CN102724472A

CN102724472A - 用于图像处理的图像数据格式转换方法及其系统

Info

Publication number: CN102724472A
Application number: CN2012102083279A
Authority: CN
Inventors: 陈军
Original assignee: Hangzhou Hikvision Digital Technology Co Ltd
Current assignee: Hangzhou Hikvision Digital Technology Co Ltd
Priority date: 2012-06-20
Filing date: 2012-06-20
Publication date: 2012-10-10
Anticipated expiration: 2032-06-20
Also published as: CN102724472B

Abstract

本发明涉及图像处理领域，公开了一种用于图像处理的图像数据格式转换方法及其系统。减少了内存消耗，降低了操作复杂度，提高了图像处理速度。本发明中，包括以下步骤：设置图像操作类型和该图像操作之后的图像数据格式；调整图像数据分量的存储位置顺序，以形成与所设置的图像操作类型和图像数据格式相适应的图像数据格式；根据图像操作类型，对应地对经调整的图像数据进行图像操作，使得经图像操作后的图像数据格式与所设置的图像数据格式一致。

Description

用于图像处理的图像数据格式转换方法及其系统

技术领域

本发明涉及图像处理领域，特别涉及一种图像数据格式转换技术。

背景技术

在图像处理、传输、存储等领域的应用中，YUV格式是图像的一种表示格式，采用该格式可将每个像素的亮度参量和色度参量分开表示，以避免亮度参量和色度参量之间的相互干扰，同时降低了色度的采样率的同时不会对图像质量影响太大。YUV是一个比较笼统的说法，针对它的具体排列方式，可以分为很多种具体的格式。常见的YUV格式有YUY2，YUYV，YV12，NV12等。

申请号为CN200510011925.7的中国专利所公布的一种YUY2图像的镜像处理方法，包括以下步骤：

a.将YUY2格式的图像数据中的Y数据、U数据和V数据分别提取出来分成三个缓冲区单独存放；

b.将所述分别存放在三个缓冲区中的Y数据、U数据和V数据分别单独进行基于Y中轴的镜像处理；并将镜像处理结果分别存放在三个缓冲区中；

c.将所述三个缓冲区中的Y、U、V的数据进行重组，组成YUY2图像镜像后的图像数据。

本发明的发明人发现，该发明是一种YUY2图像的镜像处理方法，缺点包括以下几个方面：

1.在步骤a中，需要将图像数据中的Y数据、U数据和V数据分别提取出来分成三个缓冲区单独存放，耗费额外的内存资源；

2.在步骤c中，需要将三个缓冲区中的Y、U、V的数据进行重组，耗费操作时间和资源；

3.该方法仅适用于YUY2格式。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于图像处理的图像数据格式转换方法及其系统，减少了内存消耗，降低了操作复杂度，提高了图像处理速度。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式公开了一种用于图像处理的图像数据格式转换方法，包括以下步骤：

设置图像操作类型和该图像操作之后的图像数据格式；

调整图像数据分量的存储位置顺序，以形成与所设置图像操作类型和该图像操作之后的图像数据格式相适应的图像数据格式；

根据图像操作类型，对应地对经调整的图像数据进行图像操作，使得经图像操作后的图像数据格式与所设置的图像数据格式一致。

本发明的实施方式还公开了一种用于图像处理的图像数据格式转换系统，包括以下模块：

参数设置模块，用于设置图像操作类型和该图像操作之后的图像数据格式；

顺序调整模块，用于调整图像数据分量的存储位置顺序，以形成与参数设置模块所设置的图像操作类型和该图像操作之后的图像数据格式相适应的图像数据格式；

图像处理模块，用于根据参数设置模块所设置的操作类型，对应地对经顺序调整模块所调整的图像数据进行图像操作，使得经图像操作后的图像数据格式与参数设置模块所设置的图像数据格式一致。

本发明实施方式与现有技术相比，主要区别及其效果在于：

图像操作后无需分别提取图像数据分量进行重组，减少了内存消耗，降低了操作复杂度，提高了图像处理速度；图像操作前先重组图像数据分量，为图像操作提供了便利，同时提高了图像操作后的图像质量。

进一步地，当进行图像操作前后的图像数据的图像数据格式不相同时，在图像操作前先重组图像数据分量的存储顺序，而无需在图像操作后分别提取图像数据分量再进行重组，在保持操作前后图像固有真度（或失真度一定）的条件下，可以进一步降低图像操作复杂度，提高图像处理速度和减少内存消耗。

进一步地，以图像数据中的一个像素或者相邻的几个像素为处理颗粒进行图像操作，进行对应的存储顺序调整，且可以在图像数据由其他格式(例如RGB格式)转换为YUV格式的过程中实现，进一步提高了图像处理效率。

进一步地，由于YUV图像数据格式在图像处理、传输、存储等领域的广泛使用，所以当为YUV图像数据格式时，可以提高该转换方法的实用性和适用性。

附图说明

图1是本发明第一实施方式中一种用于图像处理的图像数据格式转换方法的流程示意图；

图2（a）是本发明第二实施方式中一种4*4图像的YUY2图像数据格式的图像数据示意图；

图2（b）是本发明第二实施方式中一种经调整Y、U、V的存放顺序处理后的4*4图像数据示意图；

图2（c）是本发明第二实施方式中一种4*4图像经左右镜像处理后的YUY2图像数据格式的图像数据示意图；

图3（a）是本发明第二实施方式中一种4*4图像的NV12图像数据格式的图像数据示意图；

图3（b）是本发明第二实施方式中一种经旋转处理后的4*4图像的非NV12图像数据格式的图像数据示意图；

图3（c）是本发明第二实施方式中一种进行Y、U、V的存放顺序调整后得到的YUV的图像数据示意图；

图3（d）是本发明第二实施方式中一种经旋转处理后的4*4图像的NV12图像数据格式的图像数据示意图；

图4是本发明第三实施方式中一种用于图像处理的图像数据格式转换系统的结构示意图；

图5是本发明第三实施方式中一种图像处理的图像数据格式转换系统的数据流图；

图6是本发明第四实施方式中一种用于图像处理的图像数据格式转换系统的结构示意图。

具体实施方式

在以下的叙述中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，本领域的普通技术人员可以理解，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。

本发明第一实施方式涉及一种用于图像处理的图像数据格式转换方法。图1是该用于图像处理的图像数据格式转换方法的流程示意图。

具体地说，如图1所示，该用于图像处理的图像数据格式转换方法包括以下步骤：

在步骤101中，设置图像操作类型和该图像操作之后的图像数据格式。不同的图像数据格式对于不同的图像操作会有不同的复杂度，设置时可以根据图像操作类型选择复杂度最低的图像数据格式。

此后进入步骤102中，调整图像数据分量的存储位置顺序，以形成与所设置的图像操作类型和图像数据格式相适应的图像数据格式。

此后进入步骤103中，根据操作类型，对应地对经调整的图像数据进行图像操作，使得经图像操作后的图像数据格式与所设置的图像数据格式一致。

此后结束本流程。

图像操作后无需分别提取图像数据分量进行重组，减少了内存消耗，降低了操作复杂度，提高了图像处理速度。图像操作前先重组图像数据分量，为图像操作提供了便利，同时提高了图像操作后的图像质量。

此外，可以理解，本发明中，图像操作也可称为图像处理，图像操作类型包括图像旋转，图像镜像，或图像缩放，还可以包括图像裁剪或添加水印等，同时可以理解，对于复杂的图像操作或者图像处理，可以通过将复杂的图像操作或者图像处理有序地分解为图像操作类型的一种操作类型或者若干种操作类型进行图像操作来实现。

本发明第二实施方式涉及一种用于图像处理的图像数据格式转换方法。

第二实施方式在第一实施方式的基础上进行了改进，主要改进之处在于：当进行图像操作前后的图像数据的图像数据格式不相同时，在图像操作前先重组图像数据分量的存储顺序，而无需在图像操作后分别提取图像数据分量再进行重组，在保持操作前后图像保持固有真度（或失真度一定）的条件下，可以进一步降低图像操作复杂度，提高图像处理速度和减少内存消耗。以图像数据中的一个像素或者相邻的几个像素为处理颗粒进行图像操作，进行对应的存储顺序调整，且可以在图像数据由其他格式(例如RGB格式)转换为YUV格式的过程中实现，进一步提高了图像处理效率。由于YUV图像数据格式在图像处理、传输、存储等领域的广泛使用，所以当为YUV图像数据格式时，可以提高该转换方法的实用性和适用性。

具体地说：

在根据图像操作类型，对应地对经调整的图像数据进行图像操作的步骤中，进行图像操作的前后图像数据的图像数据格式不相同。

此外，可以理解，在设置图像操作类型再进行相应的图像操作后，操作后得到的NV12图像数据格式的图像数据相较于原始YUY2图像数据格式的图像数据大小，亮度分量Y分量个数及大小保持不变，对应地减少了色度分量U和V图像数据分量的个数及大小，在这样一个操作前后图像保持固有真度（或失真度一定）的条件下，本技术方案较现有技术仍然可以达到相应地降低图像操作复杂度，提高图像处理速度和较少内存消耗的技术效果。

在调整图像数据分量的存储位置顺序的步骤之前，还包括以下步骤：

判断图像数据在图像操作之前的图像数据格式与该图像操作之后的图像数据格式是否相同。

此外，可以理解，在这样的一个操作前后图像保持固有真度（或失真度一定，或完全保真）的条件下，本技术方案较现有技术仍然可以达到相应地降低图像操作复杂度，提高图像处理速度和减少内存消耗的技术效果。

调整图像数据分量的存储位置顺序的步骤，还包括以下子步骤：

将图像数据中的一个像素或者相邻的几个像素确定为图像调整颗粒；

根据图像操作类型和图像数据格式，对应地对图像数据分量逐图像调整颗粒进行存储位置顺序的调整。

此外，可以理解，在图像数据由其他格式(例如RGB格式)转换为YUV格式的过程中，逐像素或者以几个相邻像素为一个图像调整颗粒，调整存储顺序。

图像数据格式为YUV图像数据格式。

此外，可以理解，本发明中，YUV图像数据格式是一个比较笼统说法，根据其中的Y、U和V分量的具体排列方式，可以将YUV图像数据格式分为很多种具体的格式，常见的YUV图像数据格式有YUY2，YUYV，YV12或NV12格式等等。

在本发明的其他某些实施方式中，图像数据格式并不仅限为YUV图像数据格式，还可以为RGB图像数据格式。

作为本发明的一个优选实施例，即设置图像操作类型为左右镜像操作和图像操作后的图像数据格式为YUY2格式。

图2（a）为一种4*4图像的YUY2图像数据格式的图像数据示意图。

现图像处理步骤如下：

a.设置图像操作类型为左右镜像，输出YUV格式为YUY2。

b.逐像素调整Y、U、V的存放位置，得到新的YUV格式，图2（b）表示了按照左右镜像且输出YUY2格式的要求进行Y、U、V的存放顺序调整后得到的YUV格式。

c.对步骤b输出的YUV数据进行左右镜像处理，即将图2（b）中的数据按照左右镜像的要求处理，并存入新的缓冲区，得到图2（c）的YUV数据，即为输出YUY2格式的要求的左右镜像后的YUY2格式数据。

作为本发明的另一个优选实施例，即设置图像操作类型为顺时针旋转90。镜像操作和图像操作后的图像数据格式为NV12格式。

图3（a）为一种4*4图像的NV12图像数据格式的图像数据，所有Y样例都会作为由不带正负号的char字符值组成的数组首先显示在内存中，并且行数为偶数。Y平面后面紧接着一个由不带正负号的char字符值组成的数组，其中包含了打包的U(Cb)和V(Cr)样例。当组合的U-V数组被视为一个由little-endian WORD(小端格式)值组成的数组时，LSB（最低有效位）包含U值，MSB（最高有效位）包含V值。

如果对图3（a）中NV12格式数据的Y平面和UV平面分别进行顺时针90度旋转，得到的YUV数据如图3（b）所示。显然该YUV数据不是按照NV12格式存放的，旋转处理失败。

现图像处理步骤如下：

a.设置图像操作类型为顺时针90度旋转，输出YUV格式为NV12。

b.逐像素调整Y、U、V的存放位置，得到新的YUV格式，图3（c）表示了按照顺时针90度旋转且输出NV12格式的要求进行Y、U、V的存放顺序调整后得到的YUV格式。

c.对上述步骤b输出的YUV数据进行顺时针90度旋转，即将图3（c）中的数据按照顺时针90度旋转的要求处理，并存入新的缓冲区，得到图3（d）中的YUV数据，即为要求的顺时针90度旋转后的NV12格式数据。

可以看出图3（d）中的NV12由于保证了Y平面2*2格子中4个Y使用旋转前相同的UV，从而图像的颜色在旋转后保持不变。

本发明的各方法实施方式均可以以软件、硬件、固件等方式实现。不管本发明是以软件、硬件、还是固件方式实现，指令代码都可以存储在任何类型的计算机可访问的存储器中（例如永久的或者可修改的，易失性的或者非易失性的，固态的或者非固态的，固定的或者可更换的介质等等）。同样，存储器可以例如是可编程阵列逻辑（Programmable Array Logic，简称“PAL”）、随机存取存储器（Random Access Memory，简称“RAM”）、可编程只读存储器（Programmable Read Only Memory，简称“PROM”）、只读存储器（Read-Only Memory，简称“ROM”）、电可擦除可编程只读存储器（Electrically Erasable Programmable ROM，简称“EEPROM”）、磁盘、光盘、数字通用光盘（Digital Versatile Disc，简称“DVD”）等等。

本发明第三实施方式涉及一种用于图像处理的图像数据格式转换系统。图4是该用于图像处理的图像数据格式转换系统的结构示意图。具体地说，如图4所示，该用于图像处理的图像数据格式转换系统包括以下模块：

参数设置模块，用于设置图像操作类型和该图像操作之后的图像数据格式。

顺序调整模块，用于调整图像数据分量的存储位置顺序，以形成与参数设置模块所设置的图像操作类型和图像数据格式相适应的图像数据格式。

为了更好地阐述本技术方案，同时给出如图5所示的该图像处理的图像数据格式转换系统的数据流图予以参考。

第一实施方式是与本实施方式相对应的方法实施方式，本实施方式可与第一实施方式互相配合实施。第一实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第一实施方式中。

本发明第四实施方式涉及一种用于图像处理的图像数据格式转换系统。图6是该用于图像处理的图像数据格式转换系统的结构示意图。

第四实施方式在第三实施方式的基础上进行了改进，主要改进之处在于：当进行图像操作前后的图像数据的图像数据格式不相同时，在图像操作前先重组图像数据分量的存储顺序，而无需在图像操作后分别提取图像数据分量再进行重组，在保持操作前后图像保持固有真度（或失真度一定）的条件下，可以进一步降低图像操作复杂度，提高图像处理速度和减少内存消耗。以图像数据中的一个像素或者相邻的几个像素为处理颗粒进行图像操作，进行对应的存储顺序调整，且可以在图像数据由其他格式(例如RGB格式)转换为YUV格式的过程中实现，进一步提高了图像处理效率。由于YUV图像数据格式在图像处理、传输、存储等领域的广泛使用，所以当为YUV图像数据格式时，可以提高该转换方法的实用性和适用性。具体地说：

图像处理模块进行图像操作的前后图像数据的图像数据格式不相同。

此外，可以理解，在设置图像操作类型再进行相应的图像操作后，操作后得到的NV12图像数据格式的图像数据相较于原始YUY2图像数据格式的图像数据大小，亮度分量Y分量个数及大小保持不变，对应地减少了色度分量U和V图像数据分量的个数及大小，在这样一个操作前后图像保持固有真度（或失真度一定）的条件下，本技术方案较现有技术仍然可以达到相应地降低图像操作复杂度，提高图像处理速度和减少内存消耗的技术效果。

用于图像处理的图像数据格式转换系统，还包括：

判断模块，用于判断图像数据在图像操作之前的图像数据格式与该图像操作之后的图像数据格式是否相同。

如图6所示，顺序调整模块，还包括以下子模块：

确定子模块，用于将图像数据中的一个像素或者相邻的几个像素确定为图像调整颗粒。

调整子模块，用于根据图像操作类型和该图像操作之后的图像数据格式，对应地对图像数据逐图像调整颗粒进行存储顺序的调整。

图像数据格式为YUV图像数据格式。

此外，可以理解，本发明中，YUV图像数据格式是一个比较笼统的说法，根据其中的Y、U和V分量的具体排列方式，可以将YUV图像数据格式分为很多种具体的格式，常见的YUV图像数据格式有YUY2，YUYV，YV12或NV12格式等等。

第二实施方式是与本实施方式相对应的方法实施方式，本实施方式可与第二实施方式互相配合实施。第二实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第二实施方式中。

需要说明的是，本发明各设备实施方式中提到的各模块都是逻辑模块，在物理上，一个逻辑模块可以是一个物理模块，也可以是一个物理模块的一部分，还可以以多个物理模块的组合实现，这些逻辑模块本身的物理实现方式并不是最重要的，这些逻辑模块所实现的功能的组合才是解决本发明所提出的技术问题的关键。此外，为了突出本发明的创新部分，本发明上述各设备实施方式并没有将与解决本发明所提出的技术问题关系不太密切的模块引入，这并不表明上述设备实施方式并不存在其它的模块。

虽然通过参照本发明的某些优选实施方式，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims

1.一种用于图像处理的图像数据格式转换方法，其特征在于，包括以下步骤：

设置图像操作类型和该图像操作之后的图像数据格式；

调整图像数据分量的存储位置顺序，以形成与所设置的图像操作类型和图像数据格式相适应的图像数据格式；

根据所述图像操作类型，对应地对经调整的图像数据进行图像操作，使得经图像操作后的图像数据格式与所设置的图像数据格式一致。

2.根据权利要求1所述的用于图像处理的图像数据格式转换方法，其特征在于，在所述根据图像操作类型，对应地对经调整的图像数据进行图像操作的步骤中，进行图像操作的前后图像数据的图像数据格式不相同。

3.根据权利要求1所述的用于图像处理的图像数据格式转换方法，其特征在于，在所述调整图像数据分量的存储位置顺序的步骤之前，还包括以下步骤：

4.根据权利要求1所述的用于图像处理的图像数据格式转换方法，其特征在于，所述调整图像数据分量的存储位置顺序的步骤，还包括以下子步骤：

根据图像操作类型和图像数据格式，对应地对图像数据分量逐所述图像调整颗粒进行存储位置顺序的调整。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的用于图像处理的图像数据格式转换方法，其特征在于，所述图像数据格式为YUV图像数据格式。

6.一种用于图像处理的图像数据格式转换系统，其特征在于，包括以下模块：

顺序调整模块，用于调整图像数据分量的存储位置顺序，以形成与所述参数设置模块所设置的图像操作类型和图像数据格式相适应的图像数据格式；

图像处理模块，用于根据所述参数设置模块所设置的操作类型，对应地对经所述顺序调整模块所调整的图像数据进行图像操作，使得经图像操作后的图像数据格式与所述参数设置模块所设置的图像数据格式一致。

7.根据权利要求6所述的用于图像处理的图像数据格式转换系统，其特征在于，所述图像处理模块进行图像操作的前后图像数据的图像数据格式不相同。

8.根据权利要求6所述的用于图像处理的图像数据格式转换系统，其特征在于，还包括：

9.根据权利要求6所述的用于图像处理的图像数据格式转换系统，其特征在于，所述顺序调整模块，还包括以下子模块：

确定子模块，用于将图像数据中的一个像素或者相邻的几个像素确定为图像调整颗粒；

调整子模块，用于根据图像操作类型和图像数据格式，对应地对图像数据分量逐所述图像调整颗粒进行存储位置顺序的调整。

10.根据权利要求6至9中任一项所述的用于图像处理的图像数据格式转换系统，其特征在于，所述图像数据格式为YUV图像数据格式。