CN107566772B

CN107566772B - 自适应分辨率的图像处理方法及装置

Info

Publication number: CN107566772B
Application number: CN201710586831.5A
Authority: CN
Inventors: 宫睿; 向健勇; 蒋金红; 程思; 刘小敏
Original assignee: Xian University of Electronic Science and Technology
Current assignee: Xian University of Electronic Science and Technology
Priority date: 2017-07-18
Filing date: 2017-07-18
Publication date: 2019-10-11
Anticipated expiration: 2037-07-18
Also published as: CN107566772A

Abstract

本发明涉及一种自适应分辨率的图像处理方法及装置，该图像处理方法包括：获取源图像；将所述源图像由低压差分信号转换为TTL信号；对所述TTL信号进行处理形成特定大小的数据块，并在传输至目的位置后对所述数据块进行还原处理。本发明提供了一种自适应分辨率的图像处理方法，该方法先将源图像处理形成特定大小的数据块，在所述数据块传输至目的位置后再将所述数据块解析并还原为源图像，从而实现了前端各种分辨率的图像在后端都可以进行传输，给用户的使用带来了极大的便利。

Description

自适应分辨率的图像处理方法及装置

技术领域

本发明属图像采集领域，特别涉及一种自适应分辨率的图像处理方法及装置。

背景技术

图像采集系统经过多年发展，已经在军事、医疗、工业等领域获得举足轻重的地位。随着集成电路规模的不断提高，图像采集系统正朝向高分辨率、高帧率、高集成度、高可靠性的方向发展。

市场上也出现多种以微处理器为核心的图像采集装置，例如基于ARM芯片的嵌入式图像采集系统，此类型的图像采集系统解决了产品小巧、便携的问题，给用户的使用带来了极大的便利。

但是，该类型的图像采集系统由于受到后端传输端口的限制，只能采用一种分辨率的相机进行图像采集，这也给用户的使用带来了诸多不便。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的一个实施例提供了一种自适应分辨率的图像处理方法，该方法包括：

获取源图像；

将所述源图像由低压差分信号转换为TTL信号；

对所述TTL信号进行处理形成特定大小的数据块，并在传输至目的位置后对所述数据块进行还原处理。

在本发明的一个实施例中，获取源图像，包括：

获取所述源图像的图像信号；其中，所述图像信号为低压差分信号。

在本发明的一个实施例中，所述TTL信号包括行信号与场信号。

在本发明的一个实施例中，对所述TTL信号进行处理形成特定大小的数据块，包括：

从所述TTL信号中获取图像数据；

根据所述TTL信号获取头信息；

将所述数据图像与所述头信息按照设定组合规则并按照所述特定大小整合以生成所述数据块。

在本发明的一个实施例中，根据所述TTL信号生成头信息，包括：

通过统计已发送的所述数据块的数目以获取所述源图像的CSI帧号信息；

在所述场信号有效期间，通过统计所述行信号拉高的次数以获取所述源图像的行分辨率信息；

在所述行信号有效期间，通过统计所述场信号有效数据的个数以获取所述源图像的场分辨率信息；

获取每个数据帧的第一个有效像素在所述源图像中的像素位置信息；

将所述CSI帧号信息、所述行分辨率信息、所述场分辨率信息及所述像素位置信息按照所述设定组合规则进行组合形成所述头信息。

在本发明的一个实施例中，根据所述TTL信号生成头信息，还包括：

通过计数一定时间内所述场信号的有效次数以获取所述源图像的帧率信息；

获取所述源图像的采样位深信息；

通过比较所述源图像的当前像素值与当前像素最大值以获取所述源图像的像素最大值信息；

通过比较所述源图像的当前像素值与当前像素最小值以获取所述源图像的像素最小值信息；

相应地，将所述CSI帧号信息、所述行分辨率信息、所述场分辨率信息及所述像素位置信息按照所述设定组合规则进行组合形成所述头信息，还包括：

将所述CSI帧号信息、所述行分辨率信息、所述场分辨率信息、所述像素位置信息、所述帧率信息、所述采样位深信息、所述像素最大值信息、所述像素最小值信息按照所述设定组合规则进行组合形成所述头信息。

在本发明的一个实施例中，将所述CSI帧号信息、所述行分辨率信息、所述场分辨率信息、所述像素位置信息、所述帧率信息、所述采样位深信息、所述像素最大值信息、所述像素最小值信息按照所述设定组合规则进行组合形成所述头信息，包括：

所述CSI帧号信息、所述帧率信息、所述行分辨率信息、所述场分辨率信息、所述采样位深信息、所述像素最大值信息、所述像素最小值信息及所述位置信息依次按照数据位进行排列形成所述头信息。

在本发明的一个实施例中，在传输至目的位置后对所述数据块进行还原处理，包括：

根据所述CSI帧号信息、行分辨率信息、所述场分辨率信息及所述位置信息解析所述数据块以还原所述源图像。

本发明的另一个实施例提供了一种自适应分辨率的图像处理装置(10)，该图像处理装置(10)包括：

采集模块，用于获取源图像；

转换模块，用于将所述源图像由低压差分信号转换为TTL信号；

处理模块，用于对所述TTL信号进行处理形成特定大小的数据块，并在传输至目的位置后对所述数据块进行还原处理。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明提供了一种自适应分辨率的图像处理方法，该方法先将源图像处理形成特定大小的数据块，再将所述数据块解析并还原为源图像，从而实现了前端各种分辨率的图像在后端都可以进行传输，给用户的使用带来了极大的便利。

附图说明

下面将结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细的说明。

图1为本发明实施例提供的一种自适应分辨率的图像处理方法流程图；

图2为本发明实施例提供的一种头信息的结构示意图；

图3为本发明的另一个实施列提供的一种自适应分辨率的图像处理装置的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种处理模块的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种自适应分辨率的图像处理方法的示意图；

图6为本发明实施例提供的另一种ARM芯片与FPGA芯片的连接结构示意图；

图7为本发明实施列提供的一种数据块的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的另一种自适应分辨率的图像处理装置的结构示意图；

图9为本发明实施例提供的一种CSI接口在Gated Mode时的工作时序图；

图10为本发明实施例提供的一种CSI接口在Non-Gated Mode时的工作时序图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合附图对本发明做进一步详细说明。

实施例一

请参见图1，图1为本发明实施例提供的一种自适应分辨率的图像处理方法流程图。该图像处理方法包括：

步骤1、获取源图像；

步骤2、将所述源图像由低压差分信号转换为TTL信号；

步骤3、对所述TTL信号进行处理形成特定大小的数据块，并在传输至目的位置后对所述数据块进行还原处理。

进一步地，在上述实施例的基础上，获取源图像，包括：

进一步地，在上述实施例的基础上，所述TTL信号包括行信号与场信号。

进一步地，在上述实施例的基础上，对所述TTL信号进行处理形成特定大小的数据块，包括：

从所述TTL信号中获取图像数据；

根据所述TTL信号获取头信息；

进一步地，在上述实施例的基础上，根据所述TTL信号生成头信息，包括：

进一步地，在上述实施例的基础上，根据所述TTL信号生成头信息，还包括：

获取所述源图像的采样位深信息；

进一步地，在上述实施例的基础上，将所述CSI帧号信息、所述行分辨率信息、所述场分辨率信息、所述像素位置信息、所述帧率信息、所述采样位深信息、所述像素最大值信息、所述像素最小值信息按照所述设定组合规则进行组合形成所述头信息，包括：

所述CSI帧号信息、所述帧率信息、所述行分辨率信息、所述场分辨率信息、所述采样位深信息、所述像素最大值信息、所述像素最小值信息及所述位置信息依次按照数据位进行排列形成所述头信息，请参见图2，图2为本发明实施例提供的一种头信息的结构示意图。

进一步地，在上述实施例的基础上，在传输至目的位置后对所述数据块进行还原处理，包括：

本发明提供了一种自适应分辨率的图像处理方法，该方法先将源图像处理形成特定大小的数据块，再将所述数据块解析并还原为源图像，从而在FPGA与ARM之间CSI数据格式传输时，实现了前端各种分辨率的图像在后端都可以进行传输，给用户的使用带来了极大的便利。

实施例二

请参见图3，图3为本发明的另一个实施列提供的一种自适应分辨率的图像处理装置的结构示意图，该图像处理装置10包括：

采集模块101，用于获取源图像；

转换模块102，用于将所述源图像由低压差分信号转换为TTL信号；

处理模块103，用于对所述TTL信号进行处理形成特定大小的数据块，并在所述数据块传输至目的位置后，对所述数据块进行还原处理。

进一步地，在上述实施例的基础上，请参见图4，图4为本发明实施例提供的一种处理模块的结构示意图，所述处理模块103包括：

第一处理子模块1031，用于对所述TTL信号进行处理形成特定大小的数据块；

第二处理子模块1032，用于对所述数据块进行还原处理。

本发明的实施例提供了一种自适应分辨率的图像处理装置，在源图像传输过程中，第一处理子模块先将源图像由TTL信号形成特定大小的数据块，再通过第二处理子模块解析所述数据块以还原为源图像，通过这种方式实现了前端任意分辨率的相机都可以在后端的固定传输端口中进行传输。

实施例三

本实施例实在实施例一及实施例二的基础上对本发明的原理及实现方式作进一步的说明，在本实施例中，以采集模块101为相机、转换模块102为DS90CR288A芯片、第一处理子模块1031为FPGA芯片、第二处理子模块1032为ARM芯片为例进行说明，具体如下：

请参见图5，图5为本发明实施例提供的一种自适应分辨率的图像处理方法的示意图。

相机接收到通过上位机软件发送的图像采集请求后，开始进行图像采集，并将所采集的图像逐帧传输至DS90CR288A芯片；在本实施例中，可以根据用户需要选择任意分辨率的相机；此处图像传输采用CameraLink接口，CameraLink接口采用低压差分信号(Low-Voltage Differential Signaling,简称LVDS)进行数据传输；根据CameraLink标准协议，接口信号主要由4对数据线、1对时钟线、2对串行通信线及4对相机控制线组成。

DS90CR288A芯片接收到通过CameraLink接口传输的LVDS信号后，将其中的4对数据线及1对时钟线转换为28位并行的TTL信号，其中包括24位数据信号、1位行信号HSYNC、1位场信号VSYNC、1位数据有效信号及1位扩展信号；转换完成后，DS90CR288A芯片将TTL信号传输至FPGA芯片。

在FPGA芯片接收到DS90CR288A芯片传输的TTL信号后，将其中的24位数据信号进行编码以形成图像数据；获取每个数据帧的第一个有效像素在所述源图像中的位置信息；通过统计已发送的所述数据块的数目以获取所述源图像的CSI帧号信息；在所述场信号有效期间，通过统计所述行信号拉高的次数以获取所述源图像的行分辨率信息；在所述行信号有效期间；通过统计所述场信号有效数据的个数以获取所述源图像的场分辨率信息；通过计数一定时间内所述场信号的有效次数以获取所述源图像的帧率信息；通过比较所述源图像的当前像素值与当前像素最大值以获取所述源图像的像素最大值信息；通过比较所述源图像的当前像素值与当前像素最小值以获取所述源图像的像素最小值信息；

此外，由于ARM芯片还通过3个GPIO接口连接到FPGA芯片，具体请参见图6，图6为本发明实施例提供的另一种ARM芯片与FPGA芯片的连接结构示意图，FPGA芯片通过检测3个GPIO接口来判断当前图像的采样位深信息，其中，当3个GPIO接口的状态为000时，表示当前图像的采样位深为8位，当3个GPIO接口的状态为001时，表示当前图像的采样位深为10位，当3个GPIO接口的状态为010时，表示当前图像的采样位深为12位，当3个GPIO接口的状态为100时，表示当前图像的采样位深为14位，当3个GPIO接口的状态为101时，表示当前图像的采样位深为16位，当3个GPIO接口的状态为110时，表示当前图像的采样位深为8位，当3个GPIO接口的状态为111时，表示当前图像的采样位深为8位，若采样位深为8位，则后面的有效数据单字节为一个像素数据，若采样位深为其他，则双字节表示一个像素数据；

在获取上述信息后，FPGA芯片将上述信息作为头信息并与图像数据整合形成数据块，该数据块为根据后端传输端口定义的固定大小的数据包，若一帧图像不足以填充一个数据包时，则用后一帧图像的前一部分图像数据进行填充，以此类推。

具体地，请参见图7，图7为本发明实施列提供的一种数据块的结构示意图；其中，第一单元为帧头信息，为固定值36’h01，用于表示第一行的开始；第二单元为CSI帧号信息，用于表示该数据帧的排列序号；第三单元为帧率信息，用于后端控制源图像的播放速率；第四单元为行分辨率信息、第五单元为场分辨率信息，用于后端进行解析以还原为源图像；第六单元为采样位深信息、第七单元为像素最大值信息、第八单元为像素最小值信息，用于表征后端显示源图像时的显示效果；第九单元为位置信息，表征每个数据帧的第一个有效像素在所述源图像中的位置信息，作为后端解析数据块时起始位置；第十单元为图像数据；其中，第二单元至第九单元为头信息部分。

请参见图8，图8为本发明实施例提供的另一种自适应分辨率的图像处理装置的结构示意图；其中，FPGA芯片通过CSI接口将数据块传输至ARM芯片；其中，CSI接口主要包含五个信号：Clock，Data_en，Vsync，Hsync，Data；CSI接口有两种工作模式：Gated Mode，Non-Gated Mode；当CSI接口工作在Gated Mode时，其工作时序请参见图9，图9为本发明实施例提供的一种CSI接口在Gated Mode时的工作时序图，其中，Vsync用于指示每一帧起始，Hsync用于指示每一行起始，在Clock的下降沿对数据进行采样；当CSI接口工作在Non-Gated Mode时，其工作时序请参见图10，图10为本发明实施例提供的一种CSI接口在Non-Gated Mode时的工作时序图。在本发明的实施例中，采用CSI接口的Gated Mode工作模式。

ARM芯片通过CSI接口接收到FPGA芯片传输的数据块后，根据每个数据帧的第一个有效像素在源图像中的位置信息、源图像的CSI帧号信息、源图像的行分辨率信息及源图像的场分辨率信息，将图像数据解析为独立的每一帧图像，并按顺序进行存储或者传输；FPGA芯片在传输数据时要告知ARM芯片当前帧为CSI接口接收的第几帧，以及每帧数据第一个有效像素在原始图像中的位置，即使数据丢失，也能根据数据头的信息恢复出原始图像；此外，ARM芯片还根据采样位深信息、源图像的像素最大值信息及源图像的像素最小值信息，使得源图像的显示效果达到最佳。

综上所述，本文中应用了具体个例对本发明的结构及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制，本发明的保护范围应以所附的权利要求为准。

Claims

1.一种自适应分辨率的图像处理方法，其特征在于，包括：

获取源图像的图像信号，其中，所述图像信号为低压差分信号；

将所述源图像由低压差分信号转换为TTL信号，所述TTL信号包括行信号与场信号；

从所述TTL信号中获取图像数据，根据所述TTL信号生成头信息，将所述图像数据与所述头信息按照设定组合规则并按照特定大小整合以生成数据块，并在传输至目的位置后对所述数据块进行还原处理；其中，根据所述TTL信号生成头信息，包括：

2.根据权利要求1所述的图像处理方法，其特征在于，根据所述TTL信号生成头信息，还包括：

获取所述源图像的采样位深信息；

3.根据权利要求2所述的图像处理方法，其特征在于，将所述CSI帧号信息、所述行分辨率信息、所述场分辨率信息、所述像素位置信息、所述帧率信息、所述采样位深信息、所述像素最大值信息、所述像素最小值信息按照所述设定组合规则进行组合形成所述头信息，包括：

将所述CSI帧号信息、所述帧率信息、所述行分辨率信息、所述场分辨率信息、所述采样位深信息、所述像素最大值信息、所述像素最小值信息及所述位置信息依次按照数据位进行排列形成所述头信息。

4.根据权利要求1所述的图像处理方法，其特征在于，在传输至目的位置后对所述数据块进行还原处理，包括：

根据所述CSI帧号信息、所述行分辨率信息、所述场分辨率信息及所述位置信息解析所述数据块以还原所述源图像。

5.一种自适应分辨率的图像处理装置，其特征在于，包括：

采集模块，用于获取源图像的图像信号，其中，所述图像信号为低压差分信号；

转换模块，用于将所述源图像由低压差分信号转换为TTL信号，所述TTL信号包括行信号与场信号；

处理模块，用于从所述TTL信号中获取图像数据；通过统计已发送的数据块的数目以获取所述源图像的CSI帧号信息；在所述场信号有效期间，通过统计所述行信号拉高的次数以获取所述源图像的行分辨率信息；在所述行信号有效期间，通过统计所述场信号有效数据的个数以获取所述源图像的场分辨率信息；获取每个数据帧的第一个有效像素在所述源图像中的像素位置信息；将所述CSI帧号信息、所述行分辨率信息、所述场分辨率信息及所述像素位置信息按照设定组合规则进行组合形成头信息；将所述图像数据与所述头信息按照所述设定组合规则并按照特定大小整合以生成所述数据块，并在传输至目的位置后对所述数据块进行还原处理。