CN100486304C - 一种图像处理系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种图像处理系统及方法，首先，在确保肉眼观测不失真的范围内选择最小的采样帧率作为图像传感器模块的采样帧率；根据图像采集器的分辨率及所述选择的采样帧率，计算得到图像传感器模块的像素同步时钟频率；判断若像素同步时钟频率对终端设备所工作的无线频段产生干扰，则降低图像处理模块输出至图像传感器模块的时钟频率以使干扰最小，确定图像处理模块输出的时钟频率和像素同步时钟频率之间的倍频关系；将接收的来自图像处理模块输出的时钟频率进行倍频提高，并通过图像传感器模块发送至图像处理器模块。有效改善了工作在无线频段并具有图像处理功能的终端设备所存在的电磁干扰问题。
Description
技术领域
本发明涉及图像处理技术，具体地说，是涉及一种基于工作在无线频段的终端设备中的图像处理系统及方法。
背景技术
随着多媒体技术和通讯技术的不断发展，具有图像处理功能的终端设备不断涌现，它既实现图像的采集、处理、传送和显示，也实现其他的通讯功能，比如具有摄像功能的手机。同时终端设备不仅仅停留在可拍照和摄像功能上，随着其多媒体功能的丰富，性能指标的高要求，数据的传送量也相应增加。
为了达到数据传输的要求，相应地系统时钟频率需要提高，但势必造成对外界的干扰增大，尤其对于处于工作频段上的终端设备，这种影响不容忽视，它将直接影响到射频信号发送和接收的质量。像这样的电磁干扰问题普遍存在于各类电子终端产品中，引起其自身或其他产品性能下降或损坏。随着高速电子线路的发展，信号的频率大大提高的同时，电磁干扰的问题成为了一个迫切需要解决的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种图像处理系统及方法，来有效改善工作在无线频段并具有图像处理功能的终端设备所存在的电磁干扰问题。
为解决上述技术问题，本发明提供方案如下：
一种图像处理系统，用于工作在无线工作频段的终端设备，包括：图像处理模块、图像传感器模块，其中，图像处理模块，用于根据分辨率及选择的采样帧率计算得到图像传感器模块的像素同步时钟频率，以及判断该像素同步时钟频率对终端设备所工作的无线频段是否产生干扰，如果像素同步时钟频率对终端设备所工作的无线频段产生干扰，则产生对终端设备工作频段干扰最小的图像传感器模块输入时钟频率，确定所述时钟频率和像素同步时钟频率之间的倍频关系；
其中，所述系统还包括：倍频模块，用于根据所述确定的倍频关系，将图像处理模块输出的时钟频率进行倍频提高达到满足图像传感器模块采样帧率的像素同步时钟频率，并通过图像传感器模块发送至图像处理器模块。
一种图像处理方法，用于工作在无线频段且具有图像传感器模块、图像处理模块的终端设备的图像处理，包括如下步骤：
在确保肉眼观测不失真的范围内选择最小的采样帧率作为图像传感器模块的采样帧率；
根据图像采集器的分辨率及所述选择的采样帧率，计算得到图像传感器模块的像素同步时钟频率；
判断该像素同步时钟频率对终端设备所工作的无线频段是否产生干扰；
如果像素同步时钟频率对终端设备所工作的无线频段产生干扰，则降低图像处理模块输出至图像传感器模块的时钟频率以使干扰最小，确定图像处理模块输出的时钟频率和像素同步时钟频率之间的倍频关系；
根据所述确定的倍频关系，将图像处理模块输出的时钟频率进行倍频提高，并通过图像传感器模块发送至图像处理器模块。
本发明所述的系统及方法，通过调整帧率，降低时钟供给频率，再倍频得到能够满足传输要求的高频率的同步时钟，即有效改善了图像处理终端设备中存在的电磁干扰问题，又能够满足传输需求，易于实现，成本低廉；并且通过在确保肉眼观测不失真的范围内选择最小的采样帧率作为图像传感器模块的采样帧率，减小了因输入频率过高而容易产生的显示屏花屏现象。
本发明所要解决的技术问题、技术方案要点及有益效果，将结合实施例，参照附图作进一步说明。
附图说明
图1为本发明实施例所述系统的结构示意图；
图2为本发明实施例所述系统中图像处理模块与图像传感器模块之间通讯示意图；
图3为本发明实施例所述方法的流程图。
具体实施方式
本发明实施例所述的能够减小图像处理模块对终端设备造成干扰而设计的电磁兼容性系统，如图1所示，实施例所述系统包括：显示模块4、基带模块5，射频模块6，图像处理模块1，图像传感器模块2，及倍频模块3。
其中，显示模块4，用于对图像处理模块发送来的图像数据进行显示；基带模块5，用于对图像处理模块发送来的图像数据进行编码、扩频、调制等；射频模块6，用于把基带模块发送来的数据搬到发射频率上，进行放大、功率控制，最后发射；图像处理模块1，用于控制图像传感器模块进行图像采集，然后将采集到的数据接收回来并传递到基带模块中进行处理或传递到显示模块中进行显示。
参照图2，本发明实施例所述系统包括：图像处理模块1、图像传感器模块2、及倍频模块3。
其中，图像处理模块1包括：帧缓存子模块、显示控制子模块(通过该子模块与显示模块连接，图中未示出)、时钟频率同步子模块、数据传输子模块、控制接口子模块。
图像传感器模块2包括：时钟频率输入输出子模块(接收图像处理模块中时钟频率同步子模块发送的时钟频率M_CLK，并向图像处理模块中的时钟频率同步子模块发送像素同步时钟频率P_CLK、垂直同步时钟频率C_VS、水平同步时钟频率C_HS)、数据接口子模块(向图像处理模块中数据传输子模块进行数据DATA传输)、命令接口子模块(通过控制线IIC接收图像处理模块中控制接口子模块发出的控制命令)。
图像处理模块1通过产生对终端设备工作频段干扰最小的时钟频率M_CLK至倍频模块3，通过倍频模块3中采用的锁相环电路(当然，也可以采用通常的延时锁相环电路实现倍频)将时钟频率提高，发送至时钟频率输入输出子模块，时钟频率输入输出子模块根据收到的倍频后的时钟频率，产生像素同步时钟频率P_CLK发送至图像处理模块。
这里，所述系统通过倍频模块将图像处理模块发送的低时钟频率提高到图像传感器模块采样所需的像素同步时钟频率，即有效改善了图像处理终端设备中存在的电磁干扰问题，又能够满足传输需求。
参照图3，为本发明实施例所述方法的流程图，
本发明实施例所述图像处理方法，用于工作在无线频段且具有图像传感器模块、图像处理模块的终端设备的图像处理：
首先，在确保肉眼观测不失真的范围内选择最小的采样帧率作为图像传感器模块的采样帧率(步骤301)；这里所述选择的采样帧率是可以通过插值像素行点数和列点数恢复成原始采样帧率下的显示效果所对应的最小采样帧率。
然后，根据图像采集器的分辨率及所述选择的采样帧率，计算得到图像传感器模块的像素同步时钟频率(步骤302)；像素同步时钟频率＝分辨率*(像素点颜色位宽÷图像采集器和图像处理模块之间的传输位宽)*所述选择的采样帧率。
再通过判断终端设备的工作频率是否落在像素时钟频率的整数倍频率范围内来判断该像素同步时钟频率对终端设备所工作的无线频段是否产生干扰(步骤303)，如果像素同步时钟频率对终端设备所工作的无线频段产生干扰，则执行步骤304；
降低图像处理模块输出至图像传感器模块的时钟频率以使干扰最小，通过图像处理模块输出至图像传感器模块的时钟频率降低前后的倍数关系来确定图像处理模块输出的时钟频率和像素同步时钟频率之间的倍频关系(步骤304)；
根据所述确定的倍频关系，通过锁相环技术，图像传感器模块将接收的来自图像处理模块输出的时钟频率进行倍频提高(步骤305)。
分辨率大小主要决定了需要传输的数据量的多少。对于现有技术中，就是图像处理模块输出的时钟频率不经过倍频模块倍频提高时，M_CLK作为图像处理模块提供给图像传感器的输入时钟，而P_CLK作为图像传感器和图像处理模块所需的像素同步时钟，数据传输方式是8位格式(0、1、2...7)，控制命令信号通过控制接口子模块实现并发送。目前采用的分辨率格式有VGA(视频图形阵列)、SXGA(超级扩展图形阵列)等。若一个VGA模式的系统，分辨率30万像素，即像素大小约为640*480，而系统传输格式为8位，则一个像素时钟传输一个字节，完成一个16位的像素点需要2个像素时钟周期，再若每秒30帧传输，那么需要的最小像素时钟频率fpclk＝640*480*2*30＝18.4M hz。基于同样的计算原理，完成一个SXGA模式即百万像素的分辨率的传输，如果以每秒30帧传输，其传输需要的最小像素时钟频率可以高达78.6M，即使以15帧传输，所需最小像素时钟频率也达39.3Mhz。可见在不调整帧率的情况下，分辨率要求越高，数据传输量越大，其要求的像素时钟频率亦越高，而高频率的时钟信号往往是系统的主要干扰源，它对系统所产生的电磁干扰亦越严重。因此，本发明为了降低电磁干扰，先通过在确保肉眼观测不失真的范围内选择最小的采样帧率作为图像传感器模块的采样帧率，然后再根据图像采集器的分辨率及所述选择的采样帧率，计算得到图像传感器模块的像素同步时钟频率；
传输量要求包括传输的一帧数据量和传输帧率等，亦决定了像素时钟频率的大小。其中，传输的一帧数据量是分辨率要求决定了的，作为功能的一种限制，不容我们考虑，但是可以调整传输帧率，在人眼视觉感觉不到什么差异的情况下降低传输帧率来减少传输的数据量。传输帧率fps(即每秒钟传输的帧的数量)，在一个像素时钟频率为fpclk，像素大小x*y，b位传输系统，像素点格式n位的系统里，其值fps＝fpclk÷x÷y÷n*b。通过在确保肉眼观测不失真的范围内选择最小的采样帧率作为图像传感器模块的采样帧率，也就是选择可以通过插值像素行点数和列点数的方式来恢复成原始采样帧率下的显示效果所对应的最小采样帧率，即虚拟增大一帧的行像素点数或列像素点数，使得图像处理模块能处理从图像传感器传来的数据并送至显示屏正常显示，同时让人眼亦感觉不到显示的不连续感。采用选择在确保肉眼观测不失真的范围内选择最小的采样帧率作为图像传感器模块的采样帧率的方式，可以减小因输入频率过高而容易产生的显示屏花屏现象。
我们知道，通讯电路的发展使得终端设备工作在某个频段，而上述图像处理传输模块在高分辨率的情况下要求高时钟频率，往往会电磁干扰终端设备的正常工作。对于SXGA的图像传输，其像素同步时钟频率高达40Mhz以上，当终端设备工作频率在该时钟频率的整数倍频范围内时，其频率的谐波分量势必会对其造成电磁干扰，而终端设备工作频率不可变，图像传输要求又决定了像素传输时钟频率，在这种情况下我们只有通过降低图像处理模块的输出频率的方式来解决。
根据图像处理模块输出至图像传感器模块的时钟频率降低前后的倍数关系，来确定外加倍频机制实现输入时钟频率到图像传感器像素时钟频率的倍频关系。即图像处理模块输出低的输入频率给图像传感器，根据实际传输数据量的大小，在进入图像传感器近而产生像素同步时钟之前加入锁相环模块，使其倍频得到合适的时钟频率来满足传输要求。
例如，一款可摄像的百万像素GSM(Global System for MobileCommunication，全球移动通信系统)手机，摄像模块包括图像处理模块和图像传感器模块。GSM手机采用FDMA(Frequency Division Multiple Access，频分多址)和TDMA(Time Division Multiple Access，时分多址)的混合复用寻址方式，上行频率890～915Mhz，下行频率935～960Mhz，各分125个信道0～124，每个信道间隔200khz。目前其采用的时钟频率是几十M，摄像模块采用的时钟频率往往都是24M的倍数，可从目前图像处理模块及图像传感器的使用手册中查知，可以发现在下行频率的5信道和124信道，频率分别为936Mhz和960Mhz，这两个频段刚好是24M的整数倍，很可能会受到24M时钟信号谐波分量的干扰，影响这两个信道的接收灵敏度，而且对于下行信道，信号从基站送来的信号在空中传输中已经衰减，易受到干扰。
在百万像素的实际传输过程中，若根据图像处理模块的默认输出，图像传感器输入时钟频率和像素同步时钟频率都达到了48Mhz，实际测量5信道和124信道的接收灵敏度只有-75dBm，本发明所述方法，将图像处理模块提供给图像传感器的输入时钟降低至12M，显见12M比48M在下行频段的谐波能量小了很多，对射频的干扰减小，同时为了满足传输的要求，利用锁相环倍频原理，将图像传感器和图像处理模块所需的像素同步时钟频率再调高到48M，满足传输百万像素数据量的要求。
由于传输的帧率太大而导致图像处理模块从图像传感器模块得到数据再送至显示屏显示的时候容易出现显示屏花屏现象，伴随着时钟频率的调整，采用本发明的所述的帧率调整方法解决了此问题，同时视觉效果亦佳。
综上，此款可摄像的GSM手机在经过上述设计更改后，下行频段的5信道和124信道的射频灵敏度有了明显提升，实际测量达到-100dBm。可见本发明设计的应用效果。
本发明所述的一种图像处理系统及方法，并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明之领域，对于熟悉本领域的人员而言可容易地实现另外的优点和进行修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念的精神和范围的情况下，本发明并不限于特定的细节、代表性的设备和这里示出与描述的图示示例。
Claims (10)
1、一种图像处理系统，用于工作在无线工作频段的终端设备，包括：图像处理模块(1)、图像传感器模块(2)，其特征在于：图像处理模块(1)，用于根据分辨率及选择的采样帧率计算得到图像传感器模块(2)的像素同步时钟频率，以及判断该像素同步时钟频率对终端设备所工作的无线频段是否产生干扰，如果像素同步时钟频率对终端设备所工作的无线频段产生干扰，则产生对终端设备工作频段干扰最小的图像传感器模块(2)输入时钟频率，确定所述时钟频率和像素同步时钟频率之间的倍频关系；
其中，所述系统还包括：倍频模块(3)，用于根据所述确定的倍频关系，将图像处理模块(1)输出的时钟频率进行倍频提高达到满足图像传感器模块(2)采样帧率的像素同步时钟频率，并通过图像传感器模块(2)发送至图像处理器模块(1)。
2、根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述倍频模块(3)是采用锁相环电路实现的。
3、根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述倍频模块(3)是采用延时锁相环电路实现的。
4、一种图像处理方法，用于工作在无线频段且具有图像传感器模块、图像处理模块的终端设备的图像处理，其特征在于包括如下步骤：
在确保肉眼观测不失真的范围内选择最小的采样帧率作为图像传感器模块的采样帧率；
根据图像采集器的分辨率及所述选择的采样帧率，计算得到图像传感器模块的像素同步时钟频率；
判断该像素同步时钟频率对终端设备所工作的无线频段是否产生干扰；
如果像素同步时钟频率对终端设备所工作的无线频段产生干扰，则降低图像处理模块输出至图像传感器模块的时钟频率以使干扰最小，确定图像处理模块输出的时钟频率和像素同步时钟频率之间的倍频关系；
根据所述确定的倍频关系，将图像处理模块输出的时钟频率进行倍频提高，并通过图像传感器模块发送至图像处理器模块。
5、根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述在确保肉眼观测不失真的范围内选择最小的采样帧率作为图像传感器模块的采样帧率，是能够通过插值像素行点数和列点数恢复成原始采样帧率下的显示效果所对应的最小采样帧率。
6、根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述像素同步时钟频率＝分辨率*像素点颜色位宽÷图像采集器和图像处理模块之间的传输位宽*所述选择的采样帧率。
7、根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述判断像素同步时钟频率对终端设备所工作的无线频段是否产生干扰，是通过判断终端设备的工作频率是否落在像素时钟频率的整数倍频率范围内得到的。
8、根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述确定图像处理模块输出的时钟频率和像素同步时钟频率之间的倍频关系，是图像处理模块输出至图像传感器模块的时钟频率降低前后的倍数关系确定的。
9、根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述根据确定的倍频关系，将图像处理模块输出的时钟频率进行倍频提高，是通过锁相环实现的。
10、根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述根据确定的倍频关系，将图像处理模块输出的时钟频率进行倍频提高，是通过延时锁相环实现的。
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