實時統(tǒng)計直方圖的系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供的實時統(tǒng)計直方圖的系統(tǒng)，包括電容式采集陣列、直方圖統(tǒng)計模塊、RAM地址生成模塊、閾值點生成模塊、RAM選擇模塊、RAM，所述直方圖統(tǒng)計模塊用于根據(jù)電容式采集陣列生成的0或1二值序列進行直方圖統(tǒng)計得到一幀圖像直方圖累加結(jié)果；所述閾值點生成模塊用于根據(jù)直方圖累加結(jié)果在預(yù)先設(shè)定的規(guī)則內(nèi)得到下限閾值點L、中限閾值點M、上限閾值點H、第一統(tǒng)計區(qū)間的上限值C1、第二統(tǒng)計區(qū)間的上限值C2。本發(fā)明的直方圖統(tǒng)計在圖像序列采集完成后的1-5個時鐘周期內(nèi)統(tǒng)計完成，且運算簡單、消耗資源少、速度快，相對于現(xiàn)有的直方圖統(tǒng)計，更能適應(yīng)市場的需求。
【專利說明】實時統(tǒng)計直方圖的系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于圖像處理【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種實時統(tǒng)計直方圖的系統(tǒng)【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的電容式圖像采集陣列應(yīng)用有:電容刮擦式傳感器、電容面陣式傳感器等，此類傳感器的采集原理是將采集對象引起電容式采集陣列的電容變化轉(zhuǎn)換成易于處理的0或I 二值序列。
[0003]現(xiàn)有的直方圖統(tǒng)計方法實現(xiàn)步驟:
[0004]( I)先將電容式傳感器采集到的0或I 二值序列轉(zhuǎn)換為圖像灰度值；
[0005](2)實時掃描圖像數(shù)據(jù)進行直方圖統(tǒng)計。
[0006]目前該實現(xiàn)方法運算度復(fù)雜，耗用資源多，運算速度慢，達不到實時統(tǒng)計的效果。目前的直方圖統(tǒng)計主要基于DSP，利用DSP來實現(xiàn)直方圖統(tǒng)計，由于DSP大多基于串行指令集，處理速度慢，而基于并行指令集的DSP又價格昂貴，且并行處理度并不能達到基于某項特殊功能要求的最優(yōu)化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為解決上述問題，本發(fā)明提供的實時統(tǒng)計電容式采集陣列直方圖的系統(tǒng)，包括電容式采集陣列、直方圖統(tǒng)計模塊、RAM地址生成模塊、閾值點生成模塊、RAM選擇模塊、RAM,
[0008]所述電容式采集陣列用于將電容變化量轉(zhuǎn)換成0或I 二值序列；
[0009]所述直方圖統(tǒng)計模塊用于根據(jù)電容式采集陣列生成的0或I 二值序列進行直方圖統(tǒng)計得到一幀圖像直方圖累加結(jié)果；
[0010]所述RAM地址生成模塊用于根據(jù)電容式采集陣列的采集時間點生成存放直方圖累加結(jié)果的RAM地址；
[0011]所述閾值點生成模塊用于根據(jù)直方圖累加結(jié)果在預(yù)先設(shè)定的規(guī)則內(nèi)得到下限閾值點L、中限閾值點M、上限閾值點H、第一統(tǒng)計區(qū)間的上限值Cl、第二統(tǒng)計區(qū)間的上限值C2 ；
[0012]所述RAM選擇模塊與直方圖統(tǒng)計模塊和RAM相連，用于選擇存放直方圖結(jié)果的RAM,當前幀的直方圖累加結(jié)果與下一幀直方圖累加結(jié)果依次交替循環(huán)存放在2個RAM中；所述RAM用來存放直方圖累加結(jié)果。
[0013]所述直方圖統(tǒng)計模塊依次統(tǒng)計一幀圖像一行在時間點0到時間點KT每次放電生成0或I的總個數(shù)Sum(i)，其中OSiSK ;將每一行得到的統(tǒng)計結(jié)果與上一行相同時間點的統(tǒng)計結(jié)果對應(yīng)相加，得到該一行的統(tǒng)計結(jié)果；當統(tǒng)計完一幀圖像的所有行后，得到一幀圖像直方圖累加結(jié)果。
[0014]所述閾值點生成模塊在RAM中讀取一幀圖像的直方圖RAM地址為G_TH的直方圖累加結(jié)果，得到灰度值為0到G_TH的總個數(shù)S_G，所述G_TH為圖像灰度閾值，根據(jù)圖像灰度范圍可調(diào)整；在RAM中依次讀取一幀圖像的直方圖RAM地址為0到K得到的直方圖累加結(jié)果hist_sum(i) ,0≤i≤K,所述K為采集陣列總放電次數(shù)。
[0015]所述預(yù)先設(shè)定的規(guī)則為:
[0016]當hist_sum(i_l) < S_GXLR 且 hist_sum(i) > S_GX LR 時,此時的 i 就是下限閾值點 L，若 L > G_TH 時，L = G_TH ；
[0017]當hist_sum(i_l) < S_GXMR 且 hist_sum(i) > S_GXMR 時，此時的 i 就是中限閾值點 M，若 M > G_TH 時，M = G_TH ；
[0018]當hist_sum(i_l) < S_GXHR 且 hist_sum⑴ > S_GXHR 時，此時的 i 就是上限閾值點 H，若 H > G_TH 時，H = G_TH ；
[0019]所述LR為求取下限閾值點的比例系數(shù)，所述MR為求取中限閾值點的比例系數(shù)，所述HR為求取上限閾值點的比例系數(shù)，且0 < LR< 1,0 <MR< 1,0 < HR < 1，LR < MR
<HR;
[0020]當hist_sum(i_l) < SI且hist_sum⑴>31時,此時的;[就是第一統(tǒng)計區(qū)間的上限值Cl，若i = K且hist_sum⑴(SI時，Cl = K，所述SI為第一統(tǒng)計區(qū)間的統(tǒng)計閾值，根據(jù)圖像像素點總個數(shù)可調(diào)整；
[0021]當hist_sum(i_l) < S2且hist_sum⑴> S2時,此時的i就是第二統(tǒng)計區(qū)間的上限值C2，若i =K且hist_sum⑴≤S2時，C2 = K，所述S2為第二統(tǒng)計區(qū)間的統(tǒng)計閾值，根據(jù)圖像像素點 總個數(shù)可調(diào)整。
[0022]本發(fā)明的直方圖統(tǒng)計在圖像序列采集完成后的1-5個時鐘周期內(nèi)統(tǒng)計完成，且運算簡單、消耗資源少、速度快，相對于現(xiàn)有的直方圖統(tǒng)計，更能適應(yīng)市場的需求。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為電容采集單元的電壓變化曲線示意圖；
[0024]圖2為電容采集單元將電壓變化轉(zhuǎn)換成0或I 二值序列示意圖；
[0025]圖3為一行電容采集單元在時間點0到時間點KT生成的0或I 二值序列示意圖；
[0026]圖4為本發(fā)明的直方圖統(tǒng)計系統(tǒng)圖；
[0027]圖5為本發(fā)明的直方圖統(tǒng)計的流水線結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0028]下面參照附圖1、圖2、圖3、圖4、圖5來說明本發(fā)明的優(yōu)選實施例，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0029]電容式采集陣列的電容采集單元將被測信號量通過電容放電轉(zhuǎn)換成電壓信號或者電流信號，并按照一定的時間周期T采樣電壓信號或者電流信號，將采樣得到的電壓值或者電流值送入比較器，比較器將電壓信號或者電流信號轉(zhuǎn)換成0或I 二值序列。
[0030]電容式采集陣列包含多個電容采集單元。每一個電容采集單元與圖像像素點--
對應(yīng)，每一個電容采集單元對應(yīng)一個0或I 二值序列，而電容采集陣列上的一行W個電容采集單元同時放電，則同時采集到w個0或I 二值序列。
[0031]如圖2、圖3，根據(jù)比較器的輸出結(jié)果以及圖像灰度值轉(zhuǎn)換的原理，得到灰度值和直方圖累加統(tǒng)計與0或I對應(yīng)的四種情況:
[0032]當采集到的電壓Utl大于或等于參考電壓U,ef時，輸出為0的情況(圖2a)，縱向統(tǒng)計同一個電容采集單元在O到KT時間產(chǎn)生的O的總個數(shù)，即為該電容采集單元的灰度值；橫向依次統(tǒng)計每一行電容采集單元在同一時間點t放電產(chǎn)生的I的總個數(shù)，即為灰度值為O到灰度值為t/T的總個數(shù)，表示為hist_sum(t/T)；
[0033]當采集到的電壓Utl大于或等于參考電壓UMf時，輸出為0的情況(圖2b).縱向統(tǒng)計同一個電容采集單元在0到KT時間產(chǎn)生的I的總個數(shù)，即為該電容采集單元的灰度值；橫向依次統(tǒng)計每一行電容采集單元在同一時間點t放電產(chǎn)生的I的總個數(shù)，即為灰度值為0到灰度值為K-t/T的總個數(shù)，表示為hist_sum(K-t/T)；
[0034]當采集到的電壓Utl大于或等于參考電壓UMf時，輸出為I的情況(圖2c)，縱向統(tǒng)計同一個電容采集單元在0到KT時間產(chǎn)生的I的總個數(shù)，即為該電容采集單元的灰度值；橫向依次統(tǒng)計每一行電容采集單元在同一時間點t放電產(chǎn)生的0的總個數(shù)，即為灰度值為0到灰度值為t/T的總個數(shù)，表示為hist_sum(t/T)；
[0035]當采集到的電壓Utl大于或等于參考電壓U,ef時，輸出為I的情況(圖2d)，縱向統(tǒng)計同一個電容采集單元在0到KT時間產(chǎn)生的0的總個數(shù)，即為該電容采集單元的灰度值；橫向依次統(tǒng)計每一行電容采集單元在同一時間點t放電產(chǎn)生的0的總個數(shù)，即為灰度值為0到灰度值為K-t/T的總個數(shù)，表示為hist_sum(K-t/T)；
[0036]其中t為0到KT的任意時間點，K總放電次數(shù)。
[0037]本發(fā)明根據(jù)以上原理進行直方圖統(tǒng)計，本實施例以圖2a進行具體說明，其他情況同理。
[0038]根據(jù)圖3及以上原理，縱向統(tǒng)計同一個點在放電時間點0到時間點KT產(chǎn)生的0的總個數(shù)，得到該點的灰度值，統(tǒng)計第一個點在時間點0到時間點KT生成0的總個數(shù)為3，則該點的灰度值為3,統(tǒng)計一行每個放電時間點產(chǎn)生的I的總個數(shù),表示灰度值為0到放電時間點對應(yīng)的灰度值的總個數(shù)。即統(tǒng)計在放電時間點0生成的I總個數(shù)表示灰度值為0的總個數(shù)，在時間點IT生成的I的總個數(shù)表示灰度值為0和灰度值為I的總個數(shù)，在時間點2T生成的I的總個數(shù)表示灰度值為O、灰度值為I和灰度值為2的總個數(shù)，依次類推，在時間點KT生成的I的總個數(shù)的表示從灰度值0到灰度值K的所有像素點的總個數(shù)。即依次統(tǒng)計一行每個時間點生成I的個數(shù)，得到直方圖累加的結(jié)果。
[0039]本發(fā)明根據(jù)以上的分析，直接對電容式采集陣列輸出的0或I 二值序列進行直方圖統(tǒng)計，統(tǒng)計得到直方圖累加結(jié)果。該方法在電容式采集陣列輸出完一幀0或I二值序列后的1-5個時鐘周期內(nèi)完成直方圖統(tǒng)計的結(jié)果，達到了實時統(tǒng)計的目的。
[0040]本發(fā)明提出的一種實時統(tǒng)計電容式采集陣列直方圖的系統(tǒng)，包括電容式采集陣列、直方圖統(tǒng)計模塊、RAM地址生成模塊、閾值點生成模塊、RAM選擇模塊、RAM。
[0041]電容式采集陣列:將被測信號量轉(zhuǎn)換成易于處理0或I 二值序列；
[0042]直方圖統(tǒng)計模塊:根據(jù)電容式采集陣列產(chǎn)生的0或I 二值序列直接進行直方圖統(tǒng)計；
[0043]RAM地址生成模塊:根據(jù)電容式采集陣列的采集時間點生成存放直方圖累加結(jié)果的RAM地址，所述RAM地址與圖像灰度值——對應(yīng)；
[0044]閾值點生成模塊:根據(jù)直方圖累加結(jié)果在預(yù)先設(shè)定的規(guī)則內(nèi)得到下限閾值點L、中限閾值點M、上限閾值點H、第一統(tǒng)計區(qū)間的上限值Cl、第二統(tǒng)計區(qū)間的上限值C2 ；
[0045]RAM選擇模塊:用于選擇存放當前幀直方圖累加結(jié)果的RAM。如果當前幀直方圖累加結(jié)果存放在HIST_RAM1時，下一幀直方圖累加結(jié)果則存放在HIST_RAM2，再下一幀直方圖累加結(jié)果存放在HIST_RAM1，依次交替循環(huán)存放；
[0046]RAM =RAM包括HIST_RAM1和HIST_RAM2，用來存放直方圖累加結(jié)果。
[0047]直方圖統(tǒng)計模塊依次統(tǒng)計一幀圖像一行在時間點0到時間點KT每次放電生成的0或1的總個數(shù)，命名為sum(i)，其中0≤i≤K ;將每一行得到的統(tǒng)計結(jié)果與上一行相同時間點的統(tǒng)計結(jié)果對應(yīng)相加，得到該一行的統(tǒng)計結(jié)果；當統(tǒng)計完一幀圖像的所有行后，得到一幀圖像直方圖累加結(jié)果；
[0048]閾值點生成模塊在RAM中讀取一幀圖像的直方圖RAM地址為G_TH的直方圖累加結(jié)果，得到灰度值為0到G_TH的總個數(shù)S_G，在RAM中依次讀取一幀圖像的直方圖RAM地址為0到K得到的直方圖累加結(jié)果hist_sum(i)，所述G_TH為圖像灰度閾值，根據(jù)圖像灰度范圍可調(diào)整，0 ≤ i≤ K，所述K為采集陣列總放電次數(shù)。
[0049]根據(jù)直方圖累加結(jié)果計算下限閾值點L、中限閾值點M、上限閾值點H、第一統(tǒng)計區(qū)間的上限值Cl、第二統(tǒng)計區(qū)間的上限值C2，其判定規(guī)則為:
[0050]當hist_sum(i_l) ≤ S_GXLR 且 hist_sum(i) > S_GXLR 時，此時的 i 就是下限閾值點 L，若 L > G_TH 時，L = G_TH ；
[0051]當hist_sum(i_l) ≤S_GXMR 且 hist_sum(i) > S_GXMR 時，此時的 i 就是中限閾值點 M，若 M > G_TH 時，M = G_TH ；
[0052]當hist_sum(i_l) ≤S_GXHR 且 hist_sum(i) > S_GXHR 時，此時的 i 就是上限閾值點 H，若 H > G_TH 時，H = G_TH ；
[0053]所述LR為求取下限閾值點的比例系數(shù)，所述MR為求取中限閾值點的比例系數(shù)，所述HR為求取上限閾值點的比例系數(shù)，且0 < LR < 1,0 <MR< 1,0 < HR < 1，LR < MR
<HR;
[0054]當hist_sum(i_l) ≤ S1且hist_sum⑴> S1時,此時的i就是第一統(tǒng)計區(qū)間的上限值Cl，若i = K且hist_sum⑴≤S1時，Cl = K，所述S1為第一區(qū)間的統(tǒng)計閾值，根據(jù)圖像像素點總個數(shù)可調(diào)整；
[0055]當hist_sum(i_l) ≤ S2且hist_sum⑴> S2時,此時的i就是第二統(tǒng)計區(qū)間的上限值C2，若i = K且hist_sum⑴≤S2時，C2 = K，所述S2為第二區(qū)間的統(tǒng)計閾值，根據(jù)圖像像素點總個數(shù)可調(diào)整。
[0056]根據(jù)直方圖累加結(jié)果得到的閾值點可以進行電容式采集陣列參考電壓調(diào)整，實時量化采集陣列采集到的圖像數(shù)據(jù)等。
[0057]直方圖統(tǒng)計在電容式采集陣列生成完一幀圖像的0或1 二值序列后的1-5個時鐘周期內(nèi)統(tǒng)計完成，且運算簡單、消耗資源少、速度快。
[0058]本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離權(quán)利要求書確定的本發(fā)明的精神和范圍的條件下，還可以對以上內(nèi)容進行各種各樣的修改。因此本發(fā)明的范圍并不僅限于以上的說明，而是由權(quán)利要求書的范圍來確定的。
【權(quán)利要求】
1.實時統(tǒng)計直方圖的系統(tǒng)，其特征在于，包括電容式采集陣列、直方圖統(tǒng)計模塊、RAM地址生成模塊、閾值點生成模塊、RAM選擇模塊、RAM, 所述電容式采集陣列用于將電容變化量轉(zhuǎn)換成O或I二值序列； 所述直方圖統(tǒng)計模塊用于根據(jù)電容式采集陣列生成的O或I 二值序列進行直方圖統(tǒng)計得到一幀圖像直方圖累加結(jié)果； 所述RAM地址生成模塊用于根據(jù)電容式采集陣列的采集時間點生成存放直方圖累加結(jié)果的RAM地址； 所述閾值點生成模塊用于根據(jù)直方圖累加結(jié)果在預(yù)先設(shè)定的規(guī)則內(nèi)得到下限閾值點L、中限閾值點M、上限閾值點H、第一統(tǒng)計區(qū)間的上限值Cl、第二統(tǒng)計區(qū)間的上限值C2 ；所述RAM選擇模塊與直方圖統(tǒng)計模塊和RAM相連，用于選擇存放直方圖結(jié)果的RAM，當前幀的直方圖累加結(jié)果與下一幀直方圖累加結(jié)果依次交替循環(huán)存放在2個RAM中；所述RAM用來存放直方圖累加結(jié)果。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實時統(tǒng)計直方圖的系統(tǒng)，其特征在于，所述直方圖統(tǒng)計模塊依次統(tǒng)計一幀圖像一行在時間點O到時間點KT每次放電生成O或I的總個數(shù)sum(i)，其中0≤i≤K ;將每一行得到的統(tǒng)計結(jié)果與上一行相同時間點的統(tǒng)計結(jié)果對應(yīng)相加，得到該一行的統(tǒng)計結(jié)果；當統(tǒng)計完一幀圖像的所有行后，得到一幀圖像直方圖累加結(jié)果。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的實時統(tǒng)計直方圖的系統(tǒng)，其特征在于，所述閾值點生成模塊在RAM中讀取一幀圖像的直方圖RAM地址為G_TH的直方圖累加結(jié)果，得到灰度值為0到G_TH的總個數(shù)S_G，所述G_TH為圖像灰度閾值，根據(jù)圖像灰度范圍可調(diào)整；在RAM中依次讀取一幀圖像的直方圖RAM地址為0到K得到的直方圖累加結(jié)果hist_sum⑴，0≤i≤K，所述K為采集陣列總放電次數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的實時統(tǒng)計直方圖的系統(tǒng)，其特征在于，所述預(yù)先設(shè)定的規(guī)則為: 當 hist_sum(i_l) ≤ S_GXLR 且 hist_sum(i) > S_GXLR 時,此時的 i 就是下限閾值點 L,若 L > G_TH 時，L = G_TH ； 當hist_sum(1-l)≤S_GXMR且hist_sum(i) > S_GXMR時，此時的i就是中限閾值點 M,若 M > G_TH 時，M = G_TH ； 當hist_sum(1-l)≤S_GXHR且hist_sum(i) > S_GXHR時，此時的i就是上限閾值點 H，若 H > G_TH 時，H = G_TH ； 所述LR為求取下限閾值點的比例系數(shù)，所述MR為求取中限閾值點的比例系數(shù)，所述HR為求取上限閾值點的比例系數(shù)，且0 < LR < 1,0 <MR< 1,0 < HR< I, LR < MR < HR; 當hist_sum(i_l) ≤ SI且hist_sum(i) > SI時,此時的i就是第一統(tǒng)計區(qū)間的上限值Cl，若i = K且hist_sum⑴(SI時，Cl = K，所述SI為第一統(tǒng)計區(qū)間的統(tǒng)計閾值，根據(jù)圖像像素點總個數(shù)可調(diào)整； 當hist_sum(1-l) < S2且hist_sum⑴> S2時,此時的i就是第二統(tǒng)計區(qū)間的上限值C2，若i =K且hist_sum⑴≤S2時，C2 = K，所述S2為第二統(tǒng)計區(qū)間的統(tǒng)計閾值，根據(jù)圖像像素點總個數(shù)可調(diào)整。
【文檔編號】G06T1/00GK103679621SQ201210344241
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年9月18日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月18日
【發(fā)明者】田慧 申請人:成都方程式電子有限公司