KR0119725B1 - 선형변환 방법을 이용한 영상처리용 병렬기억장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선형변환 방법을 이용한 영상처리용 병렬기억장치에 관한 것으로, 특히 접근형태, 기준좌표 그리고 각 기억모듈 번호로부터 해당 기억모듈의 주소를 계산하는 주소계산 회로부(10)와; 이 주소계산 회로부에서 계산된 주소와 판독/기록 신호의 입력에 따라 실제 자료의 저장과 입출력애 행해지는 메모리셀(20)과; 상기 기억모듈의 실제순서와 프로세서가 필요로하는 논리적인 순서를 일치시키기 위해 상기 메모리셀(20)로부터 데이타를 인가받아 적절한 경로를 생성하고 이 경로를 통해 상기 데이타를 출력하는 오메가 네트웍(30)과; 상기 접근형태의 입력에 따라 오메가 네트웍(30)과 자료단자 사이에 적절한 경로를 생성하는 이동회로부(40)를 구비하여 여러가지 접근형태에 대하여 동시에 접근가능하면서 하드웨어로의 구성이 간단하고 처리속도가 빨라 구현성의 효율이 높은 효과를 갖는다.

Description

선형변환 방법을 이용한 영상처리용 병렬기억장치

제1도는 본 발명에 의한 병렬기억장치의 구성 블록도.

제2도는 수평형태 접근시 영상점 좌표의 하위 n비트를 계산하는 주소계산 회로부의 구성 블록도.

제3도는 수직형태 접근시 영상점 좌표의 하위 n비트를 계산하는 주소계산 회로부의 구성 블록도.

제4도는 블록형태 접근시 영상점 좌표의 하위 n비트를 계산하는 주소계산 회로부의 구성 블록도.

제5도는 제2,3,4도의 결과에 따라 최종적인 영상점 좌표를 계산하는 주소계산 회로부의 구성 블록도.

제6도는 제1도 이동회로부의 구성도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 주소계산 회로부 20 : 메모리셀

30 : 오메가 네트웍 40 : 이동회로부

50 : 기억모듈부 60 : 재배열회로부

본 발명은 선형변환 방법을 이용한 영상처리용 병렬기억장치에 관한 것으로, 특히 대량의 영상정보를 고속으로 처리하며 하드웨어로의 구현의 효율성이 높은 선형변환 방법을 이용한 영상처리용 병렬기억장치에 관한 것이다.

일반적으로, 병렬기억장치는 자료의 접근형태를 미리 알 수 있는 특정문제에 관한 자료를 여러개의 기억 모듈에 적절히 분산배치하여 높은 병렬성을 얻을 수 있도록 된 기억장치이다.

또한, 영상처리용 병렬기억장치도 영상처리에 있어서, 대부분의 연산이 하나의 영상점 단위보다는 일정한 형태, 즉 수평, 수직, 2차원 블록과 같은 기하학적 형태의 영상점 집합에 대하여 동시에 접근한다는 특성을 이용하여 상기 기하학적 형태의 영상점에 대하여 여러가지 접근형태로 동시에 접근가능하도록 된 기억장치이다.

상기와 같이 기하학적인 형태의 영상점들에 대하여 여러가지 접근형태로 동시에 접근가능한 병렬기억장치를 구성하기 위하여 기억모듈을 적절히 배치하기 위한 행회전 방법과 선형변환 방법이 사용되고 있다.

그러나, 자료행렬의 좌표에 각각 적절한 상수를 곱하여 서로 더한 값에 기억모듈의 수로 모듈러 연산을 취하여 얻어진 값에 따라 기억모듈을 배치하는 행회전 방법은 영상처리에서 사용되는 여러가지 접근 형태에 대하여 동시에 접근가능하도록 기억모듈을 배치하기 위해서는 기억모듈의 수가 동시에 접근가능한 기억모듈의 수보다 큰 소수(prime number)이여야 하기 때문에 주소계산회로에 소수로의 모듈러 연산이 필요하여 하드웨어 구성시 회로가 복잡하고 데이타 처리시간이 많이 소요되어 구현의 효율성이 저하된다는 문제점이 있었다.

한편, 자료행렬의 좌표를 2진 벡터로 보고 여기에 적절한 2진 변환 행렬을 곱하여 XOR한 값에 따라 기억모듈을 배치하는 선형변환 방법은 상기 행회전 방법에 비하여 모든 연산이 XOR나 AND등의 비트 단위 연산만을 사용하기 때문에 주소계산회로가 간단하다는 장점이 있으나, 동시에 접근하는 영상점의 수와 기억모듈의 수가 같은 경우만을 가정하였기 때문에 임의 위치에서의 수평, 수직, 2차원 블록형태로의 접근이 불가능하며 특정한 위치의 영상점에 대해서만 동시에 접근할 수 있다는 제약이 있었다.

이에, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 종래의 선형변환 방법을 확장하여 기억모듈의 수를 동시에 접근하는 영상점 수의 2배로 구성하여 임의의 위치에서 동시접근이 가능하면서 행회전 방법에 비하여 하드웨어로의 구현이 간단하고 처리속도가 빨라 구현의 효율성이 높은 선형변환 방법을 이용한 영상처리용 병렬기억장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 접근형태, 기준좌표 그리고 각 기억모듈의 번호로부터 해당 기억모듈의 주소를 계산하는 주소계산 회로부와; 이 주소계산 회로부에서 계산된 주소와 판독/기록 신호의 입력에 따라 실제 자료의 저장과 입출력이 행해지는 메모리셀과; 상기 기억모듈의 실제순서와 프로세서가 필요로 하는 논리적인 순서를 일치시키기 위해 상기 메모리셀로부터 데이타를 인가받아 적절한 경로를 생성하고 이 경로를 통해 상기 데이타를 출력하는 오메가 네트웍과; 상기 접근형태의 입력에 따라 오메가 네트웍과 자료단자 사이에 적절한 경로를 생성하는 이동회로부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면에 따라 상세히 설명한다.

영상행렬을 가로, 세로의 크기가 W(W=2^w, w≥2인 짝수)인 2차원 행렬 I(.,.)로 나타내고 이 영상행렬의 각 요소 I(i,j)를 영상점이라 하면, 0≤j, j≤W-1에 대한 해당 위치의 색과 밝기를 나타내기 위한 영상처리에 있어서 N(N=2ⁿ, n≤w인 짝수)개의 수직(N×1), 수평(1×N), 2차원 블록(×)형태의 접근가능한 영상점, 즉 상기 영상행렬의 한 점 I(i,j)를 기준으로

블록(BL)형태의 접근가능한 영상점은

BL(i,j)={I(i+a,j+b)｜0≤a,b≤-1}, 0≤i, j≤W--1이고,

수직(VS)형태의 접근가능한 영상점은

VS(i,j)={I(i+a,j)｜0≤a≤N-1}, 0≤i≤W-N-1, 0≤j≤W-1이며,

수평(HS)형태의 접근가능한 영상점은

HS(i,j)={I(i,j+b)｜0≤b≤N-1}, 0≤i≤W-1, 0≤j≤W-N-1이다.

그리고, 상기와 같은 세가지 접근형태에 대하여 각각 한번에 접근가능하도록 기억모듈을 배치하기 위한 모듈할당함수, 즉 임의의 정수 x에 대하여 x_k-1는 x를 이진수로 표현했을 때 우측에서 k번째 비트의 값이고 x_kl(l≤k)는 이진표현이 x_k…x_l인 k-l+1비트 정수를 나타낸다고 할 때, 영상점의 좌표 i,j에 대하여 i_n-1:0, j_n-1:0을 i,j의 하위 n비트로 이루어진 벡터라 하면 영상행렬의 영상점 I(i,j)에 대한 모듈할당함수(μ)는

이다.

여기서 {x,y}=x×+y인 접속연산자(「x」은 x보다 크거나 같은 가장 작은 정수)이고,

I_n/2는항등행렬이며,

O_n/2은영행렬이다.

한편, 상기와 같은 모듈할당함수에 의하여 배치된 기억모듈의 실제 기억소자에 접근하기 위하여 각 기억 모듈내의 주소를 지정하는 주소할당함수, 즉 영상점 I(i,j)의 주소는

a(i,j)={i_w-1:n/2+1, j_w-1:n/2}이 된다.

상기와 같은 방법을 이용한 본 발명의 실시예가 제1도에 도시되어 있다.

본 발명은 제1도에 도시된 바와 같이 접근형태(t), 기준좌표 I(i,j) 그리고 각 기억모듈의 번호로부터 해당 기억모듈의 주소(a_i)를 생성하는 주소계산 회로부(10)와, 이 주소계산 회로부(10)에서 계산된 주소(a_i)와 판독/기록 신호(r/w)를 입력받아 실제 자료(d_i)의 저장과 입출력이 이루어지는 메모리셀(mc_i)로 이루어진 기억모듈(50)와, 상기 기억모듈의 실제순서와 프로세서가 필요로 하는 논리적인 순서를 일치시키기 위한 N×N 오메가 네트웍(30) 및 이동회로부(40)로 이루어진 재배열회로부(60)를 구비하고 있다.

그리고, 상기 주소계산 회로부(10)는 수직, 수평, 블록형태 접근시의 하위 n비트의 좌표를 입력받아 접근형태(t)에 따라 상기 좌표중 하나의 좌표를 출력하는 멀티플렉서(MUX)와; 이 멀티플렉서(MUX)의 출력과 기준좌표(i⁰,j⁰)의 하위 n비트의 값을 비교하는 비교기와; 이 비교기의 출력과 상기 기준좌표(i⁰,j⁰)의 하위 n비트의 값을 가산하는 가산기를 포함한다.

다음에는 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 작용 및 효과를 설명한다.

주소는 영상점의 좌표에 관한 함수이므로 각 기억모듈은 자신의 주소를 계산하기 위해 먼저 기준좌표와 접근형태로부터 각 기억모듈의 영상점 좌표를 계산하게 되는데, 먼저 각 기억모듈의 번호와 주어진 기준좌표, 접근형태로부터 영상좌표 i,j의 하위 n비트 값을 계산하고 이 값에 기준좌표의 값을 더하여 완전한 i,j값을 구한다.

즉, 각 접근형태에 따른 하위 n비트의 좌표는 i⁰,j⁰가 기준점의 좌표이고, s은 기억모듈의 번호이며, LT(x,y)는 부울리언 less than함수 즉, LT(xy)=1 if xy and LT(x,y)=0 if x≥y이고,

이고 Q^-1은 Q의 역행열이라 하면,

수평형태 접근시 영상점 좌표의 하위 n비트의 값은

이고,

수직형태 접근시 영상점 좌표의 하위 n비트의 값은

이며,

블록형태 접근시 영상점 좌표의 하위 n비트의 값은

상기와 같은 접근형태에 따른 영상점 좌표의 하위 n비트의 값을 계산하는 주소계산 회로부가 도면 제2,3,4도에 도시되어 있다.

그리고, 상기와 같이 구하여진 하위 n비트의 값을 기준좌표 i⁰,j⁰의 하위 n비트의 값과 비교하고

을 통해 나머지 상위 비트의 값을 구하게 되는데 이와 같이 접근형태, 기준좌표 그리고 각 기억모듈 번호로부터 해당 기억모듈의 주소를 계산하는 주소계산 회로부(10)가 제5도에 도시되어 있다.

상기와 같이 주소계산 회로부(10)에 의해 계산된 주소에 따른 기억모듈의 실제순서와 프로세서가 필요로하는 논리적인 순서를 일치시키기 위해 오메가 네트웍(30) 및 이동회로부(40)를 통해 수평벡터와 블록 접근에 있어서 오메가 네트웍을 통과할 수 있도록 순서를 바꾸어주게 된다.

즉, 이동회로는 처리기쪽의 자료벡터를 D, 각 오메가 네트웍쪽의 자료벡터를 I⁰,I¹라 하고, k³는 k의 상위비트와 하위비트가 서로 바뀐 형태를 나타낼 때, 수평, 블록형태의 이동함수는

이고,

수직형태의 이동함수는

이며,

이를 구성한 회로가 제6도에 도시되어 있다.

한편, N×N 오메가 네트웍(30)은 일부의 입력만 사용되는 경우에도 동작할 수 있도록 일반적인 오메가 네트웍의 스위치를 변형하여 사용하면 된다.

상기와 같이 본 발명은 여러가지 접근형태에 대하여 동시에 접근가능하면서 하드웨어로의 구성이 간단하고 처리속도가 빨라 구현성의 효율이 높은 효과를 갖는다.

Claims (7)

1. 접근형태, 기준좌표 그리고 각 기억모듈의 번호로부터 해당 기억모듈의 주소를 계산하는 주소계산 회로부(10)와; 이 주소계산 회로부(10)에서 계산된 주소와 판독/기록 신호의 입력에 따라 실제 자료의 저장과 입출력이 행해지는 메모리셀(20)과; 상기 기억모듈의 실제순서와 프로세서가 필요로 하는 논리적인 순서를 일치시키기 위해 상기 메모리셀(20)로부터 데이타를 인가받아 적절한 경로를 생성하고 이 경로를 통해 상기 데이타를 출력하는 오메가 네트웍(30)과; 상기 접근형태의 입력에 따라 오메가 네트웍(30)과 자료단자 사이에 적절한 경로를 생성하는 이동회로부(40)를 구비하는 것을 특징으로 하는 선형변환 방법을 이용한 영상처리용 병렬기억장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 주소계산 회로부(10)의 하위 n비트의 좌표가 수평형태 접근시에 의해 산출되도록 구성된 것을 특징으로 하는 선형변환 방법을 이용한 영상처리용 병렬기억장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 주소계산 회로부(10)는 하위 n비트의 좌표가 수직형태 접근시에 의해 산출되도록 구성된 것을 특징으로 하는 선형변환 방법을 이용한 영상처리용 병렬기억장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 주소계산 회로부(10)는 하위 n비트의 좌표가 블록형태 접근시

   에 의해 산출되도록 구성된 것을 특징으로 하는 선형변환 방법을 이용한 영상처리용 병렬기억장치.
5. 제1항 내지 제4항중 어느 한 항에 있어서, 상기 주소계산 회로부(10)는 수직, 수평, 블록형태 접근시의 하위 n비트의 좌표를 입력받아 접근형태(t)에 따라 상기 좌표중 하나의 좌표를 출력하는 멀티플렉서(MUX)와; 이 멀티플렉서(MUX)의 출력과 기준좌표(i⁰,j⁰)의 하위 n비트의 값을 비교하는 비교기와; 이 비교기의 출력과 상기 기준좌표(i⁰,j⁰)의 하위 n비트의 값을 가산하는 가산기를 포함하는 것을 특징으로 하는 선형변환 방법을 이용한 영상처리용 병렬기억장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 이동회로부(40)는 블록, 수평형태 접근시를 통해 오메가 네트웍(30)과 자료단자 사이에 적절한 경로를 생성하도록 구성된 것을 특징으로 하는 선형변환 방법을 이용한 영상처리용 병렬기억장치.
7. 제1항에 있어서, 상기 이동회로부(40)는 수직형태 접근시를 통해 오메가 네트웍(30)과 자료단자 사이에 적절한 경로를 생성하도록 구성된 것을 특징으로 하는 선형변환 방법을 이용한 영상처리용 병렬기억장치.