JP6771443B2 - 演算処理装置およびその方法 - Google Patents

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Description

この発明の実施形態は、演算処理装置およびその方法に関する。
テスタ機能のテストパターンを発生する回路と、テスト結果の期待値を照合する回路とを、演算処理を行うLSIチップの中に組み込み、LSIチップをテストするBIST(built−in self test)方式が知られている(例えば、特許文献1〜3)。また、LSI内の演算回路を二重化し、これら2個の演算回路に同じデータを入力して得られる2つの処理結果を比較して処理の誤りを検出する方式が知られている。このBIST方式によれば、LSIチップが稼働状態にある間は、実時間的に演算処理に誤りが生じているか否かを判断することができない。また、上記背景技術に示されたLSI内の演算回路の二重化は、LSIの回路規模およびチップサイズを増大させてしまう。
特開2013−165399号公報 特開2009−111546号公報 特開2017−45090号公報
本発明が解決しようとする課題は、LSIの回路規模およびチップサイズの増大なしに、実時間的に演算処理に誤りが生じているか否かを判断することができる演算処理装置およびその方法を提供することを目的とする。
上記した課題を解決するために、この発明の演算処理装置は、予め決められた周期ごとに外部から入力される入力データへの演算処理を行い、前記演算処理の結果の処理後データを得る演算処理回路と、前記予め決められた周期ごとに、前記入力データへの前記演算処理が行われているとき以外に、前記演算処理回路に、前記演算処理の診断のための診断用データへの前記演算処理させ、前記診断用データへの前記演算処理の結果に基づいて、前記演算処理に誤りが生じているか否かを診断する診断処理を行う診断処理回路と、前記診断処理を行う時間があると判定されたときに、前記診断処理回路に前記診断処理を行わせる診断制御を行う診断制御回路と、を備え、前記診断処理回路は、前記予め決められ た周期ごとに、前記入力データへの前記演算処理に要する時間以外に、前記診断処理を行 う時間があるか否かを判定する第1の判定処理を行う診断要求回路を、備える
本発明の実施の形態にかかる画像処理装置の構成を示す図である。 図1に示されたISPの構成を示す図である。 図2に示された演算処理回路の構成を示す図である。 図2に示された診断制御回路の構成を示す図である。 図2に示された診断処理回路の構成を示す図である。 図6(a)〜図6(e)は、演算処理回路における画像演算処理が正常に行われているときのタイミングチャートである。 図7(a)〜図7(e)は、演算処理回路における画像演算処理に異常が生じたときのタイミングチャートである。 図1に示された画像処理装置において、画像演算処理が正常に行われたときの全体的な動作(S10)を示すシーケンス図である。 図1に示された画像処理装置において、異常に画像演算処理が行われたときの全体的な動作(S14)を示すシーケンス図である。 図3に示した演算処理回路において、第1のパラメータメモリおよび第1のステータスメモリに置換される第2のパラメータメモリおよび第のステータスメモの構成を示す図である。
[第1の実施の形態]
以下、第1の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。実施形態において、同一の構成部分または処理には同一の符号が付されている。
[画像処理装置1の構成]
まず、実施の形態にかかる画像処理装置1を説明する。図1は、実施の形態にかかる画像処理装置1の構成を示す図である。図1に示されるように、画像処理装置1は、物体を撮像して動画の画像データを生成する撮像装置10と、撮像装置10に接続されたISP(Image Signal Processor;演算処理回路)2と、ISP2に接続されたホストCPUとを備える。画像処理装置1は、これらの構成要素により、動画の画像データを生成する。さらに、画像処理装置1は、生成された画像データへの自動露光制御、自動焦点(オートフォーカス)制御、自動ホワイトバランス制御などの演算による画像処理を実現する。なお、以下、演算による画像処理は、画像演算処理とも記載される。
[ISP2の構成]
図2は、図1に示されたISP2の構成を示す図である。図2に示されるように、ISP2は、撮像装置10から入力された画像データへの画像演算処理を行う演算処理回路 、演算処理回路3に接続された診断制御回路4と診断処理回路5とを含む。
ISP2は、これらの構成要素により、動画の画像データのフレームごとに、画像データへの画像演算処理、および、診断用データとその期待値を示す結果データと、診断用のパラメータおよびステータスデータとを用いた画像演算処理の誤りの検出を実時間的に行う。図2においては、演算処理回路3、診断制御回路4および診断処理回路5の間で制御のために用いられる信号は、制御信号と総称されている。なお、ISP2の演算処理回路3、診断制御回路4および診断処理回路5は、1つのLSIに組み込まれる。
[演算処理回路3の構成]
図3は、図2に示された演算処理回路3の構成を示す図である。図3に示されるように、演算処理回路3は、図1に示された撮像装置10から入力された動画の画像データを受け入れる撮像装置インターフェース(IF)300を備える。また、演算処理回路3は、撮像装置IF300に接続された診断用データIF302をさらに備える。
また、演算処理回路3は、診断用データIF302に接続された演算回路310、処理後データ出力回路322、バックアップ応答信号IF324、設定・復元制御回路326、診断制御信号IF328および画像データ出力回路330をさらに備える。また、演算処理回路3は、演算回路310に接続された第1のパラメータメモリ306、第1のステータスレジスタ308およびバックアップ要求回路320をさらに備える。
また、演算処理回路3は、内部バス318を介して演算回路310に接続された処理用メモリ314およびホストCPU−IF316をさらに備える。また、演算処理回路3は、画像処理に関するストグラムなどの統計情報を生成し、内部バス318およびホストCPU−IF316を介してホストCPU12に出力する統計情報処理回路332をさらに備える。なお、パラメータメモリ306、ステータスレジスタ308および統計情報処理回路332は、実際には演算処理回路3に含まれる。なお、図3においては、演算処理回路3の画像処理に関する構成要素は省略されている。演算処理回路3は、これらの構成要素により、図2に示された診断制御回路4および診断処理回路5と協働して、画像データのフレームごとに、画像演算処理と、この画像処理に誤りが生じているか否かの診断のための診断処理とを行う。
診断制御回路4の構成]
図4は、図2に示された診断制御回路4の構成を示す図である。図4に示されるように、診断制御回路4は、診断制御回路4の動作タイミングを制御するタイミング制御回路400と、これに接続されたバックアップ応答回路406および診断要求回路410を備える。また、診断制御回路4は、図2,図3に示された演算処理回路3からの復元要求信号を受け入れて復元処理を行う復元要求回路402と、これに接続されたバックアップ・復元メモリ408をさらに備える。
また、診断制御回路4は、バックアップ要求信号を受け入れるバックアップ要求信号IF404と、これに接続された診断要求回路410とをさらに備える。診断制御回路4は、これらの構成要素により、画像データのフレームごとに、診断処理回路5による診断処理を制御し、また、演算処理回路3の画像演算用のパラメータおよびステータスデータのバックアップおよび復元(リストア;restore)のための処理を行う。
[診断処理回路5の構成]
図5は、図2に示された診断処理回路5の構成を示す図である。図5に示されるように、診断処理回路5は、診断処理回路5の各構成要素の動作を制御する動作制御回路500と、これに接続された制御信号生成回路502および診断回路506とを備える。また、診断処理回路5は、制御信号生成回路502に接続された診断用データメモリ504をさらに備える。なお、ISP2が、LBIST(Logic BIST)を含むときには、診断処理回路5として、このLBISTが利用できる。
なお、診断処理回路5としてLBISTが用いられるときには、診断処理回路5は、演算処理回路3のデバッグ処理のための回路を含み得るが、図5には、デバッグ処理のための回路は示されていない。診断処理回路5は、これらの構成要素により、画像データのフレームごとに、演算処理回路3による画像演算処理に誤りがあるか否かを診断する。
[画像処理装置1の各構成要素]
以下、さらに図6(a)〜図6(e)および図7(a)〜図7(e)を参照して、画像処理装置1の各構成要素を説明する。図6(a)〜図6(e)は、演算処理回路3における画像演算処理が正常に行われているときのタイミングチャートである。図7(a)〜図7(e)は、演算処理回路3における画像演算処理に異常が生じたときのタイミングチャートである。なお、図6(c),図7(c)、図6(d),図7(d)および図6(e),図7(e)に示される各期間の長さの比率は、実際とは必ずしも同じではない。
なお、図6(a),図7(a)には、撮像装置10から演算処理回路3に入力される同期信号V、および、画像データのフレームの周期のタイミングが示される。また、図6(b),図7(b)には、図3に示された演算回路310における処理のタイミングが示される。図6(b),図7(b)の一番上には、ホストCPU12から処理内容およびそのパラメータの設定が可能な期間が示される。図6(b),図7(b)の上から二番目には、各フレームにおいて入力されるデータへの画像演算処理において用いられるパラメータおよびステータスデータの記憶が可能な期間が示される。図6(b),図7(b)の一番下には、各フレームにおいて演算回路310に入力された処理後データの読み出しが可能な期間が示される。
また、図6(c),図7(c)には、ISP2において診断処理が行われうる期間が示される。また、図6(d),図7(d)には、パラメータメモリ306およびステータスレジスタ308に記憶されるパラメータおよびステータスデータのバックアップおよび復元が行われている期間が示される。また、図6(e),図7(e)には、演算回路310へのデータの入力、および、演算回路310からのデータの出力のタイミングが、画像入力および画像出力として示される。
[撮像装置10およびホストCPU12]
図1に示された画像処理装置1の構成要素のうち、撮像装置10は、撮影対象を撮像して、1秒ごとに40〜60フレーム分の動画の画像データを生成する。また、撮像装置10は、図6(a),図7(a)に示されるタイミングで、生成された画像データを、ISP2に順次、出力する。また、撮像装置10は、図6(a),図7(a)に示されるタイミングで、フレームの境界を示す同期信号Vを活性化する。また、撮像装置10は、画像データに同期したクロック信号CLKを、ISP2に出力する。なお、図面に明示されていなくても、同期信号Vおよびクロック信号CLKは、以下に説明する画像処理装置1の各構成要素において、動作のタイミングを制御するために適宜、用いられる。
ホストCPU12は、選択された画像演算処理に用いられるパラメータ、ステータスデータおよびその他のデータをISP2に設定する。また、ホストCPU12は、図6(b),図7(b)の上から二番目に示されるタイミングで、ISP2による各フレームの周期(以下、フレームとも記載)の画像演算処理において用いられる設定、パラメータおよびその他のデータを、ISP2に設定することができる。つまり、ホストCPU12は、図6(b),図7(b)の上から2番目に示すように、フレームXにおいて、フレームX+1において用いられる設定、パラメータおよびその他のデータをISP2に設定することができる(ただし、Xは整数)。
なお、この設定、パラメータおよびその他のデータの設定がない限り、演算処理回路3は、同じパラメータおよびステータスデータを画像演算処理において用い続ける。さらに、ホストCPU12は、ユーザの操作および必要に応じてISP2との間で制御信号を入出力し、ISP2の動作を制御する。
[演算処理回路3の各構成要素]
図2,図3に示されたホストCPU−IF316は、図1に示されたホストCPU12と処理用メモリ314との間で、制御信号、画像演算処理の設定、パラメータ、ステータスデータなどを受け渡す。処理用メモリ314は、演算回路310の画像演算処理のためのワークメモリとして用いられ、画像演算処理およびその制御において必要とされるデータを記憶する。
撮像装置IF300は、クロック信号CLKおよび同期信号Vを受け入れる。さらに、撮像装置IF300は、クロック信号CLKおよび同期信号Vに同期した画像データを受け入れ、診断用データIF302に出力する。
診断制御信号IF328は、図2,図4に示された診断制御回路4からの診断制御信号を受け入れる。診断制御信号IF328は、診断制御信号が活性化(assert)されたときに、診断用データIF302、演算回路310、処理後データ出力回路322、バックアップ応答信号IF324および設定・復元制御回路326に、診断処理に適した動作をさせるように制御する。逆に、診断制御信号IF328は、受け入れた診断制御信号が不活性のときには、診断用データIF302、演算回路310、処理後データ出力回路322、バックアップ応答信号IF324および設定・復元制御回路326に、撮像装置10から入力された画像データへの画像演算処理に適した動作をさせるように制御する。なお、ホストCPU12は、演算処理回路3の初期化の際などに、バックアップ応答信号IF324に直接パラメータを設定することがある。また、ホストCPU12は、演算処理回路3において、それぞれ複数の種類のパラメータおよびステータスデータが用いられるときに、設定・復元制御回路326に、いずれの種類のパラメータおよびステータスデータが用いられるのかを直接、設定することがある。
なお、診断制御信号は、図6(d),図7(d)に示されるパラメータおよびステータスデータのバックアップがバックアップ開始期間tbの間に開始したときに、パラメータおよびステータスデータのバックアップが終了したタイミングで活性化される。言い換えると、診断制御信号は、図6(c),図7(c)と図6(d),図7(d)との間に符号cで示すタイミングで活性化される。また、診断制御信号は、この信号を用いる構成要素の動作に必要とされる時間が経過した後に不活性化(negate)される。なお、特記なき限り、以下に説明するISP2における各信号は、診断制御信号と同様に、活性化された後、この信号を用いる構成要素の動作のために必要とされる時間が経過した後に不活性化される。
演算回路310は、予め決められた周期ごとに入力される画像データへの画像演算処理のために最適化されている。演算回路310は、図6(e),図7(e)に画像入力として示すタイミングで診断用データIF302から入力される処理対象データへの画像演算処理を実現する。
まず、演算回路310は、ホストCPU−IF316および内部バス318を介して入力され、画像演算処理のために用いられるパラメータを、パラメータメモリ306に記憶する。ホストCPU12は、画像演算処理における各種状態(ステータス)を示し、画像演算処理のために用いられるステータスデータを、ステータスレジスタ308に記憶する。これらパラメータおよびステータスデータのパラメータメモリ306およびステータスメモリ308への記憶は、図6(d),図6(e),図7(d),図(e)に、符号d,eを付して示す期間に行われる。
また、演算回路310は、診断制御信号の活性化に応じた診断制御信号IF328の制御に従って、診断用データIF302から入力された診断用データへの画像演算処理を行い、処理後データを得る。この診断用データと、この診断用データに対応する処理後データとは、図6(e),図7(e)に示すタイミングで演算回路310に入力される。一方、演算回路310は、診断制御信号の不活性化に応じた診断制御信号IF328の制御に従って、画像データへの画像演算処理を行い、処理後データを得る。
また、演算回路310は、画像演算処理において得られた処理後データを、図6(e),図7(e)に画像出力として示すタイミングで処理後データ出力回路322に出力する。つまり、演算回路310は、診断制御信号の活性化に応じた診断制御信号IF328の制御に従って、図6(c),図7(c)に示される診断処理の期間に、診断処理回路5からの診断用データへの画像演算処理を開始し、終了する。演算回路310は、この画像演算処理が終了すると、この画像演算処理により得られた処理後データを、図6(e),図7(e)に示す期間で、処理後データ出力回路322を介して診断処理回路5に出力する。
また、演算回路310は、診断制御信号の活性化に応じた診断制御信号IF328の制御に従って、処理後データの診断処理回路5への出力が終了したときに、バックアップ要求回路320に出力する出力終了信号を活性化する。バックアップ要求回路320は、演算回路310からの出力終了信号が活性化されると、図6(c),図7(c)と図6(d),図7(d)との間の符号aで示すタイミングで、診断制御回路4へのバックアップ要求信号を活性化する。
バックアップ応答信号IF324は、図2,図4に示された診断制御回路4からのバックアップ応答信号の活性化に応じて、パラメータメモリ306およびステータスレジスタ308を制御する。つまり、バックアップ応答信号IF324は、バックアップ応答信号の活性化に応じて、パラメータメモリ306およびステータスレジスタ308に記憶されているパラメータおよびステータスデータを、診断制御回路4に出力させ、バックアップさせる。
設定・復元制御回路326は、診断制御信号IF328の制御に従って、または、図2,図4に示された診断制御回路4からの復元要求信号の活性化に応じて、パラメータメモリ306およびステータスレジスタ308を制御する。つまり、診断制御信号IF328は、パラメータメモリ306およびステータスレジスタ308を制御し、図2,図5に示された診断処理回路5からの診断処理用のパラメータおよびステータスデータを記憶させて設定させる。また、設定・復元制御回路326は、復元要求信号の活性化に応じて、図2,図4に示された診断制御回路4においてバックアップされていたパラメータおよびステータスデータを、パラメータメモリ306およびステータスレジスタ308に読み込ませて復元する。
ホストCPU12から演算処理回路3への設定変更がない限り、各フレームの画像データには同じ画像演算処理が行われる。従って、撮像装置10からの画像データへの画像演算処理には同じパラメータが用いられねばならず、ステータスデータは変更されてはならない。一方、フレームごとに画像演算処理と診断処理を行おうとすると、演算回路310は、画像演算処理用のパラメータおよびステータスデータと、診断処理用のパラメータおよびステータスデータとを交互に用いなければならない。
このような矛盾を解消するために、診断処理の前に、バックアップ応答信号IF324および設定・復元制御回路326による画像演算処理用のパラメータおよびステータスデータのバックアップと、診断処理用のパラメータおよびステータスデータの設定とが行われる。さらに、診断処理の後に、設定・復元制御回路326による画像演算処理用のパラメータおよびステータスデータの復元が行われる。
診断用データIF302は、診断制御信号の活性化に応じた診断制御信号IF328の制御に従って、撮像装置10から入力される画像データおよび診断処理回路5から入力される診断用データの内の診断用データを選択する。また、診断用データIF302は、診断制御信号の不活性化に応じた診断制御信号IF328の制御に従って、撮像装置10から入力される画像データおよび診断処理回路5から入力される診断用データの内の画像データを選択する。なお、ホストCPU12から、内部バス318および診断用データIF302などを介して演算回路310に画像データを供給することもできる。
診断用データIF302は、このように選択された診断用データまたは画像データを、図6(e),図7(e)に示される画像入力の期間において、処理対象データとして演算回路310に出力する。一方、診断用データIF302は、選択された診断用データを、図6(c),図7(c)に示される診断処理の期間において順次、処理対象データとして演算回路310に出力する。
処理後データ出力回路322は、診断制御信号の不活性化に応じた診断制御信号IF328の制御に従って、画像データから得られ、演算回路310から入力された処理後データを、画像データ出力回路330に出力する。一方、処理後データ出力回路322は、診断制御信号の活性化に応じた診断制御信号IF328の制御に従って、図6(c),図7(c)に示される診断処理の期間において、診断用データから処理後データが得られ次第、この処理後データを診断処理回路5に出力する。画像データ出力回路330は、画像データから得られ、処理後データ出力回路322から入力された処理後データを、図1に示された画像処理装置1の外部に出力する。なお、処理後データ出力回路322から、内部バス318および診断用データIF302などを介してホストCPU12に処理後の画像データを供給することもできる。
診断制御回路4の各構成要素]
図2,図4に示されるISP2の診断制御回路4の構成要素のうち、タイミング制御回路400は、図1に示された撮像装置10からの同期信号Vおよびクロック信号CLKを受け入れる。タイミング制御回路400は、受け入れた同期信号Vおよびクロック信号CLKに基づいて、診断制御回路4の他の構成要素の動作タイミングを制御する。つまり、タイミング制御回路400は、図6(a),図7(a)に示される同期信号Vが活性化したときにクロック信号CLKの計数値を初期化し、その後、クロック信号CLKを計数する。
さらに、タイミング制御回路400は、図6(d),図7(d)に示されるように、同期信号Vの活性化からクロック信号CLKの計数値が予め決められた値になるまでの期間を、バックアップ開始期間tbに設定する。タイミング制御回路400は、バックアップ開始期間tbにおいて、診断要求回路410へのバックアップ可能信号を活性化する。一方、タイミング制御回路400は、バックアップ開始期間tb以外の期間において、バックアップ可能信号を不活性にする。
なお、各フレームにおける診断処理と、その前後のパラメータおよびステータスデータの設定と、バックアップおよび復元とは、画像データへの画像演算処理が終了した後に、次のフレームの境界との間に十分な余裕を保って完了されなければならない。つまり、バックアップ開始期間tbの時間長は、フレームの時間長tfから図6(d),図7(d)に示される診断処理の時間長tdと、データの設定、バックアップおよび復元に要する時間とを減算した時間長よりも十分に短くなければならない。一方、当然に、バックアップ開始期間tbの時間長は、画像データへの正常な画像演算処理に要する時間、つまり、図6(e),図7(e)に示される画像入力および画像出力に要する時間よりも、長くなければならない。
復元要求回路402は、診断処理回路5からの診断終了信号が活性化されると、演算処理回路3への復元要求信号を活性化する。さらに、復元要求回路402は、バックアップ・復元メモリ408を制御して、バックアップされたパラメータおよびステータスデータを演算処理回路3に出力させる。診断要求回路410は、タイミング制御回路400からのバックアップ可能信号が活性化され、バックアップ要求信号IF404からのバックアップ要求信号が活性化されたときに、バックアップ応答回路406へのバックアップ信号を活性化する。
バックアップ要求信号IF404は、演算処理回路3からのバックアップ要求信号を受け入れて、バックアップ応答回路406および診断要求回路410に出力する。復元要求回路402は、演算処理回路3からの復元要求信号が活性化されると、演算処理回路3への復元要求信号を活性化する。さらに、復元要求回路402は、バックアップ・復元メモリ408を制御して、バックアップされたパラメータおよびステータスデータを、これらの演算処理回路3における復元のために演算処理回路3に出力させる。
バックアップ応答回路406は、診断要求回路410からのバックアップ信号が活性化され、バックアップ要求信号IF404からのバップアップ要求信号が活性化されると、演算処理回路3へのバックアップ応答信号を活性化する。さらに、バックアップ応答回路406は、バックアップ応答信号を活性化すると、バックアップ・復元メモリ408を制御し、演算処理回路3から入力されるパラメータおよびステータスデータを記憶させ、これらをバックアップする。
バックアップ応答回路406は、バックアップ信号の活性化に応じたこれらのデータのバックアップが終了すると、診断処理回路5への診断要求信号を、図6(c),図7(c)と図6(d),図6(d)との間に符号bで示すタイミングで活性化する。なお、バックアップ応答回路406は、tf<tb+td+trの関係が成り立つときにのみ、診断処理回路5への診断要求信号を活性化する。なお、tfは、図6(a)に示され、tb,tdは図6(c),図6(d)の間に示され、また、trは、図6(),図7()に示されたデータの復元に要する時間である。つまり、バックアップ応答回路406は、バックアップ可能信号が活性化され、バックアップ要求されたときに診断要求信号を活性化する。
バックアップ・復元メモリ408は、バックアップ応答回路406の制御に従って、演算処理回路3から入力されたパラメータおよびステータスデータを記憶し、バックアップする。また、バックアップ・復元メモリ408は、復元要求回路402の制御に従って、バックアップしたパラメータおよびステータスデータを演算処理回路3に出力する。なお、バックアップ・復元メモリ408は、それぞれ複数のパラメータおよびステータスデータをバックアップすることが可能なように構成され得る。バックアップ・復元メモリ408が、それぞれ複数のパラメータおよびステータスデータをバックアップするときには、バックアップ応答回路406および復元要求回路402は、バックアップまたは復元するパラメータおよびステータスデータの記憶領域を指定する必要がある。
[診断処理回路5の各構成要素]
図2,図5に示される診断処理回路5の構成要素の内、診断用データメモリ504は、演算処理回路3の画像演算処理が正確に行われているか否かの診断に必要とされるデータを記憶する。診断用データメモリ504に記憶されるデータには、複数の種類の診断用データと、これらの診断用データそれぞれに対応する期待値を示す結果データと、これらの診断用データそれぞれに対応するパラメータおよびステータスデータとが含まれる。
複数の種類の診断用データそれぞれに対応する結果データは、複数の種類の診断用データそれぞれへの演算回路310による正常な画像演算処理の期待値である。つまり、複数の種類の診断用データそれぞれに対応する結果データは、この診断用データに対応するパラメータおよびステータスデータを用いたこの診断用データへの演算回路310による正常な画像演算処理により得られる処理後データと同じである。
言い換えると、あるパラメータおよびステータスデータが設定された演算回路310が、このパラメータおよびステータスデータに対応する診断用データに正常に画像演算処理を行うと、この診断用データに対応する結果データと同じ処理後データが得られる。従って、このように、ある診断用データに演算処理回路3が行った画像演算処理により得られた処理後データと、この診断用データに対応する結果データとの一致は、この画像演算処理が正常に行われたことを示す。反対に、このように、ある診断用データに演算処理回路3が行った画像演算処理により得られた処理後データと、この診断用データに対応する結果データとの不一致は、この画像演算処理に異常が生じたことを示す。
動作制御回路500は、図6(a),図7(a)に示される同期信号Vが活性化されると、診断処理回路5の診断用データメモリ504以外の他の構成要素を初期化する。制御信号生成回路502は、図2,図4に示された診断制御回路4からの診断要求信号が活性化されると、図2,図3に示された演算処理回路3への診断制御信号を活性化する。
また、制御信号生成回路502は、診断用データメモリ504を制御して、演算処理回路3に、複数の種類の診断用データのいずれかと、この診断用データに対応するパラメータおよびステータスデータとを出力させる。また、制御信号生成回路502は、診断用データメモリ504を制御して、診断回路506に、出力された診断用データに対応する結果データを出力させる。
診断回路506は、診断用データメモリ504から入力された結果データと、演算処理回路3から入力された処理後データとを比較し、これらが一致しているときには、演算回路310における画像演算処理が正常に行われていると診断する。反対に、診断回路506は、診断用データメモリ504から入力された結果データと、演算処理回路3から入力された処理後データとが一致していないときには、演算回路310における画像演算処理に異常が生じていると診断する。
さらに、診断回路506は、この診断の結果を、図2に示されたホストCPU12に出力する。また、診断回路506は、診断制御回路4の復元要求回路402への診断終了信号を活性化する。なお、ホストCPU12は、この診断の結果が画像演算処理に異常が生じていることを示すときには、適宜、例外処理を行うことができる。
[画像処理装置1の正常動作]
図8は、図1に示された画像処理装置1において、正常な画像演算処理が行われたときの全体的な動作(S10)を示すシーケンス図である。以下、図1に示された画像処理装置1において、画像演算処理が正常に行われたときの全体的な動作を、図6(a)〜図6(e)および図8を参照して説明する。なお、画像処理装置1自体の処理が終了したり、画像データに対する画像演算処理の終了が、図6(d)に示されるバックアップ開始期間tbの終了より後になったりしない限り、以下に説明する画像処理装置1の正常な動作は、フレームごとに連続して行われる。
ステップS100およびステップS102において、図1に示された撮像装置10は、クロック信号CLKと、図6(a)に示される画像データのフレームの境界を示す同期信号Vと、クロック信号CLKに同期した動画の画像データとを、フレームごとにISP2に出力する。ホストCPU12は、画像処理装置1のユーザから画像演算処理の種類の選択のための操作があると、この操作を受け入れる。ステップS104において、ホストCPU12は、フレームXの図6(b)に示す設定期間において、操作に応じて選択された種類の画像演算処理のためのパラメータ、ステータスデータおよびその他のデータを、演算処理回路3に出力する。
図3に示されたホストCPU12は、フレームXにおいてデータが入力されると、入力されたデータの内、画像データへの画像演算処理のためのパラメータおよびステータスデータを演算回路310に出力する。演算回路310は、入力されたパラメータおよびステータスデータを、内部メモリ(不図示)に記憶する。
演算回路310は、次のフレームX+1における同期信号Vの活性化の後で、診断用データIF302からの処理対象データの入力の前に、記憶したパラメータおよびステータスデータをパラメータメモリ306およびステータスレジスタ308に記憶する。つまり、演算回路310は、フレームX+1において、図6(d)に示す符号d,eの間のタイミングで、入力されたパラメータおよびステータスデータを、パラメータメモリ306およびステータスレジスタ308に記憶する。
なお、画像処理装置1のユーザからの設定操作がないときには、当然、ホストCPU12からISP2への設定のためのデータ出力はなく、演算処理回路3のパラメータメモリ306およびステータスレジスタ308へのパラメータおよびステータスデータの記憶も行われない。
[画像データへの画像演算処理]
ISP2のホストCPU12は、演算処理回路3のパラメータメモリ306およびステータスレジスタ308に、実際の処理の1つ前のフレームにおいて、画像演算処理のためのパラメータ、ステータスデータおよびその他のデータの設定することがある。このようなときには、ホストCPU12は、図6(d),(e)に符号d,eで示す期間において、これらのデータをパラメータメモリ306およびステータスレジスタ308に記憶する。
撮像装置IF300は、撮像装置10からのクロック信号CLKおよび同期信号Vを受け入れて、診断用データIF302に出力する。さらに、撮像装置IF300は、画像データを受け入れ、受け入れられた画像データを診断用データIF302に出力する。
図2,図4に示された診断制御回路4のタイミング制御回路400は、図6(a)に示される同期信号Vの活性化に応じてクロック信号CLKの計数値を初期化し、その後、クロック信号CLKを計数する。さらに、タイミング制御回路400は、図6(d)に示されるように、同期信号Vの活性化からクロック信号CLKの計数値が予め決められた値になるまでの期間を、バックアップ開始期間tbに設定し、診断要求回路410へのバックアップ可能信号を活性化する。
ステップS106において、図6(e)に示される演算回路310への画像入力の開始時点では、図5に示される診断処理回路5の制御信号生成回路502が出力する診断制御信号は、同期信号Vの活性化に応じて初期化され、不活性である。従って、不活性の診断制御信号を受け入れた診断制御信号IF328は、演算処理回路3の各構成要素を、撮像装置10から入力された画像データへの画像演算処理に適した動作をさせるように制御する。
つまり、診断用データIF302は、撮像装置10から入力された画像データを選択し、処理対象データとして演算回路310に出力する。演算回路310は、診断用データIF302からの画像データに、パラメータメモリ306およびステータスレジスタ308に記憶されているパラメータおよびステータスデータを用いた画像演算処理を行う。
さらに、演算回路310は、演算回路310自体の状態および画像演算処理の状態を示すステータスデータを、画像データへの画像演算処理の進行に従って順次、ステータスレジスタ308に記憶する。なお、ステータスレジスタ308に記憶されたステータスデータは、演算回路310における画像演算処理において適宜、用いられる。
演算回路310は、画像演算処理により得られた処理後データを、図6(e)に示される画像出力のタイミングで処理後データ出力回路322に出力する。ステップS108において、画像データ出力回路330は、処理後データを画像データとして画像処理装置1の外部に出力する。なお、ステップS102およびステップS108における演算処理回路3の画像データの入出力は、図6(e)に示すように時間的に重複しうるが、信号シーケンス図においては、図示の都合上、これらは時間的に重複しない。さらに、演算回路310は、1フレーム分の画像データへの画像演算処理およびその結果の出力が終了すると、バックアップ要求回路320への出力終了信号を活性化する。
[診断用データへの画像演算処理]
ステップS110において、バックアップ要求回路320は、演算回路310の出力終了信号の活性化に応じて、図2,図4に示された診断制御回路4のバックアップ要求信号IF404へのバックアップ要求信号を活性化する。バックアップ要求信号IF404は、バックアップ要求回路320からのバックアップ要求信号を、バックアップ応答回路406および診断要求回路410に出力する。
ステップS112において、バックアップ応答回路406は、タイミング制御回路400からのバックアップ可能信号が活性化している間に、バックアップ要求信号IF404からのバックアップ要求信号が活性化すると、バックアップ応答信号を活性化する。つまり、バックアップ応答回路406は、図6(b)に示される設定期間tsの後、図6(e)に示される画像入力および画像出力の後に、図6(d),図6(e)の間に符号cで示すタイミングで、バックアップ応答信号を活性化する。
ステップS114において、バックアップ応答信号IF324は、バックアップ応答信号の活性化に応じて、パラメータメモリ306およびステータスレジスタ308を制御する。パラメータメモリ306およびステータスレジスタ308は、この制御に従って、記憶しているパラメータおよびステータスデータを、図6(d)に示されるバックアップのタイミングで、診断制御回路4のバックアップ・復元メモリ408に出力する。
一方、バックアップ応答回路406は、バックアップ・復元メモリ408を制御して、演算処理回路3のパラメータメモリ306およびステータスレジスタ308から入力されたパラメータおよびステータスデータを記憶させ、これらをバックアップする。また、ステップS116において、バックアップ応答回路406は、パラメータおよびステータスデータのバックアップが終了すると、図6(c),図6(d)の間に符号bで示すタイミングで、診断処理回路5の制御信号生成回路502への診断要求信号を活性化する。
ステップS118において、診断処理回路5の制御信号生成回路502は、診断要求信号の活性化に応じて、演算処理回路3の診断制御信号IF328への診断制御信号を活性化する。診断制御信号IF328は、診断制御信号の活性化に応じて、演算処理回路3の各構成要素を、診断処理回路5の診断用データメモリ504からの診断用データへの画像演算処理に適した動作をさせるように制御する。
ステップS120において、制御信号生成回路502は、診断用データメモリ504を制御して、複数の種類のパラメータおよびステータスデータのいずれかを、予め決められた規則に従って、パラメータメモリ306およびステータスレジスタ308に出力させる。パラメータメモリ306およびステータスレジスタ308は、図6(d)に示すタイミングで、診断用データメモリ504からのパラメータおよびステータスデータを記憶する。さらに、制御信号生成回路502は、診断用データメモリ504を制御して、出力されたパラメータなどに対応する結果データを診断回路506に出力させる。
ステップS122において、制御信号生成回路502は、診断用データメモリ504を制御して、ステップS120において出力されたパラメータなどに対応する診断用データを、診断用データIF302に出力させる。診断用データIF302は、図6(e)に示した期間において、診断用データメモリ504から入力された診断用データを、処理対象データとして演算回路310に出力する。
演算処理回路3の診断制御信号IF328は、演算回路310および設定・復元制御回路326を制御する。設定・復元制御回路326は、診断制御信号IF328の制御に応じて、パラメータメモリ306およびステータスレジスタ308を制御する。パラメータメモリ306およびステータスレジスタ308は、設定・復元制御回路326の制御に従って、診断処理回路5の診断用データメモリ504から入力される診断処理用のパラメータおよびステータスデータを記憶する。
演算回路310は、診断制御信号IF328の制御に従って、パラメータメモリ306およびステータスレジスタ308に記憶された診断処理用のパラメータおよびステータスデータを用いた処理用データへの画像演算処理を行う。この処理用データへの画像演算処理は、処理用データの入力直後に開始される。ステップS124において、演算回路310は、この画像演算処理により得られた処理後データを順次、図6(e)に示した期間において診断処理回路5に出力する。
診断処理回路5の診断回路506は、演算処理回路3から入力された処理後データと、診断用データメモリ504から入力され、診断用データに対応する結果データとを比較する。診断回路506は、比較の結果、演算処理回路3から入力された処理後データと、この診断用データに対応する結果データとが一致したときに、演算回路310における画像演算処理が正常に行われたと診断する。
一方、診断回路506は、演算処理回路3から入力された処理後データと、この診断用データに対応する結果データとが不一致であったときに、演算回路310における画像演算処理に異常が生じたと診断する。ステップS126において、診断回路506は、この診断の結果をホストCPU12に出力する。さらに、ステップS128において、診断回路506は、診断制御回路4の復元要求回路402への診断終了信号を活性化する。
ステップS130において、復元要求回路402は、診断終了信号の活性化に応じて、演算処理回路3の設定・復元制御回路326への復元要求信号を活性化する。さらに、ステップS132において、復元要求回路402は、診断終了信号の活性化に応じて、バックアップ・復元メモリ408を制御し、バックアップされていたパラメータおよびステータスデータを、演算処理回路3に出力させて復元する。ステップS134において、バックアップされていたパラメータおよびステータスデータの復元が終了すると、診断処理回路5は、診断制御回路4に復元の終了を通知する。
演算処理回路3の設定・復元制御回路326は、復元要求信号の活性化に応じて、パラメータメモリ306およびステータスレジスタ308を制御する。パラメータメモリ306およびステータスレジスタ308は、この制御に従って、診断制御回路4から、バックアップされていたパラメータおよびステータスデータを読み込み、これらを復元する。
[画像処理装置1の異常動作]
図9は、図1に示された画像処理装置1において、異常に画像演算処理が行われたときの全体的な動作(S14)を示すシーケンス図である。以下、画像演算処理が遅延して画像演算処理と診断処理とが1つのフレームにおいて行われなかったときの画像処理装置1の全体的な動作、つまり、画像処理装置1の異常動作を、図7(a)〜図7(e)および図9を参照して説明する。以下の画像処理装置1の異常動作の説明においては、主に、画像処理装置1の正常動作と異常動作との相違が述べられる。
図2,図3に示した演算処理回路3のバックアップ要求回路320は、演算回路310の出力終了信号の活性化に応じて、図2,図4に示された診断制御回路4のバックアップ要求信号IF404へのバックアップ要求信号を活性化する。しかしながら、図7(c)と図7(d)との間に符号dを付して示すように、フレームNにおいては、バックアップ要求信号の活性化が、バックアップ可能期間tbの終了後になってしまう。このような事象は、演算処理回路3が、処理用メモリ314を頻繁に用いて画像演算処理を行っているときに、図1に示されるホストCPU12からISP2に多くの設定がなされ、あるいは、多くのデータが入力されたときに生じうる。
バックアップ応答回路406は、図7(d)と図7(e)の間に符号cで示すように、フレームNにおけるバックアップ開始期間tbの終了後に演算処理回路3からのバックアップ要求信号が活性化したので、バックアップ応答信号を活性化しない。また、バックアップ応答回路406は、パラメータメモリ306およびステータスレジスタ308の制御も行わない。さらに、バックアップ応答回路406は、診断要求信号を活性化しないので、診断処理回路5は、診断処理を行わない。従って、画像処理装置1においては、画像データへの画像演算処理のみが行われる。つまり、この場合には、図9に点線で示すようにS100〜S134の処理は行われず、図9に実線で示すようにS100〜S108の処理のみが行われる。
一方、図7(c),図7(d)に点線で示すように、フレームNにおいて、画像処理装置1は、パラメータおよびステータスデータのバックアップおよび復元と、診断処理とを行わない。なお、画像処理装置1の異常動作は、画像演算処理の遅延がなくなり、画像演算処理と診断処理とが1つのフレームにおいて行えるようになると、図6(a)〜図6(e)および図8を参照して説明した正常動作に戻る。
[第2の実施の形態]
以下、第2の実施の形態を説明する。図10は、図3に示した演算処理回路3において、第1のパラメータメモリ306および第1のステータスレジスタ308に置換される第2のパラメータメモリ340および第のステータスメモリ342の構成を示す図である。図10に示すように、パラメータメモリ340およびステータスメモリ342それぞれの記憶回路は、複数の(n;nは2以上の整数)種類のパラメータおよびステータスデータそれぞれを記憶可能なようにバンク348−1〜348−n(バンク1〜n)に分けられている。
従って、演算処理回路3において、パラメータメモリ340およびステータスメモリ342が用いられるときには、図4に示した診断制御回路4は、パラメータメモリ340およびステータスメモリ342の記憶回路のバンクを指定するバンクIDを含むバックアップ応答信号および復元要求信号を用いる必要がある。制御回路344は、バンクIDを含むバックアップ応答信号および復元要求信号を受けてセレクタ346を制御し、パラメータメモリ340およびステータスメモリ342それぞれのバンク1〜nのいずれかを選択させ、パラメータおよびステータスデータを入出力させる。以上説明したように構成されたパラメータメモリ340およびステータスメモリ342を用い、診断制御回路4の動作を変更することにより、複数の種類のパラメータおよびステータスデータのバックアップおよび復元を実現することができる。
[変形例]
なお、以上、実施の形態として、撮像装置10により生成された画像データへの画像演算処理を、ISP2により行うように構成されている画像処理装置1を説明した。一方、適切な変形により、画像処理装置1に、動画の画像データ以外にも、一定の周期で入力される様々なデータへの演算処理を行わせることができる。適切に変形された画像処理装置1により演算処理できるデータには、音声のデータ、表示装置に表示されるデータ、コンピュータゲーム用のデータなどがある。
また、図8,図9に示した信号の送受信の順番は、画像処理装置1の動作に支障を生じさせない限り前後してもかまわない。また、画像処理装置1の動作に支障を生じさせたり、互いに矛盾を生じさせたりしない限りにおいて、画像処理装置1の各構成要素は適宜、変形されうる。例えば、演算処理回路3は、統計情報処理回路332を備えていなくてもよい。
本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
1 画像処理装置
10 撮像装置
12 ホストCPU
2 ISP
3 演算処理回路
300 撮像装置IF
302 診断用データI
06 パラメータメモリ
308 ステータスレジスタ
310 演算回路
320 バックアップ要求回路
322 処理後データ出力回路
324 バックアップ応答信号IF
326 設定・復元制御回路
328 診断制御信号IF
330 画像データ出力回路
診断制御回路
400 タイミング制御回路
402 復元要求回路
404 バックアップ要求信号IF
406 バックアップ応答回路
408 バックアップ・復元メモリ
410 診断要求回路
5 診断処理回路
500 動作制御回路
502 制御信号生成回路
504 診断用データメモリ
506 診断回路

Claims (9)

  1. 予め決められた周期ごとに外部から入力される入力データへの演算処理を行い、前記演算処理の結果の処理後データを得る演算処理回路と、
    前記予め決められた周期ごとに、前記入力データへの前記演算処理が行われているとき以外に、前記演算処理回路に、前記演算処理の診断のための診断用データへの前記演算処理させ、前記診断用データへの前記演算処理の結果に基づいて、前記演算処理に誤りが生じているか否かを診断する診断処理を行う診断処理回路と
    前記診断処理を行う時間があると判定されたときに、前記診断処理回路に前記診断処理を行わせる診断制御を行う診断制御回路と、
    を備え
    前記診断処理回路は、前記予め決められた周期ごとに、前記入力データへの前記演算処 理に要する時間以外に、前記診断処理を行う時間があるか否かを判定する第1の判定処理 を行う診断要求回路を、備える
    演算処理装置。
  2. 前記診断処理回路は、
    前記演算処理回路を制御して、前記診断用データへの前記演算処理を行わせる演算制御処理をさらに行い、
    前記診断用データへの前記演算処理の正常な結果を示す結果データと、前記診断用データへの前記演算処理の結果として得られた前記処理後データとに基づいて、前記演算処理に誤りが生じているか否かを判定する第2の判定処理を行う診断回路、をさらに備える
    請求項1に記載の演算処理装置。
  3. 前記診断回路は、前記結果データと前記処理後データとが異なるときに、前記演算処理に誤りが生じていると診断する
    請求項2に記載の演算処理装置。
  4. 前記演算処理回路は、前記演算処理に用いられる設定データ予め設定され
    前記診断制御回路は、
    前記診断処理行われる前に、前記演算処理回路に設定された前記設定データをバックアップするバックアップ処理を行うバックアップ応答回路と、
    前記診断処理行われた後に、前記バックアップ処理によりバックアップされた前記設定データを前記演算処理回路に設定して復元する復元処理を行う復元要求回路と、
    を備える
    請求項1〜3のいずれかに記載の演算処理装置。
  5. 前記診断処理が行われる前に、前記バックアップ応答回路は、前記演算処理回路に設定 された複数の前記設定データをバックアップする前記バックアップ処理を行い
    前記復元要求回路は、前記バックアップ処理によりバックアップされた複数の前記設定データのいずれかを、前記演算処理回路に設定して復元する
    請求項4に記載の演算処理装置。
  6. 前記診断処理回路は、
    前記診断処理の開始の前に、前記診断処理のための前記設定データを前記演算処理回路に設定する設定処理を行う制御信号生成回路
    を備える
    請求項4に記載の演算処理装置。
  7. 前記診断要求回路は、前記第1の判定処理において、前記予め決められた周期の開始から前記入力データへの前記演算処理の終了までに、予め決められた時間が経過したとき以外に、前記入力データへの前記演算処理に要する時間以外に前記診断処理を行う時間があると判定する
    請求項1〜6のいずれかに記載の演算処理装置。
  8. 前記予め決められた周期は、動画の画像データのフレームであり、前記外部から入力されるデータは前記フレームごとの前記動画の画像データである
    請求項1〜7のいずれかに記載の演算処理装置。
  9. 予め決められた周期ごとに外部から入力される入力データへの演算処理を行い、前記演算処理の結果の処理後データを得て、
    前記予め決められた周期ごとに、前記入力データへの前記演算処理が行われているとき以外に、前記演算処理の診断のための診断用データへの前記演算処理を行い、前記診断用データへの前記演算処理の結果に基づいて、前記演算処理に誤りが生じているか否かを診断する診断処理を行い、
    前記予め決められた周期ごとに、前記入力データへの演算処理に要する時間以外に、前記診断処理を行う時間があるか否かを判定する判定処理を行い、
    前記診断処理を行う時間があると判定されたときに、前記診断処理を行う
    演算処理方法。
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