描图像中的半色调图案。例如，如果未正确消除这些半色调图案，则可能引起令人眼不舒服的人造图像(artifact)。用于分解或去网纹操作的传统方法是对彩色图像进行滤波以便使之模糊。然后将这些模糊化的结果用于协助确定使图像模糊和锐化到何种程度以便得到分解结果。通常，这种模糊化可以利用“对称阶层式”滤波器来实现。对称阶层式有限脉冲响应(FIR)滤波器是众所周知的。

不过，这种图像处理技术的缺点之一是，当把许多不同大小的阶层式滤波器并行用于生成多个模糊化的图像以便应用刚才所述的技术时，复杂性会增加很多倍。实现这种多阶层滤波的一种蛮力方法(brute force approach)是采用多个并行的FIR滤波器，如图1所示。这种方法表明，设计和实现快速“对称阶层式滤波”体系结构以便由一个源图像并行产生不同的模糊图像可能是所期望的。

图1所示各FIR块的括号中给出的数字表示对应长度的阶层式滤波器。例如，(1，2，1)是阶或长度为3的对称阶层式有限脉冲响应(FIR)滤波器的滤波系数。同样地，(1，2，3，2，1)是阶为5的FIR阶层式滤波器的系数，(1，2，3，4，3，2，1)是阶为7的FIR阶层式滤波器的系数，(1，2，3，4，5，4，3，2，1)是阶为9的FIR阶层式滤波器的系数，依此类推。

不幸的是，图1所示的方法存在一些缺点。例如，冗余计算可能导致低效率。而且，FIR实现常常使用乘法器电路。虽然存在减少或避免使用乘法器的实现方式，例如利用移位和求和电路，但这可能导致增加的定时，从而降低电路吞吐量。因此存在改进阶层式滤波实现方式或体系结构的需要。

附图简述

本说明书的结论部分特别指出有关主题并明确要求对有关主题的权利。但是，所要求的主题(有关其结构和操作方法)及其目的、特征和优点可以通过参照如下详细说明书，并在阅读时参考附图而获得最佳的理解，附图中：

图1是说明用于实现有限脉冲响应(FIR)多阶层式滤波体系结构的蛮力方法的框图；

图2是一维无乘法器阶层式滤波器的一个实施例；

图3是二维阶层式滤波器体系结构的一个实施例；

图4是表示可通过实现一种二维阶层式滤波器体系结构而得到的矩阵实例的表格/矩阵，所述二维阶层式滤波器体系结构例如可按图3所示实施例来实现；

图5是表示可由二维阶层式滤波器体系结构进行处理的二维信号实例的表格/矩阵；

图6是表示既按行又按列来应用一维阶层式滤波器核的实例的表格/矩阵；

图7是图6所示的表格/矩阵；

图8是表示一维阶层式滤波器应用于二维输入信号样本矩阵各行上所得结果的表格/矩阵；以及

图9是表示一维阶层式滤波器应用于二维输入信号样本矩阵各列上所得结果的表格/矩阵。

详细说明

在如下详细说明中，给出了各种具体细节以便提供对所要求主题的彻底理解。但是，本专业的技术人员要理解，无需这些具体细节就可以实施所要求的主题。在其它情况下，不详细描述熟知的方法、过程、部件和电路以免使所要求的主题模糊。

如前所述，阶层式滤波，尤其是对称阶层式滤波可配合彩色图像或彩色图像处理使用，以便对图像进行分解(例如分解成背景和前景图像)或者消除其网纹。尽管所要求的主题范围上不限于此方面，但在这种情形中，特别需要减少计算复杂度或处理和/或硬件成本的阶层式滤波体系结构。同样，无乘法器的实现方案，即实现时不需要专门利用乘法运算的实现方案通常也是理想的，因为这种实现方案或实施方式实现起来比那些使用或包括乘法电路的实现更经济。

图2说明一种一维阶层式滤波器的实施例200(所要求的范围并不受此限)，这种一维阶层式滤波器在上述T.Acharya的题为“无乘法器阶层式滤波器”、2001年1月3日提交的序号为09/754684的美国专利申请(代理人档案号为042390.P10722)中详述。实施例200包括一种统一的无乘法器级联对称阶层式滤波体系结构，以便产生一序列不同阶的阶层式滤波器的多个滤波输出信号流，输出信号流的产生是并行进行的。在此实施例中，虽然所要求的主题的范围同样不限于此，但所要实现的不同阶的每个阶层式滤波器在每个时钟周期产生滤波输出信号(filtered output signal)流。因此，除了计算效率高，此特定实施例的吞吐量也很高。但是，如前所述，此特定实施例实现的是一维阶层式滤波器。

在具体符号体系的上下文中来理解图2。例如，输入源信号X可以如下表示为：

X＝(x₀，x₁，...，x_i-2，x_i-1，x_i，x_i+1，x_i+2，...)

在数字或离散信号处理中，滤波可以表示为输入信号X和滤波器F的卷积，在此上下文中，滤波器F是称为有限脉冲响应(FIR)滤波器的有限长度数字滤波器。因此，滤波输出信号流可以如下表示为：

Y＝XF

如前所述，图2中的特定实施例采用了阶层式滤波器。这些滤波器一般用长度或阶为奇数，如3，5，7，9等的数字滤波器来实现。奇数或阶在此上下文中可以表示为M＝2N-1，其中，N是大于例如2的正整数。这种数字滤波器的一些实例如下：

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)

...

F_M＝(1，2，3，...，N，...，3，2，1)(在此上下文中，M＝2N-1)

对于前述滤波器，滤波输出信号或输出信号流可以如下表示为：

B³＝XF₃＝(b₀ ³，b₁ ³，...，b_i-1 ³，b_i ³，b_i+1 ³，...)，即输入信号X被F₃滤波之后的结果；

B⁵＝XF₅＝(b₀ ⁵，b₁ ⁵，...，b_i-1 ⁵，b_i ⁵，b_i+1 ⁵，...)，即输入信号X被F₅滤波之后的结果；

B⁷＝XF₇＝(b₀ ⁷，b₁ ⁷，...，b_i-1 ⁷，b_i ⁷，b_i+1 ⁷，...)，即输入信号X被F₇滤波之后的结果；

B⁹＝XF₉＝(b₀ ⁹，b₁ ⁹，...，b_i-1 ⁹，b_i ⁹，b_i+1 ⁹，...)，即输入信号X被F₉滤波之后的结果；

B^M＝XF_M＝(b₀ ^M，b₁ ^M，...，b_i-1 ^M，b_i ^M，b_i+1 ^M，...)，即输入信号X被F_M滤波之后的结果。

表示这些滤波输出信号样本的另一种经验性方法如下所示：

b_i ³＝x_i-1+2x_i+x_i+1

b_i ⁵＝x_i-2+2x_i-1+3x_i+2x_i+1+x_i+2

b_i ⁷＝x_i-3+2x_i-2+3x_i-1+4x_i+3x_i+1+2x_i+2+x_i+3

b_i ⁹＝x_i-4+2x_i-3+3x_i-2+4x_i-1+5x_i+4x_i+1+3x_i+2+2x_i+3+x_i+4

同样，通过引入在此上下文中称为状态变量的变量，上述表达式可以重新表示如下：

b_i ³＝x_i+s_i ³，其中，s_i ³＝x_i-1+x_i+x_i+1

b_i ⁵＝b_i ³+s_i ⁵，其中，s_i ⁵＝x_i-2+x_i-1+x_i+x_i+1+x_i+2

b_i ⁷＝b_i ⁵+s_i ⁷，其中，s_i ⁷＝x_i-3+x_i-2+x_i-1+x_i+x_i+1+x_i+2+x_i+3

b_i ⁹＝b_i ⁷+s_i ⁹，其中，s_i ⁹＝x_i-4+x_i-3+x_i-2+x_i-1+x_i+x_i+1+x_i+2+x_i+3+x_i+4

所以，期望的阶层式滤波器可以如下表示为：

B³＝X+S₃，其中，S₃＝(s₀ ³，s₁ ³，s₂ ³，...s_i-1 ³，s_i ³，s_i+1 ³，...)

B⁵＝B³+S₅，其中，S₅＝(s₀ ⁵，s₁ ⁵，s₂ ⁵，...s_i-1 ⁵，s_i ⁵，s_i+1 ⁵，...)

B⁷＝B⁵+S₇，其中，S₇＝(s₀ ⁷，s₁ ⁷，s₂ ⁷，...s_i-1 ⁷，s_i ⁷，s_i+1 ⁷，...)

B⁹＝B⁷+S₉，其中，S₉＝(s₀ ⁹，s₁ ⁹，s₂ ⁹，...s_i-1 ⁹，s_i ⁹，s_i+1 ⁹，...)

对图2的研究表明，图2所示阶层式滤波器的计算得到的输出信号流B₃、B₅、B₇、B₉等由所述实施例来产生。

前述有关阶层式滤波器的讨论是针对一维滤波来进行的；然而，至少部分因为这种滤波器的对称性，有可能实现阶层式二维滤波，而不是采用按行(row-wise)和按列(column-wise)滤波的一维方式，这种一维方式要采用额外的计算步骤。如果我们将k个抽头的一维阶层式滤波器表示为：

$F_k=\left[\begin{array}{ccccccccc}1& 2& 3& ...& \frac{k-1}{2}& ...& 3& 2& 1\end{array}\right],$

则可以得到如图6所示的对应的二维阶层式滤波器F_k×k。在图7显示了k＝9的二维阶层式滤波器核。假定二维输入信号如信号样本具有图5所示的形式，则图4表示可得到的对应矩阵，这里为二维滤波信号样本输出矩阵P^k×k，其中，用二维阶层式滤波器核F_k×k对二维输入信号样本矩阵进行滤波。

图8所示的矩阵可通过将k个抽头的一维阶层式滤波器应用于二维输入信号样本矩阵的每一行而得到，图9所示的矩阵可通过将k个抽头的一维阶层式滤波器应用于二维输入信号样本矩阵的每一列而得到。图4中的矩阵可通过将二维(k×k)个抽头的滤波器应用于二维输入信号样本矩阵而得到，或者，它可以通过先按行然后再按列应用k个抽头的一维阶层式滤波器而得到。利用这种方法产生滤波信号样本输出P^1×3、P^3×1和P^3×3，得到如下关系：

$P_{i,j}^{1\×3}=s_{i,j-1}+{2s}_{i,j}+s_{i,j+1}$

$P_{i,j}^{3\×1}=s_{i-1,j}+{2s}_{i,j}+s_{i+1,j}$

$P_{i,j}^{3\×3}=s_{i-1,j-1}+{2s}_{i-1,j}+s_{i-1,j+1}+{2s}_{i,j-1}+{4s}_{i,j}+{2s}_{i,j+1}+s_{i+1,j-1}+{2s}_{i+1,j}+s_{i+1,j+1}$

产生滤波信号样本输出P^1×5、P^5×1和P^5×5，得到如下关系：

$P_{i,j}^{5\×1}=s_{i-2,j}+{2s}_{i-1,j}+{3s}_{i,j}+{2s}_{i+1,j}+s_{i+2,j}$

$P_{i,j}^{1\×5}=s_{i,j-2}+{2s}_{i,j-1}+{3s}_{i,j}+{2s}_{i,j+1}+s_{i,j+2}$

$P_{i,j}^{5\×5}=(s_{i-2,j-2}+{2s}_{i-2,j-1}+{3s}_{i-2,j}+{2s}_{i-2,j+1}+s_{i-2,j+2})+$

$({2s}_{i-1,j-2}+4s_{i-1,j-1}+{6s}_{i-1,j}+{4s}_{i-1,j+1}+{2s}_{i-1,j+2})+$

$({3s}_{i,j-2}+{6s}_{i,j-1}+{9s}_{i,j}+{6s}_{i,j+1}+{3s}_{i,j+2})+$

$({2s}_{i+1,j-2}+{4s}_{i+1,j-1}+{6s}_{i+1,j}+{4s}_{i+1,j+1}+{2s}_{i+1,j+2})+$

$(s_{i+2,j-2}+{2s}_{i+2,j-1}+{3s}_{i+2,j}+{2s}_{i+2,j+1}+s_{i+2,j+2})$

同样，产生滤波信号样本输出P^7×1、P^1×7和P^7×7，得到如下关系：

$P_{i,j}^{7\×1}=s_{i-3,j}+{2s}_{i-2,j}+{3s}_{i-1,j}+{4s}_{i,j}+{3s}_{i+1,j}+{2s}_{i+2,j}+s_{i+3,j}$

$P_{i,j}^{1\×7}=s_{i,j-3}+{2s}_{i,j-2}+{3s}_{i,j-1}+{4s}_{i,j}+{3s}_{i,j+1}+{2s}_{i,j+2}+s_{i,j+3}$

$P_{i,j}^{7\×7}=(s_{i-3,j-3}+{2s}_{i-3,j-2}+{3s}_{i-3,j-1}+{4s}_{i-3,j}+{3s}_{i-3,j-1}+{2s}_{i-3,j+2}+s_{i-3,j+3})+$

$({2s}_{i-2,j-3}+{4s}_{i-2,j-2}+{6s}_{i-2,j-1}+{8s}_{i-2,j}+6s_{i-2,j+1}+{4s}_{i-2,j+2}+{2s}_{i-2,j+3})+$

$({3s}_{i-1,j-3}+{6s}_{i-1,j-2}+{9s}_{i-1,j-1}+{12s}_{i-1,j}+{9s}_{i-1,j+1}+{6s}_{i-1,j+2}+{3s}_{i-1,j+3})+$

$({4s}_{i,j-3}+{8s}_{i,j-2}+{12s}_{i,j-1}+{16s}_{i,j}+{12s}_{i,j+1}+{8s}_{i,j+2}+{4s}_{i,j+3})+$

$({3s}_{i+1,j-3}+{6s}_{i+1,j-2}+{9s}_{i+2,j-1}+{12s}_{i+1,j}+{9s}_{i+1,j+1}+{6s}_{i+1,j+2}+{3s}_{i+1,j+3})+$

$({2s}_{i+2,j-3}+{4s}_{i+2,j-2}+{6s}_{i+2,j-1}+{8s}_{i+2,j}+{6s}_{i+2,j+1}+{4s}_{i+2,j+2}+{2s}_{i+2,j+3})+$

$(s_{i+3,j-3}+{2s}_{i+3,j-2}+{3s}_{i+3,j-1}+{4s}_{i+3,j}+{3s}_{i+3,j+1}+{2s}_{i+3,j+2}+{1s}_{i+3,j+3})$

进而，产生滤波信号样本输出P^9×1、P^1×9和P^9×9，得到如下关系：

$P_{i,j}^{9\×1}=s_{i-4,j}+{2s}_{i-3,j}+{3s}_{i-2,j}+{4s}_{i-1,j}+{5s}_{i,j}+{4s}_{i+1,j}+{3s}_{i+2,j}+{2s}_{i+3,j}+s_{i+2,j}$

$P_{i,j}^{1\×9}=s_{i,j-1}+{2s}_{i,j-3}+{3s}_{i,j-2}+{4s}_{i,j-1}+{5s}_{i,j}+{4s}_{i,j+1}+{3s}_{i,j+2}+{2s}_{i,j+3}+s_{i,j+4}$

$P_{i,j}^{9\×9}=(s_{i-4,j-4}+{2s}_{i-4,j-3}+{3s}_{i-4,j-2}+{4s}_{i-4,j-1}+{5s}_{i-4,j}+{4s}_{i-4,j-1}+{3s}_{i-4,j+2}+{2s}_{i-4,j+3}+s_{i-4,j+4})+$

$({2s}_{i-3,j-4}+{4s}_{i-3,j-3}+{6s}_{i-3,j-2}+{8s}_{i-3,j-1}+{10s}_{i-3,j}+{8s}_{i-3,j+1}+{6s}_{i-3,j+2}+{4s}_{i-3,j+3}+{2s}_{i-3,j+4})+$

$({3s}_{i-2,j-4}+{6s}_{i-2,j-3}+{9s}_{i-2,j-2}+{12s}_{i-2,j-1}+{15s}_{i-2,j}+{12s}_{i-2,j+1}+{9s}_{i-2,j+2}+{6s}_{i-2,j+3}+{3s}_{i-2,j+4})+$

$({4s}_{i-1,j-4}+{8s}_{i-1,j-3}+{12s}_{i-1,j-2}+{16s}_{i-1,j-1}+{20}_{s-1,j}+{16s}_{i-1,j+1}+{12s}_{i-1,j+2}+{8s}_{i-1,j+3}+{4s}_{i-1,j+4})+$

$({5s}_{i,j-4}+{10s}_{i,j-3}+{15s}_{i,j-2}+{20s}_{i,j-1}+{25s}_{i,j}+20s_{i,j+1}+{15s}_{i,j+2}+{10s}_{i,j+3}+{5s}_{i,j+4})+$

$({4s}_{i+1,j-4}+{8s}_{i+1,j-3}+{12s}_{i+1,j-2}+{16}_{i+1,j-1}+{20s}_{i+1,j}+{16s}_{i+1,j+1}+{12s}_{i+1,j+2}+{8s}_{i+1,j+3}+{4s}_{i+1,j+4})+$

$({3s}_{i+2,j-4}+{6s}_{i+2,j-3}+{9s}_{i+2,j-2}+{12s}_{i+2,j-1}+{15s}_{i+2,j}+{12s}_{i+2,j+1}+{9s}_{i+2,j+2}+{6s}_{i+2,j+3}+{3s}_{i+2,j+4})+$

$({2s}_{i+3,j-4}+{4s}_{i+3,j-3}+{6s}_{i+3,j-2}+{8s}_{i+3,j-1}+{10s}_{i+3,j}+{8s}_{i+3,j+1}+{6s}_{i+3,j+2}+{4s}_{i+3,j+3}+{2s}_{i+3,j+4})+$

$(s_{i+4,j-4}+{2s}_{i+4,j-3}+{3s}_{i+4,j-2}+{4s}_{i+4,j-1}+{5s}_{i+4,j}+{4s}_{i+4,j+1}+{3s}_{i+4,j+2}+{2s}_{i+4,j+3}+s_{i+4,j+4})$

可以采用数学处理来得到如下关系：

$P_{i,j}^{9\×9}=(P_{i-1,j-1}^{7\×7}+P_{i-1,j+1}^{7\×7}+P_{i+1,j-1}^{7\×7}+P_{i+1,j+1}^{7\×7})$

$-(P_{i-2,j}^{1\×9}+{2P}_{i-1,j}^{1\×9}+P_{i,j}^{1\×9}+{2P}_{i+1,j}^{1\×9}+---\left[1\right]$

等式[1]说明一种阶为2N-1的直接二维阶层式滤波器体系结构(此例中N为5)可采用利用四个信号样本矩阵P_i-1，j-1 ^7×7、P_i-1，j+1 ^7×7、P_i+1，j-1 ^7×7、P_i+1，j+1 ^7×7来代表的阶为[2(N-1)-1](这里为7)的四个二维阶层式滤波器或一个二维阶层式滤波器，以及阶为2N-1(这里为9)的十个一维阶层式滤波器来实现，在此实例中所述一维阶层式滤波器分别是按行滤波和按列滤波的。本实例还采用一个阶为[2(N-2)-1](这里为5)的二维阶层式滤波器来产生P_i，j ^5×5以及采用两个阶为[2(N-2)-1](这里为5)的一维阶层式滤波器来产生两个信号样本矩阵P_i，j ^5×1、P_i，j ^1×5。图3是说明这种实施例的示意图，当然，所要求的主题范围并不限于此特定实现方式或实施例。例如，对应于四个阶为2(N-1)-1(这里N为5，故阶为7)的二维阶层式滤波器所产生的那些信号的输出信号样本以及阶为2(N-2)-1(这里阶为5)二维阶层式滤波器所产生的输出信号样本可能不一定是由二维阶层式滤波器产生的。仅作为一个示例，可以采用一维阶层式滤波器来产生这些输出信号。图2显示了一个这样的滤波器，当然，也可以采用产生图3所示体系结构的输出信号的其他方法。

图3说明集成电路(IC)300，当然，备选实施例可能不一定实现于单片集成电路芯片上。IC 300包括阶为2N-1的二维阶层式滤波器体系结构，其中，N是大于4的正整数，这里为5，此二维阶层式滤波器在工作时能够在各个时钟周期产生至少以下信号。阶层式滤波输出信号的产生对应于十个阶为2N-1(同样，在此示例中N为5，故阶为9)的一维阶层式滤波器，即图3所示的330、332、334、340、342、344、350、352、354和360所产生的输出信号。阶层式滤波输出信号的产生还对应于由阶为[2(N-1)-1](这里N为5，故阶为7)的四个二维阶层式滤波器或者一个二维阶层式滤波器所产生、并用四个信号样本矩阵P_i-1，j-1 ^7×7、P_i-1，j+1 ^7×7、P_i+1，j-1 ^7×7、Pi_+1，j+1 ^7×7来表示的输出信号。这些输出信号由图3中的加法器310求和。阶层式滤波输出信号的产生还对应于由阶为[2(N-2)-1](这里N为5，故阶为5)的一个二维阶层式滤波器所产生、并用信号样本矩阵P_i，j ^5×5来表示的输出信号以及由阶为2(N-2)-1的两个一维阶层式滤波器所产生、并用信号样本矩阵P_i，j ^5×1、P_i，j ^1×5来表示的的输出信号。这三个输出信号P_i，j ^5×5、P_i，j ^5×1、P_i，j ^1×5和输入信号s_i，j由图3中的加法器310求和。同样，在此二维阶层式滤波器体系结构实现方案中，例如在图3所示的实现方案中，在该二维阶层式滤波器体系结构的各个时钟周期由图3中的加法器370和375对330、332、334、340、342、344、350、352、354和360的输出信号求和。加法器380对310、370、375和390的输出信号求和。当然，图3只是可能的实施方案示例，所要求的主题范围并不局限这种实现方式或者另一特定实现方式

例如，N不限于5。同样，对应于由二维阶层式滤波器产生的输出信号的阶层式滤波输出信号也不局限于用一维阶层式滤波器或二维阶层式滤波器来实现。同样，如前所述，如果采用一维滤波器，则所述滤波器不限于前述的Tinku Acharya的题为“无乘法器阶层式滤波器”、2001年1月3日提交的序号为09/754684的美国专利申请或Tinku Acharya的题为“阶层式滤波器”、2001年3月28日提交的美国专利申请(代理人档案号为042390.P11211)中所述的实现方法。例如，可以采用不同于无乘法器阶层式滤波器的一维阶层式滤波器。同样地，根据具体实现方案，可以采用不同数量的所述阶层式滤波器和不同阶的所述阶层式滤波器。例如，输出信号可以某种方式加以组合或处理，以产生对应于不同数量、维数或阶的阶层式滤波器的阶层式滤波输出信号。

当然，应理解，尽管已经对具体实施例作了说明，但所要求的主题范围并不限于具体的实施例或实现方式。例如，一个实施例可能采用硬件，而另一个实施例则可能采用软件。同样，实施例还可以采取例如固件、或硬件、软件或固件的任意组合形式。类似地，一个实施例可以包括产品，例如存储媒体，当然所要求的主题范围并不受此限制。诸如CD-ROM或盘之类的所述存储媒体中可以存储指令，这些指令在由诸如计算机系统或平台或成像系统之类的系统执行时可实现本发明所述方法的实施例，例如实现前述的对图像或视频滤波或处理的方法的实施例。例如，图像处理平台或成像处理系统可包括图像处理单元、视频或图像输入/输出设备和/或存储器。

虽然已对本发明的某些特征作了图示和说明，本领域的技术人员将会想到许多修改、替代、变化和等效方案。因此，应理解，所附权利要求书旨在涵盖属于所要求主题的真实精神范围内的所有这些修改和变化。

Claims (23)

1.一种集成电路，包括：

阶为2N-1的二维阶层式滤波器体系结构，其中N是大于3的正整数；

阶为2N-1的所述二维阶层式滤波器体系结构工作时能够在各个时钟周期产生至少如下这些信号：

对应于由阶为2N-1的十个一维阶层式滤波器产生的输出信号的阶层式滤波输出信号；以及

对应于由阶为[2(N-1)-1]的四个二维阶层式滤波器或一个二维阶层式滤波器所产生、并用阶为[2(N-1)-1]的信号样本矩阵来表示的输出信号的阶层式滤波输出信号；

其中，在所述二维阶层式滤波器体系结构的各个时钟周期对所述二维阶层式滤波器体系结构中的各个输出信号求和。

2.如权利要求1所述的集成电路，其特征在于：

阶为9的所述二维阶层式滤波器体系结构工作时能够在各个时钟周期产生：对应于由阶为7的四个二维阶层式滤波器或一个二维阶层式滤波器所产生、并用四个信号样本矩阵P_i-1，j-1 ^7×7、P_i-1，j+1 ^7×7、P_i+1，j-1 ^7×7、P_i+1，j+1 ^7×7来表示的输出信号的阶层式滤波输出信号；由多个一维阶层式滤波器产生的阶层式滤波输出信号。

3.如权利要求2所述的集成电路，其特征在于，所述一维阶层式滤波器包括可扩展的级联无乘法器运算单元序列，每个所述运算单元能够产生不同阶的阶层式滤波输出信号样本流。

4.如权利要求2所述的集成电路，其特征在于，所述一维阶层式滤波器包括不同于一维无乘法器阶层式滤波器的其他一维阶层式滤波器。

5.如权利要求2所述的集成电路，其特征在于，阶为9的所述二维阶层式滤波器体系结构工作时能够在各个时钟周期产生：对应于由阶为7的四个二维阶层式滤波器或一个二维阶层式滤波器所产生、并用四个信号样本矩阵P_i-1，j-1 ^7×7、P_i-1，j+1 ^7×7、P_i+1，j-1 ^7×7、P_i+1，j+1 ^7×7来表示的输出信号的阶层式滤波输出信号；由阶为7的八个一维阶层式滤波器产生的所述由多个一维阶层式滤波器产生的阶层式滤波输出信号。

6.如权利要求5所述的集成电路，其特征在于，所述阶为7的八个一维阶层式滤波器中有四个按行进行滤波，而其余四个按列进行滤波。

7.如权利要求5所述的集成电路，其特征在于，阶为9的所述二维阶层式滤波器体系结构工作时能够在各个时钟周期产生：对应于由阶为7的四个二维阶层式滤波器产生的输出信号的阶层式滤波输出信号；由阶为7的八个一维无乘法器阶层式滤波器产生的所述由多个一维阶层式滤波器产生的阶层式滤波输出信号。

8.如权利要求7所述的集成电路，其特征在于，在所述阶为7的八个一维阶层式滤波器中有四个按行进行滤波，而其余四个按列进行滤波。

9.如权利要求2所述的集成电路，其特征在于，阶为9的所述二维阶层式滤波器体系结构工作时能够在各个时钟周期产生：对应于由阶为7的四个二维阶层式滤波器产生的输出信号的阶层式滤波输出信号；由不同于一维无乘法器阶层式滤波器的其他一维阶层式滤波器来产生的所述由多个一维阶层式滤波器产生的阶层式滤波输出信号。

10.如权利要求1所述的集成电路，其特征在于：N为5；

阶为9的所述二维阶层式滤波器体系结构工作时能够在各个时钟周期产生至少如下信号：

由阶为7的四个二维阶层式滤波器产生的输出信号。

11.如权利要求1所述的集成电路，其特征在于，阶为9的所述二维阶层式滤波器体系结构工作时能够在各个时钟周期产生：对应于由阶为7的四个二维阶层式滤波器所产生的输出信号的阶层式滤波输出信号；由一个或多个二维阶层式滤波器而不是四个二维阶层式滤波器所产生的阶层式滤波输出信号。

12.一种采用阶为2N-1的二维阶层式滤波器体系结构来对图像滤波的方法，其中N是大于4的正整数，所述方法包括：

在所述二维阶层式滤波器体系结构的各个时钟周期对如下信号求和：

对应于由阶为2N-1的十个一维阶层式滤波器产生的输出信号的阶层式滤波输出信号；以及

对应于由阶为[2(N-1)-1]的四个二维阶层式滤波器或一个二维阶层式滤波器所产生、并用阶为[2(N-1)-1]的信号样本矩阵来表示的输出信号的输出信号。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于：N为5；

对应于由阶为[2(N-1)-1]的四个二维阶层式滤波器或一个二维阶层式滤波器所产生、并用阶为[2(N-1)-1]的信号样本矩阵来表示的输出信号的阶层式滤波输出信号包括由阶为7的四个二维阶层式滤波器产生的阶层式滤波输出信号。

14.如权利要求12所述的方法，其特征在于：N为5；以及

对应于由阶为7的四个二维阶层式滤波器或一个二维阶层式滤波器所产生、并用四个信号样本矩阵P_i-1，j-1 ^7×7、P_i-1，j+1 ^7×7、P_i+1，j-1 ^7×7、P_i+1，j+1 ^7×7来表示的输出信号的阶层式滤波输出信号包括由多个一维阶层式滤波器产生的阶层式滤波输出信号。

15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述一维阶层式滤波器包括一序列可扩展的级联无乘法器运算单元，每个所述运算单元能够产生不同阶的阶层式滤波输出信号样本流。

16.一种包括存储媒体的制品，所述存储媒体上存有指令，所述指令在被执行时，利用阶为2N-1的二维阶层式滤波器体系结构通过下述步骤对图像滤波，其中N是大于4的正整数，所述步骤如下：

在所述二维阶层式滤波器体系结构的各个时钟周期对如下信号求和：

对应于由十个阶为2N-1的一维阶层式滤波器产生的输出信号的阶层式滤波输出信号；以及

对应于由阶为[2(N-1)-1]的四个二维阶层式滤波器或一个二维阶层式滤波器所产生、并用阶为[2(N-1)-1]的信号样本矩阵来表示的输出信号的阶层式滤波输出信号。

17.如权利要求16所述的制品，其特征在于：N为5；

对应于由阶为[2(N-1)-1]的四个二维阶层式滤波器或一个二维阶层式滤波器所产生、并用阶为[2(N-1)-1]的信号样本矩阵来表示的输出信号的阶层式滤波输出信号包括由阶为7的四个二维阶层式滤波器产生的输出信号。

18.如权利要求16所述的制品，其特征在于：N为5；以及

对应于由阶为7的四个二维阶层式滤波器或一个二维阶层式滤波器所产生、并用四个信号样本矩阵P_i-1，j-1 ^7×7、P_i-1，j+1 ^7×7、P_i+1，j-1 ^7×7、P_i+1，j+1 ^7×7来表示的输出信号的阶层式滤波输出信号包括由多个一维阶层式滤波器产生的阶层式滤波输出信号。

19.如权利要求18所述的制品，其特征在于，所述一维阶层式滤波器包括一序列可扩展的级联无乘法器运算单元，每个所述运算单元能够产生不同阶的阶层式滤波输出信号样本流。

20.一种图像处理系统，包括：

用于对扫描彩色图像滤波的图像处理单元；

所述图像处理单元包括至少一个二维阶层式滤波器体系结构；

所述至少一个二维阶层式滤波器体系结构包括：

阶为2N-1的二维阶层式滤波器体系结构，其中N为大于4的正整数；

所述阶为2N-1的二维阶层式滤波器体系结构工作时能够在各个时钟周期产生至少如下信号：

对应于由阶为2N-1的十个一维阶层式滤波器产生的输出信号的阶层式滤波输出信号；以及

对应于由阶为[2(N-1)-1]的四个二维阶层式滤波器或一个二维阶层式滤波器所产生、并用阶为[2(N-1)-1]的信号样本矩阵来表示的输出信号的阶层式滤波输出信号；

其中，在所述二维阶层式滤波器体系结构的各个时钟周期对所述二维阶层式滤波器体系结构中的各个输出信号求和。

21.如权利要求20所述的系统，其特征在于：N为5；

对应于由阶为[2(N-1)-1]的四个二维阶层式滤波器或一个二维阶层式滤波器所产生、并用阶为[2(N-1)-1]的信号样本矩阵来表示的输出信号的阶层式滤波输出信号包括由阶为7的四个二维阶层式滤波器产生的输出信号。

22.如权利要求20所述的系统，其特征在于：N为5；以及

对应于由阶为7的四个二维阶层式滤波器或一个二维阶层式滤波器所产生、并用四个信号样本矩阵P_i-1，j-1 ^7×7、P_i-1，j+1 ^7×7、P_i+1，j-1 ^7×7、P_i+1，j+1 ^7×7来表示的输出信号的阶层式滤波输出信号包括由多个一维阶层式滤波器产生的阶层式滤波输出信号。

23.如权利要求22所述的系统，其特征在于，所述一维阶层式滤波器包括一序列可扩展的级联无乘法器运算单元，每个所述运算单元能够产生不同阶的阶层式滤波输出信号样本流。

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