熵值计算装置及熵值计算方法制造方法及图纸

技术编号:18240828 阅读:179 留言:0更新日期:2018-06-17 05:46
本发明专利技术提供一种熵值计算装置及熵值计算方法,所述装置包括标准化模块用于根据图像分块第i个灰度阶像素点的个数Ni获取xi和mi;对数函数拟合的计算模块用于将Ni作为第i个时钟周期的信号值,根据xi和mi获取所述多项式的拟合输出log2Ni;相乘模块用于将所述log2Ni的拟合输出与Ni相乘;累加模块用于计算

Entropy calculation device and entropy calculation method

The invention provides a entropy value calculation device and a method of entropy calculation. The device includes a standardized module to obtain Xi and Mi based on the number of pixels of the I pixel point of the image block. The logarithmic function fitting module is used to use Ni as a signal value of the I clock cycle, and to obtain the fitting of the polynomials according to Xi and MI. The output module log2Ni is used for multiplying the fitting output of the log2Ni with Ni, and the accumulating module is used for calculating.

【技术实现步骤摘要】
熵值计算装置及熵值计算方法
本专利技术涉及数字集成电路领域,尤其涉及一种熵值计算装置及熵值计算方法。
技术介绍
当前,基于熵值的自动曝光技术,能够自动寻找关注区域,进而自动调整各分区的权值,使得确定的曝光时间和增益更加合理。如上述公式所示,其为对一个区域内图像熵值E的计算公式。pi为不同灰度级出现的概率。基于熵值的自动曝光计算,不可避免的涉及对指数函数的计算。但对于数字电路,加、减或移位操作相对简单,乘法、指数或对数运算,对应电路的复杂度将直线上升。因此,考虑综合考虑成本、时间,基于熵值的自动曝光技术设计中,在保证计算的精度情况下,对数函数的简约设计必不可少。现有的对于对数函数的对应数字电路设计方案,主要分为四类:1)基于查找表的指数函数计算方法,该方法的计算精度受查找表的大小直接控制,且随计算范围和计算精度的提升,查找表的大小成指数上升。2)基于查找表的多项式逼近方法,该方法在运算过程中,需要较大的参数存储空间;需要较为复杂的乘法电路;同时,随着精度的提高和计算范围的拓宽,参数和乘法电路的复杂度成指数上升。3)基于泰勒级数展开的指数函数计算方法,在一定的范围内,能够获得较高的计算精度,但随着计算范围的拓宽,与多项式逼近法相似,所需的参数存储空间和乘法电路的复杂度指数上升。4)CORDIC(CoordinateRotationDigitalComputer,坐标旋转数字计算方法)算法,能够综合计算精度和电路复杂度的矛盾,但CORDIC算法系统设计复杂度较高,设计周期较长。对精度要求并不高的基于熵值的自动曝光计算,使用CORDIC算法显然并非完全合适。专利技术内容本专利技术为了克服上述现有技术存在的缺陷,提供一种熵值计算装置及熵值计算方法,以优化对数函数及熵值计算。根据本专利技术的一个方面,提供一种熵值计算装置,包括:标准化模块,用于根据图像分块第i个灰度阶像素点的个数Ni获取xi和mi,mi为多项式输入的整数部分,xi为多项式输入的小数部分,Ni为自然数,i为大于等于0小于等于n的整数,n为图像分块的灰度阶数;对数函数拟合的计算模块,用于将Ni作为第i个时钟周期的信号值,根据xi和mi获取所述多项式的拟合输出log2Ni,包括:k+1个计算单元,每个所述计算单元包括一个子求和模块及t个子乘积模块,k为所述拟合多项式的阶数,t为大于等于0小于等于2的整数,其中,在第一个计算单元至第k个计算单元中,第r个计算单元用于向第r+1个计算单元输出第k+1个计算单元用于输出其中,xi和mi根据公式获得,mi为整数,r为大于等于1小于等于k的整数,p0~pk为多项式系数;相乘模块,用于将所述log2Ni的拟合输出与Ni相乘;累加模块,用于计算其中,将所述log2Ni的拟合输出作为log2Ni;以及相减模块,用于计算p减去所述累加模块的输出值以获得该图像分块的熵值,其中,p=log2P,P为该图像分块的像素总数。可选地,在当前时钟周期下,信号值Ni的xi和mi位于第r个计算单元计算在下一个时钟周期下,新的信号值进入所述对数函数拟合的计算模块,信号值Ni+1的xi+1和mi+1位于第r个计算单元计算且信号值Ni的xi和mi位于第r+1个计算单元计算其中,i为整数,信号值Ni+1为信号值Ni之后一个时钟周期下的信号值。可选地,第一个计算单元包括一个子求和模块,第一个计算单元用于向第二个计算单元输出mi+p0。可选地,第二个计算单元包括一个子求和模块和一个子乘积模块,第二个计算单元用于向第三个计算单元输出mi+p0+p1xi,其中,该子乘积模块用于计算p1xi,该子求和模块用于将第一个计算单元输出的mi+p0和该子乘积模块计算p1xi相加。可选地,第三个计算单元至第k+1个计算单元中各计算单元包括一个子求和模块和两个子乘积模块,第三个计算单元至第k个计算单元中,第r个计算单元用于向第r+1个计算单元输出其中,该两个子乘积模块中的一个子乘积模块用于计算xr-1,该两个子乘积模块中的另一个子乘积模块用于将与pr-1相乘,该子求和模块用于将第r-1个计算单元输出的与相加。可选地,其特征在于,其中,M为Ni的最大bit数。可选地,所述拟合多项式的拟合阶数越高,所述装置的误差越低。根据本专利技术的又一方面,还提供一种熵值计算方法,根据图像分块第i个灰度阶像素点的个数Ni获取xi和mi,mi为多项式输入的整数部分,xi为多项式输入的小数部分,Ni为自然数,xi和mi符合公式m为正整数,i为大于等于0小于等于n的整数,n为图像分块的灰度阶数,;计算作为log2Ni的拟合输出,其中,k为所述拟合多项式的拟合阶数,p0至pk为所述拟合多项式的多项式系数;将log2Ni的拟合输出作为log2Ni,计算以获得该图像分块的熵值,其中,p=log2P,P为该图像分块的像素总数。可选地,2m-1<M≤2m,其中,M为Ni的最大bit数。可选地,所述拟合多项式的拟合阶数越高,所述装置的误差越低。相比现有技术,本专利技术基于多项式逼近法,通过对整个计算域进行分段、迁移,综合考虑精度和计算域的要求,提出了一种优化的熵值计算方法及其电路结构。其优势在于:1)能够在保证精度的前提下,采用更简单的公式,更少的参数完成对对数函数的拟合。而传统的多项式逼近法,多项式的复杂度与计算区域的大小成正比,即随着计算区域的扩大,多项式参数数量和阶数也随之扩大。但本专利技术采用的基于优化多项式逼近法的对数函数拟合方案,通过将较大数量级的数据,回归为固定多项式拟合区域,由于该拟合区域区间长度较小,能够以更少的参数完成拟合。这一特点大大减少了参数存储所需消耗,同时由于参数减少,定点化的难度也进一步降低。2)对于不同精度,不同范围的对数函数运算,存在较好的扩展性。由于查找表的特性,当进行较大数据的计算时,不可避免的出现阶跃现象,即相邻的两个时钟周期的信号值,对应的数据输出存在较大的数据差值。而本专利技术所述的对数函数计算方法,在减少了参数的同时,依旧保持了多项式法连续性较好的特点。3)适应于高速电路的要求。由于在整个计算过程中,均可采用流水线的相乘模块,在时钟周期的信号值位宽较大的情况下,可以通过增加相乘模块流水线的级数达到适应高速时钟的需求。4)强大的性能提高能力和扩展性。采用本专利技术所述的基于优化多项式拟合方案的电路其量化和扩展性更更强。通过增加多项式的阶数能够有效提高拟合精度,且其成本远小于基于查找表的方案。通过增加mi的位宽,能够有效扩展计算数据的范围。附图说明通过参照附图详细描述其示例实施方式,本专利技术的上述和其它特征及优点将变得更加明显。图1示出了根据本专利技术实施例的用于自动曝光的熵值计算方法的流程图。图2示出了根据本专利技术实施例的用于自动曝光的熵值计算装置的示意图。图3示出了根据图2中对数函数拟合的结构示意图。图4示出了根据本专利技术具体实施例的对数函数拟合的计算模块的结构示意图。图5示出了根据本专利技术的多阶拟合阶数与误差关系的曲线图。图6示出了根据本专利技术具体实施例的多项式定点化参数的示意图。图7示出了根据本专利技术具体实施例的log2函数计算关键节点计算结果。图8示出了根据本专利技术具体实施例的结构整体关键节点计算结果。具体实施方式现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而,示例实施方式本文档来自技高网...
熵值计算装置及熵值计算方法

【技术保护点】
1.一种熵值计算装置,其特征在于,包括:

【技术特征摘要】
1.一种熵值计算装置,其特征在于,包括:标准化模块,用于根据图像分块第i个灰度阶像素点的个数Ni获取xi和mi,mi为多项式输入的整数部分,xi为多项式输入的小数部分,Ni为自然数,i为大于等于0小于等于n的整数,n为图像分块的灰度阶数;对数函数拟合的计算模块,用于将Ni作为第i个时钟周期的信号值,根据xi和mi获取所述多项式的拟合输出log2Ni,包括:k+1个计算单元,每个所述计算单元包括一个子求和模块及t个子乘积模块,k为所述拟合多项式的阶数,t为大于等于0小于等于2的整数,其中,在第一个计算单元至第k个计算单元中,第r个计算单元用于向第r+1个计算单元输出第k+1个计算单元用于输出其中,xi和mi根据公式获得,mi为整数,r为大于等于1小于等于k的整数,p0~pk为多项式系数;相乘模块,用于将所述log2Ni的拟合输出与Ni相乘;累加模块,用于计算其中,将所述log2Ni的拟合输出作为log2Ni;以及相减模块,用于计算p减去所述累加模块的输出值以获得该图像分块的熵值,其中,p=log2P,P为该图像分块的像素总数。2.如权利要求1所述的熵值计算装置,其特征在于,在当前时钟周期下,信号值Ni的xi和mi位于第r个计算单元计算在下一个时钟周期下,新的信号值进入所述对数函数拟合的计算模块,信号值Ni+1的xi+1和mi+1位于第r个计算单元计算且信号值Ni的xi和mi位于第r+1个计算单元计算其中,i为整数,信号值Ni+1为信号值Ni之后一个时钟周期下的信号值。3.如权利要求1所述的熵值计算装置,其特征在于,第一个计算单元包括一个子求和模块,第一个计算单元用于向第二个计算单元输出mi+p0。4.如权利要求3所述的熵值计算装置,其特征在于,第二个计算单元包括...

【专利技术属性】
技术研发人员:袁庆周璞何学红张远史汉臣李停
申请(专利权)人:上海集成电路研发中心有限公司成都微光集电科技有限公司
类型:发明
国别省市:上海,31

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