[发明专利]一种正六边形采样栅格的数据存储与寻址方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种正六边形采样数据的存储与寻址方法，具体地说，是针对矩形图像的正六边形采样数据的存储与寻址。属于信号处理与图像处理技术领域。

背景技术

现在处于数字时代，即信号为数字形态，以及进行数字处理。而现实中的常用信号（比如语音信号、声音信号、图像信号等）多数为模拟信号，因而，一般需要使用模数转换器（A/D）将其转换为数字信号，再进行数字信号的存储与处理。

对于模拟图像信号的采样，它和声音信号的采样有所不同。声音信号是一维信号，对其采样只需要一个常数（采样周期或采样频率）就可以描述采样参数。而图像信号属于二维信号，它位于一个平面上，对其采样需要两个线性独立的向量才能完整描述，而且，采样向量并不唯一，即存在多种采样方案。

如前所述，对图像信号的采样有多种采样方案。常用的为矩形采样栅格，即两个采样向量正交。在这种方案之下，采样点可以方便地通过正交坐标系描述，而且可以方便地映射到一个二维数组中进行存取；因而，其在现实中获得最为广泛的应用，包括采样设备、处理算法及显示设备。

从采样效率角度看，矩形栅格并不是最优的，有理论指出^[1]：对于成像系统中广为存在的频谱圆带限图像信号，其采样效率最高的采样方案为正六边形采样栅格。有文献进一步研究了六边形采样的数据处理，结果表明^[2]：和常规矩形采样及处理相比，六边形采样不但采样效率高（数据量减小13.4%），还具有更高的计算效率（计算量节省25%-58%），而且相同条件下滤波器性能更高等优点。六边形栅格具有更好的几何特性，包括对称性、相邻一致性、相邻等距性等方面。六边形在现实中也广为存在，比如蜂窝形状，而且，在昆虫的复眼及人眼视网膜感光细胞中，都可以发现六边形结构，因此，六边形采样及处理对于计算机视觉研究及应用具有很大吸引力。

但是，对于六边形采样数据的存储及使用不如矩形栅格直观。假如对一幅矩形形状的图像进行正六边形采样，并把数据存储到一个二维数组中，那么，如果像坐标系中一样对数据进行存取，就需要把一个平行四边形区域进行存储^[3]，这样浪费了许多存储资源。假如仅存储采样数据，发现奇数行与偶数行数据与相邻数据在数组中的相对位置不同，因而需要两个不同的滤波器进行分别处理^[4]。还有一种存储方案，它采用两个数组单独存放奇数行数据与偶数行数据^[5]，优点是可以对奇数行和偶数行进行统一的寻址和处理，但其坐标个数为三个，和坐标系不一致，因而，在算法表达式上发生根本的改变。

针对上述问题，提出一种六边形采样数据的存储与寻址方法。

[1]    PETERSEN D P, MIDDLETON D. Sampling and Reconstruction of Wave-Number-Limited Functions in N-Dimensional Euclidean Spaces[J]. Information and Control, 1962, 5(4): 279-323.

[2]    MERSEREAU R M. The processing of hexagonally sampled two-dimensional signals[J]. Proceedings of the IEEE, 1979, 67(6): 930 - 949.

[3]    SNYDER W E, QI H, SANDER W. A coordinate system for hexagonal pixels[C]. //Proceedings of the SPIE, 1999.

[4]    STAUNTON R C. Hexagonal Sampling in Image Processing[J]. Advances in Imaging and Electron Physics, 1999, 107: 231-307.

[5]    RUMMELT N I, WILSON J N. Array set addressing: enabling technology for the efficient processing of hexagonally sampled imagery[J]. Journal of Electronic Imaging, 2011, 20(2): 023012.

发明内容