專利名稱：用于抽選數字數據序列的裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于為抽選代表有待兩次采樣的信號的數字樣本的數據序列的裝置，該信號的逐個樣本由一N行和M列矩陣的逐一矩陣元素表示。
抽選是一種運算，它在于將數據塊的尺寸減小，并取決于隨后有二次采樣的低通型濾波。
被處理的數據塊可以是兩維的，例如包含有組成偶數幀的N/2偶數行和組成奇數幀的N/2奇數行的數字圖像。在此情況下，抽選的要點是減小被處理圖像的尺寸和降低其分辨力，最常用的一種技術是將圖像的一批鄰近的點用它們的平均值來代替。抽選因子決定了抽選模式，它對應于由單個點代替的被平均的那些點的數目。
在實現這一運算的現有技術中所用的裝置一般包括幾個級聯安裝的計算級，每一級在至少為一個時鐘周期的計算周期內周期性地將前級接收來的數據取平均。
這樣的裝置需要大量的運算器造成它們制造成本的增加。
圖1以方塊圖形式示出了含有串聯安裝三個級10、12和14的現有技術的抽選裝置的結構。三個級10、12和14的每一級包括一具有兩個輸入18和20的加法器16，輸入18接收待抽選的數據而輸入20通過一延遲運算器(22，24，26)接收該數據。該加法器16通過一采樣裝置30聯接到下一級加法器的輸入18和20。
這類形式的抽選裝置除了包含有大量運算器外還不能最佳地利用各個計算級。的確，由這些裝置實現的運算是經過幾個相繼的計算周期序貫地完成的，在這些計算周期中它們交替地產生第一個計算周期內得到的代表第一樣本P(i，j)和第二樣本P(i，j+1)的平均值的有用結果及下一計算周期內得到的代表樣本P(i，j+1)和樣本P(i，j+2)的平均值的無用結果。現在只考慮抽選運算中的有用結果。圖1a示出了這種操作的例子，它表示處于數字圖像行L中的例如P(1，1)到P(1，16)的16個象素。在此情況下，抽選代表該象素的數字數據是用一單個象素代替相鄰的兩個象素。為此目的，圖1裝置的計算級10序貫地計算代表象素P(1，1)和P(1，2)的數字數據的平均值MP1，隨后計算對應于象素P(1，2)和P(1，3)的平均值MP2，隨后計算對應于象素P(1，3)和P(1，4)的平均值MP3，隨后計算對應于象素P(1，4)和P(1，5)的平均值MP4，隨后計算對應于象素P(1，5)和P(1，6)的平均值MP5等等一直到對應于象素P(1，15)和P(1，16)的平均值MP15。可以看到，計算級10可能計算得出15個不同的平均值MP1到MP15，其中只有奇數標號的平均值是有用的，換句話說，該計算級10在一個計算周期內只產生50％的有用結果。的確，偶數標號的每一平均值MP2，MP4，MP6......MP14涉及到對應于象素P(1，2)，P(1，4)，P(1，6)......P(1，14)的數字數據，這些數據在計算體現有用結果的奇數標號MP1，MP3，MP5......MP15時已經用過。然后計算級12可能接著計算代表由級10算得的象素的數字數據的逐個平均值，并在前面計算結果的基礎上產生50％的有用結果，也就是說在級10收到的數據基礎上只產生25％的有用結果。類似地，計算級18在25％結果的基礎上產生50％的有用結果，即在級10收到的數據基礎上得到12.5％的有用結果。
本發明的目的一方面是減少裝置中級的數目從而減少實現該抽選所需的運算器的數目，另一方面是優化計算運算器的使用。
按照本發明，該抽選裝置包括一與一計算級級聯的具有多輸入的多路選擇級，該計算級能交替地在第一計算周期內產生至少兩個代表處于行Li中樣本P(i，j)與P(i，j+1)的序列的平均值Mi，其中i和j從0變到N-1，而在下一計算周期內產生所得平均值Mi與存儲在一存儲裝置中之前已算得的中間序列的平均值Mc，該中間序列代表處于行Li-1中至少兩個樣本P(i-1，j)與P(i-1，j+1)的平均值Mi-1。
借助按照本發明所述的裝置，該抽選運算用降低數目的運算器來實現。另外，在現有技術裝置中產生無用結果的那些計算周期被用來計算出有用結果。的確，該平均值Mi-1的存儲使得可能在相繼計算兩個平均值Mi-1和Mi之間插入平均值Mc的計算，其中Mi-1和Mi分別代表處于行Li-1的至少兩個樣本和行Li的至少兩個樣本的平均值。
按照本發明的另一特點，抽選裝置還包括一控制模塊，它一方面為計算級提供一信號k使它可從多個可能抽選模式中選擇一種模式，而另一方面與所選抽選模式相關地為多路選擇器提供一信號m使它可從收到的各序列中將至少兩個序列送到該計算級。
本發明的其它特點和優點將通過參照附圖的非約束例子的說明表現出來，在這些附圖中-圖1以圖解形式表現現有技術的抽選裝置的結構；-圖1a以圖解形式說明用圖1裝置來抽選體現一行數字圖像的象素的數據；-圖2表示本發明的抽選裝置的方框圖；-圖3表示本發明的優選實施例的裝置；-圖4表示說明圖3裝置的應用例子的時序圖；-圖5和圖6說明根據圖4應用例子被處理的數據所遵循4的路徑。
圖2表示一代表有待兩次采樣信號樣本值的數據序列的抽選裝置，該子樣本中的每一個由一N行和M列的矩陣的元素P(i，j)表示。如在圖2中可看到，該抽選裝置包括一與一計算級44級聯的具有多輸入42的多路選擇級40，該計算級44可交替地在第一計算周期內產生至少兩個代表處于行Li中樣本P(i，j)和P(i，j+1)的序列的平均值Mi，其中i和j從0變到N-1，而在下一計算周期內產生所得平均值Mi與存儲在一存儲裝置46中的過去算得的中間序列的平均值Mc，其中該中間序列代表處于行Li-1中至少兩個樣本P(i-1，j)和P(i-1，j+1)的平均值Mi-1。
在本發明的特定應用中，每一矩陣元素P(i，j)代表送到一N行和M列的數字圖像的一象素的視頻信號樣本。
圖2裝置進一步包括一控制模塊50，它一方面為計算級44提供一信號k使它能從多個可能的抽選模式中選擇一個模式，而另一方面與所選模式相關地為多路選擇級40提供一信號m使它能從收到的各序列中將至少兩個序列送到該計算級44。
另外，該計算級44包括一通過一第一緩沖寄存器55聯到一可編程分頻器80的加法器54，其中，該分頻器80從控制模塊50接收一體現與被選抽選模式相關的所選分頻系數的信號，該緩沖寄存器55從控制模塊接收一周期信號s1以控制將與加法器54算得的有用結果對應的序列傳送到存儲裝置46。
按照圖3所示本發明的一優選實施例，可能抽選一8行和8列的圖像塊，該存儲裝置46被安排在該計算級(44)的一個輸出端與該多路選擇級(40)的至少一個輸入端(42)之間，并且該存儲裝置46由一第一寄存器90和一與之相聯的第二寄存器92組成，其中該寄存器90和92的每一個用來存儲對應于被處理圖像至少四個象素的視頻信號的數字樣本。
按照本實施例，該多路選擇級40包括兩個多路選擇器，即第一多路選擇器100，它包括三個輸入102、104、106和一個輸出108并從控制模塊50接收一信號m1以選擇輸入102、104或106中的一個輸入；以及第二多路選擇器110，它包括三個輸入112、114、116和一個輸出118并從控制模塊50接收一信號m2以選擇輸入112、114或116中的一個輸入；該多路選擇器100和110裝配成使該輸入102直接接收數字數據序列，使該輸入112通過一延遲運算器120聯到輸入102，使該輸入104聯到該寄存器90的第一端122，使該輸入106和114聯到寄存器90和92公共第二端124，以及使該輸入116聯到該寄存器92的第三端126。
圖4以體現控制模塊50提供的各種信號的時序圖示出了圖3裝置在模式4下的功能情況。輸入102、104、106(輸入112、114、116)的地址分別以數字0、1和2表示。這樣，選擇該多路選擇器100(110)的輸入102、104、106(112、114、116)中的一個輸入或其對應地址0，1或2，是由給m1(m2)以值0、1或2中的一個值來得到的。在該抽選裝置的本應用例子中，該控制模塊50為組成該抽選裝置的各級提供一具有27MHz頻率的同步信號CLK，而該信號m1和m2由電平在高狀態(1)和低狀態(0)之間周期地變化的兩個相同的序列組成。信號s1與信號m1及m2同步，它由一周期序列組成，該序列的逐個電平相對于m1和m2的電平對稱地改變。行130、132、134、136和138分別表示加到輸入102的數據、包含在該第二緩沖寄存器120中的逐個數據、收集在該第一緩沖寄存器55中的逐個數據、存儲在該存儲裝置46中的逐個數據以及收集在該分頻器80輸出的逐個數據。
在行130中表示的是周期地加在該輸入102的數據d0到d16，而行132中表示的是移位一個周期加到該輸入112的數據。行140和142中分別表示的是一具有兩個邏輯狀態的第二信號s2和一為確認該分頻器80輸出端所得結果的信號s3。
在行134中表示的是加到該輸入102的數據d0、d2、d4、d6、d8、d10、d12、d14和d16分別與加到該輸入112的數據d1、d3、d5、d7、d9、d11、d13和d15由該加法器15取和后所得的有用結果。這些取和是對與周期T0、T2、T4、T6、T8、T10、T12和T14重合的每一次邏輯電平組合(m1＝1，m2＝1，s1＝0)完成的。這些周期對應于在本抽選模式中產生有用結果的計算周期。在經過掃描一行被處理圖像所需的8個周期的間隔后，這些計算周期產生存儲在該存儲裝置46中的中間序列d0+d1，d2+d3，d4+d5，d6+d7。與周期T1，T3，T5，T7，T9，T11，613和T15重合的邏輯電平組合(m1＝0，m2＝0，s1＝1)對應于產生行134中以叉表示的無用結果的計算周期。這些結果不存儲在存儲裝置46中，而產生它們的那些計算周期被用來從周期T9開始，在每一次邏輯電平組合(m1＝0，m2＝0，s1＝1)時計算前已存貯在寄存器90中的序列(d0+d1)、(d2+d3)、(d4+d5)、(d6+d7)與分別在周期T8、T10、T12和T14算得的有用結果(d8+d9)、(d10+d11)、(d12+d13)、(d14+d15)之和(D1＝d0+d1+d8+d9)、(D2＝d2+d3+d10+d11)、(D3＝d4+d5+d12+d13)、(D4＝d6+d7+d14+d15)。要注意的是每一和值D1、D2、D3和D4的計算是在現有技術裝置中產生無用結果的那些周期間隔完成的。圖5和圖6中以粗線表示的是與信號m1、m2、s1和s2的邏輯電平組合相關地由多路選擇級導引的數據可遵循的路徑。圖5表示的是對應于逐次組合(m1＝m2＝0，s1＝1)的第一路徑，而圖6表示的是對應于逐次組合(m1＝m2＝1，s1＝0)的第二路徑。
當然，信號m1，m2和s1的組合可由該控制裝置容易地改動以實現其他的抽選模式。這些組合可適應于啟動聯合存儲在寄存器90和92中的掃描被處理圖像的相繼兩行所得的序列。在此情況下，只對代表屬于同一幀的各象素的數據序列取平均。更進一步，該裝置可用來抽選業已采樣的而其樣本組成一維塊的逐個序列的任何信號。在此情況下N＝1，該存儲裝置46由單個寄存器組成。
權利要求
1.代表一有待二次采樣信號的樣本值的數據序列的抽選裝置，所述樣本中的每一樣本由N行和M列的一矩陣的矩陣元素P(i，j)來表示，所述抽選裝置的特征在于它包括一具有多輸入(42)的多路選擇級(40)，每一輸入接收一數據序列，所述多路選擇級(40)與一計算級(44)級聯安裝，所述計算級(44)可交替地在一第一計算周期內產生至少兩個序列的平均值Mi，所述的兩個序列代表處于行Li中的樣本P(i，j)和P(i，j+1)，i和j從0變到N-1，及在下一計算周期內產生所得平均值Mi與一前已算得并存于一存儲裝置(46)中的中間序列的平均值Mc，所述中間序列代表處于行Li-1中至少兩個樣本P(i-1，j)和P(i-1，j+1)的平均值Mi-1。
2.按照權利要求1所述的裝置，其特征在于它進一步包括一控制模塊(50)，所述控制模塊(50)一方面為計算級(44)提供一信號k使它能從多個可能抽選模式中選擇一個模式，而另一方面與所選的抽選模式相關地為多路選擇級(40)提供一信號m使它能從收到的各序列中至少引導兩個序列到計算級(44)。
3.按照權利要求2所述的裝置，其特征在于計算級(44)包括一通過一緩沖寄存器(55)聯到一可編程分頻器(80)的加法器(54)，所述分頻器(80)從控制模塊(50)接收一與所選抽選模式相關的代表所選分頻系數的信號，所述緩沖寄存器(55)從控制模塊(50)接收一周期信號s1以控制對應于所述加法器(54)算得的有用結果的序列傳遞到所述存儲裝置(46)。
4.按照權利要求1到3所述的裝置，其特征在于每一矩陣元素P(i，j)代表送到一N行和M列的數字圖像的一象素的視頻信號樣本。5、按照權利要求4所述的裝置，其特征在于所述存儲裝置(46)的組成為一第一寄存器(90)伴隨一第二寄存器(92)，所述寄存器(90)和(92)中的每一個寄存器用作存儲對應于被處理圖像至少四個象素的視頻信號的數字樣本。
6.按照權利要求5所述的裝置，其特征在于所述多路選擇級(40)包括兩個多路選擇器，即一第一多路選擇器(100)，它包括三個輸入(102)、(104)、(106)和一個輸出(108)并從控制模塊(50)接收一信號m1以選擇輸入(102)、(104)或(106)中的一個輸入，以及一第二多路選擇器(110)，它包括三個輸入(112)、(114)、(116)和一個輸出(118)，并從控制模塊(50)接收一信號m2以選擇輸入(112)、(114)或(116)中的一個輸入，所述多路選擇器(100)和(110)是這樣安排的，所述輸入(102)直接接收一數字數據序列，所述輸入(112)通過一延遲運算器(120)聯到所述輸入(102)，所述輸入(104)聯到所述寄存器(90)的一第一端(122)，所述輸入(106)和(114)聯到所述寄存器(90)和(92)公共的一第二端(124)以及所述輸入(116)聯到所述寄存器(92)的一第三端(126)。
7.按照權利要求1和4所述的裝置，其特征在于N＝1。
8.按照權利要求5所述的裝置，其特征在于所述存儲裝置(46)安排在計算級(44)的一輸出與所述多路選擇級(40)的輸入(42)中的至少一個輸入之間。
全文摘要
一種用于抽選數字圖像的裝置，數字圖像的像素由N行和M列的塊的數據序列組成。該抽選裝置包括與計算級級聯的具有多輸入42的多路選擇級，計算級能交替地在第一計算周期內產生至少兩個代表處于行Li中的像素P(i，j)和P(i，j+1)的序列的平均值Mi，而在下一計算周期內產生所得平均值Mi與一前已算得并存于一存儲寄存器中的中間序列的平均值Mc，中間序列代表處于行L
文檔編號H04N7/30GK1155220SQ9611852
公開日1997年7月23日 申請日期1996年12月2日 優先權日1996年12月2日
發明者阿蘭·皮爾遜, 法里德·卡茲 申請人:湯姆森多媒體公司