CN100583943C

CN100583943C - 利用累加器提升图像品质的图像处理装置及相关方法

Info

Publication number: CN100583943C
Application number: CN200610068204A
Authority: CN
Inventors: 简弘伦
Original assignee: Princeton Technology Corp
Current assignee: Princeton Technology Corp
Priority date: 2006-03-20
Filing date: 2006-03-20
Publication date: 2010-01-20
Anticipated expiration: 2026-03-20
Also published as: CN101043576A

Abstract

图像处理装置包含一进位保留累加器、一第一缓存器、一进位传递加法器以及一中央处理器。该进位保留累加器包含一第一输入端，用以接收一处理信号，以及一第二输入端。该第一缓存器包含一输入端，耦接于该进位保留累加器，以及一输出端，耦接于该进位保留累加器的第二输入端。该进位传递加法器，耦接于该第一缓存器。该中央处理器包含一输入端，耦接于该进位传递加法器，以及一输出端，该中央处理器用以产生一输出信号。

Description

利用累加器提升图像品质的图像处理装置及相关方法

技术领域

本发明涉及一种提升图像品质的图像处理装置及其相关方法，特别涉及一种利用进位保留累加器来提升图像品质的图像处理装置及其相关方法。

背景技术

对于数字相机、数字摄影机或液晶显示器而言，为了增加色彩的鲜明度及图像的稳定度，我们需要统计原始图像的计量信息，以作为调整的依据。这些计量信息可以统计出整张图片的信息愈多愈好，但若要统计整张图片的信息，则会面临到时钟速度不够的问题。现有技术的解决方式是，将一图像划分成多个框框，仅计算该框框的特征值，在下一次再去计算另一个框框，这对于静态的图像有效，但对动态的数字摄影机或液晶显示器而言，则必须寻求新的解决方式。

CRT及LCD显示器的工作原理都是由水平同步信号与垂直同步信号来产生一个完整的画面控制，外界可在适当时间点产生图像信号，即可在屏幕上产生图像。在一图像中，每一个图框都由电子枪的扫描线画出来，当电子枪在扫描完一条扫描线后必需回返，因此在图像处理装置里必需包含告诉电子枪返驰的信号，此信号即为水平同步信号(Horizontal SynchronizationSignal，Hsync)；同样地，在扫描完一个图场之后，图像处理装置会发出一垂直同步信号(Vertical Synchronization Signal，Vsync)使电子枪作垂直返驰的动作。

请参考图1。图1为现有技术一图像处理装置处理计量信息的示意图。当电子枪在扫描完一条扫描线时，该图像处理装置会发出一水平同步信号Hsync(Hsync为低电平)，在扫描完一个图场之后，该图像处理装置会发出一垂直同步信号Vsync(Vsync为低电平)。时钟CLK是一周期为T的信号，在扫描一条扫描线的时间里(Hsync为高电平)，该图像处理装置会在每个周期T进行一次进位传递加法(Carry-pass Adding，CPA)，即对计量信息进行完整的加法运算，包含产生一总和(Sum)与一进位输出(Carry Out)。在下一个周期T的时候，该图像处理装置会再进行一次完整的进位传递加法运算。

请参考图2。图2为一进位传递加法器22的示意图。进位传递加法器22包含三个输入端，第一输入端222是用来接收一被加数A₁，第二输入端224是用来输入前一级的总和输入Sin，第三输入端226是用来输入前一级的进位输入Cin，进位传递加法器22包含二输出端，第一输出端228是用来输出一总和输出Sout，第二输出端229是用来输出一进位输出Cout。进位传递加法器22是用来对三个输入端所输入的数值进行加法运算，总和输出Sout的逻辑运算为Sout＝A₁ΛSinΛCin，即对三个输入数值进行反或逻辑运算。进位输出Cout的逻辑运算为Cout＝A₁Sin |A₁Cin |SinCin，先将三个输入数值两两进行及逻辑运算，最后再进行一次或逻辑运算。

由于现有技术中该图像处理装置必须在每个周期T进行一次完整的加法运算，即对计量信息进行进位的加法，需要花费很多的时间，以目前的时钟速度而言，能够处理的计量信息太少，因此必须将一图像划分成多个框框，以多个框框为单位分别进行计量信息的加法运算，分别对该些框框做图像调整，但此种做法会导致图像的品质不佳。如果要产生图像品质较好的图像，则必须将整张图像完整的进行计量信息的进位加法，而非将图像划分成多个框框分别去计算并进行图像调整，如此虽可得到较好的图像品质但相对的必需使用较长运算时间，因此如何提升运算处理速度及在有限的时间内处理较多的运算量，即变成提升图像品质的一项重要课题。

发明内容

本发明是提供一种利用进位保留累加器来提升图像品质的图像处理装置，该图像处理装置包含一调整器、一进位保留累加器、一第一缓存器、一进位传递加法器以及一中央处理器。调整器包含一第一输入端，用来接收一组计量信息，一第二输入端，耦接于中央处理器的输出端，用来接收输出信号，以及一输出端，耦接于进位保留累加器的第一输入端，调整器根据输出信号与该组计量信息进行处理，产生一处理信号。进位保留累加器包含一第一输入端，耦接于调整器的输出端，用以接收该处理信号，以及一第二输入端，用来接收进位保留累加器前一次输出的结果，进位保留累加器是用来对两输入端的信息执行进位保留加法。第一缓存器包含一输入端，耦接于进位保留累加器，以及一输出端，耦接于进位保留累加器的第二输入端。进位传递加法器，耦接于第一缓存器，用来对第一缓存器输出的所有的进位执行加法运算。中央处理器包含一输入端，耦接于进位传递加法器，以及一输出端，耦接于调整器的第二输入端，用来处理计算过后的计量信息，产生该输出信号。

本发明提供一种利用进位保留累加器来提升图像品质的图像处理装置，该图像处理装置包含一模/数转换器、多个串联的延迟器、一进位保留累加器、一第一缓存器、一进位传递加法器、一多路复用器、一控制器以及一中央处理器。模/数转换器是用来将接收的数据转换成数字数据。多个串联的延迟器耦接于模/数转换器，每一个延迟器是用来延缓一预定时钟周期。多路复用器是耦接于多个延迟器及中央处理器，多路复用器具有一控制端，多路复用器是用来根据控制端所接收的一输出信号产生对模/数转换器输出的数字数据进行取样的一取样信号。控制器耦接于模/数转换器、多路复用器及进位保留累加器，控制器根据取样信号对数字数据进行取样，以产生一处理信号。进位保留累加器包含一第一输入端耦接于控制器，用以接收处理信号，以及一第二输入端，用来接收进位保留累加器前一次输出的结果。第一缓存器包含一输入端耦接于进位保留累加器，以及一输出端，耦接于进位保留累加器的第二输入端。进位传递加法器耦接于第一缓存器，用来对第一缓存器输出的所有的进位执行加法运算。中央处理器包含一输入端，耦接于进位传递加法器，以及一输出端，耦接于多路复用器的控制端，用来处理计算过后的计量信息，产生该输出信号。

本发明提供一种利用进位保留累加法来提升图像品质的方法，该方法包含在一预定时钟周期内对一个像素的计量信息进行一次进位保留累加法运算；以及在垂直同步信号有效时，将进行进位保留加法运算产生的进位进行一次进位传递加法运算。

附图说明

图1为现有技术一图像处理装置处理计量信息的示意图。

图2为一进位传递加法器的示意图。

图3为本发明一图像处理装置处理计量信息的示意图。

图4为本发明运用一进位保留累加器的电路的示意图。

图5为一进位保留累加器的示意图。

图6为本发明一图像处理装置的示意图。

图7为本发明另一图像处理装置的示意图。

附图符号说明

Vsync 垂直同步信号 Hsync 平行同步信号

CLK、CLK₁ 时钟 T、T₁ 周期

Sin 总和输入 Cin 进位输入

Sout、SUM 总和输出 Cout 进位输出

226、426 第三输入端 A₁、A_i 被加数

228、428、446 第一输出端

229、429、448 第二输出端

40 电路44D型触发器

48 移位器

FA 全加器

U_0～(n-1)、V_0～(n-1)、W_0～(n-1) 输入数值

S₀～S_n-1 总和输出

C₀～C_n-1 进位输出

60、70 图像处理装置 62 调整器

42、64、50 进位保留累加器 66 第一缓存器

22、46、68 进位传递加法器 67 第二缓存器

69 中央处理器

222、422、442、462、622、642 第一输入端

224、424、444、464、624、644 第二输入端

662、682、672、692、482 输入端

626、646、664、684、674、694、484、764 输出端

72 模/数转换器 DL₁～DL_n 延迟器

74 多路复用器 744 控制端

76 控制器

具体实施方式

请参考图3。图3为本发明一图像处理装置处理计量信息的示意图。当电子枪在扫描完一条扫描线时，该图像处理装置会发出一水平同步信号Hsync(Hsync为低电平)，在扫描完一个图场之后，该图像处理装置会发出一垂直同步信号Vsync(Vsync为低电平)。时钟CLK₁是一周期为T₁的信号，在扫描一条扫描线的时间里(Hsync为高电平)，该图像处理装置会在每个周期T₁进行一次进位保留加法(Carry-save Adding，CSA)，产生一总和与一进位输出，在下一个周期T₁的时候，该图像处理装置会再进行一次进位保留加法，但不会将前一级的进位输入相加，在垂直同步信号Vsync为低电平时，才会将每一级产生的进位输出作一次完整的加法运算。如图3所示，利用一般现有技术中CPA的进位时间可以让本发明使用的进位保留加法在此段时间内计算相较以往更多的计量信息，因此本发明的图像处理装置和现有技术中所使用的方法相较，在相同的时间内，本发明的图像处理装置将可处理更多的计量信息。

请参考图4。图4为本发明运用一进位保留累加器的电路40的示意图。电路40包含一进位保留累加器42、一D型触发器44、一进位传递加法器46以及一移位器48。进位保留累加器42包含三个输入端，第一输入端422是用来接收一被加数A_i，第二输入端424是耦接于D型触发器44的第二输出端448，第三输入端426是耦接于D型触发器44的第一输出端446，进位保留累加器42包含二输出端，第一输出端428是用来产生一总和输出S，第二输出端429是用来产生一进位输出C。移位器48的输入端482是耦接于进位保留累加器42的第二输出端429，移位器48将进位输出C乘以两倍，亦即在进位输出C的后面补一个0的位。D型触发器44的第一输入端442是耦接于进位保留累加器42的第一输出端428，D型触发器44的第二输入端444是耦接于移位器48的输出端484，时钟CLK₁为一周期为T₁的信号，每经过一个周期T₁，D型触发器44才会将结果送至输出端。进位传递加法器46包含两输入端，第一输入端462是耦接于D型触发器44的第一输出端446，第二输入端464是耦接于D型触发器44的第二输出端448，进位传递加法器46是用来对两输入端所接收的数值相加，并产生一总和输出SUM。

请参考图5。图5为一进位保留累加器50的示意图。进位保留累加器50是n位的加法器，其包含n个全加器FA，每一个全加器FA包含三个输入端，分别用来接收U_i、V_i、W_i，每一个全加器FA是对三个输入端所输入的数值进行加法运算，总和输出S₀～S_n-1的逻辑运算为S_i＝U_iΛV_iΛW_i，即对三个输入数值进行反或逻辑运算；进位输出C₀～C_n-1的逻辑运算为C_i＝U_iV_i|V_iW_i|U_iW_i，先将三个输入数值两两进行及逻辑运算，最后再进行一次或逻辑运算，其中，i＝0～(n-1)。

请参考图6。图6为本发明一图像处理装置60的示意图。图像处理装置60包含一调整器62、一进位保留累加器64、一第一缓存器66、一进位传递加法器68、一第二缓存器67以及一中央处理器69。调整器62包含一第一输入端622用来接收一组图像计量信息，以及一第二输入端624，耦接于中央处理器69的输出端694，用来接收一输出信号，调整器根据该输出信号与该组计量信息进行处理，产生一处理信号。进位保留累加器64包含一第一输入端642，耦接于调整器62的输出端626，用以接收该处理信号，以及一第二输入端644，用来接收进位保留累加器64前一次输出的结果，进位保留累加器64是用来对两输入端642、644的信息执行进位保留加法。第一缓存器66包含一输入端662以及一输出端664，输入端662是耦接于进位保留累加器64的输出端646，输出端664是耦接于进位保留累加器64的第二输入端644。进位传递加法器68的输入端682是耦接于第一缓存器66的输出端664，用来对第一缓存器66输出的所有的进位执行加法运算。每经过一个时钟CLK₁的周期T₁时，第一缓存器66才会进行一次加法运算，将结果藉由输出端664输出。第二缓存器67包含一第一输入端672以及一输出端674，第一输入端672是耦接于进位传递加法器68的输出端684，输出端674是耦接于中央处理器69的输入端692。当垂直同步信号Vsync为低电平时，第二缓存器67才会将结果输出至输出端674。中央处理器69包含一输入端692以及一输出端694，输入端692是耦接于第二缓存器67的输出端674，输出端694是耦接于调整器62的第二输入端624，用来处理计算过后的计量信息，产生该输出信号。其中，图像处理装置60是数字相机或数字摄影机。对于数字相机或数字摄影机而言，增强品质的图像计量信息可包含执行自动白平衡、自动对焦及自动曝光所需的色度信息、梯度信息以及亮度信息等信息。

请参考图7。图7为本发明另一图像处理装置70的示意图。图像处理装置70包含一模/数转换器72、多个串联的延迟器DL₁-DL_n、一进位保留累加器64、一第一缓存器66、一进位传递加法器68、第二缓存器67、一多路复用器74、一控制器76以及一中央处理器69。模/数转换器72是用来将接收的模拟输入信号转换成数字数据。该多个串联的延迟器DL₁-DL_n耦接于模/数转换器72，每一个延迟器是用来延缓一预定时钟周期。例如，当总共有15个串联的延迟器时，则每一个延迟器所延迟的该预定时钟周期为1/16个时钟周期，因此控制串联的延迟器个数的多寡，可控制每一个延迟器是用来延缓的预定时钟周期，再藉由该些延迟器即可进一步对时钟周期进行相位延迟，此种相位延迟技术为一般所习知，在此不再赘述。

多路复用器74是耦接于该多个延迟器DL₁-DL_n及中央处理器69，多路复用器74具有一控制端744，多路复用器74是用来根据控制端744所接收的一输出信号产生对模/数转换器72输出的数字数据进行取样的取样信号。控制器76是耦接于模/数转换器72、多路复用器74及进位保留累加器64，控制器76根据取样信号对数字数据进行取样，以产生处理信号。控制器100耦接于模/数转换器72、多路复用器74及进位保留累加器64，控制器100根据取样信号对数字数据进行取样，以产生处理信号。进位保留累加器64包含一第一输入端642，耦接于该控制器76的输出端764，用以接收该处理信号，以及一第二输入端644，用来接收进位保留累加器64前一次输出的结果，进位保留累加器64是用来对两输入端642、644的信息执行进位保留加法。第一缓存器66、进位传递加法器68及第二缓存器67与图6所提到的第一缓存器66、进位传递加法器68及第二缓存器67完全相同。中央处理器69包含一输入端692以及一输出端694，分别耦接于第二缓存器67的输出端674及多路复用器74的控制端744，用来处理计算过后的计量信息，产生该输出信号。其中，图像处理装置70是一液晶显示装置。对于液晶显示装置而言，计量信息可包含梯度信息，藉由计算像素与像素的梯度信息来调整图像，可使液晶显示装置输出的图像拥有较好的图像品质。

以上所述的实施例仅用来说明本发明，并不局限本发明的范畴。文中所提到的图像处理装置60、70并不局限于数字相机、数字摄影机或液晶显示装置，亦可以为其它的图像装置。通过本发明可以增进计算计量信息的速度，其中增强品质的图像计量信息不局限于执行自动白平衡、自动对焦及自动曝光所需的色度信息、梯度信息及亮度信息等信息，任何其它计量信息皆属于本发明的范畴。

由上可知，本发明提供一种利用进位保留累加器来提升图像品质的方法，在一预定时钟周期内对一个像素的计量信息进行一次进位保留加法运算，然后再在垂直同步信号有效时，将进行进位保留加法运算产生的进位进行一次进位传递加法运算。如此一来，本发明藉由节省进位的时间，可以处理数十倍甚至数百倍的计量数据，对于图像品质的提升大大有助益。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims

1.一种利用进位保留累加器来提升图像品质的图像处理装置，包含有：

一进位保留累加器，其包含一第一输入端，用以接收一处理信号，以及一第二输入端，用来接收该进位保留累加器前一次输出的结果，该进位保留累加器是用来对两输入端的信息执行进位保留加法；

一第一缓存器，其包含一输入端，耦接于该进位保留累加器，以及一输出端，耦接于该进位保留累加器的该第二输入端；

一进位传递加法器，耦接于该第一缓存器，用来对该第一缓存器输出的所有的进位执行加法运算；

一中央处理器，其包含一输入端，耦接于该进位传递加法器，以及一输出端，用来处理计算过后的计量信息，以产生一输出信号；以及

一调整器，该调整器包含一第一输入端，用来接收一组计量信息，一第二输入端，耦接于该中央处理器的输出端，用来接收该输出信号，以及一输出端，耦接于该进位保留累加器的第一输入端，该调整器根据该输出信号与该组计量信息进行处理，产生一处理信号。

2.如权利要求1所述的图像处理装置，其是一数字相机。

3.如权利要求1所述的图像处理装置，其是一数字摄影机。

4.如权利要求1所述的图像处理装置，其另包含一第二缓存器，该第二缓存器包含一输入端，耦接于该进位传递加法器，以及一输出端，耦接于该中央处理器。

5.如权利要求1所述的图像处理装置，其中，该组计量信息可为一图像像素的一亮度信息、一梯度信息或一色度信息。

6.一种利用进位保留累加器来提升图像品质的图像处理装置，包括：

一模/数转换器，用来将接收的数据转换成数字数据；

多个串联的延迟器，耦接于该模/数转换器，每一个延迟器是用来延缓一预定时钟周期；

一多路复用器，耦接于该多个串联的延迟器及该中央处理器，该多路复用器是用来根据该输出信号产生一取样信号；

一控制器，耦接于该模/数转换器、该多路复用器及该进位保留累加器，该控制器根据该取样信号对该数字数据进行取样，以产生一处理信号；

一进位保留累加器，其包含一第一输入端，用以接收该处理信号，以及一第二输入端，用来接收该进位保留累加器前一次输出的结果，该进位保留累加器是用来对两输入端的信息执行进位保留加法；

一进位传递加法器，耦接于该第一缓存器，用来对该第一缓存器输出的所有的进位执行加法运算；以及

一中央处理器，其包含一输入端，耦接于该进位传递加法器，以及一输出端，用来处理计算过后的计量信息，以产生一输出信号。

7.如权利要求6所述的图像处理装置，其是一液晶显示装置。

8.一种利用进位保留累加法来提升图像品质的方法，包含有：

在一预定时钟周期内对一个像素的计量信息进行一次进位保留累加法运算；以及

在垂直同步信号有效时，将进行进位保留累加法运算产生的进位进行一次进位传递加法运算。

9.如权利要求8所述的方法，其另包含处理计算过后的计量信息。

10.如权利要求9所述的方法，其中，处理计算过后的计量信息是对该计算过后的计量信息进行一图像白平衡处理、一图像对焦处理或一图像曝光处理。

11.如权利要求8所述的方法，其中，该计量信息可为该像素的一亮度信息、一梯度信息或一色度信息。