ヒルベルト曲線による走査アドレス・ジェネレータの開発

利用希尔伯特曲线的扫描地址发生器的研制

基本信息

批准号：
07750437
负责人：
鎌田清一郎
金额：
$ 0.58万
依托单位：
Kyushu Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1995
资助国家：
日本
起止时间：
1995 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は自己相似性を有する空間充填曲線の一種であるヒルベルト曲線の走査アドレス発生のハードウェア化である。ヒルベルト曲線が自己相似性という興味深い性質をもっているにも拘わらず、その走査アドレス発生に時間がかかるという問題があったが、本研究によりルックアップテーブルを利用した高速計算法のハードウェア化が実現可能となった。本研究ではまず、空間次元数2、3、7におけるハードウェアを試作し、走査時間を計測した。(1)2次元空間では画像サイズが256×256画素、基本クロックが1MHzの場合、すべての画素の走査アドレス発生に要する時間が約0.039秒であることを確認した.ハードウェア規模は2進カウンタとルックアップテーブルに相当する小記憶容量のROMを使用することにより、ICとROMの個数は約15個程度で済み、極めてコンパクトに回路構成できることを確認した。また、ROMの部分が論理回路で簡単に設計できることも確認した。(2)3次元空間では256^3空間画素の場合を設計し、1走査に対して約9.39秒であることを確認した。また、ハードウェア規模はICとROMの個数でみると、2次元の場合より若干増えて約20個程度であることを確認した。(3)7次元空間では256^7空間画素の場合を設計し、1走査に対して計算時間が約4.03×10^<10>秒となり、次元数に対して指数関数的に計算時間が増大することを確認した。次に、本手法では並列計算が可能であるため、その並列ハードウェアを試作し、並列度に対する計算時間を計測した。実験の結果、前記(1)と同じ条件に対して並列度2の場合には約0.019秒となり、約1/2の計算時間になった。また並列度4の場合は約0.012秒となり、若干の計算速度向上が図られた。本研究成果により、これまでのラスタ走査の画像通信に対して、圧縮効率の良いヒルベルト走査による画像通信の構築が可能となった。

这项研究的目的是硬件扫描解决希尔伯特曲线的生成，这是一种具有自相似性的空间填充曲线。尽管希尔伯特（Hilbert）的自相似性曲线具有有趣的性质，但仍有一个问题需要时间来生成扫描地址，但是这项研究使使用查找表中的高速计算方法成为可能。在这项研究中，我们首先创建了一个具有2、3和7的空间尺寸的硬件原型，并测量了扫描时间。（1）在二维空间中，当图像大小为256 x 256像素并且基本时钟为1MHz时，已经确认所有像素生成扫描地址所需的时间约为0.039秒。通过使用具有相当于二进制计数器和查找表的较小存储容量的ROM，ICS和ROM的数量仅限于15个大约15个，从而可以构建极度紧凑的电路。还可以确定使用逻辑电路可以轻松设计ROM部分。（2）在3D空间中，设计了256^3个空间像素的情况，并确认每次扫描约为9.39秒。此外，在查看ICS和ROM的数量时，可以证实硬件量表约为20，略大于2D。（3）在7维空间中，我们设计了一个256^7空间像素的情况，并确认一个扫描的计算时间约为4.03×10^<10> sec，并且相对于尺寸数量，计算时间呈指数增长。接下来，由于使用此方法可以平行计算，因此对并行硬件进行了原型，并测量了并行度的计算时间。实验结果表明，对于与（1）相同的条件，平行性度约为0.019秒，导致计算时间约为1/2。此外，在平行性4的情况下，计算速度约为0.012秒，从而略有提高计算速度。这项研究结果使得使用Hilbert扫描（具有高压缩效率）进行图像进行图像进行图像通信，以使用常规的栅格扫描来构建图像通信。