CN101867833A

CN101867833A - 一种视频图像格式转换方法和装置

Info

Publication number: CN101867833A
Application number: CN 201010198860
Authority: CN
Inventors: 唐兴波; 陈忠会
Original assignee: Beijing East Ideapool Technology Development Co Ltd
Current assignee: Beijing East Ideapool Technology Development Co Ltd
Priority date: 2010-06-12
Filing date: 2010-06-12
Publication date: 2010-10-20

Abstract

本发明涉及一种视频图像格式转换方法和装置。所述方法包括根据中央处理单元的数量，在每一个中央处理单元中生成一个数据处理单元；由数据采集单元从外部采集实时YUV数据，并且将所述YUV实时数据存储至主存储单元中；根据所生成的数据处理单元的数量，将主存储单元中的YUV实时数据平均拆分成相应数量的多个等份；将拆分后的多个等份数据平均分配到每一个数据处理单元中，并且监测所述数据处理单元的运行状态；每一个数据处理单元将拆分后的数据并行地转换为RGB数据；将转换后的RGB数据存储到主存储单元。应用本发明，能够最大程度的利用中央处理单元的处理能力，进一步提高视频图像格式的转换效率。

Description

一种视频图像格式转换方法和装置

技术领域：

本发明涉及视频图像处理领域，特别是涉及一种视频图像格式转换方法和装置。

背景技术：

色彩空间有多种表达方法，如RGB，CMYK，HLS，YUV等，在数字广播电视领域经常应用的是YUV和RGB格式的转换。YUV包含多种具体的颜色表达方式和模型，如YUV422，YUV420，YUV444等，RGB格式也包含多种具体的颜色表达方式和模型，如RGB565，RGB24，RGB32等。目前，随着广播电视数字化、高清化技术应用的发展，通过摄像机等视频图像采集设备采集的实时高清YUV数据文件非常大，为了能够在最快的时间连续处理如此大容量的数据，对大容量数据转换处理速度的要求越来越高。但是常规的视频图像格式运用浮点运算的转换方式，这种转换方式存在非常耗时的问题。

由于存在浮点运算耗时的问题，所以现在大家重点研究的是如何提高格式转换的速度。当前主要是采用整型运算或者查表来加快计算速度，比如有整数计算法、完全查表法、部分查表法等方法。虽然能够在一定程度上提高转换速度，但也存在着各自技术上的不足和缺陷，比如完全查表法要求存储设备足够大，部分查表法则步骤繁琐、处理速度慢。

随着广播电视领域数字化、高清化的发展，我们要解决多路高清实时视频的格式转换问题，即对多路高清实时视频庞大数据量的快速处理，上述方法已经不能满足实际的需求。

发明内容：

针对现有技术中存在的不足和缺陷，本发明的目的在于提供一种视频图像格式转换方法和装置，基于多数据并行处理的特点，最大程度的利用中央处理单元的处理能力，进一步提高视频图像格式的转换效率。

为实现上述发明目的，本发明提供了一种视频图像格式转换方法，所述方法包括：根据中央处理单元的数量，在每一个中央处理单元中生成一个数据处理单元；由数据采集单元从外部采集实时YUV数据，并且将所述YUV实时数据存储至主存储单元中；根据所生成的数据处理单元的数量，将主存储单元中的YUV实时数据平均拆分成相应数量的多个等份；将拆分后的多个等份数据处理任务平均分配给每一个数据处理单元，并且监测所述数据处理单元的运行状态；每一个数据处理单元将拆分后的数据并行地转换为RGB数据；将转换后的RGB数据存储到主存储单元。

此外，本发明提供的方法还包括将YUV与RGB基本转换公式中的因子进行整数处理，即将公式中所有的因子放大1024倍，然后取成整数，生成新的整数因子计算公式，将处理后的fY，fRv，fGu，fGv，fBu整数因子等量拆分成多份处理，存储到第二大位数寄存器中。

数据处理单元将YUV数据从主存储单元移存至第一大位数寄存器，再从第一大位数寄存器中拆分到第二大位数寄存器中，根据新的整数因子计算公式，将YUV数据进行整数变换，数据处理单元将计算的每个分量合并成ffrrggbb ffrrggbb ffrrggbb ffrrggbb，生成RGB数据。

判断是否完成所有数据，如果没有完成，则继续上述处理任务，如果完成，则设置标记“完成”；调度单元检查标记时，将此数据处理单元置为空闲状态，如果没有完成，则始终保持为忙碌状态。

将处理完成的RGB数据从第二大位寄存器移存到主存储单元中。

此外，本发明还提供了一种视频图像格式转换装置，所述装置包括：数据采集单元，用于采集实时YUV数据；主存储单元，用于存储采集的YUV数据以及生成的RGB数据；调度单元，用于根据中央处理单元的数量，在每一个中央处理单元中生成一个数据处理单元，并且根据所生成的数据处理单元的数量，将主存储单元中的YUV实时数据平均拆分成相应数量的多个等份，将拆分后的多个等份数据平均分配到每一个数据处理单元中，并且监测所述数据处理单元的运行状态；多个中央处理单元，用于在调度单元的控制下分别生成数据处理单元，并且由生成的数据处理单元将YUV数据转换为RGB数据。

本发明的有益效果在于：区别于以往的视频图像格式的转换处理方式，本发明一种视频图像格式转换方法，基于多数据并行处理的特点，最大程度的利用中央处理单元的处理能力，进一步提高了视频图像格式的处理效率。

附图说明：

附图1为执行并实现本发明视频图像格式的转换方法的装置框图；

附图2为中央处理单元的装置框图；

附图3为本发明视频图像格式的转换方法的流程图；

附图4是数据处理单元的数据处理流程图；

附图5是多数据并行处理流程图；

具体实施方式：

在数字广播电视领域经常接触到的是YUV与RGB两种格式，YUV格式包含多种具体的颜色表达方式，如YUV422，YUV420，YUV444等，RGB格式也包含多种具体的颜色表达方式，如RGB565，RGB24，RGB32等。本发明实施例主要以YUV420与RGB32格式的转换为例来阐释本发明。

下面结合附图1、附图2和附图3描述本发明的实施例(以YUV420格式转换成RGB32格式为例)。

在步骤301中，系统初始化，即调度单元103根据中央处理单元104的数量，在每一个中央处理单元中104分别生成一个数据处理单元1043，同时调度单元103自动监视各个数据处理单元1043的运行状态。

步骤302，通过数据采集单元101采集实时的YUV420数据，并且将采集的数据存储到到主存储单元102中。该数据采集单元101通过视频采集卡采集数据，在此以数据采集单元101设有一路视频采集卡为例，则每次采集一帧数据。

步骤303，调度单元103根据所生成的数据处理单元1043的数量，将实时YUV数据平均拆分成相应数量的多个等份，将每一部分数据传输给不同的数据处理单元1043并行处理，同时监测各个数据处理单元1043的运行状态，同时将每个数据处理单元1043的处理任务状态设置为忙碌状态。数据拆分的原则是本着所有数据处理单元1043负载均衡，将数据等分。每个数据处理单元1043由于在不同的中央处理单元104中，因此每个数据处理单元1043的处理任务都是并行的，可以充分利用中央处理单元104的资源，最大限度地提高数据转换的速度。

步骤304，每个数据处理单元1043并行将YUV420数据转换成RGB32数据并存储。由于视频数据的特殊性，每个像素是32位的数据，我们可以利用大位数的寄存器进行并行处理多个像素的数据，进一步提高了转换的速度。

步骤305，调度单元103等待所有的数据处理单元1043将所有的数据处理完成。利用调度单元103的管理职能，保证处理的同步性，保证输出的数据是同一帧的数据，而不会出现错误。

步骤306，调度单元103将数据处理单元1043处理完成的数据传输给图文处理系统或者其他系统进行处理。转换完成的数据就是32比特的RGB数据。

步骤307，等待下一次的视频采集单元101采集YUV数据。

步骤308，如无数据处理任务，卸载所有数据处理单元1043，退出。

进一步，如附图2所示，中央处理单元包括数据处理单元，32位寄存器和128位寄存器。其中数据处理单元用于处理调度单元分配的数据。

附图4是对附图1中的数据处理单元1043所执行的处理数据的详细描述。

YUV与RGB之间的基本转换公式是：

R＝Y+1.4075*(V-128)

G＝Y-0.3455*(U-128)-0.7169*(V-128)

B＝Y+1.779*(U-128)

在此公式基础上，如附图4所示的数据处理流程，包含的步骤如下：

步骤401，将上述转换公式中的因子进行整数处理，即将公式中所有的因子放大1024倍，生成5个整数因子fY，fRv，fGu，fGv，fBu，然后取成整数，将处理后的整数因子等量拆分成四份，存储到128位寄存器1041中。

步骤402，数据处理单元1043将YUV420数据从主存储单元102中移到32位寄存器1041中，在32位寄存器1401中处理拆分YUV420数据，并移至128位寄存器1042中。

步骤403，数据处理单元1403将拆分的4个像素通过处理后的整数因子计算公式同时执行转换任务，提高转换效率。

步骤404，判断是否完成所有数据，如果没有完成，则继续步骤402到403的流程。如果完成则设置标记完成，调度单元103检查标记时，将此数据处理单元1043设置为空闲状态。如果没有完成，则始终保持为忙碌状态。

步骤405，将转换完成的RGB32数据从128位寄存器1042移存至主存储单元102中。完成一次多个像素的转换处理工作。

附图5是对附图4中的步骤401至403的多数据并行处理的详细描述。

如附图5出示的处理流程，具体实施步骤如下：

步骤501，数据处理单元1043将YUV420数据从主存储单元102中移动到32位寄存器1041中。

假设图像的宽度是Width，高度是Height。每个像素由一个Y值，共Width*Height个数据。

每四个像素共用一个U值，共Width*Height/4个U值。

每四个像素共用一个V值，共Width*Height/4个V值。

数据存放格式为：

Y Y Y Y Y Y Y Y

U U U U

V V V V

Y Y Y Y Y Y Y Y

步骤502，数据处理单元1043将YUV420从32位寄存器1041中拆分到128位寄存器1042中。

移动到128位寄存器1042中：00000000 00000000 00000000 yyyyyyyy

拆分：000000yy 000000yy 000000yy 000000yy

将U和V数据做同样的处理：

00000000 00000000 00000000 uuuuuuuu

000000uu 000000uu 000000uu 000000uu

00000000 00000000 00000000 vvvvvvvv

000000vv 000000vv 000000vv 000000vv

步骤503，数据处理单元1043将数据进行整数变换，数据变换如下：

整数因子：fY----Y的放大因子

Y＝Y*fY

U＝U-128

V＝V-128

步骤504，计算R，G，B值，Alpha位自动填充为255，表示全不透的。

共有四个运算整数因子：

fRv----红色分量中V的放大因子

fGu----绿色分量中U的放大因子

fGv----绿色分量中V的放大因子

fBu----蓝色分量重U的放大因子

则计算公式变为整数因子计算公式如下：

R＝Y+fRv*V

G＝Y+fGu*U+fGv*V

B＝Y+fBu*U

步骤505，将计算的每个分量合并成ffrrggbb ffrrggbb ffrrggbb ffrrggbb样式，生成RGB32格式数据，数据处理单元1043将RGB32数据从128位寄存器1042移存到主存储单元102中。

最后要说明的是，本发明所述方法包括但不限于具体实施方式中的具体实施例，在硬件条件允许的情况下，比如数据采集单元采用多路视频采集卡，则可以采集多帧数据进入主存储单元，因此，在不偏离本发明技术内容的情况下，进行多种变更和修改得出的其他具体实施例，同样属于本发明的权利保护范围内。

本发明主要根据中央处理单元的数量，生成相对应数量的数据处理单元，数据处理的速度因此而提高。

Claims

1.一种视频图像格式转换方法，其特征在于，包括以下步骤：

根据中央处理单元的数量，在每一个中央处理单元中生成一个数据处理单元；

由数据采集单元从外部采集实时YUV数据，并且将所述YUV实时数据存储至主存储单元中；

根据所生成的数据处理单元的数量，将主存储单元中的YUV实时数据平均拆分成相应数量的多个等份；

将拆分后的每等份YUV数据处理任务平均分配给每一个数据处理单元，并且监测所述数据处理单元的运行状态；

将YUV与RGB基本转换公式中的因子进行整数处理，即将基本转换公式中所有的因子放大1024倍，然后取成整数，生成新的整数因子计算公式，将处理后的fY，fRv，fGu，fGv，fBu整数因子等量拆分成多份，存储到第二大位数寄存器中；

每一个数据处理单元根据新的整数因子计算公式将每等份YUV数据并行地转换为RGB数据；

将转换后生成的RGB数据移存到主存储单元。

2.根据权利要求1的视频图像格式转换方法，其特征在于：

数据处理单元将YUV数据从主存储单元移存至第一大位数寄存器，再从第一大位数寄存器中拆分到第二大位数寄存器中；

根据整数因子计算公式，数据处理单元将YUV数据进行整数变换，将计算的每个分量合并成ffrrggbbffrrggbb ffrrggbb ffrrggbb，生成RGB数据；

数据处理单元判断是否完成所有数据，如果没有完成，则继续上述处理任务，如果完成，则设置标记“完成”；

调度单元检查标记时，将此数据处理单元置为空闲状态，如果没有完成，则始终保持为忙碌状态；

数据处理单元将处理生成的RGB数据从第二大位寄存器移存到主存储单元中。

3.一种视频图像格式转换装置，其特征在于，所述装置包括：

数据采集单元，用于采集实时YUV数据；

主存储单元，用于存储采集的YUV数据以及生成的RGB数据；

调度单元，用于根据中央处理单元的数量，在每一个中央处理单元中生成一个数据处理单元，并且根据所生成的数据处理单元的数量，将主存储单元中的YUV实时数据平均拆分成相应数量的多个等份，将拆分后的多个等份数据处理任务平均分配给每一个数据处理单元，并且监测所述数据处理单元的运行状态；

多个中央处理单元，用于在调度单元的控制下分别生成数据处理单元，并且由生成的数据处理单元将YUV数据转换为RGB数据；

中央处理单元还包括第一大位数寄存器，用于存储从主存储单元移存的YUV数据；

中央处理单元还包括第二大位数寄存器，用于存储从第一大位数寄存器中拆分的YUV数据，数据处理单元通过整数因子计算公式将计算的每个分量合并成ffrrggbb ffrrggbb ffrrggbb ffrrggbb，生成RGB数据，并且将RGB数据从第二大位寄存器移存到主存储单元中。