JP6238510B2 - バッファ、バッファの制御方法、同期制御装置、同期制御方法、画像処理装置および画像処理方法 - Google Patents
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Description
(画像処理装置)
まず、本発明の一実施形態である実施形態1の画像処理装置101の概略について説明する。画像処理装置101は画像データを処理する情報処理装置であればよい。
続いて、画像データに画像処理を施す画像処理部150について図1(b)を用いてより詳細に説明する。図に示すように、画像処理部150は実際に画像処理を実施する画像処理実行部153と画像処理実行部153のインターフェースとなる画像入出力部152とを備える。画像入出力部152よりCPU102側(上位側)ではDMACの転送単位やシステムバスのバス幅単位でデータを入出力する。一方で、画像入出力部152より画像処理実行部153側(下位側)では画素値(1つ以上の画素を1単位とするもの)でデータを入出力する。そこで、画像入出力部152は記憶部232を用いて、画像入出力部152から上位側と下位側の処理速度や転送速度の差を和らげる。
図2は、RAM106に保持している1つの画像データについて、RAM106から画像入出力部152へ入力する系と、画像入出力部152からRAM106への出力する系とを含むデータフローの様子を示す概略図である。本説明ではまず、点順次形式の画像データを用いるものとして説明する。まず、図2に示す画像データの入出力の概略を説明すると、画像データの入力系において、画像データを画像処理実行部153へ入力する際には中間バッファ制御部1522のバッファ232の入力領域234に一旦バッファリングしてから入力している。一方で、画像データの出力系において、画像処理実行部153で処理した画像データをRAM106などに出力する際には中間バッファ制御部1522のバッファ232の出力領域236に一旦バッファリングしてから出力している。
・「連続読み出し量」:1回(32Byte)
・「インクリメント・アドレス」:1ラインのデータ量=32Byte×M
・「繰り返し数」:バンド領域の高さ=Bdh_in回
このようにすることにより、先頭アドレスS5_IMG_STR_ADDRから、まず32Byteのデータが読みだされる。そして、次のデータを取得するため、アドレスを32Byte×Mだけ増加させることで、小領域2〜M211の1行目のデータの読み出しが飛ばされて、小領域1の第2行目の32Byteのデータを読み出すことができる。この処理を、繰返し数Bdh_in回繰り返す。すなわち、小領域1のBdh_in行分のデータを読み出すことにより、小領域1_211の全てのデータを読み出すことができる。以降、入力画像データ210の小領域2〜小領域M211の読み出しでは、「先頭アドレス」を32ByteずつずらしてDMAC194を動作させる。
まず、データ同期制御装置500の概略について説明する。本実施形態に係るデータ同期制御装置500は、画像入力部1521と画像出力部1523に、1つずつ組み込まれ、中間バッファ232における入力系のバッファリング動作と出力系のバッファリング状態とをそれぞれ個別に監視している。図6に示す構成では画像入力部1521と画像出力部1523に組み込まれている2つのデータ同期制御装置は、中間バッファ制御部1522と中間バッファ232および中間バッファ調停回路230を共有している。なお、画像処理装置101に、画像データの入力と画像データの出力の各々に対して1つずつ中間バッファ制御部1522を配置し、中間バッファ232や中間バッファ制御部1522および中間バッファ調停回路230を、2つのデータ同期制御装置500で共有しない構成にしてもよい。この場合は、この2つのデータ同期制御装置は、それぞれ別の中間バッファ制御部1522と接続されることとなる。
の例では、記憶領域選択回路535,545はリング式のレジスタになっており、保持している値を同期信号572によってシフトする機構になっている。そのため、記憶領域選択回路535,545は記憶領域を識別するための値を設定された使用順で繰り返しながら出力する。図示している例では、斜線でマークされたレジスタ532と542に保持されている番号が、次に使用される記憶領域(アクセス対象として選択された記憶領域)の番号を示している。そして、データ同期制御装置500は、選択された記憶領域の記憶状態を確認するために、セレクタ538と548を用いて領域選択回路535,545により選択された記憶領域に対応する記憶状態保持レジスタの値を各々取得する。
(「記憶領域の記憶状態」と「書き込みや読み出し」の関係)
次に、書込み制御部550や読出し制御部560による書込み,読出し処理によって記憶領域[0]〜[3]の記憶状態がどのように遷移するかを説明する。
次に、画像処理部150内の画像処理実行部153について詳細に説明する。画像処理実行部153は、画像処理回路(1)〜(P)の、P個の画像処理回路1531と、それらを繋ぐインターコネクト1530とで構成される。P個の画像処理回路1531と、インターコネクト1530とは、入力ポート1532、1535、並びに1538、および出力ポート1533、1536、並びに1539等のポートを介して互いに接続される。各ポートはデータとコマンド(画像処理回路1531での画像処理内容を決定するパラメータなど)を多重化して送信する。
次に、本実施形態における画像データの領域分割について説明する。本実施形態では、領域分割手法の1つであるバンド処理を用いるものとする。以下、バンド処理について、図3を用いて説明する。バンド処理では、図3(a)〜(d)に示されるように、1枚の画像データ300を帯状のバンド領域301〜304に分割し、この領域毎に各種の画像処理を行う。なお、バンド領域は、画像データを主走査方向または副走査方向のいずれかにおいて帯状に分割したものであり、バンド領域と画像データとは、主走査方向または副走査方向のいずれかにおいて長さが一致する。例えば、図3(a)〜(d)では、画像データは副走査方向において分割され、画像データとバンド領域とでは、主走査方向について同一の長さを有し、副走査方向において異なる長さを有する。以下では、この分割された細長い領域をバンド領域と呼び、バンド領域が展開されるアドレス領域をバンドメモリと呼び、画像データを分割する行為をバンド分割と呼ぶ。バンドメモリは、RAM106内に確保されてもよく、また、システム上の適切な領域に確保されてもよい。なお、ここでは説明を簡潔にするためにバンドメモリをRAM106に確保する場合を例に挙げて説明する。
次に、点順次形式の画像データのデータ構造の一例について詳細に説明する。本実施形態では、前述のように、画像データはRAM106に一時的に格納される。一般的にRAM106は安価なDRAMで構成されることが多い。したがって、前述のようにDMACを介して画像データをDRAM対して読み書きする場合、DRAMの性能を落とさずに読み書きできる単位(アクセス単位)で画像データを取り扱うことが望ましい。そこで、RAM106(以降の説明ではDRAMとする)の画像データの格納方法の一例と、画像データのデータ構造の一例について、図4を用いて詳しく説明する。図4は、RAM106上にデータが格納された状態を示している。図4の例では、あるデータ領域407(IMG_AREA_STR_ADDRからIMG_AREA_END_ADDRまでの領域)が予め画像処理を始める前に確保され、ここに画像処理に必要な種々の画像データが格納される。
次に、面順次形式の画像データのデータ構造の一例について、図5を用いて説明する。図5に図示している例では、RAM106のデータ領域に、S0_IMG420〜S3_IMG424までの4種の画像データが格納されている。この4種のデータは、画像読み取り部120で読み取った画像に色空間変換や濃度補正処理を施し、第1色K(Black)、第2色M(Magenta)、第3色C(Cyan)、第4色Y(Yellow)の色毎のモノトーンの画像に変換したものである。そしてDRAMの性能を落とさずに画像データを読み書きできるように、各々格納される画像データの容量の最小単位は、点順次形式の画像データと同様に、32Byte(32bit×8word)単位となっている。S0_IMG420〜S3_IMG426のデータの格納容量についても上述の点順次の説明と同様に32Byteの整数倍となる。
上述の説明では簡便のため点順次形式の画像データを用いて説明したが、次に、図5の様な面順次形式の画像データをRAM106から画像処理部150へ入力し、処理後の画像データを画像処理部150から出力する手法について説明する。
・「先頭アドレス[1回目]」:図5のS0_IMG_STR_ADDR
・「先頭アドレス[2回目]」:図5のS1_IMG_STR_ADDR
・「先頭アドレス[3回目]」:図5のS2_IMG_STR_ADDR
・「先頭アドレス[4回目]」:図5のS3_IMG_STR_ADDR
そして、画像入力部1521はDMAC194によって読み出した4つの画像データを、一旦、中間バッファ232へ格納する。そして、画像入力部1521は4つの画像データの所定の位置(座標)の4つの色要素を読み出し、1つにまとめて点順次形式の画素値(C,M,Y,K)として画像処理実行部170へ入力する。また、画像処理実行部153によって処理した点順次形式の画素値(C,M,Y,K)については、画像出力部1523が中間バッファ232へ格納する際に4つの色要素を出力領域内の異なる領域に各々格納することで面順次形式の出力画像データを得る。当然ながら、入力画像データの読み出しと同様で、出力画像データのRAM106への書き出しについても同様に4回のDMA転送が必要となる。
本実施形態では、実施形態1の構成において書込み順序設定や読出し順序設定の設定値によってバッファでのデータの並べ替えを実現する例を説明する。
・2つの記憶領域を使用するときの書き込み順序設定={0x1,0x0,0x1,0x0}
4つの記憶領域を使用するときの動作を図11に、2つの記憶領域を使用するときの動作を図12に図示する。2つのデータを並び換えながら画像処理するには、2つ以上の記憶領域が必要であり、1つの記憶領域では並び替えることができない。つまり、N個(Nは2以上の整数)のデータを並び替える場合にはN個以上の記憶領域が必要である。図6の構成では4つまでのデータを並び換えながら画像処理することができる。なお、記憶領域の数と、対応する記憶状態保持レジスタの数と順序設定レジスタの数と記憶領域選択回路を拡張すれば、並び替えられるデータの数を容易に増やすことが可能となる。
近年、1製品に搭載される処理装置(マスタ)の増加により、処理装置の接続形態としてネットワーク・オン・チップ(以下、NoCと略称する)を採用する場合がある。このNoCでは1つの処理装置(マスタ)が複数の伝送路と接続されており、混雑していない伝送路を使用してデータ転送ができるという利点がある。しかしながら、この接続形態を用いると、データ転送がいつも同じ伝送路を経由するわけではないので、データの要求順序とデータの到着順序が異なってしまうことが起こり得る。そこで本実施形態では、NoCを採用した画像処理装置においてデータの到着順が要求順と異なっていても、バッファで対応できる構成について説明する。
しかしながら、例えば、CPU1とCPU2が通信部1920からインターネット経由でデータを読み出していた場合、ルータ1とルータ2に接続された仮想チャネルCH[1−2]は混雑する。そこでルータ2はこの仮想チャネルCH[1−2]を使用せずに、経路1935を用いて画像データの読み出しを迂回する。
ルータ4→仮想チャネルCH[4−6]→ルータ6→仮想チャネルCH[5−6]→
ルータ5→仮想チャネルCH[3−5]→ルータ3→メモリコントローラ1→外部メモリ1(1922)
このような迂回により、ネットワーク・オン・チップ(NoC)を採用した画像処理装置ではバス競合を柔軟に回避することができる。
〔その他の実施形態〕
また、上述の説明では、主にバンド処理(帯状に分割した画像データを1単位とした処理)について説明した。しかしながら、別の領域分割手法であるブロック(タイル)処理についても本発明の画像処理方法を適用できる。ブロック(タイル)処理では、主走査方向と副走査方向に沿って画像データを2次元で領域分割する。例えば、前述までに説明した小領域(処理単位)が、この2次元で領域分割された画素領域と対応させればよく、小領域(1)から小領域(M)まで順次読み出す手法はブロック(タイル)処理そのものである。また、RAM106の記憶容量に余裕があり、局所(近傍)画像処理における遅延メモリを省容量化する必要がなければ、1ページ分の画像データ300をRAM106に格納し、1ページの単位で画像処理を行ってもよい。いずれの場合も、画像データを記憶する中間バッファを制御するために、本発明のデータ同期制御装置が適用できることは言うまでもない。
Claims (20)
- 複数の記憶領域を備える記憶手段と、
前記複数の記憶領域のうちアクセス対象となる少なくとも1つの記憶領域への書込み順と読出し順との設定を受け付け保持する設定保持手段と、
書込み対象の記憶領域を示す第1識別情報を、前記設定保持手段に保持されている前記書込み順に出力する第1出力手段と、
読出し対象の記憶領域を示す第2識別情報を、前記設定保持手段に保持されている前記読出し順に出力する第2出力手段と、
前記記憶手段へ書き込むデータを受信する受信手段と、
前記第1出力手段から出力される第1識別情報の示す記憶領域へ、前記受信手段により受信したデータを書き込む書込み手段と、
前記第2出力手段から出力される第2識別情報の示す記憶領域から送信するデータを読み出す読出し手段と、
前記読出し手段で読み出したデータを送信する送信手段と、
前記書込み手段による前記記憶領域へのアクセスと前記読出し手段による前記記憶領域へのアクセスとが完了したことに応じて、前記第1出力手段と前記第2出力手段のそれぞれについて前記設定保持手段に保持されている書込み順と読出し順における次の順の識別情報を出力させ、当該記憶領域を繰り返し使用して書込みと読出しとを行うように制御する制御手段と
を有することを特徴とするバッファ。 - 前記複数の記憶領域の其々の記憶状態を示す状態保持手段を更に備え、前記書込み手段と前記読出し手段とは、アクセス対象の記憶領域について当該状態保持手段の保持している値に基づいてアクセスを実施することを特徴とする請求項1に記載のバッファ。
- バッファしたN個(Nは2以上の整数)ずつのデータを並び替えながら出力するバッファであって、前記記憶手段は少なくともN個の記憶領域を備えることを特徴とする請求項1に記載のバッファ。
- 前記記憶手段はSRAMを含み、前記記憶領域は当該SRAMのバンクと対応することを特徴とする請求項1に記載のバッファ。
- 前記第1、第2出力手段の其々はシフトレジスタであり、前記制御手段からの同期信号によって保持している値をシフトさせる請求項1に記載のバッファ。
- 前記第1、第2出力手段の其々は、複数のレジスタとマルチプレクサを含み、マルチプレクサによって複数のレジスタの保持している値をラウンドロビンで選択して出力する請求項1に記載のバッファ。
- 複数の記憶領域を備える記憶手段と、
書込み対象の記憶領域を示す第1識別情報を、書込み順に出力する第1、第3出力手段と、
読出し対象の記憶領域を示す第2識別情報を、読出し順に出力する第2、第4出力手段と、
前記記憶手段へ書き込むデータを受信する第1受信手段と、
前記第1出力手段から出力される第1識別情報の示す記憶領域へ、前記第1受信手段により受信したデータを書き込む第1書込み手段と、
前記第2出力手段から出力される第2識別情報の示す記憶領域から送信するデータを読み出す第1読出し手段と、
前記第1読出し手段で読み出したデータを送信する第1送信手段と、
前記第1送信手段の送信したデータを処理する複数の画像処理回路と、
前記画像処理回路で処理済みのデータを受信する第2受信手段と
前記第3出力手段から出力される第1識別情報の示す記憶領域へ、前記第2受信手段により受信したデータを書き込む第2書込み手段と、
前記第4出力手段から出力される第2識別情報の示す記憶領域から送信するデータを読み出す第2読出し手段と、前記第2読出し手段で読み出したデータを送信する第2送信手段と、
前記第1書込み手段による前記記憶手段へのアクセスと前記第1読出し手段による前記記憶手段へのアクセスとが完了したことに応じて、前記第1出力手段と前記第2出力手段のそれぞれについて次の順の識別情報を出力させるように制御する第1制御手段と、
前記第2書込み手段による前記記憶手段へのアクセスと前記第2読出し手段による前記記憶手段へのアクセスとが完了したことに応じて、前記第3出力手段と前記第4出力手段のそれぞれについて次の順の識別情報を出力させるように制御する第2制御手段と
を有することを特徴とする画像処理装置。 - 複数の記憶領域を備える記憶手段について、当該記憶領域へのデータの入出力制御を同期させる同期制御装置であって、前記記憶領域に対する前記データの書き込み順序または読み出し順序を保持する順序設定手段と、前記記憶領域毎のデータの記憶状態を保持する保持手段と、前記順序設定手段の保持している順序に沿って前記データを書き込む、もしくは読み出すための前記記憶領域の1つを選択する記憶領域選択手段と、前記記憶領域選択手段により選択された記憶領域について前記保持手段に保持されている記憶状態に基づいて、データの入出力制御を実施する制御手段と、を有し、当該記憶領域を繰り返し使用して書込みと読出しとを行うることを特徴とする同期制御装置。
- 前記データを書き込む、もしくは読み出すために使用する前記記憶領域の数は、前記順序設定手段の設定により定まることを特徴とする請求項8に記載の同期制御装置。
- 前記順序設定手段の設定値を変更し、使用する前記記憶領域の数を変更することにより前記記憶手段の容量を変更することを特徴とする請求項8に記載の同期制御装置。
- 前記書き込み順序設定手段の設定と前記読み出し順序設定手段の設定とを異なる設定に定めることで前記記憶手段によってデータを並び替えることを特徴とする請求項8に記載の同期制御装置。
- 前記保持手段の保持している記憶状態に基づいて、外部から前記データを読み出すことを特徴とする請求項8に記載の同期制御装置。
- 前記書き込み順序設定手段の設定に代わり、外部から前記データを読み出すときの記憶領域番号を用いて、外部から受信したデータを前記記憶領域に書き込むことを特徴とする請求項12に記載の同期制御装置。
- 前記データは1つ以上の画素からなる画素領域に対応し、前記記憶領域選択手段の定める記憶領域から、画像処理の走査方向に従って前記データを書き込む、もしくは読み出すことを特徴とする請求項8に記載の同期制御装置。
- 前記設定保持手段は、前記記憶領域を識別する識別情報を、前記書込み順と前記読出し順とに並べて保持することを特徴とする請求項1記載のバッファ。
- 複数の記憶領域を備える記憶手段と、前記複数の記憶領域のうちアクセス対象となる少なくとも1つの記憶領域への書込み順と読出し順との設定を受け付け保持する設定保持手段と、書込み対象の記憶領域を示す第1識別情報を、前記設定保持手段に保持されている前記書込み順に出力する第1出力手段と、読出し対象の記憶領域を示す第2識別情報を、前記設定保持手段に保持されている前記読出し順に出力する第2出力手段と、前記記憶手段へ書き込むデータを受信する受信手段と、前記第1出力手段から出力される第1識別情報の示す記憶領域へ、前記受信手段により受信したデータを書き込む書込み手段と、前記第2出力手段から出力される第2識別情報の示す記憶領域から送信するデータを読み出す読出し手段と、前記読出し手段で読み出したデータを送信する送信手段と、を備えるバッファの制御方法であって、
前記書込み手段による前記記憶領域へのアクセスと前記読出し手段による前記記憶領域へのアクセスとが完了したことに応じて、前記第1出力手段と前記第2出力手段のそれぞれについて前記設定保持手段に保持されている書込み順と読出し順における次の順の識別情報を出力させ、当該記憶領域を繰り返し使用して書込みと読出しとを行うように制御することを特徴とする制御方法。 - 前記複数の記憶領域の其々の記憶状態を示す状態保持手段を更に備え、前記書込み手段と前記読出し手段とは、アクセス対象の記憶領域について当該状態保持手段の保持している値に基づいてアクセスを実施することを特徴とする請求項16に記載の制御方法。
- 前記記憶手段は少なくともN個の記憶領域を備え、前記読出し手段はバッファしたN個(Nは2以上の整数)ずつのデータを並び替えながら出力することを特徴とする請求項16に記載の制御方法。
- 複数の記憶領域を備える記憶手段と、前記記憶領域に対するデータの書き込み順序または読み出し順序を保持する順序設定手段と、前記記憶領域毎のデータの記憶状態を保持する保持手段と、前記順序設定手段の保持している順序に沿って前記データを書き込む、もしくは読み出すための前記記憶領域の1つを選択する記憶領域選択手段と、を備える同期制御装置による同期制御方法であって、前記記憶領域選択手段により選択された記憶領域について前記保持手段に保持されている記憶状態に基づいて、データの入出力制御を実施し、当該記憶領域を繰り返し使用して書込みと読出しとをすることを特徴とする同期制御方法。
- 複数の記憶領域を備える記憶手段と、書込み対象の記憶領域を示す第1識別情報を、書込み順に出力する第1、第3出力手段と、読出し対象の記憶領域を示す第2識別情報を、読出し順に出力する第2、第4出力手段と、前記記憶手段へ書き込むデータを受信する第1受信手段と、前記第1出力手段から出力される第1識別情報の示す記憶領域へ、前記第1受信手段により受信したデータを書き込む第1書込み手段と、前記第2出力手段から出力される第2識別情報の示す記憶領域から送信するデータを読み出す第1読出し手段と、前記第1読出し手段で読み出したデータを送信する第1送信手段と、前記第1送信手段の送信したデータを処理する複数の画像処理回路と、前記画像処理回路で処理済みのデータを受信する第2受信手段と前記第3出力手段から出力される第1識別情報の示す記憶領域へ、前記第2受信手段により受信したデータを書き込む第2書込み手段と、前記第4出力手段から出力される第2識別情報の示す記憶領域から送信するデータを読み出す第2読出し手段と、前記第2読出し手段で読み出したデータを送信する第2送信手段と、を備える画像処理装置による画像処理方法であって、
前記第1書込み手段による前記記憶手段へのアクセスと前記第1読出し手段による前記記憶手段へのアクセスとが完了したことに応じて、前記第1出力手段と前記第2出力手段のそれぞれについて次の順の識別情報を出力させるように制御する第1制御工程と、
前記第2書込み手段による前記記憶手段へのアクセスと前記第2読出し手段による前記記憶手段へのアクセスとが完了したことに応じて、前記第3出力手段と前記第4出力手段のそれぞれについて次の順の識別情報を出力させるように制御する第2制御工程と
を有することを特徴とする画像処理方法。
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