CN101038666A

CN101038666A - 一种静止图像缩放装置及其方法

Info

Publication number: CN101038666A
Application number: CN 200710098632
Authority: CN
Inventors: 梁敏学
Original assignee: Vimicro Corp
Current assignee: Vimicro Corp
Priority date: 2007-04-23
Filing date: 2007-04-23
Publication date: 2007-09-19
Anticipated expiration: 2027-04-23
Also published as: CN100589123C

Abstract

本发明公开了一种静止图像缩放装置，以解决现有图像缩放装置由于占用大量的缩放控制电路内部存储空间而导致的成本较高的问题；该装置包括第一外部存储器用于分别存储原始图像数据及缩放后图像数据；第二外部存储器用于设置缓存每一个当前行进行缩放处理所需数据的线缓冲区；缩放控制电路通过接口分别连接所述第一外部存储器及第二外部存储器，用于分别从所述第一外部存储器中的原始图像数据中读出每一个当前行进行缩放处理所需的数据并写入设置在所述第二外部存储器上的线缓冲区，使用理想滤波器对所述线缓冲区中缓存的每一个当前行进行缩放处理所需的数据分段进行缩放处理，以及将缩放后图像数据写入所述第一外部存储器。

Description

一种静止图像缩放装置及其方法

技术领域

本发明涉及数字图像处理技术，尤其涉及一种静止图像缩放装置及其方法。

背景技术

在现有数字图像处理技术中，线形滤波和理想滤波是进行图像缩放的两种主要方法，尽管线形滤波实现图像缩放的方法比较简单，但是缩放后图像效果较理想滤波缩放后的图像效果差。

通常理想滤波需要水平垂直方向各3～9个相邻位置的像素值，因此使用理想滤波的缩放单元需要线缓冲区，线缓冲区用于对移动数据进行缓存，滤波器需要的垂直方向抽头越多，则进行理想滤波需要的线缓冲区就越大。参阅图1，为现有使用理想滤波的图像缩放装置结构，该图像缩放装置包括缩放控制电路和外部存储器；其中，外部存储器包括原始图像存放区域和缩放后图像存放区域，缩放控制电路包括内部存储器、控制单元及缩放单元；内部存储器进一步包括线缓冲区；缩放单元进一步包括缩放子单元输入端接口、缩放子单元及缩放子单元输出端接口。

使用理想滤波对图像进行缩放是逐行进行的，对每一个当前行缩放处理前，需要先根据滤波器需要的垂直方向抽头个数确定对当前行数据进行缩放所需要的相邻行数目，然后由控制单元控制将原始图像存放区域中的当前行及相邻行的所有数据写入内部存储器中的线缓冲区，然后对写入线缓冲区的数据分段进行缩放处理，每一次处理的数据段根据理想滤波水平方向需要的相邻位置的像素点数确定，例如每一行数据包括300个像素点，每一次理想滤波水平方向需要相邻的6个像素点，则将写入线缓冲区的数据分成50段，每一段数据的行数不变，各行包括水平方向相邻的6个像素点，逐段进行缩放处理。其中一段数据的缩放处理步骤包括：

1、由控制单元控制将上述线缓冲区中的一段数据通过缩放子单元输入端接口并行输入至缩放子单元；

2、缩放子单元对输入的数据段进行缩放处理；

3、缩放子单元通过缩放子单元输出端接口将完成缩放处理的数据输出；

4、由控制单元控制将完成缩放处理的数据段输入缩放后图像存放区域；

循环执行步骤1-4，直到线缓冲区中的数据缩放处理完成后，接着从原始图像存放区域中读取原始图像下一行数据进行缩放处理所需的数据并进行缩放处理，直到原始图像的每一行数据被缩放处理完毕，缩放处理后的数据全部保存在缩放后图像存放区域中。

由此可见，使用理想滤波的图像缩放装置中，缩放处理所需要的线缓冲区设置在缩放控制电路的内部存储器上，需要占用大量的内部存储器，由于大内存的缩放控制电路成本较高，从而导致整个图像缩放装置成本的升高。并且受到缩放控制电路内部存储空间的限制，无法根据垂直方向所需的滤波器抽头灵活调整需要的线缓冲区面积，特别是需要大面积线缓冲区时，只能通过更换具备更大内部存储空间的缩放控制电路来解决，进一步增大了缩放装置的成本。

发明内容

本发明提供一种静止图像缩放装置及其方法，用以解决现有图像缩放装置由于占用大量的缩放控制电路内部存储空间而导致的成本较高的问题。

一种静止图像缩放装置，包括第一外部存储器、第二外部存储器及缩放控制电路，所述缩放控制电路通过接口分别连接所述第一外部存储器及第二外部存储器；

所述第一外部存储器用于分别存储原始图像数据及缩放后图像数据，所述第二外部存储器用于设置缓存每一个当前行进行缩放处理所需数据的线缓冲区，所述缩放控制电路用于分别从所述第一外部存储器中的原始图像数据中读出每一个当前行进行缩放处理所需的数据并写入设置在所述第二外部存储器上的线缓冲区，使用理想滤波对所述线缓冲区中缓存的每一个当前行进行缩放处理所需的数据分段进行缩放处理，以及将缩放后图像数据写入所述第一外部存储器。

一种使用上述装置缩放静止图像的方法，包括以下步骤：

在外部存储器中指定线缓冲区；

对于每一个待缩放处理的当前行，从原始图像数据中读取当前行进行理想滤波所需的数据并写入所述线缓冲区；

对每一次写入所述线缓冲区中的当前行进行理想滤波所需的数据，使用理想滤波器分段进行缩放处理，并存储缩放处理后的图像数据。

本发明实施例在进行静止图像缩放时，通过在外部存储器中设置线缓冲区作为通常理想滤波需要的线缓冲区，避免了通常理想滤波的线缓冲区占用大量缩放控制电路的内部存储空间。因此，本发明实施例的技术方案在不牺牲图像画质的同时，减小了缩放控制电路的面积，降低了设备成本。

附图说明

图1为现有技术中使用理想滤波的图像缩放装置结构图；

图2A为本发明实施例中静止图像缩放装置的一种主要结构示意图；

图2B为本发明实施例中静止图像缩放装置的另一种主要结构示意图；

图3为本发明实施例中静止图像缩放方法的流程图；

图4A为本发明实施例中将对原始静止图像的当前行进行理想滤波需要的数据移入线缓冲区的示意图；

图4B为本发明实施例中对移入线缓冲区中的一部分数据进行缩放处理的示意图；

图5为本发明实施例一中静止图像缩放装置的主要结构示意图。

具体实施方式

由于用于存储每一个当前行进行缩放处理所需数据的线缓冲区占用了缩放控制电路的绝大部分内部存储空间，因此本发明实施例为了降低图像缩放装置成本，根据理想滤波对静止图像进行缩放处理的非实时特性，在对静止图像进行缩放处理时，将缩放处理需要的线缓冲区设置到成本非常低的外部存储器中，通过缩放控制电路中的存储控制电路的控制，来实现图像的理想滤波，可以极大减少缩放控制电路内部所需的存储空间，从而降低了整个图像缩放装置的成本。

参阅图2A所示，为本发明实施例提供的静止图像缩放装置的一种主要结构示意图，包括：缩放控制电路2和外部存储器1。其中，缩放控制电路2包括存储控制电路21、内部寄存器22和缩放单元23，内部寄存器22分别与存储控制电路21及缩放单元23连接；外部存储器1包括线缓冲区11、原始图像存放区域12和缩放后图像存放区域13。缩放单元23可以进一步包括缩放子单元输入端接口24、缩放子单元25和缩放子单元输出端接口26，缩放子单元25分别与缩放子单元输入端接口24及缩放子单元输出端接口26连接。

参阅图2B所示，为本发明实施例提供的静止图像缩放装置的另一种主要结构示意图，包括：缩放控制电路5、第一外部存储器4和第二外部存储器3。其中，缩放控制电路5包括存储控制电路51、内部寄存器52和缩放单元53，内部寄存器52分别与存储控制电路51及缩放单元53连接；第一外部存储器4进一步包括原始图像存放区域41和缩放后图像存放区域42；第二外部存储器3中设置线缓冲区31。缩放单元53可以进一步包括缩放子单元输入端接口54、缩放子单元55和缩放子单元输出端接口56，缩放子单元55分别与缩放子单元输入端接口54及缩放子单元输出端接口56连接。

图2A和图2B所示的静止图像缩放装置在对原始图像的缩放处理过程中，涉及三个数据存储控制：

一、将缩放当前行所需的当前行及相邻行数据从原始图像存放区域转存至线缓冲区；

由存储控制电路控制，分多次将所述当前行及相邻行数据写入线缓冲区，每一次从原始图像存放区域读取当前行及相邻行的一定量数据，然后通过缩放控制电路的内部寄存器暂存后再写入线缓冲区；每一次读写的数据量根据原始图像存放区域与内部寄存器之间传输该数据的接口确定。

二、将线缓冲区中的数据分段读入缩放单元进行缩放；

由存储控制电路控制，将线缓冲区进行一次缩放处理的数据段通过缩放控制电路的内部寄存器输入到缩放单元，根据每一段数据的数据量，这一过程也可能是分多次读写操作进行的，每一次读写的数据量根据线缓冲区与内部寄存器之间传输该数据的接口确定。

三、将缩放单元进行缩放处理后输出到内部缓存器的数据转存到缩放后图像存放区域中；

这一过程仍由存储器控制电路控制，根据缩放处理后的数据量，也可能是分多次读写操作进行的，每一次读写的数据量根据内部寄存器与缩放后图像存放区域之间传输该数据的接口确定。

结合上述图2A所示的静止图像缩放装置，本发明实施例提供的静止图像缩放的方法的具体流程如图3所示：

步骤S101、在外部存储器1中指定线缓冲区11。

步骤S102、将对原始静止图像的当前行进行理想滤波需要的数据移入线缓冲区11。

参阅图4A所示，为本发明实施例中将对原始静止图像的当前行进行理想滤波需要的数据移入线缓冲区的示意图，首先，根据位于外部存储器1的原始图像存放区域12中的原始图像数据，缩放单元23中的缩放子单元25计算进行当前行理想滤波需要的行数为n，并与现在的行计数器比较，得到需要新移入线缓冲区11的行数；其次，存储控制电路21将需要移动行的数据进行多次读写操作后通过内部寄存器22移入线缓冲区11中，每一次读写的数据量根据原始图像存放区域12与内部寄存器22之间传输该数据的接口确定。

步骤S103、分别对移入线缓冲区11中的部分数据进行缩放处理。

参阅图4B所示，为本发明实施例中对移入线缓冲区中的其中一部分数据进行缩放处理的示意图。首先，存储控制电路21将线缓冲区11中的n行k点像素的数据移入内部寄存器22，这一过程可能分多次读写操作完成，每一次读写的数据量根据线缓冲区11与内部寄存器22之间传输该数据的接口确定；其次，内部寄存器22通过缩放子单元输入端接口24并行输出上述n行k点像素的数据到缩放子单元25，缩放子单元25接收上述n行k点像素的数据，并对其进行缩放处理，上述k根据理想滤波需要的水平方向相邻位置的像素点数确定；然后，当缩放子单元25数据输出信号有效时，通过缩放子单元输出端接口26将缩放后的数据移入内部寄存器22；最后，当内部寄存器22接收满设定数目后，存储控制电路21将缩放后的数据通过内部寄存器22分多次读写操作移入外部存储器1中的缩放后图像存放区域13，每一次读写的数据量根据内部寄存器22与缩放后图像存放区域13之间传输该数据的接口确定。

步骤S104、循环执行步骤103，直到当前线缓冲区11中的全部数据处理完毕。

步骤S105、循环执行步骤102至104，直到缩放处理完原始图像存放区域12中的原始静止图像的最后一行数据。

结合上述图2B所示的图像缩放装置，本发明实施例提供的图像缩放的方法的具体流程与图3所示的流程相同，仅是图2B所示的图像缩放装置具有两个相互独立的第一外部存储器4及第二外部存储器3，并将线缓冲区31设置于第二外部存储器3中。

实施例一

参阅图5所示，本实施例利用静止图像缩放没有实时要求的特点，借助于SDRAM(Synchronous Dynamic Random Access Memory，同步动态随机存储器)作为外部存储器实现了静止图像的缩放。SDRAM是在现有的标准DRAM(Dynamic Random Access Memory，动态随机存储器)中加入同步控制逻辑，利用一个单一的系统时钟同步所有的地址数据和控制信号。使用SDRAM不但能提高系统性能，还能简化设计、提供高速的数据传输。在功能上，它类似常规的DRAM，可以说，SDRAM是一种改善了结构的增强型DRAM。

本实施例借助于SDRAM作为外部存储器进行图像缩放的具体过程如下：

步骤01、在外部SDRAM6中指定线缓冲区61。

线缓冲区61独立于原始图像存放区域62及缩放后图像存放区域63。

步骤02、根据原始图像存放区域62中的具有L行r点像素的原始静止图像数据，缩放子单元76根据使用理想滤波垂直方向需要的像素点数计算进行当前行理想滤波需要的行数为p，并与现在的行计数器比较，如果行计数器显示当前行是第M行，则得到需要新移入线缓冲区11的行数为第M行和与第M行前后相邻的p-1行。

步骤03、存储控制电路71控制数据移动模块72每一次从原始图像存放区域62读取上述第M行和与第M行前后相邻的p-1行的一定量数据，然后数据移动模块72将上述一定量数据先移入内部寄存器73暂存，再写入线缓冲区61，每一次读写的数据量由原始图像存放区域62与内部寄存器73之间传输该数据的接口决定；分多次将上述第M行和与第M行前后相邻的p-1行的数据全部写入线缓冲区61。

步骤04、根据理想滤波需要的水平方向相邻的像素点数，即理想滤波器的抽头数对线缓冲区61中的数据进行分段，每一次缩放处理其中的一段数据，本实施例中，每一段数据的各行包括t点像素。

步骤05、存储控制电路71将线缓冲区61中的p行t点像素数据分多次移入内部寄存器73，每一次读写的数据量根据线缓冲区61与内部寄存器73之间传输该数据的接口确定。

步骤06、内部寄存器73通过缩放子单元输入端接口75并行输出上述p行t点像素的数据到缩放子单元76。

步骤07、缩放子单元76接收上述p行t点像素的数据，并对其进行缩放处理。

步骤08、当缩放子单元76数据输出信号有效时，通过缩放子单元输出端接口77将缩放后的数据移入内部寄存器73。

步骤09、当内部寄存器73接收满设定数目后，将内部寄存器73中的缩放后的数据分多次移入SDRAM6中的缩放后图像存放区域63，每一次读写的数据量根据内部寄存器73与缩放后图像存放区域63之间传输该数据的接口确定。

步骤10、循环执行步骤05至09，对线缓冲区11中的剩余下一段p行t点像素的数据进行缩放处理，直到处理完当前行所有数据段。

步骤11、循环执行步骤02至10，对原始静止图像下一行L-1行r点像素的数据进行缩放处理，直到缩放处理完原始图像的每一行数据。

本发明实施例在进行静止图像缩放时，通过在外部存储器中设置线缓冲区作为通常缩放处理需要的线缓冲区，避免了理想滤波的缩放单元占用大量内部存储器。因此，本发明实施例的技术方案在不牺牲图像画质的同时，减小了缩放单元的面积，降低了设备成本。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1、一种静止图像缩放装置，包括第一外部存储器，用于分别存储原始图像数据及缩放后图像数据，其特征在于，还包括：

第二外部存储器，用于设置缓存每一个当前行进行缩放处理所需数据的线缓冲区；

缩放控制电路，通过接口分别连接所述第一外部存储器及第二外部存储器，用于分别从所述第一外部存储器中的原始图像数据中读出每一个当前行进行缩放处理所需的数据并写入设置在所述第二外部存储器上的线缓冲区，使用理想滤波对所述线缓冲区中缓存的每一个当前行进行缩放处理所需的数据分段进行缩放处理，以及将缩放后图像数据写入所述第一外部存储器。

2、如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一外部存储器与所述第二外部存储器合并设置。

3、如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述缩放控制电路进一步包括：

存储控制电路、内部寄存器及缩放单元，所述内部寄存器分别与所述存储控制电路及缩放单元连接；

所述存储控制电路用于控制所述缩放控制电路与所述外部存储器之间数据的传输；

所述内部寄存器用于对所述缩放控制电路与所述外部存储器之间传输的数据进行暂存；

所述缩放单元用于使用理想滤波对所述线缓冲区中缓存的每一个当前行进行缩放处理所需的数据分段进行缩放处理。

4、如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述缩放单元进一步包括：

缩放子单元输入端接口，用于将所述内部寄存器中暂存的每一个当前行进行缩放处理所需的数据段逐段并行输入缩放子单元；

缩放子单元，分别与所述缩放子单元输入端接口及缩放子单元输出端接口连接，用于对所述输入的数据段逐段进行缩放处理；

缩放子单元输出端接口，用于逐段输出所述数据段的缩放后数据至所述内部寄存器。

5、一种使用权利要求1所述装置缩放静止图像的方法，其特征在于，包括以下步骤：

在外部存储器中指定线缓冲区；

对每一次写入所述线缓冲区中的当前行进行理想滤波所需的数据，使用理想滤波分段进行缩放处理，并存储缩放处理后的图像数据。

6、如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述当前行进行理想滤波所需的数据包括当前行数据和当前行的相邻几行数据。

7、如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述相邻几行数据的行数根据理想滤波需要的垂直方向相邻位置的像素点数确定。

8、如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述分段进行缩放处理包括：根据理想滤波需要的水平方向相邻位置的像素点数对写入所述线缓冲区中的当前行进行理想滤波所需的数据进行分段，并逐段缩放处理每一段数据。

9、如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述每一段数据的缩放处理包括：

从所述线缓冲区中读取一段数据；

使用理想滤波对读取的数据段进行缩放处理；

输出缩放处理后的数据。