CN104065999A - 可实现图像旋转的图像处理组件及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可实现图像旋转的图像处理组件及方法，包括解码单元、图像处理单元和编码单元：解码单元用于接收原始图像信号，并将其转换为数字RGB信号输出；图像处理单元用于对数字RGB信号进行裁剪、帧率转换、旋转、缩放；编码单元用于接收处理后的数字RGB信号，并将其转换为处理后的图像信号，输出至外部显示设备。图像处理单元包括裁剪、第一帧率转换、旋转、缩放、第二帧率转换和信号输出模块。本发明可对图像信号进行裁剪、旋转和缩放等处理，可实现智能终端与外部显示设备屏显内容的同步、无黑边显示；经帧率转换为与外部显示设备相匹配的帧率，使图像信号中的动态画面过度更加平滑，更易于提升人眼的观看感受。

Description

可实现图像旋转的图像处理组件及方法

技术领域

本发明涉及图像处理领域，特别是涉及一种可实现图像旋转的图像处理组件及方法。

背景技术

随着科学技术的不断发展和人们生活水平的不断提高，智能手机、平板电脑等智能终端的功能也越来越齐全，现在主流的智能终端产品都提供了屏显内容同步到电视机、投影仪等外部显示设备进行显示的功能。例如，苹果设备采用apple digital av adapter数据线、安卓设备采用MHL视频转接线，可以将智能手机或pad的屏显内容同步到外部显示设备上。

但是，在智能终端与外部显示设备同步显示过程中，若智能终端横向放置，外部显示设备的图像能与智能终端同向显示，但不能全屏显示，会存在黑边，如图1所示。

人们在使用手机时通常习惯将手机竖直放置，在竖直放置的情况下，外部显示设备的图像不能与手机屏显内容同向显示，会存在更明显的黑边现象；在特定的应用中，若将外部显示设备竖直放置，显示画面亦不能竖直显示，如图2所示。

总体而言，不经过图像处理和转接，无法实现智能终端与外部显示设备屏显内容的同步、无黑边显示。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种可实现图像旋转的图像处理组件及方法，无需对现有的智能终端做任何更改，即可实现智能终端与外部显示设备屏显内容的同步、无黑边显示。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：可实现图像旋转的图像处理组件，用于接收智能终端输出的原始图像信号，并输出处理后的图像信号至外部显示设备，它包括解码单元、图像处理单元和编码单元：

所述的解码单元用于接收智能终端输出的原始图像信号，并将其转换为数字RGB信号输出；

所述的图像处理单元用于接收编码单元输出的数字RGB信号，对数字RGB信号进行裁剪、帧率转换、旋转、缩放后，输出处理后的数字RGB信号；

所述的编码单元用于接收处理后的数字RGB信号，并将其转换为处理后的图像信号，输出至外部显示设备。

所述的图像处理单元包括裁剪模块、第一帧率转换模块、旋转模块、缩放模块、第二帧率转换模块和信号输出模块：

所述的裁剪模块用于根据后端处理的需要，将解码单元输出的数字RGB信号的分辨率裁剪为后端处理所需的分辨率；

所述的第一帧率转换模块用于将裁剪模块输出信号的帧率转换为后端处理所需的帧率；

所述的旋转模块用于根据外部显示设备的显示方向对第一帧率转换模块输出的信号进行任意角度的旋转。

所述的缩放模块用于根据外部显示设备的显示面积对旋转模块输出的信号进行缩放；

所述的第二帧率转换模块用于将缩放模块输出的图像帧率转换为与外部显示设备相匹配的帧率；

所述的信号输出模块用于将第二帧率转换模块输出的处理后的数字RGB信号输出至编码单元。

所述的图像处理单元还包括内存控制器，第一帧率转换模块和第二帧率转换模块分别通过内存控制器与内存储器相连。

所述的内存控制器为DDR3控制器。

所述的图像处理单元还包括时序发生模块，时序发生模块的输出与信号输出模块相连。

所述的图像处理单元由现场可编程门阵列FPGA逻辑程序实现。

可实现图像旋转的图像处理组件实现图像旋转的方法，它包括以下步骤：

S1：原始图像信号解码：

智能终端输出原始图像信号到解码单元，解码单元将该原始图像信号转换为数字RGB信号；

S2：数字RGB信号处理：

图像处理单元接收来自编码单元的数字RGB信号，并对该数字RGB信号进行裁剪、帧率转换、旋转和缩放处理，得到处理后的数字RGB信号；

S3：处理后的数字RGB信号编码：

编码单元接收到该处理后的数字RGB信号，并将其转换为处理后的图像信号，输出至外部显示设备。

所述的数字RGB信号处理步骤包括以下子步骤：

S201：裁剪：

裁剪模块根据后端处理的需要，将解码单元输出的数字RGB信号的分辨率裁剪为后端处理所需的分辨率；

S202：第一次帧率转换：

第一帧率转换模块将裁剪模块输出信号的帧率转换为后端处理所需的帧率；

S203：旋转：

旋转模块根据外部显示设备的显示方向对第一帧率转换模块输出的信号进行旋转；

S204：缩放：

缩放模块根据外部显示设备的显示面积对旋转模块输出的信号进行缩放；

S205：第二次帧率转换：

第二帧率转换模块将缩放模块输出的图像帧率转换为与外部显示设备相匹配的帧率；

S206：信号输出：

信号输出模块将第二帧率转换模块输出的处理后的数字RGB信号输出至编码单元。

所述的裁剪步骤包括以下子步骤：在解码单元输出的数字RGB信号中DE信号的基础上对行列进行计数，在设置的裁剪范围到达后产生一个新的DE信号。

所述的帧率转换步骤包括以下子步骤：

（1）当输出的帧率较输入的帧率快时，通过在输入帧之间插入帧来实现所需要的帧率；

（2）当输出的帧率较输入的帧率慢时，通过抽取输入帧中的帧来实现所需要的帧率。

本发明的有益效果是：

1）本发明可以对智能终端输出的图像信号进行裁剪、旋转和缩放等处理，再送到外部显示设备进行显示，可实现智能终端与外部显示设备屏显内容的同步、无黑边显示；

2）经旋转和缩放后的信号在输出前经第二帧率转换模块转换为与外部显示设备相匹配的帧率，使图像信号中的动态画面过度更加平滑，更易于提升人眼的观看感受；

3）DDR3控制器用于完成对DDR3内存的读写操作，协调多路信号读写DDR3时的带宽申请、仲裁、数据读写控制等，图像处理组件的工作稳定性高、可靠性高；

4）较采用基于ARM的嵌入式系统实现图像旋转的方案而言，解决了延时较大和无法实现图像缩放功能的问题。

附图说明

图1为现有技术中水平放置的智能终端连接到外部显示设备的显示效果示意图；

图2为现有技术中竖直放置的智能终端连接到外部显示设备的显示效果示意图；

图3为本发明图像处理组件结构示意框图；

图4为本发明图像处理单元结构示意框图；

图5为图像处理组件实现图像旋转的方法流程图；

图6为数字RGB信号处理步骤流程图。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

如图3所示，可实现图像旋转的图像处理组件，用于接收智能终端输出的原始图像信号（HDMI或MHL等信号），并输出处理后的图像信号（HDMI或VGA等信号）至外部显示设备，它包括解码单元、图像处理单元和编码单元：所述的解码单元用于接收智能终端输出的原始图像信号，并将其转换为数字RGB信号输出；所述的图像处理单元用于接收编码单元输出的数字RGB信号，对数字RGB信号进行裁剪、帧率转换、旋转、缩放后，输出处理后的数字RGB信号；所述的编码单元用于接收处理后的数字RGB信号，并将其转换为处理后的图像信号，输出至外部显示设备。

如图4所示，所述的图像处理单元包括裁剪模块、第一帧率转换模块、旋转模块、缩放模块、第二帧率转换模块和信号输出模块：

所述的裁剪模块用于根据后端处理的需要，将解码单元输出的数字RGB信号的分辨率裁剪为后端处理所需的分辨率；主要实现原理是在原输入DE信号的基础上对行列进行计数，在设置的裁剪范围到达后产生一个新的DE信号，从而达到裁剪的效果。

所述的第一帧率转换模块用于将裁剪模块输出信号的帧率转换为后端处理所需的帧率；当输出的帧率较输入的帧率快时，通过在输入帧之间插入相应的帧来实现所需要的帧率；当输出的帧率较输入的帧率慢时，通过抽取输入帧中相应的帧来实现所需要的帧率。例如，需将输入信号帧率为30Hz的图像转换为50Hz的图像时，在接收到30HZ信号输入时，通过插入帧的方式将输入图像信号的CLK、HS、VS、DE信号同步到FPGA内部时序发生模块相应的CLK、HS、VS、DE频率和相位下，再将图像数据进行帧率转换。

所述的旋转模块用于根据外部显示设备的显示方向对第一帧率转换模块输出的信号进行任意角度旋转（一般旋转90°）；

所述的缩放模块用于根据外部显示设备的显示面积对旋转模块输出的信号进行缩放；

所述的第二帧率转换模块用于将缩放模块输出的图像帧率转换为与外部显示设备相匹配的帧率；第二帧率转换模块的原理同第一帧率转换模块，其负责将经旋转和缩放处理后的图像帧率转换为与外部显示设备相匹配的帧率，使图像信号中的动态画面过度更加平滑，更易于提升人眼的观看感受。

所述的信号输出模块用于将第二帧率转换模块输出的处理后的数字RGB信号输出至编码单元。

所述的图像处理单元还包括内存控制器，第一帧率转换模块和第二帧率转换模块分别通过内存控制器与内存储器相连。所述的内存控制器为DDR3控制器，DDR3控制器主要用于完成对DDR3内存的读写操作，协调多路信号读写DDR3时的带宽申请、仲裁、数据读写控制等。

所述的图像处理单元还包括时序发生模块，时序发生模块的输出与信号输出模块相连。

所述的图像处理单元由现场可编程门阵列FPGA逻辑程序实现。

如图5所示，可实现图像旋转的图像处理组件实现图像旋转的方法，它包括以下步骤：

S1：原始图像信号解码：

智能终端输出原始图像信号到解码单元，解码单元将该原始图像信号转换为数字RGB信号；

S2：数字RGB信号处理：

图像处理单元接收来自编码单元的数字RGB信号，并对该数字RGB信号进行裁剪、帧率转换、旋转和缩放处理，得到处理后的数字RGB信号；

S3：处理后的数字RGB信号编码：

编码单元接收到该处理后的数字RGB信号，并将其转换为处理后的图像信号，输出至外部显示设备。

如图6所示，所述的数字RGB信号处理步骤包括以下子步骤：

S201：裁剪：

裁剪模块根据后端处理的需要，将解码单元输出的数字RGB信号的分辨率裁剪为后端处理所需的分辨率；

S202：第一次帧率转换：

第一帧率转换模块将裁剪模块输出信号的帧率转换为后端处理所需的帧率；

S203：旋转：

旋转模块根据外部显示设备的显示方向对第一帧率转换模块输出的信号进行任意角度旋转；

S204：缩放：

缩放模块根据外部显示设备的显示面积对旋转模块输出的信号进行缩放；

S205：第二次帧率转换：

第二帧率转换模块将缩放模块输出的图像帧率转换为与外部显示设备相匹配的帧率；

S206：信号输出：

信号输出模块将第二帧率转换模块输出的处理后的数字RGB信号输出至编码单元。

所述的裁剪步骤包括以下子步骤：在解码单元输出的数字RGB信号中DE信号的基础上对行列进行计数，在设置的裁剪范围到达后产生一个新的DE信号。

所述的帧率转换步骤包括以下子步骤：

（1）当输出的帧率较输入的帧率快时，通过在输入帧之间插入帧来实现所需要的帧率；

（2）当输出的帧率较输入的帧率慢时，通过抽取输入帧中的帧来实现所需要的帧率。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.可实现图像旋转的图像处理组件，用于接收智能终端输出的原始图像信号，并输出处理后的图像信号至外部显示设备，其特征在于：它包括解码单元、图像处理单元和编码单元：

所述的解码单元用于接收智能终端输出的原始图像信号，并将其转换为数字RGB信号输出；

所述的图像处理单元用于接收编码单元输出的数字RGB信号，对数字RGB信号进行裁剪、帧率转换、旋转、缩放后，输出处理后的数字RGB信号；

所述的编码单元用于接收处理后的数字RGB信号，并将其转换为处理后的图像信号，输出至外部显示设备。

2.根据权利要求1所述的可实现图像旋转的图像处理组件，其特征在于：所述的图像处理单元包括裁剪模块、第一帧率转换模块、旋转模块、缩放模块、第二帧率转换模块和信号输出模块：

所述的裁剪模块用于根据后端处理的需要，将解码单元输出的数字RGB信号的分辨率裁剪为后端处理所需的分辨率；

所述的第一帧率转换模块用于将裁剪模块输出信号的帧率转换为后端处理所需的帧率；

所述的旋转模块用于根据外部显示设备的显示方向对第一帧率转换模块输出的信号进行旋转；

所述的缩放模块用于根据外部显示设备的显示面积对旋转模块输出的信号进行缩放；

所述的第二帧率转换模块用于将缩放模块输出的图像帧率转换为与外部显示设备相匹配的帧率；

所述的信号输出模块用于将第二帧率转换模块输出的处理后的数字RGB信号输出至编码单元。

3.根据权利要求2所述的可实现图像旋转的图像处理组件，其特征在于：所述的图像处理单元还包括内存控制器，第一帧率转换模块和第二帧率转换模块分别通过内存控制器与内存储器相连。

4.根据权利要求3所述的可实现图像旋转的图像处理组件，其特征在于：所述的内存控制器为DDR3控制器。

5.根据权利要求2所述的可实现图像旋转的图像处理组件，其特征在于：所述的图像处理单元还包括时序发生模块，时序发生模块的输出与信号输出模块相连。

6.根据权利要求1所述的可实现图像旋转的图像处理组件，其特征在于：所述的图像处理单元由现场可编程门阵列FPGA逻辑程序实现。

7.可实现图像旋转的图像处理组件实现图像旋转的方法，其特征在于：它包括以下步骤：

S1：原始图像信号解码：

智能终端输出原始图像信号到解码单元，解码单元将该原始图像信号转换为数字RGB信号；

S2：数字RGB信号处理：

图像处理单元接收来自编码单元的数字RGB信号，并对该数字RGB信号进行裁剪、帧率转换、旋转和缩放处理，得到处理后的数字RGB信号；

S3：处理后的数字RGB信号编码：

编码单元接收到该处理后的数字RGB信号，并将其转换为处理后的图像信号，输出至外部显示设备。

8.根据权利要求7所述的可实现图像旋转的图像处理组件实现图像旋转的方法，其特征在于：所述的数字RGB信号处理步骤包括以下子步骤：

S201：裁剪：

裁剪模块根据后端处理的需要，将解码单元输出的数字RGB信号的分辨率裁剪为后端处理所需的分辨率；

S202：第一次帧率转换：

第一帧率转换模块将裁剪模块输出信号的帧率转换为后端处理所需的帧率；

S203：旋转：

旋转模块根据外部显示设备的显示方向对第一帧率转换模块输出的信号进行旋转；

S204：缩放：

缩放模块根据外部显示设备的显示面积对旋转模块输出的信号进行缩放；

S205：第二次帧率转换：

第二帧率转换模块将缩放模块输出的图像帧率转换为与外部显示设备相匹配的帧率；

S206：信号输出：

信号输出模块将第二帧率转换模块输出的处理后的数字RGB信号输出至编码单元。

9.根据权利要求8所述的可实现图像旋转的图像处理组件实现图像旋转的方法，其特征在于：所述的裁剪步骤包括以下子步骤：在解码单元输出的数字RGB信号中DE信号的基础上对行列进行计数，在设置的裁剪范围到达后产生一个新的DE信号。

10.根据权利要求8所述的可实现图像旋转的图像处理组件实现图像旋转的方法，其特征在于：所述的帧率转换步骤包括以下子步骤：

（1）当输出的帧率较输入的帧率快时，通过在输入帧之间插入帧来实现所需要的帧率；

（2）当输出的帧率较输入的帧率慢时，通过抽取输入帧中的帧来实现所需要的帧率。