CN102456214A - 图像缩放中线缓存的使用方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种图像缩放中线缓存的使用方法和装置，该方法根据输入图像、输出图像的大小，输入图像和输出图像的缩放关系，以及线缓存的长度，确定待存入线缓存的数据源的类型；若确定的待存入线缓存的数据源的类型有两种时，选择一种类型作为待存入线缓存的数据源的类型；根据待存入线缓存的数据源的类型，调整水平缩放单元的位置，对输入图像进行插值处理。该装置包括水平缩放单元、垂直缩放单元、线缓存和控制器。本发明实现了当输入图像的宽度和输出图像的宽度的任意一个大于线缓存长度时，无需增加线缓存大小，进一步节省图像缩放的成本，增强了图像缩放方法的灵活性和适应性。

Description

图像缩放中线缓存的使用方法和装置

技术领域

本发明涉及一种图像处理方法和装置，特别涉及一种图像缩放中线缓存的使用方法和装置。

背景技术

在机器视觉和数字图像处理技术中，由于原始图像或视频的分辨率和实际显示的分辨率不一致，因此需要对原始图像或视频进行缩放，以满足不同的显示需求。

图1为现有技术图像缩放装置的结构示意图，如图1所示，现有的图像缩放装置一般包括水平缩放单元和垂直缩放单元两部分，为了减少在缩放过程中重复读取外部存储器一的次数，以降低内存负荷，通常都将图像缩放处理过程中的中间数据或重复使用的数据存储在线缓存中。

现有的图像缩放方法通常为：计算当前输出行所需要的原始数据的行数和行号；通过外部存储器一将相应的原始数据行存入线缓存中；通过垂直缩放单元对原始数据行进行垂直方向的插值处理；经过垂直方向的插值处理后的结果再通过水平缩放单元进行水平方向的插值处理，得到当前输出行的数据，并存入外部存储器二中。

现有的图像缩放方法和装置在实际应用中存在两个方面的缺陷：第一，线缓存中存储的为原始数据行，要求输入图像的宽度小于或等于线缓存的长度，实际应用时，当输入图像的宽度大于线缓存的长度时，相应地也需要增加线缓存的长度，因此增加了图像处理的成本，这一点在单芯片系统中尤为突出；第二、由于线缓存中存储的为原始数据行，在某些情况下，实现水平方向的插值处理和垂直方向的插值处理所需要的乘法和加法的次数较多，从而使图像缩放的速度变慢，影响整个图像处理的进程。

发明内容

为了克服现有的图像缩放方法和装置存在的上述缺陷，本发明提供了一种图像缩放中线缓存的使用方法和装置。

本发明一方面的目的在于提供一种图像缩放中线缓存的使用方法，以实现图像缩放过程中当输入图像的宽度和输出图像的宽度中的任意一个大于线缓存的长度时，无需增加线缓存大小，以进一步节省图像缩放的成本，增强图像缩放方法的灵活性和适应性。

本发明另一方面的目的在于提供一种图像缩放中线缓存的使用装置，实现图像缩放过程中当输入图像的宽度和输出图像的宽度中的任意一个大于线缓存长度时，无需增加线缓存大小，以节省图像缩放的硬件成本，增强图像缩放装置的适应性和灵活性。

为实现上述目的，本发明的图像缩放中线缓存的使用方法包括如下步骤：

根据输入图像、输出图像的大小，输入图像和输出图像的缩放关系，以及线缓存的长度，确定待存入线缓存的数据源的类型；

若确定的待存入线缓存的数据源的类型有两种时，选择一种类型作为待存入线缓存的数据源的类型；

根据待存入线缓存的数据源的类型，调整水平缩放单元的位置，对输入图像进行插值处理。

本发明的图像缩放中线缓存的使用方法，在图像缩放过程中，当输入图像的宽度和输出图像的宽度小于或等于线缓存的长度时，或者当输入图像的宽度和输出图像的宽度中的任意一个大于线缓存的长度时，根据输入图像、输出图像的大小，输入图像和输出图像的缩放关系，以及线缓存的长度，确定待存入线缓存中的数据源，当确定的待存入线缓存中的数据源有两种时，选择一种作为待存入线缓存中的数据源；根据选择的待存入线缓存中的数据源，灵活调整水平缩放单元在图像缩放过程中的位置。此方法实现了当输入图像的宽度和输出图像的宽度中的任意一个大于线缓存的长度时，不需要增加线缓存长度就能完成图像缩放，从而进一步节省了图像缩放的成本，增强了图像缩放方法的灵活性和适应性。

为实现上述目的，本发明的图像缩放中线缓存的使用装置，包括：

水平缩放单元，用于对输入图像的数据进行水平方向的插值处理；

垂直缩放单元，用于对输入图像的数据进行垂直方向的插值处理；

线缓存，用于存放图像缩放过程中的数据；

控制器，用于根据输入图像、输出图像的宽度和线缓存的长度，确定待存入线缓存的数据源的类型，并根据待存入线缓存的数据源的类型，调整水平缩放单元的位置。

本发明的图像缩放中线缓存的使用装置，在图像缩放过程中，当输入图像和输出图像的宽度小于或等于线缓存的长度时，或者当输入图像和输出图像的宽度中的任意一个大于线缓存的长度时，控制器根据输入图像、输出图像的大小，水平缩放单元和垂直缩放单元的缩放关系，以及线缓存的长度，选择一种待存入线缓存中的数据源；根据选择的待存入线缓存中的数据源，灵活调整水平缩放单元在图像缩放装置中的位置。此装置实现了实现了当输入图像的宽度和输出图像的宽度中的任意一个大于线缓存的长度时，不需要增加线缓存大小就能完成图像缩放，从而进一步节省了图像缩放的硬件成本，增强了图像缩放装置的适应性和灵活性。

更进一步地，本发明的图像缩放中线缓存的使用方法中，确定待存入线缓存的数据源的类型具体包括：

当W_i＞L≥W_o时，待存入线缓存的数据源为经过水平缩放后的数据；

当W_o＞L≥W_i时，待存入线缓存的数据源为输入图像的原始数据行；

当L≥W_i＞W_o或L≥W_o＞W_i时，待存入线缓存的数据源为输入图像的原始数据行或经过水平缩放后的数据；

其中，W_i为输入图像的宽度，W_o为输出图像的宽度，L为线缓存的长度。

更进一步地，确定待存入线缓存的数据源的类型具体为：

当W_i＞L≥W_o时，待存入线缓存的数据源为经过水平缩放后的数据；

当W_o＞L≥W_i时，待存入线缓存的数据源为输入图像的原始数据行；

当L≥W_i＞W_o或L≥W_o＞W_i时，根据输入图像和输出图像的宽度和高度，计算当待存入线缓存的数据源为输入图像的原始数据行和经过水平缩放后的数据时，图像缩放处理过程中乘法的运算次数，选择使得乘法运算次数最少的数据源存入线缓存；

其中，W_o为输出图像的宽度，W_i为输入图像的宽度，L为线缓存的长度。

更进一步地，调整水平缩放单元的位置具体包括如下步骤：

当待存入线缓存的数据源为经过水平缩放后的数据，将水平缩放单元设置于线缓存之前；

当待存入线缓存的数据源为输入图像的原始数据行，将水平缩放单元设置于线缓存之后。

更进一步地，插值处理为滤波器缩放处理，包括水平方向的滤波器缩放处理和垂直方向的滤波器缩放处理。

更进一步地，当待存入线缓存的数据源为输入图像的原始数据行时，图像缩放处理过程中乘法的运算次数为：N₁×H_o×W_o+N₂×H_o×W_i；其中，N₁为水平方向的滤波器的抽头个数，N₂为垂直方向的滤波器的抽头个数，H₀、W_o分别为输出图像的高度和宽度，H_i、W_i分别为输入图像的高度和宽度。

更进一步地，当待存入线缓存的数据源为经过水平缩放后的数据时，图像缩放处理过程中乘法的运算次数为：N₁×H_i×W_o+N₂×H_o×W_o；

其中，N₁为水平方向的滤波器的抽头个数，N₂为垂直方向的滤波器的抽头个数，H₀、W_o分别为输出图像的高度和宽度，H_i、W_i分别为输入图像的高度和宽度。

更进一步地，本发明的图像缩放中线缓存的使用装置中，线缓存包括控制逻辑单元和存储单元。

更进一步地，存储单元为静态随机存储器。

更进一步地，水平缩放单元和所述垂直缩放单元均为滤波器。

更进一步地，控制器包括一算术逻辑单元。

下面通过附图和具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的详细描述。

附图说明

图1为现有技术图像缩放装置的结构示意图；

图2为本发明图像缩放中线缓存的使用方法的第一实施例的流程图；

图3为本发明图像缩放中线缓存的使用方法的第二实施例的流程图；

图4为本发明图像缩放中线缓存的使用方法的第三实施例的流程图；

图5为本发明图像缩放中线缓存的使用装置的第一实施例的结构示意图；

图6为本发明图像缩放中线缓存的使用装置的第二实施例的结构示意图。

具体实施方式

图2为本发明图像缩放中线缓存的使用方法的第一实施例的流程图，如图2所示，图像缩放中线缓存的使用方法包括如下步骤：

步骤21，根据输入图像、输出图像的大小，输入图像和输出图像的缩放关系，以及线缓存的长度，确定待存入线缓存的数据源的类型；

步骤22，若确定的待存入线缓存的数据源的类型有两种时，选择一种类型作为待存入线缓存的数据源的类型；

步骤23，根据待存入线缓存的数据源的类型，调整水平缩放单元的位置，对输入图像进行插值处理。

在图像缩放过程中，设置的线缓存的长度必须大于或等于输入图像的宽度或输出图像的宽度，一般情况下，输入图像的宽度小于或等于设置的线缓存的长度。当输入图像的宽度大于线缓存的长度时，为了使线缓存的长度在不作改变的条件下仍能满足图像缩放的要求，本发明的图像缩放中线缓存的使用方法根据输入图像、输出图像的大小以及线缓存的长度，确定待存入线缓存中的数据源。可存入线缓存的数据源有两种，即经过水平缩放后的数据和输入图像的原始数据行，当确定的待存入线缓存的数据源有两种时，可选择其中任意一种作为待存入线缓存中的数据源；也可以根据输入图像和输出图像的缩放关系，选择一种使图像缩放过程中乘法次数最少的数据源，作为待存入线缓存中的数据源。当待存入线缓存的数据源的类型确定后，根据待存入线缓存的数据源的类型相应调整水平缩放单元的位置。此方法实现了当输入图像的宽度和输出图像的宽度中的任意一个大于线缓存的长度时，不需要增加线缓存的长度，就能完成图像缩放，从而进一步节省了图像缩放的成本，增强了图像缩放方法的灵活性和适应性。

图3为本发明图像缩放中线缓存的使用方法的第二实施例的流程图，如图3所示，本发明图像缩放中线缓存的使用方法中确定待存入线缓存的数据源的类型具体包括：

当W_i＞L≥W_o时，待存入线缓存的数据源为经过水平缩放后的数据；

当W_o＞L≥W_i时，待存入线缓存的数据源为输入图像的原始数据行；

当L≥W_i＞W_o或L≥W_o＞W_i时，待存入线缓存的数据源为输入图像的原始数据行或经过水平缩放后的数据；

其中，W_i为输入图像的宽度，W_o为输出图像的宽度，L为线缓存的长度。

当W_i＞L≥W_o，即线缓存的长度小于输入图像的宽度并且大于或等于输出图像的宽度时，确定待存入线缓存的数据源为经过水平缩放后的数据，从而将水平缩放单元设置于线缓存之前，使输入图像的原始数据行经过水平缩放处理之后，再存入线缓存，以减少垂直缩放过程中重复读取外部存储器一的次数，降低内存负荷。当W_o＞L≥W_i，即线缓存的长度小于输出图像的宽度并且大于或等于输入图像的宽度时，确定待存入线缓存的数据源为输入图像的原始数据行，从而将水平缩放单元设置于线缓存之后，将外部存储器一中的输入图像的原始数据行先存入线缓存，再对输入图像进行水平缩放处理。当L≥W_i＞W_o或L≥W_o＞W_i，即输入图像和输出图像的宽度均小于或等于设置的线缓存的长度时，确定的待存入线缓存的数据源有两种，即输入图像的原始数据行和经过水平缩放后的数据，在本实施例中，任意选择其中一种作为待存入线缓存的数据源，即待存入线缓存的数据源为输入图像的原始数据行或经过水平缩放后的数据，从而相应地：将水平缩放单元设置于线缓存之后，使外部存储器一中的输入图像的原始数据行先存入线缓存，再对输入图像进行水平缩放处理；或者将水平缩放单元设置于线缓存之前，使输入图像的原始数据行经过水平缩放处理之后，再存入线缓存。

为了提高图像缩放的效果，图像缩放中线缓存的使用方法中的插值处理采用滤波器缩放处理，具体包括水平方向的滤波器缩放处理和垂直方向的滤波器缩放处理，从而使原始图像或视频的分辨率和实际显示分辨率保持一致。

在上述线缓存的使用方法的第二实施例中，当确定的待存入线缓存的数据源有两种，即输入图像的原始数据行和经过水平缩放后的数据时，若选择其中任意一种作为待存入线缓存的数据源时，可能是图像缩放过程中乘法、加法运算次数非最小即非最优的选择。图4为本发明图像缩放中线缓存的使用方法的第三实施例的流程图，如图4所示，为了提高图像缩放的速度，加快整个图像处理的进程，当确定的待存入线缓存的数据源有两种时，选择使得图像缩放过程中乘法运算次数最少的数据源存入线缓存，确定待存入线缓存的数据源的类型具体包括：

当W_i＞L≥W_o时，待存入线缓存的数据源为经过水平缩放后的数据；

当W_o＞L≥W_i时，待存入线缓存的数据源为输入图像的原始数据行；

当L≥W_i＞W_o或L≥W_o＞W_i时，根据输入图像和输出图像的宽度和高度，计算当待存入线缓存的数据源为输入图像的原始数据行和经过水平缩放后的数据时，图像缩放过程中乘法的运算次数，选择使得乘法运算次数最少的数据源存入线缓存；

其中，W_o为输出图像的宽度，W_i为输入图像的宽度，L为线缓存的长度。

在线缓存的使用方法的第三实施例中，当L≥W_i＞W_o或L≥W_o＞W_i，即输入图像和输出图像的宽度均小于或等于设置的线缓存的长度时，确定的待存入线缓存的数据源有两种，即输入图像的原始数据行和经过水平缩放后的数据。当待存入线缓存的数据源为输入图像的原始数据行时，图像缩放过程中乘法的运算次数n₁的计算式为：

n₁＝N₁×H_o×W_o+N₂×H_o×W_i；

当待存入线缓存的数据源为经过水平缩放后的数据时，图像缩放过程中乘法的运算次数n₂的计算式为：

n₂＝N₁×H_i×W_o+N₂×H_o×W_o；

其中，N₁为水平方向的滤波器的抽头个数，N₂为垂直方向的滤波器的抽头个数，H₀、W_o分别为输出图像的高度和宽度，H_i、W_i分别为输入图像的高度和宽度。

由n₁和n₂的计算式可以看出，当水平方向的滤波器的抽头个数N₁和垂直方向的滤波器的抽头个数N₂相等，且输入图像的水平方向缩放倍数小于垂直方向缩放倍数即

时，n₁＜n₂，选择待存入线缓存的数据源为输入图像的原始数据行，从而相应地将水平缩放单元设置于线缓存之后，使外部存储器一中的输入图像的原始数据行先存入线缓存，再对输入图像进行水平缩放处理；当水平方向的滤波器的抽头个数N₁和垂直方向的滤波器的抽头个数N₂相等，且输入图像的水平方向缩放倍数大于垂直方向缩放倍数即

时，n₁＞n₂，选择待存入线缓存的数据源为经过水平缩放后的数据，从而相应地将水平缩放单元设置于线缓存之前，使输入图像的原始数据行经过水平缩放处理之后，再存入线缓存。通过对待存入线缓存的数据源的选择，确保了图像缩放过程中乘法运算次数最少，从而提高了图像处理的速度。

本发明的图像缩放中线缓存的使用装置包括水平缩放单元、垂直缩放单元、线缓存和控制器。控制器根据输入图像、输出图像的大小和线缓存的长度，确定待存入线缓存的数据源的类型；当确定的待存入线缓存的数据源的类型有两种时，控制器选择其中任意一种数据源类型作为待存入线缓存的数据源类型，选择使图像缩放过程中乘法运算次数最少的数据源类型作为待存入线缓存的数据源类型。控制器根据待存入线缓存的数据源的类型，调整水平缩放单元的位置。

图5为本发明图像缩放中线缓存的使用装置的第一实施例的结构示意图，如图5所示，当控制器确定的待存入线缓存的数据源为经过水平缩放后的数据时，调整水平缩放单元的位置，使水平缩放单元设置于线缓存之前，水平缩放单元从外部存储器一读取输入图像的原始数据行，对输入图像的原始数据行经过水平缩放插值处理之后，输出到线缓存；垂直缩放单元从线缓存读取水平缩放插值处理之后的数据，对输入图像的数据进行垂直方向的插值处理，并将经过垂直缩放处理的数据发送到外部存储器二。

图6为本发明图像缩放中线缓存的使用装置的第二实施例的结构示意图，如图6所示，当控制器确定的待存入线缓存的数据源为输入图像的原始数据行，调整水平缩放单元的位置，使水平缩放单元设置于线缓存之后，将外部存储器一中的输入图像的原始数据行先存入线缓存，再对输入图像进行垂直缩放插值处理和水平缩放插值处理，并将经过垂直缩放处理的数据发送到外部存储器二。

进一步地，线缓存包括控制逻辑单元和存储单元，控制逻辑单元控制输入图像的原始数据行或者经过水平缩放后的数据存入存储单元。为加快图像缩放的速度，缓存器的存储单元优选为静态随机存储器。

为了提高图像缩放的效果，水平缩放单元和垂直缩放单元均采用滤波器，实现对输入图像水平方向的滤波器缩放处理和垂直方向的缩放处理，从而使原始图像或视频的分辨率和实际显示分辨率保持一致。

控制器包括一算术逻辑单元，算术逻辑单元根据输入图像和输出图像的宽度和高度，计算当待存入线缓存的数据源为输入图像的原始数据行和经过水平缩放后的数据时，滤波器中的乘法器进行的乘法的运算次数，选择使得乘法运算次数最少的数据源作为待存入线缓存的数据源，以进一步提高图像缩放的速度，加快图像处理的进程。算术逻辑单元可以由硬件单独实现，也可以由一定的计算方法和/或硬件实现。控制器进一步根据待存入线缓存的数据源的类型，调整水平缩放单元的位置。当控制器确定的待存入线缓存的数据源为经过水平缩放后的数据时，调整水平缩放单元的位置，使水平缩放单元设置于线缓存之前；当控制器确定的待存入线缓存的数据源为输入图像的原始数据行，调整水平缩放单元的位置，使水平缩放单元设置于线缓存之后。控制器可以由硬件单独实现，也可以由一定的控制方法和/或硬件实现。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (12)

1.一种图像缩放中线缓存的使用方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

根据输入图像、输出图像的大小，输入图像和输出图像的缩放关系，以及线缓存的长度，确定待存入线缓存的数据源的类型；

若确定的待存入线缓存的数据源的类型有两种时，选择一种类型作为待存入线缓存的数据源的类型；

根据待存入线缓存的数据源的类型，调整水平缩放单元的位置，对输入图像进行插值处理。

2.根据权利要求1所述的图像缩放中线缓存的使用方法，其特征在于，所述确定待存入线缓存的数据源的类型具体包括：

当W_i＞L≥W_o时，待存入线缓存的数据源为经过水平缩放后的数据；

当W_o＞L≥W_i时，待存入线缓存的数据源为输入图像的原始数据行；

当L≥W_i＞W_o或L≥W_o＞W_i时，待存入线缓存的数据源为输入图像的原始数据行或经过水平缩放后的数据；

其中，W_i为输入图像的宽度，W_o为输出图像的宽度，L为线缓存的长度。

3.根据权利要求1所述的图像缩放中线缓存的使用方法，其特征在于，所述确定待存入线缓存的数据源的类型具体包括：

当W_i＞L≥W_o时，待存入线缓存的数据源为经过水平缩放后的数据；

当W_o＞L≥W_i时，待存入线缓存的数据源为输入图像的原始数据行；

当L≥W_i＞W_o或L≥W_o＞W_i时，根据输入图像和输出图像的宽度和高度，计算当待存入线缓存的数据源为输入图像的原始数据行和经过水平缩放后的数据时，图像缩放处理过程中乘法的运算次数，选择使得乘法的运算次数最少的数据源存入线缓存；

其中，W_o为输出图像的宽度，W_i为输入图像的宽度，L为线缓存的长度。

4.根据权利要求2或3所述的图像缩放中线缓存的使用方法，其特征在于，所述调整水平缩放单元的位置具体包括如下步骤：

当待存入线缓存的数据源为经过水平缩放后的数据，将水平缩放单元设置于线缓存之前；

当待存入线缓存的数据源为输入图像的原始数据行，将水平缩放单元设置于线缓存之后。

5.根据权利要求3所述的图像缩放中线缓存的使用方法，其特征在于，所述插值处理为滤波器缩放处理，包括水平方向的滤波器缩放处理和垂直方向的滤波器缩放处理。

6.根据权利要求5所述的图像缩放中线缓存的使用方法，其特征在于，当待存入线缓存的数据源为输入图像的原始数据行时，图像缩放处理过程中乘法的运算次数为：N₁×H_o×W_o+N₂×H_o×W_i；其中，N₁为水平方向的滤波器的抽头个数，N₂为垂直方向的滤波器的抽头个数，H₀、W_o分别为输出图像的高度和宽度，H_i、W_i分别为输入图像的高度和宽度。

7.根据权利要求5所述的图像缩放中线缓存的使用方法，其特征在于，当待存入线缓存的数据源为经过水平缩放后的数据时，图像缩放处理过程中乘法的运算次数为：N₁×H_i×W_o+N₂×H_o×W_o；其中，N₁为水平方向的滤波器的抽头个数，N₂为垂直方向的滤波器的抽头个数，H₀、W_o分别为输出图像的高度和宽度，H_i、W_i分别为输入图像的高度和宽度。

8.一种图像缩放中线缓存的使用装置，其特征在于，包括：

水平缩放单元，用于对输入图像的数据进行水平方向的插值处理；

垂直缩放单元，用于对输入图像的数据进行垂直方向的插值处理；

线缓存，用于存放图像缩放过程中的数据；

控制器，用于根据输入图像、输出图像的大小和所述线缓存的长度，确定待存入线缓存的数据源的类型，并根据所述待存入线缓存的数据源的类型，调整所述水平缩放单元的位置。

9.根据权利要求8所述的图像缩放中线缓存的使用装置，其特征在于，所述线缓存包括控制逻辑单元和存储单元。

10.根据权利要求9所述的图像缩放中线缓存的使用装置，其特征在于，所述存储单元为静态随机存储器。

11.根据权利要求8所述的图像缩放中线缓存的使用装置，其特征在于，所述水平缩放单元和所述垂直缩放单元均为滤波器。

12.根据权利要求8所述的图像缩放中线缓存的使用装置，其特征在于，所述控制器包括一算术逻辑单元。

Images