JP2017123086A - 画像処理装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】
連写枚数を増やせるようにする。
【解決手段】
各処理回路14〜20はメモリ36を共有して、撮像素子10による撮像画像を逐次的に処理する。DMAC24〜30は、処理回路14〜20からの指示に従いメモリ36へのアクセス要求を発生する。調停回路38は、DMAC24〜30のアクセス要求を調停し、優先順序に従う順番で各アクセス要求をメモリコントローラ34に転送する。調停回路38は、処理回路14〜20の各々における処理の進捗度に応じて、進捗度の低い処理回路には進捗度の高い処理回路よりも高い優先順位を設定する。
【選択図】 図1
連写枚数を増やせるようにする。
【解決手段】
各処理回路14〜20はメモリ36を共有して、撮像素子10による撮像画像を逐次的に処理する。DMAC24〜30は、処理回路14〜20からの指示に従いメモリ36へのアクセス要求を発生する。調停回路38は、DMAC24〜30のアクセス要求を調停し、優先順序に従う順番で各アクセス要求をメモリコントローラ34に転送する。調停回路38は、処理回路14〜20の各々における処理の進捗度に応じて、進捗度の低い処理回路には進捗度の高い処理回路よりも高い優先順位を設定する。
【選択図】 図1
Description
本発明は、処理を並行実行する複数の処理手段がメモリを共有する画像処理装置に関する。
デジタルカメラの連写処理では、複数の処理回路が同時並列にそれぞれの処理を実行し、その処理のために同じメモリ(DRAM)へのアクセスを要求する。このようなメモリアクセスを伴う並列処理において処理性能を保証するには、ある決められた処理時間(1フレーム期間)内に全ての処理を終わらせる必要がある。
同じメモリを複数の処理回路が共有する構成では、そのメモリへのアクセスを制御するDMAC(Direct Memory Access Controller)を各処理回路に割り当てる構成が採用される。また、複数の回路が同じメモリを供給する構成では、メモリアクセスまたはメモリバスの使用権を調停する調停回路(アービタ)も必要になる。例えば、各処理回路は、メモリに処理済みのデータを書き込む場合、処理済みのデータとメモリアクセス要求を割り当てられたDMACに出力し、DMACは、メモリアクセス要求を、メモリバスの利用権を調停するバスアービタに出力する。複数のDMACから同時にメモリアクセス要求があると、アクセスの競合が発生し、メモリへのアクセス許可を待たされることがある。連写の同時並列処理系でこのような待ちが発生すると、一部の処理が1Vの期間に収まらないことがある。
バスの利用権に利用頻度などにより優先順位を設定するデータ転送制御技術が知られている。特許文献1には、複数の機能モジュールのメモリアクセス回数またはアクセス要求を受けるまでの待ち時間を機能モジュールごとにモニタリングし、モニタリング結果に従って、アクセス要求の優先順位を変更することが記載されている。
従来技術では、処理が遅れているDMACの優先順位を高くすることはできるが、全ての処理が所定時間(例えば、1フレーム期間)内に完了することは保証されない。
本発明は、複数の処理回路が同じメモリを共有する場合に、一定時間内にこれら処理回路の処理が完了するようにした画像処理装置を提示することを目的とする。
本発明に係る画像処理装置は、メモリと、前記メモリを共有する複数の処理手段であって、一定時間内にそれぞれの処理を完了する複数の処理手段と、前記複数の処理手段の前記メモリへのアクセス要求を調停する調停回路とを有し、前記調停回路は、前記複数の処理手段の各々における処理の進捗度に応じて、前記進捗度の低い処理手段に、前記進捗度の高い処理手段よりも高い優先順位を設定することを特徴とする。
本発明によれば、複数の処理手段がメモリを共有する場合に、メモリアクセスを適切に調停して、一定時間内にそれぞれの処理を終了させることができる。
以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。
図1は、本発明に係る画像処理装置を撮像装置に適用した一実施例の概略構成ブロック図である。
10は、撮影光学系12による光学像を画像信号に変換する撮像素子である。14は撮像素子10からのアナログ画像信号をデジタル画像信号に変換し、RAW画像を生成する撮像処理回路である。16は撮像処理回路14によって出力されたRAW画像データを現像処理する現像処理回路である。現像処理は、例えば、色バランス補正及びガンマ補正を含む。18は、現像処理回路16から出力される画像データに光学補正の処理を施す光学補正処理回路である。光学補正処理は、例えば、光学系12による画像の歪みを補正する処理などを含む。20は光学補正処理回路18によって光学補正された画像データを圧縮符号化する画像圧縮処理回路である。
各処理回路14〜20は、それぞれに割り当てられたDMAC(Direct Memory Access Controller)24〜30、メモリバス32及びメモリコントローラ34を介して、共有メモリ(DRAM)36にデータを読み書きする。DMAC24〜30は、各処理回路14〜20からの指示または要求に従い、メモリ36に対するアクセス要求を調停回路38に出力する。調停回路(アービタ)38は、DMAC24〜30からのメモリアクセス要求を調停し、利用を許可するいずれかのDMAC24〜30からのメモリアクセス要求をメモリコントローラ34に供給する。
CPU40は、DMAC24〜30から基準となるDMAC(基準DMAC)を決定し、各処理回路14〜20が処理を行う総データ転送量またはDMAC24〜30の初期優先順位を決定する。CPU40は、決定内容を図示しないシステムバスを介して各DMAC24〜30及び調停回路38に出力する。
図2は、処理回路14〜20により並列処理される画像データのシーケンスを示す。図2を参照して、本実施例の基本的な動作を説明する。なお、調停回路38は、CPU40により設定される基準DMAC、各処理回路14〜20の総データ転送量、各DMAC24〜30の処理済みデータ量に従い、各DMAC24〜30のメモリアクセス要求の優先順位を決定する。調停回路38による優先度の決定の詳細は後述する。また、図2において、1Vは、図1の撮像装置において処理される画像データ(動画データ)の1フレーム期間に対応している。
連写の1コマ目(1フレーム目)の撮像(画像1)に対して、撮像処理回路14は、撮像素子からのアナログ画像信号をデジタル化し、RAW画像データを生成する。撮像処理回路14は、生成した画像1のRAW画像データをメモリ36に書き込むために、メモリ書き込み要求とこのRAW画像データをDMAC24に出力し、DMAC24は、撮像処理回路14からのメモリ書き込み要求を調停回路38に供給する。調停回路38は、他のDMAC26〜30からのメモリアクセス要求との競合を排して、DMAC24からのメモリ書き込み要求をメモリコントローラ34に供給し、利用許可応答をDMAC24に返信する。DMAC24は、調停回路38からの利用許可応答に従い、RAW画像データをメモリバス32に出力し、メモリコントローラ34がメモリバス32上の画像データをメモリ36の指定アドレスに書き込む。このような手順で、画像1のRAW画像データが最初の1V期間内にメモリ36に書き込まれる。
次の1V期間では、連写の2コマ目の画像2が撮像される。撮像処理回路14は、画像2の画像データを画像1と同様に処理する。撮像処理回路14は、生成した画像2のRAW画像データをメモリ36に書き込むために、メモリ書き込み要求とこのRAW画像データをDMAC24に出力する。DMAC24は、撮像処理回路14からのメモリ書き込み要求を調停回路38に供給する。現像処理回路16は、画像1のRAW画像データをメモリ36から読み出すためにメモリ読み出し要求をDMAC24に出力する。調停回路38は、DMAC24からのメモリ書き込み要求と、DMAC26からのメモリ読み出し要求を調停する。
メモリ36から読み出された画像1のRAW画像データは、メモリコントローラ34、メモリバス32及びDMAC26を介して現像処理回路16に入力する。現像処理回路16は入力する画像1のRAW画像データを現像処理する。現像処理回路16は、処理後の画像データをメモリ36に書き込むために、メモリ書き込み要求と現像された画像1の画像データをDMAC26に出力し、DMAC26は、現像処理回路16からのメモリ書き込み要求を調停回路38に供給する。調停回路38は、DMAC24からのメモリ書き込み要求と、DMAC26からのメモリ書き込み要求を調停する。
この結果、2コマ目の期間の終了時には、メモリ36に画像2のRAW画像データと画像1の現像処理後の画像データが格納される。
3コマ目の1V期間では、連写の3コマ目の画像3が撮像される。撮像処理回路14は、画像3の画像データを画像1,2と同様に処理する。撮像処理回路14は、生成した画像3のRAW画像データをメモリ36に書き込むために、メモリ書き込み要求とこのRAW画像データをDMAC24に出力する。DMAC24は、撮像処理回路14からのメモリ書き込み要求を調停回路38に供給する。現像処理回路16は、画像2のRAW画像データをメモリ36から読み出すためにメモリ読み出し要求をDMAC26に出力し、現像後の画像データをメモリ36に書き込むためにメモリ書き込み要求をDMAC26に出力する。また、光学補正処理回路18は、画像1の現像済みの画像データをメモリ36から読み出すためにメモリ読み出し要求をDMAC28に出力し、光学補正処理後の画像データをメモリ36に書き込むためにメモリ書き込み要求をDMAC28に出力する。
調停回路38は、DMAC24からのメモリ書き込み要求並びにDMAC26、28からのメモリ読み出し要求及びメモリ書き込み要求を調停する。調停回路38の調停の下で、撮像処理回路14は、RAW画像データをメモリ36に書き込む。現像処理回路16は、メモリ36から画像2のRAW画像データを読み出して現像処理し、処理後の画像データをメモリ36に書き込む。同様に、光学補正処理回路18は、メモリ36から画像1の現像処理された画像データを読み出して光学補正処理し、処理後の画像データをメモリ36に書き込む。この結果、3コマ目の期間の終了時には、メモリ36に画像3のRAW画像データと、画像2の現像処理後の画像データと、画像1の光学補正処理後の画像データが格納される。
4コマ目の1V期間では、連写の4コマ目の画像4が撮像される。撮像処理回路14は、画像4の画像データを画像1,2,3と同様に処理する。撮像処理回路14は、生成した画像4のRAW画像データをメモリ36に書き込むために、メモリ書き込み要求とこのRAW画像データをDMAC24に出力する。DMAC24は、撮像処理回路14からのメモリ書き込み要求を調停回路38に供給する。現像処理回路16は、画像3のRAW画像データをメモリ36から読み出すためにメモリ読み出し要求をDMAC26に出力し、現像後の画像データをメモリ36に書き込むためにメモリ書き込み要求をDMAC26に出力する。光学補正処理回路18は、画像2の現像済みの画像データをメモリ36から読み出すためにメモリ読み出し要求をDMAC28に出力し、光学補正処理後の画像データをメモリ36に書き込むためにメモリ書き込み要求をDMAC28に出力する。画像圧縮処理回路20は、画像1の光学補正処理済みの画像データをメモリ36から読み出すためにメモリ読み出し要求をDMAC30に出力し、圧縮処理後の画像データをメモリ36に書き込むためにメモリ書き込み要求をDMAC30に出力する。
調停回路38は、DMAC24からのメモリ書き込み要求並びにDMAC26,28,30からのメモリ読み出し要求及びメモリ書き込み要求を調停する。調停回路38の調停の下で、撮像処理回路14は、画像4のRAW画像データをメモリ36に書き込む。現像処理回路16は、メモリ36から画像3のRAW画像データを読み出して現像処理し、処理後の画像データをメモリ36に書き込む。光学補正処理回路18は、メモリ36から画像2の現像処理された画像データを読み出して光学補正処理し、処理後の画像データをメモリ36に書き込む。画像圧縮処理回路20は、メモリ36から画像1の光学補正処理された画像データを読み出して圧縮符号化処理し、処理後の圧縮画像データをメモリ36に書き込む。この結果、4コマ目の期間の終了時には、メモリ36に画像4のRAW画像データと、画像3の現像処理後の画像データと、画像2の光学補正処理後の画像データと、画像1の圧縮画像データが格納される。
以後、撮像処理回路14、現像処理回路16、光学補正処理回路18及び画像圧縮処理回路20は、連写の画像5以降も同様に、1V期間内で順次処理する。
図3は、調停回路38の内部構成を示す概略構成ブロック図である。図4は、各DMAC24〜30のメモリアクセス要求の優先順位を決定する手順のフローチャートを示す。図3及び図4を参照して、調停回路38における各DMAC24〜30のメモリアクセス要求の優先順位を決定する手順を詳細に説明する。調停回路38は、1V期間内の適当なタイミング、例えば一定時間周期で、DMAC24〜30に対する優先順位の見直しを実行する。
CPU40は、調停回路38とDMAC24〜30に基準DMAC情報と総データ転送量の情報を供給する(S401)。各DMAC24〜30は、メモリアクセス要求以外に、関連する処理回路14〜20における処理済みのデータ量を示す情報を調停回路38の進捗算出器44〜50に供給する(S402)。
調停回路38の進捗算出器44〜50は、入力する処理済みデータ量の総データ転送量に対する割合を算出し、算出結果を進捗度として比較器52に供給する(S403)。比較器52は、進捗算出器44〜50からの割合を比較し(S404)、比較結果から、基準以外のDMAC(基準DMACがDMAC24である場合、DMAC26〜30)の優先順位を再設定する。
図5は、進捗度に応じた優先順位再設定の一例を示す。DMAC24〜30のうち、単独で処理を行った場合に処理に時間のかかるDMACほど、初期の優先順位を高く設定し、最も処理に時間がかかるものを基準DMACとする。ここでは、DMAC24を基準DMACとする。進捗算出器44〜50は、下記式により、
進捗度(%)=(処理済みデータ量)/(総データ量)
対応するDMAC24〜30の進捗度を算出する。
進捗度(%)=(処理済みデータ量)/(総データ量)
対応するDMAC24〜30の進捗度を算出する。
図5に示す例では、総データ転送量を100kBとし、DMAC24〜30の変更前の優先順位を1、4、3、2としている。優先順位の値が低いほど、優先順位は高い。DMAC24は基準DMACなので、優先順位1のままである。DMAC26,28,30の進捗度は、DMAC26の進捗度が20%と最低で、次にDMAC28、その次にDMAC30となっている。そこで、比較器52は、DMAC26の優先順位を基準DMAC24に次ぐ優先順位2とし、DMAC28の優先順位を3とし、DMAC30の優先順位を4とする。複数のDMAC間で進捗度が同一となった場合、優先順位の高低を変更前のままに維持するか、所定設定の高低と同じにする。例えば、これらDMACの優先順位は、変更前に優先順位の高かった方のDMACの優先順位を高くする。
単独で処理を行った場合に最も処理に時間がかかるDMACを基準DMACとして、その優先順位を常に最高にしておくことで、並列メモリアクセスの全処理回路について規定の期間内に処理を終了させやすくなる。
1つの画像に対するDMAC24〜30による全データの転送が完了するまで(S406)、調停回路38はS402〜S140の処理を繰り返す。1つの画像の全データ転送が完了すると(S406)、調停回路38は、図4に示す処理を終了する。
本実施例では、基準DMACのメモリ36へのアクセス要求の優先順位は固定されているが、1V期間内に処理が終了可能な範囲であれば、基準DMACの優先順位も再設定の対象としてもよい。また、本実施例では、調停回路38内で並列の各処理の進捗度を算出したが、各DMAC内で進捗度を算出し、調停回路38は、各DMACからの進捗度情報に従い優先順位を再設定するようにしてもよい。
図6は、本発明の実施例2の概略構成ブロック図を示す。図1に示す実施例のCPU40、DMAC24〜30及び調停回路38をそれぞれ、CPU140、DMAC124〜130及び調停回路138に変更する。本実施例では、DMAC124〜130の残り必要アクセス回数を目処に、DMAC124〜130のメモリアクセス要求の優先順位を決定する。図1に示す実施例と同じ構成要素には同じ符号を付してある。
図7は、調停回路138の内部構成を示す概略構成ブロック図を示す。図8は、各DMAC124〜130のメモリアクセス要求の優先順位を決定する手順のフローチャートを示す。図7及び図8を参照して、調停回路138における各DMAC124〜130のメモリアクセス要求の優先順位を決定する手順を詳細に説明する。調停回路138は、1V期間内の適当なタイミング、例えば一定時間周期で、DMAC124〜130に対する優先順位の見直しを実行する。
CPU140は、調停回路138とDMAC124〜130に基準DMAC情報と総データ転送量の情報を供給する(S801)。調停回路38は、CPU140から通知された各DMAC124〜130の総データ転送量とメモリ36への一回のアクセスで処理可能なデータ量とから、各DMAC124〜130の1画像あたり総必要アクセス回数を計算する。すなわち、
(総必要アクセス回数)=(総データ量)/(1アクセスの処理可能データ量)
である。
(総必要アクセス回数)=(総データ量)/(1アクセスの処理可能データ量)
である。
各DMAC124〜130は、メモリアクセス要求以外に、アクセス許可回数を示す情報を調停回路138の算出器144〜150に供給する(S802)。算出器144〜150は、総必要アクセス回数からアクセス許可回数を減算して、残り必要アクセス回数を算出し、比較器152に出力する(S803)。比較器152は、算出器144〜150からの残り必要アクセス回数を比較し(S804)、比較結果から、基準DMAC以外のDMAC(基準DMACがDMAC24である場合、DMAC26〜30)の優先順位を再設定する。
図9は、残り必要アクセス回数により優先順位を再設定する例を示す。DMAC124〜130のうち、単独で処理を行った場合に処理に時間のかかるDMACほど、初期の優先順位を高く設定し、最も処理に時間がかかるものを基準DMACとする。ここでは、DMAC124を基準DMACとする。調停回路138は、CPU140から通知された各DMAC24〜30の総データ転送量とメモリ36への一回のアクセスで処理可能なデータ量とから、各DMAC24〜30の1画像あたり総必要アクセス回数を計算する。すなわち、
(総必要アクセス回数)=(総データ量)/(1アクセスの処理可能データ量)
である。
(総必要アクセス回数)=(総データ量)/(1アクセスの処理可能データ量)
である。
図9に示す例では、各DMAC124〜130が処理する総データ量を1200kB、任意のタイミングでDMAC124〜130の優先順位がそれぞれ1、2、4、3であったとする。優先順位の値が低いほど、優先順位は高い。
算出器144〜150は、対応するDMAC124〜130の総必要アクセス回数から実行済みのアクセス回数を減算して、残り必要アクセス回数を算出する。比較器152は、各算出器144〜509からの残り必要アクセス回数を比較し、必要回数の多いDMACにより高い優先順位を設定する。ただし、基準DMACとして選択されたDMACには、常に最も高い優先順位を設定する。また、複数のDMAC間で残り必要アクセス回数が同一である場合、初期優先順位の高かったDMACの優先順位を高くする。
1つの画像に対するDMAC124〜130による全データの転送が完了するまで(S806)、調停回路138はS802〜S805の処理を繰り返す。1つの画像の全データ転送が完了すると(S806)、調停回路138は、図8に示す処理を終了する。
本実施例でも、基準DMACのメモリ36へのアクセス要求の優先順位は固定されているが、1V期間内に処理が終了可能な範囲であれば、基準DMACの優先順位も再設定の対象としてもよい。また、本実施例では、調停回路138内で残り必要アクセス回数を算出したが、各DMAC内で残り必要アクセス回数を算出し、調停回路は、各DMACからの残り必要アクセス回数の情報に従い優先順位を再設定するようにしてもよい。
上記各実施例では、同時実行する複数の処理のためのメモリアクセスを最適に調停することができ、これにより、単位期間(1V期間)を短縮できる。連写の場合でいえば、1秒当たりの連写枚数を増やすことができる。
また、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。さらに、上述した各実施形態は本発明の一実施形態を示すものにすぎず、各実施形態を適宜組み合わせることも可能である。
また、上述した実施形態においては、画像データを複数の処理手段で逐次的かつ並列に処理する装置に適用した場合を説明したが、本発明は、この実施例に限定されない。より一般的には、複数の処理手段がメモリを共有し、一定時間内にそれぞれの処理を完了する必要のあるシステムにおいて、複数の処理手段によるメモリアクセスを効率的に調停する場合一般に適用可能である。
本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア(プログラム)をネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ(又はCPUやMPU等)がプログラムコードを読み出して実行する処理である。この場合、そのプログラム、及び該プログラムを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。
Claims (12)
- メモリと、
前記メモリを共有する複数の処理手段であって、一定時間内にそれぞれの処理を完了する複数の処理手段と、
前記複数の処理手段の前記メモリへのアクセス要求を調停する調停回路
とを有し、
前記調停回路は、前記複数の処理手段の各々における処理の進捗度に応じて、前記進捗度の低い処理手段に、前記進捗度の高い処理手段よりも高い優先順位を設定する
ことを特徴とする画像処理装置。 - 前記調停回路は、前記複数の処理手段のうち、前記一定時間内における処理の完了に最も時間を要する1つの処理手段を基準とし、前記基準以外の前記処理手段の優先順位をそれぞれの前記進捗度に応じて変更することを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。
- 前記調停回路は、前記基準の処理手段に常に最も高い優先順位を設定することを特徴とする請求項2に記載の画像処理装置。
- 前記調停回路は、前記複数の処理手段が前記一定時間内に処理すべき総データ量に対する処理済みデータ量の割合を前記進捗度として算出する算出器と、前記算出器により算出される前記進捗度を比較する比較器とを具備することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の画像処理装置。
- 前記調停回路は、前記進捗度が同じ処理手段に対し、初期の優先順位の高低を維持することを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の画像処理装置。
- 前記処理手段は、前記処理を実行する処理回路と、前記処理回路からの指示に従い前記メモリへのアクセス要求を出力するDMAC(Direct Memory Access Controller)とからなることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の画像処理装置。
- メモリと、
前記メモリを共有する複数の処理手段であって、一定時間内にそれぞれの処理を完了する複数の処理手段と、
前記複数の処理手段の前記メモリへのアクセス要求を調停する調停回路
とを有し、
前記調停回路は、前記複数の処理手段の各々における前記一定時間内での残りアクセス回数に応じて、前記残りアクセス回数の多い処理手段に、前記残りアクセス回数の少ない処理手段よりも高い優先順位を設定する
ことを特徴とする画像処理装置。 - 前記調停回路は、前記複数の処理手段のうち、前記一定時間内における前記メモリへのアクセス回数が最も多い1つの処理手段を基準とし、前記基準以外の前記処理手段の優先順位をそれぞれの前記残りアクセス回数に応じて変更することを特徴とする請求項7に記載の画像処理装置。
- 前記調停回路は、前記基準の処理手段に常に最も高い優先順位を設定することを特徴とする請求項8に記載の画像処理装置。
- 前記調停回路は、前記複数の処理手段が前記一定時間内での残り必要アクセス回数を算出する算出器と、前記算出器により算出される前記残り必要アクセス回数を比較する比較器とを具備することを特徴とする請求項7から9のいずれか1項に記載の画像処理装置。
- 前記調停回路は、前記残り必要アクセス回数が同じ処理手段に対し、初期の優先順位の高低を維持することを特徴とする請求項7から10のいずれか1項に記載の画像処理装置。
- 前記処理手段は、前記処理を実行する処理回路と、前記処理回路からの指示に従い前記メモリへのアクセス要求を出力するDMAC(Direct Memory Access Controller)とからなることを特徴とする請求項7から11のいずれか1項に記載の画像処理装置。
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