CN102447887A - 在安防系统视频信号中改变其图像长宽比的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在安防系统视频信号中改变其图像长宽比的方法，所述安防装置包括摄像头和显示装置，所述方法包括如下步骤：将所述视频信号转换为复合视频信号之前或之后通过裁剪将所述长宽比为w/v的视频信号转换为长宽比为p/q的视频信号，其中，p是裁剪后的视频信号所表示的图像长度，q是裁剪后的视频信号所表示的图像宽度。本发明还涉及一种实现上述在安防系统视频信号中改变其图像长宽比方法的装置。实施本发明的在安防系统视频信号中改变其图像长宽比的方法及装置，具有以下有益效果：这些图像信号在现有的安防系统中不会出现显示变形的情况。

Description

在安防系统视频信号中改变其图像长宽比的方法及装置

技术领域

本发明涉及安防领域，更具体地说，涉及一种在安防系统视频信号中改变其图像长宽比的方法及装置。 

背景技术

     安防系统中常常需要取得监视区域的图像，并将这些图像存储并显示在显示器上。通常，在现有的安防体系中，是通过摄像头取得监控区域的图像信号，然后，在显示器上显示这些图像，便于监测上述监控领域。由于在摄像头和显示之间存在一定的距离，通常采用的办法是将取得的图像信号转换成模拟的复合视频信号（即CVBS信号），再将该复合视频信号传输到显示器上，并显示出来。通常而言，摄像头取得图像的长宽比是一定的，例如，目前基本是4:3的格式；以前使用CRT监视器，不会存在太大的问题，图像基本上可以不失真地在显示器上显示出来。随着液晶显示器的使用，安防行业也越来越多地使用液晶显示器。但是，液晶显示器大多适于显示16:9的图像，即其显示区域为16：9的长方形，而不是传统CRT监视器的4：3的长方形。当现有的摄像头取得的图像信号传输到液晶显示器时，由摄像头取得的4:3的图像会被拉伸变形地显示在16:9的液晶显示器上。 

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述由于摄像头和显示器取得或显示图像的长宽比不同，使得图像在显示时变形的缺陷，提供一种在现有摄像头和显示器的基础上使得图像显示时不变形的在安防系统视频信号中改变其图像长宽比的方法及装置。 

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种在安防系统视频信号中改变其图像长宽比的方法，所述安防装置包括摄像头和显示装置，所述方法包括如下步骤：摄像头取得像素长宽比为w/v的图像,其中，w是所述取得图像像素的长度值，v是所述取得图像像素的宽度值；将所述图像转换为视频信号；所述视频信号转换为复合视频信号并传输到所述显示装置；显示装置取出并显示所述视频信号，所述方法还包括如下步骤： 

A）在将所述视频信号转换为复合视频信号之前或之后将所述长宽比为w/v的视频信号转换为长宽比为p/q的视频信号，其中，p是裁剪后的视频信号所表示的图像像素长度值，q是裁剪后的视频信号所表示的图像像素宽度值。

在本发明所述的在安防系统视频信号中改变其图像长宽比的方法中，所述步骤A）进一步包括： 

  A1）比较所述w/v和p/q的值的大小；

  A2）依据所述比较结果选择对所述摄像头取得图像信号的裁剪方式，并得到所述图像数据的纵轴裁剪量和横轴裁剪量；

  A3）判断摄像头取得图像后是否经过缩放处理，如是，取得所述缩放比例α，并与上述步骤中得到的纵轴裁减量和横轴裁剪量分别相乘，得到实际裁剪量；如未经过缩放，则使所述缩放比例α为1，并与上述步骤中得到的纵轴裁减量和横轴裁剪量分别相乘，得到实际裁剪量；

A4）按照得到的纵轴和横轴实际裁剪量处理所述摄像头取得图像信号。

在本发明所述的在安防系统视频信号中改变其图像长宽比的方法中，所述步骤A2）进一步包括： 

  A21）取得图像的裁剪比例因子k，所述裁剪比例因子k的缺省值为零；

A22）如果步骤A1）中w/v大于p/q，执行本步骤，设定所述图像像素横轴裁剪量为：(w-pv/q)-kpv/q，所述图像像素的纵轴裁剪量为kv；设置完成后跳转到步骤A3）； 

  A23）如果步骤A1）中w/v小于p/q，执行本步骤，设定所述图像像素纵轴裁剪量为：(v-wp/q)-kwq/p，所述图像像素的横轴裁剪量为kw；设置完成后跳转到步骤A3）。

在本发明所述的在安防系统视频信号中改变其图像长宽比的方法中，所述步骤A4）进一步包括： 

  A4）按步骤A3）中得到的横轴实际裁剪量对所述经过或未经过缩放的图像信号中表示其横轴方向的像素进行裁剪；

  A4）按步骤A3）中得到的纵轴实际裁剪量对所述经过或未经过缩放的图像信号中表示其纵轴方向的像素进行裁剪。

在本发明所述的在安防系统视频信号中改变其图像长宽比的方法中，所述步骤A）设置在所述摄像头取得图像后或在所述摄像头取得图像并转换为复合视频信号并传送到所述显示装置并由所述复合视频信号取出所述图像信号之后。 

本发明还涉及一种实现上述在安防系统视频信号中改变其图像长宽比的方法的装置，包括用于取得其图像像素长宽比为w/v的视频信号的摄像头、用于显示视频信号的显示装置和用于将所述取得的视频信号转换为复合视频信号并传输到所述显示装置的视频处理模块，还包括通过裁剪将所述图像像素长宽比为w/v的视频信号转换为图像像素长宽比为p/q的视频信号并将该视频信号用于转换为复合视频信号或显示的视频裁剪模块；其中，w是所述取得图像像素的长度值，v是所述取得图像像素的宽度值；p是裁剪后的视频信号所表示的图像像素长度值，q是裁剪后的视频信号所表示的图像像素宽度值。 

在本发明所述的实现上述在安防系统视频信号中改变其图像长宽比的方法的装置中，所述视频裁剪模块包括： 

比较单元：用于比较所述w/v和p/q的值的大小；

选择单元：用于依据所述比较结果选择对所述摄像头取得图像信号的处裁剪方式并按照选择的裁剪方式分别设置纵轴裁减量和横轴裁减量；

实际裁减量取得单元：用于依据摄像头取得的图像在处理过程中是否经过缩放及缩放比例得到纵轴实际裁减量和横轴实际裁减量；

  处理单元：用于处理所述摄像头取得图像信号。

在本发明所述的实现上述在安防系统视频信号中改变其图像长宽比的方法的装置中，所述选择单元进一步包括： 

裁剪比例因子取得单元：用于依据裁剪方式取得裁剪比例因子k；

裁剪量设置子单元：用于在w/v大于p/q时，设定所述图像像素横轴裁剪量为：(w-pv/q)-kpv/q，所述图像像素的纵轴裁剪量为kv；在w/v小于p/q时，设定所述图像像素纵轴裁剪量为：(v-wp/q)-kwq/p，所述图像像素的横轴裁剪量为kw。

在本发明所述的实现上述在安防系统视频信号中改变其图像长宽比的方法的装置中，所述实际裁减量取得单元进一步包括： 

   缩放判断及缩放比例取得子单元：用于判断所述摄像头取得图像在取得及显示的处理过程中是否经过缩放并取得总的缩放比例α；

   实际裁减量形成子单元：用于将所述缩放比例α分别与所述纵轴裁减量和横轴裁减量相乘得到所述纵轴实际裁减量和横轴实际裁减量。

所述处理单元进一步包括： 

横轴方向裁剪子单元：用于按所述设定对所述经过或未经过缩放的图像信号中表示其横轴方向的像素进行裁剪；

   纵轴方向裁剪子单元：用于按所述设定对所述经过或未经过缩放的图像信号中表示其纵轴方向的像素进行裁剪。

在本发明所述的实现上述在安防系统视频信号中改变其图像长宽比的方法的装置中，所述裁剪模块设置在所述摄像头或所述显示装置内。 

实施本发明的在安防系统视频信号中改变其图像长宽比的方法及装置，具有以下有益效果：由于在采用复合视频信号（CVBS信号）形式传输摄像头取得的图像信号时对其图像信号的长宽比进行了转换或裁剪，因此，在摄像头取得的图像信号在转换为复合视频信号传输之前或在经过复合视频信号传输并解码之后，其信号的长宽比已经改变为适于多数液晶显示器显示图像的长宽比值，因此，这些图像信号在现有的安防系统中不会出现显示的图像变形的情况。 

附图说明

图1是本发明在安防系统视频信号中改变其图像长宽比的方法及装置第一实施例中改变图像长宽比方法的流程图； 

图2是所述第一实施例中对图像进行变换的具体流程图；

图3是所述第一实施例中装置结构示意图；

图4是所述第一实施例中视频裁剪模块的具体结构示意图；

图5是本发明第二实施例中改变图像长宽比的流程图；

图6是所述第二实施例中装置结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明实施例作进一步说明。 

如图1所示，在本发明第一实施例中，其改变安防系统中视频图像长宽比的方法包括如下步骤： 

步骤S11 摄像头取得其像素长宽比为w/v的图像信号：在本步骤中，安防系统中的摄像头取得被监控区域的图像，一般来讲，在现有的安防系统中，摄像头基本上是采用CCD作为感光元件的，而且，通常其取得的图像的像素虽然随不同的摄像头而有所不同，但是其像素的长宽比通常是4/3。当摄像头取得这些监控区域的图像信号之后，经过摄像头内部的处理，将其按照摄像头设定的信号格式，作为视频信号传输出来。其中，w是摄像头取得图像的长度的像素值，而v是该取得图像的宽度的像素值，一般而言，上述w/v通常是4/3。

步骤S12 按照适于显示器显示的长宽比p/q变换摄像头输出的信号：在本步骤中，对上述摄像头取得的信号进行处理，使得其变得适于当前较为流行的液晶显示器的显示长宽比，在显示时不会使图像变形。正如前述，如果在现有的安防系统中，如果不对摄像头取得的信号进行处理，而是直接将摄像头取得的信号经过通常的方法传送到液晶显示器时，可能会出现液晶显示器显示的图像变形。因此，在本步骤中，需要取出本系统中液晶显示器适于显示的图像像素长宽比，并将摄像头输出的信号按照该长宽比变换，得到显示在本系统的显示装置上不会变形的图像信号；在本实施例中，上述适于液晶显示器显示的长宽比为p/q，该数值是事先存储在系统中，在本步骤中由系统中取出；当然，这个比值也可以是当场设定的。通常，该比值为16:9。至于如何变换，稍后有详细的描述。 

步骤S13 拉伸裁剪后的信号为复合视频信号要求的形式：在本步骤中，将上述裁剪后的图像信号拉伸，使得其可以适合后续的、将图像信号转换为复合视频信号的编码步骤。按照CVBS的规范，当采用PAL制时，其图像应该拉伸成720×576像素/幅；当该安防系统的图像传输或显示采用NTSC制是，图像应该被拉伸成720×480像素/幅。 

步骤S14 编码拉伸后的信号为CVBS形式并传送：在本步骤中，由于上述步骤中已经将图像转换为符合CVBS的规范，此时就可以将这些图像转换为CVBS信号，这实际上就是一个对步骤S13中得到的图像信号的编码过程。当这些图像信号被转换为符合视频信号后，输出得到的复合视频信号到安防系统的显示装置。在安防系统中，上述显示装置（或显示器）与摄像头不再在同一个地方，其距离较远，所以传输图像信号没有传输CVBS信号来的方便，没有经过变换的、单纯的图像信号几乎是不可能进行较长距离的传输的。 

步骤S15 接收上述CVBS信号，解码并显示：在本步骤中，显示器（通常是液晶显示器）接收上述CVBS信号，对其进行与步骤S14中的方法相逆的解码，使得接收到的CVBS信号恢复为步骤S13中的形式，并在显示器上显示出来。但是，在第一实施例中，对于上述液晶显示器至少有一个要求，就是该液晶显示器要具有一个CVBS输入端，如果没有该输入端，则上述的CVBS信号就不能被解码，这使得图像不能在液晶显示器上显示出来。 

图2是上述第一实施例中对图像进行变换的具体流程图，如图2所示，在第一实施例中，上述对于图像的变换包括如下步骤： 

步骤S21 取得摄像头取得图像的像素比w/v和显示装置的显示像素比p/q，比较这两个值的大小，并记录比较结果：在本步骤中，取得摄像头取得图像的像素比w/v和显示装置的显示像素比p/q，其中，w是摄像头取得图像的长度的像素值，而v是该取得图像的宽度的像素值，p是显示装置所显示图像像素的长度，q是显示装置所显示图像像素的宽度。这些值正如上面所述的一样，是事先存储或在现场查询输入确定的，而且一旦确认，至少在短时间内或在一段图像处理时间内是不会变化的；同时，在取得上述两个像素比的大小，并将比较结果存储起来；在本实施例中，基本上有两个可能，一种是w/v>p/q；另一种是w/v<p/q。

步骤S22 选择对图像的裁剪方式并取得裁剪比例因子k；在本步骤中，需要选择对图像进行裁剪的方式，基本上而言，在本实施例中，裁剪方式分为两种，一种是只裁剪图像的纵轴方向或横轴方向，另一种是对图像的纵轴方向和横轴方向都进行裁剪。在整个处理过程中（指摄像头取得图像数据到显示在显示屏上），在没有对图像数据进行额外的拉伸（即没有出现转换为CVBS格式信号所必须的拉伸之外的图像缩放）的情况下，可以选择只需要裁剪一个边就可以使得原图像符合要求的方式；例如，当w:v>p:q时，则可以只需要裁剪横向轴方向的W，其裁剪量为：W-pV/q；而当w:v<p:q时，只需要裁剪纵向边V，裁剪量为：V-Wq/p。但是，由上述所得的裁剪量可能不是整数，或者因为某些原因，引进一个裁剪比例因子k，使得裁剪量为整数，设按上述得出的结果后裁剪得到的图像长宽分别为：w1、v1；则在w:v>p:q时，上述w1=W-（W-pV/q）=pV/q，v1=V；在w:v<p:q时，则w1=W，v1=V-（V-Wq/p）=Wq/p。引进裁剪比例因子k后，如选择裁剪方式是对图像的纵轴方向和横轴方向都进行裁剪的话，则设裁剪后为w2、v2，有w2=w1-kw1，v2=v1-kv1，再设图像长宽总的裁剪量分别为x，y，则有x=W-w2，y=V-v2。由此可得知，当选择对纵轴和横轴方向均进行裁剪的情况下，在w:v>p:q时，则x=（W-pV/q）-kpV/q，y=kV；在w:v<p:q时，则x=kW，y=(V-Wq/p)-k Wq/p。在本实施例中，如果在上述步骤中发现对k设置或赋值，则k的缺省值为0；也就是说，在缺省状态下，是选择只裁剪图像的一个方向的，至于裁剪的是纵轴方向还是横轴方向，需要以及上述摄像头取得图像的像素比w/v和显示装置的显示像素比p/q这两个值的大小而定。 

步骤S23判断摄像头取得图像后是否经过缩放处理并取得缩放比例：在本步骤中，需要判断摄像头取得的图像信号在传输到显示装置上显示的过程中是否经过额外放大或缩小，并在经过放大或缩小时将其放大或缩小的比例赋值到α，如果没有经过放大或缩小，则使α为1。此处所讲的对于图像的放大或缩小，是指在该图像的长度像素和宽度像素都成比例同时放大或缩小。此外，也可能在一个图像处理或一个实施例中，上述放大或缩小并不是只有一次，可能存在多次的情况，在存在多次放大或缩小的情况下，上述缩放比例α是所有缩放比例叠加后的最后结果。例如，如果图像放大两倍之后在缩小两倍，其效果等于没有经过缩放，其α值为1。在本实施例中，所谓额外的放大或缩小是指除了为将图像转换为CVBS所做拉伸之外的图像数据按比例的放大或缩小。 

步骤S24判断是否w/v>p/q ：在本步骤中，判断是否w/v>p/q，如是，执行步骤S25；如否，执行步骤S26。 

步骤S25设定所述图像像素横轴裁剪量为：(w-pv/q)-kpv/q，所述图像像素的纵轴裁剪量为kv；并取得其实际裁剪量：在本步骤中，由于w/v>p/q，设置图像像素的裁减量，其中，横轴方向的裁剪量为：(w-pv/q)-kpv/q，图像纵轴方向的裁剪量为：kv。上述裁减量均为一个方向的总裁减量，例如纵轴，如果在实际裁剪中采用时，通常是在纵轴的上方和下方各裁剪kv/2即可得到其总裁减量为kv。横轴裁剪时同样如此。分别取得上述纵轴方向和横轴方向的裁剪量后，再分别将其与上述缩放比例α相乘，分别得到纵轴实际裁减量和横轴实际裁剪量。基本上而言，裁剪是以摄像头取得图像的中心点为参考点实施的，即不管裁剪图像的长度或宽度都将对称于该点，这样设置的好处在于可以最大限度地避免原来图像（即摄像头取得的图像）中的内容的损失，尽量最大限度地表示原来图像的内容。当然，在其他实施例中，如果有较为特殊的要求，也可以设置其他的、指定的参考点。在本实施例中，是设定图像在放大或缩小时是按照纵轴方向和横轴方向的比例一样而得到的，这种情况下，上述缩放比例是一个值；但是，在一些特殊的情况下，可能图像在缩放时是分步进行的，其纵轴方向的缩放比例不一定等于横轴方向的缩放比例，在这种情况下，缩放比例既要分为纵轴缩放比例和横轴缩放比例，此时，纵轴缩放比例与纵轴裁剪量相乘而得到纵轴实际裁减量；而横做缩放比例与横轴裁剪量相乘而得到横轴实际裁剪量。 

步骤S26设定所述图像像素纵轴裁剪量为：(v-wp/q)-kwq/p，所述图像像素的横轴裁剪量为kw；并取得其实际裁剪量：在本步骤中，由于w/v<p/q，设置图像像素的裁减量，其中，纵轴方向的裁剪量为：(v-wp/q)-kwq/p，图像横轴方向的裁剪量为：kw。上述裁减量均为一个方向的总裁减量，例如横轴，如果在实际裁剪中采用时，通常是在纵轴的上方和下方各裁剪kw/2即可得到其总裁减量为kw。纵轴裁剪时同样如此。基本上而言，裁剪是以摄像头取得图像的中心点为参考点实施的，即不管裁剪图像的长度或宽度都将对称于该点，这样设置的好处在于可以最大限度地避免原来图像（即摄像头取得的图像）中的内容的损失，尽量最大限度地表示原来图像的内容。当然，在其他实施例中，如果有较为特殊的要求，也可以设置其他的、指定的参考点。值得一提的是，步骤S25和步骤S25是相互排斥的，即执行了其中一个步骤，另一个就不会被执行。在本实施例中，是设定图像在放大或缩小时是按照纵轴方向和横轴方向的比例一样而得到的，这种情况下，上述缩放比例是一个值；但是，在一些特殊的情况下，可能图像在缩放时是分步进行的，其纵轴方向的缩放比例不一定等于横轴方向的缩放比例，在这种情况下，缩放比例既要分为纵轴缩放比例和横轴缩放比例，此时，纵轴缩放比例与纵轴裁剪量相乘而得到纵轴实际裁减量；而横做缩放比例与横轴裁剪量相乘而得到横轴实际裁剪量。 

步骤S27 按照上述实际裁减量裁剪图像：在本步骤中，按照上述步骤S25或步骤S26中得到的实际裁剪量对图像像素的纵轴方向和横轴方向分别进行裁剪。 

图3是第一实施例中实现改变图像长宽比方法的装置的结构示意图，在图3中，该装置包括摄像头21、显示装置23、视频处理模块22（见图3中的虚线框）以及视频裁剪模块24，其中，摄像头21用于取得其图像像素长宽比为w/v的视频信号，显示装置23用于显示视频信号，而视频处理模块22用于将摄像头21取得并输出的视频信号转换为复合视频信号并传输到显示装置；视频裁剪模块24用于将像素长宽比为w/v的视频信号转换为长宽比为p/q的视频信号并将该视频信号，该裁剪后的视频信号传输到上述视频处理模块22，用于转换为复合视频信号并输出到显示装置23；在第一实施例中，w是取得图像（即摄像头21取得的图像）的长度像素值，v是取得图像的像素宽度值；p是裁剪后的视频信号所表示的图像像素长度值，q是裁剪后的视频信号所表示的图像像素宽度值。在第一实施例中，视频处理模块22包括第一视频拉伸单元222以及复合视频信号形成单元223，上述第一视频拉伸单元222和复合视频信号形成单元223依次连接。第一视频拉伸单元222用于拉伸其输入的、其像素长宽比变为p/q视频信号，使其符合PAL制或NTSC制的CVBS规范；复合视频信号形成单元223用于将经过拉伸的视频信号进行编码，得到复合视频信号（即CVBS）。 

此外，在第一实施例中，实际上还包括了一个对CVBS信号解码的解码模块，由于显示装置23上具有CVBS信号接口，所以，在显示装置23内，设置有一个用于对CVBS信号解码的解码模块，但是，由于该模块是显示装置23自带的，在此不做详述；在图3中也没有示出。 

图4是第一实施例中视频裁剪模块24的具体结构示意图。在图4中，视频裁剪模块24包括：比较单元241、选择单元242、处理单元243以及实际裁减量取得单元244：其中，比较单元241用于比较所述w/v和p/q的值的大小；选择单元242用于依据所述比较结果选择对所述摄像头取得图像信号的处裁剪方式并按照选择的裁剪方式分别设置纵轴裁减量和横轴裁减量；具体来讲就是依据比较结果选择或设定图像在横、纵两个方向上的裁剪量；实际裁减量取得单元244用于依据摄像头取得的图像在处理过程中是否经过缩放及缩放比例得到纵轴实际裁减量和横轴实际裁减量；处理单元243用于处理所述摄像头取得图像信号，也就是按照上述得到纵轴实际裁减量和横轴实际裁减量对图像进行裁剪。在本实施例中，选择单元242进一步包括：裁剪比例因子取得单元2421和裁剪量设置子单元2422，其中，裁剪比例因子取得单元2421用于依据裁剪方式取得裁剪比例因子；裁剪量设置子单元2422用于在w/v大于p/q时，设定所述图像像素横轴裁剪量为：(w-pv/q)-kpv/q，所述图像像素的纵轴裁剪量为kv；在w/v小于p/q时，设定所述图像像素纵轴裁剪量为：(v-wp/q)-kwq/p，所述图像像素的横轴裁剪量为kw。实际裁减量取得单元244进一步包括：缩放判断及缩放比例取得子单元2441和实际裁减量形成子单元2442；其中，缩放判断及缩放比例取得子单元2441用于判断所述摄像头取得图像在取得及显示的处理过程中是否经过缩放并取得总的缩放比例α；实际裁减量形成子单元2442用于将所述缩放比例α分别与所述纵轴裁减量和横轴裁减量相乘得到所述纵轴实际裁减量和横轴实际裁减量。 

当实际裁剪量确定之后，处理单元243按其对图像进行裁剪。在本实施例中，处理单元243进一步包括：横轴方向裁剪子单元2431和纵轴方向裁剪子单元2432；其中，横轴方向裁剪子单元2431用于按所述设定对所述经过或未经过缩放的图像信号中表示其横轴方向的像素进行裁剪；纵轴方向裁剪子单元2432用于按所述设定对所述经过或未经过缩放的图像信号中表示其纵轴方向的像素进行裁剪。 

值得一提的是，在本实施例中，上述装置是由实现上述方法的软件构成的功能模块；但是在其他实施例中，例如强调处理速度时，也可以使有硬件描述语言实现上述功能的硬件实现。例如FPGA等。 

此外，在本发明中，上述裁剪模块24设置在所述摄像头内。而在其他实施例中，上述裁剪模块24也可以是独立的一个装置或设置在所述显示装置23内的一个模块。 

图5是本发明第二实施例中改变安防系统中视频图像长宽比的方法的流程图，其包括了步骤S31摄像头取得长宽比为w/v的图像信号，步骤S32 拉伸摄像头输出的信号为复合视频信号要求的形式，步骤S33 编码拉伸后的信号为CVBS形式并传送，步骤S34接收上述CVBS信号，解码，步骤S35 取出适于显示器显示的长宽比p/q，按其裁解码得到的信号并显示；与第一实施例比较，第二实施例这些步骤实际上均在第一实施例中描述过。第一实施例和第二实施例的不同之处在于：其对视频或图像的裁剪步骤在整个图像的取得、传输及显示的过程中处于不同的位置，在第一实施例中，图像裁剪是在摄像头取得图像后就马上进行的，而第二实施例中裁剪是在将图像信号传输到显示装置之后才进行的。即第二实施例中采取的步骤的顺序与第一实施例中就有一些不同。在第二实施例中，先对摄像头取得的图像转换为CVBS信号，并传送到显示器一端，而显示器一端先将CVBS信号解码后得到图像信号，再将图像信号裁剪得到适于显示器显示的、具有p/q的长宽比的图像信号输送到显示器。具体的步骤内容，第二实施例中还是与第一实施例中的对应步骤大致相同的。 

图6第二实施例中实现上述改变图像长宽比方法的装置的结构示意图，该装置与第一实施例中的装置大致相同，具体来讲，该装置包括摄像头41、显示装置43、视频裁剪模块44以及视频处理模块42（见图4中的虚线框），其中，摄像头41用于取得其像素长宽比为w/v的视频信号，显示装置43用于显示视频信号，而视频处理模块42用于将摄像头41取得并输出的视频信号转换为复合视频信号并传输到视频裁剪模块44；其中，视频处理模块42包括第二视频拉伸单元421、复合视频信号形成单元422以及解码单元423，上述第二视频拉伸单元421、复合视频信号形成单元422、解码单元423以及视频裁剪模块44依次连接；其中解码单元423以及视频裁剪模块44在靠近显示器43的一端，远离摄像头41。在第二实施例中，视频裁剪模块44用于通过裁剪将图像像素长宽比为w/v的视频信号转换为图像像素长宽比为m:n的视频信号，其结构与第一实施例中的视频裁剪模块相同；第二视频拉伸单元421用于拉伸摄像头41取得的、长宽比为w/v的图像信号拉伸为CVBS规范所要求的指定像素的图像信息，按照CVBS的规范，当采用PAL制时，其图像应该拉伸成720×576像素/幅；当该安防系统的图像传输或显示采用NTSC制是，图像应该被拉伸成720×480像素/幅；复合视频信号形成单元422用于将经过拉伸的视频信号进行编码，得到复合视频信号（即CVBS）。 

值得一提的是，在其他实施例中，如果能够保证功能的实现，上述各实施例中的技术特征可以选择或组合使用。例如，在一些实施例中，可能进行两次视频信号的拉伸，一次在摄像头端，另一次可能在显示装置端的视频裁剪模块对图像进行裁剪之前。这样做虽然增加了操作的复杂性，但是进一步保证了输入到显示装置中的图像的不变形。 

总的来看，在本发明上述实施例中，可以包括取得原始图像信号、图像信号拉伸、剪裁、再次拉伸、传输处理后的图像信号到显示屏等具体步骤，具体而言，可以分为以下多种情况： 

原始图像不拉伸：设原始图像比例为w:v,屏幕比例为p:q，将原始图像信号直接裁剪成p:q；此时，如w:v>p:q,只需裁剪一边（比例为w的一边）就可使得w′:v=p:q.设裁剪量为2x，则(w-2x)/v=p:q,由此可得x=（w-pv/q）/2；如还需要对两边（长宽）都裁剪，只需要在这个裁剪量上再等比例裁剪就可以，即设裁剪比例为a，则裁剪后长宽分别为：w-2x-aw，v-av；同样地，如w:v<p:q，只需裁剪一边（比例为v的一边）就可以使得w:v'=p：q；设裁剪量为2y，则w/(v-2y)=p:q,由此可得y=(v-wq/p)/2, 如还需要对两边（长宽）都裁剪，只需要在这个裁剪量上再等比例裁剪就可以，即设裁剪比例为a，则裁剪后长宽分别为：w-aw，v-2y-av；

在不拉伸的情况下，一个例子是对于原始尺寸是640x480的图片，将其裁剪成16:9；由于640:480<6:9，根据上述分析，我们只需要裁剪480边，设裁剪量为2y，则640/(480-2y)=16:9.因此y=（480-640*9/16）/2=60。所以裁剪后图像与原始图像对比，可以看出图像没有变形。

原始图像二次拉伸一次裁剪：设原始图像的一边（比例为w的边）拉伸后为kw，另一边（比例为v的边）拉伸后为gv，则要裁剪后再次拉伸后的图片比例为p:q，则有(kw-2x)/k:(gv-2y)/g=p:q（在这会出现除以k和除以g是因为原来拉伸了，现在需要复原）。即（kw-2x）/（gv-2y）= pk/qg。根据直接裁剪（不拉伸）时的分析, 如w:v>p:q只需要裁剪w边，此时y=0，x=(kw-vpk/q)/2; 如w:v<p:q只需要裁剪v边，此时x=0，y=(gV-qgW/p)/2,当然如需要长宽都裁剪，只需要根据上述分析裁剪后再长宽按照相同比例再次裁剪就行。 

在原始图像二次拉伸一次裁剪的情况下，如果原始图像是640x480的图片，需要通过拉伸裁剪后拉伸成16:9的图像。首先将原始图像拉伸成1280*1440的图片，由于640:480 <16:9，所以只需要裁剪480的边，即只需要裁剪拉伸后边为1440的边。裁剪量为2y=(gv-qgw/p)=1440-9*3*640/16=360,所以裁剪后图片为1280x1080。再经过拉伸还原成640x360。对比原始图像和最后得到的图像，可以发现图形没有变形。 

原始图像多次拉伸多次裁剪：设原始图像为w:v，第一次拉伸后为w1=k1w,v1=g1v,第一次裁剪量分别为2x1，2y1，第二次拉伸后为w2=k2（k1w-2x1）,v2=g2（g1v-2y1），第二次裁剪量分别为2x2,2y2,…第n次拉伸后wn=kn（wn-1-2xn-1）,vn=gn(vn-1-2yn-1),裁剪量为2xn，2yn，最后拉伸为p:q的图像，结合上述的分析，为了使图形不变形，有如下等式： 

(（wn-2xn）/k1k2..kn):((vn-2yn)/g1g2…gn)=p:q

设T=k1k2..kn,J=g1g2…gn,上式可变成

(wn-2xn)/(vn-2yn)=pT:qJ

如wn:vn> pT:qJ，则yn=0，xn=（wn-vnpT/qJ）/2；

如wn:vn< pT:qJ，则xn=0，yn=（Vn-qJWn/pT）/2；

根据上述分析，不管第n次前如何拉伸和裁剪，只需要在第n次的裁剪按照上述两个表达式中的一个来计算裁剪量就可以得到符合要求的wn'xvn'的图像，再经过拉伸wJ=wn'/T，以及vJ=vn'/J，于是，wJ:vJ=p:q，如需要长宽都裁剪，只需要根据上述分析裁剪后再长宽按照相同比例再次裁剪即可。

对于多次拉伸裁剪而言，采用相同的原始图像640x480分别举例表示，在第一个例子中，设k1=2，g1=3，x1=10，y1=120，k2=3，g2=4，x2=72，y2=120，k3=0.5，g3=0.5；为了表明“不管第n次前如何拉伸和裁剪，只需要在第n次的裁剪按上述表达式之一来计算裁剪量就可以得到符合要求的wn′xvn′的图片，再经过拉伸wJ=wn′/T，vJ=vn′/J，wJ:vJ=p:q.”，第二个例子设k1=2，g1=3，x1=30，y1=30，k2=2，g2=2，x2=20，y2=180，k3=2，g3=0.5。 

在第一个例子中，第一次拉伸后得到尺寸为1280x1440图片，裁剪去2x1和2y1后得到尺寸为1260x1200的图片或图像，接着第二次拉伸后得到3780x4800的图片或图像，裁剪去2x2，2y2后得到3636x4560的图片，第三次拉伸后得到1818x2280的图片，由于T=k1*k2* k3=2*3*0.5=3. J=g1*g2*g3=3*4*0.5=6。所以pT：qJ=16*3:9*6=16:18。而由于1788：2120<16:18，所以第三次裁剪量为x3=0，y3=（2280-9*6*1818/（16*3））/2= 117.375，为了裁剪量为整数，我们再对长宽进行等比例裁剪，设2x3‘=i*1818=90，则 

2y3′=2y3+（2280-2y3）*i=234.75+2045.25*90/1818=336。

裁剪后得到1728x1944的图片，通过拉伸后得到576x324的图片或图像。 

在第二个例子中，第二次拉伸后得到1280x1440的图片或图像，裁剪去2x1和2y1后得到尺寸为1220x1380的图片，接着第二次拉伸后得到2440x2760的图片，裁剪去2x2，2y2后得到2400x2400的图片，第三次拉伸后得到4800x1200的图片，由于T=k1*k2* k3=2*2*2=8. J=g1*g2*g3=3*2*0.5=3.所以pT：qJ=16*8:9*3=128:27。而由于4800：1200<128:27，所以第三次裁剪量为x3=0，y3=（1200-9*3*4800/16*8）/2=93.75，为了裁剪量为整数，我们再对长宽进行等比例裁剪，设2x3‘=i*4800=192，则 

2y3′=i*（1200-2y3）+2y3=i*（1012.5）+187.5=228。

裁剪后得到4608x972的图片，通过拉伸后得到576x324的图片或图像。 

由上述两个例子可以得出经过多次的拉伸和裁剪时，只需要在最后一次裁剪时和需要输出的比例符合关系(（wn-2xn）/k1k2..kn):((vn-2yn)/g1g2…gn)=p:q就可以保证图形不变形。 

在第一个例子中，2x1/k1+2x2/k1k2+2x3/k1k2k3=2*10/2+2*72/2*3+2*45/2*3*0.5=10+24+30=64=k*640 ，得到k=0.1； 

2y1/g1+2y2/g1g2+2y3/g1g2g3=2*120/3+2*120/3*4+2*168/3*4*0.5=80+20+56=156=g*360+120；得到g=0.1=k

在第二个例子中，

2x1/k1+2x2/k1k2+2x3/k1k2k3=2*30/2+2*20/2*2+2*96/2*2*2=30+10+24=64=k*640；得到k=0.1；

2y1/g1+2y2/g1g2+2y3/g1g2g3=2*30/3+2*180/3*2+2*114/3*2*0.5=20+60+76=156=g*360+120；得到g=0.1=k

通过上面的描述及推导，可以得知的是不管如何裁剪，要得到输出比例为p：q的图像，都必须遵循一个原则，该原则就是如w:v>p:q，设横轴裁剪量为（w-pv/q）-kpv/q，则纵轴必须裁剪kv。w:v<p:q，设纵轴裁剪量为(v-wq/p)-k wq/p，则横轴必须裁剪kw。推导如下：

在w:v>p:q时，裁剪后w'=w-（w-pv/q）-kpv/q，v'=v-kv；

 则w':v'= (w-（w-pv/q）-kpv/q): (v-kv)=(pv/q)(1-k): (1-k)v=p:q。

 在w:v<p:q时，裁剪后w'=w-kw，v'=v-(v-wq/p)-k wq/p； 

则w'：v'=（w-kw）:(v-(v-wq/p)-k wq/p)=w(1-k):wq/p(1-k)=p:q。

对于存在多次拉伸的情况，设在横坐标方向上进行的n次拉伸比例分别为k1，k2，k3…kn，n次裁剪量分别为x1，x2，x3…xn；在纵坐标方向上进行的n次拉伸比例分别为g1，g2，g3…gn，n次裁剪量为y1，y2，y3…yn； 

当w:v>p:q时，如x1/k1+x2/k1k2+x3/k1k2k3+…+xn/k1k2k3…kn=（w-pv/q）+kpv/q，则有y1/g1+y2/g1g2+y3/g1g2g3+…+yn/g1g2g3…gn=kv；

当w:v<p:q，如x1/k1+x2/k1k2+x3/k1k2k3+…+xn/k1k2k3…kn=kw，则有y1/g1+y2/g1g2+y3/g1g2g3+…+yn/g1g2g3…gn=(v-wq/p)+k wq/p。这些等式使得拉伸裁剪后的复原时图像比例为p：q。

一般来讲，拉伸就是放大或者缩小，由上述拉伸裁剪总则得知当w:v>p:q时如没有拉伸存在x=（w-pv/q）+kpv/q时，则y=kv。那么第一次拉伸时，x1对应没有拉伸的时候x1'=x1/k1，第二次拉伸时x2对应没有拉伸时x2'=x2/k1k2，第n次拉伸时xn对应没有拉伸时xn'=xn/k1k2k3…kn.如没有拉伸，直接裁剪量为：   x1'+x2'+…+xn'=x1/k1+x2/k1k2+x3/k1k2k3+…+xn/k1k2k3…kn=（w-pv/q）+kpv/q。则必存在y=y1′+y2'+…+yn′=kv使得裁剪后图像比例为p：q。设原始图像一边（比例为v的一边）拉伸为g1时y1对应的为g1y1'。当原始图像拉伸g1g2时，y2对应为g1g2y2′，…当V边拉伸g1g2g3…gn时yn对应为g1g2g3yn′；则 

y1′+y2′+…+yn′=y1/g1+y2/g1g2+y3/g1g2g3+…+yn/g1g2g3…gn=kv；

同样可以得到，当w:v<p:q时，存在

如x1/k1+x2/k1k2+x3/k1k2k3+…+xn/k1k2k3…kn=kw，

有y1/g1+y2/g1g2+y3/g1g2g3+…+yn/g1g2g3…gn=(v-wq/p)+k wq/p。

使得多次拉伸裁剪后的复原时图像比例为p：q。 

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。 

Claims (10)

1.一种在安防系统视频信号中改变其图像长宽比的方法，所述安防装置包括摄像头和显示装置，所述方法包括如下步骤：摄像头取得像素长宽比为w/v的图像,其中，w是所述取得图像像素的长度值，v是所述取得图像像素的宽度值；将所述图像转换为视频信号；所述视频信号转换为复合视频信号并传输到所述显示装置；显示装置取出并显示所述视频信号，其特征在于，所述方法还包括如下步骤：

A）在将所述视频信号转换为复合视频信号之前或之后将所述长宽比为w/v的视频信号转换为长宽比为p/q的视频信号，其中，p是裁剪后的视频信号所表示的图像像素长度值，q是裁剪后的视频信号所表示的图像像素宽度值。

2.根据权利要求1所述的在安防系统视频信号中改变其图像长宽比的方法，其特征在于，所述步骤A）进一步包括：

  A1）比较所述w/v和p/q的值的大小；

  A2）依据所述比较结果选择对所述摄像头取得图像信号的裁剪方式，并得到所述图像数据的纵轴裁剪量和横轴裁剪量；

  A3）判断摄像头取得图像后是否经过缩放处理，如是，取得所述缩放比例α，并与上述步骤中得到的纵轴裁减量和横轴裁剪量分别相乘，得到实际裁剪量；如未经过缩放，则使所述缩放比例α为1，并与上述步骤中得到的纵轴裁减量和横轴裁剪量分别相乘，得到实际裁剪量；

A4）按照得到的纵轴和横轴实际裁剪量处理所述摄像头取得图像信号。

3.根据权利要求2所述的在安防系统视频信号中改变其图像长宽比的方法，其特征在于，所述步骤A2）进一步包括：

  A21）取得图像的裁剪比例因子k，所述裁剪比例因子k的缺省值为零；

A22）如果步骤A1）中w/v大于p/q，执行本步骤，设定所述图像像素横轴裁剪量为：(w-pv/q)-kpv/q，所述图像像素的纵轴裁剪量为kv；设置完成后跳转到步骤A3）； 

  A23）如果步骤A1）中w/v小于p/q，执行本步骤，设定所述图像像素纵轴裁剪量为：(v-wp/q)-kwq/p，所述图像像素的横轴裁剪量为kw；设置完成后跳转到步骤A3）。

4.根据权利要求3所述的在安防系统视频信号中改变其图像长宽比的方法，其特征在于，所述步骤A4）进一步包括：

  A4）按步骤A3）中得到的横轴实际裁剪量对所述经过或未经过缩放的图像信号中表示其横轴方向的像素进行裁剪；

  A4）按步骤A3）中得到的纵轴实际裁剪量对所述经过或未经过缩放的图像信号中表示其纵轴方向的像素进行裁剪。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的在安防系统视频信号中改变其图像长宽比的方法，其特征在于，所述步骤A）设置在所述摄像头取得图像后或在所述摄像头取得图像并转换为复合视频信号并传送到所述显示装置并由所述复合视频信号取出所述图像信号之后。

6.一种实现如权利要求1的在安防系统视频信号中改变其图像长宽比的方法的装置，包括用于取得其图像像素长宽比为w/v的视频信号的摄像头、用于显示视频信号的显示装置和用于将所述取得的视频信号转换为复合视频信号并传输到所述显示装置的视频处理模块，其特征在于，还包括通过裁剪将所述图像像素长宽比为w/v的视频信号转换为图像像素长宽比为p/q的视频信号并将该视频信号用于转换为复合视频信号或显示的视频裁剪模块；其中，w是所述取得图像像素的长度值，v是所述取得图像像素的宽度值；p是裁剪后的视频信号所表示的图像像素长度值，q是裁剪后的视频信号所表示的图像像素宽度值。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述视频裁剪模块包括：

比较单元：用于比较所述w/v和p/q的值的大小；

选择单元：用于依据所述比较结果选择对所述摄像头取得图像信号的处裁剪方式并按照选择的裁剪方式分别设置纵轴裁减量和横轴裁减量；

实际裁减量取得单元：用于依据摄像头取得的图像在处理过程中是否经过缩放及缩放比例得到纵轴实际裁减量和横轴实际裁减量；

  处理单元：用于处理所述摄像头取得图像信号。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述选择单元进一步包括：

裁剪比例因子取得单元：用于依据裁剪方式取得裁剪比例因子k；

裁剪量设置子单元：用于在w/v大于p/q时，设定所述图像像素横轴裁剪量为：(w-pv/q)-kpv/q，所述图像像素的纵轴裁剪量为kv；在w/v小于p/q时，设定所述图像像素纵轴裁剪量为：(v-wp/q)-kwq/p，所述图像像素的横轴裁剪量为kw。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述实际裁减量取得单元进一步包括：

   缩放判断及缩放比例取得子单元：用于判断所述摄像头取得图像在取得及显示的处理过程中是否经过缩放并取得总的缩放比例α；

   实际裁减量形成子单元：用于将所述缩放比例α分别与所述纵轴裁减量和横轴裁减量相乘得到所述纵轴实际裁减量和横轴实际裁减量；

 所述处理单元进一步包括：

横轴方向裁剪子单元：用于按所述设定对所述经过或未经过缩放的图像信号中表示其横轴方向的像素进行裁剪；

   纵轴方向裁剪子单元：用于按所述设定对所述经过或未经过缩放的图像信号中表示其纵轴方向的像素进行裁剪。

10.根据权利要求6-9任意一项所述的装置，其特征在于，所述裁剪模块设置在所述摄像头或所述显示装置内。

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