CN107798651B - 一种提高图像填充效率的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及图像处理领域，公开了一种提高图像填充效率的方法，包括：输入待处理的图像帧；矩阵模板对输入的图像帧进行遍历，并判断所述矩阵模板中心是否移动至图像边缘且包含图像边缘之外的数据，是则进入下一步，否则将所述矩阵模板中寄存器数据的最小值作为输出；暂停图像帧的输入和输出，对所述矩阵模板内图像边缘之外的寄存器填充特定数值，对填充后的所述矩阵模板的寄存器进行比较，将最小值作为输出，恢复图像帧的输入和输出。采用该技术方案，提高了图像边缘数据填充的效率，节省了传输时间。

Description

一种提高图像填充效率的方法及装置
技术领域
本发明涉及图像处理领域，特别涉及一种提高图像填充效率的方法及装置。
背景技术
数字图像处理技术被广泛应用于航空航天、通信、人工智能及驾驶辅助等领域，数字图像处理过程主要是对像素进行特定运算，随着技术的进步在图像存储容量、图像质量、图像处理速度等方面有了新的要求。
在图像处理过程中，处理算法简单，但参与运算的数据量大，数据需多次重复使用，因此，图像处理往往是图像处理系统中最为耗时的环节，对整个系统速度影响较大。所以在当前图像处理算法研究已经很成熟的背景下，提高图像处理的时效性有很大的应用前景。
现有技术中对于数字图像处理的底层图像处理的数据量很大，要求处理速度快，但运算结果相对比较简单，图像中的所有元素均可施以同样的操作，存在固有的并行性，非常适合在FPGA中由硬件算法实现，使得图像的处理速度大大加快。但是在FPGA开发过程中，对于图像处理算法IP CORE的移植工作，一些图像处理算法需要使用矩阵模板对图像数据通过遍历的方式处理图像数据。在腐蚀算法中，当矩阵模板移动到图像边缘像素时，需要对图像边缘以外的像素进行人为的数据填充，而这部分工作大多由软件来承担，这种方式增加了软件的负担，增加了传输数据的时间，造成IP CORE处理效率大幅度降低。IP CORE在嵌入式FPGA设计中，指的是某些设计好的模块，分为软件模块和硬件模块。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提高图像填充效率的方法及装置，解决腐蚀处理中需要软件进行图像边缘数据填充造成IP CORE工作效率降低的问题。
本发明提供的一种提高图像填充效率的方法，包括：
输入待处理的图像帧；
矩阵模板对输入的图像帧进行遍历，并判断所述矩阵模板中心是否移动至图像边缘且包含图像边缘之外的数据，是则进入下一步，否则将所述矩阵模板中寄存器数据的最小值作为输出，
暂停图像帧的输入和输出，对所述矩阵模板内图像边缘之外的寄存器填充特定数值，对填充后的所述矩阵模板的寄存器进行比较，将最小值作为输出，恢复图像帧的输入和输出；
其中，所述矩阵模板由寄存器组成，每个所述寄存器对应一个像素，所述寄存器的个数由上位机确定。
可选地，判断所述矩阵模板中心是否移动至图像边缘且包含图像边缘之外的数据包括：
获取所述矩阵模板中心像素所在的图像行计数及列计数；
判断所述矩阵模板的行像素数或列像素数是否大于所述矩阵模板中心像素所在的图像行计数或列计数，是则判断所述矩阵模板位于图像边缘之外，否则判断所述矩阵模板位于图像边缘之内。
可选地，所述待处理的图像帧为灰度图像，由IP CORE的输入端口输入，以AXI-STREAM协议方式进行传输。
可选地，还包括初始化矩阵模板，将所述矩阵模板内所有寄存器复位，进行初始化赋值。
另外本发明还提供了一种提高图像填充效率的装置，包括依次连接的图像输入模块、图像处理模块和图像输出模块，其中，
所述图像输入模块用于输入待处理的图像帧；
所述图像输出模块用于输出处理后的图像帧；
所述图像处理模块用于对矩阵模板进行初始化，对输入的图像进行处理，包括图像遍历单元、模板位置判断单元以及像素填充单元；
所述图像遍历单元用于利用矩阵模板对待处理的图像进行遍历；
所述模板位置判断单元用于判断矩阵模板在图像中的位置；
所述像素填充单元用于对图像边缘之外的寄存器进行填充，如果所述矩阵模板中心移动至图像边缘且包含图像边缘之外的数据，则暂停图像帧的输入和输出，像素填充单元对所述矩阵模板内图像边缘之外的寄存器填充特定数值；
可选地，所述模板位置判断单元用于判断矩阵模板在图像中的位置包括：
获取所述矩阵模板中心像素所在的图像行计数及列计数；
判断所述矩阵模板的行像素数或列像素数是否大于所述矩阵模板中心像素所在的图像行计数或列计数，是则判断所述矩阵模板位于图像边缘之外，否则判断所述矩阵模板位于图像边缘之内。
由上可见，应用本实施例技术方案，由于采用对所述矩阵模板内图像边缘之外的寄存器填充特定数值，对腐蚀处理IP CORE进行改进，在占用块随机存储器资源很小的情况下，用FPGA独立完成图像边缘数据的填充工作，节省了传输时间，减小了软件负担，大幅提高IP CORE的处理效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的一种提高图像填充效率的方法流程图；
图2为本发明提供的一种矩阵模板在图像中的位置示意图；
图3为本发明提供的一种提高图像填充效率的装置示意图。
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。
实施例1：
本实施例提供一种提高图像填充效率的方法，如图1所示，包括：
101、输入待处理的图像帧；所述待处理的图像帧为灰度图像，由IP CORE的输入端口输入，以AXI-STREAM协议方式进行传输。
102、初始化矩阵模板，将所述矩阵模板内所有寄存器复位，进行初始化赋值。所述矩阵模板对输入的图像帧进行遍历，并判断所述矩阵模板中心是否移动至图像边缘且包含图像边缘之外的数据，是则进入下一步，否则将所述矩阵模板中寄存器数据的最小值作为输出，例如，如图2中P5位置所示，所述矩阵模板中不包含图像边缘以外的数据，此时不需要对所述矩阵模板中寄存器进行填充，则直接将所述矩阵模板中寄存器的最小值作为输出，具体是把最小值赋值给输出端口。
103、暂停图像帧的输入和输出，对所述矩阵模板内图像边缘之外的寄存器填充特定数值。当对矩阵模板内图像边缘之外的寄存器进行填充时，如果继续图像帧的传输，会造成图像输出数据错误，对填充后的所述矩阵模板的寄存器进行比较，将最小值作为输出，恢复图像帧的输入和输出；所述特定数值为十进制数值255。如果不对所述矩阵模板中包含图像边缘之外的寄存器(即图2种阴影部分寄存器)进行填充，这部分寄存器中保存的原始值或初始值，会对判断矩阵模板内寄存器的最小值造成影响，导致处理错误。
其中，所述矩阵模板由n*n个寄存器组成，每个所述寄存器对应一个像素，n的值由上位机对IP CORE中寄存器进行赋值来确定。
可以但不限于，判断所述矩阵模板中心是否移动至图像边缘且包含图像边缘之外的数据包括：
获取所述矩阵模板中心像素所在的图像行计数及列计数；
判断所述矩阵模板的行像素数或列像素数是否大于所述矩阵模板中心像素所在的图像行计数或列计数，是则判断所述矩阵模板位于图像边缘之外，否则判断所述矩阵模板位于图像边缘之内。
例如，如图2所示，P1-4所示阴影部分就表示所述矩阵模板处于4个不同位置时图像边缘之外的数据。如P1位置所示，所述矩阵模板的大小为5×5，即n＝5，此时所述矩阵模板的中心像素a的行计数为1，列计数为1，n＝5＞1，说明所述矩阵模板中包含图像边缘之外的数据。
可见，提高了图像边缘数据填充的效率，节省了传输时间，减小了软件负担，大幅提高IP CORE的处理效率。
实施例2：
本发明还提供了一种提高图像填充效率的装置，如图3所示，包括依次连接的图像输入模块10、图像处理模块20和图像输出模块30，其中，
所述图像输入模块10用于输入待处理的图像帧，所述待处理的图像帧为灰度图像，由IP CORE的输入端口输入，以AXI-STREAM协议方式进行传输；
所述图像输出模块30用于输出处理后的图像帧；
所述图像处理模块20用于对所述矩阵模板内所有寄存器复位进行初始化赋值，对输入的图像进行处理，包括图像遍历单元21、模板位置判断单元22以及像素填充单元23；
所述图像遍历单元21用于利用矩阵模板对待处理的图像进行遍历；
所述模板位置判断单元22用于判断矩阵模板在图像中的位置；
所述像素填充单元23用于对图像边缘之外的寄存器进行填充。
如果所述矩阵模板中心移动至图像边缘且包含图像边缘之外的数据，则暂停图像帧的输入和输出，像素填充单元23对所述矩阵模板内图像边缘之外的寄存器填充特定数值，所述特定数值为十进制数值255。如果不对所述矩阵模板中包含图像边缘之外的寄存器(即图2种阴影部分寄存器)进行填充，这部分寄存器中保存的原始值或初始值，会对判断矩阵模板内寄存器的最小值造成影响，导致处理错误。当像素填充单元23对矩阵模板内图像边缘之外的寄存器进行填充时，如果继续图像帧的传输，会造成图像输出数据错误。
图像输出模块30对填充后的所述矩阵模板的寄存器进行比较，将最小值作为输出，恢复图像帧的输入和输出。如果所述矩阵模板中心未移动至图像边缘且未包含图像边缘之外的数据，则像输出模块30将所述矩阵模板中寄存器数据的最小值作为输出。例如，如图2中P5位置所示，所述矩阵模板中不包含图像边缘以外的数据，此时像素填充单元23不需要对所述矩阵模板中寄存器进行填充，则图像输出模块30直接将所述矩阵模板中寄存器的最小值作为输出，具体是把最小值赋值给输出端口。
所述矩阵模板由n*n个寄存器组成，每个所述寄存器对应一个像素，n的值由上位机对IP中寄存器进行赋值来确定。
所述模板位置判断单元22用于判断矩阵模板在图像中的位置具体包括：
获取所述矩阵模板中心像素所在的图像行计数及列计数；
判断所述矩阵模板的行像素数或列像素数是否大于所述矩阵模板中心像素所在的图像行计数或列计数，是则判断所述矩阵模板位于图像边缘之外，否则判断所述矩阵模板位于图像边缘之内。
例如，如图2所示，P1-4所示阴影部分就表示所述矩阵模板处于4个不同位置时图像边缘之外的数据。如P1位置所示，所述矩阵模板的大小为5×5，即n＝5，此时所述矩阵模板的中心像素a的行计数为1，列计数为1，n＝5＞1，说明所述矩阵模板中包含图像边缘之外的数据。
可见，提高了图像边缘数据填充的效率，节省了传输时间，减小了软件负担，大幅提高IP CORE的处理效率。
以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种提高图像填充效率的方法，其特征在于，包括：
输入待处理的图像帧；
矩阵模板对输入的图像帧进行遍历，并判断所述矩阵模板中心是否移动至图像边缘且包含图像边缘之外的数据，是则进入下一步，否则将所述矩阵模板中寄存器数据的最小值作为输出；
暂停图像帧的输入和输出，对所述矩阵模板内图像边缘之外的寄存器填充特定数值，对填充后的所述矩阵模板的寄存器进行比较，将最小值作为输出，恢复图像帧的输入和输出；所述特定数值为十进制数值255。
2.如权利要求1所述的一种提高图像填充效率的方法，其特征在于，判断所述矩阵模板中心是否移动至图像边缘且包含图像边缘之外的数据包括：
获取所述矩阵模板中心像素所在的图像行计数及列计数；
判断所述矩阵模板的行像素数或列像素数是否大于所述矩阵模板中心像素所在的图像行计数或列计数，是则判断所述矩阵模板位于图像边缘之外，否则判断所述矩阵模板位于图像边缘之内。
3.如权利要求1所述的一种提高图像填充效率的方法，其特征在于，还包括初始化矩阵模板，将所述矩阵模板内所有寄存器复位，进行初始化赋值。
4.如权利要求1-3中任一所述的一种提高图像填充效率的方法，其特征在于，所述矩阵模板由n*n个寄存器组成，n的值根据上位机对IP中寄存器进行赋值来确定。
5.如权利要求4所述的一种提高图像填充效率的方法，其特征在于，所述待处理的图像帧为灰度图像，由IP CORE的输入端口输入，以AXI-STREAM协议方式进行传输。
6.一种提高图像填充效率的装置，其特征在于，包括依次连接的图像输入模块、图像处理模块和图像输出模块，其中，
所述图像输入模块用于输入待处理的图像帧；
所述图像输出模块用于输出处理后的图像帧，对填充后的矩阵模板的寄存器进行比较，将最小值作为输出；
所述图像处理模块用于对矩阵模板进行初始化，对输入的图像进行处理，包括图像遍历单元、模板位置判断单元以及像素填充单元；
所述图像遍历单元用于利用矩阵模板对待处理的图像进行遍历；
所述模板位置判断单元用于判断矩阵模板在图像中的位置；
所述像素填充单元用于对图像边缘之外的寄存器进行填充，如果所述矩阵模板中心移动至图像边缘且包含图像边缘之外的数据，则暂停图像帧的输入和输出，像素填充单元对所述矩阵模板内图像边缘之外的寄存器填充特定数值，所述特定数值为十进制数值255。
7.如权利要求6所述的一种提高图像填充效率的装置，其特征在于，所述模板位置判断单元用于判断矩阵模板在图像中的位置包括：
获取所述矩阵模板中心像素所在的图像行计数及列计数；
判断所述矩阵模板的行像素数或列像素数是否大于所述矩阵模板中心像素所在的图像行计数或列计数，是则判断所述矩阵模板位于图像边缘之外，否则判断所述矩阵模板位于图像边缘之内。
8.如权利要求6所述的一种提高图像填充效率的装置，其特征在于，所述图像处理模块对矩阵模板进行初始化是将所述矩阵模板内所有寄存器复位，进行初始化赋值。
9.如权利要求6-8中任一所述的一种提高图像填充效率的装置，其特征在于，所述矩阵模板由n*n个寄存器组成，n的值根据上位机对IP中寄存器进行赋值来确定。
10.如权利要求9所述的一种提高图像填充效率的装置，其特征在于，所述待处理的图像帧为灰度图像，由IP CORE的输入端口输入，以AXI-STREAM协议方式进行传输。
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