CN112508793A - 一种图像缩放方法、装置及电子设备和存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种图像缩放方法、装置及一种电子设备和计算机可读存储介质，该方法包括：获取原始图像，并在原始图像中确定需要进行图像缩放的有效像素区域；根据有效像素区域的尺寸和图像缩放后的目标图像的尺寸确定横向缩放系数和纵向缩放系数；利用有效像素区域内第一像素点和周围像素点的像素值基于双线性插值算法计算目标图像中目标像素点的像素值，以生成目标图像；其中，第一像素点的横坐标为目标像素点的横坐标与横向缩放系数的乘积的整数部分，第一像素点的纵坐标为目标像素点的纵坐标与纵向缩放系数的乘积的整数部分。本申请提供的图像缩放方法，实现了任意缩放系数的图像缩放操作。

Description

一种图像缩放方法、装置及电子设备和存储介质

技术领域

本申请涉及图像处理技术领域，更具体地说，涉及一种图像缩放方法、装置及一种电子设备和一种计算机可读存储介质。

背景技术

在图像处理过程中，需要对原始视频进行图像缩放操作。在相关技术中，将原始视频整体输入缓存，在处理时使用行和列分别插值的方式实现放大，即首先进行横向拉伸再进行纵向拉伸完成缩放处理，需要对中间产生的横向拉伸视频进行缓存。由于缓存空间的限制，限制了缩放系数，不能实现任意缩放系数的图像缩放操作。

另外，对于图像缩放操作来说，有时候只需要对原始视频中的极小区域进行缩放，将原始视频整体输入缓存再进缩放行处理会极大浪费缓存空间，甚至造成缓存空间小的系统无法实现图像功能。

因此，如何实现任意缩放系数的图像缩放操作是本领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

本申请的目的在于提供一种图像缩放方法、装置及一种电子设备和一种计算机可读存储介质，实现了任意缩放系数的图像缩放操作。

为实现上述目的，本申请提供了一种图像缩放方法，包括：

获取原始图像，并在所述原始图像中确定需要进行图像缩放的有效像素区域；

根据所述有效像素区域的尺寸和图像缩放后的目标图像的尺寸确定横向缩放系数和纵向缩放系数；

利用所述有效像素区域内第一像素点及其周围像素点的像素值基于双线性插值算法计算所述目标图像中目标像素点的像素值，以生成所述目标图像；其中，所述第一像素点的横坐标为所述目标像素点的横坐标与所述横向缩放系数的乘积的整数部分，所述第一像素点的纵坐标为所述目标像素点的纵坐标与所述纵向缩放系数的乘积的整数部分。

其中，在所述原始图像中确定需要进行图像缩放的有效像素区域，包括：

获取有效像素区域的起始位置和尺寸，启动第一计数器和第二计数器；其中，所述第一计数器用于计数所述原始图像的有效列像素，所述第二计数器用于计数所述原始图像的有效行像素；

当所述第一计数器等于所述起始位置对应的横坐标且所述第二计数器等于所述起始位置对应的纵坐标时，开始新建所述有效像素区域对应的图像帧；

当所述第一计数器等于末端横坐标且所述第二计数器等于末端纵坐标时，生成所述有效像素区域；其中，所述末端横坐标和所述末端纵坐标基于所述起始位置和尺寸计算。

其中，所述原始图像为原始视频中的帧图像，则当所述第一计数器等于所述起始位置对应的横坐标且所述第二计数器等于所述起始位置对应的纵坐标时，开始新建所述有效像素区域对应的图像帧，包括：

当所述第一计数器等于所述起始位置对应的横坐标且所述第二计数器等于所述起始位置对应的纵坐标时，开始新建所述有效像素区域对应的视频流，并将所述视频流的帧头信号设置为有效且持续一个时钟周期，将所述视频流的输出信号设置为有效；其中，所述视频流包括所述原始视频中每帧图像对应的有效像素区域；

相应的，当所述第一计数器等于末端横坐标且所述第二计数器等于末端纵坐标时，生成所述有效像素区域，包括：

当所述第一计数器等于末端横坐标且所述第二计数器等于末端纵坐标时，将所述输出信号设置为无效，将所述视频流的帧尾信号设置为有效且持续一个时钟周期，生成所述有效像素区域对应的视频流。

其中，利用所述有效像素区域内第一像素点和周围像素点的像素值基于双线性插值算法计算所述目标图像中目标像素点的像素值，包括：

利用所述有效像素区域内第一像素点、第二像素点、第三像素点和第四像素点的像素值基于双线性插值算法计算所述目标图像中目标像素点的像素值；

其中，所述第一像素点的横坐标为所述目标像素点的横坐标与所述横向缩放系数的乘积的整数部分，所述第一像素点的纵坐标为所述目标像素点的纵坐标与所述纵向缩放系数的乘积的整数部分；所述第二像素点的横坐标与所述第一像素点的横坐标的差值为一，所述第二像素点的纵坐标与所述第一像素点的纵坐标相等；所述第三像素点的横坐标与所述第一像素点的横坐标相等，所述第三像素点的纵坐标与所述第一像素点的纵坐标的差值为一；所述第四像素点的横坐标与所述第一像素点的横坐标的差值为一，所述第四像素点的纵坐标与所述第一像素点的纵坐标的差值为一。

其中，利用所述有效像素区域内第一像素点、第二像素点、第三像素点和第四像素点的像素值基于双线性插值算法计算所述目标图像中目标像素点的像素值，包括：

利用所述有效像素区域内第一像素点、第二像素点的像素值和第一小数部分计算第一横向位置的第一线性插值；其中，所述第一小数部分为所述目标像素点的横坐标与所述横向缩放系数的乘积的小数部分，所述第一横向位置的横坐标为所述目标像素点的横坐标与所述横向缩放系数的乘积，所述第一横向位置的纵坐标为所述目标像素点的纵坐标与所述纵向缩放系数的乘积的整数部分；

利用所述有效像素区域内第三像素点、第四像素点的像素值和所述第一小数部分计算第二横向位置的第二线性插值；其中，所述第二横向位置的横坐标与所述第一横向位置的横坐标相等，所述第二横向位置的纵坐标与所述第一横向位置的纵坐标的差值为一；

基于所述第一线性插值、所述第二线性插值和第二小数部分计算所述目标图像中目标像素点的像素值；其中，所述第二小数部分为所述目标像素点的纵坐标与所述纵向缩放系数的乘积的小数部分。

其中，利用所述有效像素区域内第一像素点、第二像素点的像素值和第一小数部分计算第一横向位置的第一线性插值之前，还包括：

预先设定所述目标图像的分辨率，并启动第三计数器和第四计数器；其中，所述第三计数器用于根据所述目标图像的分辨率模拟计数所述目标图像的列像素，所述第四计数器用于根据所述目标图像的分辨率模拟计数所述目标图像的行像素；

根据所述第三计数器的当前计数与所述横向缩放系数的乘积的整数部分确定所述有效像素区域需要进行缩放计算的目标列；

根据所述第三计数器的当前计数与所述横向缩放系数的乘积的小数部分确定所述第一小数部分；

根据所述第四计数器的当前计数与所述纵向缩放系数的乘积的整数部分确定所述有效像素区域需要进行缩放计算的目标行；

根据所述第四计数器的当前计数与所述纵向缩放系数的乘积的小数部分确定所述第二小数部分。

其中，在所述原始图像中确定有效像素区域之后，还包括：

将所述有效像素区域存储至第一预设位置；

相应的，根据所述第四计数器的当前计数与所述纵向缩放系数的乘积的小数部分确定所述第二小数部分之后，还包括：

从所述第一预设位置读取所述第四计数器对应的目标行像素和所述目标行像素的下一行像素，将所述目标行像素和所述下一行像素存储至第二预设位置；

根据所述目标行的数值和所述目标列的数值确定所述第一像素点的坐标，并根据所述第一像素点的坐标确定所述第二像素点、所述第三像素点和所述第四像素点的坐标；

根据所述第一像素点、所述第二像素点、所述第三像素点和所述第四像素点的坐标从所述第二预设位置中获取所述第一像素点、所述第二像素点、所述第三像素点和所述第四像素点的像素值。

为实现上述目的，本申请提供了一种图像缩放装置，包括：

第一获取模块，用于获取原始图像，并在所述原始图像中确定需要进行图像缩放的有效像素区域；

第一确定模块，用于根据所述有效像素区域的尺寸和经过图像缩放后的目标图像的尺寸确定横向缩放系数和纵向缩放系数；

计算模块，用于利用所述有效像素区域内第一像素点及其周围像素点的像素值基于双线性插值算法计算所述目标图像中目标像素点的像素值，以生成所述目标图像；其中，所述第一像素点的横坐标为所述目标像素点的横坐标与所述横向缩放系数的乘积的整数部分，所述第一像素点的纵坐标为所述目标像素点的纵坐标与所述纵向缩放系数的乘积的整数部分。

为实现上述目的，本申请提供了一种电子设备，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上述图像缩放方法的步骤；

其中，所述电子设备为FPGA设备。

为实现上述目的，本申请提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述图像缩放方法的步骤。

通过以上方案可知，本申请提供的一种图像缩放方法，包括：获取原始图像，并在所述原始图像中确定需要进行图像缩放的有效像素区域；根据所述有效像素区域的尺寸和图像缩放后的目标图像的尺寸确定横向缩放系数和纵向缩放系数；利用所述有效像素区域内第一像素点及其周围像素点的像素值基于双线性插值算法计算所述目标图像中目标像素点的像素值，以生成所述目标图像；其中，所述第一像素点的横坐标为所述目标像素点的横坐标与所述横向缩放系数的乘积的整数部分，所述第一像素点的纵坐标为所述目标像素点的纵坐标与所述纵向缩放系数的乘积的整数部分。

本申请提供的图像缩放方法，首先根据用户设置的需要进行图像缩放的区域，在原始图像中确定有效像素区域，只需要缓存有效像素区域即可，节约了缓存空间。在图像缩放过程中，不需要同时考虑有效像素的提取，目标图像中目标像素点的像素值由已确定的有效像素区域内对应的第一像素点和周围像素点的像素值基于双线性插值算法计算，即一次性完成横向拉伸和纵向拉伸，不需要缓存中间图像，从而实现了任意缩放系数的图像缩放操作。本申请还公开了一种图像缩放装置及一种电子设备和一种计算机可读存储介质，同样能实现上述技术效果。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本申请。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1为AXI4-Stream视频流接口时序示意图；

图2为根据一示例性实施例示出的一种图像缩放方法的流程图；

图3为图2中步骤S103的细化流程图；

图4为根据一示例性实施例示出的一种视频缩放系统的结构图；

图5为根据一示例性实施例示出的一种图像缩放装置的结构图；

图6为根据一示例性实施例示出的一种电子设备的结构图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。另外，在本申请实施例中，“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

为了理解本申请提供的图像缩放方法，首先对其应用的系统进行介绍。具体的，该系统可以作为内窥镜系统的一部分，外围接口遵循ARM(Advanced RISC Machines)的AMBA总线规范，视频流输入、输出使用AXI4-Stream总线接口，AXI4-Stream视频流接口时序如图1所示，系统对外配置部分可以使用APB(中文全称：外围总线，英文全称：AdvancedPeripheral Bus)接口，当然也可以使用任何其它的接口规范，只需要根据接口进行适配，不影响系统功能的实现即可，在此不进行具体限定。图像缩放系统用于对输入的原始图像进行任意缩放系数的图像缩放操作，以输出目标图像。上述原始图像可以为原始视频中的帧图像，该系统可以实现对原始视频进行任意缩放系数的缩放操作，以输出目标视频。

本申请实施例公开了一种图像缩放方法，实现了任意缩放系数的图像缩放操作。

参见图1，根据一示例性实施例示出的一种图像缩放方法的流程图，如图1所示，包括：

S101：获取原始图像，并在所述原始图像中确定需要进行图像缩放的有效像素区域；

本步骤的目的在于在输入的原始图像中确定需要进行图像缩放的有效像素区域，相当于对原始图像进行剪裁操作。在具体实施中，用户设置有效像素区域的位置信息，可以包括起始位置和尺寸，即宽度和高度，根据上述位置信息对原始视频进行剪裁操作得到有效像素区域。可以理解的是，在本实施例中，只需要存储有效像素区域即可，不需要存储整个原始视频，节省了缓存空间。

作为一种可行的实施方式，在原始图像中确定有效像素区域，包括：获取有效像素区域的起始位置和尺寸，启动第一计数器和第二计数器；其中，第一计数器用于计数原始图像的有效列像素，第二计数器用于计数原始图像的有效行像素；当第一计数器等于起始位置对应的横坐标且第二计数器等于起始位置对应的纵坐标时，新建有效像素区域对应的图像帧；当第一计数器等于末端横坐标且第二计数器等于末端纵坐标时，生成有效像素区域；其中，末端横坐标和末端纵坐标基于起始位置和尺寸计算。

在具体实施中，系统可以通过APB接口获取有效像素区域的位置信息，系统根据起始位置计算出有效像素区域，如果超出原始视频的有效显示范围，则进行报警。当有效像素区域在原始视频的有效显示范围内时，开始启动第一计数器xcnt和第二计数器ycnt，xcnt用于计数原始图像的有效列像素，ycnt用于计数原始图像的有效行像素，当xcnt和ycnt的计数值分别等于起始位置对应的横坐标和纵坐标时，开始新建有效像素区域对应的图像帧，此时输出像素数据m_axis_tdata等于输入像素数据s_axis_tdata。当xcnt和ycnt的计数值分别等于末端横坐标和末端纵坐标时，完成有效像素区域的输出。

需要说明的是，本实施例中的原始图像可以为原始视频中的帧图像，当第一计数器等于起始位置对应的横坐标且第二计数器等于起始位置对应的纵坐标时，新建有效像素区域对应的图像帧，包括：当第一计数器等于起始位置对应的横坐标且第二计数器等于起始位置对应的纵坐标时，新建有效像素区域对应的视频流，将视频流的帧头信号设置为有效一个时钟周期，将视频流的输出信号设置为有效；其中，视频流包括原始视频中每帧图像对应的有效像素区域；相应的，当第一计数器等于末端横坐标且第二计数器等于末端纵坐标时，生成有效像素区域，包括：当第一计数器等于末端横坐标且第二计数器等于末端纵坐标时，将输出信号设置为无效，将视频流的帧尾信号设置为有效一个时钟周期，生成有效像素区域。

在具体实施中，当需要截剪的区域在原视频有效像素范围内，且检测到原始视频的帧头信号s_axis_tuser有效，开始启动第一计数器xcnt和第二计数器ycnt。当xcnt和ycnt计数值分别等于起始位置对应的横坐标和纵坐标时，开始新建有效像素区域对应的视频流，置帧头信号m_axis_tuser有效一个时钟周期，同时拉高m_axis_tvalid信号，直至xcnt和ycnt的计数值分别等于末端横坐标和末端纵坐标时，置m_axis_tvalid为低，使能输出像素无效，同时将m_axis_tlast信号拉高一个时钟周期，标示当前视频有效行结束。当xcnt和ycnt的计数值分别等于起始位置的下一行位置对应的横坐标和纵坐标时，重新置m_axis_tvalid信号为高，重复判断过程，直至xcnt和ycnt的计数值分别等于末端横坐标和末端纵坐标时，完成一帧信号的生成，然后补充相应的控制信号，使其满足AXI4-Stream视频流总线接口规范。同时，原始视频下一帧信号输入，继续以上过程，最终保证持续输出满足需求的分辨率视频流。相对于原始视频，有效像素区域在时钟和帧频没有发生变化，但输出有效像素数目发生了改变，可以理解为视频分辨率发生了变化。

S102：根据所述有效像素区域的尺寸和经过图像缩放后的目标图像的尺寸确定横向缩放系数和纵向缩放系数；

在本步骤中，根据有效像素区域的尺寸和目标图像的尺寸确定横向缩放系数和纵向缩放系数。例如，有效像素区域的尺寸X×Y，其中，X表示宽度，Y表示高度，目标图像或视频的尺寸为M×N，其中，M表示宽度，N表示高度，则横向缩放系数为X/M，纵向缩放系数为Y/N。

S103：利用所述有效像素区域内第一像素点及其周围像素点的像素值基于双线性插值算法计算所述目标图像中目标像素点的像素值，以生成所述目标图像；其中，所述第一像素点的横坐标为所述目标像素点的横坐标与所述横向缩放系数的乘积的整数部分，所述第一像素点的纵坐标为所述目标像素点的纵坐标与所述纵向缩放系数的乘积的整数部分。

本步骤的目的为将有效像素区域进行图像缩放操作，以得到目标图像。其中，目标图像中目标像素点的像素值由有效像素区域内对应的第一像素点及其周围像素点的像素值基于双线性插值算法计算。可以理解的是，双线性插值算法可以一次性实现横向缩放和纵向缩放，不需要缓存中间图像，对缓存容量没有限制，从而实现了任意缩放系数的图像缩放操作。

在具体实施中，目标视频中坐标为(i,j)的目标像素点在有效像素区域内对应的第一像素点的坐标为(i'_int,j'_int)，其中，j'_int是j'的整数部分，i'_int是i'的整数部分，i'＝X/M×i，j'＝Y/N×j。

作为一种可行的实施方式，本步骤可以包括：利用有效像素区域内第一像素点、第二像素点、第三像素点和第四像素点的像素值基于双线性插值算法计算目标图像中目标像素点的像素值；其中，第一像素点的横坐标为目标像素点的横坐标与横向缩放系数的乘积的整数部分，第一像素点的纵坐标为目标像素点的纵坐标与纵向缩放系数的乘积的整数部分；第二像素点的横坐标与第一像素点的横坐标的差值为一，第二像素点的纵坐标与第一像素点的纵坐标相等；第三像素点的横坐标与第一像素点的横坐标相等，第三像素点的纵坐标与第一像素点的纵坐标的差值为一；第四像素点的横坐标与第一像素点的横坐标的差值为一，第四像素点的纵坐标与第一像素点的纵坐标的差值为一。也就是说，第一像素点的周围像素点可以包括第二像素点(i'_int+1,j'_int)、第三像素点(i'_int,j'_int+1)和第四像素点(i'_int+1,j'_int+1)。

本申请实施例提供的图像缩放方法，首先根据用户设置的需要进行图像缩放的区域，在原始图像中确定有效像素区域，只需要缓存有效像素区域即可，节约了缓存空间。在图像缩放过程中，不需要同时考虑有效像素的提取，目标图像中目标像素点的像素值由已确定的有效像素区域内对应的第一像素点和周围像素点的像素值基于双线性插值算法计算，即一次性完成横向拉伸和纵向拉伸，不需要缓存中间图像，从而实现了任意缩放系数的图像缩放操作。

下面介绍基于双线性插值算法计算目标图像中目标像素点的像素值的具体实现方案，即如图3所示，上述S103可以包括：

S1031：利用所述有效像素区域内第一像素点、第二像素点的像素值和第一小数部分计算第一横向位置的第一线性插值；其中，所述第一小数部分为所述目标像素点的横坐标与所述横向缩放系数的乘积的小数部分，所述第一横向位置的横坐标为所述目标像素点的横坐标与所述横向缩放系数的乘积，所述第一横向位置的纵坐标为所述目标像素点的纵坐标与所述纵向缩放系数的乘积的整数部分；

S1032：利用所述有效像素区域内第三像素点、第四像素点的像素值和所述第一小数部分计算第二横向位置的第二线性插值；其中，所述第二横向位置的横坐标与所述第一横向位置的横坐标相等，所述第二横向位置的纵坐标与所述第一横向位置的纵坐标的差值为一；

在具体实施中，首先利用第一像素点、第二像素点、第三像素点和第四像素点的像素值计算出两个横向线性插值，即第一线性插值和第二线性插值。若(i'_int,j'_int)、(i'_int+1,j'_int)、(i'_int,j'_int+1)及(i'_int+1,j'_int+1)的像素值分别为A、B、C和D，则计算两个横向位置(i',j'_int)的两个线性插值H1和H2像素公式为：

H1(i',j'_int)＝A(i'_int,j'_int)+{B(i'_int+1,j'_int)-A(i'_int,j'_int)}×(i'-i'_int)；

H2(i',j'_int+1)＝C(i'_int,j'_int+1)+{D(i'_int+1,j'_int+1)-C(i'_int,j'_int+1)}×(i'-i'_int)。

其中，i'-i'_int为目标像素点的横坐标与横向缩放系数的乘积的小数部分。

S1033：基于所述第一线性插值、所述第二线性插值和第二小数部分计算所述目标图像中目标像素点的像素值；其中，所述第二小数部分为所述目标像素点的纵坐标与所述纵向缩放系数的乘积的小数部分。

在本步骤中，利用计算出的两个横向线性插值计算目标像素点的像素值V(i',j')，计算公式为：

V(i',j')＝H1(i',j'_int)+{H2(i',j'_int+1)-H1(i',j'_int)}×(j'-j'_int)。

其中，j'-j'_int为目标像素点的纵坐标与纵向缩放系数的乘积的小数部分。

作为一种可行的实施方式，上述确定目标像素点的横坐标与横向缩放系数的乘积的整数部分和小数部分、目标像素点的纵坐标与纵向缩放系数的乘积的整数部分和小数部分的过程可以包括：预先设定所述目标图像的分辨率，并启动第三计数器和第四计数器；其中，所述第三计数器用于根据所述目标图像的分辨率模拟计数所述目标图像的列像素，所述第四计数器用于根据所述目标图像的分辨率模拟计数所述目标图像的行像素；根据所述第三计数器的当前计数与所述横向缩放系数的乘积的整数部分确定所述有效像素区域需要进行缩放计算的目标列；并根据所述第三计数器的当前计数与所述横向缩放系数的乘积的小数部分确定所述第一小数部分；根据所述第四计数器的当前计数与所述纵向缩放系数的乘积的整数部分确定所述有效像素区域需要进行缩放计算的目标行；根据所述第四计数器的当前计数与所述纵向缩放系数的乘积的小数部分确定所述第二小数部分。

在具体实施中，分别启动第三计数器hcnt和第四计数器vcnt，第三计数器hcnt用于模拟计数目标图像的列像素，第四计数器vcnt用于模拟计数目标图像的行像素。若原始图像为原始视频中的帧图像，例如，目标视频的分辨率为1920×1080，则hcnt从零开始计数至1920后清零再重复计数，重复计数1080次，每次重复计数后，vcnt增加1，vcnt从零开始计数至1080后，完成一帧图像的坐标流动模拟过程，实现遍历一帧图像中的每个像素点，遍历到的每个像素点为目标像素点。下一次检测到帧头信号再次启动hcnt和vcnt计数，同时根据hcnt和vcnt的值建立输出的目标视频流的AXI4-Stream控制信号。

在遍历到某个目标像素点时，根据第三计数器的当前计数和第四计数器的当前计数，可以确定出该目标像素点的横坐标i和纵坐标j，进而确定该目标像素点在有效像素区域中对应像素点的横坐标i'和纵坐标j'，即i'＝X/M×i，j'＝Y/N×j，其中，X/M为横向缩放系数，Y/N为纵向缩放系数。i'的整数部分即为需要进行缩放计算的目标列，小数部分即为第一小数部分，j'的整数部分为需要进行缩放计算的目标行，小数部分即为第二小数部分。

进一步的，在原始图像中确定有效像素区域之后，还包括：将有效像素区域存储至第一预设位置；相应的，根据所述第四计数器的当前计数与所述纵向缩放系数的乘积的小数部分确定所述第二小数部分之后，还包括：从所述第一预设位置读取所述第四计数器对应的目标行像素和所述目标行像素的下一行像素，将所述目标行像素和所述下一行像素存储至第二预设位置；根据所述目标行的数值和所述目标列的数值确定所述第一像素点的坐标，并根据所述第一像素点的坐标确定所述第二像素点、所述第三像素点和所述第四像素点的坐标；根据所述第一像素点、所述第二像素点、所述第三像素点和所述第四像素点的坐标从所述第二预设位置中获取所述第一像素点、所述第二像素点、所述第三像素点和所述第四像素点的像素值。

在具体实施中，有效像素区域存储至可以存储至Framebuffer区，即上述第一预设位置可以为Framebuffer区。在确定需要运算的行数值后，启动SDRAM读取，将待计算的目标行像素和目标行像素的下一行像素读取后，分别存储至第二预设位置。此处的第二预设位置可以具体为RAM模块；其中，前两个RAM用于存储目标行像素，后两个RAM存取下一行像素；缓存时可使用两组RAM(每组包含四个RAM)做乒乓操作，一组RAM在进行像素写入时，从另一组RAM中根据计算出的目标列和目标行提取相应的像素值。例如，假设目标列的值为j’_int，目标行的值为i’_int，可以确定第一像素点的坐标(i'_int,j'_int)，进而确定第二像素点、第三像素点和第四像素点的坐标分别为(i'_int+1,j'_int)、(i'_int,j'_int+1)及(i'_int+1,j'_int+1)，从四个RAM模块分别取出(i'_int,j'_int)、(i'_int+1,j'_int)、(i'_int,j'_int+1)及(i'_int+1,j'_int+1)四个像素值，通过双线性插值算法可以计算目标像素点的像素值。当第三计数器和第四计数器的模拟计数遍历完所有目标像素点时，即可获得所有目标像素点的坐标和像素值，得到缩放后的一帧目标图像，对于每帧图像执行上述过程即可输出连续的目标视频的视频流，完成需要的分辨率视频的输出。

下面介绍本申请提供的一种应用实施例，如图4所示，具体包括输出任意分辨率视频系统和任意视频缩放系统，输出任意分辨率视频系统原理相当于是对输入视频有效像素区域进行重新规划，类似于视频截剪操作，然后补充相应的控制信号，使其满足AXI4-Stream视频流总线接口规范，在任意视频缩放系统看来，虽然时钟和帧频相对于原视频没发生变化，但输出有效像素数目发生了改变，视为视频分辨率发生了变化。

任意视频缩放系统目的是匹配不同的显示端，其实现方案如下：当SDRAMFramebuffer基地址分配模块检测到视频流帧头信号s_axis_tuser，把当前SDRAM中Framebuffer的写基地址给到SDRAM控制器模块，同时内部指针自加，指向下一个Framebuffer区，SDRAM控制器模块锁存Framebuffer基地址，结合输入的视频流，把整帧缓存进SDRAM相应区域，当检测到视频流开始信号，缩放控制主模块也开始工作，建立输出视频流的AXI4-Stream控制信号，使用生成的帧开始信号作为读取Framebuffer区的基地址使能。在确定需要运算的行数值后，启动SDRAM读取，将待计算的目标行像素和目标行像素的下一行像素读取后，输入到RAM模块进行缓存，缩放控制主模块会控制从RAM取出有效列数据模块取出需要运算的像素值，最后计算插值模块计算出相应位置的像素值，整个系统的配合可输出连续视频流，完成需要的分辨率输出。

下面对本申请实施例提供的一种图像缩放装置进行介绍，下文描述的一种图像缩放装置与上文描述的一种图像缩放方法可以相互参照。

参见图5，根据一示例性实施例示出的一种图像缩放装置的结构图，如图5所示，包括：

第一获取模块501，用于获取原始图像，并在所述原始图像中确定需要进行图像缩放的有效像素区域；

第一确定模块502，用于根据所述有效像素区域的尺寸和经过图像缩放后的目标图像的尺寸确定横向缩放系数和纵向缩放系数；

计算模块503，用于利用所述有效像素区域内第一像素点及其周围像素点的像素值基于双线性插值算法计算所述目标图像中目标像素点的像素值，以生成所述目标图像；其中，所述第一像素点的横坐标为所述目标像素点的横坐标与所述横向缩放系数的乘积的整数部分，所述第一像素点的纵坐标为所述目标像素点的纵坐标与所述纵向缩放系数的乘积的整数部分。

本申请实施例提供的图像缩放装置，首先根据用户设置的需要进行图像缩放的区域，在原始图像中确定有效像素区域，只需要缓存有效像素区域即可，节约了缓存空间。在图像缩放过程中，不需要同时考虑有效像素的提取，目标图像中目标像素点的像素值由已确定的有效像素区域内对应的第一像素点和周围像素点的像素值基于双线性插值算法计算，即一次性完成横向拉伸和纵向拉伸，不需要缓存中间图像，从而实现了任意缩放系数的图像缩放操作。

在上述实施例的基础上，作为一种优选实施方式，所述第一获取模块501包括：

获取单元，用于获取原始图像；

启动单元，用于获取有效像素区域的起始位置和尺寸，启动第一计数器和第二计数器；其中，所述第一计数器用于计数所述原始图像的有效列像素，所述第二计数器用于计数所述原始图像的有效行像素；

新建单元，用于当所述第一计数器等于所述起始位置对应的横坐标且所述第二计数器等于所述起始位置对应的纵坐标时，开始新建所述有效像素区域对应的图像帧；

生成单元，用于当所述第一计数器等于末端横坐标且所述第二计数器等于末端纵坐标时，生成所述有效像素区域；其中，所述末端横坐标和所述末端纵坐标基于所述起始位置和尺寸计算。

在上述实施例的基础上，作为一种优选实施方式，所述原始图像为原始视频中的帧图像，则所述新建单元具体为当所述第一计数器等于所述起始位置对应的横坐标且所述第二计数器等于所述起始位置对应的纵坐标时，开始新建所述有效像素区域对应的视频流，并将所述视频流的帧头信号设置为有效且持续一个时钟周期，将所述视频流的输出信号设置为有效的单元；其中，所述视频流包括所述原始视频中每帧图像对应的有效像素区域；

相应的，所述生成单元具体为当所述第一计数器等于末端横坐标且所述第二计数器等于末端纵坐标时，将所述输出信号设置为无效，将所述视频流的帧尾信号设置为有效且持续一个时钟周期，生成所述有效像素区域对应的视频流的单元。

在上述实施例的基础上，作为一种优选实施方式，所述计算模块503具体为利用所述有效像素区域内第一像素点、第二像素点、第三像素点和第四像素点的像素值基于双线性插值算法计算所述目标图像中目标像素点的像素值的模块；其中，所述第一像素点的横坐标为所述目标像素点的横坐标与所述横向缩放系数的乘积的整数部分，所述第一像素点的纵坐标为所述目标像素点的纵坐标与所述纵向缩放系数的乘积的整数部分；所述第二像素点的横坐标与所述第一像素点的横坐标的差值为一，所述第二像素点的纵坐标与所述第一像素点的纵坐标相等；所述第三像素点的横坐标与所述第一像素点的横坐标相等，所述第三像素点的纵坐标与所述第一像素点的纵坐标的差值为一；所述第四像素点的横坐标与所述第一像素点的横坐标的差值为一，所述第四像素点的纵坐标与所述第一像素点的纵坐标的差值为一。

在上述实施例的基础上，作为一种优选实施方式，所述计算模块503包括：

第一计算单元，用于利用所述有效像素区域内第一像素点、第二像素点的像素值和第一小数部分计算第一横向位置的第一线性插值；其中，所述第一小数部分为所述目标像素点的横坐标与所述横向缩放系数的乘积的小数部分，所述第一横向位置的横坐标为所述目标像素点的横坐标与所述横向缩放系数的乘积，所述第一横向位置的纵坐标为所述目标像素点的纵坐标与所述纵向缩放系数的乘积的整数部分；

第二计算单元，用于利用所述有效像素区域内第三像素点、第四像素点的像素值和所述第一小数部分计算第二横向位置的第二线性插值；其中，所述第二横向位置的横坐标与所述第一横向位置的横坐标相等，所述第二横向位置的纵坐标与所述第一横向位置的纵坐标的差值为一；

第三计算单元，用于基于所述第一线性插值、所述第二线性插值和第二小数部分计算所述目标图像中目标像素点的像素值；其中，所述第二小数部分为所述目标像素点的纵坐标与所述纵向缩放系数的乘积的小数部分。

在上述实施例的基础上，作为一种优选实施方式，还包括：

启动模块，用于预先设定所述目标图像的分辨率，并启动第三计数器和第四计数器；其中，所述第三计数器用于根据所述目标图像的分辨率模拟计数所述目标图像的列像素，所述第四计数器用于根据所述目标图像的分辨率模拟计数所述目标图像的行像素；

第二确定模块，用于根据所述第三计数器的当前计数与所述横向缩放系数的乘积的整数部分确定所述有效像素区域需要进行缩放计算的目标列；并根据所述第三计数器的当前计数与所述横向缩放系数的乘积的小数部分确定所述第一小数部分；

第三确定模块，用于根据所述第四计数器的当前计数与所述纵向缩放系数的乘积的整数部分确定所述有效像素区域需要进行缩放计算的目标行；根据所述第四计数器的当前计数与所述纵向缩放系数的乘积的小数部分确定所述第二小数部分。

在上述实施例的基础上，作为一种优选实施方式，还包括：

存储模块，用于将所述有效像素区域存储至第一预设位置；

读取模块，用于从所述第一预设位置读取所述第四计数器对应的目标行像素和所述目标行像素的下一行像素，将所述目标行像素和所述下一行像素存储至第二预设位置；

第四确定模块，用于根据所述目标行的数值和所述目标列的数值确定所述第一像素点的坐标，并根据所述第一像素点的坐标确定所述第二像素点、所述第三像素点和所述第四像素点的坐标；

第二获取模块，用于根据所述第一像素点、所述第二像素点、所述第三像素点和所述第四像素点的坐标从所述第二预设位置中获取所述第一像素点、所述第二像素点、所述第三像素点和所述第四像素点的像素值。

关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。

基于上述程序模块的硬件实现，且为了实现本申请实施例的方法，本申请实施例还提供了一种电子设备，图6为根据一示例性实施例示出的一种电子设备的结构图，如图6所示，电子设备包括：

通信接口1，能够与其它设备比如网络设备等进行信息交互；

处理器2，与通信接口1连接，以实现与其它设备进行信息交互，用于运行计算机程序时，执行上述一个或多个技术方案提供的图像缩放方法。而所述计算机程序存储在存储器3上。

当然，实际应用时，电子设备中的各个组件通过总线系统4耦合在一起。可理解，总线系统4用于实现这些组件之间的连接通信。总线系统4除包括数据总线之外，还包括电源总线、控制总线和状态信号总线。但是为了清楚说明起见，在图6中将各种总线都标为总线系统4。

本申请实施例中的存储器3用于存储各种类型的数据以支持电子设备的操作。这些数据的示例包括：用于在电子设备上操作的任何计算机程序。

可以理解，存储器3可以是易失性存储器或非易失性存储器，也可包括易失性和非易失性存储器两者。其中，非易失性存储器可以是只读存储器(ROM，Read Only Memory)、可编程只读存储器(PROM，Programmable Read-Only Memory)、可擦除可编程只读存储器(EPROM，Erasable Programmable Read-Only Memory)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM，Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)、磁性随机存取存储器(FRAM，ferromagnetic random access memory)、快闪存储器(Flash Memory)、磁表面存储器、光盘、或只读光盘(CD-ROM，Compact Disc Read-Only Memory)；磁表面存储器可以是磁盘存储器或磁带存储器。易失性存储器可以是随机存取存储器(RAM，Random AccessMemory)，其用作外部高速缓存。通过示例性但不是限制性说明，许多形式的RAM可用，例如静态随机存取存储器(SRAM，Static Random Access Memory)、同步静态随机存取存储器(SSRAM，Synchronous Static Random Access Memory)、动态随机存取存储器(DRAM，Dynamic Random Access Memory)、同步动态随机存取存储器(SDRAM，SynchronousDynamic Random Access Memory)、双倍数据速率同步动态随机存取存储器(DDRSDRAM，Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory)、增强型同步动态随机存取存储器(ESDRAM，Enhanced Synchronous Dynamic Random Access Memory)、同步连接动态随机存取存储器(SLDRAM，SyncLink Dynamic Random Access Memory)、直接内存总线随机存取存储器(DRRAM，Direct Rambus Random Access Memory)。本申请实施例描述的存储器2旨在包括但不限于这些和任意其它适合类型的存储器。

上述本申请实施例揭示的方法可以应用于处理器2中，或者由处理器2实现。处理器2可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器2中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器2可以是通用处理器、DSP，或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。处理器2可以实现或者执行本申请实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者任何常规的处理器等。结合本申请实施例所公开的方法的步骤，可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于存储介质中，该存储介质位于存储器3，处理器2读取存储器3中的程序，结合其硬件完成前述方法的步骤。

处理器2执行所述程序时实现本申请实施例的各个方法中的相应流程，为了简洁，在此不再赘述。

在示例性实施例中，本申请实施例还提供了一种存储介质，即计算机存储介质，具体为计算机可读存储介质，例如包括存储计算机程序的存储器3，上述计算机程序可由处理器2执行，以完成前述方法所述步骤。计算机可读存储介质可以是FRAM、ROM、PROM、EPROM、EEPROM、Flash Memory、磁表面存储器、光盘、或CD-ROM等存储器。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：移动存储设备、ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

或者，本申请上述集成的单元如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台电子设备(可以是个人计算机、服务器、或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分。而前述的存储介质包括：移动存储设备、ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (11)

1.一种图像缩放方法，其特征在于，包括：

获取原始图像，并在所述原始图像中确定需要进行图像缩放的有效像素区域；

根据所述有效像素区域的尺寸和图像缩放后的目标图像的尺寸确定横向缩放系数和纵向缩放系数；

利用所述有效像素区域内第一像素点及其周围像素点的像素值基于双线性插值算法计算所述目标图像中目标像素点的像素值，以生成所述目标图像；其中，所述第一像素点的横坐标为所述目标像素点的横坐标与所述横向缩放系数的乘积的整数部分，所述第一像素点的纵坐标为所述目标像素点的纵坐标与所述纵向缩放系数的乘积的整数部分。

2.根据权利要求1所述图像缩放方法，其特征在于，在所述原始图像中确定需要进行图像缩放的有效像素区域，包括：

获取有效像素区域的起始位置和尺寸，启动第一计数器和第二计数器；其中，所述第一计数器用于计数所述原始图像的有效列像素，所述第二计数器用于计数所述原始图像的有效行像素；

当所述第一计数器等于所述起始位置对应的横坐标且所述第二计数器等于所述起始位置对应的纵坐标时，开始新建所述有效像素区域对应的图像帧；

当所述第一计数器等于末端横坐标且所述第二计数器等于末端纵坐标时，生成所述有效像素区域；其中，所述末端横坐标和所述末端纵坐标基于所述起始位置和尺寸计算。

3.根据权利要求2所述图像缩放方法，其特征在于，所述原始图像为原始视频中的帧图像，则当所述第一计数器等于所述起始位置对应的横坐标且所述第二计数器等于所述起始位置对应的纵坐标时，开始新建所述有效像素区域对应的图像帧，包括：

当所述第一计数器等于所述起始位置对应的横坐标且所述第二计数器等于所述起始位置对应的纵坐标时，开始新建所述有效像素区域对应的视频流，并将所述视频流的帧头信号设置为有效且持续一个时钟周期，将所述视频流的输出信号设置为有效；其中，所述视频流包括所述原始视频中每帧图像对应的有效像素区域；

相应的，当所述第一计数器等于末端横坐标且所述第二计数器等于末端纵坐标时，生成所述有效像素区域，包括：

当所述第一计数器等于末端横坐标且所述第二计数器等于末端纵坐标时，将所述输出信号设置为无效，将所述视频流的帧尾信号设置为有效且持续一个时钟周期，生成所述有效像素区域对应的视频流。

4.根据权利要求1至3中任一项所述图像缩放方法，其特征在于，利用所述有效像素区域内第一像素点和周围像素点的像素值基于双线性插值算法计算所述目标图像中目标像素点的像素值，包括：

利用所述有效像素区域内第一像素点、第二像素点、第三像素点和第四像素点的像素值基于双线性插值算法计算所述目标图像中目标像素点的像素值；

其中，所述第一像素点的横坐标为所述目标像素点的横坐标与所述横向缩放系数的乘积的整数部分，所述第一像素点的纵坐标为所述目标像素点的纵坐标与所述纵向缩放系数的乘积的整数部分；所述第二像素点的横坐标与所述第一像素点的横坐标的差值为一，所述第二像素点的纵坐标与所述第一像素点的纵坐标相等；所述第三像素点的横坐标与所述第一像素点的横坐标相等，所述第三像素点的纵坐标与所述第一像素点的纵坐标的差值为一；所述第四像素点的横坐标与所述第一像素点的横坐标的差值为一，所述第四像素点的纵坐标与所述第一像素点的纵坐标的差值为一。

5.根据权利要求4所述图像缩放方法，其特征在于，利用所述有效像素区域内第一像素点、第二像素点、第三像素点和第四像素点的像素值基于双线性插值算法计算所述目标图像中目标像素点的像素值，包括：

利用所述有效像素区域内第一像素点、第二像素点的像素值和第一小数部分计算第一横向位置的第一线性插值；其中，所述第一小数部分为所述目标像素点的横坐标与所述横向缩放系数的乘积的小数部分，所述第一横向位置的横坐标为所述目标像素点的横坐标与所述横向缩放系数的乘积，所述第一横向位置的纵坐标为所述目标像素点的纵坐标与所述纵向缩放系数的乘积的整数部分；

利用所述有效像素区域内第三像素点、第四像素点的像素值和所述第一小数部分计算第二横向位置的第二线性插值；其中，所述第二横向位置的横坐标与所述第一横向位置的横坐标相等，所述第二横向位置的纵坐标与所述第一横向位置的纵坐标的差值为一；

基于所述第一线性插值、所述第二线性插值和第二小数部分计算所述目标图像中目标像素点的像素值；其中，所述第二小数部分为所述目标像素点的纵坐标与所述纵向缩放系数的乘积的小数部分。

6.根据权利要求5所述图像缩放方法，其特征在于，利用所述有效像素区域内第一像素点、第二像素点的像素值和第一小数部分计算第一横向位置的第一线性插值之前，还包括：

预先设定所述目标图像的分辨率，并启动第三计数器和第四计数器；其中，所述第三计数器用于根据所述目标图像的分辨率模拟计数所述目标图像的列像素，所述第四计数器用于根据所述目标图像的分辨率模拟计数所述目标图像的行像素；

根据所述第三计数器的当前计数与所述横向缩放系数的乘积的整数部分确定所述有效像素区域需要进行缩放计算的目标列；

根据所述第三计数器的当前计数与所述横向缩放系数的乘积的小数部分确定所述第一小数部分；

根据所述第四计数器的当前计数与所述纵向缩放系数的乘积的整数部分确定所述有效像素区域需要进行缩放计算的目标行；

根据所述第四计数器的当前计数与所述纵向缩放系数的乘积的小数部分确定所述第二小数部分。

7.根据权利要求6所述图像缩放方法，其特征在于，在所述原始图像中确定有效像素区域之后，还包括：

将所述有效像素区域存储至第一预设位置；

相应的，根据所述第四计数器的当前计数与所述纵向缩放系数的乘积的小数部分确定所述第二小数部分之后，还包括：

从所述第一预设位置读取所述第四计数器对应的目标行像素和所述目标行像素的下一行像素，将所述目标行像素和所述下一行像素存储至第二预设位置；

根据所述目标行的数值和所述目标列的数值确定所述第一像素点的坐标，并根据所述第一像素点的坐标确定所述第二像素点、所述第三像素点和所述第四像素点的坐标；

根据所述第一像素点、所述第二像素点、所述第三像素点和所述第四像素点的坐标从所述第二预设位置中获取所述第一像素点、所述第二像素点、所述第三像素点和所述第四像素点的像素值。

8.一种图像缩放装置，其特征在于，包括：

第一获取模块，用于获取原始图像，并在所述原始图像中确定需要进行图像缩放的有效像素区域；

第一确定模块，用于根据所述有效像素区域的尺寸和经过图像缩放后的目标图像的尺寸确定横向缩放系数和纵向缩放系数；

计算模块，用于利用所述有效像素区域内第一像素点及其周围像素点的像素值基于双线性插值算法计算所述目标图像中目标像素点的像素值，以生成所述目标图像；其中，所述第一像素点的横坐标为所述目标像素点的横坐标与所述横向缩放系数的乘积的整数部分，所述第一像素点的纵坐标为所述目标像素点的纵坐标与所述纵向缩放系数的乘积的整数部分。

9.一种电子设备，其特征在于，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7任一项所述图像缩放方法的步骤。

10.根据权利要求9所述电子设备，其特征在于，所述电子设备为FPGA设备。

11.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述图像缩放方法的步骤。

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