CN106373113A - 一种超高清超广角鱼眼图像质量自动检测的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种超高清超广角鱼眼图像质量自动检测的方法及装置，方法包括：MIPI摄像头模组获取视频信号，并转化为MIPI信号输入至FPGA主控模组；其中，MIPI为移动产业处理器接口；FPGA为现场可编程门阵列；FPGA主控模组根据MIPI协议解析对MIPI信号进行解析并合成得到有效数据，对有效数据进行图像质量自动检测得到用于评价图像质量的评分数据，并根据PCI‑E2.0协议对视频信号、及评分数据进行编码；PC机接收编码后的视频信号、及评分数据，并显示。本发明实现了高速MIPI信号的接收及解析，实现了大数据量、高速、实时的图像质量自动分析功能。
Description
技术领域
本发明涉及图像信息检测技术领域，尤其涉及一种超高清超广角鱼眼图像质量自动检测的方法及装置。
背景技术
对于超高分辨率的Sensor传输接口，原来的DVP传输方式已经无法满足要求，越来越多的摄像头采用多路MIPI传输方式。FPGA要实现超高清图像信号的处理必须先接入图像信号。但是FPGA和MIPI的物理层并不兼容，从而导致MIPI信号无法直接输入到FPGA，业界比较普遍的做法是先把MIPI信号转换成LVDS信号再接进FPGA。对输出的超高清超广角图像质量分析的普遍做法是把视频接进上位机用人眼进行判断。
把MIPI信号转换成LVDS信号再接进FPGA的做法成本比较高，电路中转换芯片所占的面积也比较大；对输出图像再进行人眼分析判断时存在以下缺点：1）效率低下，不适合产线量产；2）个人的主观意识会影响判断结果；3）很难对超广角鱼眼镜头图像进行质量自动判断；4）数据量太大，处理实时性不够。
因此，现有技术还有待改进和发展。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种超高清超广角鱼眼图像质量自动检测的方法及装置，旨在解决现有技术中对输出图像再进行人眼分析判断时，效率低下、个人的主观意识会影响判断结果、无法进行自动判断且处理实时性不够的问题。
为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：
一种超高清超广角鱼眼图像质量自动检测的方法，其中，所述方法包括以下步骤：
A、MIPI摄像头模组获取视频信号，并转化为MIPI信号输入至FPGA主控模组；其中，MIPI为移动产业处理器接口；FPGA为现场可编程门阵列；
B、FPGA主控模组根据MIPI协议对MIPI信号进行解析并合成得到有效数据，对有效数据进行图像质量自动检测得到用于评价图像质量的评分数据，并根据PCI-E2.0协议对视频信号、及评分数据进行编码；
C、PC机接收编码后的视频信号、及评分数据，并显示。
所述超高清超广角鱼眼图像质量自动检测的方法，其中，所述步骤A中通过与MIPI摄像头模组连接的鱼眼镜头采集视频信号， 并经电平转换电路转换后接入FPGA主控模组的差分接口和单端接口。
所述超高清超广角鱼眼图像质量自动检测的方法，其中，所述步骤B具体包括：
B1、将由FPGA主控模组的差分接口接收的差分信号转化为单端信号，并通过相位调整找出同步码；
B2、将同步码根据MIPI协议进行解析，并合成得到1路8位的有效数据；
B3、图像对比度检测模块对有效数据中的超高清超广角图像经白平衡算法处理后，用Region Contrast算法进行对比度计算，得到鱼眼图像对比度得分；
B4、图像清晰度检测模块根据灰度差分法的视频图像清晰度评价函数对有效数据进行清晰度计算，得到鱼眼图像清晰度得分；
B5、图像畸变检测模块根据标定模板法，建立径向畸变模型，计算得到鱼眼图像畸变得分；
B6、图像色彩饱和度检测模块根据区域梯度方向特征的检测算法，计算得到鱼眼图像色彩饱和度得分；
B7、图像分辨力检测模块根据正交离散加直方图的检测算法，计算得到鱼眼图像分辨力得分；
B8、获取至少包括鱼眼图像对比度得分、鱼眼图像清晰度得分、鱼眼图像畸变得分、鱼眼图像色彩饱和度得分及鱼眼图像分辨力得分的评分数据，对视频信号、及评分数据根据PCI-E2.0协议进行编码再传输至PC机。
所述超高清超广角鱼眼图像质量自动检测的方法，其中，所述步骤B8中通过FPGA主控模组的状态机模式控制同步SLAVEFIFO接口的读写来进行PCI-E2.0数据编码。
所述超高清超广角鱼眼图像质量自动检测的方法，其中，所述步骤B8中还将所述评分数据存储在DDR3内存中。
一种超高清超广角鱼眼图像质量自动检测的装置，其中，包括：
MIPI摄像头模组，用于获取视频信号，并转化为MIPI信号输入至FPGA主控模组；其中，MIPI为移动产业处理器接口；FPGA为现场可编程门阵列；
FPGA主控模组，用于根据MIPI协议对MIPI信号进行解析并合成得到有效数据，对有效数据进行图像质量自动检测得到用于评价图像质量的评分数据，并根据PCI-E2.0协议对视频信号、及评分数据进行编码；
PC机，用于接收编码后的视频信号、及评分数据，并显示。
所述超高清超广角鱼眼图像质量自动检测的装置，其中，所述MIPI摄像头模组中通过与MIPI摄像头模组连接的鱼眼镜头采集视频信号， 并经电平转换电路转换后接入FPGA主控模组的差分接口和单端接口。
所述超高清超广角鱼眼图像质量自动检测的装置，其中，所述FPGA主控模组具体包括：
信号转换模块，用于将由FPGA主控模组的差分接口接收的差分信号转化为单端信号，并通过相位调整找出同步码；
解析模块，用于将同步码根据MIPI协议进行解析，并合成得到1路8位的有效数据；
图像对比度检测模块，用于对有效数据中的超高清超广角图像经白平衡算法处理后，用Region Contrast算法进行对比度计算，得到鱼眼图像对比度得分；
图像清晰度检测模块，用于根据灰度差分法的视频图像清晰度评价函数对有效数据进行清晰度计算，得到鱼眼图像清晰度得分；
图像畸变检测模块，用于根据标定模板法，建立径向畸变模型，计算得到鱼眼图像畸变得分；
图像色彩饱和度检测模块，用于根据区域梯度方向特征的检测算法，计算得到鱼眼图像色彩饱和度得分；
图像分辨力检测模块，用于根据正交离散加直方图的检测算法，计算得到鱼眼图像分辨力得分；
编码模块，用于获取至少包括鱼眼图像对比度得分、鱼眼图像清晰度得分、鱼眼图像畸变得分、鱼眼图像色彩饱和度得分及鱼眼图像分辨力得分的评分数据，对视频信号、及评分数据根据PCI-E2.0协议进行编码再传输至PC机。
所述超高清超广角鱼眼图像质量自动检测的装置，其中，所述步骤编码模块中通过FPGA主控模组的状态机模式控制同步SLAVEFIFO接口的读写来进行PCI-E2.0数据编码。
所述超高清超广角鱼眼图像质量自动检测的装置，其中，所述编码模块中还用于将所述评分数据存储在DDR3内存中。
本发明所述的超高清超广角鱼眼图像质量自动检测的方法及装置，方法包括：MIPI摄像头模组获取视频信号，并转化为MIPI信号输入至FPGA主控模组；其中，MIPI为移动产业处理器接口；FPGA为现场可编程门阵列；FPGA主控模组根据MIPI协议解析对MIPI信号进行解析并合成得到有效数据，对有效数据进行图像质量自动检测得到用于评价图像质量的评分数据，并根据PCI-E2.0协议对视频信号、及评分数据进行编码；PC机接收编码后的视频信号、及评分数据，并显示。本发明实现了高速MIPI信号的接收及解析，实现了大数据量、高速、实时的图像质量自动分析功能。
附图说明
图1为本发明所述超高清超广角鱼眼图像质量自动检测的方法较佳实施例的流程图。
图2为本发明所述超高清超广角鱼眼图像质量自动检测的装置较佳实施例的结构框图。
具体实施方式
本发明提供一种超高清超广角鱼眼图像质量自动检测的方法及装置，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参考图1，其为本发明所述超高清超广角鱼眼图像质量自动检测的方法较佳实施例的流程图。如图1所示，所述超高清超广角鱼眼图像质量自动检测的方法，包括以下步骤：
步骤S100、MIPI摄像头模组获取视频信号，并转化为MIPI信号输入至FPGA主控模组；其中，MIPI为移动产业处理器接口；FPGA为现场可编程门阵列；
步骤S200、FPGA主控模组根据MIPI协议对MIPI信号进行解析并合成得到有效数据，对有效数据进行图像质量自动检测得到用于评价图像质量的评分数据，并根据PCI-E2.0协议对视频信号、及评分数据进行编码；
步骤S300、PC机接收编码后的视频信号、及评分数据，并显示。
具体实施时，所述FPGA主控模组采用型号为XilinxARTIX-7 、XC7A200T的FPGA。
本发明的实施例中，通过简单的电路转换实现FPGA对MIPI信号的接收，并通过算法实现鱼眼镜头视频图像质量的自动分析，最后把分析结果和原图像实时传送给PC机。本发明所述的超高清超广角鱼眼图像质量自动检测的方法，实现了以下技术效果：
1）FPGA实现高速MIPI信号的接收及解析技术。在电路上无需信号转换芯片，只需通过几个电阻做简单转换即可实现MIPI信号的接收，并用FPGA的并行运算实现差分数据的实时串并转换和协议解析。
2）超高分辨率超广角的鱼眼视频图像质量的实时自动分析算法。包括视频图像对比度检测、清晰度检测、畸变检测、色彩饱和度检测、分辨力检测。
3）可实现把8K超画质的无损视频数据和图像质量分析结果传输给高端PC机。
进一步的，在所述超高清超广角鱼眼图像质量自动检测的方法中，所述步骤S100中通过与MIPI摄像头模组连接的鱼眼镜头采集视频信号， 并经电平转换电路转换后接入FPGA主控模组的差分接口和单端接口。
所述超高清超广角鱼眼图像质量自动检测的方法，其中，所述步骤S200具体包括：
步骤S201、将由FPGA主控模组的差分接口接收的差分信号转化为单端信号，并通过相位调整找出同步码；
步骤S202、将同步码根据MIPI协议进行解析，并合成得到1路8位的有效数据；
步骤S203、图像对比度检测模块对有效数据中的超高清超广角图像经白平衡算法处理后，用Region Contrast算法进行对比度计算，得到鱼眼图像对比度得分；
步骤S204、图像清晰度检测模块根据灰度差分法的视频图像清晰度评价函数对有效数据进行清晰度计算，得到鱼眼图像清晰度得分；
步骤S205、图像畸变检测模块根据标定模板法，建立径向畸变模型，计算得到鱼眼图像畸变得分；
步骤S206、图像色彩饱和度检测模块根据区域梯度方向特征的检测算法，计算得到鱼眼图像色彩饱和度得分；
步骤S207、图像分辨力检测模块根据正交离散加直方图的检测算法，计算得到鱼眼图像分辨力得分；
步骤S208、获取至少包括鱼眼图像对比度得分、鱼眼图像清晰度得分、鱼眼图像畸变得分、鱼眼图像色彩饱和度得分及鱼眼图像分辨力得分的评分数据，对视频信号、及评分数据根据PCI-E2.0协议进行编码再传输至PC机。
在步骤S201中，将由FPGA主控模组的差分接口接收的8路差分信号转化为8路8位单端信号，并通过相位调整找出同步码；在步骤S202中，通过MIPI协议解析出有效数据，并合并成1路8位有效数据。
进一步的，在所述超高清超广角鱼眼图像质量自动检测的方法中，，所述步骤S208中通过FPGA主控模组的状态机模式控制同步SLAVEFIFO接口的读写来进行PCI-E2.0数据编码。PCI-E2.0接口的理论单路传输速度达到5Gbps，16路可达80Gbps。X16 PCI-E2.0可以满足8K超高清视频的实时传输。
进一步的，在所述超高清超广角鱼眼图像质量自动检测的方法中，，所述步骤S208中还将所述评分数据存储在DDR3内存中。
基于上述方法实施例，本发明还提供了一种超高清超广角鱼眼图像质量自动检测的装置。如图2所示，所述超高清超广角鱼眼图像质量自动检测的装置，包括：
MIPI摄像头模组100，用于获取视频信号，并转化为MIPI信号输入至FPGA主控模组；其中，MIPI为移动产业处理器接口；FPGA为现场可编程门阵列；
FPGA主控模组200，用于根据MIPI协议对MIPI信号进行解析并合成得到有效数据，对有效数据进行图像质量自动检测得到用于评价图像质量的评分数据，并根据PCI-E2.0协议对视频信号、及评分数据进行编码；
PC机300，用于接收编码后的视频信号、及评分数据，并显示。
进一步的，在所述超高清超广角鱼眼图像质量自动检测的装置中，所述MIPI摄像头模组中通过与MIPI摄像头模组连接的鱼眼镜头采集视频信号， 并经电平转换电路转换后接入FPGA主控模组的差分接口和单端接口。
进一步的，在所述超高清超广角鱼眼图像质量自动检测的装置中，所述FPGA主控模组100具体包括：
信号转换模块，用于将由FPGA主控模组的差分接口接收的差分信号转化为单端信号，并通过相位调整找出同步码；
解析模块，用于将同步码根据MIPI协议进行解析，并合成得到1路8位的有效数据；
图像对比度检测模块，用于对有效数据中的超高清超广角图像经白平衡算法处理后，用Region Contrast算法进行对比度计算，得到鱼眼图像对比度得分；
图像清晰度检测模块，用于根据灰度差分法的视频图像清晰度评价函数对有效数据进行清晰度计算，得到鱼眼图像清晰度得分；
图像畸变检测模块，用于根据标定模板法，建立径向畸变模型，计算得到鱼眼图像畸变得分；
图像色彩饱和度检测模块，用于根据区域梯度方向特征的检测算法，计算得到鱼眼图像色彩饱和度得分；
图像分辨力检测模块，用于根据正交离散加直方图的检测算法，计算得到鱼眼图像分辨力得分；
编码模块，用于获取至少包括鱼眼图像对比度得分、鱼眼图像清晰度得分、鱼眼图像畸变得分、鱼眼图像色彩饱和度得分及鱼眼图像分辨力得分的评分数据，对视频信号、及评分数据根据PCI-E2.0协议进行编码再传输至PC机。
进一步的，在所述超高清超广角鱼眼图像质量自动检测的装置中，所述步骤编码模块中通过FPGA主控模组的状态机模式控制同步SLAVEFIFO接口的读写来进行PCI-E2.0数据编码。
进一步的，在所述超高清超广角鱼眼图像质量自动检测的装置中，所述编码模块中还用于将所述评分数据存储在DDR3内存中。
综上所述，本发明所述的超高清超广角鱼眼图像质量自动检测的方法及装置，方法包括：MIPI摄像头模组获取视频信号，并转化为MIPI信号输入至FPGA主控模组；其中，MIPI为移动产业处理器接口；FPGA为现场可编程门阵列；FPGA主控模组根据MIPI协议解析对MIPI信号进行解析并合成得到有效数据，对有效数据进行图像质量自动检测得到用于评价图像质量的评分数据，并根据PCI-E2.0协议对视频信号、及评分数据进行编码；PC机接收编码后的视频信号、及评分数据，并显示。本发明实现了高速MIPI信号的接收及解析，实现了大数据量、高速、实时的图像质量自动分析功能。
可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及本发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种超高清超广角鱼眼图像质量自动检测的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
A、MIPI摄像头模组获取视频信号，并转化为MIPI信号输入至FPGA主控模组；其中，MIPI为移动产业处理器接口；FPGA为现场可编程门阵列；
B、FPGA主控模组根据MIPI协议对MIPI信号进行解析并合成得到有效数据，对有效数据进行图像质量自动检测得到用于评价图像质量的评分数据，并根据PCI-E2.0协议对视频信号、及评分数据进行编码；
C、PC机接收编码后的视频信号、及评分数据，并显示。
2.根据权利要求1所述超高清超广角鱼眼图像质量自动检测的方法，其特征在于，所述步骤A中通过与MIPI摄像头模组连接的鱼眼镜头采集视频信号， 并经电平转换电路转换后接入FPGA主控模组的差分接口和单端接口。
3.根据权利要求2所述超高清超广角鱼眼图像质量自动检测的方法，其特征在于，所述步骤B具体包括：
B1、将由FPGA主控模组的差分接口接收的差分信号转化为单端信号，并通过相位调整找出同步码；
B2、将同步码根据MIPI协议进行解析，并合成得到1路8位的有效数据；
B3、图像对比度检测模块对有效数据中的超高清超广角图像经白平衡算法处理后，用Region Contrast算法进行对比度计算，得到鱼眼图像对比度得分；
B4、图像清晰度检测模块根据灰度差分法的视频图像清晰度评价函数对有效数据进行清晰度计算，得到鱼眼图像清晰度得分；
B5、图像畸变检测模块根据标定模板法，建立径向畸变模型，计算得到鱼眼图像畸变得分；
B6、图像色彩饱和度检测模块根据区域梯度方向特征的检测算法，计算得到鱼眼图像色彩饱和度得分；
B7、图像分辨力检测模块根据正交离散加直方图的检测算法，计算得到鱼眼图像分辨力得分；
B8、获取至少包括鱼眼图像对比度得分、鱼眼图像清晰度得分、鱼眼图像畸变得分、鱼眼图像色彩饱和度得分及鱼眼图像分辨力得分的评分数据，对视频信号、及评分数据根据PCI-E2.0协议进行编码再传输至PC机。
4.根据权利要求3所述超高清超广角鱼眼图像质量自动检测的方法，其特征在于，所述步骤B8中通过FPGA主控模组的状态机模式控制同步SLAVEFIFO接口的读写来进行PCI-E2.0数据编码。
5.根据权利要求3所述超高清超广角鱼眼图像质量自动检测的方法，其特征在于，所述步骤B8中还将所述评分数据存储在DDR3内存中。
6.一种超高清超广角鱼眼图像质量自动检测的装置，其特征在于，包括：
MIPI摄像头模组，用于获取视频信号，并转化为MIPI信号输入至FPGA主控模组；其中，MIPI为移动产业处理器接口；FPGA为现场可编程门阵列；
FPGA主控模组，用于根据MIPI协议对MIPI信号进行解析并合成得到有效数据，对有效数据进行图像质量自动检测得到用于评价图像质量的评分数据，并根据PCI-E2.0协议对视频信号、及评分数据进行编码；
PC机，用于接收编码后的视频信号、及评分数据，并显示。
7.根据权利要求1所述超高清超广角鱼眼图像质量自动检测的装置，其特征在于，所述MIPI摄像头模组中通过与MIPI摄像头模组连接的鱼眼镜头采集视频信号， 并经电平转换电路转换后接入FPGA主控模组的差分接口和单端接口。
8.根据权利要求7所述超高清超广角鱼眼图像质量自动检测的装置，其特征在于，所述FPGA主控模组具体包括：
信号转换模块，用于将由FPGA主控模组的差分接口接收的差分信号转化为单端信号，并通过相位调整找出同步码；
解析模块，用于将同步码根据MIPI协议进行解析，并合成得到1路8位的有效数据；
图像对比度检测模块，用于对有效数据中的超高清超广角图像经白平衡算法处理后，用Region Contrast算法进行对比度计算，得到鱼眼图像对比度得分；
图像清晰度检测模块，用于根据灰度差分法的视频图像清晰度评价函数对有效数据进行清晰度计算，得到鱼眼图像清晰度得分；
图像畸变检测模块，用于根据标定模板法，建立径向畸变模型，计算得到鱼眼图像畸变得分；
图像色彩饱和度检测模块，用于根据区域梯度方向特征的检测算法，计算得到鱼眼图像色彩饱和度得分；
图像分辨力检测模块，用于根据正交离散加直方图的检测算法，计算得到鱼眼图像分辨力得分；
编码模块，用于获取至少包括鱼眼图像对比度得分、鱼眼图像清晰度得分、鱼眼图像畸变得分、鱼眼图像色彩饱和度得分及鱼眼图像分辨力得分的评分数据，对视频信号、及评分数据根据PCI-E2.0协议进行编码再传输至PC机。
9.根据权利要求8所述超高清超广角鱼眼图像质量自动检测的装置，其特征在于，所述步骤编码模块中通过FPGA主控模组的状态机模式控制同步SLAVEFIFO接口的读写来进行PCI-E2.0数据编码。
10.根据权利要求8所述超高清超广角鱼眼图像质量自动检测的装置，其特征在于，所述编码模块中还用于将所述评分数据存储在DDR3内存中。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| DD01 | Delivery of document by public notice |
Addressee: Xue Liantong Document name: Notice of commencement of preservation procedure |
|
| DD01 | Delivery of document by public notice |