[发明专利]一种基于无误差随机计算的中值滤波系统

说明书

本发明公开一种基于无误差随机计算的中值滤波系统，应用于数字图像处理优化设计领域，针对现有技术存在的资源消耗较大的问题，本发明的中值滤波系统，包括：前向转换模块、随机比较器以及后向转换模块；前向转换模块包括集中序列生成单元与均匀序列生成单元，所述集中序列生成单元与均匀序列生成单元用于将二进制信号分别转换成均匀分布序列和集中分布序列；集中序列生成单元的输出端连接随机比较器的输入端，均匀序列生成单元的输出端连接随机比较器的选择端，随机比较器的输出端与后向转换模块相连；后向转换模块将随机比较器输出的随机序列转换为二进制数值；本发明的中值滤波器可以很好的应用于数字图像中值滤波降噪等领域。

技术领域

本发明属于数字图像处理优化设计领域，特别涉及一种中值滤波系统的实现技术。

背景技术

由于目前集成电路运算性能高、集成面积小、功耗低等要求。随着科学技术的不断发展，晶体管的尺寸不断缩小，单位面积上可集成的晶体管愈来愈多。然而，随着Dennard的缩放比例定律的失效，计算领域遭到了空前的挑战。由Moore定律可知，缩小晶体管的尺寸，漏电流会随之变大，进而增加集成电路的功耗，但是性能的提升却不理想，复杂精密芯片的可靠性成为现阶段设计者最关心的问题，这就推动了新计算技术的发展。

在随机计算的数字电路设计中，常用的前向转换单元使用线性反馈移位寄存器(LFSR)，来生成随机数源，设置不同的线性反馈移位寄存器(LFSR)初始值，前向转换的输出序列则不同，不仅可以产生伪随机的比特流，而且能够很好的降低比特流序列自身的自相关性，但随机电路的每一路需要独立的初始随机数来驱动，这样一来会极大地增加前向转换单元的电路面积和资源占用。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出一种基于无误差随机计算的中值滤波系统。

本发明采用的技术方案为：一种基于无误差随机计算的中值滤波系统，包括：前向转换模块、随机比较器模块以及后向转换模块；

所述前向转换模块包括集中序列生成单元与均匀序列生成单元，所述集中序列生成单元与均匀序列生成单元用于将二进制信号分别转换成集中分布序列和均匀分布序列；

集中序列生成单元的输出端连接随机比较器的输入端，均匀序列生成单元的输出端连接随机比较器的选择端，随机比较器的输出端与后向转换模块相连；后向转换模块将随机比较器输出的随机序列转换为二进制数值。

还包括时钟周期模块，所述时钟周期模块与前向转换模块共用一个加计数器。

所述集中分布序列的生成过程为：将加权二进制数与当前时钟周期的加计数器值进行比较，若大于当前时钟周期的加计数器值，则输出比特流为“1”；否则输出比特流为“0”，由于当前时钟周期等于上一时钟周期自加1，因此可输出“1”全在序列头部，其余位为“0”并在序列尾部的集中分布序列。

均匀序列生成单元的生成过程为：将当前时钟周期的加计数器值与前一个时钟周期的加计数器的值的二进制反码相与，得到的每位输出分别与二进制加权数中的每一位相与，得到的各输出分别连接或门，最终得到加权二进制数的均匀分布序列。

包括三个二进制信号。

所述随机比较器模块为三个随机比较器级联的结构，对应的，三个随机比较器依次记为第一随机比较器、第二随机比较器、第三随机比较器，三个二进制信号经前向转换模块后的三个集中序列，其中两个集中序列作为第一随机比较器的输入，另一个集中序列与第一随机比较器的较大输出作为第二随机比较器的输入，第一随机比较器的较小输出与第二随机比较器的较小输出作为第三随机比较器的输入，第二随机比较器的较大输出作为该随机比较器模块的最大序列输出，第三随机比较器的较大输出作为该随机比较器模块的中值序列输出，第三随机比较器的较小输出作为该随机比较器模块的最小序列输出；均匀分布序列作为三个随机比较器选择端的输入。