[發(fā)明專利]基于Riemann-Liouville定義的數(shù)字圖像的1～2階分?jǐn)?shù)階微分濾波器

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010147491.4
• 申請(qǐng)日: 2010-04-14
• 公開（公告）號(hào): CN101800847A
• 公開（公告）日: 2010-08-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蒲亦非;張意;周激流
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蒲亦非;張意;周激流
• 主分類號(hào): H04N5/202
• 分類號(hào): H04N5/202;H04N9/64
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于Riemann-Liouville定義的數(shù)字圖像的1～2階分?jǐn)?shù)階微分濾波器，其特征在于：它是由數(shù)字視頻流時(shí)序控制電路(9)、讀寫地址發(fā)生器(10)、雙口RAM組(11)、鎖相/移位電路組(12)、第一分?jǐn)?shù)階微分掩模卷積算法單元電路(1)、第二分?jǐn)?shù)階微分掩模卷積算法單元電路(2)、第三分?jǐn)?shù)階微分掩模卷積算法單元電路(3)、第四分?jǐn)?shù)階微分掩模卷積算法單元電路(4)、第五分?jǐn)?shù)階微分掩模卷積算法單元電路(5)、第六分?jǐn)?shù)階微分掩模卷積算法單元電路(6)、第七分?jǐn)?shù)階微分掩模卷積算法單元電路(7)、第八分?jǐn)?shù)階微分掩模卷積算法單元電路(8)與最大值比較器(13)級(jí)聯(lián)而成；串行數(shù)字視頻碼流S_x(k)輸入基于Riemann-Liouville定義的數(shù)字圖像的1～2階分?jǐn)?shù)階微分濾波器后分成三路：第一路順序經(jīng)過時(shí)序控制電路(9)、讀寫地址發(fā)生器(10)、雙口RAM組(11)、鎖相/移位電路組(12)，并行經(jīng)過第一分?jǐn)?shù)階微分掩模卷積算法單元電路(1)、第二分?jǐn)?shù)階微分掩模卷積算法單元電路(2)、第三分?jǐn)?shù)階微分掩模卷積算法單元電路(3)、第四分?jǐn)?shù)階微分掩模卷積算法單元電路(4)、第五分?jǐn)?shù)階微分掩模卷積算法單元電路(5)、第六分?jǐn)?shù)階微分掩模卷積算法單元電路(6)、第七分?jǐn)?shù)階微分掩模卷積算法單元電路(7)、第八分?jǐn)?shù)階微分掩模卷積算法單元電路(8)處理后，分別輸出像素S_x(k+(n-1)(H+1))在分?jǐn)?shù)階微分掩模右上對(duì)角線、x軸負(fù)方向、分?jǐn)?shù)階微分掩模左上對(duì)角線、y軸正方向、y軸負(fù)方向、分?jǐn)?shù)階微分掩模左下對(duì)角線、x軸正方向和分?jǐn)?shù)階微分掩模右下對(duì)角線8個(gè)方向上的灰度值或者HSI空間中的I分量值的v階分?jǐn)?shù)階偏微分的近似值，經(jīng)過最大值比較器(13)處理后，輸出上述8個(gè)近似值中的模值最大的值作為像素S_x(k+(n-1)(H+1))的v階分?jǐn)?shù)階微分值近似值?(k+(n-1)(H+1))，其中，k的取值由L×H-1逐次減一，直至為零；L的取值等于待進(jìn)行分?jǐn)?shù)階微分的數(shù)字圖像行數(shù)的正整數(shù)；H的取值等于待進(jìn)行分?jǐn)?shù)階微分的數(shù)字圖像列數(shù)的正整?數(shù)；n取[3，min(H，L)-2]之間的任意奇數(shù)，min(H，L)表示H和L中的最小值；v取[1，2]之間的任意分?jǐn)?shù)或有理小數(shù)值；第二路觸發(fā)時(shí)序控制電路產(chǎn)生相應(yīng)的時(shí)序控制信號(hào)；第三路與雙口RAM組(11)的輸出一起饋入鎖相/移位電路組(12)生成(2n+1)×(2n+1)的像素陣列，鎖相/移位電路組(12)共采用3n²+3n個(gè)D觸發(fā)器，通過對(duì)數(shù)字圖像進(jìn)行點(diǎn)延時(shí)產(chǎn)生計(jì)算數(shù)字圖像分?jǐn)?shù)階微分所需的(2n+1)×(2n+1)像素陣列；(2n+1)×(2n+1)像素陣列的第1行采用2n個(gè)D觸發(fā)器，第2行采用2n-1個(gè)D觸發(fā)器，一直到第n行每行采用D觸發(fā)器的個(gè)數(shù)都是逐行減一，第n行采用n+1個(gè)D觸發(fā)器；(2n+1)×(2n+1)像素陣列的第n+1行采用2n個(gè)D觸發(fā)器；(2n+1)×(2n+1)像素陣列的第n+2行采用n+1個(gè)D觸發(fā)器，第n+3行采用n+2個(gè)D觸發(fā)器，一直到第2n+1行每行采用D觸發(fā)器的個(gè)數(shù)都是逐行加一，第2n+1行采用2n個(gè)D觸發(fā)器；第一分?jǐn)?shù)階微分掩模卷積算法單元電路(1)至第八分?jǐn)?shù)階微分掩模卷積算法單元電路(8)的計(jì)算數(shù)據(jù)類型也分為相應(yīng)三種類型：?jiǎn)尉刃停浑p精度型；長(zhǎng)雙精度型，第一分?jǐn)?shù)階微分掩模卷積算法單元電路(1)至第八分?jǐn)?shù)階微分掩模卷積算法單元電路(8)分別計(jì)算數(shù)字圖像中像素在分?jǐn)?shù)階微分掩模右上對(duì)角線、x軸負(fù)方向、分?jǐn)?shù)階微分掩模左上對(duì)角線、y軸正方向、y軸負(fù)方向、分?jǐn)?shù)階微分掩模左下對(duì)角線、x軸正方向和分?jǐn)?shù)階微分掩模右下對(duì)角線8個(gè)不同方向上的分?jǐn)?shù)階偏微分近似值；每個(gè)算法單元電路由與分?jǐn)?shù)階微分掩模尺寸數(shù)相同的n+2個(gè)乘法器和一個(gè)加法器(21)構(gòu)成組成，這n+2個(gè)乘法器分別表示為第1乘法器至第n+2乘法器(14～20)；第1乘法器至第n+2乘法器(14～20)是具有相同乘法功能的不同器件，其非零權(quán)值按順序分別是

第一分?jǐn)?shù)階微分掩模卷積算法單元電路(1)計(jì)算像素S_x(k+(n-1)(H+1))在分?jǐn)?shù)階微分掩模右上對(duì)角線方向上的v階分?jǐn)?shù)階偏微分的近似值；第一分?jǐn)?shù)階微分掩模卷積算法單元電路(1)結(jié)構(gòu)為：像素S_x(k+(n-1)(H+1)+H-1)的灰度值或者HSI空間的I分量的值與權(quán)值?分別饋入第1乘法器(14)，相乘后饋入加法器(21)；像素S_x(k+(n-1)(H+1))的灰度值或者HSI空間的I分量的值與權(quán)值?分別饋入第2乘法器(15)，相乘后饋入加法器(21)；像素S_x(k+(n-1)(H+1)-H+1)的灰度值或者HSI空間的I分量的值與權(quán)值?分別饋入第3乘法器(16)，相乘后饋入加法器(21)；以此類推，m取[3，n-3]之間的任意正整數(shù)，像素S_x(k+(n-1)(H+1)-(m-1)H+(m-1))的灰度值或者HSI空間的I分量的值與權(quán)值?分別饋入第i乘法器(17)，相乘后饋入加法器(21)；像素S_x(k+(n-1)(H+1)-(n-3)H+(n-3))的灰度值或者HSI空間的I分量的值與權(quán)值?分別饋入第n乘法器(18)，相乘后饋入加法器(21)；像素S_x(k+(n-1)(H+1)-(n-2)H+(n-2))的灰度值或者HSI空間的I分量的值與權(quán)值?分別饋入第n+1乘法器(19)，相乘后饋入加法器(21)；像素S_x(k+(n-1)(H+1)-(n-1)H+(n-1))的灰度值或者HSI空間的I分量的值與權(quán)值?分別饋入第n+2乘法器(20)，相乘后饋入加法器(21)；?

第二分?jǐn)?shù)階微分掩模卷積算法單元電路(2)計(jì)算像素S_x(k+(n-1)(H+1))在x軸負(fù)方向上的v階分?jǐn)?shù)階偏微分的近似值；第二分?jǐn)?shù)階微分掩模卷積算法單元電路(2)結(jié)構(gòu)為：像素S_x(k+(n-1)(H+1)+H)的灰度值或者HSI空間的I分量的值與權(quán)值?分別饋入第1乘法器(14)，相乘后饋入加法器(21)；像素S_x(k+(n-1)(H+1))的灰度值或者HSI空間的I分量的值與權(quán)值?分別饋入第2乘法器(15)，相乘后饋入加法器(21)；像素S_x(k+(n-1)(H+1)-H)的灰度值或者HSI空間的I分量的值與權(quán)值?分別饋入第3乘法器(16)，相乘后饋入加法器(21)；以此類推，m取[3，n-3]之間的任意正整數(shù)，像素S_x(k+(n-1)(H+1)-(m-1)H)的灰度值或者HSI空間的I分量的值與權(quán)值?分別饋入第i乘法器(17)，相乘后饋入加法器(21)；像素S_x(k+(n-1)(H+1)-(n-3)H)的灰度值或者HSI空間的I分量的值與權(quán)值?分別饋入第n乘法器(18)，相乘后饋入加法器(21)；像素S_x(k+(n-1)(H+1)-(n-2)H)的灰度值或者HSI空間的I分量的值與權(quán)值?分別饋入第n+1乘法器(19)，相乘后饋入加法器(21)；像素S_x(k+(n-1)(H+1)-(n-1)H)的灰度值或者HSI空間的I分量的值與權(quán)值?分別饋入第n+2乘法器(20)，相乘后饋入加法器(21)；

第三分?jǐn)?shù)階微分掩模卷積算法單元電路(3)計(jì)算像素S_x(k+(n-1)(H+1))在分?jǐn)?shù)階微分掩模左上對(duì)角線方向上的v階分?jǐn)?shù)階偏微分的近似值；第三分?jǐn)?shù)階?微分掩模卷積算法單元電路(3)結(jié)構(gòu)為：像素S_x(k+(n-1)(H+1)+H+1)的灰度值或者HSI空間的I分量的值與權(quán)值?分別饋入第1乘法器(14)，相乘后饋入加法器(21)；像素S_x(k+(n-1)(H+1))的灰度值或者HSI空間的I分量的值與權(quán)值?分別饋入第2乘法器(15)，相乘后饋入加法器(21)；像素S_x(k+(n-1)(H+1)-H-1)的灰度值或者HSI空間的I分量的值與權(quán)值?分別饋入第3乘法器(16)，相乘后饋入加法器(21)；以此類推，m取[3，n-3]之間的任意正整數(shù)，像素S_x(k+(n-1)(H+1)-(m-1)H-(m-1))的灰度值或者HSI空間的I分量的值與權(quán)值?分別饋入第i乘法器(17)，相乘后饋入加法器(21)；像素S_x(k+(n-1)(H+1)-(n-3)H-(n-3))的灰度值或者HSI空間的I分量的值與權(quán)值?分別饋入第n乘法器(18)，相乘后饋入加法器(21)；像素S_x(k+(n-1)(H+1)-(n-2)H-(n-2))的灰度值或者HSI空間的I分量的值與權(quán)值?分別饋入第n+1乘法器(19)，相乘后饋入加法器(21)；像素S_x(k+(n-1)(H+1)-(n-1)H-(n-1))的灰度值或者HSI空間的I分量的值與權(quán)值?分別饋入第n+2乘法器(20)，相乘后饋入加法器(21)；

第四分?jǐn)?shù)階微分掩模卷積算法單元電路(4)計(jì)算像素S_x(k+(n-1)(H+1))在y軸正方向上的v階分?jǐn)?shù)階偏微分的近似值；第四分?jǐn)?shù)階微分掩模卷積算法單元電路(4)結(jié)構(gòu)為：像素S_x(k+(n-1)(H+1)-1)的灰度值或者HSI空間的I分量?的值與權(quán)值?分別饋入第1乘法器(14)，相乘后饋入加法器(21)；像素S_x(k+(n-1)(H+1))的灰度值或者HSI空間的I分量的值與權(quán)值?分別饋入第2乘法器(15)，相乘后饋入加法器(21)；像素S_x(k+(n-1)(H+1)+1)的灰度值或者HSI空間的I分量的值與權(quán)值?分別饋入第3乘法器(16)，相乘后饋入加法器(21)；以此類推，m取[3，n-3]之間的任意正整數(shù)，像素S_x(k+(n-1)(H+1)+(m-1))的灰度值或者HSI空間的I分量的值與權(quán)值?分別饋入第i乘法器(17)，相乘后饋入加法器(21)；像素S_x(k+(n-1)(H+1)+(n-3))的灰度值或者HSI空間的I分量的值與權(quán)值?分別饋入第n乘法器(18)，相乘后饋入加法器(21)；像素S_x(k+(n-1)(H+1)+(n-2))的灰度值或者HSI空間的I分量的值與權(quán)值?分別饋入第n+1乘法器(19)，相乘后饋入加法器(21)；像素S_x(k+(n-1)(H+1)+(n-1))的灰度值或者HSI空間的I分量的值與權(quán)值?分別饋入第n+2乘法器(20)，相乘后饋入加法器(21)；

第五分?jǐn)?shù)階微分掩模卷積算法單元電路(5)計(jì)算像素S_x(k+(n-1)(H+1))在y軸負(fù)方向上的v階分?jǐn)?shù)階偏微分的近似值；第五分?jǐn)?shù)階微分掩模卷積算法單元電路(5)結(jié)構(gòu)為：像素S_x(k+(n-1)(H+1)+1)的灰度值或者HSI空間的I分量的值與權(quán)值?分別饋入第1乘法器(14)，相乘后饋入加法器(21)；像素?S_x(k+(n-1)(H+1))的灰度值或者HSI空間的I分量的值與權(quán)值?分別饋入第2乘法器(15)，相乘后饋入加法器(21)；像素S_x(k+(n-1)(H+1)-1)的灰度值或者HSI空間的I分量的值與權(quán)值?分別饋入第3乘法器(16)，相乘后饋入加法器(21)；以此類推，m取[3，n-3]之間的任意正整數(shù)，像素S_x(k+(n-1)(H+1)-(m-1))的灰度值或者HSI空間的I分量的值與權(quán)值?分別饋入第i乘法器(17)，相乘后饋入加法器(21)；像素S_x(k+(n-1)(H+1)-(n-3))的灰度值或者HSI空間的I分量的值與權(quán)值?分別饋入第n乘法器(18)，相乘后饋入加法器(21)；像素S_x(k+(n-1)(H+1)-(n-2))的灰度值或者HSI空間的I分量的值與權(quán)值?分別饋入第n+1乘法器(19)，相乘后饋入加法器(21)；像素S_x(k+(n-1)(H+1)-(n-1))的灰度值或者HSI空間的I分量的值與權(quán)值?分別饋入第n+2乘法器(20)，相乘后饋入加法器(21)；

第六分?jǐn)?shù)階微分掩模卷積算法單元電路(6)計(jì)算像素S_x(k+(n-1)(H+1))在分?jǐn)?shù)階微分掩模左下對(duì)角線方向上的v階分?jǐn)?shù)階偏微分的近似值；第六分?jǐn)?shù)階微分掩模卷積算法單元電路(6)結(jié)構(gòu)為：像素S_x(k+(n-1)(H+1)-H+1)的灰度值或者HSI空間的I分量的值與權(quán)值?分別饋入第1乘法器(14)，相乘后饋入加法器(21)；像素S_x(k+(n-1)(H+1))的灰度值或者HSI空間的I分量的值與權(quán)值?分別饋入第2乘法器(15)，相乘后饋入加法器(21)；像素?S_x(k+(n-1)(H+1)+H-1)的灰度值或者HSI空間的I分量的值與權(quán)值?分別饋入第3乘法器(16)，相乘后饋入加法器(21)；以此類推，m取[3，n-3]之間的任意正整數(shù)，像素S_x(k+(n-1)(H+1)+(m-1)H-(m-1))的灰度值或者HSI空間的I分量的值與權(quán)值?分別饋入第i乘法器(17)，相乘后饋入加法器(21)；像素S_x(k+(n-1)(H+1)+(n-3)H-(n-3))的灰度值或者HSI空間的I分量的值與權(quán)值?分別饋入第n乘法器(18)，相乘后饋入加法器(21)；像素S_x(k+(n-1)(H+1)+(n-2)H-(n-2))的灰度值或者HSI空間的I分量的值與權(quán)值?分別饋入第n+1乘法器(19)，相乘后饋入加法器(21)；像素S_x(k+(n-1)(H+1)+(n-1)H-(n-1))的灰度值或者HSI空間的I分量的值與權(quán)值?分別饋入第n+2乘法器(20)，相乘后饋入加法器(21)；

第七分?jǐn)?shù)階微分掩模卷積算法單元電路(7)計(jì)算像素S_x(k+(n-1)(H+1))在x軸正方向上的v階分?jǐn)?shù)階偏微分的近似值；第七分?jǐn)?shù)階微分掩模卷積算法單元電路(7)結(jié)構(gòu)為：像素S_x(k+(n-1)(H+1)-H)的灰度值或者HSI空間的I分量的值與權(quán)值?分別饋入第1乘法器(14)，相乘后饋入加法器(21)；像素S_x(k+(n-1)(H+1))的灰度值或者HSI空間的I分量的值與權(quán)值?分別饋入第2乘法器(15)，相乘后饋入加法器(21)；像素S_x(k+(n-1)(H+1)+H)的?灰度值或者HSI空間的I分量的值與權(quán)值?分別饋入第3乘法器(16)，相乘后饋入加法器(21)；以此類推，m取[3，n-3]之間的任意正整數(shù)，像素S_x(k+(n-1)(H+1)+(m-1)H)的灰度值或者HSI空間的I分量的值與權(quán)值?分別饋入第i乘法器(17)，相乘后饋入加法器(21)；像素S_x(k+(n-1)(H+1)+(n-3)H)的灰度值或者HSI空間的I分量的值與權(quán)值?分別饋入第n乘法器(18)，相乘后饋入加法器(21)；像素S_x(k+(n-1)(H+1)+(n-2)H)的灰度值或者HSI空間的I分量的值與權(quán)值?分別饋入第n+1乘法器(19)，相乘后饋入加法器(21)；像素S_x(k+(n-1)(H+1)+(n-1)H)的灰度值或者HSI空間的I分量的值與權(quán)值?分別饋入第n+2乘法器(20)，相乘后饋入加法器(21)；

第八分?jǐn)?shù)階微分掩模卷積算法單元電路(8)計(jì)算像素S_x(k+(n-1)(H+1))在分?jǐn)?shù)階微分掩模右下對(duì)角線方向上v階分?jǐn)?shù)階偏微分的近似值；第八分?jǐn)?shù)階微分掩模卷積算法單元電路(8)結(jié)構(gòu)為：像素S_x(k+(n-1)(H+1)-H-1)的灰度值或者HSI空間的I分量的值與權(quán)值?分別饋入第1乘法器(14)，相乘后饋入加法器(21)；像素S_x(k+(n-1)(H+1))的灰度值或者HSI空間的I分量的值與權(quán)值?分別饋入第2乘法器(15)，相乘后饋入加法器(21)；像素S_x(k+(n-1)(H+1)+H+1)的灰度值或者HSI空間的I分量的值與權(quán)值?分別饋入第3乘法器(16)，相乘后饋入加法器(21)；以此類推，?m取[3，n-3]之間的任意正整數(shù)，像素S_x(k+(n-1)(H+1)+(m-1)H+(m-1))的灰度值或者HSI空間的I分量的值與權(quán)值?分別饋入第i乘法器(17)，相乘后饋入加法器(21)；像素S_x(k+(n-1)(H+1)+(n-3)H+(n-3))的灰度值或者HSI空間的I分量的值與權(quán)值?分別饋入第n乘法器(18)，相乘后饋入加法器(21)；像素S_x(k+(n-1)(H+1)+(n-2)H+(n-2))的灰度值或者HSI空間的I分量的值與權(quán)值?分別饋入第n+1乘法器(19)，相乘后饋入加法器(21)；像素S_x(k+(n-1)(H+1)+(n-1)H+(n-1))的灰度值或者HSI空間的I分量的值與權(quán)值?分別饋入第n+2乘法器(20)，相乘后饋入加法器(21)。