CN108307089B - 扭曲画面校正装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出扭曲画面校正装置及方法。扭曲画面校正方法应用于一扭曲画面校正装置，用以校正一扭曲画面以产生一校正后画面。该校正装置包含一缓冲存储器，其包含一存储器区块，该存储器区块的容量小于该扭曲画面的一区块数据的大小，该区块数据包含N笔线段数据。该方法包含：控制一存储器控制器撷取该区块数据中的M笔线段数据至该存储器区块，其中M小于N；以及根据该M笔线段数据产生该校正后画面的一部分。

Description

扭曲画面校正装置及方法
技术领域
本发明是关于影像处理，尤有关于扭曲画面校正装置及方法。
背景技术
在经由成像镜头摄影成像时，由于光学失真，会使得其成像影像有所弯曲，例如呈现圆弧形或椭圆形；因此需对原始成像的扭曲画面进行校正以得到校正后画面。
请参阅图1，其为已知技术于校正一扭曲画面中的一扭曲线条所需缓冲存储器容量的示意图。在已知技术中，对一扭曲画面104的一扭曲水平线108进行校正时，是先将包覆整条扭曲水平线108的画面数据106由动态随机存取存储器载入缓冲存储器(如静态随机存取存储器)中，再进行后续的校正处理以得到校正后画面102最上方的水平线110。
发明内容
本发明的一目的在于提供一扭曲画面校正装置及方法，其可在不影响校正能力的情况下，降低缓冲存储器的使用量，以提高缓冲存储器的使用效率，亦可降低系统资源的使用量。
本发明提出一种扭曲画面校正装置，用以校正一扭曲画面以产生一校正后画面，包含：一缓冲存储器，包含一存储器区块，其中该存储器区块的容量小于该扭曲画面的一区块数据的大小，该区块数据包含N笔线段数据；一存储器控制器，用以自一存储器撷取该区块数据至该缓冲存储器；一配置单元，根据一扭曲地图(distortion map)控制该存储器控制器，撷取该区块数据中的M笔线段数据至该存储器区块，其中M小于N；以及一校正电路，根据该缓冲存储器中的该M笔线段数据产生该校正后画面的一部分。
本发明另提出一种扭曲画面校正方法，应用于一校正装置，用以校正一扭曲画面以产生一校正后画面，该校正装置包含一缓冲存储器，其包含一存储器区块，该存储器区块的容量小于该扭曲画面的一区块数据的大小，该区块数据包含N笔线段数据，该方法包含：控制一存储器控制器撷取该区块数据中的M笔线段数据至该存储器区块，其中M小于N；以及根据该M笔线段数据产生该校正后画面的一部分。
附图说明
为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，其中：
图1为已知技术于校正一扭曲画面中的一扭曲线条所需缓冲存储器容量的示意图；
图2为本发明的扭曲画面校正装置的一范例的功能方块图；
图3为一扭曲画面的一范例示意图；
图4A～图4D为对应扭曲线段312-1的区块数据及存储器区块的储存内容的一范例；
图5A～图5B为对应扭曲线段313-1的区块数据及存储器区块的储存内容的一范例；以及
图6～图7为本发明的扭曲画面校正方法的范例的流程图。
图中元件标号说明如下：
102 校正后画面
104 扭曲画面
106 画面数据
108、312 扭曲水平线
110、304 水平线
200 扭曲画面校正装置
202 存储器
204 存储器控制器
206 缓冲存储器
208 配置单元
210 校正电路
302 校正后画面
306-1、306-2、306-5、306-10 区块数据
310 扭曲画面
312-1～312-10 扭曲线段
S610～S620、S710～S740 步骤
具体实施方式
本发明的披露内容包含扭曲画面校正装置及方法。这些装置与系统的部分元件单独而言可能为已知元件，在不影响发明的充分披露及可实施性的前提下，以下说明对于个别已知元件的细节将予以节略。另外，该方法的一部分或全部可以是软件及/或固件的形式，可借由本发明的装置或其等效装置来执行。在实施为可能的前提下，本技术领域具有通常知识者能够依本说明书的披露内容来选择等效的元件或步骤来实现本发明，亦即本发明的实施并不限于后叙的实施例。
请参阅图2，图2为本发明的扭曲画面校正装置的一范例的功能方块图。如图2所示，本范例的扭曲画面校正装置200，用以校正一扭曲画面以产生一校正后画面。扭曲画面校正装置200包含：一存储器控制器204、一缓冲存储器206、一配置单元208以及一校正电路210，其彼此间的耦接关系可由图2得知，不再赘述。在一范例中，存储器控制器204、缓冲存储器206、配置单元208以及校正电路210是位于同一集成电路之内，存储器202则设置于该集成电路外；在另一范例中，存储器202、存储器控制器204、缓冲存储器206、配置单元208以及校正电路210可均位于同一集成电路之内。其中，存储器202例如可为一动态随机存取存储器，缓冲存储器206例如可为一静态随机存取存储器，但不以此为限。配置单元208可由一或多个处理器配合软件来实作。
扭曲地图(distortion map)记载了多个像素在扭曲画面中与校正后画面中的位置对应关系，因此校正装置200可透过扭曲地图来校正扭曲画面以产生校正后画面，扭曲地图例如可储存于一快闪存储器(flash memory)中。举例来说，扭曲地图记载了在校正后画面中的像素P(128,2)是对应于扭曲后画面中的像素P’(128,80)，因此，校正装置200借由将扭曲后画面中像素P’(128,80)的像素值，作为校正后画面中的像素P(128,2)的像素值来校正扭曲画面。
实作上，每一条扭曲水平线是以线段(segment)为单位来校正，缓冲存储器206包含多个存储器区块，分别用以储存其所对应的线段的区块数据，供校正电路210校正线段使用。举例来说，请参阅图3，图3为一扭曲画面的一范例示意图。扭曲画面310包含一扭曲水平线312，扭曲水平线312被划分为10个线段312-1～312-10来校正，而区块数据306-1～306-10则分别用来校正线段312-1～312-10。在本实施例中，扭曲水平线312被划分为10个线段来校正，然而，此并非为本发明的限制，扭曲水平线可视需求被划分为K个扭曲数据，其中K为大于一的正整数。
相似地，当校正电路210校正下一条扭曲水平线时，缓冲存储器206的存储器区块会分别储存下一条扭曲水平线其所对应的线段的区块数据。由此可知，缓冲存储器206的一存储器区块会用来储存不同的区块数据。由于不同线段的扭曲程度不一样，因此不同线段的区块数据的大小亦不相同，扭曲程度愈大的线段，其区块数据愈大。一般来说，为了减少存储器频宽使用量，缓冲存储器206的存储器区块的容量可被设计为等于或大于，其所对应的所有区块数据中，具有最大数据量的区块数据中的数据量。以解析度为1280x720的扭曲画面为例，由于一个画面包含720条水平线，因此每个存储器区块均会对应于720个区块数据，若720个区块数据的大小介于5～8KB间，则对应于这720个区块数据的存储器区块的容量会被设计为8KB或比8KB稍大。
为了降低存储器成本，缓冲存储器206的一或多个存储器区块的容量可被设计为小于其所对应的所有区块数据中具有最大数据量的区块数据的数据量。承上例，若720个存储器区块的大小介于5～8KB间，则对应于这720个区块数据的存储器区块可被设计为6KB。
以下将配合图4A～4D来说明，在缓冲存储器206的存储器区块的容量小于区块数据的数据量时，扭曲画面校正装置200如何执行扭曲画面的校正方法。图4A为区块数据306-1。如图4A所示，区块数据306-1包含用来校正扭曲线段312-1的六笔线段数据S0～S5。图4B与4C为缓冲存储器206中用来储存区块数据306-1的存储器区块MB。如图4B与4C所示，存储器区块MB包含四个子区块SB0～SB3，分别用来储存一笔线段数据，因此存储器区块MB至多只能储存四笔线段数据。
在此实施例中，校正电路210沿着位置P0往位置P2的方向进行校正，换句话说，校正电路210会依序参考线段数据S5、S4、S3、S2、S1、S0来产生校正后线段，因此配置单元208会根据扭曲地图控制存储器控制器204，先从存储器202中读取线段数据S2～S5，并将线段数据S2～S5储存至存储器区块MB中，如图4B所示，供校正电路210校正扭曲线段312-1。
接着，校正电路210根据扭曲地图，参考存储器区块MB中的区块数据306-1来校正扭曲线段312-1，以产生校正后画面中的一部分。举例来说，当校正位置为位置P0时，校正电路210会参考存储器区块MB中的线段数据S5来产生校正后线段。依此类推，校正电路210会依序参考存储器区块MB中的线段数据S4、S3、S2来产生校正后线段。
在存储器区块MB所储存的线段数据中，在校正过程中最先被使用的线段被定义为起始线段，校正过程中最后被使用到的线段被定义为结束线段，以及存储器区块MB中储存该起始线段的子区块被定义为起始子区块。此外，配置单元208会记录存储器区块MB的一存储器状态。该存储器状态包含存储器区块MB中的一起始线段索引ISI、一起始子区块索引ISBI以及一结束线段索引ISE。该存储器状态例如可储存于一静态存储器中，但不以此为限。以如图4B所示的存储器区块MB为例，起始线段索引ISI是对应于线段数据S5，起始子区块索引ISBI是对应于子区块SB3，结束线段索引ISE是对应于线段数据S2。
另一方面，校正电路210会将一校正位置通知配置单元208，配置单元208则根据校正位置、扭曲地图与存储器区块MB的存储器状态决定是否更新存储器区块MB。更详细地说，配置单元208根据校正位置与扭曲地图判断出一参考线段数据，接着根据存储器状态中的起始线段索引ISI与结束线段索引ISE，判断该参考线段数据是否储存于存储器区块MB，以决定是否更新存储器区块MB。
举例来说，若校正位置为位置P0，则配置单元208可根据位置P0与扭曲地图，判断出参考线段数据为线段数据S5；接着，配置单元208根据起始线段索引ISI(对应线段数据S5)与结束线段索引ISE(对应线段数据S2)，得知存储器区块MB中储存有该参考线段数据(线段数据S5)，因此配置单元208便不会控制存储器控制器204来更新存储器区块MB。
另举例来说，若该校正位置为位置P1，则配置单元208可根据位置P1与扭曲地图，判断出参考线段数据为线段数据S1；接着，配置单元208根据起始线段索引ISI(对应线段数据S5)与结束线段索引ISE(对应线段数据S2)，得知存储器区块MB中未包含线段数据S1(亦即参考线段数据)，因此配置单元208便会控制存储器控制器204来更新存储器区块MB。更详细地说，配置单元208可根据起始子区块索引ISBI(对应子区块SB3)，控制存储器控制器204将线段数据S1(亦即参考线段数据)写入存储器区块MB中的子区块SB3(亦即起始子区块)，而覆盖掉原本储存在子区块SB3内的线段数据S5，如图4C所示。接着，校正电路210会根据扭曲地图，参考存储器区块MB中的线段数据S1来继续校正扭曲线段312-1。
此外，配置单元208会更新存储器区块MB的存储器状态，使起始线段索引ISI是对应于线段数据S4，起始子区块索引ISBI是对应于子区块SB2，结束线段索引ISE是对应于线段数据S1。
相似地，当配置单元208根据来自校正电路210的校正位置与扭曲地图，判断出参考线段数据为线段数据S0时，配置单元208根据起始线段索引ISI(对应线段数据S4)与结束线段索引ISE(对应线段数据S1)，得知存储器区块MB中未包含线段数据S0(亦即参考线段数据)，因此配置单元208可根据起始子区块索引ISBI(对应子区块SB2)，控制存储器控制器204将线段数据S0(亦即参考线段数据)写入存储器区块MB中的子区块SB2(亦即起始子区块)，而覆盖掉原本储存在子区块SB2内的线段数据S4，如图4D所示。接着，校正电路210会根据扭曲地图，参考存储器区块MB中的线段数据S0来继续往位置P2的方向校正扭曲线段312-1，以完成扭曲线段312-1的校正。
完成扭曲线段312-1的校正后，缓冲存储器206的存储器区块MB接下来要储存另一个区块数据，例如扭曲线段313-1的区块数据307-1。如图5A所示，区块数据307-1包含用来校正六笔线段数据S1～S6。
在此实施例中，校正电路210沿着位置P0往位置P2的方向进行校正，换句话说，校正电路210会依序参考线段数据S6、S5、S4、S3、S2、S1来产生校正后线段。因此配置单元208会根据扭曲地图控制存储器控制器204，先从存储器202中读取线段数据S3～S6，并将线段数据S3～S6储存至存储器区块MB中，如图5B所示，供校正电路210校正扭曲线段313-1。
虽然，完成扭曲线段312-1的校正后，缓冲存储器206的存储器区块MB已存有线段数据S3，如图4D所示，但当要校正下一个扭曲线段时，配置单元208仍会控制存储器控制器204，从存储器202中重新读取线段数据S3，并将线段数据S3储存至存储器区块MB中，如图5B所示。换句话说，当要校正下一个扭曲线段时，配置单元208不会为了节省存储器频宽，考虑存储器区块MB中现存的线段数据是否与欲读取的线段数据相同，而是直接重新读取所需线段数据，即使可能读取到存储器区块MB中现存的线段数据。换句话说，当欲撷取的线段数据与存储器区块MB中现存的线段数据相同时，配置单元208仍控制存储器控制器204将该相同的线段数据再次写入存储器区块MB。如此一来，可省去配置单元208的判断时间，加快扭曲画面校正装置200的校正效率。由于接下来的校正步骤与之前类似，因此不再赘述。
图6～图7为本发明的扭曲画面校正方法的范例流程图。扭曲画面校正方法应用于前述的扭曲画面校正装置，用以自一存储器撷取一扭曲画面的一区块数据进行校正处理，以得到一校正后画面。该校正方法包含图6所示的步骤S610及S620，其中步骤S该区块数据所包含N笔线段数据，M、N均为正整数，M小于N。在一实施例中，步骤S610由配置单元208执行，步骤S620由校正电路210所执行，其操作细节已披露于前，于此不再赘述。
图7的步骤S710～S750可为介于步骤S610及S620中间的步骤。在一实施例中，步骤S710～S750可由配置单元208执行，其操作细节已披露于前，于此不再赘述。
由于本领域技术人员能够借由前述装置范例的披露来推知本方法范例的细节与变化，更明确地说，前述装置与方法范例的技术特征均可合理应用于本方法范例中，因此，在不影响本方法范例的披露要求与可实施性的前提下，重复及冗余的说明在此予以节略。
综上所述，本发明借由将缓冲存储器划分为多个存储器区块，并将多个存储器区块中的至少一存储器区块的存储器容量设计为小于该存储器区块所对应的多个画面区块数据的最大者。因此能降低缓冲存储器的所需容量以降低成本及避免与系统中的其他电路竞争硬件资源。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (10)

1.一种扭曲画面校正装置，用以校正一扭曲画面以产生一校正后画面，包含：
一缓冲存储器，包含一存储器区块，其中该存储器区块的容量小于该扭曲画面的一区块数据的大小，该区块数据包含N笔线段数据；
一存储器控制器，用以自一存储器撷取该区块数据至该缓冲存储器；
一配置单元，根据一扭曲地图(distortion map)控制该存储器控制器，撷取该区块数据中的M笔线段数据至该存储器区块，其中M小于N；以及
一校正电路，根据该缓冲存储器中的该M笔线段数据产生该校正后画面的一部分；
其中，该配置单元更记录该存储器区块的一存储器状态，该存储器状态包含一起始线段索引、一起始子区块索引以及一结束线段索引；
其中，该配置单元根据一校正位置、该扭曲地图与该存储器状态决定是否更新该存储器区块，包含：根据该校正位置与该扭曲地图判断出一参考线段数据，并根据该起始线段索引与该结束线段索引判断该参考线段数据是否储存于该存储器区块中，以决定是否更新该存储器区块。
2.如权利要求1所述的扭曲画面校正装置，其特征在于，当该配置单元根据该起始线段索引与该结束线段索引得知该存储器区块中未包含该参考线段数据时，该配置单元控制该存储器控制器更新该存储器区块。
3.如权利要求2所述的扭曲画面校正装置，其特征在于，该配置单元控制该存储器控制器更新该存储器区块包含：根据该起始子区块索引，控制该存储器控制器将该参考线段数据写入该存储器区块中对应该起始子区块索引的一子区块，以覆盖掉原本储存在该子区块内的线段数据。
4.如权利要求1所述的扭曲画面校正装置，其特征在于，该配置单元不考虑该存储器区块中现存的线段数据是否与另一区块数据的一线段数据相同，来控制该存储器控制器撷取另一区块数据的该线段数据至该存储器区块。
5.如权利要求4所述的扭曲画面校正装置，其特征在于，该配置单元控制该存储器控制器所撷取的另一区块数据的该线段数据，与该存储器区块的一现存的线段数据相同。
6.一种扭曲画面校正方法，应用于一校正装置，用以校正一扭曲画面以产生一校正后画面，该校正装置包含一缓冲存储器，其包含一存储器区块，该存储器区块的容量小于该扭曲画面的一区块数据的大小，该区块数据包含N笔线段数据，该方法包含：
控制一存储器控制器撷取该区块数据中的M笔线段数据至该存储器区块，其中M小于N；以及
根据该M笔线段数据产生该校正后画面的一部分；
所述扭曲画面校正方法，更包含：
记录该存储器区块的一存储器状态，该存储器状态包含一起始线段索引、一起始子区块索引以及一结束线段索引；
根据一校正位置、一扭曲地图与该存储器状态决定是否更新该存储器区块，包含：
根据该校正位置与该扭曲地图判断出一参考线段数据；以及
根据该起始线段索引与该结束线段索引判断该参考线段数据是否储存于该存储器区块中，以决定是否更新该存储器区块。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，决定是否更新该存储器区块的步骤更包含：
当该存储器区块中未包含该参考线段数据时，更新该存储器区块。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，更新该存储器区块的步骤更包含：
根据该起始子区块索引将该参考线段数据写入该存储器区块中对应该起始子区块索引的一子区块，以覆盖掉原本储存在该子区块内的线段数据。
9.如权利要求6所述的方法，更包含：
不考虑该存储器区块中现存的线段数据是否与另一区块数据的一线段数据相同，来控制该存储器控制器撷取另一区块数据的该线段数据至该存储器区块。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，该存储器控制器所撷取的另一区块数据的该线段数据，与该存储器区块的一现存的线段数据相同。
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