使用交叉条非易失性存储器设备的超稀疏图像压缩制造技术

本发明专利技术公开了通过将图像字典元素存储在交叉条电阻式随机存取存储器(ReRAM)阵列(或其他合适的交叉条NVM阵列)内来实现超稀疏图像/视频压缩的示例性方法和装置。在示例性示例中，所述交叉条ReRAM阵列的每列存储一个字典元素(诸如一个4

【技术实现步骤摘要】
使用交叉条非易失性存储器设备的超稀疏图像压缩
[0001]本申请是于2019年12月13日提交的申请号为201911279916.4、专利技术名称为“使用交叉条非易失性存储器设备的超稀疏图像压缩”的专利技术专利申请的分案申请，其要求于2019年2月13日提交的美国申请号16/275,167、名称为“使用交叉条非易失性存储器设备的超稀疏图像压缩”的优先权，它们公开文本的全部内容通过引用并入本文中。


[0002]本公开的各方面整体涉及交叉条非易失性存储器(NVM)设备，并且更具体地讲，涉及使用此类设备的图像压缩。

技术介绍

[0003]图像压缩用于多种应用程序，诸如用于在具有有限存储的系统内归档大型图像数据库，或用于生成可被快速且有效处理的压缩图像，这对于图像模式识别可能是有用的。对于许多应用程序(诸如移动设备内的应用程序)，大小或功率可能受到限制。本文公开的方法和装置的至少一些方面旨在提供有效的图像压缩，特别是消耗最小的功率和电路空间。

技术实现思路

[0004]下文呈现了对本公开的一些方面的简要概述，以提供对这些方面的基本理解。该概述并不是对本公开的所有设想特征的广泛概述，并且既不旨在标识本公开的所有方面的关键或重要元素，也不旨在描绘本公开的任何或所有方面的范围。其唯一目的是以简化形式呈现本公开的一些方面的各种概念，以作为稍后呈现的更详细描述的序言。
[0005]本公开的一个实施方案提供了一种设备，包括：交叉条非易失性存储器(NVM)阵列；训练图像输入电路，该训练图像输入电路被配置为输入一组训练图像；以及交叉条训练电路，该交叉条训练电路被配置为在交叉条NVM阵列内生成和存储图像元素字典以用于图像压缩，其中交叉条训练电路被配置为根据一组训练图像生成图像元素字典。
[0006]本公开的另一个实施方案提供了一种用于训练交叉条NVM阵列的方法。方法包括：将一组图像压缩训练图像应用于交叉条NVM阵列；以及基于图像压缩训练图像确定和设置交叉条NVM阵列的交叉点值，以便在交叉条NVM阵列内生成并存储图像元素字典以用于图像压缩。
[0007]本公开的又一个实施方案提供了一种设备，包括：交叉条NVM阵列，该交叉条NVM阵列被配置为存储图像元素字典；基于交叉条NVM字典的图像压缩电路，该基于交叉条NVM字典的图像压缩电路被配置为将输入图像的一组部分应用于交叉条NVM阵列，以及针对每个部分，从交叉条NVM阵列获得从字典图像元素中识别出与该部分相对应的特定图像元素的标识符值；以及字典元素标识符输出电路，该字典元素标识符输出电路被配置为针对输入图像的每个部分输出标识符值。例如，这些部分可以是图像补片。
[0008]本公开的再一个实施方案提供了一种用于使用交叉条NVM阵列来进行图像压缩的方法，该交叉条NVM阵列被配置为存储图像元素字典。方法包括：将输入图像的一组部分应
用于交叉条NVM阵列；针对每个部分，从交叉条NVM阵列获得从字典中识别出与该部分相对应的特定图像元素的标识符值；以及针对输入图像的每个部分输出标识符值，这些标识符值共同表示输入图像的压缩表示。例如，部分再次可以是图像补片。
附图说明
[0009]图1是被配置用于使用交叉条NVM阵列(诸如交叉条电阻式随机存取存储器(ReRAM)阵列)来进行图像压缩的设备的框图。
[0010]图2是示出用于训练和图像压缩的图1的设备的选定部件(包括NVM本身的选定部件)的框图。
[0011]图3是交叉条ReRAM阵列和图像字典的框图。
[0012]图4是提供训练规程的概述的流程图，该训练规程用于将交叉条ReRAM配置为存储图像字典以供在后续图像压缩中使用。
[0013]图5是提供无监督训练规程的示例的流程图。
[0014]图6是交叉条ReRAM阵列的框图，突出显示了阵列的特定列以及可被编程到该列中的电阻值。
[0015]图7是提供图像压缩规程的概述的流程图，该图像压缩规程使用被配置为存储图像字典的交叉条ReRAM。
[0016]图8是图像字典、图像补片布置、以及图像的压缩版本的元素列表的框图。
[0017]图9是提供图像压缩的示例的流程图，该图像压缩使用利用图4至图6的规程来训练的交叉条ReRAM阵列。
[0018]图10是交叉条ReRAM阵列的框图，突出显示了阵列的特定列以及可从该列检索的电阻值。
[0019]图11是可以并行访问的一组交叉条ReRAM阵列的框图。
[0020]图12是总结用于图像字典训练和生成的一般示例性方法的流程图。
[0021]图13是总结用于图像压缩的一般示例性方法的流程图。
[0022]图14是具有训练部件的示例性设备的框图。
[0023]图15是具有图像压缩部件的示例性设备的框图。
[0024]图16示出了设备(例如，控制器)的示例，特别突出显示了用于训练和图像压缩的示例性部件。
[0025]图17示出了NVM管芯(例如，ReRAM管芯)的示例，特别突出显示了用于训练和图像压缩的示例性部件。
[0026]图18是被配置用于使用交叉条NVM阵列(诸如交叉条ReRAM阵列)来进行图像压缩的数据存储装置的框图。
具体实施方式
[0027]在以下具体实施方式中，参考了构成该具体实施方式的一部分的附图。除了以上描述的例示性方面、实施方案和特征之外，通过参考附图和以下具体实施方式，另外的方面、实施方案和特征将变得显而易见。每个图中的元件的描述可以参考前面的图的元件。相似的数字可以指代附图中的相似的元件，包括相似的元件的替代实施方案。
[0028]本文的主要示例涉及具有持久性或非易失性存储器(NVM)阵列的设备或装置，并且尤其涉及交叉条NVM阵列设备。本文所述的许多示例使用电阻式随机存取存储器(ReRAM)阵列。然而，本文描述的方法和装置的各个方面可以使用各种形式的NVM，诸如浮栅晶体管、相变存储器(PCM)阵列、磁阻随机存取存储器(MRAM)阵列、以及具有存储类存储器(SCM)层的存储设备。本文所述的设备和装置可以是例如嵌入式设备，诸如物联网(IoT)设备，并且可以被配置为执行嵌入式或IoT应用程序或功能。
[0029]概述
[0030]图像压缩用于多种应用程序，诸如用于在具有有限存储的系统内归档大型图像数据库，或用于生成可被快速且有效处理的压缩图像，这对于图像模式识别可能是有用的。图像压缩的一种形式是基于字典的压缩，其中图像元素(其可以被称为基元或原子)的字典或其他提纲被维持并用于压缩输入图像。例如，每个字典元素可表示不同的4
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4像素布置。将要压缩的输入图像的单独补片(或更一般地，部分)替换为与该补片最佳对应的一个或多个字典元素(单独或以某种线性组合)。补片可以被定义为像素的集合。然后，已压缩图像可以是与输入图像的每个补片最佳对应的字典图像元素的列表，以及它们在图像中布置的顺序。这样，不必存储图像本身，只存储构成图像的字典元素的列表以及这些元素在图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种设备，包括：交叉条非易失性存储器(NVM)阵列，所述交叉条非易失性存储器(NVM)阵列被配置为存储图像元素字典；基于交叉条NVM字典的图像压缩电路，所述基于交叉条NVM字典的图像压缩电路被配置为将输入图像的一组部分应用于所述交叉条NVM阵列，以及针对每个部分，从所述交叉条NVM阵列获得从所述字典图像元素中识别出与该部分相对应的所述特定图像元素的标识符值；以及字典元素标识符输出电路，所述字典元素标识符输出电路被配置为针对所述输入图像的所述部分中的每一个输出所述标识符值。2.根据权利要求1所述的设备，其中所述交叉条NVM阵列的交叉点电阻值被预先配置为将所述图像元素字典的单独元素存储在所述交叉条NVM阵列的单独列内，并且其中所述基于交叉条NVM字典的图像压缩电路被进一步配置为通过从所述交叉条NVM阵列读取列标识符值来读取所述标识符值。3.根据权利要求2所述的设备，其中所述基于交叉条NVM字典的图像压缩电路被配置为通过将一组图像补片中的每一个应用于所述交叉条NVM阵列来将所述输入图像的所述一组部分应用于所述交叉条NVM阵列。4.根据权利要求1所述的设备，其中所述交叉条NVM阵列包括并行操作的多个单独交叉条NVM阵列，每个阵列存储所述整个图像元素字典，并且其中所述基于交叉条NVM字典的图...

【专利技术属性】
技术研发人员：马雯，秦明海，催元镐，PF邱，M利克伯登，
申请(专利权)人：西部数据技术公司，
类型：发明
国别省市：