Warning: fopen(111data/log202007070953.log): failed to open stream: No space left on device in /home/pde321/public_html/header.php on line 107

Warning: flock() expects parameter 1 to be resource, boolean given in /home/pde321/public_html/header.php on line 108

Warning: fclose() expects parameter 1 to be resource, boolean given in /home/pde321/public_html/header.php on line 113
ZWEIDIMENSIONALE PYRAMIDENFILTERARCHITEKTUR - Dokument DE60202757T2
 
PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE60202757T2 19.01.2006
EP-Veröffentlichungsnummer 0001374400
Titel ZWEIDIMENSIONALE PYRAMIDENFILTERARCHITEKTUR
Anmelder Intel Corporation, Santa Clara, Calif., US
Erfinder ACHARYA, Tinku, Chandler, US
Vertreter Patentanwälte Hauck, Graalfs, Wehnert, Döring, Siemons, Schildberg, 80339 München
DE-Aktenzeichen 60202757
Vertragsstaaten AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, SE, TR
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 28.03.2002
EP-Aktenzeichen 027194059
WO-Anmeldetag 28.03.2002
PCT-Aktenzeichen PCT/US02/10165
WO-Veröffentlichungsnummer 0002080363
WO-Veröffentlichungsdatum 10.10.2002
EP-Offenlegungsdatum 02.01.2004
EP date of grant 26.01.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 19.01.2006
IPC-Hauptklasse H03H 17/02(2006.01)A, F, I, ,  ,  ,   
IPC-Nebenklasse G06T 9/00(2006.01)A, L, I, ,  ,  ,      

Beschreibung[de]
VERWANDTE ANMELDUNGEN

Die vorliegende Patentanmeldung betrifft EP-A-1396081 mit dem Titel „Two-Dimensional Pyramid Filter Architecture", EP-A-1390914 mit dem Titel „Two-Dimensional Pyramid Filter Architecture", EP-A-1380107 mit dem Titel „Two-Dimensional Pyramid Filter Architecture" und EP-A-1350224 mit dem Titel „Multiplierless Pyramid Filter" von Tinku Acharya, die alle auf den Zessionar der vorliegenden Erfindung übertragen sind.

STAND DER TECHNIK

Die vorliegende Offenbarung betrifft Pyramidenfilter.

Bei der Bildverarbeitung ist es häufig wünschenswert, ein Bild zu zerlegen, wie etwa ein gescanntes Farbbild, das in zwei oder mehr einzelne Bilddarstellungen zerlegt wird. Zum Beispiel kann ein Farb- oder Graustufendokumentenbild in Vordergrund- und Hintergrundbilder für effiziente Bildverarbeitungsoperationen zerlegt werden, wie etwa zur Optimierung, Komprimierung, etc., wobei diese Anwendungen von Zeit zu Zeit in einem typischen Fotokopiergerät oder Scanner angewandt werden. In diesem Zusammenhang wird diese Operation häufig als Entrastern bzw. Descreening bezeichnet. Das Entrastern wird häufig angewandt, um Halbtonmuster zu entfernen, die in einem gescannten Originalbild existieren können. Zum Beispiel können diese Halbtonmuster für das menschliche Auge störende Artefakte verursachen, wenn sie nicht ordnungsgemäß entfernt werden. Der traditionelle Ansatz für diese Zerlegung oder Entrasterung ist das Filtern des Farbbilds, um es unscharf zu gestalten. Die unscharf gestalteten Ergebnisse werden danach unterstützend bei der Bestimmung verwendet, welches Ausmaß der Unschärfe und der Schärfung des Bilds erforderlich ist, um die Zerlegung vorzusehen. Für gewöhnlich wird die Unschärfe bzw. das Blurring unter Verwendung eines „symmetrischen Pyramidenfilters" erreicht. Symmetrische Pyramidenfilter mit begrenztem Ansprechen auf einen Impuls (FIR) sind allgemein bekannt.

Ein Nachteil dieser Bildverarbeitungstechnik ist es jedoch, dass sich die Komplexität um ein Vielfaches erhöht, wenn eine Mehrzahl von Pyramidenfiltern unterschiedlicher Größe parallel eingesetzt wird, um mehrere verschwommene bzw. unscharfe Bilder zu erzeugen, um die vorstehend beschriebenen Techniken einzusetzen. Ein brutaler Ansatz für diesen Ansatz der mehrfachen Pyramidenfilterung umfasst den parallelen Einsatz mehrerer FIR-Filter gemäß der Veranschaulichung in der Abbildung aus 1. Ein derartiger Ansatz zeigt, dass es wünschenswert sein kann, schnelle "symmetrische Pyramidenfilterarchitekturen" zu entwickeln und zu implementieren, um verschiedene unscharfe bzw. verschwommene Bilder zu erzeugen.

Die für den FIR-Block aus 1 in Klammern vorgesehenen Zahlen stellen den Pyramidenfilter mit entsprechender Länger dar. Zum Beispiel sind (1, 2, 1) die Filterkoeffizienten für einen symmetrischen Pyramidenfilter mit begrenztem Ansprechen auf einen Impuls (FIR) der Ordnung bzw. der Länge 3. In ähnlicher Weise entsprechen (1, 2, 3, 2, 1) den Koeffizienten für einen FIR-Pyramidenfilter der Ordnung 5, wobei (1, 2, 3, 4, 3, 2, 1) den Koeffizienten für einen FIR-Filter siebter Ordnung entsprechen, wobei (1, 2, 3, 4, 5, 4, 3, 2, 1) den Koeffizienten für einen FIR-Filter neunter Ordnung entsprechen und so weiter.

Der in der Abbildung aus 1 dargestellte Ansatz weist jedoch leider Nachteile auf. Zum Beispiel kann aus redundanten Berechnungen eine gewisse Ineffizienz resultieren. In ähnlicher Weise setzen FIR-Implementierungen häufig Multipliziererschaltungen auf. Es existieren Implementierungen zur Reduzierung oder den Verzicht des Einsatzes von Multiplizierern, wie etwa in Bezug auf Verschiebungs- und Summierungsschaltungen, die in der Folge zu einer erhöhten Taktung führen und somit den Durchsatz der Schaltung reduzieren können. Somit werden Verbesserungen der Implementierungen und Architekturen zur Pyramidenfilterung benötigt.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist in den folgenden Abschnitten der Patentschrift im Detail ausgeführt und genau beansprucht. Der beanspruchte Gegenstand der Erfindung sowohl in Bezug auf den Aufbau als auch auf die Funktionsweise in Verbindung mit den Aufgaben, Merkmalen und Vorteilen der Erfindung ist in Bezug auf die folgende genaue Beschreibung am besten verständlich, wenn diese in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gelesen wird. Es zeigen:

1 ein Blockdiagramm eines brutalen Kraftansatzes zur Implementierung einer mehrfachen Pyramidenfilterarchitektur mit begrenztem Ansprechen auf einen Impuls (FIR);

2 ein Ausführungsbeispiel eines eindimensionalen, multipliziererfreien Pyramidenfilters;

3 ein Ausführungsbeispiel einer zweidimensionalen Pyramidenfilterarchitektur;

4 eine Tabelle/Matrix eines Beispiels für eine Matrix, die aus der Implementierung einer zweidimensionalen Pyramidenfilterarchitektur resultieren kann, wie etwa einer Matrix, die in Verbindung mit dem Ausführungsbeispiel aus 3 implementiert werden kann;

5 eine Tabelle/Matrix eines zweidimensionalen Signals, das durch eine zweidimensionale Pyramidenfilterarchitektur behandelt werden kann;

6 eine Tabelle/Matrix eines Beispiels der Anwendung eines eindimensionalen Pyramidenfilterkernels sowohl zeilen- als auch spaltenweise;

7 die Tabelle/Matrix aus 6 für k = 9;

8 eine Tabelle/Matrix des Ergebnisses der Anwendung eines eindimensionalen Pyramidenfilters auf die Zeilen einer zweidimensionalen Eingangssignalabtastmatrix; und

9 eine Tabelle/Matrix des Ergebnisses der Anwendung eines eindimensionalen Pyramidenfilters auf die Spalten einer zweidimensionalen Eingangssignalabtastmatrix.

GENAUE BESCHREIBUNG

Die folgende genaue Beschreibung führt zahlreiche spezifische Einzelheiten, die dazu dienen, ein umfassendes Verständnis des beanspruchten Gegenstands der Erfindung zu vermitteln. Für den Fachmann auf dem Gebiet ist es jedoch verständlich, dass der beanspruchte Gegenstand der Erfindung auch ohne diese spezifischen Details ausgeführt werden kann. In anderen Fällen wurde auf die genaue Beschreibung allgemein bekannter Verfahren, Prozeduren, Bauteile und Schaltungen verzichtet, um den Gegenstand der vorliegenden Erfindung nicht unnötig zu verschleiern.

Wie dies bereits vorstehend im Text beschrieben worden ist, kann das Pyramidenfiltern, im Besonderen das symmetrische Pyramidenfiltern, in Verbindung mit Farbbildern oder der Farbbildverarbeitung eingesetzt werden, um das Bild zu zerlegen oder zu entrastern, wie zum Beispiel in Vordergrund- und Hintergrundbilder. Der beanspruchte Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist im Umfang zwar nicht auf diesen Aspekt beschränkt, wobei in diesem Zusammenhang jedoch Pyramidenfilterarchitekturen besonders wünschenswert sind, welche die Rechenkomplexität oder Verarbeitung und/oder die Hardwarekosten reduzieren. Besonders wünschenswert sind für gewöhnlich ebenso multipliziererfreie Implementierungen, das heißt Implementierungen, die keine speziellen Multiplikationen aufweisen, da sich derartige Implementierungen oder Ausführungsbeispiele kostengünstiger implementieren lassen als Ausführungsbeispiele, die Multipliziererschaltungen verwenden bzw, aufweisen.

Die Abbildung aus 2 veranschaulicht einen eindimensionalen Pyramidenfilter gemäß der detaillierten Beschreibung in der vorstehend genannten Patentanmeldung EP-A-1350224 mit dem Titel „Multiplierless Pyramid Filter" an T. Acharya, wobei der beanspruchte Umfang der Erfindung jedoch nicht auf diesen Umfang beschränkt ist. Das Ausführungsbeispiel 200 umfasst eine kombinierte multipliziererfreie, kaskadierte, symmetrische Pyramidenfilterarchitektur zur Erzeugung einer Mehrzahl gefilterter Ausgangssignalströme für eine Reihe oder eine Sequenz von Pyramidenfiltern verschiedener Ordnungen, wobei die Erzeugung der Ausgangssignalströme parallel erfolgt. In dem speziellen Ausführungsbeispiel wird ein gefiltert Ausgangssignalstrom bei jedem Taktzyklus für jeden Pyramidenfilter einer anderen zu implementierenden Ordnung erzeugt, wobei hier erneut darauf verwiesen wird, dass der beanspruchte Gegenstand der Erfindung im Umfang diesbezüglich nicht beschränkt ist. Dieses spezielle Ausführungsbeispiel ist nicht nur effizient in Bezug auf die Berechnungen, vielmehr liefert es auch gute Ergebnisse in Bezug auf den Durchsatz. Wie dies bereits vorstehend im Text beschrieben worden ist, implementiert dieses spezielle Ausführungsbeispiel jedoch einen eindimensionalen Pyramidenfilter.

Die Abbildung aus 2 ist in Verbindung mit der speziellen Bezeichnung verständlich. Zum Beispiel kann ein Eingangsquellensignal X wie folgt bezeichnet sein:

X = (x0, x1, ..., xi-2, xi-1, xi, xi+1, xi+2, ...)

Bei der digitalen oder diskreten Signalverarbeitung kann das Filtern als eine Faltung ⨂ des Eingangssignals X ausgedrückt werden, und mit einem Filter F, bei dem es sich in diesem Zusammenhang um einen digitalen Filter mit begrenzter Länge handelt, der hierin als Filter mit begrenztem Ansprechverhalten bezeichnet wird (FIR). Der gefilterte Ausgangssignalstrom ist somit wie folgt gegeben: Y = X ⨂ F

Wie dies vorstehend im Text beschrieben worden ist, verwendet das spezielle Ausführungsbeispiel aus 2 Pyramidenfilter. Diese Filter werden für gewöhnlich unter Verwendung digitaler Filter mit Längen ungerader Ordnungen implementiert, wie zum Beispiel 3, 5, 7, 9, etc. Ungerade Ordnungen können in diesem Zusammenhang in der Form 2N – 1 ausgedrückt werden, wobei N zum Beispiel eine positive ganze Zahl größer zwei ist. Einige Beispiele derartiger digitaler Filter lauten wie folgt:

F3 = (1, 2, 1)

F5 = (1, 2, 3, 2, 1)

F7 = (1, 2, 3, 4, 3, 2, 1) F9 = (1, 2, 3, 4, 5, 4, 3, 2, 1)

...

FM = (1, 2, 3, ..., N, ..., 3, 2, 1) (wobei in diesem Zusammenhang M = 2N – 1 gilt)

In Bezug auf die vorstehenden Filter können die gefilterten Ausgangssignale oder Ausgangssignalströme wie folgt ausgedrückt werden:

B3 = X ⨂ F3 = (b03, b13, ..., bi-13, bi3, bi+13, ...) Ergebnis des Eingangssignals X gefiltert durch F3

B5 = X ⨂ F5 = (b05, b15, ..., bi-15, bi5, bi+15, ...) Ergebnis des Eingangssignals X gefiltert durch F5

B7 = X ⨂ F7 = (b07, b17, ..., bi-17, bi7, bi+17, ...) Ergebnis des Eingangssignals X gefiltert durch F7

B9 = X ⨂ F9 = (b09, b19, ..., bi-19, bi9, bi+19, ...) Ergebnis des Eingangssignals X gefiltert durch F9

...

BM = X ⨂ FM = (b0M, b1M, ..., bi-1M, biM, bi+1M, ...) Ergebnis des Eingangssignals X gefiltert durch FM

Eine alternative Möglichkeit für die empirische Darstellung der gefilterten Ausgangssignalmuster lautet wie folgt:

bi3 = xi-1 + 2xi + xi+1

bi5 = xi-2 + 2xi-1 + 3xi + 2xi+1 + xi+2

bi7 = xi-3 + 2xi-2 + 3xi-1 + 4xi + 3xi+1 + 2xi+2 + xi+3

bi9 = xi-4 + 2xi-3 + 3xi-2 + 4xi-1 + 5xi + 4xi+1 +3xi+2 + 2xi+3 + xi+4

Durch das Hinzufügen von den in diesem Zusammenhang genannten Zustandsvariablen können die vorstehenden Ausdrücke wie folgt anders ausgedrückt werden:

bi3 = xi + si3, mit si3 = xi-1 + xi + xi+1

bi5 = bi3 + si5, mit si5 = xi-2 + xi-1 + xi + xi+1 + xi+2

bi7 = bi5 + si7, mit si7 = xi-3 + xi-2 + xi-1 + xi + xi+1 + xi+2 + xi+3

bi9 = bi7 + si9, mit si9 = xi-4 + xi-3 + xi-2 + xi-1 + xi + xi+1 + xi+2 + xi+3 + xi+4

Der gewünschte Pyramidenfilter kann somit wie folgt ausgedrückt werden:

B3 = X + S3, mit S3 = (s03, s13, s23, ..., si-13, si3, si+13, ...)

B5 = B3 + S5, mit S3 = (s05, s15, s25, ..., si-15, si5, si+15, ...)

B7 = B5 + S7, mit S7 = (s07, s17, s27, ..., si-17, si7, si+17, ...)

B9 = B7 + S9, mit S9 = (s09, s19, s29, ..., si-19, s9, si+19, ...)

Eine Studie der Abbildung aus 2 veranschaulicht, dass die berechneten Ausgangssignalströme B3, B5, B7, B9, etc. der Pyramidenfilter aus 2 durch das veranschaulichte Ausführungsbeispiel erzeugt werden.

Die vorstehende Beschreibung der Pyramidenfilter erfolgt im Zusammenhang mit dem eindimensionalen Filtern; zumindest teilweise aufgrund der symmetrischen Beschaffenheit dieser Filter ist es jedoch möglich, das zweidimensionale Pyramidenfiltern zu implementieren, an Stelle der eindimensionalen zeilen- und spaltenweisen Vorgehensweise, welche zusätzliche Berechnungsschritte einsetzt. Bei einer eindimensionalen Darstellung des k-Tap-Pyramidenfilters mit Fk = [ 1 2 3 ...

... 3 2 1] kann der entsprechende zweidimensionale Pyramidenfilter Fk×k gemäß der Abbildung aus 6 abgeleitet werden. Die Abbildung aus 7 zeigt den zweidimensionalen Pyramidenfilterkernel für k = 9. In der Annahme eines zweidimensionalen Eingangssignals, wie z.B. von Signalabtastwerten, der in der Abbildung aus 5 dargestellten Form, zeigt die Abbildung aus 4 eine Tabelle, die eine Matrix veranschaulicht, die resultieren kann, wobei es sich hierbei um eine zweidimensional gefilterte Signalabtastausgangsmatrix Pk×k handelt, wobei die zweidimensionale Eingangssignalabtastmatrix unter Verwendung des zweidimensionalen Pyramidenfilterkernels Fk×k, gefiltert wird.

Die in der Abbildung aus 8 dargestellte Matrix kann das Ergebnis der Anwendung eines eindimensionalen k-Tap-Pyramidenfilters in jeder Zeile der zweidimensionalen Eingangssignalabtastmatrix sein, und die in der Abbildung aus 9 dargestellte Matrix kann das Ergebnis der Anwendung eines eindimensionalen k-Tap-Pyramidenfilters in jeder Spalte der zweidimensionalen Eingangssignalabtastmatrix sein. Die Matrix aus 4 kann das Ergebnis der Anwendung des zweidimensionalen Tap-Filters (k × k) auf die zweidimensionale Eingangssignalabtastmatrix sein, oder alternativ das Ergebnis der zeilenweisen Anwendung des eindimensionalen k-Tap-Pyramidenfilters gefolgt durch die spaltenweise Anwendung. Die Anwendung dieses Ansatzes für die Erzeugung gefilterter Signalabtastausgaben P1×3, P3×1 und P3×3 erzeugt die folgenden Beziehungen:

P1×3i,j = si,j-1 + 2si,j + si,j+1

P3×1i,j = si-1,j, + 2si,j + si+1,j

P3×3i,j = si-1,j-1 + 2si-1,j + si-1,j+1 + 2si,j-1+ 4si,j + 2si,j+1 + si+1,j-1 + 2si+1,j + si+1,j+1

In ähnlicher Weise erzeugt die Erzeugung der gefilterten Signalabtastausgaben P1×5, P5×1 und P5×5 die folgenden Beziehungen:

P5×1i,j = si-2,j + 2si-1,j + 3si,j + 2si+1,j, + si+2,j

P1×5i,j = si,j-2 + 2si,j-1 + 3si,j + 2si,j+1 + si,j+2

P5×5i,j = si-2,j-2 + 2si-2,j-1 + 3si-2,j + 2si-2,j+1 + si-2,j+2) + (2si-1,j-2 + 4si-1,j-1 + 6si-1,j + 4si-1,j+1 + 2si-1,j+2) + (3si,j-2 + 6si,j-1 + 9si,j + 6si,j+1 + 3si,j+2) + (2si+1,j-2 + 4si+1,j-1 + 6si+1,j + 4si+1,j+1 + 2si+1,j+2) + (si+2,j-2 + 2si+2,j-1 + 3si+2,j + 2si+2,j+1 + si+2,j+2)

In ähnlicher Weise erzeugt die Erzeugung der gefilterten Signalabtastausgaben P7×1, P1×7 und P7×7 die folgenden Beziehungen:

P7×1i,j = si-3,j + 2si-2,j + 3si-1,j + 4si,j + 3si+1,j + 2si+2,j + si+3,j

P1×7i,j = si,j-3 + 2si,j-2 + 3si,j-1 + 4si,j + 3si,j+1 + 2si,j+2 + si,j+3

P7×7i,j = (si-3,j-3 + 2si-3,j-2 + 3si-3,j-1 + 4si-3,j + 3si-3,j+1 + 2si-3,j+2 + si-3,j+3) + (2si-2,j-3 + 4si-2,j-2 + 6si-2,j-1 + 8si-2,j + 6si-2,j+1 + 4si-2,j+2 + 2si-2,j+3) + (3si-1,j-3 + 6si-1,j-2 + 9si-1,j-1 + 12si-1,j + 9si-1,j+1 + 6si-1,j+2 + 3si-1,j+3) + (4si,j-3 + 8si,j-2 + 12si,j-1 + 16si,j + 12si,j+1 + 8si,j+2 + 4si,j+3) + (3si+1,j-3 + 6si+1,j-2 + 9si+1,j-1 + 12si+1,j + 9si+1,j+1 + 6si+1,j+2 + 3si+1,j+3) + (2si+2,j-3 + 4si+2,j-2 + 6si+2,j-1 + 8si+2,j + 6si+2,j+1 + 4si+2,j+2 + 2si+2,j+3) + (si+3,j-3 + 2si+3,j-2 + 3si+3,j-1 + 4si+3,j + 3si+3,j+1 + 2si+3,j+2 + si+3,j+3)

Ferner Weise erzeugt die Erzeugung der gefilterten Signalabtastausgaben P9×1, P1×9 und P9×9 die folgenden Beziehungen:

P9×1i,j = si-4,j + 2si-3,j + 3si-2,j + 4si-1,j + 5si,j + 4si+1,j + 3si+2,j + 2si+3,j + si+4,j

P1×9i,j = si,j-4 + 2si,j-3 + 3si,j-2 + 4si,j-1 + 5si,j + 4si,j+1 + 3si,j+2 + 2si,j+3 + si,j+4

P9×9i,j = (si-4,j-4 + 2si-4,j-3 + 3si-4,j-2 + 4si-4,j-1 + 5si-4,j + 4si-4,j+1 + 3si-4,j+2 + 2si-4,j+3 + si-4,j+4) + (2si-3,j-4 + 4si-3,j-3 + 6si-3,j-2 + 8si-3,j-1 + 10si-3,j + 8si-3,j+1 + 6si-3,j+2 + 4si-3,j+3 + 2si-3,j+4) + (3si-2,j-4 + 6si-2,j-3 + 9si-2,j-2 + 12si-2,j-1 + 15si-2,j + 12si-2,j+1 + 9si-2,j+2 + 6si-2,j+3 + 3si-2,j+4) + (4si-1,j-4 + 8si-1,j-3 + 12si-1,j-2 + 16si-1,j-1 + 20si-1,j + 16si-1,j+1 + 12si-1,j+2 + 8si-1,j+3 + 4si-1,j+4) + (5si,j-4 + 10si,j-3 + 15si,j-2 + 20si,j-1 + 25si,j + 20si,j+1 + 15si,j+2 + 10si,j+3 + 5si,j+4) + (4si+1,j-4 + 8si+1,j-3 + 12si+1,j-2 + 16si+1,j-1 + 20si+1,j + 16si+1,j+1 + 12si+1,j+2 + 8si+1,j+3 + 4si+1,j+4) + (3si+2,j-4 + 6si+2,j-3 + 9si+2,j-2 + 12si+2,j-1 + 15si+2,j + 12si+2,j+1 + 9si+2,j+2 + 6si+2,j+3 + 3si+2,j+4) + (2si+3,j-4 + 4si+3,j-3 + 6si+3,j-2 + 8si+3,j-1 + 10si+3,j + 8si+3,j+1 + 6si+3,j+2 + 4si+3,j+3 + 2si+3,j+4) + (si+4,j-4 + 2si+4,j-3 + 3si+4,j-2 + 4si+1,j-1 + 5si+4,j + 4si+4,j+1 + 3si+4,j+2 + 2si+4,j+3 + si+4,j+4)

Eine mathematische Manipulation dieser Gleichungen liefert das folgende Ergebnis: P9×1i,j = (P7×7i-1,j-1 + P7×7i-1,j+1 + P7×7i+1,j-1 + P7×7i+1,j+1) – (P9×1i,j-2 + 2P9×1i,j-1 + P9×1i,j + 2P9×1i,j+1 + P9×1i,j+2)

– (P1×9i-2,j + 2P1×9i-1,j + P1×9i,j + 2P1×9i+1,j + P1×9i+2,j) – P5×5i,j + 2(P5×1i,j + P1×5i,j) – 4si,j

Die vorstehende Gleichung [1] veranschaulicht, dass eine direkte zweidimensionale Pyramidenfilterarchitektur der Ordnung 2N – 1, in diesem Fall mit N gleich fünf, potenziell implementiert werden kann unter Verwendung von entweder vier zweidimensionalen Pyramidenfiltern der Ordnung [2(N – 1) – 1], das heißt sieben, oder eines zweidimensionalen Pyramidenfilters der Ordnung [2(N – 1) – 1] unter Verwendung von vier Signalabtastmatrizen P7×7i-1,j-1, P7×7i-1,j+1, P7×7i+1,j-1, P7×7i+1,j+1 und vier eindimensionalen Pyramidenfiltern der Ordnung 2N – 1, in diesem Fall gleich neun, die in dem vorliegenden Beispiel zeilen- und spaltenweise angewandt werden. Sie verwendet ferner einen zweidimensionalen Pyramidenfilter der Ordnung [2(N – 2) – 1], das heißt in diesem Fall fünfter Ordnung, zur Erzeugung von P5×5i,j, und zwei eindimensionale Pyramidenfilter der Ordnung [2(N – 2) – 1], das heißt in diesem Fall fünfter Ordnung, um die zwei Signalabtastmatrizen P5×1i,j + P1×5i,j zu erzeugen. Die Abbildung aus 3 zeigt eine Prinzipskizze eines Ausführungsbeispiels, wobei der beanspruchte Gegenstand der Erfindung natürlich nicht auf diese spezielle Implementierung bzw. dieses spezielle Ausführungsbeispiel begrenzt ist. Zum Beispiel müssen die Ausgangssignalabtastwerte, die denen entsprechen, die durch vier zweidimensionale Pyramidenfilter der Ordnung 2(N – 1) – 1 erzeugt werden, in diesem Fall der siebten Ordnung mit N gleich fünf, und auch die Ausgangssignalabtastwerte, die durch den zweidimensionalen Pyramidenfilter der Ordnung 2(N – 2) – 1, in dem Fall der fünften Ordnung, nicht unbedingt durch zweidimensionale Pyramidenfilter erzeugt werden. In nur einem Beispiel können die Ausgangssignale unter Verwendung eindimensionaler Pyramidenfilter erzeugt werden. Ein derartiger Filter ist in der Abbildung aus 2 dargestellt, wobei auch hier wiederum zusätzliche Ansätze eingesetzt werden können, um die Ausgangsignale für die in der Abbildung aus 3 dargestellte Architektur zu erzeugen.

Die Abbildung aus 3 veranschaulicht eine integrierte Schaltung (IC als englische Abkürzung von Integrated Circuit) 300, wobei alternative Ausführungsbeispiele natürlich nicht unbedingt auf einem einzigen integrierten Schaltungschip implementiert werden müssen. Die IC 300 weist eine zweidimensionale Pyramidenfilterarchitektur einer Ordnung 2N – 1 auf, wobei N eine positive ganze Zahl größer vier und in diesem Fall gleich fünf darstellt. Diese zweidimensionale Pyramidenfilterarchitektur der Ordnung 2N – 1, ist im Betrieb in der Lage bei entsprechenden Taktzyklen zumindest das Folgende zu erzeugen. Erzeugt werden pyramidengefilterte Ausgangssignale, die Ausgangssignalen entsprechen, die durch zehn eindimensionale Pyramidenfilter der Ordnung 2N – 1 erzeugt werden, in diesem Beispiel neunter Ordnung, mit N gleich fünf, 330, 332, 334, 340, 342, 344, 350, 352, 354 und 360 aus 3. Ferner werden pyramidengefilterte Ausgangssignale erzeugt, die den Ausgangssignalen entsprechen, die entweder durch vier zweidimensionale Pyramidenfilter oder eine zweidimensionale Pyramide der Ordnung [2(N – 1) - 1] oder in diesem Fall siebter Ordnung erzeugt werden; mit N gleich fünf, und zwar unter Verwendung der Signalabtastmatrizen P7×7i-1,j-1, P7×7i-1,j+1, P7×7i+1,j-1, P7×7i+1,j+1. Diese Ausgangssignale werden durch den Addierer 310 (englisch Adder) aus 3 addiert. Ferner werden pyramidengefilterte Ausgangssignale erzeugt, die den Ausgangssignalen entsprechen, die entweder durch einen zweidimensionalen Pyramidenfilter der Ordnung [2(N – 2) – 1] oder in diesem Fall fünfter Ordnung erzeugt werden, mit N gleich fünf, und zwar unter Verwendung der Signalabtastmatrix P5×5i,j und eines zweidimensionalen Pyramidenfilters der Ordnung 2(N – 2) – 1 unter Verwendung der Signalmatrizen P5×5i,j + P1×5i,j. Diese drei Ausgangssignale P5×5i,j + P5×5i,j + P1×5i,j und das Eingangssignal sij werden durch den Addierer 310 (englisch Adder) aus 3 addiert. In ähnlicher Weise werden die entsprechenden Ausgangsignale dieser zweidimensionalen Implementierung der Pyramidenfilterarchitektur in der Implementierung aus 3, zum Beispiel die Ausgangssignale 330, 332, 334, 340, 342, 344, 350, 352, 354 und 360 an entsprechenden Taktzyklen der zweidimensionalen Pyramidenfilterarchitektur durch die Addierer 370 und 375 aus 3 summiert. Der Addierer 380 addiert die Ausgangssignale 310, 370, 375 und 390. Natürlich zeigt die Abbildung aus 3 nur ein mögliches Beispiel einer Implementierung, und der beanspruchte Gegenstand der Erfindung ist nicht auf den Umfang oder eine andere spezielle Implementierung beschränkt.

N ist zum Beispiel nicht auf fünf beschränkt. In ähnlicher Weise sind die pyramidengefilterten Ausgangssignale, die den durch einen zweidimensionalen Pyramidenfilter erzeugten Ausgangssignalen entsprechen, nicht auf die Implementierung durch eindimensionale Pyramidenfilter oder zweidimensionale Pyramidenfilter beschränkt. Wenn gemäß den vorstehenden Ausführungen eindimensionale Filter eingesetzt werden, so sind die Filter in ähnlicher Weise nicht auf den Implementierungsansatz beschränkt, der in der vorstehend genannten Patentanmeldung EP-A-1350224 mit dem Titel "Multiplierless Pyramid Filter" oder in der vorstehend genannten Patentanmeldung EP-A-1415277 mit dem Titel „Pyramid Filter", beide an Tinku Acharya, beschrieben ist. Zum Beispiel können auch andere eindimensionale Pyramidenfilter als multipliziererfreie Pyramidenfilter eingesetzt werden. Abhängig von der Implementierung können derartige Pyramidenfilter ferner auch in einer anderen Anzahl eingesetzt werden, und wobei auch andere Ordnungen dieser Pyramidenfilter eingesetzt werden können. Zum Beispiel können die Ausgangssignale auf eine Art und Weise verknüpft bzw. kombiniert oder verarbeitet werden, so dass pyramidengefilterte Ausgangssignale erzeugt werden die Pyramidenfiltern einer anderen Anzahl, Größe oder Ordnung entsprechen.

Es ist offensichtlich, dass der Umfang der vorliegenden Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebenen spezifischen Ausführungsbeispiele und Implementierungen beschränkt ist. Zum Beispiel kann ein Ausführungsbeispiel in Hardware ausgeführt sein, während ein anderes Ausführungsbeispiel eine Softwareausführung aufweist. Ebenso kann es sich bei einem Ausführungsbeispiel um eine Firmwareausführung handeln sowie um jede Kombination aus Hardware, Software bzw. Firmware. Ein Ausführungsbeispiel kann ferner einen Gegenstand umfassen, wie etwa ein Speichermedium, ohne dass der Umfang der vorliegenden Erfindung diesbezüglich beschränkt ist. Auf einem derartigen Speichermedium, wie zum Beispiel einer CD-ROM oder einer Diskette bzw. Disk, können Anweisungen gespeichert sein, die bei einer Ausführung durch ein System, wie etwa ein Computersystem oder eine Plattform oder ein Bildverarbeitungssystem, zum Beispiel zu der Ausführung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens führen, wie etwa eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Filtern oder Verarbeiten eines Bilds oder von Videoinformationen, wie dies etwa vorstehend im Text beschrieben worden ist. Eine Bildverarbeitungsplattform oder ein Bildverarbeitungssystem kann zum Beispiel eine Bildverarbeitungseinheit, eine Video- oder Bildeingabe-Ausgabevorrichtung und/oder einen Speicher aufweisen.

Vorstehend wurden bestimmte Merkmale der vorliegenden Erfindung veranschaulicht und beschrieben, wobei für den Fachmann zahlreiche Modifikationen, Ersetzungen, Abänderungen und Äquivalente ersichtlich sind. Beabsichtigt ist somit die Abdeckung all dieser Modifikationen und Abänderungen durch die anhängigen Ansprüche.


Anspruch[de]
  1. Integrierte Schaltung, die folgendes umfasst:

    eine zweidimensionale Pyramidenfilterarchitektur einer Ordnung 2N – 1, wobei N eine positive ganze Zahl darstellt, die größer ist als drei;

    wobei die genannte zweidimensionale Pyramidenfilterarchitektur einer Ordnung 2N – 1 im Betrieb in der Lage ist, bei entsprechenden Taktzyklen zumindest folgendes zu erzeugen:

    pyramidengefilterte Ausgangssignale, die Ausgangssignalen entsprechen, die durch zehn eindimensionale Pyramidenfilter einer Ordnung 2N – 1 erzeugt werden; und

    pyramidengefilterte Ausgangssignale, die Ausgangssignalen entsprechen, die entweder von vier zweidimensionalen Pyramidenfiltern oder einem zweidimensionalen Pyramidenfilter der Ordnungen [2(N – 1) – 1] unter Verwendung von Signalabtastmatrizen der Ordnung [2(N – 1) – 1] erzeugt werden;

    wobei die entsprechenden Ausgangssignale in der genannten zweidimensionalen Pyramidenfilterarchitektur an entsprechenden Taktzyklen der genannten zweidimensionalen Pyramidenfilterarchitektur summiert werden.
  2. Integrierte Schaltung nach Anspruch 1, wobei N gleich fünf ist; und

    wobei die genannte zweidimensionale Pyramidenfilterarchitektur der neunten Ordnung im Betrieb an entsprechenden Taktzyklen die pyramidengefilterten Ausgangssignale erzeugen kann, die Ausgangssignalen entsprechen, die entweder durch vier zweidimensionale Pyramidenfilter oder eine zweidimensionale Pyramide der siebten Ordnung unter Verwendung von vier Signalabtastmatrizen P7×7i-1,j-1, P7×7i-1,j+1, P7×7i+1,j-1, P7×7i+1,j+1 erzeugt werden wobei die pyramidengefilterten Ausgangssignale durch eine Mehrzahl eindimensionaler Pyramidenfilter erzeugt werden.
  3. Integrierte Schaltung nach Anspruch 2, wobei die genannten eindimensionalen Pyramidenfilter eine Sequenz skalierbarer, kaskadierter, multipliziererfreier Operationseinheiten umfassen, wobei jede der genannten Operationseinheiten in der Lage ist, einen pyramidengefilterten Ausgangssignalabtaststrom einer anderen Ordnung zu erzeugen.
  4. Integrierte Schaltung nach Anspruch 2, wobei die genannten eindimensionalen Pyramidenfilter andere als eindimensionale multipliziererfreie Pyramidenfilter umfassen.
  5. Integrierte Schaltung nach Anspruch 2, wobei die genannte zweidimensionale Pyramidenfilterarchitektur der neunten Ordnung im Betrieb an entsprechenden Taktzyklen die pyramidengefilterten Ausgangssignale erzeugen kann, die Ausgangssignalen entsprechen, die entweder durch vier zweidimensionale Pyramidenfilter oder eine zweidimensionale Pyramide der siebten Ordnung unter Verwendung von vier Signalabtastmatrizen P7×7i-1,j-1, P7×7i-1,j+1, P7×7i+1,j-1, P7×7i+1,j+1 erzeugt werden, wobei die pyramidengefilterten Ausgangssignale durch eine Mehrzahl eindimensionaler Pyramidenfilter erzeugt werden, die durch acht eindimensionale Pyramidenfilter der siebten Ordnung erzeugt werden.
  6. Integrierte Schaltung nach Anspruch 5, wobei von den acht eindimensionalen Pyramidenfilter der siebten Ordnung vier zeilenweise und vier spaltenweise eingesetzt werden.
  7. Integrierte Schaltung nach Anspruch 5, wobei die genannte zweidimensionale Pyramidenfilterarchitektur der neunten Ordnung im Betrieb an entsprechenden Taktzyklen die pyramidengefilterten Ausgangssignale erzeugen kann, die Ausgangssignalen entsprechen, die durch vier zweidimensionale Pyramidenfilter der siebten Ordnung erzeugt werden, wobei die pyramidengefilterten Ausgangssignale durch eine Mehrzahl eindimensionaler Pyramidenfilter erzeugt werden, die durch acht eindimensionale, multipliziererfreie Pyramidenfilter der siebten Ordnung erzeugt werden.
  8. Integrierte Schaltung nach Anspruch 7, wobei von den acht eindimensionalen Pyramidenfilter der siebten Ordnung vier zeilenweise und vier spaltenweise eingesetzt werden.
  9. Integrierte Schaltung nach Anspruch 2, wobei die genannte zweidimensionale Pyramidenfilterarchitektur der neunten Ordnung im Betrieb an entsprechenden Taktzyklen die pyramidengefilterten Ausgangssignale erzeugen kann, die Ausgangssignalen entsprechen, die durch vier zweidimensionale Pyramidenfilter der siebten Ordnung erzeugt werden, wobei die pyramidengefilterten Ausgangssignale durch eine Mehrzahl eindimensionaler Pyramidenfilter erzeugt werden, die durch andere als eindimensionale, multipliziererfreie Pyramidenfilter erzeugt werden.
  10. Integrierte Schaltung nach Anspruch 1, wobei N gleich fünf ist;

    wobei die genannte zweidimensionale Pyramidenfilterarchitektur der neunten Ordnung im Betrieb in der Lage ist, an entsprechenden Taktzyklen mindestens folgendes zu erzeugen:

    Ausgangssignale, die durch vier zweidimensionale Pyramidenfilter der siebten Ordnung erzeugt werden.
  11. Integrierte Schaltung nach Anspruch 1, wobei die genannte zweidimensionale Pyramidenfilterarchitektur der neunten Ordnung im Betrieb an entsprechenden Taktzyklen die pyramidengefilterten Ausgangssignale erzeugen kann, die Ausgangssignalen entsprechen, die durch vier zweidimensionale Pyramidenfilter der siebten Ordnung erzeugt werden, wobei die pyramidengefilterten Ausgangssignale durch andere zweidimensionale Pyramidenfilter als vier zweidimensionale Pyramidenfilter erzeugt werden.
  12. Verfahren zum Filtern eines Bildes unter Verwendung einer zweidimensionalen Pyramidenfilterarchitektur der Ordnung 2N – 1, wobei N eine positive ganze Zahl darstellt, die größer ist als vier, wobei das genannte Verfahren folgendes umfasst:

    Summieren des Folgenden an entsprechenden Taktzyklen der genannten zweidimensionalen Pyramidenfilterarchitektur:

    pyramidengefilterte Ausgangssignale, die Ausgangssignalen entsprechen, die durch vier eindimensionale Pyramidenfilter einer Ordnung 2N – 1 erzeugt werden; und

    pyramidengefilterte Ausgangssignale, die Ausgangssignalen entsprechen, die entweder von vier zweidimensionalen Pyramidenfiltern oder einem zweidimensionalen Pyramidenfilter der Ordnungen [2(N – 1) – 1] unter Verwendung von Signalabtastmatrizen der Ordnung [2(N – 1) – 1] erzeugt werden.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei N gleich fünf ist:

    wobei pyramidengefilterte Ausgangssignale, die Ausgangssignalen entsprechen, die entweder von vier zweidimensionalen Pyramidenfiltern oder einem zweidimensionalen Pyramidenfilter der Ordnungen [2(N – 1) – 1] unter Verwendung von Signalabtastmatrizen der Ordnung [2(N – 1) – 1] erzeugt werden, Ausgangssignale umfassen, die durch vier zweidimensionale Pyramidenfilter der siebten Ordnung erzeugt werden.
  14. Verfahren nach Anspruch 12, wobei N gleich fünf ist; und wobei die pyramidengefilterten Ausgangssignale, die Ausgangssignalen entsprechen, die entweder durch vier zweidimensionale Pyramidenfilter oder eine zweidimensionale Pyramide der siebten Ordnung unter Verwendung von vier Signalabtastmatrizen P7×7i-1,j-1, P7×7i-1,j+1, P7×7i+1,j-1, P7×7i+1,j+1 erzeugt werden, pyramidengefilterte Ausgangssignale umfassen, die durch eine Mehrzahl eindimensionaler Pyramidenfilter erzeugt werden.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei die genannten eindimensionalen Pyramidenfilter eine Sequenz skalierbarer, kaskadierter, multipliziererfreier Operationseinheiten umfassen, wobei jede der genannten Operationseinheiten in der Lage ist, einen pyramidengefilterten Ausgangssignalabtaststrom einer anderen Ordnung zu erzeugen.
  16. Verfahren nach Anspruch 12, wobei dieses zumindest teilweise in einem Computerprogramm implementiert wird.
Es folgen 7 Blatt Zeichnungen






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com