-
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Bildverarbeitungsgerät und im speziellen
auf ein Bildverarbeitungsgerät, das Operationen mit hoher Geschwindigkeit durchführen
kann.
-
Bei verschiedenen Arten der Bildverarbeitung zur Veränderung des Bildkontrasts oder
zum Extrahieren der Bildmerkmale wird in früheren Anwendungen eine
Nachschlagetabelle (LUT) eingesetzt, durch die eine einfache und schnelle Ausführung der
Bildverarbeitung möglich ist. So beschreibt beispielsweise JP-A-59132067 die Bildverarbeitung
unter Einsatz einer Mehrzahl von Datentafelspeichern zum Erzielen hoher
Geschwindigkeit.
-
Die Nachschlagetabelle besteht in erster Linie aus einem RAM, in welchem die Bilddaten
jedes Bildelements als Adresse eingegeben werden und das Ergebnis einer Operation
gemäß einer vorgeschriebenen Funktion, bei der die Adresse als Variable dient, im
voraus im jeweiligen Speicherbereich gespeichert wird, wobei die Ergebnisse der
Operation als Daten ausgegeben werden.
-
Wenn eine Operation zwischen zwei Bildern durchgeführt wird, findet eine dyadische
Nachschlagetabelle (D-LUT) Verwendung. Die Eingangsseite dieser Nachschlagetabelle
ist in einen Eingang für die erste Adressenstelle und einen Eingang für die zweite
Adressenstelle unterteilt, und die Bilddaten jedes Bildelements der beiden Bilder werden dem
entsprechenden Eingang zugeführt. Das Ergebnis einer Operation wird gemäß einer
vorgeschriebenen Funktion bezüglich der zwei Eingangssignale bei einer Adresse
gespeichert, bei der die erste und zweite Adressenstelle seriell verbunden sind. Heißt zum
Beispiel die erste Adressenstelle AU, die zweite Adressenstelle AL und die Funktion
f(x, y), dann wird das Operationsergebnis f(AU, AL), welches man für x = AU und y = AL
erhält, bei der Adresse [AUAL] gespeichert.
-
Im Fall einer einfachen Berechnung, zum Beispiel einer arithmetischen Operation, kann
die Operation unter Verwendung einer Nachschlagetabelle (LUT) oder einer dyadischen
Nachschlagetabelle (D-LUT) in einem einzigen Zyklus ausgeführt werden. Wenn
andererseits die Variable I1 ein Bilddatenwort des einen Bildes und die Variable I2 ein
Bilddatenwort des anderen Bildes darstellt, dann muß eine Operation I1²-I2², wie sie
für vergleichende Signalverarbeitung nötig ist, mittels einer Nachschlagetabelle, in der
eine Berechnung zum Quadrieren der Eingangssignale durchgeführt wird, eines
Subtrahierglieds sowie einer Speichervorrichtung zur vorübergehenden Speicherung von
Zwischenergebnissen über mehrere Verarbeitungszyklen ausgeführt werden. Dadurch
können die Operationen nicht mit hoher Geschwindigkeit durchgeführt werden.
-
Die vorliegende Erfindung wurde mit Blick auf vorerwähnten Nachteil gemacht, und ihr
Ziel ist ein Bildverarbeitungsgerät mit erhöhter Verarbeitungsgeschwindigkeit durch die
Ausführung von Operationen in wenigen Verarbeitungszyklen, auch wenn die
Operationen zwischen Bildern kompliziert sind.
-
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Bildverarbeitungsgerät zur Durchführung von
Operationen an einem Bild vorgesehen, wobei das Gerät eine Mehrzahl von parallel
angeordneten Datentafelspeichern umfaßt und gekennzeichnet ist durch
-
einen ersten Bildspeicher, der erste Bilddaten I1 liefert,
-
einen zweiten Bildspeicher, der zweite Bilddaten I2 liefert,
-
eine erste dyadische Nachschlagetabelle, die über zwei Eingangsanschlüsse die ersten
Bilddaten I1 und die zweiten Bilddaten I2 als erste bzw. zweite Adressenstelle empfangt,
um die I1 + I2 entsprechenden Summendaten an einer Adresse I1I2 zu speichern und die
gespeicherten Summendaten nach Empfang der ersten und zweiten Bilddaten I1 und I2
als erste Ausgangsdaten bereitzustellen,
-
eine zweite dyadische Nachschlagetabelle, die zur ersten dyadischen Nachschlagetabelle
parallelgeschaltet ist und über zwei Eingangsanschlüsse die ersten und zweiten Bilddaten
I1 und I2 als erste bzw. zweite Adressenstelle empfangt, um die I1-I2 entsprechenden
Differenzdaten an einer Adresse I1I2 zu speichern und die gespeicherten Differenzdaten
nach Empfang der ersten und zweiten Bilddaten I1 und I2 als zweite Ausgangsdaten
bereitzustellen,
-
und eine mit der ersten und zweiten Nachschlagetabelle verbundene Recheneinrichtung,
die die ersten und zweiten Ausgangsdaten empfangt, nach Empfang der ersten und
zweiten Ausgangsdaten die Operation (I1²-I2²) durchführt und ein (I1²-I2²)
entsprechendes Ausgangssignal liefert.
-
Die Abbildung zeigt ein Blockschaltbild, in dem beispielhaft ein erfindungsgemäßes
Bildverarbeitungsgerät dargestellt ist.
-
Ein erfindungsgemäßes Bildverarbeitungsgerat ist mit zwei dyadischen
Nachschlagetabellen (D-LUT) 10, 20 ausgestattet, die jeweils aus einem RAM bestehen. Die dyadischen
Nachschlagetabellen 10, 20 haben jeweils einen ersten Eingang IN1 für die erste
Adressenstelle, einen zweiten Eingang IN2 für die zweite Adressenstelle und einen
Datenausgang OUT.
-
Unter der Annahme, daß am ersten Eingang IN1 der dyadischen Nachschlagetabelle 10
Bilddaten I1 und am zweiten Eingang IN2 Daten I2 anliegen, wird das auf einer
vorgeschriebenen Funktion f&sub1; beruhende Operationsergebnis f&sub1;(I1, I2) als Wert bei der Adresse
[I1I2] gespeichert. Unter der weiteren Annahme, daß am ersten Eingang IN1 der
dyadischen Nachschlagetabelle 20 Bilddaten I1' und am zweiten Eingang IN2 Daten I2'
anliegen, wird das auf einer vorgeschriebenen Funktion f&sub2; beruhende Operationsergebnis
f&sub2;(I1', I2') als Wert bei der Adresse [I1'I2'] gespeichert.
-
Wenn die Daten I1 und I2 den jeweiligen ersten und zweiten Eingängen zugeführt
werden, dann geben die dyadischen Nachschlagetabellen 10, 20 Daten aus. Dabei dienen
die bei den entsprechenden Adressen [I1I2] gespeicherten Werte f&sub1;(I1, I2) und f&sub2;(I1, I2)
als Operationsergebnisse O1 bzw. O2, so daß eine Operation zwischen den Bildern
durchgeführt werden kann.
-
Die Eingangsseiten der dyadischen Nachschlagetabellen 10, 20 sind mit den
Ausgangsseiten von Bildspeichern 40, 50 derart verbunden, daß die Bilddaten I1 eines der beiden
Bilder an den ersten Eingang IN1 und die Bilddaten I2 des anderen Bildes an den zweiten
Eingang IN2 gelangen.
-
Die Ausgangsseiten der zwei dyadischen Nachschlagetabellen 10, 20 sind mit einer
Bildrecheneinheit (APU) 30 verbunden. Wenn in diese die Daten O1 von der dyadischen
Nachschlagetabelle 10 und die Daten O2 von der dyadischen Nachschlagetabelle 20
eingegeben werden, dann führt die Bildrecheneinheit 30 eine auf einer vorgeschriebenen
Funktion g beruhende Operation aus.
-
Das Ergebnis O der Operation wird z. B. einem mit dem Ausgang der Recheneinheit
verbundenen Bildprozessor 60 zugeführt.
-
In Fig. 1 wird das Ausgangssignal O1 der dyadischen Nachschlagetabelle 10 nötigenfalls
einem Bildspeicher oder einem Zwischenspeicher übergeben. Die Anordnung ist
dergestalt, daß mit dem Ausgangssignal O1 ein neues Bild entstehen kann oder daß das
Ausgangssignal O1 als Zwischenergebnis verwendet werden kann, wie es für bestimmte
Arten von Bildverarbeitung erforderlich ist.
-
Wenn man unter Einsatz des erfindungsgemäßen Bildverarbeitungsgeräts eine Operation,
z. B. I1²-I2², zwischen zwei Bildern durchführen möchte, dann werden vorab auf den
Funktionen f&sub1; = I1 + I2 bzw. f&sub2; = I1-I2 basierende Daten bei der Adresse [I1I2] der
dyadischen Nachschlagetabelle 10 bzw. 20 gespeichert, und die Bildrecheneinheit 30
wird so eingerichtet, daß sie die Operation g = O1 · O2 ausführen kann.
-
Wenn die zu den beiden Bildern gehörenden Bilddaten I1 und I2 aus den Bildspeichern
40, 50 ausgelesen und den dyadischen Nachschlagetabellen 10, 20 zugeführt werden,
betrachtet die dyadische Nachschlagetabelle 10 den kombinierten Wert aus I1 und I2 als
Adresseneingang, liest den bei der Adresse [I1I2] gespeicherten Wert I1 + I2 und gibt
den Wert als O1 aus.
-
Gleichzeitig betrachtet die dyadische Nachschlagetabelle 20 den kombinierten Wert aus
I1 und I2 als Adresseneingang, liest den bei der Adresse [I1I2] gespeicherten Wert
I1-I2 und gibt den Wert als O2 aus.
-
Die Werte O1 und O2 werden unmittelbar der mit den Ausgängen der
Nachschlagetabellen verbundenen Bildrecheneinheit 30 zugeführt, wo die Werte miteinander multipliziert
werden. Das Ergebnis O1 · O2 der Multiplikation, also I1²-I2², wird an den extern
angeordneten Bildprozessor 60 weitergeleitet.
-
Wie aus dem oben Dargestellten hervorgeht, wird die Operation g{f&sub1;(I1, I2), f&sub2;(I1, I2)}
durch eine einzige Manipulation bezüglich der zwei Bilddatenwörter I1, I2 ausgeführt.
Ein Speicher für die vorübergehende Speicherung von Zwischenergebnissen ist nicht
erforderlich.
-
Entsprechend dem oben beschriebenen erfindungsgemäßen Bildverarbeitungsgerät kann
die Verarbeitung selbst dann in einer kleinen Zahl von Zyklen geschehen, wenn die
Funktionsberechnung zwischen einer Mehrzahl von Bildern kompliziert Ast. Dies
ermöglicht eine deutliche Erhöhung der Bildverarbeitungsgeschwindigkeit.