CN106940875A - 灰度图像背景处理建表方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种灰度图像背景处理建表方法，在检测模块中增加建表模块，用建表的方式来统计需要获得的图像信息，第一次遍历结束之后建表完成，使用表中的数据进行统计和运算，获得无法在一次遍历中获得的参数。相对已有的计数，本方法选择了建表的方式，当图像第一遍进入的时候就根据不同像素值出现的次数进行了统计，并且优化了建表方案，建表的时间大大减少。在第二次求差值和、平均差等参数的时候只需要遍历不同像素值的个数，相对一个图像百万像素点来说大大的减少了工作时间。

Description

灰度图像背景处理建表方法

技术领域

本发明涉及打印、复印领域，具体是一种灰度图像背景处理建表方法。

背景技术

在如今的生活当中，对于打印、复印等的使用越来越多。但是纸张易脏，发黄，因此会影响到整体的美观或者影响到文件的准确性。对图像的背景进行去噪处理，是将纸张重新抹白或者去除噪点。

现有的技术中，灰度图像背景处理建表一般都通过软件方法实现，并没有相关的硬件方法。先对整个图像进行扫描以获得一些数据统计值，再一次遍历，由除法器计算模块来获得计算模块需要的参数，最后一次遍历来进行像素值的处理。

背景移除算法，是对图像背景进行一系列的去噪、还原和移除等等。该算法的目的是对灰度图像的背景进行去噪和还原。计算模块的算法一共有4种，先选择一种作为背景图像的算法，再选择一种作为一般图像的算法，两者可以重复。之后配置计算需要的各系数，然后可以开始进行计算。

图像背景进行去噪声和还原，需要知道图像的像素点个数，像素值的和，像素值的平均值，像素值的平均差，像素值的最大值，像素值的最小值等参数。接下来以这些参数判断图像是背景图像还是一般图像，选择不同的算法。在算法模块，对每个像素点进行判断，由像素值来判断当前像素点是否满足选定算法的判定条件，然后进行计算输出或者保持原值输出。

以上的步骤，无法在一次遍历之中统计出像素值的平均差等参数，因此在相应的软件方案中，先对图像的像素值进行一次遍历，获得当前图像块像素点的个数、像素值的和、平均值、最大值、最小值等数据。将图像进行二次遍历，求出差值和、平均差等在运算模块需要使用的参数。最后遍历一次图像，利用参数和对应的算法来对图像进行处理。需要对图像遍历三遍，而且每一副图像需要搬运三次，也就是说要消耗搬运三次的时间，资源占用多效率不高。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种灰度图像背景处理建表方法，在检测模块中增加建表模块，用建表的方式来统计需要获得的图像信息，第一次遍历结束之后建表完成，使用表中的数据进行统计和运算，获得无法在一次遍历中获得的参数。

进一步的，使用高速缓存来对图像的像素值进行统计并使用存储空间来存储。

进一步的，对像素值随机输入时，用索引位和标志位来进行分类，并存在计数位来进行统计。

进一步的，所述索引位、标志位和计数位，使用不同的组合方式，随机进行3类数据高低位的组合。

进一步的，当索引位对应的缓存没有使用时，将当前标志位存入此缓存的标志位，将计数值变为1。

进一步的，当前索引位对应的缓冲已被使用过，缓存中标志位和当前的标志位相同，将计数值加1后存回到缓存的计数值位置，而标志位不变。

进一步的，当前索引位对应的缓存已被使用过，缓存中标志位和当前的标志位不同，将标志位和索引位按照一定规则拼接，变为存储空间的写地址值，同时将缓存内的计数值写入存储空间；在同一个时钟周期，同时对存储空间进行读操作，读地址为当前像素值对应的地址，并将当前标志位替代原有缓存中的标志位；在下一个时钟周期将读出来的数据加1后写入之前对应的缓存的计数位。

相对已有的计数，本方法选择了建表的方式，当图像第一遍进入的时候就根据不同像素值出现的次数进行了统计，并且优化了建表方案，建表的时间大大减少。在第二次求差值和、平均差等参数的时候只需要遍历不同像素值的个数，相对一个图像百万像素点来说大大的减少了工作时间。

与此同时，将图像检测建表变为一个模块，而图像最后的数据处理变为可以并行的另外一个模块，可以以此进行流水线工作。因为计算模块硬件资源消耗不变，在资源上来说是没有区别的，并提高了效率。

在本发明的建表方法中，直接建表，每一个像素值进入都要先读取当前像素值在存储空间内的计数值，在一个时钟周期将读出的数据加一之后，再下一个时钟周期写回到存储空间。当第四个时钟周期的时候才可以进入下一个数据。因此增加了高速缓存，用于缓存并处理输入像素值，使得输入像素可以无延迟地输入到建表模块，显著提高了建表效率和算法执行效率。

附图说明

图1是带建表模块的检测模块图；

图2是建表与存储框架与结构图；

图3是高速缓冲地址分配图；

图4是建表的流程图；

图5是像素值统计表的直方图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

本发明的灰度图像背景处理建表方法，先将图像按照像素点的像素值来存储到内存中，直接内存输入1将数据搬运到表模块，如图1所示。

如图2所示，数据进入内存之后就根据规则分为索引位和标志位，之后再进行计数和对存储空间的操作，对存储空间的读操作不只是高速缓存模块，因此还需要一个读控制模块来进行仲裁。索引位、标志位和计数位在缓存中的位置如图3所示，当然也可以互相调整位置。

2	1	2	3	4	5	6	7	8
									4	4	3	6	7	5	8	1	1
…	…	…	…	…	…	…	…	…
									4	3	6	7	5	8	1	1	1

以像素值为1到8为例，一开始的图像每个像素点的像素值如上表所述。先把第一行的第一个像素点输入到检测模块，检测模块先分析当前像素值的索引位，然后判断是否使用过当前空间，因为是第一个点，必未使用过，将计数值变为1，标志位变为第一个点像素值对应的标志位。

第一、清表，将所有可能的像素值对应的存储空间全部写入0，保证当前统计的时候不会受上一次统计结果的影响。

第二、输入第一行的第二个点，若和第一个点的索引位相同，那么检测是不是标识为相同，相同则计数值加一，其他不变。不相同则把第一个点对应存储空间存上1，读出第二个点内存中的值，加1后存入计数位，第二个点的标志位存入当前索引位对应缓存的标志位。

第三、依次输入第一行的像素点，当第一行最后一个点输入后，下一个输入第二行的第一个点，当最后一行的最后一个点输入并且统计完成后，检测模块建表完成。

在数据输入后，缓存中的数据不同会对这个数据进行不同的操作，整体的流程图如图4所示。

1.当前索引位对应的缓存还未被使用过，那么此时将当前标志位存入此缓存的标志位，将计数值变为1。

2.当前索引位对应的缓冲已被使用过，缓存中标志位和当前的标志位相同，将计数值加1后存回到缓存的计数值位置，而标志位不变。

3.当前索引位对应的缓存已被使用过，缓存中标志位和当前的标志位不同，此时将标志位和索引位按照一定规则拼接，变为存储空间的写地址值，同时将缓存内的计数值写入存储空间。

4.在同一个时钟周期，同时对存储空间进行读操作，读地址为当前像素值对应的地址，并将当前标志位替代原有缓存中的标志位。

5.在下一个时钟周期将读出来的数据加1后写入之前对应的缓存的计数位。

经过统计之后，将整个图像的像素值信息统计成为如上表的表格。其中像素值与地址相对应，而像素的个数则是存储空间中对应地址内保存的数据，当所有的数据进入的时候则表示表已经完成，可以开始使用表中的值来进行数据的统计。

在数据进入的时候，就将所有的点进行累加，获得了整个图像的像素值和值，对所有的点进行判断，或者最大值、最小值、像素个数等参数，使用除法器计算出平均值等参数。

所有的数据进入，建表统计完成后，将每个地址都读取一遍，并且将地址对应的像素值和平均值相减获得差值。差值和读取出来的像素值次数相乘，累加之后可以总的差值。再次使用除法器，可以获得平均差值等参数，之后根据平均差值等参数来对图像进行判断，判断图像是为背景图像块还是一般图像块，根据判断的结果来选择要使用的算法和与之对应的阈值，启动算法模块对数据进行处理。

从图5的直方图中更为清晰的看到各个像素值的个数.

建表的具体流程如下：

首先建表前需要先清表，地址数量和当前像素值覆盖数量相同。统计时对每个像素进行读、加、写3步操作，建表效率很低，使用了高速缓存的方式来使之可以流水作业，高速缓存的数量也有一定的规则。通过对大量图像的统计和分析，如果当前是背景图像块，会存在一个经验值△。在背景图像中绝大多数的|像素值- 像素平均值| 经验值△。只需要2 倍经验值△个高速缓存就可以避过绝大多数的存储空间读写操作，减少功耗。

若此图像模块为一般图像，按照一般的方式，先进行对存储空间读操作，下一个时钟周期出数据，进行加的操作，再写回存储空间，一个数据需要3个时钟周期。配合高速缓存，将像素值进行了分类，规避掉读写相同地址的情况。是数据进入可以以流水线的形式进行处理，一个时钟周期一个像素值，大大提高效率，同时也可以减少功耗。

如图3所示，设像素值位宽为width，索引位位宽为n，存在公式2ⁿ=△。在像素值中提取n位为索引位，剩下的位为标志位，后面为计数。

以像素值为8位，后4位为索引位，前4位为标志位为例，若输入的像素值为16进制的FF FF FF FA AF AF 12。

第一个点索引位为F，此时F对应的缓存没有被使用过，那么将F对应的标志位写为F，计数值变为1。

接下来第二个点进来，还是FF，索引位和标志位都相同，此时将计数值加一之后写回，其他不变，此时计数值变为2。

第三个点一样，结束后计数值变为3。

第四个点进来为FA，A对应的缓存没有被使用过，标志位变为F，计数值为1。

第五个点像素值为AF，此时索引位相同但是标志位不同，将当前计数值3写入存储空间，地址为现在标志位和索引位的拼接FF，之后再同周期，将当前像素标志位A替代索引位为F的缓存中原有的数据F，同时读地址AF。在下一个周期，读的数据出来之后加一存到索引位为F的缓存计数位。

同时下一个像素AF进入，等计数位写入之后，判断索引位为F，标志位为A相同，将原有计数值1加一后变为2存回到计数值内。

最后12进入，2对应缓存没有使用过，标志位存为1，计数值变为1。这样保证了数据不会丢失，而且可以流水作业，提高3倍效率。

Claims (7)

1.一种灰度图像背景处理建表方法，其特征在于：在检测模块中增加建表模块，用建表的方式来统计需要获得的图像信息，第一次遍历结束之后建表完成，使用表中的数据进行统计和运算，获得无法在一次遍历中获得的参数。

2.如权利要求1所述灰度图像背景处理建表方法，其特征在于：使用高速缓存来对图像的像素值进行统计并使用存储空间来存储。

3.如权利要求1所述灰度图像背景处理建表方法，其特征在于：对像素值随机输入时，用索引位和标志位来进行分类，并存在计数位来进行统计。

4.如权利要求3所述灰度图像背景处理建表方法，其特征在于：所述索引位、标志位和计数位，使用不同的组合方式，随机进行3类数据高低位的组合。

5.如权利要求3所述灰度图像背景处理建表方法，其特征在于：当索引位对应的缓存没有使用时，将当前标志位存入此缓存的标志位，将计数值变为1。

6.如权利要求5所述灰度图像背景处理建表方法，其特征在于：当前索引位对应的缓冲已被使用过，缓存中标志位和当前的标志位相同，将计数值加1后存回到缓存的计数值位置，而标志位不变。

7.如权利要求6所述灰度图像背景处理建表方法，其特征在于：当前索引位对应的缓存已被使用过，缓存中标志位和当前的标志位不同，将标志位和索引位按照一定规则拼接，变为存储空间的写地址值，同时将缓存内的计数值写入存储空间；在同一个时钟周期，同时对存储空间进行读操作，读地址为当前像素值对应的地址，并将当前标志位替代原有缓存中的标志位；在下一个时钟周期将读出来的数据加1后写入之前对应的缓存的计数位。