[發明專利]一種哈特曼波前傳感器質心運算的流水線裝置

無效

• 申請號: 201010593124.7
• 申請日: 2010-12-08
• 公開（公告）號: CN102169020A
• 公開（公告）日: 2011-08-31
• 發明（設計）人: 王少白;王春鴻;饒長輝
• 申請（專利權）人: 中國科學院光電技術研究所
• 主分類號: G01J9/00
• 分類號: G01J9/00
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 盧紀

1.一種哈特曼波前傳感器質心運算的流水線裝置，其特征在于包括：X方向乘累加單元、Y方向乘累加單元、像素值累加單元、X方向除法單元、Y方向除法單元、地址和控制單元，整個裝置采用像素時鐘作為全局時鐘，其中：

X方向乘累加單元用于計算整個子孔徑內的像素值經X方向地址加權后的加權和∑x□I，其中x表示像素在子孔徑內的X方向地址，I表示像素值；Y方向乘累加單元用于計算整個子孔徑內的像素值經Y方向地址加權后的加權和∑y□I，其中y表示像素Y方向地址，I表示像素值；X方向乘累加單元和Y方向乘累加單元結構相同，都包括一個乘法器組單元和兩個結構相同的累加單元，M個像素值和對應的M個像素地址進入乘法器組單元完成相乘，輸出的M個乘法結果根據像素所屬子孔徑序號的奇偶不同，分別進入對應的累加單元，在累加單元內完成屬于同一個子孔徑的乘法結果的累加，交替輸出累加結果；

像素值累加單元，用于計算整個子孔徑內的像素值的累加和∑I，它由兩個結構相同的累加單元組成，像素值根據像素所屬子孔徑序號的奇偶不同，分別進入對應的累加單元完成屬于同一個子孔徑的像素值的累加，兩個累加單元交替輸出累加結果；

X方向除法單元和Y方向除法單元分別用于計算X方向和Y方向質心，二者結構相同，均由一個單獨的除法器組成；X方向除法單元的兩個輸入信號分別為：乘累加單元輸出的像素值與X方向像素地址相乘后的累加和∑x□I以及像素值累加和∑I，輸出X方向質心運算結果∑x□I/∑I，類似的，Y方向除法單元輸出Y方向質心運算結果∑y□I/∑I；

地址和控制單元：用于產生X方向像素地址、Y方向像素地址和各部分的控制信號，該單元輸入信號為像素時鐘，幀有效信號FV、行有效信號LV以及外部對控制表的更新命令，輸出X方向像素地址和X方向累加單元控制信號到X方向乘累加單元，輸出Y方向像素地址和Y方向累加單元控制信號到Y方向乘累加單元，輸出像素值累加單元控制信號到像素值累加單元，分別輸出X方向除法器控制信號和Y方向除法器控制信號到X方向除法單元和Y方向除法單元。

2.根據權利要求1所述的哈特曼波前傳感器質心運算的流水線裝置，其特征在于：所述乘法器組單元由與同時輸出像素數M相同個數的的M個并聯乘法器構成，同時進行M個像素值和M個像素地址的對應相乘運算。

3.根據權利要求1所述的哈特曼波前傳感器質心運算的流水線裝置，其特征在于：X方向乘累加單元和Y方向乘累加單元中兩個結構相同的累加單元分為累加單元1和累加單元0，用于對乘法器組單元輸出的相乘結果進行累加和暫存，最終輸出整個子孔徑內經像素地址加權后的像素值和；累加單元1專門對子孔徑行內奇數序號子孔徑的乘法結果進行累加，累加單元0專門對偶數序號子孔徑進行累加。

4.根據權利要求3所述的哈特曼波前傳感器質心運算的流水線裝置，其特征在于：所述累加單元1或累加單元0由倒金字塔結構加法器組、累加器、累加與暫存結果加法器、中間結果暫存RAM四部分構成，倒金字塔結構加法器組的輸入信號為乘法器組單元輸出的M個乘法結果，逐層進行兩兩相加后輸出相加結果到累加器，累加器對當前像素行中屬于同一子孔徑的乘法結果累加完畢后，將累加結果輸出至累加與暫存結果加法器，該加法器的另一個輸入信號為中間結果暫存RAM的輸出，加法器的結果輸出至中間結果暫存RAM的輸入端。若該子孔徑的累加運算已完成，加法器的加法結果作為該子孔徑累加結果輸出，并將輸出到中間結果暫存RAM的值置零。

5.根據權利要求4所述的哈特曼波前傳感器質心運算的流水線裝置，其特征在于：所述倒金字塔結構加法器組由log₂(M)層并聯加法器組成流水線結構，各層加法器個數分別為M/2、M/4、M/8…1，其中第一層加法器在對乘法結果分別兩兩相加之前，通過M個與門將乘法結果與像素控制字中的子孔徑序號奇偶標志位相與，以保證本累加單元只對序號為奇數或偶數的子孔徑的乘法結果進行累加；通過逐層相加的流水線操作，最終得到一個像素時鐘內并行輸入的M個乘法結果中同屬一個子孔徑的乘法結果的和。

6.根據權利要求4所述的哈特曼波前傳感器質心運算的流水線裝置，其特征在于：所述的累加器對當前像素行中對應一個子孔徑的乘法結果進行累加，累加完畢后將結果輸出至后續的累加與暫存結果加法器，并將累加器清零。