[發明專利]基于優化查找表法的對數函數計算的方法及裝置

有效

• 申請號: 201711291989.6
• 申請日: 2017-12-08
• 公開（公告）號: CN108228136B
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發明（設計）人: 袁慶;段杰斌;張小亮;張遠;史漢臣;李林
• 申請（專利權）人: 上海集成電路研發中心有限公司;成都微光集電科技有限公司
• 主分類號: G06F7/556
• 分類號: G06F7/556;G06F7/487
• 代理公司: 上海天辰知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31275
• 代理人: 吳世華;陳慧弘

本發明提供一種基于優化查找表法的對數函數計算的方法及裝置，方法包括：接收輸入數據，若符合預定定義域則將輸入數據轉化為M位二進制數據；將M位二進制數據右移，直至該M位二進制數據最高位位移至第0位，獲得總移位位數及該M位二進制數據中該最高位右相鄰的n位數據，總移位位數的二進制式位寬為m，其中，n、m為整數，2^m?1＜M≤2^m；將總移位位數的二進制式拼接到輸出結果的高m位上表征整數部分，根據查找表將n位數據擴展至N位拼接到輸出結果的低N位上表征小數部分，結合所述整數部分和所述小數部分獲得輸出結果共m+N位，其中，N為正整數；使乘數與查找表輸出相乘獲得計算結果。本發明提供的裝置及方法優化對數函數的計算。

技術領域

本發明涉及數字集成電路領域，尤其涉及一種基于優化查找表法的對數函數計算的方法及裝置。

背景技術

當前，基于熵值的自動曝光技術，能夠自動尋找關注區域，進而自動調整各分區的權值，使得確定的曝光時間和增益更加合理。

但如公式(1)所示，其為對一個區域內圖像熵值E的計算公式。p_i為不同灰度級出現的概率。基于熵值的自動曝光計算，不可避免的涉及對指數函數的計算。但對于數字電路，加、減或移位操作相對簡單，乘法、指數或對數運算，對應電路的復雜度將直線上升。因此，考慮綜合考慮成本、時間，基于熵值的自動曝光技術設計中，在保證計算的精度情況下，對數函數的簡約設計必不可少。

現有的對于對數函數的對應數字電路設計方案，主要分為四類：

1)基于查找表的指數函數計算方法，該方法的計算精度受查找表的大小直接控制，且隨計算范圍和計算精度的提升，查找表的大小成指數上升。

2)基于查找表的多項式逼近方法，該方法在運算過程中，需要較大的參數存儲空間；需要較為復雜的乘法電路；同時，隨著精度的提高和計算范圍的拓寬，參數和乘法電路的復雜度成指數上升。

3)基于泰勒級數展開的指數函數計算方法，在一定的范圍內，能夠獲得較高的計算精度，但隨著計算范圍的拓寬，與多項式逼近法相似，所需的參數存儲空間和乘法電路的復雜度指數上升。

4)CORDIC(Coordinate Rotation Digital Computer，坐標旋轉數字計算方法)算法，能夠綜合計算精度和電路復雜度的矛盾，但CORDIC算法系統設計復雜度較高，設計周期較長。對精度要求并不高的基于熵值的自動曝光計算，使用CORDIC算法顯然并非完全合適。

發明內容

本發明為了克服上述現有技術存在的缺陷，提供一種基于優化查找表法的對數函數計算的方法及裝置，以優化查找表法的對數函數計算。

根據本發明的一個方面，提供一種基于優化查找表法的對數函數計算的方法，包括：接收輸入數據，判斷所述輸入數據是否符合預定定義域，若符合則將輸入數據轉化為M位二進制數據，其中，M為正整數；將M位二進制數據右移，直至該M位二進制數據最高位位移至第0位，獲得總移位位數及該M位二進制數據中該最高位右相鄰的n位數據，總移位位數的二進制式位寬為m，其中，n、m為整數，2^m-1＜M≤2^m；將總移位位數的二進制式拼接到輸出結果的高m位上表征整數部分，根據查找表將n位數據擴展至N位拼接到輸出結果的低N位上表征小數部分，結合所述整數部分和所述小數部分獲得輸出結果共m+N位，其中，N為正整數；根據不同底數的對數函數確定乘數，使所確定的乘數與所述查找表輸出相乘，以獲得計算結果。