JP2010073037A - 画像処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】既に実績のあるパイプライン処理回路の設計変更を行う必要なく、新たな入力画像を受け付けることができない事態を挟んでも、正確にパイプライン処理を行うことができる画像処理装置を提供することを目的とする。
【解決手段】入力画像を記憶する入力画像記憶手段２と、クロックパルスが供給される毎に、入力画像記憶手段２に記憶された入力画像を受け付けて画像処理を行うパイプライン処理手段１であって、クロックパルスが供給されない際には、直前のクロックパルスが供給されたときに受け付けた入力画像を画像処理するパイプライン処理手段１と、入力画像記憶手段２に入力画像が記憶されているか否かを判断し、記憶されていないと判断した際には、パイプライン処理手段１へのクロックパルスの供給を停止させるクロックパルス供給停止手段４と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、パイプライン処理を行う画像処理装置に関し、既に実績のあるパイプライン処理回路の設計変更を行うことなく、新たな入力画像を受け付けることができない事態を挟んでも、正確なパイプライン処理を行うことができる画像処理装置に関するものである。

ファクシミリ装置、イメージスキャナ、コピー機などの画像処理装置の中には、１つの画像処理手段が、全ての入力画像に対して複数の画像処理を行うのではなく、特許文献１に示すように、複数の画像処理手段が、これらの配列順に入力画像を所定量づつ受け付けて画像処理を行うパイプライン処理を行って、画像処理の高速化を実現した画像処理装置が存在する。

図５は、このようなパイプライン処理回路の一例を示す図である。図５に示すパイプライン処理回路１００では、第１の画像処理回路１０１及び第２の画像処理回路１０２が直列に配列されている。

第１の画像処理回路１０１及び第２の画像処理回路１０２は、入力画像を所定量づつ受け付けて画像処理を行う。第１の画像処理回路１０１は入力画像を画像処理し、第２の画像処理回路１０２は前段の画像処理回路１０１により画像処理された入力画像を画像処理する。尚、第１の画像処理回路１０１及び第２の画像処理回路１０２が行う画像処理は種々の画像処理が考えられ、例えば、ガンマ補正処理やシェーディング処理などが考えられる。

フリップフロップ回路１０３〜１０５は、図示しないクロックパルス発生回路から発生するクロック信号に基づいて以下の処理を行う。

フリップフロップ回路１０３は、第１の画像処理回路１０１の前段に設けられており、所定量の入力画像の保持及び第１の画像処理回路１０１への出力を行う。また、フリップフロップ回路１０４は、第１の画像処理回路１０１と第２の画像処理回路１０２との間に設けられており、第１の画像処理回路１０１により画像処理された前記所定量の入力画像の記憶及び第２の画像処理回路１０２への出力を行う。また、フリップフロップ回路１０５は、第２の画像処理回路１０２により画像処理された前記所定量の入力画像の記憶及び最終出力としての出力を行う。

尚、フリップフロップ回路１０３〜１０５は、各々、前記所定量の入力画像を保持すべく、複数ビット分のフリップフロップ回路がパラレル接続されたレジスタであってもよい。

このように、パイプライン処理回路１００は、入力画像を所定量づつ受け付けて、第１の画像処理回路１０１及び第２の画像処理回路１０２により順次画像処理を行って最終出力として出力するので、異なる入力画像の画像処理を同時に行うことができ、そのために、１つの画像処理手段が、全ての入力画像に対して複数の画像処理を行う場合に比べて、画像処理を高速化することができる。
特開平７−７３３１９号公報

ところで、このようなパイプライン処理回路１００において、入力画像を一旦メモリに記憶させてから、最前段のフリップフロップ回路１０３へ出力する場合がある。一方、メモリは、入力画像の記憶の他、図示しない制御回路のプログラムデータを記憶する用途や、制御回路の作業領域としての用途などを有することもあるので、このような場合、メモリへのアクセスが競合して、最前段のフリップフロップ回路１０３がクロックパルスに同期して入力画像を受け付けることができない場合がある。

パイプライン処理回路１００は、このような事態を挟んだ場合には、メモリへのアクセスが成功するまでの間、フリップフロップ回路１０３から後段の第１の画像処理回路１０１及び第２の画像処理回路１０２、そして、後段のフリップフロップ回路１０４，１０５へ、入力画像を出力することができないので、第１の画像処理回路１０１及び第２の画像処理回路１０２が入力画像を画像処理できず、そのため、メモリへのアクセスができない事態を挟んだ場合、正確なパイプライン処理を行うことができない。

そのため、以下に示すパイプライン処理回路２００を用いることが考えられる。図６は、改良を行ったパイプライン処理回路の例を示す図である。

図６に示すパイプライン処理回路２００では、図５に示すパイプライン処理回路１００において、フリップフロップ回路１０３〜１０５の各々の前段にフィードバック回路１０６〜１０８が設けられている。フィードバック回路１０６〜１０８は、入力画像の入力と、フリップフロップ回路１０３〜１０５から帰還する入力画像の入力とを選択するマルチプレクサで構成されており、入力画像停止信号が入力された際には、フリップフロップ回路１０３〜１０５から帰還される入力画像の入力を選択するよう構成されている。

このようなパイプライン処理回路２００は、入力画像が停止した際には、全てのマルチプレクサがフリップフロップ回路１０３〜１０５から帰還した入力画像の入力を選択するので、フリップフロップ回路１０３〜１０５から帰還する入力画像を、フリップフロップ回路１０３〜１０５において保持するとともに、後段の第１の画像処理回路１０１及び第２の画像処理回路１０２に出力でき、そのために、第１の画像処理回路１０１及び第２の画像処理回路１０２が、フリップフロップ回路１０３〜１０５から出力された入力画像を画像処理に利用でき、メモリへのアクセスができない事態を挟んでも、パイプライン処理を正確に行うことができる。

ところが、このようなパイプライン処理回路２００は、すべてのフリップフロップ回路１０３〜１０５の前段にフィードバック回路１０６〜１０８を設ける必要があり、既に実績のあるパイプライン処理回路１００を設計変更する必要がある。しかしながら、パイプライン処理回路はタイミング設計が難しく、実績のあるパイプライン処理回路１００の設計変更は難易度が高い。

本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、既に実績のあるパイプライン処理回路の設計変更を行うことなく、新たな入力画像を受け付けることができない事態を挟んでも、正確なパイプライン処理を行うことができる画像処理装置を提供することを目的とするものである。

請求項１に記載の発明の画像処理装置は、前段の画像処理手段により画像処理された入力画像を、後段の画像処理手段により画像処理するパイプライン処理を行う画像処理装置において、入力画像を記憶する入力画像記憶手段と、クロックパルスが供給される毎に、前記入力画像記憶手段に記憶された前記入力画像を受け付けて前記画像処理を行うパイプライン処理手段であって、前記クロックパルスが供給されない際には、直前の前記クロックパルスが供給されたときに受け付けた入力画像を画像処理するパイプライン処理手段と、前記入力画像記憶手段に前記入力画像が記憶されているか否かを判断し、記憶されていないと判断した際には、前記パイプライン処理手段への前記クロックパルスの供給を停止させるクロックパルス供給停止手段と、を備えることを特徴とする。

この請求項１に記載の発明によれば、クロックパルスが供給される毎に、入力画像記憶手段に入力画像が記憶されている際には、入力画像記憶手段に記憶された入力画像を受け付けて前記画像処理を行う。ここに、入力画像記憶手段に記憶された入力画像は、記憶手段に予め記憶されている入力画像を入力画像記憶手段が読み取り、そして記憶した入力画像である。

一方、入力画像記憶手段に入力画像が記憶されていない際には、クロックパルス供給停止手段は、パイプライン処理手段へのクロックパルスの供給を停止させて、パイプライン処理手段に対し、直前の前記クロックパルスが供給されたときに受け付けた入力画像を画像処理させる。

したがって、パイプライン処理手段は、メモリへのアクセスが競合して入力画像を受け付けることができない際には、直前にクロックパルスが供給された際に保持された入力画像を画像処理することができ、そのため、既に実績のあるパイプライン処理回路の設計変更を行う必要なく、新たな入力画像を受け付けることができない事態を挟んでも、正確にパイプライン処理を行うことができる画像処理装置を提供できる。

請求項２に記載の発明の画像処理装置は、請求項１に記載の発明の画像処理装置であって、前記パイプライン処理手段は、前記クロックパルスが供給される毎に前記入力画像を保持し、保持した前記入力画像を次の前記クロックパルスが供給されるまでの間出力する複数のフリップフロップ回路と、前記複数のフリップフロップ回路から出力された前記入力画像を画像処理する複数の画像処理手段と、を備えて構成されてなる。

この請求項２に記載の発明によれば、複数のフリップフロップ回路が、クロックパルスが供給される毎に入力画像を保持し、次のクロックパルスが供給されるまでの間は、保持した入力画像を出力する。複数の画像処理手段は、このように、複数のフリップフロップ回路が保持及び出力した入力画像を画像処理する。

そのため、クロックパルスの供給が停止した場合には、複数のフリップフロップ回路からは、直前に供給されたクロックパルスに同期して保持した入力画像が出力されるので、複数の画像処理回路が、クロックパルスの供給が停止した場合でもフリップフロップ回路から出力された画像を処理できる。したがって、既に実績のあるパイプライン処理回路（図５）の設計変更を行う必要なく、入力画像を受け付けることができない事態を挟んでも、正確にパイプライン処理を行うことができる画像処理装置を提供することができる。

請求項３に記載の発明の画像処理装置は、請求項１又は請求項２に記載の画像処理装置であって、前記クロックパルス供給停止手段は、前記パイプライン処理手段へ供給される前記クロックパルスをマスク処理することを特徴とする。そのため、クロックパルス供給手段からパイプライン処理手段へ供給されるクロックパルスを容易に停止させることができる。

請求項１に記載の発明によれば、クロックパルスが供給される毎に、入力画像記憶手段に入力画像が記憶されている際には、入力画像記憶手段に記憶された入力画像を受け付けて画像処理を行う。

一方、入力画像記憶手段に入力画像が記憶されていない際には、クロックパルス供給停止手段は、パイプライン処理手段へのクロックパルスの供給を停止させて、パイプライン処理手段に対し、直前のクロックパルスが供給されたときに受け付けた入力画像を画像処理させる。

したがって、パイプライン処理手段は、メモリへのアクセスが競合して入力画像を受け付けることができない際には、直前にクロックパルスが供給された際に保持された入力画像を画像処理することができ、そのため、既に実績のあるパイプライン処理回路の設計変更を行うことなく、新たな入力画像を受け付けることができない事態を挟んでも、正確にパイプライン処理を行うことができる画像処理装置を提供できる。

請求項２に記載の発明によれば、複数のフリップフロップ回路が、クロックパルスが供給される毎に入力画像を保持し、次のクロックパルスが供給されるまでの間は、保持した入力画像を出力する。複数の画像処理手段は、このように、複数のフリップフロップ回路が保持及び出力した入力画像を画像処理する。

そのため、クロックパルスの供給が停止した場合には、複数のフリップフロップ回路からは、直前に供給されたクロックパルスに同期して保持した入力画像が出力されるので、複数の画像処理回路が、クロックパルスの供給が停止した場合でもフリップフロップ回路から出力された画像を処理できる。したがって、既に実績のあるパイプライン処理回路（図５）の設計変更を行う必要なく、入力画像を受け付けることができない事態を挟んでも、正確にパイプライン処理を行うことができる画像処理装置を提供することができる。

請求項３に記載の発明によれば、クロックパルス供給停止手段は、パイプライン処理手段へ供給されるクロックパルスをマスク処理する。そのため、パイプライン処理手段へ供給されるクロックパルスを容易に停止させることができる。

以下、本発明の一実施形態に係る画像処理装置について説明する。図１は、本発明の実施形態に係る画像処理装置の一例を示す図である。

図１に示す画像処理装置Ａにおいて、パイプライン処理回路１（パイプライン処理手段）の前段には入力バッファ２（入力画像記憶手段）が接続されており、パイプライン処理回路１の後段には出力バッファ３が接続されている。

パイプライン処理回路１の構成は、図５に図示したパイプライン処理回路１００と同様であり、フリップフロップ回路１０３〜１０５に対して、クロックパルスマスク回路４でマスク処理されていないクロックパルスが入力される。尚、このパイプライン処理回路１において、画像処理回路１０１及び画像処理回路１０２は、画像処理手段を構成している。

入力バッファ２では、図示しないクロックパルス発生回路から出力されるクロックパルスに同期して、メモリ６（記憶手段）に予め記憶されている入力画像の読み出し及び書き込みが行われる。尚、メモリ６としては、例えば、ラインメモリ、ページメモリなどが考えられる。

出力バッファ３では、前記クロックパルスに同期して、パイプライン処理回路１から出力される出力画像の書き込み及び読み出しが行われ、書き込まれた出力画像が後段の構成要素（図示しない画像メモリなど）へ出力される。

クロックパルスマスク回路４（クロックパルス供給停止手段）は、クロックパルスをマスク処理することにより、パイプライン処理回路１へ供給されるクロックパルスを停止させる。

制御回路５は、少なくとも、先述の構成要素を制御するために設けられており、少なくとも、入力バッファ２に入力画像が記憶されていない際には、クロックパルスマスク回路４がパイプライン処理回路１へ供給するクロックパルスをマスク処理するために必要なマスク信号ｓｉｇを出力する。尚、マスク処理の詳細については後述する。

図２は、クロックパルスマスク回路４の回路構成の一例を示す図である。

図２において、クロックパルスマスク回路４は、２つの入力端子を有したＡＮＤゲート４０と、ＮＯＴゲート４１とで構成されており、ＡＮＤゲートの一方の入力端子Ｔ１にはＮＯＴゲート４１で反転されたマスク信号ｓｉｇが入力され、他方の入力端子Ｔ２にはクロックパルスが入力されるようになっている。ここに、マスク信号ｓｉｇは、ハイレベル（以下、Ｈレベルという）でクロックパルスのマスク処理を要求する信号である。

このようなクロックパルスマスク回路４において、マスク信号ｓｉｇがローレベル（以下、Ｌレベルという）でありクロックパルスのマスク処理を要求していない場合には、ＮＯＴゲート４１の入力端子Ｔ４はＬレベルであるので、ＮＯＴゲート４１の出力端子Ｔ５はＨレベルとなり、ＡＮＤゲート４０の入力端子Ｔ１の電圧レベルがＨレベルとなる。

このように、マスク信号ｓｉｇがＬレベルである場合には、ＡＮＤゲート４０の入力端子Ｔ１の電圧レベルが常時Ｈレベルとなっているので、ＡＮＤゲート４０の出力端子Ｔ３から出力されるクロックパルスの電圧レベルは、ＡＮＤゲート４０の入力端子Ｔ２に入力されるクロックパルスの電圧レベルによって一義的に決定される。

一方、クロックパルスマスク回路４において、マスク信号ｓｉｇがＨレベルでありクロックパルスのマスク処理を要求している場合には、ＮＯＴゲート４１の入力端子Ｔ４はＨレベルであるので、ＮＯＴゲート４１の出力端子Ｔ５はＬレベルとなり、ＡＮＤゲート４０の入力端子Ｔ１の電圧レベルがＬレベルとなる。

このように、マスク信号ｓｉｇがＨレベルである場合には、ＡＮＤゲート４０の入力端子Ｔ１の電圧レベルが常時Ｌレベルとなっているので、ＡＮＤゲート４０の出力端子Ｔ３から出力されるクロックパルスの電圧レベルは、ＡＮＤゲート４０の入力端子Ｔ２に入力されるクロックパルスの電圧レベルがＨレベルかＬレベルかにかかわらず、Ｌレベルとされる。

このように、クロックパルスマスク回路４は、マスク信号ｓｉｇがＨレベルで入力されている場合には、パイプライン処理回路１へ供給されるクロックパルスの電圧レベルがＬレベルとされるので、簡易な構成で、パイプライン処理回路１へ供給されるクロックパルスの供給を停止させることができる。

図３は、画像処理装置Ａのクロックパルスマスク処理の概要を説明するためのフローチャートを示している。

制御回路５は、クロックパルスの立上りを検出する毎に、以下の処理を行うことにより、パイプライン処理回路１へのクロックパルスの供給を制御する。

図示するフローチャートに示すように、制御回路５は、クロックパルスの立上りを検出した際には（ステップＳ１；Ｙ）、入力バッファ２へ入力画像が記憶されているか否かを判断する（ステップＳ２）。そして、入力バッファ２へ入力画像が記憶されていると判断しなかった際には（ステップＳ２；Ｎ）、クロックパルスをマスクすることにより、パイプライン処理回路１へのクロックパルスの供給を停止させる。一方、入力バッファ２へ入力画像が記憶されていると判断した際には（ステップＳ２；Ｙ）、クロックパルスをマスクせずに、パイプライン処理回路１へのクロックパルスを１パルス分供給させる。

このように、画像処理装置Ａは、制御回路５が、クロックパルスの立上りを検出する毎に、入力画像が入力バッファ２へ記憶されているか否かを判断し、入力画像が入力バッファ２へ記憶されていないと判断した際には、メモリ６に記憶された入力画像の読み出しができないことを意味するので、パイプライン処理回路１へのクロックパルスの供給を停止させる。そのため、パイプライン処理回路１は、直前にクロックパルスが供給された際に保持した入力画像の画像処理を行うことができる。

また、画像処理装置Ａは、入力画像が入力バッファ２へ記憶されていると判断した際には、メモリ６に記憶された入力画像の読み出しができることを意味するので、パイプライン処理回路１へのクロックパルスの供給を停止させずに、メモリ６から読み出された入力画像を画像処理できる。

図４は、クロックパルス及びクロックパルスに基づいてパイプライン処理回路１において保持及び出力される入力画像を示すタイムチャートであり、図４（ａ）は通常時（入力バッファ２に入力画像が記憶されている状態）におけるタイムチャートを示し、図４（ｂ）はメモリ６へのアクセス競合時（入力バッファ２に入力画像が記憶されていない状態）におけるタイムチャートを示している。

尚、図中、ＦＦ１０３とはフリップフロップ回路１０３（図５）のことをいい、ＦＦ１０４とはフリップフロップ回路１０４（図５）のことをいい、ＦＦ１０５とはフリップフロップ回路１０５（図５）のことをいう。

以下、図４に示すタイムチャートについて、図５を参照しながら説明する。

［通常時］
パイプライン処理回路１において、ＦＦ１０３は、順次入力画像Ｄ１〜Ｄ４が入力される。そして、クロックパルスＣＬＫ１が入力された際には、クロックパルスＣＬＫ１の立上りに同期して入力画像Ｄ１を保持し、次のクロックパルスＣＬＫ２が入力されるまでの間、保持した入力画像Ｄ１を出力する。ＦＦ１０３から出力された入力画像Ｄ１は、画像処理回路１０１により画像処理に用いられてＦＦ１０４に出力され、クロックパルスＣＬＫ２の立上りに同期して、ＦＦ１０４は入力画像Ｄ１を保持し、ＦＦ１０３は新たな入力画像Ｄ２を保持する。

ＦＦ１０３，１０４は、次のクロックパルスＣＬＫ３が入力されるまでの間、保持した入力画像Ｄ２，Ｄ１を出力する。ＦＦ１０４から出力された入力画像Ｄ１は、画像処理回路１０２により画像処理に用いられてＦＦ１０５に出力され、ＦＦ１０３〜１０５は、クロックパルスＣＬＫ３の立上りに同期して入力画像Ｄ３，Ｄ２，Ｄ１を保持し、次のクロックパルスＣＬＫ４が入力されるまでの間、保持した入力画像Ｄ３，Ｄ２，Ｄ１を出力し、以下、同様の処理を繰り返す。

［メモリ６へのアクセス競合時］
パイプライン処理回路１への供給が停止するクロックパルスをクロックパルスＣＬＫ４として以下説明する。

図４に示すように、クロックパルスＣＬＫ４の供給が停止した際には、ＦＦ１０３〜１０５が、直前に供給されたクロックパルスＣＬＫ３の立上りの際に保持した入力画像Ｄ３，Ｄ２，Ｄ１を出力している。

そのため、パイプライン処理回路１において、クロックパルスＣＬＫ４の供給が停止しても、ＦＦ１０３〜１０５の各々が直前のクロックパルスＣＬＫ３の立上りの際に保持した入力画像Ｄ３，Ｄ２，Ｄ１が、画像処理回路１０１及び画像処理回路１０２へ出力されるため、画像処理回路１０１及び画像処理回路１０２が、入力画像Ｄ３，Ｄ２，Ｄ１を画像処理することができる。

このように、本発明の画像処理装置Ａによれば、従来のパイプライン処理回路１００と同じ構成のパイプライン処理回路１の他に、少なくとも、入力バッファ２、クロックパルスマスク回路４、制御回路５を備えるだけで、メモリ６へのアクセスが競合してメモリに記憶された入力画像をパイプライン処理回路１が受け付けることができない事態を挟んだ場合にも、直前にクロックパルスが供給された際に保持した入力画像を用いた画像処理ができる。

そのため、クロックパルス発生回路そのものには改良を加える必要なく、既に実績のあるパイプライン処理回路を用いて、容易に、メモリ６へのアクセスが競合して入力画像を読み出せない事態を挟んでも正確なパイプライン処理ができる本発明の画像処理装置Ａを製造できる。また、メモリに記憶された入力画像をパイプライン処理回路１が受け付けることができない場合には、パイプライン処理回路１へのクロックパルスの供給が停止されるため、クロックパルスの供給に要する消費電力の削減ができる。

本発明の実施形態に係る画像処理装置の一例を示す図である。 クロックパルスマスク回路の回路構成の一例を示す図である。 画像処理装置のクロックパルスマスク処理の概要を説明するためのフローチャートを示している。 クロックパルス及びクロックパルスに基づいてパイプライン処理回路において保持及び出力される入力画像を示すタイムチャートであり、図４（ａ）は通常時（入力バッファに入力画像が記憶されている状態）におけるタイムチャートを示し、図４（ｂ）はメモリへのアクセス競合時（入力バッファに入力画像が記憶されていない状態）におけるタイムチャートを示している。 従来のパイプライン処理回路を示す図である（その１）。 従来のパイプライン処理回路を示す図である（その２）。

符号の説明

Ａ 画像処理装置
１ パイプライン処理回路
２ 入力バッファ
４ クロックパルスマスク回路
１０３〜１０５ フリップフロップ回路
１０１，１０２ 画像処理回路

Claims (3)

1. 前段の画像処理手段により画像処理された入力画像を、後段の画像処理手段により画像処理するパイプライン処理を行う画像処理装置において、
   入力画像を記憶する入力画像記憶手段と、
   クロックパルスが供給される毎に、前記入力画像記憶手段に記憶された前記入力画像を受け付けて前記画像処理を行うパイプライン処理手段であって、前記クロックパルスが供給されない際には、直前の前記クロックパルスが供給されたときに受け付けた入力画像を画像処理するパイプライン処理手段と、
   前記入力画像記憶手段に前記入力画像が記憶されているか否かを判断し、記憶されていないと判断した際には、前記パイプライン処理手段への前記クロックパルスの供給を停止させるクロックパルス供給停止手段と、
   を備えることを特徴とする画像処理装置。
2. 前記パイプライン処理手段は、
   前記クロックパルスが供給される毎に前記入力画像を保持し、保持した前記入力画像を次の前記クロックパルスが供給されるまでの間出力する複数のフリップフロップ回路と、前記複数のフリップフロップ回路から出力された前記入力画像を画像処理する複数の画像処理手段と、
   を備えて構成されてなる請求項１に記載の画像処理装置。
3. 前記クロックパルス供給停止手段は、前記パイプライン処理手段へ供給される前記クロックパルスをマスク処理することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像処理装置。

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