第515章 专芯专用 (2/6)

他的手指移到第二个方框。

“用滤波降噪，消除单个像素的随机噪声。硬件实现可以用一个3乘3的滑动窗口寄存器。”

他在图上画了一个3乘3的网格。

“像素流

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行缓存

→

3乘3窗口寄存器

→

排序网络

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输出。行缓存需要存储上一行和上两行的像素，每行256个像素，每个8位，共256乘8乘2等于4096位寄存器。”

吕辰听到这里，举起手。

“陈教授，我插一句。”

陈教授停下笔，看着他。

“您用的是均值滤波？”

“对，均值滤波。”

吕辰摇了摇头：“均值滤波需要乘法器。像素值乘系数，再累加，再除法。乘法器在五微米工艺下面积太大，而且速度慢。”

他在自己笔记本上画了一个简图，推到桌子中间。

“我建议用中值滤波。中值滤波只需要比较器，不需要乘法器。九个像素的值，找中间那个。比较器比乘法器简单得多，面积小、速度快。”

陈教授盯着那张图看了几秒。

他没有立刻回答。

会议室里安静了两秒，只有日光灯的嗡嗡声。

然后他忽然笑了一下，很轻，像是在对自己说。

“你说得对。我想复杂了。”

他用笔在图纸上改了一笔，把“均值滤波”划掉，写上“中值滤波”。

“排序网络，九个数找中值，用九个比较器搭成排序网络。纯组合逻辑，一个时钟周期就能输出结果。”

钱兰在旁边插了一句：“九个比较器，面积大概多大？”

陈教授想了想：“按你们标准单元库里的比较器来算，八位的，大概几十个门。九个，加上连线，几百个门。可以接受。”

他在笔记本上记了一笔，然后继续往下讲。

“接下来是对比度增强。”

他在图上画了一个新的方框。

“焊盘是金属的，反光强，灰度值高。背景是陶瓷或者塑料的，反光弱，灰度值低。对比度增强就是让这种差异更明显。硬件实现用查找表。输入8位灰度，输出8位灰度。映射关系预先算好，固化在rom里。”

钱兰立刻接话：“256乘8位的rom，约2048个存储单元。面积很小，没问题。”

陈教授点了点头，手指移到下一个方框。

“最关键的一步，自适应二值化。”

他在方框旁边写了一行字：把灰度图像变成黑白二值图像（0＝背景，1＝焊盘）。

“为什么不能用固定阈值？因为光照不均匀。芯片中间和边缘的亮度可能不一样，固定阈值会导致中间焊盘能识别、边缘焊盘被漏掉。”

他抬起头，看着三个人。

“所以要用局部自适应阈值。取当前像素周围n乘n区域的灰度均值，以此为阈值。”

他在图上画了一个示意图，一个像素周围围着八个邻居，组成3乘3的区域。

“局部均值的计算不需要乘法器。九个像素的和可以用加法树实现，除以九可以用移位加法近似。”

诸葛彪开口了：“加法树的速度呢？”

“一个时钟周期。”陈教授说，“九个8位数相加，用三级加法树，每级延迟几十纳秒。一兆赫的时钟周期是一微秒，绰绰有余。”

他在纸上算了一下，然后抬起头。