CN111757017B - Raw影像无损存储的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种Raw影像无损存储的方法，包括：感光芯片捕捉光源信号，形成图像数据；在感光芯片捕捉光源信号之后，对感光芯片进行有限制的3A算法设置，其中，有限制的3A算法设置为关闭自动对焦处理并进行手动曝光处理和自动白平衡处理；感光芯片形成的图像数据绕过嵌入式ISP后被直接送到Encoder编码器进行压缩，并保存到存储介质。相比于现有技术中的带嵌入式ISP数字影像系统和直接将Raw直接影像写入高速硬盘的方法，本发明的Raw影像无损存储的方法既可以有效减少图像数据的信息损耗，同时有效减少存储的数据量。

Description

Raw影像无损存储的方法
技术领域
本发明涉及图像处理技术领域，尤其是一种Raw影像无损存储的方法。
背景技术
在现有的影像存储技术中，像素以文件形式进行存储，读取时需要进行文件的操作，像素的获取完全依赖于影像的头信息，所以影像的大小受到影像头信息存储长度的限制。以TIF格式为例，在其头信息的存储协议规定的长度下，单个影像文件的长度不超过4G大小。单个影像文件的压缩格式必须是统一的，压缩率越高，文件所占硬盘空间大小就越小，同时实际的影像信息损失越大，在读取时所需的解压时间就越多。在统一的压缩格式下，影像文件的大小和效率有着不可调和的矛盾，影像格式必须在这两者之间做出选择，牺牲其中一项来换取另一项的提高。
同时数字影像系统为了纠正图像传感器的信息数据偏差，一般内置了ISP(ImageSignal Process)系统，现有的ISP系统虽然很强大，但是其本质依然是一个非线性的滤波系统，它一方面并不能适应所有应用场景的光线环境，例如在暗光环境下，一般的嵌入式ISP系统会导致图像数据劣化，另一方面即使是在良好光线环境下，也会给图像数据带了不可逆的信息损耗。对于比较专业的影像拍摄场景来说，为了减少信息数据的损耗，让影像设备更加真实的记录物理世界的影像信息，也为了让后期制作有更大的自由度和操作空间，一般高端的影像设备采用Raw视频拍摄的方式进行拍摄，Raw视频拍摄就是摄像机将感光芯片输出的数据直接写入高速硬盘，一般是SSD(Solid Storage Device)，拍摄结束之后，再将SSD内的数据导入到工作站进行后期处理加工。这样做在实现了目的同时，却导致了一个问题，就是数据量非常的庞大。例如，4k分辨率、30帧的视频拍摄30分钟产生的视频高达200多吉比特(gbit)，这方面导致数据采集成本上升，一方面对后期工作站的运算能力有更高的要求。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出一种Raw影像无损存储的方法，既可以有效减少图像数据的信息损耗，同时有效减少存储的数据量和数据采集成本。
本发明通过以下技术方案实现的：
本发明提出一种Raw影像无损存储的方法，包括：
感光芯片捕捉光源信号，形成图像数据；
在感光芯片捕捉光源信号之后，对感光芯片进行有限制的3A算法设置，其中，有限制的3A算法设置为关闭自动对焦处理并进行设置自动曝光处理和自动白平衡处理；
感光芯片形成的图像数据绕过嵌入式ISP，被直接送到Encoder编码器进行压缩，并保存到存储介质。
优选地，所述自动曝光处理包括：
设置固定增益；
初始化曝光值；
读取感光值，判断感光值是否靠近预设值；
若感光值靠近预设值，则锁定曝光值；
若感光值未靠近预设值，则通过调整曝光值直至感光值靠近预设值，然后锁定曝光值。
优选地，感光芯片输出的图像数据被绕过嵌入式ISP之后，直接输入到Encoder进行压缩。
优选地，Encoder编码器以压缩比为100:1左右的压缩比例对图像数据进行压缩。
优选地，Encoder编码器将图像数据压缩成H264/H265格式，并以H264/H265格式保存到存储介质。
优选地，所述存储介质包括但不局限于SD卡、Micro SD卡。
优选地，Encoder编码器通过H264/H265协议将图像数据压缩，并降低I帧的压缩率，减少画损。其中，在H264/H265协议中定义了三种帧，完整编码的帧叫I帧，参考之前的I帧生成的只包含差异部分编码的帧叫P帧，还有一种参考前后的帧编码的帧叫B帧，在Encoder编码器对图像数据压缩过程，会降低I帧和P帧的压缩率。
本发明的有益效果：
本发明的Raw影像无损存储的方法，包括：感光芯片捕捉光源信号，形成图像数据；在感光芯片捕捉光源信号之后，对感光芯片进行有限制的3A算法设置，其中，有限制的3A算法设置为关闭自动对焦处理并进行设置自动曝光处理和自动白平衡处理；感光芯片形成的图像数据被送到Encoder编码器进行压缩，并保存到存储介质。相比于现有技术中的带嵌入式ISP数字影像系统和直接将Raw直接影像写入高速硬盘的方法，本发明的Raw影像无损存储的方法可以有效减少图像数据的信息损耗，同时有效减少存储的数据量和数据采集成本。
附图说明
图1为本发明的Raw影像无损存储的方法的流程示意图；
图2为本发明的Raw影像无损存储的方法中的自动曝光处理的流程示意图。
具体实施方式
为了更加清楚、完整的说明本发明的技术方案，下面结合附图对本发明作进一步说明。
请参考图1，本发明提出一种Raw影像无损存储的方法，包括：
感光芯片捕捉光源信号，形成图像数据；
在感光芯片捕捉光源信号之后，对感光芯片进行有限制的3A算法设置，其中，有限制的3A算法设置为关闭自动对焦处理并进行设置自动曝光处理和自动白平衡处理；
感光芯片形成的图像数据绕过嵌入式ISP被直接送到Encoder编码器进行压缩，并保存到存储介质。
在本实施方式中，感光芯片为CMOS或者CCD图像感应器，CMOS或者CCD图像感应器将捕捉到的光源信号转化为数字信号的原始数据，从而形成图像数据，即Raw影像。
优选地，请参考图2，所述自动曝光处理包括：
设置固定增益；
初始化曝光值；
读取感光值，判断感光值是否靠近预设值；其中，感光值*曝光值＝0.8；
若感光值靠近预设值，则锁定曝光值；
若感光值未靠近预设值，则通过调整曝光值直至感光值靠近预设值，然后锁定曝光值。
在本实施方式中，预设值设有M，设定所读取的感光值为M±5为靠近预设值的感光值。
有限的3A算法不直接处理感光数据，而是通过分析数据再调整感光芯片的寄存器来影响数据的，自动对焦被关闭了，自动白平衡处理的过程依然采用感光芯片内置的默认算法。感光芯片的数据从MIPI口送入图像主控之后，数据以标准的MIPI格式经过有限的3A算法，有限的3A算法并不直接对这个数据进行任何处理，但是会从码流里面提取视频数据按上述自动曝光处理来测试曝光时间，间接影响感光芯片，进而影响数据，被有限的3A算法影响后的图像数据依然是无损的，进入mipi的图像被直接送到Encoder编码器，进行压缩。
优选地，感光芯片输出的图像数据被绕过嵌入式ISP之后，直接输入到Encoder进行压缩，Encoder编码器以压缩比为100:1对图像数据进行压缩。
优选地，Encoder编码器将图像数据压缩成H264/H265格式，并以H264/H265格式保存到存储介质。
优选地，所述存储介质包括但不局限于SD卡、Micro SD卡。
优选地，Encoder编码器通过H264/H265协议将图像数据压缩，并且降低I帧的压缩率，确保信息损失进一步降低。其中，在H264/H265协议中定义了三种帧，完整编码的帧叫I帧，参考之前的I帧生成的只包含差异部分编码的帧叫P帧，还有一种参考前后的帧编码的帧叫B帧，在Encoder编码器对图像数据压缩过程，会降低I帧和P帧的压缩率。I、B、P各帧是根据压缩算法的需要，是实实在在的物理帧。在本发明中，改进了Encoder编码器的压缩策略，一般来说，I帧的压缩率是7(跟JPG相近)，P帧的压缩率是20，B帧的压缩率帧可以达到50，在编码过程中，I帧和P帧是造成信息错误扩散的主要原因，因此减少I帧压缩率，将设置I帧压缩率在4左右；减少P帧压缩率，使得P帧的压缩率小于等于2，使得压缩算法更加符合所拍摄的Raw影像要求，使得在一定的压缩比的情况下，Encoder编码器编码造成的信息损耗达到最小。
相比于现有技术中的带嵌入式ISP数字影像系统和直接将Raw直接影像写入高速硬盘的方法，本发明的Raw影像无损存储的方法可以有效减少图像数据的信息损耗，同时有效减少存储的数据量和数据采集成本，可以得到比较小的数据量体积，方便消费级别设备使用，又可以获得极佳的信噪比数据。
当然，本发明还可有其它多种实施方式，基于本实施方式，本领域的普通技术人员在没有做出任何创造性劳动的前提下所获得其他实施方式，都属于本发明所保护的范围。

Claims (6)

1.一种Raw影像无损存储的方法，其特征在于，包括：
感光芯片捕捉光源信号，形成图像数据；
在感光芯片捕捉光源信号之后，对感光芯片进行有限制的3A算法设置，其中，有限制的3A算法设置为关闭自动对焦处理并进行设置自动曝光处理和自动白平衡处理；
感光芯片形成的图像数据被送到Encoder编码器进行压缩，并保存到存储介质。
2.根据权利要求1所述的Raw影像无损存储的方法，其特征在于，所述自动曝光处理包括：
设置固定增益；
初始化曝光值；
读取感光值，判断感光值是否靠近预设值；
若感光值靠近预设值，则锁定曝光值；
若感光值未靠近预设值，则通过调整曝光值直至感光值靠近预设值，然后锁定曝光值。
3.根据权利要求1所述的Raw影像无损存储的方法，其特征在于，感光芯片输出的图像数据被绕过嵌入式ISP之后，直接输入到Encoder进行压缩。
4.根据权利要求1所述的Raw影像无损存储的方法，其特征在于，Encoder编码器将图像数据压缩成H264/H265格式，并以H264/H265格式保存到存储介质。
5.根据权利要求1所述的Raw影像无损存储的方法，其特征在于，所述存储介质包括但不局限于SD卡、Micro SD卡。
6.根据权利要求1所述的Raw影像无损存储的方法，其特征在于，Encoder编码器通过H264/H265协议将图像数据压缩，并且降低I帧的压缩率，减少P帧，减少压缩损失，其中，在H264/H265协议中定义了三种帧，完整编码的帧叫I帧，参考之前的I帧生成的只包含差异部分编码的帧叫P帧，还有一种参考前后的帧编码的帧叫B帧，在Encoder编码器对图像数据压缩过程，会降低I帧和P帧的压缩率。
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