JP2008262479A - 画像検証装置および画像検証方法 - Google Patents

Abstract

【課題】画像処理回路の論理検証時に、極めて少ないデータ量の比較によって画像処理回路に障害があるか否かを検証すること。
【解決手段】入力パターンデータ２１に応じて、期待値画像データ生成部２により期待値画像データを生成し、期待値画像データ圧縮部３により不可逆な演算処理を行って、動画像の１ページ分ずつ、期待値画像データよりもサイズの小さい期待値画像圧縮データを生成する。入力パターンデータ２１に応じて、検証対象の画像処理回路１１により結果画像データを生成し、結果画像データ圧縮部５により、期待値画像データに対するのと同じ演算処理を行って、動画像の１ページ分ずつ、結果画像データよりもサイズの小さい結果画像圧縮データを生成する。そして、比較部６により、期待値画像圧縮データと結果画像圧縮データを比較することによって、画像処理回路１１の論理検証を行う。
【選択図】図２

Description

この発明は、動画像データを処理する画像処理回路の論理検証を行う画像検証装置および画像検証方法に関する。

従来、画像処理回路の設計段階において、回路の論理検証が行われる。その論理検証は、論理シミュレータやエミュレータで検証対象の画像処理回路を動作させて生成した結果画像データと、予め期待値作成ソフトウェアにより作成した期待値画像データを比較することによって行われる。比較の結果、両データが一致すれば、検証対象の画像処理回路には障害がなく、一致しなければ、障害があることがわかる。

このような、論理検証に関連する技術として、次のような期待値の照合技術が公知である。この技術は、シミュレーション結果を示す第１の要素データと期待値を示す第２の要素データとの差を要素毎の誤差データとして算出し、この誤差データの各々の値に応じて第１の画素データを分類するように画素毎の群データを作成し、この群データを参照して、小さい値の誤差データを有する群に属する画素を第１の画素データを反映した態様で、かつ大きい値の誤差データを有する群に属する画素を他の態様で、１つの画面に表示することを特徴とする（例えば、特許文献１参照。）。

特開平７−１４６８８２号公報

しかしながら、一般に、画像データは、極めて大きいサイズを有する。そのため、比較を行うための検証モデルや検証環境、また、検証時間に多くの資源が必要となり、検証工数が増大するという問題点がある。

この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、画像処理回路の論理検証時に、極めて少ないデータ量を比較することによって画像処理回路に障害があるか否かを検証することができる画像検証装置および画像検証方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明にかかる画像検証装置および画像検証方法は、以下の特徴を有する。入力パターンに応じて期待値画像データを生成し、不可逆な演算処理を行って、動画像の１ページ分ずつ、期待値画像データよりもサイズの小さい期待値画像圧縮データを生成する。また、入力パターンに応じて検証対象の画像処理回路により結果画像データを生成し、期待値画像データに対するのと同じ演算処理を行って、動画像の１ページ分ずつ、結果画像データよりもサイズの小さい結果画像圧縮データを生成する。そして、期待値画像圧縮データと結果画像圧縮データを比較することによって、画像処理回路の論理検証を行う。

この発明によれば、期待値画像データよりもサイズの小さい期待値画像圧縮データと、結果画像データよりもサイズの小さい結果画像圧縮データを比較した際に、検証対象の画像処理回路に障害がなければ両データが一致し、障害があれば両データが一致しない。従って、期待値画像圧縮データと結果画像圧縮データの比較を行うことによって、検証対象の画像処理回路に障害があるか否かがわかる。

本発明にかかる画像検証装置および画像検証方法によれば、画像処理回路の論理検証時に、極めて少ないデータ量を比較することよって画像処理回路に障害があるか否かを検証することができるという効果を奏する。

以下に添付図面を参照して、この発明にかかる画像検証装置および画像検証方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。

（画像検証装置のハードウェア構成）
まず、この発明の実施の形態にかかる画像検証装置のハードウェア構成について説明する。図１は、この発明の実施の形態にかかる画像検証装置のハードウェア構成を示すブロック図である。

図１において、画像検証装置１は、ＣＰＵ１０１と、ＲＯＭ１０２と、ＲＡＭ１０３と、ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）１０４と、ＨＤ（ハードディスク）１０５と、ＦＤＤ（フレキシブルディスクドライブ）１０６と、着脱可能な記録媒体の一例としてのＦＤ（フレキシブルディスク）１０７と、ディスプレイ１０８と、Ｉ／Ｆ（インターフェース）１０９と、キーボード１１０と、マウス１１１と、スキャナ１１２と、プリンタ１１３と、を備えている。また、各構成部は、バス１００によってそれぞれ接続されている。

ここで、ＣＰＵ１０１は、画像検証装置１の全体の制御を司る。ＲＯＭ１０２は、ブートプログラムなどのプログラムを記憶している。ＲＡＭ１０３は、ＣＰＵ１０１のワークエリアとして使用される。ＨＤＤ１０４は、ＣＰＵ１０１の制御に従ってＨＤ１０５に対するデータのリード／ライトを制御する。ＨＤ１０５は、ＨＤＤ１０４の制御で書き込まれたデータを記憶する。

ＦＤＤ１０６は、ＣＰＵ１０１の制御に従ってＦＤ１０７に対するデータのリード／ライトを制御する。ＦＤ１０７は、ＦＤＤ１０６の制御で書き込まれたデータを記憶したり、ＦＤ１０７に記憶されたデータを画像検証装置１に読み取らせたりする。

また、着脱可能な記録媒体として、ＦＤ１０７のほか、ＣＤ−ＲＯＭ（ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ）、ＭＯ、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）、メモリーカードなどであってもよい。ディスプレイ１０８は、カーソル、アイコンあるいはツールボックスをはじめ、文書、画像、機能情報などのデータを表示する。このディスプレイ１０８は、例えば、ＣＲＴ、ＴＦＴ液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイなどを採用することができる。

Ｉ／Ｆ１０９は、通信回線を通じてインターネットなどのネットワーク１１４に接続され、このネットワーク１１４を介して他の装置に接続される。そして、Ｉ／Ｆ１０９は、ネットワーク１１４と内部のインターフェースを司り、外部装置からのデータの入出力を制御する。Ｉ／Ｆ１０９には、例えばモデムやＬＡＮアダプタなどを採用することができる。

キーボード１１０は、文字、数字、各種指示などの入力のためのキーを備え、データの入力を行う。また、タッチパネル式の入力パッドやテンキーなどであってもよい。マウス１１１は、カーソルの移動や範囲選択、あるいはウィンドウの移動やサイズの変更などを行う。ポインティングデバイスとして同様に機能を備えるものであれば、トラックボールやジョイスティックなどであってもよい。

スキャナ１１２は、画像を光学的に読み取り、画像検証装置１内に画像データを取り込む。なお、スキャナ１１２は、ＯＣＲ機能を持たせてもよい。また、プリンタ１１３は、画像データや文書データを印刷する。プリンタ１１３には、例えば、レーザプリンタやインクジェットプリンタを採用することができる。

（画像検証装置の機能的構成）
次に、この発明の実施の形態にかかる画像検証装置の機能的構成について説明する。図２は、この発明の実施の形態にかかる画像検証装置の機能的構成を示すブロック図である。図２に示すように、画像検証装置１は、期待値画像データ生成部２、期待値画像データ圧縮部３、記憶部４、結果画像データ圧縮部５および比較部６を備えている。

期待値画像データ生成部２は、外部から与えられる入力パターンデータ２１に応じて、期待値画像データを生成する。期待値画像データ生成部２は、例えば、入力パターンデータ２１に基づいて期待値画像データを生成する期待値ソフトウェアを、図１に示したＣＰＵ１０１が実行することにより実現される。なお、入力パターンのデータが、画像検証装置１内の記憶部４に記憶されており、その記憶部４から与えられてもよい。

期待値画像データ圧縮部３は、期待値画像データ生成部２により生成される期待値画像データに対して不可逆な演算処理を行う。その演算によって、期待値画像データよりもサイズの小さい期待値画像圧縮データが生成される。記憶部４は、期待値画像データ圧縮部３により生成される期待値画像圧縮データを記憶する。結果画像データ圧縮部５には、入力パターンデータ２１に応じて検証対象の画像処理回路（ＤＵＴ：Ｄｅｖｉｃｅ Ｕｎｄｅｒ Ｔｅｓｔ）１１により生成される結果画像データが渡される。

結果画像データ圧縮部５は、その結果画像データに対して、期待値画像データ圧縮部３と同じ演算処理を行う。その演算によって、結果画像データよりもサイズの小さい結果画像圧縮データが生成される。比較部６は、記憶部４に記憶されている期待値画像圧縮データと、結果画像データ圧縮部５により生成される結果画像圧縮データを比較する。比較部６は、期待値画像圧縮データと結果画像圧縮データが一致すれば画像処理回路１１に障害がなく、一致しなければ画像処理回路１１に障害がある、という検証結果２２を出力する。

図３は、期待値画像データ圧縮部および結果画像データ圧縮部の構成の一例を示す模式図である。図３に示すように、期待値画像データ圧縮部３および結果画像データ圧縮部５は、例えば、加算器７を有する。この加算器７は、動画像データの１枚目のフレーム３１の全画素データ３３，３４を、例えば単純な３２ビットキャリーなし加算演算により加算する。２枚目のフレーム３２の全画素データ３５，３６、および３枚目以降のフレームについても同様である。このような不可逆な演算を行う理由は、以下の通りである。

一般に、誤りのある画像処理回路により生成される画像データには、一度、誤りが発生すると、それ以降、誤りが連続して、または繰り返して発生する、という特徴がある。また、画像データは、フレームなどの単位に分かれている。本実施の形態では、このような画像データの特性に着目し、初回のシミュレーションの実行時に、画像処理回路の障害発生箇所を特定するのではなく、画像処理回路に障害があるか否かだけを確認する。従って、本実施の形態では、従来のように、期待値画像データと結果画像データのすべてについて比較を行う必要がない。

デジタル画像は、素子ごとに規定のビット数で表す数値の集合である。例えば、ＳＤ解像度の画像をＹＵＹＶ形式のデジタルデータで示す場合、画像１枚（１フレーム）当たり１３８０キロバイト（７２０×４８０×４）の容量が必要となる。同様のデータに対して、本実施の形態のように、単純な３２ビットキャリーなし加算演算を行うと、画像１枚当たりのデータ量は、例えば、０ｘＦＦＦＦ＿ＦＦＦＦ＋０ｘ１＝０ｘ０のように４バイト以下に必ず縮小する。つまり、図３に符号３７で示す１枚目合計値、および符号３８で示す２枚目合計値の各データ量は、４バイトとなる。初回の論理検証では、障害が発生した画素の位置を特定することよりも、障害の有無を判定することが重要であるので、この程度の精度で十分である。

なお、上述した期待値画像データ生成部２、期待値画像データ圧縮部３、結果画像データ圧縮部５および比較部６は、具体的には、例えば、図１に示したＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３、ＨＤ１０５などの記録媒体に記録されたプログラムを、ＣＰＵ１０１が実行することによって、またはＩ／Ｆ１０９によって、その機能を実現する。また、記憶部４は、例えば、図１に示したＲＡＭ１０３により実現される。また、画像処理回路１１は、図１に示したＩ／Ｆ１０９を介して画像検証装置１に接続される。また、検証結果２２は、図１に示したディスプレイ１０８に表示されたり、プリンタ１１３により印刷される。

（画像検証処理手順）
次に、この発明の実施の形態にかかる画像検証装置の処理手順について説明する。図４は、この発明の実施の形態にかかる画像検証装置の処理手順を示すフローチャートである。図４に示すように、画像処理回路１１の論理検証が開始されると、まず、画像パラメータが決定される（ステップＳ１）。画像パラメータが決定すると、次のステップＳ２〜ステップＳ４とステップＳ５〜ステップＳ７が平行して行われる。

ステップＳ２では、期待値画像データ生成部２により、入力パターンデータ２１に対して期待値ソフトウェアによる画像処理が行われ、期待値画像データが生成される。次いで、ステップＳ３では、期待値画像データ圧縮部３により、ステップＳ２で得られた期待値画像データに対して演算が行われる。それによって、期待値画像圧縮データが生成される（ステップＳ４）。一方、ステップＳ５では、シミュレータにより画像処理回路１１を動作させて入力パターンデータ２１に対する画像処理が行われ、結果画像データが生成される。次いで、ステップＳ６では、結果画像データ圧縮部５により、ステップＳ５で得られた結果画像データに対して演算が行われる。それによって、結果画像圧縮データが生成される（ステップＳ７）。

ステップＳ８では、比較部６により、期待値画像圧縮データと結果画像圧縮データの比較が行われ、両データが一致するか否かが判断される。その結果、両データが一致すれば（ステップＳ８：Ｙｅｓ）、画像処理回路１１には障害がないという結果が得られる（ステップＳ９）。一致しなければ（ステップＳ８：Ｎｏ）、画像処理回路１１に障害があるという結果が得られる（ステップＳ１０）。

図５は、図４のステップＳ３またはステップＳ６の演算処理の詳細な手順を示すフローチャートである。図５に示すように、データ圧縮のための演算処理が開始されると、まず、画像データ（期待値画像データまたは結果画像データ）１ページ（枚）分の領域をメモリに展開する（ステップＳ２１）。次いで、１ワード単位でメモリ内容を数値化する（ステップＳ２２）。その際、画像のフォーマットについては、無視してよい。

次いで、1ページのメモリ領域について、ステップＳ２２で数値化した値を加算し、合計値を得る（ステップＳ２３）。次いで、次のページがあるかないかを判断する（ステップＳ２４）。次のページがあれば（ステップＳ２４：Ｙｅｓ）、ステップＳ２１に戻り、次のページに対して同様の処理を行う。次のページがなければ（ステップＳ２４：Ｎｏ）、図４のステップＳ３またはステップＳ６の演算処理を終了する。

（実施例１）
図６は、画像検証装置の実施例１を示すブロック図である。図６に示すように、実施例１は、例えばＳｏＣ（Ｓｙｓｔｅｍ Ｏｎ ａ Ｃｈｉｐ）の画像処理機能として、画像処理回路１１がＣＰＵ４１やＲＡＭ４２などと一緒に一チップに集積される例である。この場合、このＳｏＣのＣＰＵ４１やＲＡＭ４２を、図１に示した画像検証装置１のＣＰＵ１０１やＲＡＭ１０３の代わりに用いることができる。つまり、図２に示した期待値画像データ生成部２、期待値画像データ圧縮部３、結果画像データ圧縮部５および比較部６は、ＳｏＣのＣＰＵ４１が画像検証処理を記述したプログラムを実行することにより実現される。

また、図２に示した記憶部４は、ＳｏＣのＲＡＭ４２により実現される。ＣＰＵ４１およびＲＡＭ４２は、ＳｏＣのバス４３に接続されており、このバス４３に画像処理回路１１が接続される。検証結果は、バス４３に接続される、図示しないディスプレイやプリンタなどに出力される。実施例１では、画像処理回路１１が動作して結果画像データを生成し、ＲＡＭ４２のフレームバッファ４４に格納している間、ＣＰＵ４１により、期待値画像データの生成および期待値画像圧縮データの生成が行われる。

（実施例２）
図７は、画像検証装置の実施例２を示すブロック図である。図７に示すように、実施例２は、画像検証装置１が画像処理回路１１に外付けされる例である。この場合、画像処理回路１１は、ディスプレイ１０８へ信号を伝えるために同期信号と画像信号を出力する。この同期信号と画像信号を画像検証装置１に入力させることにより、外付けの画像検証装置１において、画像処理回路１１の論理検証が行われる。

以上説明したように、実施の形態によれば、従来よりも著しくサイズの小さい期待値画像圧縮データと、従来よりも著しくサイズの小さい結果画像圧縮データを比較することにより、画像処理回路１１に障害があるか否かがわかる。従って、検証に要する資源や工数を削減することができる。また、期待値画像圧縮データのサイズが小さいので、期待値画像圧縮データを記憶させておくメモリ領域を小さくすることができる。また、期待値画像圧縮データを記憶させておくことによって、リアルタイムに結果画像圧縮データと期待値画像圧縮データの比較を行うことができるので、障害発生の時点で直ちにシミュレーションを中断、または停止させることができる。さらに、シミュレータやエミュレータへの期待値のローディングおよび結果の書き出し時間を短縮することができる。

（付記１）動画像データを処理する画像処理回路の検証を行う画像検証装置において、入力パターンに応じて期待値画像データを生成する期待値画像データ生成手段と、前記期待値画像データ生成手段により生成される期待値画像データに対して演算処理を行って前記期待値画像データよりもサイズの小さい期待値画像圧縮データを生成する期待値画像データ圧縮手段と、前記期待値画像データ圧縮手段により生成される期待値画像圧縮データを記憶する記憶手段と、入力パターンに応じて検証対象の画像処理回路により生成される結果画像データに対して前記期待値画像データ圧縮手段と同じ演算処理を行って前記結果画像データよりもサイズの小さい結果画像圧縮データを生成する結果画像データ圧縮手段と、前記記憶手段に記憶されている期待値画像圧縮データと前記結果画像データ圧縮手段により生成される結果画像圧縮データを比較する比較手段と、を備えることを特徴とする画像検証装置。

（付記２）前記期待値画像データ圧縮手段および前記結果画像データ圧縮手段は、動画像の１ページ分ずつ、不可逆な演算を行って圧縮データを生成することを特徴とする付記１に記載の画像検証装置。

（付記３）前記不可逆な演算は、キャリーなし加算演算であり、その演算結果の下位の所定数ビットの値を圧縮データとすることを特徴とする付記２に記載の画像検証装置。

（付記４）動画像データを処理する画像処理回路の検証を行う画像検証方法において、入力パターンに応じて期待値画像データを生成する期待値画像データ生成工程と、前記期待値画像データ生成工程により生成される期待値画像データに対して演算処理を行って前記期待値画像データよりもサイズの小さい期待値画像圧縮データを生成する期待値画像データ圧縮工程と、入力パターンに応じて検証対象の画像処理回路により生成される結果画像データに対して前記期待値画像データ圧縮工程と同じ演算処理を行って前記結果画像データよりもサイズの小さい結果画像圧縮データを生成する結果画像データ圧縮工程と、前記期待値画像データ圧縮工程で生成される期待値画像圧縮データと前記結果画像データ圧縮工程により生成される結果画像圧縮データを比較する比較工程と、を含むことを特徴とする画像検証方法。

（付記５）前記期待値画像データ圧縮工程および前記結果画像データ圧縮工程では、動画像の１ページ分ずつ、不可逆な演算を行って圧縮データを生成することを特徴とする付記４に記載の画像検証方法。

（付記６）前記不可逆な演算は、キャリーなし加算演算であり、その演算結果の下位の所定数ビットの値を圧縮データとすることを特徴とする付記５に記載の画像検証方法。

以上のように、本発明にかかる画像検証装置および画像検証方法は、画像処理用ＬＳＩの設計に有用であり、特に、動画像処理用ＬＳＩの論理検証に適している。

この発明の実施の形態にかかる画像検証装置のハードウェア構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態にかかる画像検証装置の機能的構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態にかかる画像検証装置のデータ圧縮部の構成の一例を示す模式図である。 この発明の実施の形態にかかる画像検証装置の処理手順を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態にかかる画像検証装置の演算処理手順を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態にかかる画像検証装置の実施例１を示すブロック図である。 この発明の実施の形態にかかる画像検証装置の実施例２を示すブロック図である。

符号の説明

１ 画像検証装置
２ 期待値画像データ生成部
３ 期待値画像データ圧縮部
４ 記憶部
５ 結果画像データ圧縮部
６ 比較部
１１ 画像処理回路
２１ 入力パターンデータ

Claims (5)

1. 動画像データを処理する画像処理回路の検証を行う画像検証装置において、
   入力パターンに応じて期待値画像データを生成する期待値画像データ生成手段と、
   前記期待値画像データ生成手段により生成される期待値画像データに対して演算処理を行って前記期待値画像データよりもサイズの小さい期待値画像圧縮データを生成する期待値画像データ圧縮手段と、
   前記期待値画像データ圧縮手段により生成される期待値画像圧縮データを記憶する記憶手段と、
   入力パターンに応じて検証対象の画像処理回路により生成される結果画像データに対して前記期待値画像データ圧縮手段と同じ演算処理を行って前記結果画像データよりもサイズの小さい結果画像圧縮データを生成する結果画像データ圧縮手段と、
   前記記憶手段に記憶されている期待値画像圧縮データと前記結果画像データ圧縮手段により生成される結果画像圧縮データを比較する比較手段と、
   を備えることを特徴とする画像検証装置。
2. 前記期待値画像データ圧縮手段および前記結果画像データ圧縮手段は、動画像の１ページ分ずつ、不可逆な演算を行って圧縮データを生成することを特徴とする請求項１に記載の画像検証装置。
3. 前記不可逆な演算は、キャリーなし加算演算であり、その演算結果の下位の所定数ビットの値を圧縮データとすることを特徴とする請求項２に記載の画像検証装置。
4. 動画像データを処理する画像処理回路の検証を行う画像検証方法において、
   入力パターンに応じて期待値画像データを生成する期待値画像データ生成工程と、
   前記期待値画像データ生成工程により生成される期待値画像データに対して演算処理を行って前記期待値画像データよりもサイズの小さい期待値画像圧縮データを生成する期待値画像データ圧縮工程と、
   入力パターンに応じて検証対象の画像処理回路により生成される結果画像データに対して前記期待値画像データ圧縮工程と同じ演算処理を行って前記結果画像データよりもサイズの小さい結果画像圧縮データを生成する結果画像データ圧縮工程と、
   前記期待値画像データ圧縮工程で生成される期待値画像圧縮データと前記結果画像データ圧縮工程により生成される結果画像圧縮データを比較する比較工程と、
   を含むことを特徴とする画像検証方法。
5. 前記期待値画像データ圧縮工程および前記結果画像データ圧縮工程では、動画像の１ページ分ずつ、不可逆な演算を行って圧縮データを生成することを特徴とする請求項４に記載の画像検証方法。

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