[发明专利]一种二维图像数据的并行传输计算方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及数字图像处理技术领域，特别是涉及一种二维图像数据的并行传输计算方法及系统。

背景技术

在数字图像处理过程中，最为常见的是对二维数据的处理，例如图像滤波、压缩编码时的运动搜索等，较为明显的特征是需要一个参考数据区域，利用该区域数据计算获得结果，并且相邻位置的计算结果所需要的参考数据区域大量重叠。

用于完成上述计算的装置，称为PU(Process Unit，处理单元)，例如，我们常见的CPU就是一种通用化并成为系统核心的PU。在PU的处理芯片内部和外部一般都设有缓冲区，其中位于处理芯片内部的缓冲区称为片内缓存(片内Buffer)，片内缓存的访问速度较快，容量成本较高，比较典型的例子是CPU的Cache或SOC系统的Internal缓存；而位于处理芯片外部的缓冲区称为片外缓存(片外Buffer)，其访问速度相对较慢，容量成本也较低，典型的例子如DDR内存等。

数字图像的处理过程一般如下：首先将图像数据读入片外缓存，然后将片外缓存中的数据传输至片内缓存，在片内缓存中进行计算并输出计算结果。由于片内缓存的容量有限而且使用成本很高，因此，在实际应用中，一般会根据计算需求(例如滤波窗口大小等因素)，分配一定容量的片内缓存用于计算。

这样，在整个处理过程中，就要涉及到计算和传输两部分，其中计算指的是在片内缓存中的计算，传输指的是由片外缓存向片内缓存的数据传输。为了提高处理效率，目前大部分系统都会将计算和传输分开为两个可以独立工作的装置，同时，将所分配的片内缓存也分为A和B两部分，在时间T，A用于存放传输自片外缓存的数据，B则存放着现有数据并正在被计算，在时间T+1，两部分片内缓存的功能互换。这种方法能够实现传输和计算的并行处理，消耗的总时间为传输时间和计算时间的较大值，从而明显提高了处理效率。

对于图像的处理而言，其数据处理是按照像素的二维分布逐行处理的，除去一些位于图像边缘的像素外，对其他每个像素的计算都需要一个与其临近的二维的参考区域的数据。应用前述的并行计算传输方法，在每行数据处理过程中，由于当前计算和下一次计算所需的参考数据存在重复，因此可以在片内计算当前数据的同时，传输一部分后面计算所需的参考数据，待当前计算结束后，会有一部分参考数据不再有用，这部参考数据所占用的片内缓存容量可以用于下次传输。但是在处理到每行的末端数据时，由于当前计算和下一次计算所需的参考数据没有重复，所以必须等到当前的计算结束后，才能开始下一行参考数据的传输。也就是说，对二维图像进行跨行处理时，数据的计算和传输仍然是串行的，造成处理效率的下降。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种二维图像数据的并行传输计算方法及系统，以实现二维图像在跨行处理时的并行计算与传输，技术方案如下：

本发明实施例提供一种二维图像数据的并行传输计算方法，

设待处理图像宽度为img_w，计算窗口宽为wnd_w、高为wnd_h，所述计算窗口每次可以得到m*n个计算结果，则分配宽度为col_w、总容量为col_w*(wnd_h+n-1)+img_w的片内缓存区域用于图像处理，其中col_w＝wnd_w+m*2-1；

所述方法包括：

在T单位时刻，向片内缓存传输第一次计算所需的待处理图像的二维区域参考数据；

在T+1单位时刻，根据当前片内缓存中的参考数据，获得相应的本次计算结果，同时，向片内缓存传输下一次计算所需的参考数据。

优选地，当下次计算结果在所述待处理图像中与本次计算结果处于同一行时，

所述向片内缓存传输的下一次计算所需的参考数据，根据所述待处理图像中数据的二维位置分布，存储于与当前片内缓存中参考数据相邻的二维区域中。

优选地，当下次计算结果在所述待处理图像中与本次计算结果不处于同一行时，

所述向片内缓存传输的下一次计算所需的参考数据，存储于与当前片内缓存中参考数据不相邻的二维区域中。

优选地，所述与当前片内缓存中参考数据不相邻的二维区域，其起始地址相对于所述片内缓存区域的起始地址偏移量为：

(当前行最后一个数据在片内缓存区域的地址+1)mod col_w。

本发明实施例还提供一种二维图像数据的并行传输计算系统，所述系统包括片内缓存分配装置、传输装置和计算装置；

设待处理图像宽度为img_w，计算窗口宽为wnd_w、高为wnd_h，所述计算窗口每次可以得到m*n个计算结果，