一種針對圖像模擬信號的多尺度高斯濾波裝置及其構(gòu)造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及聲像技術領域，具體說涉及一種針對圖像模擬信號的多尺度高斯濾波 裝置及其構(gòu)造方法。
【背景技術】
[0002] 在某些圖形處理過程尤其是應用到特征提取算法的圖形處理過程中，通常需要對 圖形數(shù)據(jù)進行多采樣率下以及多尺度下的高斯濾波處理。為了實現(xiàn)上述濾波處理，傳統(tǒng)的 圖形處理系統(tǒng)在進行圖形處理時，首先要基于軟件算法在系統(tǒng)中構(gòu)造相應的高斯金字塔多 尺度濾波模塊，然后將采集到的圖像模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，最后利用高斯金字塔多尺 度濾波模塊對數(shù)字信號進行相應的計算處理。
[0003] 由于高斯濾波算法擁有較大的計算量，因此在上述過程中，構(gòu)造高斯金字塔多尺 度濾波模塊以及利用高斯金字塔多尺度濾波模塊進行計算處理都造成了巨大的計算消耗。 例如在利用尺度不變特征轉(zhuǎn)換（Scale-invariant feature transform，SIFT)算法處理圖 像的過程中，構(gòu)建高斯金字塔多尺度濾波模塊的過程占用了整個算法的約85. 63 %。
[0004] 圖形處理系統(tǒng)的處理能力主要體現(xiàn)在數(shù)據(jù)處理的實時性以及處理能耗上，處理過 程中的計算消耗勢必導致相應的能耗以及時間損耗。隨著當前待處理圖形數(shù)據(jù)量的猛增， 圖形處理過程中高斯濾波處理所造成能耗以及時間損耗對圖形處理系統(tǒng)整體處理能力的 影響越來越突出。
[0005] 因此，為了提高圖形處理系統(tǒng)的處理能力，需要一種相對于現(xiàn)有技術能耗更小處 理速度更快的高斯濾波裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對現(xiàn)有技術中針對圖像信號的高斯濾波處理存在的問題，本發(fā)明提供了一種針 對圖像模擬信號的多尺度高斯濾波裝置，所述裝置用于對待處理圖像模擬信號進行多尺度 高斯濾波從而獲取濾波后的圖像模擬信號，其中：
[0007] 所述裝置包含多個高斯濾波單元；
[0008] 每個所述高斯濾波單元由多個有源電路構(gòu)成的負電阻和普通正電阻按照特定的 網(wǎng)絡連接方式連接構(gòu)成。
[0009] 在一實施例中，所述待處理圖像模擬信號包含多個像素點模擬信號，所述高斯濾 波單元被構(gòu)造成對一個像素點模擬信號進行特定帶寬下的高斯濾波處理以獲取濾波后的 像素點模擬信號。
[0010] 在一實施例中，所述裝置包含采樣濾波層，所述采樣濾波層用于基于特定采樣率 獲取所述待處理圖像模擬信號中對應的多個像素點模擬信號并對獲取到的所述多個像素 點模擬信號進行高斯濾波處理。
[0011] 在一實施例中，所述裝置包含多個采樣濾波層，每個所述采樣濾波層對應一個特 定的采樣率，不同的所述采樣濾波層對應不同的采樣率。
[0012] 在一實施例中，所述裝置包含一個采樣濾波層以及多個采樣提取模塊，所述采樣 提取模塊用于從所述采樣濾波層輸出的濾波后的像素點模擬信號中篩選出特定的像素點 對應的模擬信號從而獲取相應的采樣率下的濾波后的圖像模擬信號。
[0013] 在一實施例中，所述采樣濾波層包含多個定尺度濾波模塊，所述定尺度濾波模塊 用于以特定的帶寬對所述采樣濾波層獲取到的多個像素點模擬信號進行高斯濾波處理。
[0014] 在一實施例中，每個所述定尺度濾波模塊包含多個具有相同帶寬的所述高斯濾波 單元，同一定尺度濾波模塊中的每個高斯濾波單元對應處理所述采樣濾波層獲取到的多個 像素點模擬信號中的一個像素點模擬信號，在所述采樣濾波層的任意一個定尺度濾波模塊 中，所述高斯濾波單元與所述采樣濾波層獲取到的每個像素點模擬信號一一對應。
[0015] 在一實施例中，所述采樣濾波層包含多個像素濾波模塊，所述采樣濾波層中的每 個像素濾波模塊與所述采樣濾波層獲取到的每個像素點模擬信號一一對應。
[0016] 在一實施例中，所述像素濾波模塊包含多個所述高斯濾波單元，同一像素濾波模 塊中的不同高斯濾波單元具有不同的帶寬，同一采樣濾波層中的所有像素濾波模塊具有相 同的結(jié)構(gòu)。
[0017] 本發(fā)明還提出了一種針對圖像模擬信號的多尺度高斯濾波裝置的構(gòu)造方法，所述 方法包含以下步驟：
[0018] 分析處理需求步驟，根據(jù)待處理圖像的處理需求確定濾波處理的采樣率需求以及 帶寬需求；
[0019] 確定裝置結(jié)構(gòu)步驟，根據(jù)所述采樣率需求以及所述帶寬需求確定裝置中各個高斯 濾波處理單元的網(wǎng)絡連接模式；
[0020] 確定高斯濾波處理單元參數(shù)步驟，根據(jù)所述采樣率需求以及所述帶寬需求確定裝 置中高斯濾波處理單元的數(shù)量以及每個所述高斯濾波處理單元的特定處理帶寬；
[0021] 構(gòu)造高斯濾波處理單元步驟，按照特定的網(wǎng)絡連接方式連接由多個有源電路構(gòu)成 的負電阻和普通正電阻從而構(gòu)成具有所述特定處理帶寬的高斯濾波處理單元；
[0022] 構(gòu)造裝置步驟，基于所述網(wǎng)絡連接模式連接所述高斯濾波處理單元從而構(gòu)成所述 裝置。
[0023] 與現(xiàn)有技術相比，使用本發(fā)明的裝置進行高斯濾波處理，不僅大大提高了處理速 度，而且降低了處理能耗。
[0024] 本發(fā)明的其它特征或優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述。并且，本發(fā)明的部分特征或 優(yōu)點將通過說明書而變得顯而易見，或者通過實施本發(fā)明而被了解。本發(fā)明的目的和部分 優(yōu)點可通過在說明書、權利要求書以及附圖中所特別指出的步驟來實現(xiàn)或獲得。
【附圖說明】
[0025] 附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本發(fā)明的實 施例共同用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中：
[0026] 圖1是根據(jù)本發(fā)明一實施例的裝置結(jié)構(gòu)簡圖；
[0027] 圖2是根據(jù)本發(fā)明一實施例的裝置部分電路簡圖；
[0028] 圖3是根據(jù)本發(fā)明一實施例的裝置部分電路簡圖；
[0029] 圖4是根據(jù)本發(fā)明一實施例的裝置部分電路簡圖；
[0030] 圖5是根據(jù)本發(fā)明一實施例的方法流程圖；
[0031] 圖6是根據(jù)本發(fā)明一實施例的裝置部分電路連線示意圖；
[0032] 圖7是根據(jù)本發(fā)明一實施例的裝置部分電路連線示意圖；
[0033] 圖8是根據(jù)本發(fā)明一實施例的裝置結(jié)構(gòu)簡圖。
【具體實施方式】
[0034] 以下將結(jié)合附圖及實施例來詳細說明本發(fā)明的實施方式，借此本發(fā)明的實施人員 可以充分理解本發(fā)明如何應用技術手段來解決技術問題，并達成技術效果的實現(xiàn)過程并依 據(jù)上述實現(xiàn)過程具體實施本發(fā)明。需要說明的是，只要不構(gòu)成沖突，本發(fā)明中的各個實施 例以及各實施例中的各個特征可以相互結(jié)合，所形成的技術方案均在本發(fā)明的保護范圍之 內(nèi)。
[0035] 傳統(tǒng)的高斯濾波模塊是在圖形處理系統(tǒng)內(nèi)基于軟件算法構(gòu)建。不僅其構(gòu)建過程會 帶來大量計算量，而且在其進行濾波處理時，隨著圖形數(shù)據(jù)量的增加，其濾波處理的計算量 也大幅度增加。為了提高圖形處理系統(tǒng)的處理能力本發(fā)明公開了一種高斯濾波裝置及其構(gòu) 造方法。
[0036] 本發(fā)明首先構(gòu)造特定性能參數(shù)的高斯濾波裝置。這樣在進行圖形處理時可以直接 使用構(gòu)造好的高斯濾波裝置，從而省去了傳統(tǒng)方法中高斯濾波模塊的構(gòu)建步驟。
[0037] 在現(xiàn)有技術中，圖像處理的第一步通常是先將待處理圖像的光信號轉(zhuǎn)換為模擬信 號。由于現(xiàn)有技術是采用軟件算法進行高斯濾波處理，因此在現(xiàn)有的圖像處理系統(tǒng)中需要 將圖像模擬信號（電壓幅度信號）轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號。在對圖像的數(shù)字信號進行高斯濾波時， 首先要針對具體的處理要求利用軟件算法構(gòu)建高斯濾波模塊，構(gòu)建高斯濾波模塊的過程不 可避免的產(chǎn)生了大量的計算。為了減少計算量，本發(fā)明沒有采用軟件算法來進行高斯濾波 處理。而是采用有源電阻構(gòu)建高斯濾波網(wǎng)絡，利用高斯濾波網(wǎng)絡直接對圖像模擬信號（電 壓幅度信號進行處理），從而實現(xiàn)高斯濾波。
[0038] 如圖1所示，光流探測器101包含多個像素單元102、103、104、105···。像素單元為 光照傳感器，其感受光流信號，并將光流信號轉(zhuǎn)換為電壓幅度信號。光流探測器101中的每 個像素單元針對待處理圖像中的一個像素，其將待處理圖像中的每個像素上的光流信號轉(zhuǎn) 變?yōu)橄袼攸c模擬信號（電壓幅度信號）。所有像素點模擬信號共同構(gòu)成圖像模擬信號（信 號150)。裝置100直接對信號150進行處理。
[0039] 為了對模擬信號的進行高斯濾波處理，本發(fā)明采用了基于硬件方式構(gòu)造高斯濾波 網(wǎng)絡的方法來實現(xiàn)高斯濾波。在本實施例中，利用有源電路實現(xiàn)負電阻，利用負電阻和普通 電阻一起實現(xiàn)高斯濾波電路網(wǎng)絡。高斯電路網(wǎng)絡利用純電阻器件實現(xiàn)近似高斯函數(shù)曲線， 從而實現(xiàn)濾波應用。
[0040] 本實施例的裝置最基本的構(gòu)成為高斯濾波單元。裝置包含多個高斯濾波單元，每 個高斯濾波單元被構(gòu)造成對待處理圖像模擬信號中的一個像素點模擬信號進行特定帶寬 下的高斯濾波處理以獲取濾波后的像素點模擬信號。將多個高斯濾波單元的高斯濾波網(wǎng)絡 按照特定方式連接構(gòu)成一個大型網(wǎng)絡，就可以實現(xiàn)多采樣率下的多尺度高斯濾波。
[0041] 在本實施例中，高斯濾波單元由兩個普通正電阻和一個負電阻構(gòu)成，其中負電阻 由有源電路實現(xiàn)。一個高斯濾波電路網(wǎng)絡由若干個上述