CN108629734A - 图像几何变换方法、装置及终端 - Google Patents
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Abstract
一种图像几何变换方法、装置及终端，所述图像几何变换方法包括：确定覆盖待变换的目标图像的多个区块；确定每个区块的光栅化扫描路径，所述光栅化扫描路径包括多种曲线按照每个区块的光栅化扫描路径扫描每个区块，计算所述区块中扫描完成的栅格在原图像上对应像素的位置信息；根据所述位置信息读取所述对应像素的像素信息，并将所述对应像素的像素信息填充至所述扫描完成的栅格。本发明技术方案在不限制应用场景的前提下，可以减小图像几何变换时的带宽。
Description
技术领域
本发明涉及图像处理技术领域，尤其涉及一种图像几何变换方法、装置及终端。
背景技术
在移动设备中，图形几何变换处理应用非常广泛，例如用户界面交互、视频防抖、图像矫正和虚拟现实等。但是现在移动设备中使用的图形尺寸越来越大，且要求处理速度越来越快。这就要求片上系统提供巨大的数据带宽与大容量的动态随机存取存储器(Dynamic Random Access Memory,DRAM)储存进行数据交互。同时，图形几何变换处理模块常常和显示模块、通讯模块、视频编解码模块等集成在一个系统中并行运行，共享带宽，其所分配到的带宽资源常常不能满足处理单元的数据吞吐要求，使得实时图形几何变换处理速度难以达到很快的速度。在移动设备使用中，与大量外部DRAM储存数据的交互成为了限制实时图形几何变换的主要瓶颈。例如，某些应用(例如虚拟现实视频显示)使用的图片分辨率经常达到2K(2160×3840像素)，而刷新率要求每秒30帧甚至120帧，这要求移动设备提供至少4GB/s以上的带宽与外部储存进行数据交互。
现有技术中，实时图形几何变换的处理流程包括：反算像素坐标，从原图片采样，插值，输出图片。该处理流程中对外部储存器的访问主要是从原图片采样，插值后图片读出。其中，从原图片采样的过程占据了绝大多数的带宽。为了获得更好的输出图形质量，往往需要对图片进行抗锯齿操作和多线性过滤，这个过程需求的带宽更是显著增加。当前很多实时图形几何变换处理器仅仅支持仿射变换(旋转和缩放)，因为仿射变换的数据访问遵循一定规律，可以通过巧妙的数据访问技巧来减少带宽的消耗。还可以采用嵌入式图形处理器(Graphics Processing Unit,GPU)来进行几何变换；这种解决方案速度快，而且可以进行任意的仿射变换和透视变换。
但是，现有技术中仅支持仿射变换的方案，其应用场景受到了很大的限制；而嵌入式GPU往往功耗比较大，且会占用较多的内存带宽。
发明内容
本发明解决的技术问题是如何在不限制应用场景的前提下，减小图像几何变换时占用的带宽。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种图像几何变换方法，图像几何变换方法包括：确定覆盖待变换的目标图像的多个区块；确定每个区块的光栅化扫描路径，所述光栅化扫描路径包括多种曲线；按照每个区块的光栅化扫描路径扫描每个区块，计算所述区块中扫描完成的栅格在原图像上对应像素的位置信息；根据所述位置信息读取所述对应像素的像素信息，并将所述对应像素的像素信息填充至所述扫描完成的栅格。
可选的，所述确定每个区块的光栅化扫描路径包括：计算每个区块的缩放比例和旋转角度；根据所述缩放比例和所述旋转角度确定所述光栅化扫描路径。
可选的，所述根据所述缩放比例和所述旋转角度确定所述光栅化扫描路径包括：如果所述旋转角度大于设定角度阈值，则所述光栅化扫描路径的方向为水平方向，否则，所述光栅化扫描路径的方向为垂直方向；如果所述缩放比例大于设定缩放阈值，则所述光栅化扫描路径为希尔伯特曲线，否则，所述光栅化扫描路径为折线。
可选的，所述根据所述位置信息读取所述对应像素的像素信息包括：根据所述位置信息，查询所述对应像素的像素信息是否存储在缓存中；如果所述对应像素的像素信息存储在缓存中，则从缓存中读取所述对应像素的像素信息。
可选的，所述根据所述位置信息读取所述对应像素的像素信息还包括：如果所述对应像素的像素信息未存储在缓存中，则从存储器中读取所述对应像素的像素信息；将所述对应像素的像素信息存入所述缓存。
可选的，按照先入先出原则将所述对应像素的像素信息存入所述缓存。
可选的，所述原图像包括多个正方形区域，每个正方形区域包括多个矩形块；所述缓存包括多个缓存路，每一缓存路包括多个缓存组，每一缓存组包括多个缓存行；每一缓存组存储对应的单个矩形块中所有像素的像素信息，每一缓存路存储对应的单个正方形区域中所有像素的像素信息。
可选的，每个矩形块包括多个像素；所述根据所述位置信息，查询所述对应像素的像素信息是否存储在缓存中包括：根据所述位置信息确定所述对应像素所处的矩形块的坐标；根据所述矩形块的坐标在预先建立的索引中进行查找，所述索引指向存储在缓存组中的矩形块的像素信息；如果查到对应的索引，则所述对应像素的像素信息存储在所述缓存中，否则，所述对应像素的像素信息未存储在所述缓存中。
可选的，所述将所述对应像素的像素信息存入所述缓存包括：所述根据所述位置信息确定所述对应像素所处的矩形块；将所述矩形块存入所述缓存的缓存组。
可选的，所述确定覆盖待变换的目标图像的多个区块包括：将所述目标图像所属的帧划分为多个正方形宏块；根据所述目标图像的顶点位置判断覆盖所述目标图像的宏块，以作为所述多个区块。
为解决上述技术问题，本发明实施例还公开了一种图像几何变换装置，图像几何变换装置包括：
区块确定模块，适于确定覆盖待变换的目标图像的多个区块；光栅化扫描路径确定模块，适于确定每个区块的光栅化扫描路径，所述光栅化扫描路径包括多种曲线；扫描模块，适于按照每个区块的光栅化扫描路径扫描每个区块，计算所述区块中扫描完成的栅格在原图像上对应像素的位置信息；填充模块，适于根据所述位置信息读取所述对应像素的像素信息，并将所述对应像素的像素信息填充至所述扫描完成的栅格。
为解决上述技术问题，本发明实施例还公开了一种终端，所述终端包括所述图像几何变换装置。
与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下有益效果：
本发明技术方案确定覆盖待变换的目标图像的多个区块；确定每个区块的光栅化扫描路径；按照每个区块的光栅化扫描路径扫描每个区块，计算所述区块中扫描完成的栅格在原图像上对应像素的位置信息；根据所述位置信息读取所述对应像素的像素信息，并将所述对应像素的像素信息填充至所述扫描完成的栅格。本发明技术方案对于覆盖待变换的目标图像的多个区块，确定每个区块的光栅化扫描路径，然后按照确定的光栅化扫描路径扫描每个区块，并读取扫描完成的栅格在原图像上对应像素的位置信息，以完成填充。对目标图像的多个区块确定的光栅化扫描路径可以包括多种曲线，以在从原图像上读取对应像素的像素信息时，提高对应像素均处于同一数据块中的概率，从而可以减小读取次数；由于原图像通常储存于外部存储器中，因此还可以减少与外部存储器的交互次数，进而减小图像几何变换时占用的带宽。
进一步地，确定每个区块的光栅化扫描路径包括：计算每个区块的缩放比例和旋转角度；根据所述缩放比例和所述旋转角度确定所述光栅化扫描路径。由于目标图像相对于原图像具有缩放比例和旋转角度，因此目标图像中相邻两个像素在原图像中的对应位置可能在相差很多距离，甚至在不同的数据块中；考虑到像素之间位置关系的不确定性，本发明技术方案根据所述缩放比例和所述旋转角度确定所述光栅化扫描路径，光栅化扫描路径上任意两个相邻像素在同一个数据块里的概率相对于现有技术大大提高，减少了冗余数据出现的次数，从而达到减少带宽的目的。
进一步，根据所述位置信息读取所述对应像素的像素信息包括：根据所述位置信息，查询所述对应像素的像素信息是否存储在缓存中；如果所述对应像素的像素信息存储在缓存中，则从缓存中读取所述对应像素的像素信息。本发明技术方案利用缓存来读取对应像素的像素信息，进一步减少了几何变换时与外部存储器的交互次数，从而进一步减小图像几何变换时的带宽，还可以提高图像几何变换的速度。
附图说明
图1是本发明实施例一种图像几何变换方法的流程图；
图2是本发明实施例一种目标图像的示意图；
图3是是本发明实施例另一种图像几何变换方法的流程图；
图4是本发明实施例一种缓存与原图像的对应关系的示意图；
图5是本发明实施例一种图像几何变换方法的应用场景的示意图；
图6是本发明实施例一种图像几何变换装置的结构示意图；
图7是本发明实施例另一种图像几何变换装置的结构示意图。
具体实施方式
如背景技术中所述，现有技术中仅支持仿射变换的方案，其应用场景受到了很大的限制；而嵌入式GPU往往功耗比较大，且会占用较多的内存带宽。
本发明技术方案对于覆盖待变换的目标图像的多个区块，确定每个区块的光栅化扫描路径，然后按照确定的光栅化扫描路径扫描每个区块，并读取扫描完成的栅格在原图像上对应像素的位置信息，以完成填充。通过对目标图像的多个区块确定对应的光栅化扫描路径，可以在从原图像上读取对应像素的位置信息时，提高对应像素均处于同一数据块(数据块为读取像素信息的单位)中的概率，从而可以减小读取次数；由于原图像储存于外部存储器中，因此还可以减少与外部存储器的交互次数，进而减小图像几何变换时的带宽。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
图1是本发明实施例一种图像几何变换方法的流程图。
图1所示的图像几何变换方法可以包括以下步骤：
步骤S101：确定覆盖待变换的目标图像的多个区块；
步骤S102：确定每个区块的光栅化扫描路径；
步骤S103：按照每个区块的光栅化扫描路径扫描每个区块，计算所述区块中扫描完成的栅格在原图像上对应像素的位置信息；
步骤S104：根据所述位置信息读取所述对应像素的像素信息，并将所述对应像素的像素信息填充至所述扫描完成的栅格。
本实施例中，待变换的目标图像可以是原图像经过几何变换后的图像，例如可以是通过一定的平移、旋转、缩放和/或透视变换后得到的。具体而言，目标图像与原图像之间存在线性映射关系。确定目标图像中的像素位置后，可以通过该映射关系在原图像中找到对应的像素。
具体实施中，在步骤S101中，确定覆盖待变换的目标图像的多个区块。在后续步骤中，读取像素信息和填充都是基于区块进行的，通过确定覆盖目标图像的区块，可以实现并行处理，提高几何变换的速度。
可以理解的是，区块可以是多边形区域。优选地，所述区块为正方形区域。
具体地，可参照图2，目标图像为图2所示多边形ABC，则覆盖多边形ABC的多个正方形区块(图中阴影部分)可以确定为多个区块。
具体实施中，在步骤S102中，确定每个区块的光栅化扫描路径，所述光栅化扫描路径可以包括多种曲线，也即多种扫描顺序。进而在步骤S103中，可以按照每个区块的光栅化扫描路径扫描每个区块。
具体而言，现有技术中光栅化(rasterization)扫描通常采用线扫描，即扫描顺序通常是从左到右扫描一行，从上到下依次逐行扫描。而目标图像可以是原图像经过几何变换后的图像，如果目标图像相对于原图像发生了旋转(rotation)之后，还按照从左到右，从上倒下的扫描顺序(rasterization order)，那么在原图像上的采样顺序就不再是从左到右，从上倒下的扫描顺序；且对应的像素在像素坐标系中也是不连续的。在计算机系统中，读取原图像的像素数据时是按固定大小尺寸的数据块(block)为单位进行的，例如，8×2像素大小的数据块。那么，按照传统的扫描顺序将会导致每次读取的数据块中一部分是需要的，一部分是多余的，造成了带宽的浪费。
而步骤S102中确定的光栅化扫描路径可以是多种曲线中的一种，相对于现有技术中单一的线扫描方式，可以使得沿着光栅化扫描路径遍历的若干个像素点尽量在同一数据块中。换句话说，优先把在原图像中存在于同一个数据块里的像素先进行光栅化，再处理下一数据块里的像素，从而可以提高读取的数据块的利用率，减小读取次数。
具体实施中，在步骤S103中，可以计算所述区块中扫描完成的栅格在原图像上对应像素的位置信息。则在步骤S104中，可以读取所述对应像素的像素信息，并将所述对应像素的像素信息填充至所述扫描完成的栅格。具体而言，所述栅格可以是单个像素，也可以是多个像素。
具体而言，原图像通常存储在外部存储器中，例如DRAM。步骤S104中读取原图像中所述对应像素的像素信息时，需要与外部存储器进行大量的交互，占据大量的带宽。而通过步骤S102中确定的光栅化扫描路径可以减小读取次数时，还可以减小与外部存储器进行交互的次数，减小占用的带宽。
本发明实施例通过对目标图像的多个区块确定对应的光栅化扫描路径，可以在从原图像上读取对应像素的位置信息时，提高对应像素均处于同一数据块中的概率，从而可以减小读取次数；由于原图像储存于外部存储器中，因此还可以减少与外部存储器的交互次数，进而减小图像几何变换时的带宽和功率。
优选地，步骤S102可以包括以下步骤：计算每个区块的缩放比例和旋转角度；根据所述缩放比例和所述旋转角度确定所述光栅化扫描路径。具体而言，由于目标图像与原图像存在几何变换关系，因此在覆盖目标图像的多个区块中，根据每个区块的顶点坐标，通过几何变换找到原图像中对应的顶点坐标。通过目标图像和原图像中的顶点坐标，可以计算变换前后两个多边形的面积大小。通过面积的比值可以确定缩放比例。已知变换前后的顶点坐标，可以计算多边形的各条边的方程，然后计算原图像多边形的各条边与目标图像多边形各条边对应的夹角，可以得到旋转角度。
本领域技术人员应当理解的是，可以采用任意可实施的方式计算得到缩放比例和旋转角度，本发明实施例对此不做限制。
具体实施中，在几何变换的多个参数中，对目标图像的像素和原图像的像素之间的映射影响最大的参数是，目标图像与原图像的缩放比例和所述旋转角度。因此，本实施例通过计算得到的缩放比例和所述旋转角度确定所述光栅化扫描路径。换言之，通过缩放比例和所述旋转角度在多种曲线中确定当前区块的光栅化扫描路径。
进一步地，所述根据所述缩放比例和所述旋转角度确定所述光栅化扫描路径可以包括以下步骤：如果所述旋转角度大于设定角度阈值，则所述光栅化扫描路径的方向为水平方向，否则，所述光栅化扫描路径的方向为垂直方向；如果所述缩放比例大于设定缩放阈值，则所述光栅化扫描路径为希尔伯特曲线(Hilbert curve)，否则，所述光栅化扫描路径为折线(zigzag)。
具体地，为了配合按数据块(block)从原图像读取数据的方式，保证尽量多的有效数据在同一数据块中。如果所述旋转角度大于设定角度阈值，则所述光栅化扫描路径的方向为水平方向，否则，所述光栅化扫描路径的方向为垂直方向。例如，数据块大小为2行8列像素；对于旋转90度后的图像，在目标图像上采用由上到下的扫描方式，则对应到原图像就是从左至右的扫描顺序，在扫描8个像素后，在原图像中可以读取一个数据块；如果按照现有技术在目标图像上采用从左至右的扫描方式，则对应到原图像就是由上到下的扫描顺序，此时在原图像中需要读取四个数据块。由上，通过旋转角度确定扫描路径可以减小带宽。
如果所述缩放比例大于设定缩放阈值，则所述光栅化扫描路径为希尔伯特曲线(Hilbert curve)，否则，所述光栅化扫描路径为折线。例如，目标图像相对原图像缩小了很多倍，目标图像中相邻两个像素在原图像中的对应位置可能相差很多距离，甚至在不同的数据块中。由于像素之间位置关系的不确定性，不能用简单地使用折线扫描。因此利用希尔伯特曲线可以完全遍历一个正方形空间的特性，希尔伯特曲线上任意两个相邻像素对应到原图像中同一个数据块里的概率大大提高，减少了冗余数据出现的次数，减少了带宽消耗。
具体地，由于希尔伯特曲线只能遍历正方形的区域，因此，所述区块可以是正方形。
需要说明的是，设定角度阈值和设定缩放阈值可以根据实际的应用场景进行适应性的配置，本发明实施例对此不做限制。例如，设定角度阈值为90度；设定缩放阈值为2倍。
优选地，步骤S101可以包括以下步骤：将所述目标图像所属的帧划分为多个正方形宏块(macroblock)；根据所述目标图像的顶点位置判断覆盖所述目标图像的宏块，以作为所述多个区块。
具体而言，如图2所示，目标图像可以是帧图像中的至少一部分。其中，目标图像为图2所示多边形(图中阴影部分)，帧图像则是图2所示整个区域。为了节省资源，可以仅对目标图像所在区域进行光栅化。为了确定目标图像所在区域，可以将所述目标图像所属的帧划分为多个正方形宏块，并根据目标图像的顶点位置，也即图2所示多边形的顶点A、顶点B和顶点C，确定覆盖所述目标图像的宏块。进一步地，为了适应光栅化扫描路径中的多种曲线，例如希尔伯特曲线仅能遍历正方形区域，所述宏块可以配置为正方形宏块。
图3是是本发明实施例另一种图像几何变换方法的流程图。
请参照图3，在步骤S301中，确定覆盖待变换的目标图像的多个区块。
在步骤S302中，确定每个区块的光栅化扫描路径。
在步骤S303中，按照每个区块的光栅化扫描路径扫描每个区块，计算所述区块中扫描完成的栅格在原图像上对应像素的位置信息。
步骤S301至步骤S303的具体实施方式可参照图1所示的步骤S101至步骤S103，此处不再赘述。
本发明实施例通过对目标图像的多个区块确定对应的光栅化扫描路径，可以在从原图像上读取对应像素的位置信息时，提高对应像素均处于同一数据块中的概率，从而可以减小读取次数；由于原图像储存于外部存储器中，因此还可以减少与外部存储器的交互次数，进而减小图像几何变换时的带宽和功率。
经过步骤S303确定原图像上对应像素的位置信息后，在步骤S304中，可以根据位置信息查询对应像素的像素信息是否存储在缓存中。如果是，则进入步骤S305，从缓存中读取所述对应像素的像素信息。本实施例通过直接从缓存中读取对应像素的像素信息，避免了访问外部存储器，从而节约系统的总线带宽，还可以提高访问速度。
如果所述对应像素的像素信息未存储在缓存中，则进入步骤S306，从存储器中读取所述对应像素的像素信息。进一步地，在步骤S307中，将所述对应像素的像素信息存入所述缓存，以便在后续步骤需要时，可以直接从缓存中读取该像素信息，避免再次访问外部存储器。也就是说，在几何变换过程中，优先在缓存中查询数据；如果在高速缓存中找不到对应像素的像素信息，也即发生缓存缺失(cache miss)，便从外部存储器中读取该像素的像素信息。具体地，可以从外部存储器中读取该对应像素所在的矩形块。
具体而言，至少在读取像素信息之前，也可以在几何变换之前，原图像中至少一部分像素的像素信息已经被存储在缓存中。此时，原图像中至少一部分像素的位置信息与其在缓存中的存储地址之间存在对应关系。
优选地，所述缓存可以是高速缓存。
优选地，所述原图像可以包括多个正方形区域，每个正方形区域可以包括多个矩形块；所述缓存可以包括多个缓存路，每一缓存路可以包括多个缓存组，每一缓存组可以包括多个缓存行；每一缓存组可以存储对应的单个矩形块中所有像素的像素信息，每一缓存路可以存储对应的单个正方形区域中所有像素的像素信息。
本领域技术人员应当理解的是，正方形区域、矩形块的大小可以根据实际的应用环境进行适应性的配置；缓存路、缓存组、缓存行的数量也可以根据实际的应用环境进行适应性的配置，本发明实施例对此不做限制。
优选地，将所述对应像素的像素信息存入所述缓存可以包括以下步骤：所述根据所述位置信息确定所述对应像素所处的矩形块；将所述矩形块存入所述缓存的缓存组。
请参照图4，图4是本发明实施例一种缓存与原图像的对应关系的示意图。
原图像可以被划分为多个正方形区域(Grid)。每个正方形区域内，还可以划分为多个矩形块(Bank)，例如，Bank_0、Bank_1、Bank_2、Bank_3….Bank_29、Bank_30、Bank_31。例如，将原图像分割为32×32像素大小的正方形区域；在每个正方形区域中，再按照横向8像素纵向4像素大小进行划分矩形块；则有4列8行，共计32个矩形块。
可以将矩形块按一定规律进行编号，每一矩形块可以映射到高速缓存中相对应的缓存组(cache set)中，例如，矩形块Bank_0存储至缓存组Set_0、Bank_1存储至缓存组Set_1、Bank_2存储至缓存组Set_2，….，Bank_31存储至缓存组Set_31。具体地，每一缓存行(cache line)可以完整地储存单个矩形块中所有像素的像素信息。例如，矩形块Bank_0存储至缓存组Set_0中的缓存行LINE_0、Bank_1存储至缓存组Set_1中的缓存行LINE_0、Bank_2存储至缓存组Set_2中的缓存行LINE_0，….，Bank_31存储至缓存组Set_31中的缓存行LINE_0。
其中，每一缓存路(cache way)可以完整地储存单个正方形区域中所有像素的像素信息。例如，缓存路WAY_0可以存储正方形区域Grid_0中所有像素的像素信息，缓存路WAY_1可以存储正方形区域Grid_1中所有像素的像素信息，…，缓存路WAY_n-1可以存储正方形区域Grid_n-1中所有像素的像素信息。具体地，原图像中矩形块的像素信息在存储至缓存时，可以按照先入先出(First In First Out,FIFO)原则，替换缓存中的已存有像素信息的缓存行。例如，缓存组Set_0中所有缓存行均存储有像素信息，最早存入像素信息的缓存行为LINE_n-1，则原图像中的新的矩形块在存入缓存组Set_0时，该矩形块将会存储至缓存行LINE_n-1，以替换缓存行LINE_n-1中存储的原有数据。
本实施例中，缓存可以是组相联结构(set-associative)。也就是说，缓存中每个缓存组可以包括多个缓存行。由此，每次存入最新数据时，只会把最早存入的数据替换，而较新的数据不会被替换。具体而言，在几何变换中很多像素信息可能会被多次使用，本实施例中缓存只会把最早存入的像素信息替换，而其他像素信息还存储在缓存中，则在后续需要时可以被用到，从而进一步避免了访问外部存储器，进而避免访问外部存储器造成的延迟和带宽消耗。
进一步地，步骤S304可以包括以下步骤：所述根据所述位置信息确定所述对应像素所处的矩形块的坐标；根据所述矩形块的坐标在预先建立的索引中进行查找，所述索引指向存储在缓存组中的矩形块的像素信息；如果查到对应的索引，则所述对应像素的像素信息存储在所述缓存中，否则，所述对应像素的像素信息未存储在所述缓存中。
具体而言，每个缓存行对应一个索引(cache tag)，该索引可以包括缓存行存储的矩形块的信息。例如，索引可以包括原图像帧号(FRAME_ID)，矩形块横坐标X_TAG，矩形块纵坐标Y_TAG。
继续参照图4，根据位置信息确定所述对应像素所处的矩形块为Bank_0，矩形块Bank_0的坐标为其左上角像素的坐标(X_TAG，Y_TAG)；根据坐标(X_TAG，Y_TAG)可以在已建立的索引中查找，如果索引存在，则为缓存命中(cache hit)，表示对应像素的像素信息存储在所述缓存中；反之则为缓存不命中(cache miss)，表示对应像素的像素信息未存储在所述缓存中。
在步骤S308中，将读取到的像素信息填充至扫描完成的栅格，直至多个区块都填充完成。具体地，可以采用双三次插值(Bicubic Interpolation)算法进行像素填充，以获得较好的输出图像质量。
可以理解的是，所述索引还可以包括矩形块在正方形区域中的相对位置坐标(X_INDEX，Y_INDEX)，也即，矩形块位于正方形区域中第X_INDEX列，第Y_INDEX行；所述索引还可以包括像素在矩形块中的相对位置(X_OFFSET，Y_OFFSET)，也即，像素在矩形块位于第X_OFFSET列，第Y_OFFSET行。
图5是本发明实施例一种图像几何变换方法的应用场景的示意图。
如图5所示，在确定目标图像多个区块的光栅化扫描路径后，多个区块可以对应多个光栅化扫描路径。具体地，多个光栅化扫描路径可以包括沿水平方向光栅化、沿竖直方向光栅化以及沿希尔伯特曲线光栅化。
需要说明的是，确定光栅化扫描路径的具体实施方式可参照图1至图4所示的实施例，此处不再赘述。
其中，多个区块的光栅化扫描可以并行进行。图5所示的采样过程可以在原图像上读取扫描完成的栅格在原图像上对应像素的像素信息。如果对应像素的像素信息存储在缓存中，则可以从缓存中读取对应像素的像素信息。只有在缓存中不包括对应像素的像素信息时，才从外部存储器中读取对应像素的像素信息。
目标图像在几何变换开始前是空白的，没有内容。在获取到所有所需的原图像中像素的像素信息后，利用所需像素的像素信息对目标图像进行填充。优选地，可以使用双三次插值算法进行插值运算。在完成插值后，原图像中至少一部分像素的像素信息被变换为目标图像内，并输出目标图像。
本发明实施例通过对目标图像的多个区块确定对应的光栅化扫描路径，可以在从原图像上读取对应像素的位置信息时，提高对应像素均处于同一数据块中的概率，从而可以减小读取次数；由于原图像储存于外部存储器中，因此还可以减少与外部存储器的交互次数，进而减小图像几何变换时的带宽和功率。
本实施例的几何变换过程通过缓存以及光栅化扫描路径，利用图像中二维像素的空域相关性，提高了读取像素信息过程中图像数据的利用率，减少片上系统与外部存储器的交互次数，从而减少带宽消耗，节约能耗。
图6是本发明实施例一种图像几何变换装置的结构示意图。
图6所示的图像几何变换装置60可以包括区块确定模块601、光栅化扫描路径确定模块602、扫描模块603和填充模块604。
其中，区块确定模块601适于确定覆盖待变换的目标图像的多个区块；光栅化扫描路径确定模块602适于确定每个区块的光栅化扫描路径，所述光栅化扫描路径包括多种曲线；扫描模块603适于按照每个区块的光栅化扫描路径扫描每个区块，计算所述区块中扫描完成的栅格在原图像上对应像素的位置信息；填充模块604适于根据所述位置信息读取所述对应像素的像素信息，并将所述对应像素的像素信息填充至所述扫描完成的栅格。
具体实施中，光栅化扫描路径确定模块602确定的光栅化扫描路径可以是多种曲线中的一种，相对于现有技术中单一的线扫描方式，可以使得沿着光栅化扫描路径遍历的若干个像素点尽量在同一数据块中。换句话说，优先把在原图像中存在于同一个数据块里的像素先进行光栅化，再处理下一数据块里的像素，从而可以提高读取的数据块的利用率，减小读取次数。
本发明实施例通过对目标图像的多个区块确定对应的光栅化扫描路径，可以在从原图像上读取对应像素的位置信息时，提高对应像素均处于同一数据块中的概率，从而可以减小读取次数；由于原图像储存于外部存储器中，因此还可以减少与外部存储器的交互次数，进而减小图像几何变换时的带宽和功率。
具体而言，原图像通常存储在外部存储器中，例如DRAM。填充模块604读取原图像中所述对应像素的像素信息时，需要与外部存储器进行大量的交互，占据大量的带宽。而通过光栅化扫描路径确定模块602确定的光栅化扫描路径可以减小读取次数时，还可以减小与外部存储器进行交互的次数，减小带宽。
本发明实施例通过对目标图像的多个区块确定对应的光栅化扫描路径，可以在从原图像上读取对应像素的位置信息时，提高对应像素均处于同一数据块中的概率，从而可以减小读取次数；由于原图像储存于外部存储器中，因此还可以减少与外部存储器的交互次数，进而减小图像几何变换时的带宽和功率。
本领域技术人员可以理解的是，本实施例中的图像几何变换装置可以是图像几何变换加速器。
关于所述图像几何变换装置60的工作原理、工作方式的更多内容，可以参照图1至图5中的相关描述，这里不再赘述。
图7是本发明实施例另一种图像几何变换装置的结构示意图。
图7所示的图像几何变换装置70可以包括区块确定模块701、光栅化扫描路径确定模块702、扫描模块703和填充模块704。
本实施例中，区块确定模块701、光栅化扫描路径确定模块702、扫描模块703和填充模块704的具体实施方式，可参照图6所示确定模块601、光栅化扫描路径确定模块602、扫描模块603和填充模块604，此处不再赘述。
优选地，区块确定模块701可以包括宏块划分单元(图未示)和区块确定单元(图未示)。其中，宏块划分单元适于将所述目标图像所属的帧划分为多个正方形宏块；区块确定单元，适于根据所述目标图像的顶点位置判断覆盖所述目标图像的宏块，以作为所述多个区块。
具体而言，目标图像可以是帧图像中的至少一部分，为了节省资源，可以仅对目标图像所在区域进行光栅化。为了确定目标图像所在区域，可以将所述目标图像所属的帧划分为多个正方形宏块，并根据目标图像的顶点位置确定覆盖所述目标图像的宏块。进一步地，为了适应光栅化扫描路径中的多种曲线，所述宏块为正方形宏块。
优选地，光栅化扫描路径确定模块702可以包括计算单元7021和光栅化扫描路径确定单元7022。其中，计算单元7021适于计算每个区块的缩放比例和旋转角度；光栅化扫描路径确定单元7022适于根据所述缩放比例和所述旋转角度确定所述光栅化扫描路径。
进一步地，光栅化扫描路径确定单元7022可以包括方向确定子单元70221和路径确定子单元70222。其中，方向确定子单元70221适于在所述旋转角度大于设定角度阈值时，所述光栅化扫描路径的方向确定为水平方向，否则，所述光栅化扫描路径的方向为垂直方向；路径确定子单元70222适于在所述缩放比例大于设定缩放阈值时，所述光栅化扫描路径确定为希尔伯特曲线，否则，所述光栅化扫描路径为折线。
具体实施中，在几何变换的多个参数中，对目标图像的像素和原图像的像素之间的映射影响最大的参数是，目标图像与原图像的缩放比例和所述旋转角度。因此，本实施例通过计算得到的缩放比例和所述旋转角度确定所述光栅化扫描路径。换言之，通过缩放比例和所述旋转角度在多种曲线中确定当前区块的光栅化扫描路径。
优选地，填充模块704可以包括查询单元7041和第一读取单元7042。查询单元7041适于根据所述位置信息，查询所述对应像素的像素信息是否存储在缓存中；第一读取单元7042适于在所述对应像素的像素信息存储在缓存中时，从缓存中读取所述对应像素的像素信息。
具体地，为了配合按数据块(block)从原图像读取数据的方式，保证尽量多的有效数据在同一数据块中。如果所述旋转角度大于设定角度阈值，则所述光栅化扫描路径的方向为水平方向，否则，所述光栅化扫描路径的方向为垂直方向。例如，数据块大小为2行8列像素；对于旋转90度后的图像，在目标图像上采用由上到下的扫描方式，则对应到原图像就是从左至右的扫描顺序，在扫描8个像素后，在原图像中可以读取一个数据块；如果按照现有技术在目标图像上采用从左至右的扫描方式，则对应到原图像就是由上到下的扫描顺序，此时在原图像中需要读取四个数据块。由上，通过旋转角度确定扫描路径可以减小带宽。
优选地，查询单元7041可以包括坐标计算子单元70411、查找子单元70412和确定子单元70413。70411适于根据所述位置信息确定所述对应像素所处的矩形块的坐标；查找子单元70412适于根据所述矩形块的坐标在预先建立的索引中进行查找，所述索引指向存储在缓存组中的矩形块的像素信息；确定子单元70413适于如果查到对应的索引，则所述对应像素的像素信息存储在所述缓存中，否则，所述对应像素的像素信息未存储在所述缓存中。
如果所述缩放比例大于设定缩放阈值，则所述光栅化扫描路径为希尔伯特曲线(Hilbert curve)，否则，所述光栅化扫描路径为折线。例如，目标图像相对原图像缩小了很多倍，目标图像中相邻两个像素在原图像中的对应位置可能相差很多距离，甚至在不同的数据块中。由于像素之间位置关系的不确定性，不能用简单地使用折线扫描。因此利用希尔伯特曲线可以完全遍历一个正方形空间的特性，希尔伯特曲线上任意两个相邻像素对应到原图像中同一个数据块里的概率大大提高，减少了冗余数据出现的次数，减少了带宽消耗。
也就是说，在几何变换过程中，优先在缓存中查询数据；如果在高速缓存中找不到对应像素的像素信息(cache miss)，便从外部存储器中读取该像素的像素信息。具体地，可以从外部存储器中读取该对应像素所在的矩形块。
优选地，填充模块704还可以包括第二读取单元7043和存入单元7044。第二读取单元7043适于在所述对应像素的像素信息未存储在缓存中，从存储器中读取所述对应像素的像素信息；存入单元7044适于将所述对应像素的像素信息存入所述缓存。
进一步地，存入单元7044可以按照先入先出原则将所述对应像素的像素信息存入所述缓存。
优选地，存入单元7044还可以包括矩形块确定子单元70441和存入子单元70442。确定子单元70441适于所述根据所述位置信息确定所述对应像素所处的矩形块；存入子单元70442适于将所述矩形块存入所述缓存的缓存组。
优选地，所述原图像包括多个正方形区域，每个正方形区域包括多个矩形块；所述缓存包括多个缓存路，每一缓存路包括多个缓存组，每一缓存组包括多个缓存行；每一缓存组存储对应的单个矩形块中所有像素的像素信息，每一缓存路存储对应的单个正方形区域中所有像素的像素信息。
本实施例中，缓存可以是组相联结构(set-associative)。也就是说，缓存中每个缓存组可以包括多个缓存行。由此，每次存入最新数据时，只会把最早存入的数据替换，而较新的数据不会被替换。具体而言，在几何变换中很多像素信息可能会被多次使用，本实施例中缓存只会把最早存入的像素信息替换，而其他像素信息还存储在缓存中，则在后续需要时可以被用到，从而进一步避免了访问外部存储器，进而避免访问外部存储器造成的延迟和带宽消耗。
本实施例的几何变换过程通过缓存以及光栅化扫描路径，利用图像中二维像素的空域相关性，提高了读取像素信息过程中图像数据的利用率，减少片上系统与外部存储器的交互次数，从而减少带宽消耗，节约能耗。
关于所述图像几何变换装置70的工作原理、工作方式的更多内容，可以参照图1至图6中的相关描述，这里不再赘述。
本发明实施例还公开了一种终端，所述终端可以包括图6所示的图像几何变换装置60或图7所示的图像几何变换装置70。具体而言，图像几何变换装置60或图像几何变换装置70可以内部集成于或外部耦接于所述终端。
具体地，所述终端包括但不限于手机、平板电脑、计算机等设备。
本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于以计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：ROM、RAM、磁盘或光盘等。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
Claims (21)
1.一种图像几何变换方法，其特征在于，包括：
确定覆盖待变换的目标图像的多个区块；
确定每个区块的光栅化扫描路径，所述光栅化扫描路径选自多种曲线；
按照每个区块的光栅化扫描路径扫描每个区块，计算所述区块中扫描完成的栅格在原图像上对应像素的位置信息；
根据所述位置信息读取所述对应像素的像素信息，并将所述对应像素的像素信息填充至所述扫描完成的栅格。
2.根据权利要求1所述的图像几何变换方法，其特征在于，所述确定每个区块的光栅化扫描路径包括：
计算每个区块的缩放比例和旋转角度；
根据所述缩放比例和所述旋转角度确定所述光栅化扫描路径。
3.根据权利要求2所述的图像几何变换方法，其特征在于，所述根据所述缩放比例和所述旋转角度确定所述光栅化扫描路径包括：
如果所述旋转角度大于设定角度阈值，则所述光栅化扫描路径的方向为水平方向，否则，所述光栅化扫描路径的方向为垂直方向；
如果所述缩放比例大于设定缩放阈值，则所述光栅化扫描路径为希尔伯特曲线，否则，所述光栅化扫描路径为折线。
4.根据权利要求1所述的图像几何变换方法，其特征在于，所述根据所述位置信息读取所述对应像素的像素信息包括：
根据所述位置信息，查询所述对应像素的像素信息是否存储在缓存中；
如果所述对应像素的像素信息存储在缓存中，则从缓存中读取所述对应像素的像素信息。
5.根据权利要求4所述的图像几何变换方法，其特征在于，所述根据所述位置信息读取所述对应像素的像素信息还包括：
如果所述对应像素的像素信息未存储在缓存中，则从存储器中读取所述对应像素的像素信息；
将所述对应像素的像素信息存入所述缓存。
6.根据权利要求5所述的图像几何变换方法，其特征在于，按照先入先出原则将所述对应像素的像素信息存入所述缓存。
7.根据权利要求5所述的图像几何变换方法，其特征在于，所述原图像包括多个正方形区域，每个正方形区域包括多个矩形块；所述缓存包括多个缓存路，每一缓存路包括多个缓存组，每一缓存组包括多个缓存行；每一缓存组存储对应的单个矩形块中所有像素的像素信息，每一缓存路存储对应的单个正方形区域中所有像素的像素信息。
8.根据权利要求7所述的图像几何变换方法，其特征在于，每个矩形块包括多个像素；所述根据所述位置信息，查询所述对应像素的像素信息是否存储在缓存中包括：
根据所述位置信息确定所述对应像素所处的矩形块的坐标；
根据所述矩形块的坐标在预先建立的索引中进行查找，所述索引指向存储在缓存组中的矩形块的像素信息；
如果查到对应的索引，则所述对应像素的像素信息存储在所述缓存中，否则，所述对应像素的像素信息未存储在所述缓存中。
9.根据权利要求7所述的图像几何变换方法，其特征在于，所述将所述对应像素的像素信息存入所述缓存包括：
所述根据所述位置信息确定所述对应像素所处的矩形块；
将所述矩形块存入所述缓存的缓存组。
10.根据权利要求1至9任一项所述的图像几何变换方法，其特征在于，所述确定覆盖待变换的目标图像的多个区块包括：
将所述目标图像所属的帧划分为多个正方形宏块；
根据所述目标图像的顶点位置判断覆盖所述目标图像的宏块，以作为所述多个区块。
11.一种图像几何变换装置，其特征在于，包括：
区块确定模块，适于确定覆盖待变换的目标图像的多个区块；
光栅化扫描路径确定模块，适于确定每个区块的光栅化扫描路径，所述光栅化扫描路径选自多种曲线；
扫描模块，适于按照每个区块的光栅化扫描路径扫描每个区块，计算所述区块中扫描完成的栅格在原图像上对应像素的位置信息；
填充模块，适于根据所述位置信息读取所述对应像素的像素信息，并将所述对应像素的像素信息填充至所述扫描完成的栅格。
12.根据权利要求11所述的图像几何变换装置，其特征在于，所述光栅化扫描路径确定模块包括：
计算单元，适于计算每个区块的缩放比例和旋转角度；
光栅化扫描路径确定单元，适于根据所述缩放比例和所述旋转角度确定所述光栅化扫描路径。
13.根据权利要求12所述的图像几何变换装置，其特征在于，所述光栅化扫描路径确定单元包括：
方向确定子单元，适于在所述旋转角度大于设定角度阈值时，所述光栅化扫描路径的方向确定为水平方向，否则，所述光栅化扫描路径的方向为垂直方向；
路径确定子单元，适于在所述缩放比例大于设定缩放阈值时，所述光栅化扫描路径确定为希尔伯特曲线，否则，所述光栅化扫描路径为折线。
14.根据权利要求11所述的图像几何变换装置，其特征在于，所述填充模块包括：
查询单元，适于根据所述位置信息，查询所述对应像素的像素信息是否存储在缓存中；
第一读取单元，适于在所述对应像素的像素信息存储在缓存中时，从缓存中读取所述对应像素的像素信息。
15.根据权利要求14所述的图像几何变换装置，其特征在于，所述填充模块还包括：
第二读取单元，适于在所述对应像素的像素信息未存储在缓存中，从存储器中读取所述对应像素的像素信息；
存入单元，适于将所述对应像素的像素信息存入所述缓存。
16.根据权利要求15所述的图像几何变换装置，其特征在于，所述存入单元按照先入先出原则将所述对应像素的像素信息存入所述缓存。
17.根据权利要求15所述的图像几何变换装置，其特征在于，所述原图像包括多个正方形区域，每个正方形区域包括多个矩形块；所述缓存包括多个缓存路，每一缓存路包括多个缓存组，每一缓存组包括多个缓存行；每一缓存组存储对应的单个矩形块中所有像素的像素信息，每一缓存路存储对应的单个正方形区域中所有像素的像素信息。
18.根据权利要求17所述的图像几何变换装置，其特征在于，每个矩形块包括多个像素；所述查询单元包括：
坐标计算子单元，适于根据所述位置信息确定所述对应像素所处的矩形块的坐标；
查找子单元，适于根据所述矩形块的坐标在预先建立的索引中进行查找，所述索引指向存储在缓存组中的矩形块的像素信息；
确定子单元，适于如果查到对应的索引，则所述对应像素的像素信息存储在所述缓存中，否则，所述对应像素的像素信息未存储在所述缓存中。
19.根据权利要求17所述的图像几何变换装置，其特征在于，所述存入单元包括：
矩形块确定子单元，适于所述根据所述位置信息确定所述对应像素所处的矩形块；
存入子单元，适于将所述矩形块存入所述缓存的缓存组。
20.根据权利要求11至19任一项所述的图像几何变换装置，其特征在于，所述区块确定模块包括：
宏块划分单元，适于将所述目标图像所属的帧划分为多个正方形宏块；
区块确定单元，适于根据所述目标图像的顶点位置判断覆盖所述目标图像的宏块，以作为所述多个区块。
21.一种终端，其特征在于，包括如权利要求11至20任一项所述的图像几何变换装置。
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