CN101719985A - 一种图像采集和处理的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种图像采集和处理的方法和装置，方法包括：步骤一，对来自图像传感器的原始图像，以图像块为采集单位，在图像块内按照像素点的第一预定排列顺序进行采集，在所述原始图像内按照图像块的第二预定排列顺序进行采集，获得以图像块为单位按照所述第二预定排列顺序线性排列的图像块数据流；步骤二，对所述图像块数据流进行格式转换，获得预定格式的图像块数据流；步骤三，对所述预定格式的图像块数据流，以图像块为单位进行缓存和处理。本发明能够降低图像处理芯片的成本，增加处理速度。
Description
技术领域
本发明涉及图像处理技术，特别是涉及一种图像采集和处理的方法和装置。
背景技术
随着数码技术的发展，各种数码录像、照相设备的应用也越来越广泛，不但家用的数码摄像机、照相机已经普及，应用在银行、路口和楼宇的监控设备也越来越普及，而这些设备所产生的数码图像一般都需要压缩、放缩、显示等处理。
图1为现有技术的图像处理装置的结构图，如图所示，包括：
图像传感器101：一般包括CCD(charge couple device，电荷耦合器件)和CMOS(complementary metal oxide semiconductor，互补金属氧化物半导体)两种。图像传感器(也叫sensor)是一种半导体芯片，其表面包含有几十万到几百万的光电二极管。光电二极管受到光照射时，就会产生电荷。
格式转换模块102，用于：
1)根据“图像传感器”采集得到的原始图像的数据类型，进行相应的格式转换；
2)如果原始图像的格式直接是rgb(红、绿、蓝)格式，则rgb直接转换为yuv(y代表亮度，u、v代表色差)格式；
3)如果原始图像的格式是原始数据格式，先转换为rgb格式，然后在转换为yuv格式；
4)rgb转换为yuv的公式，可以使用现有的任何一个公式进行转换。
图像缩放模块103，用于：根据实际需要对图像进行缩放；
图像显示模块104，用于：
1)对缩放后的图像进行显示；
2)一般会有一个显示用的存储空间，和实际显示屏大小一样，把缩放后的图像，存放在该存储空间里，在用来显示。
图像压缩模块105，用于：
1)根据传输过来的图像，进行压缩；
2)例如，yuv到jpeg格式的压缩；eg.yuv422到jpeg的压缩；
图2a为现有技术的图像采集和压缩的示意图，如图所示，现有采集次序为：对整帧图像(例如大小为1600×1200，因为存储图像的memory要固化在芯片里，所以在芯片设计时候就要定下来最大的支持width，例如1600，那么超过这个width的将不被支持)，进行从左到右，从上到下，线性采集传递。因此，现有技术如果要压缩图像块201(例如大小为16×3)，就必须先缓存整帧图像的包括当前行的三行数据，3行也是举例，有的算法里也可能不是3行(1600×3)，因此其占用的缓存是非常大的。
此外，图像采集传输还有其它很多顺序，图2b为多种图像采集方式的示意图，对图2b的这些方式本发明都是支持的；
在压缩过程中采用的缓存一般为SRAM(静态RAM)，SRAM速度非常快，是目前读写最快的存储设备了，但是它也非常昂贵，所以只在要求很苛刻的地方使用，譬如CPU的一级缓冲，二级缓冲。而基于现有图像采集次序，压缩过程中必须存储整帧图像的行，所以SRAM存在着极大的浪费，致使进行压缩处理的硬件芯片必须配备大的SRAM，极大地增加了硬件芯片的成本，降低了图像处理设备的竞争力。
发明内容
本发明的目的是提供一种图像采集和处理的方法和装置，降低图像处理芯片的成本，增加处理速度。
为了实现上述目的，一方面，提供了一种图像采集和处理的方法，包括：
步骤一，对来自图像传感器的原始图像，以图像块为采集单位，在图像块内按照像素点的第一预定排列顺序进行采集，在所述原始图像内按照图像块的第二预定排列顺序进行采集，获得以图像块为单位按照所述第二预定排列顺序线性排列的图像块数据流；
步骤二，对所述图像块数据流进行格式转换，获得预定格式的图像块数据流；
步骤三，对所述预定格式的图像块数据流，以图像块为单位进行缓存和处理。
优选地，上述的方法中，所述预定格式为rgb格式或YUV格式；
在所述步骤三具体包括：
对所述预定格式的图像块数据流，以图像块为单位，按照所述第二预定排列顺序进行依次缓存和依次压缩。
优选地，上述的方法中，在所述步骤三具体包括：
对所述预定格式的图像块数据流，以图像块为单位，按照所述第二预定排列顺序进行依次缩放，缩放后的图像块数据按照所述第二预定排列顺序依次发送给图像显示模块。
优选地，上述的方法中，所述按照像素点的第一预定排列顺序进行采集具体包括：在图像块内按行取像素点，每行中从左到右、各行之间从上到下；或者，在图像块内按列取像素点，每列从上到下，各列之间从左到右；
优选地，上述的方法中，所述按照图像块的第二预定排列顺序进行采集具体包括：在所述原始图像内按行取图像块，每行中从左到右、各行之间从上到下；或者，在所述原始图像内按列取图像块，每列从上到下，各列之间从左到右。
优选地，上述的方法中，在所述步骤一之前，还包括：通过用户接口设置所述图像块的位置和大小，设置所述第一预定排列顺序和所述第二预定排列顺序。
优选地，上述的方法中，所述原始图像内的所有图像块组成所述原始图像内的目标图像，所述目标图像的面积小于所述原始图像的面积；所述目标图像的宽度是所述图像块的宽度的整数倍，所述目标图像的高度是所述图像块的高度的整数倍。
本发明的另一个方面，提供一种图像采集和处理的装置，包括：
采数器，用于：对来自图像传感器的原始图像，以图像块为采集单位，在图像块内按照像素点的第一预定排列顺序进行采集，在所述原始图像内按照图像块的第二预定排列顺序进行采集，获得以图像块为单位按照所述第二预定排列顺序线性排列的图像块数据流；
格式转换模块，用于：对所述图像块数据流进行格式转换，获得预定格式的图像块数据流；
处理模块，用于：对所述预定格式的图像块数据流，以图像块为单位进行缓存和处理。
优选地，上述的装置中，所述处理模块具体包括图像压缩模块、图像缩放模块和图像显示模块：
所述图像压缩模块，用于：对所述预定格式的图像块数据流，以图像块为单位，按照所述第二预定排列顺序进行依次缓存和压缩；
所述图像缩放模块，用于：对所述预定格式的图像块数据流，以图像块为单位，按照所述第二预定排列顺序进行依次缩放，缩放后的图像块数据按照所述第二预定排列顺序依次发送给图像显示模块。
所述图像显示模块，用于：将所述缩放后的图像块按照所述第二预定排列顺序进行拼接并显示。
优选地，上述的装置中，还包括用户接口模块，用于：设置所述图像块的位置和大小，设置所述第一预定排列顺序和所述第二预定排列顺序；所述原始图像内的所有图像块组成所述原始图像内的目标图像，所述目标图像的面积小于所述原始图像的面积；所述目标图像的宽度是所述图像块的宽度的整数倍，所述目标图像的高度是所述图像块的高度的整数倍。
本发明至少存在以下技术效果：
1)本发明对要传输的图像数据，采用以图像块为单位，在该图像块内，采集数据次序可以为：以从左到右，从上到下进行采集；在整帧原始图像内，对块也以从左到右，从上到下进行划分依次传递。由于采用了块次序进行数据的线性传递，而压缩时正好要以块为单位进行压缩，所以节省了压缩图像数据需要的大量存储空间，这对于采用昂贵的SRAM的图像压缩芯片来说，在节约了巨大存储成本的同时，因为方便压缩时候的寻址还提高了压缩的处理速度。；
2)以块次序进行数据的线性传递，也节省了在图像放大和缩小时需要的大量存储空间，大大节省了芯片成本。
3)本发明实施例还通过设置块的大小可以使目标图像小于原始图像，因此本发明实施例还具有从原始图像中直接挖框后采集的功能，这就避免了对一些边缘图像的不必要的处理，因此在以块为单位进行缓存处理的过程中，不但能够避免不必要的缓存，还可以直接避免对边缘图像的不必要的采集和处理，在不增加特别处理步骤的同时具有了额外的效果。
附图说明
图1为现有技术的图像处理装置的结构图；
图2a为现有技术的图像采集的示意图；
图2b为多种图像采集方式的示意图；
图3为本发明实施例提供的方法的步骤流程图；
图4为本发明实施例提供的方法的详细流程图；
图5为本发明实施例提供的装置的结构图；
图6为本发明实施例提供的图像采集的示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对具体实施例进行详细描述。
本发明实施例提供一种图像采集和处理的方法，图3为本发明实施例提供的方法的步骤流程图，如图所示，包括：
步骤301，对来自图像传感器的原始图像，以图像块为采集单位，在图像块内按照像素点的第一预定排列顺序进行采集，在所述原始图像内按照图像块的第二预定排列顺序进行采集，获得以图像块为单位按照所述第二预定排列顺序线性排列的图像块数据流；
步骤302，对所述图像块数据流进行格式转换，获得YUV格式(rgb格式也可以)的图像块数据流；
步骤303，对所述YUV格式的图像块数据流，以图像块为单位进行缓存和处理。
期中，在步骤303包括：对所述YUV格式的图像块数据流，以图像块为单位，按照所述第二预定排列顺序进行依次缓存和依次压缩。还可以包括：对所述YUV格式的图像块数据流，以图像块为单位，按照所述第二预定排列顺序进行依次缩放，缩放后的图像块数据按照所述第二预定排列顺序依次发送给图像显示模块。
所述按照像素点的第一预定排列顺序进行采集具体包括：在图像块内按行取像素点，每行中从左到右、各行之间从上到下的顺序进行采集；或者，在图像块内按列取像素点，每列从上到下，各列之间从左到右的顺序进行采集；也就是说第一预定排列顺序可以是按行取，行间从上到下，也可以是按列取，列间从左到右。当然，也可以按行取，行间从下到上，或者按列取，列间从右到左，只要符合一定的排列规则即可。同样，第二预定排列顺序也是有以上的多种方式，只不过每行或每列的最小元素是图像块。
在所述步骤301之前，还包括：通过用户接口设置所述图像块的位置和大小，设置所述第一预定排列顺序和所述第二预定排列顺序。所述原始图像内的所有图像块组成所述原始图像内的目标图像，所述目标图像的面积小于所述原始图像的面积；所述目标图像的宽度是所述图像块的宽度的整数倍，所述目标图像的高度是所述图像块的高度的整数倍。
图4为本发明实施例提供的方法的详细流程图，如图所示，包括：
步骤401，在“用户接口”置“采数器”要传送的目标图像的起始位置和大小，设置传送块(即作为传送和处理单位的图像块)的大小；
步骤402，启动图像传感器模块，获得“图像传感器”原始图像的大小；
步骤403，以块为采集的单位，在该块内，采集数据次序为：以从左到右，从上到下进行采集；
步骤404，获得“图像传感器”的采集得到的数据类型；
步骤405，判断该数据类型是原始数据还是rgb数据？如果是原始数据执行步骤406，如果是rgb数据执行步骤407；
步骤406，把该原始数据转换为rgb数据；
步骤407，把该rgb数据转换为yuv数据，执行步骤408或者执行步骤409；
步骤408，根据传输过来的图像块，进行压缩，执行步骤412；
步骤409，先以块的比例对图像进行缩放，然后对缩放后的图像进行输出；
步骤410，先对第1个块进行缩放传送，然后对第2个块进行缩放传送，依次类推；
步骤411，对缩放后的图像进行显示；
步骤412，结束。
可见，本发明实施例通过设置块的大小可以使目标图像小于原始图像，因此本发明实施例还具有从原始图像中直接挖框后采集的功能，这就避免了对一些边缘图像的不必要的处理，因此在以块为单位进行缓存处理的过程中，不但能够避免不必要的缓存，还可以直接避免对边缘图像的不必要的采集和处理，具有一箭双雕的效果。
本发明实施例还提供一种图像采集和处理的装置，包括：
采数器，用于：对来自图像传感器的原始图像，以图像块为采集单位，在图像块内按照像素点的第一预定排列顺序进行采集，在所述原始图像内按照图像块的第二预定排列顺序进行采集，获得以图像块为单位按照所述第二预定排列顺序线性排列的图像块数据流；
格式转换模块，用于：对所述图像块数据流进行格式转换，获得YUV格式的图像块数据流；
处理模块，用于：对所述YUV格式的图像块数据流，以图像块为单位进行缓存和处理。
其中，所述处理模块具体包括图像压缩模块、图像缩放模块和图像显示模块：所述图像压缩模块，用于：对所述YUV格式的图像块数据流，以图像块为单位，按照所述第二预定排列顺序进行依次缓存和压缩；所述图像缩放模块，用于：对所述YUV格式的图像块数据流，以图像块为单位，按照所述第二预定排列顺序进行依次缩放，缩放后的图像块数据按照所述第二预定排列顺序依次发送给图像显示模块。所述图像显示模块，用于：将所述缩放后的图像块按照所述第二预定排列顺序进行拼接并显示。
装置还包括用户接口模块，用于：设置所述图像块的位置和大小，设置所述第一预定排列顺序和所述第二预定排列顺序；所述原始图像的宽度是所述图像块的宽度的整数倍，所述原始图像的高度是所述图像块的高度的整数倍。
图5为本发明实施例提供的装置的详细结构图，如图所示，包括“用户接口模块501”、“图像传感器502”、“采数器503”、“格式转换模块504”、“图像缩放模块505”、“图像显示模块506”、“图像压缩模块507”七部分。各模块详细描述如下：
用户接口模块501：
1)获得“图像传感器”实际图像(原始图像)的大小：source width(原始图像宽度)，source height(原始图像高度)；
2)设置“采数器”要传送的目标图像的起始位置和大小：destinationposition x、destination position y，destination width，destination height；(也就是对原始图像进行挖诓后采集)
3)设置“采数器”每次要传送的图像的块的大小：block width，blockheight；
4)限制要求，destination width(height)是block width(height)的整倍数；
图像传感器502：
1)包括ccd(电荷耦合器件)和cmos(互补金属氧化物半导体)两种；
2)图像传感器是一种半导体芯片，其表面包含有几十万到几百万的光电二极管。光电二极管受到光照射时，就会产生电荷。
3)图像传感器也叫sensor，举例如下：
A)美光MI360 CMOS图像传感器，像素为651×487；
B)现代7131E CMOS图像传感器，像素为648×488；
采数器503：
1)按照“用户接口模块”设置的destination position x、y，destinationwidth、height进行数据采集传输；
2)以块为采集的单位，在该块内，采集数据次序为：以从左到右，从上到下进行采集；参考图6，为本发明实施例提供的图像采集的示意图，在块内，照着从上到下，从左到右传递；在整帧图像内，块的次序也按照从上到下，从左到右的次序传递；
3)采集的块的大小为“用户接口模块”设置的block width，block height；
格式转换模块504：
1)根据“图像传感器”的采集得到的数据类型，进行相应的格式转换；
2)如果直接是rgb格式，则rgb直接转换为yuv格式；
3)如果是原始数据格式，先转换为rgb格式，然后在转换为yuv格式；
4)rgb转换为yuv的公式，可以使用现有的任何一个公式进行转换；
图像缩放模块505：
1)根据实际需要对图像进行缩放；
2)先以块的比例对图像进行缩放，然后对缩放后的图像进行输出；
3)先对第1个块进行缩放传送，然后对第2个块进行缩放传送，依次类推；
4)由于一般的缩放算法，需要缓存3行数据供缩放时使用，占用空间比较多，改用本方法后，只需要3行块长度的数据空间，大大节省了缩放的存储空间；
5)eg.source width：1600，source height：1200；block width：16；blockheight：8；一般的线性采集需要3×1600个数据空间，而本方法，只需要3×16个数据空间(具体大小是可以设定的，8×16是最长用的)；
图像显示模块506：
1)对缩放后的图像进行显示；
2)一般会有一个显示用的存储空间，和实际显示屏大小一样，把缩放后的图像，存放在该存储空间里，在用来显示；
图像压缩模块507：
1)根据传输过来的块图像，进行压缩；
2)例如，yuv到jpeg格式的压缩；eg.yuv422到jpeg的压缩；
3)目前的压缩都是采用block格式压缩的；
4)如果用一般的线性采集数据，如果需要压缩，就需要用block height个source width的存储空间，而本方法，只需要block height×block width个存储空间，大大节省了压缩的存储空间；
5)eg.source width：1600，source height：1200；block width：16；blockheight：8；一般的线性采集需要8×1600个数据空间，而本方法，只需要8×16个数据空间；
由上可知，本发明实施例具有以下优势：
1)本发明对要传输的图像数据，采用以图像块为单位，在该图像块内，采集数据次序可以为：以从左到右，从上到下进行采集；在整帧原始图像内，对块也以从左到右，从上到下进行划分依次传递。由于采用了块次序进行数据的线性传递，而压缩时正好要以块为单位进行压缩，所以节省了压缩图像数据需要的大量存储空间，这对于采用昂贵的SRAM的图像压缩芯片来说，在节约了巨大存储成本的同时，因为方便压缩时候的寻址还提高了压缩的处理速度。；
2)以块次序进行数据的线性传递，也节省了在图像放大和缩小时需要的大量存储空间，大大节省了芯片成本。
3)本发明实施例还通过设置块的大小可以使目标图像小于原始图像，因此本发明实施例还具有从原始图像中直接挖框后采集的功能，这就避免了对一些边缘图像的不必要的处理，因此在以块为单位进行缓存处理的过程中，不但能够避免不必要的缓存，还可以直接避免对边缘图像的不必要的采集和处理，在不增加特别处理步骤的同时具有了额外的效果。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种图像采集和处理的方法，其特征在于，包括：
步骤一，对来自图像传感器的原始图像，以图像块为采集单位，在图像块内按照像素点的第一预定排列顺序进行采集，在所述原始图像内按照图像块的第二预定排列顺序进行采集，获得以图像块为单位按照所述第二预定排列顺序线性排列的图像块数据流；
步骤二，对所述图像块数据流进行格式转换，获得预定格式的图像块数据流；
步骤三，对所述预定格式的图像块数据流，以图像块为单位进行缓存和处理。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预定格式为rgb格式或YUV格式；
在所述步骤三具体包括：
对所述预定格式的图像块数据流，以图像块为单位，按照所述第二预定排列顺序进行依次缓存和依次压缩。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤三具体包括：
对所述预定格式的图像块数据流，以图像块为单位，按照所述第二预定排列顺序进行依次缩放，缩放后的图像块数据按照所述第二预定排列顺序依次发送给图像显示模块。
4.根据权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，所述按照像素点的第一预定排列顺序进行采集具体包括：在图像块内按行取像素点，每行中从左到右、各行之间从上到下；或者，在图像块内按列取像素点，每列从上到下，各列之间从左到右。
5.根据权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，所述按照图像块的第二预定排列顺序进行采集具体包括：在所述原始图像内按行取图像块，每行中从左到右、各行之间从上到下；或者，在所述原始图像内按列取图像块，每列从上到下，各列之间从左到右。
6.根据权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，在所述步骤一之前，还包括：通过用户接口设置所述图像块的位置和大小，设置所述第一预定排列顺序和所述第二预定排列顺序。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述原始图像内的所有图像块组成所述原始图像内的目标图像，所述目标图像的面积小于所述原始图像的面积；所述目标图像的宽度是所述图像块的宽度的整数倍，所述目标图像的高度是所述图像块的高度的整数倍。
8.一种图像采集和处理的装置，其特征在于，包括：
采数器，用于：对来自图像传感器的原始图像，以图像块为采集单位，在图像块内按照像素点的第一预定排列顺序进行采集，在所述原始图像内按照图像块的第二预定排列顺序进行采集，获得以图像块为单位按照所述第二预定排列顺序线性排列的图像块数据流；
格式转换模块，用于：对所述图像块数据流进行格式转换，获得预定格式的图像块数据流；
处理模块，用于：对所述预定格式的图像块数据流，以图像块为单位进行缓存和处理。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述处理模块具体包括图像压缩模块、图像缩放模块和图像显示模块：
所述图像压缩模块，用于：对所述预定格式的图像块数据流，以图像块为单位，按照所述第二预定排列顺序进行依次缓存和压缩；
所述图像缩放模块，用于：对所述预定格式的图像块数据流，以图像块为单位，按照所述第二预定排列顺序进行依次缩放，缩放后的图像块数据按照所述第二预定排列顺序依次发送给图像显示模块。
所述图像显示模块，用于：将所述缩放后的图像块按照所述第二预定排列顺序进行拼接并显示。
10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，还包括用户接口模块，用于：设置所述图像块的位置和大小，设置所述第一预定排列顺序和所述第二预定排列顺序；所述原始图像内的所有图像块组成所述原始图像内的目标图像，所述目标图像的面积小于所述原始图像的面积；所述目标图像的宽度是所述图像块的宽度的整数倍，所述目标图像的高度是所述图像块的高度的整数倍。
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