CN113284053A - 2d图形任意角度旋转的实现方法及介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了2D图形任意角度旋转的实现方法及介质，其中方法包括：对原图进行分块；从DDR中将分块读取到SRAM中；基于设定角度对原图分块进行正向映射，将原图分块中四个顶点的坐标通过坐标映射得到四个顶点在目标图中的坐标；通过Bresenham画线算法计算出四条边界在目标图中的边界点的所有坐标；每个目标像素点反向映射得到在原图中对应的4个相邻像素点，并通过双线性插值运算，计算出当前目标像素点的像素；将目标像素点的像素写回DDR中。本发明可以降低CPU的负载，降低系统的功耗，并明显提升图形旋转的速度。
Description
技术领域
本发明涉及图像处理技术，特别涉及一种2D图形任意角度旋转的实现方法及介质。
背景技术
目前市场上的SOC针对2D图形的硬件加速只支持90度，180度，270度旋转，这几种固定角度旋转，实现过程比较简单，只需要改变硬件从DDR读取数据的流程即可。并不能支持0～360任意角度的旋转。当用户在相应的SOC平台上实现仪表盘界面的指针转动的功能的时候，转动的角度可能是任意的，就不能使用2D Engine的图形旋转硬件加速功能。只有用软件计算来旋转图形，会占用大量的CPU资源。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种2D图形任意角度旋转的实现方法，能够通过给2D Engine增加一种图形任意角度旋转的硬件实现，可以使图形任意角度操作交给硬件去做，可以大大降低需要图形任意角度旋转场景下的CPU的负载。
本发明还提出一种实施上述方法的计算机可读存储介质。
根据本发明的第一方面实施例2D图形任意角度旋转的实现方法，包括：对原图按NxN大小进行分块，所述分块包括四个顶点以及四条边界；N为行列数；从DDR中将所述分块读取到SRAM中；基于设定角度对原图分块进行正向映射，将原图分块中四个顶点的坐标通过坐标映射得到所述四个顶点在目标图中的坐标；基于所述四个顶点在目标图中的坐标，通过Bresenham画线算法计算出所述四条边界在目标图中的边界点的所有坐标，得到目标块的边界坐标；通过所述目标块的边界坐标，逐行扫描目标像素点的坐标；扫描过程中，每个目标像素点反向映射得到在原图中对应的4个相邻像素点，从SRAM中读出这4个相邻像素点，并通过双线性插值运算，计算出当前目标像素点的像素；将目标像素点的像素写回DDR中。
根据本发明的一些实施例，所述四条边界中的第一边界和第二边界的像素点包含在所述分块内，第三边界和第四边界的像素点不包含在所述分块内，其中，所述第一边界和第二边界相邻。本实施例中，原图每个分块旋转后对应的目标分块都有清晰的边界归属，在计算目标像素过程中，目标块之间的边界像素不会重复写回DDR，也不会在目标块之间有漏掉操作的点。
根据本发明的一些实施例，所述基于设定角度对原图分块进行正向映射，将原图分块中四个顶点的坐标通过坐标映射得到所述四个顶点在目标图中的坐标包括：获取各个顶点的坐标，基于旋转中心和旋转半径通过旋转公式将所述顶点的坐标进行正向映射，得到所述顶点在目标图中对应的坐标；若原图的旋转中心与目标图的旋转中心坐标相同，所述旋转公式如下：
x1＝x0*cosa+y0*sina
y1＝-x0*sina+y0*cosa
其中，x1和y1分别为顶点目标图中的横纵坐标，x0和y0分别为顶点在原图中的横纵坐标，a为旋转角度。
根据本发明的一些实施例，所述方法还包括：若原图与目标图的旋转中心坐标不同，则旋转公式为：
x1＝x0*cosa-y0*sina-m*cosa+n*sina+c
y1＝x0*sina+y0*cosa-m*sina-n*cosa+d
其中，m和n分别为原图旋转中心的横纵坐标，c和d分别为目标图旋转中心的横纵坐标。
根据本发明的一些实施例，所述方法还包括：在目标像素点逐行扫描过程中，通过当前行中的两个边界坐标点，计算出当前行的起始坐标和长度。
根据本发明的一些实施例，所述方法还包括：在目标像素点逐行扫描过程中，去除不属于当前分块的边界点。
根据本发明的一些实施例，所述方法还包括：将计算出来的当前目标像素点的像素以行为单位缓存到SRAM中，然后以行为单位写回DDR中。本发明实施例避免了对DDR的随机访问，对原图的读取先按照分块把原图小块读进SRAM中，计算出目标像素值后，对目标中的像素的写操作也是按行为单位写回DDR，提升了DDR的读写效率。
根据本发明的一些实施例，所述方法还包括：若计算得到的目标图的顶点坐标值为小数，对小数部分进行四舍五入取整。
根据本发明的一些实施例，所述方法还包括：读取原图的分块到SRAM中时，将所述分块四个方向的多行多列像素点读取到SRAM中，得到M×M大小的分块，其中，M＞N。
根据本发明的第二方面实施例的计算机可读存储介质，其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本发明的第一方面实施例中任一项的方法。
本发明实施例至少具有如下有益效果：
本发明通过给2D Engine增加任意角度旋转的功能，增加了使用2D Engine进行图形旋转的的适用范围，在需要图形任意角度的场景，可以降低CPU的负载，降低系统的功耗，并明显提升图形旋转的速度。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本发明实施例的方法的流程示意图。
图2为本发明实施例的原图分块、缓存和映射到目标图的示意图。
图3为本发明实施例的分块边界归属的示意图。
图4为本发明实施例的基于Bresenham画线计算边界点坐标的四种情况示意图。
图5为本发明实施例的目标像素点逐行扫描示意图。
图6为本发明实施例的基于旋转公式的任意点坐标变换示意图。
图7为本发明实施例的旋转中心不同的情况下原图到坐标图变换的示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个及两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
术语解释：
Soc：系统级芯片
2D Engine：2D图形加速引擎
DDR：内存
SRAM：静态随机存储器
Bilinear插值：双线性插值算法
Bresenham画线：一种基于整数坐标点的画线算法，计算过程中只有基本的加减运算
本发明可应用于数字仪表盘指针旋转硬件加速。
现有的SOC中2D Engine都不支持图形任意角度旋转，只支持固定角度旋转。本发明通过给2D Engine增加任意角度旋转的功能，增加了使用2D Engine进行图形旋转的的适用范围，在需要图形任意角度的场景，可以降低CPU的负载，降低系统的功耗，并明显提升图形旋转的速度。本发明的任意角度旋转针对的是SOC没有GPU的情况，虽然GPU也可以支持任意角度旋转，但是如果SOC集成了GPU模块，也意味着成本的增加。
参照图1，本发明实施例的方法主要包括以下步骤：对原图按NxN(N为行列数)大小进行分块，其中，分块包括四个顶点以及四条边界；从DDR中将分块读取到SRAM中；基于设定角度对原图分块进行正向映射，将原图分块中四个顶点的坐标通过坐标映射得到四个顶点在目标图中的坐标；基于四个顶点在目标图中的坐标，通过Bresenham画线算法计算出四条边界在目标图中的边界点的所有坐标，得到目标块的边界坐标；通过目标块的边界坐标，逐行扫描目标像素点的坐标；扫描过程中，每个目标像素点反向映射得到在原图中对应的4个相邻像素点，从SRAM中读出这4个相邻像素点，并通过双线性插值运算，计算出当前目标像素点的像素；将目标像素点的像素写回DDR中。
参照图2，在一些实施例中，对原图进行分块，分成32x32的小块。实际进行坐标映射的时候会扩展一行一列，并找到每个小块的4个顶点坐标A、B、C、D，如图2中的块B_00,A点坐标为(0，0),B点坐标为(32，0)，C点坐标为(32，32)，D点坐标为(0，32)。
参照图3，在一些实施例中，由A、B、C、D四个点组成的小块，边界像素AB，AD包含在当前块中，BC,DC不包含在当前块中，BC和DC中的像素属于他相邻的块。这样划分的原因是为了旋转后目标图中的对应的小块的边界的严格划分。每个分块都有A、B、C、D四个坐标，如图3所示，块B_00的右边界BC和块B_01的左边界AD重合，块B_00的下边界DC和块B_10的上边界AB重合。
分块处理后，对各顶点进行正向映射，获取各个顶点的坐标，基于旋转中心和旋转半径通过旋转公式将顶点的坐标进行正向映射，得到顶点在目标图中对应的坐标；参照图6，若原图的旋转中心与目标图的旋转中心坐标相同，旋转公式如下：
x1＝x0*cosa+y0*sina
y1＝-x0*sina+y0*cosa
矩阵形式：
其中，x1和y1分别为顶点目标图中的横纵坐标，x0和y0分别为顶点在原图中的横纵坐标，a为旋转角度。
参照图7，若原图与目标图的旋转中心坐标不同，则旋转公式为：
x1＝x0*cosa-y0*sina-m*cosa+n*sina+c
y1＝x0*sina+y0*cosa-m*sina-n*cosa+d
矩阵形式：
其中，m和n分别为原图旋转中心的横纵坐标，c和d分别为目标图旋转中心的横纵坐标。
在一些实施例中，对原图分块进行正向映射时，从原图分块矩形框的4个顶点A、B、C、D逐点映射找到目标图中的对应点A’、B’、C’、D’。由于在进行坐标映射的时候会有正弦和余弦运算，A’、B’、C’、D’的坐标值可能为小数，因此对A’、B’、C’、D’小数部分进行4舍5入取整。
在一些实施例中，读取原图32x32的小块到SRAM中时，由于坐标正向映射取整引入的误差、后续步骤Bresenham画线基于整数点计算引入的误差，以及后续步骤中，反映射计算目标图的像素点时采用Bilinear插值算法，为了处理好边界，实际会上、下、左、右四个方向多读取3行3列，实际读取为38x38个像素点。
参照图4，由目标图中的四个顶点A’、B’、C’、D’，用Bresenham画线算法计算出对应的4边形的边界点的所有坐标。总共分为4种情况。
(1)当A’为顶点的时候(如果A’、B’的Y坐标相同，认为靠左的A’为顶点)
左上边界：以A’、D’坐标为端点，用Bresenham画线算法，计算出直线A’D’上的所有点的坐标(下面同理)，A’D’包含在块内
左下边界：计算出直线D’C’上所有点的坐标，D’C’不包含在块内
右上边界：计算出直线A’B’上所有点的坐标，A’B’包含在块内
右下边界：计算出直线B’C’上所有点的坐标，B’C’不包含在块内
(2)当D’为顶点的时候(如果D’、A’的Y坐标相同，认为靠左的D’为顶点)
左上边界：计算出直线D’C’上所有点的坐标，D’C’不包含在块内
左下边界：计算出直线C’B’上所有点的坐标，C’B’不包含在块内
右上边界：计算出直线D’A’上所有点的坐标，D’A’包含在块内
右下边界：计算出直线A’B’上所有点的坐标，A’B’包含在块内
(3)当C’为顶点的时候(如果C’、D’的Y坐标相同，认为靠左的C’为顶点)
左上边界：计算出直线C’B’上所有点的坐标，C’B’不包含在块内
左下边界：计算出直线B’A’上所有点的坐标，B’A’包含在块内
右上边界：计算出直线C’D’上所有点的坐标，C’D’不包含在块内
右下边界：计算出直线D’A’上所有点的坐标，D’A’包含在块内
(4)当B’为顶点的时候(如果B’、C’的Y坐标相同，认为靠左的B’为顶点)
左上边界：计算出直线B’A’上所有点的坐标，B’C’包含在块内
左下边界：计算出直线A’D’上所有点的坐标，A’D’包含在块内
右上边界：计算出直线B’C’上所有点的坐标，B’C’不包含在块内
右下边界：计算出直线C’D’上所有点的坐标，C’D’不包含在块内
参照图5，通过计算目标块的边界坐标，可以从顶部到底部逐行扫描目标像素点坐标。每个目标点的像素计算通过坐标反映射找到原图中对应的4个相邻像素点，实际上这四个像素已经缓存到了SRAM中，从SRAM中读取出这四个点，然后通过Bilinear插值运算，计算出当前目标像素。
其中，由目标图到原图的映射为：
对应的公式为：
x0＝x1*cosa+y1*sina-c*cosa-d*sina+m
y0＝x1*sina+y1*cosa+c*sina-d*cosa+n
在一些实施例中，目标点在扫描过程中，通过左边界的坐标点和右边界的坐标点，会计算出当前行的起始坐标和长度，并且去除不属于当前块的的边界点。
在一些实施例中，计算出的目标像素以行为单位先缓存在SRAM中，然后以行为单位写回DDR,提升DDR的写效率。
上述步骤将本实施例中的一个分块进行了旋转处理，重复上面的方法，处理剩余的分块，直到处理完整幅图像。
上文参考根据示例性实施方案所述的方法和/或计算机程序产品的流程图描述了本公开的某些方面。应当理解，流程图中的一个或多个块以及流程图中的块的组合可分别通过执行计算机可执行程序指令来实现。同样，根据一些实施方案，流程图中的一些块可能无需按示出的顺序执行，或者可以无需全部执行。
因此，流程图中的块支持用于执行指定功能的装置的组合、用于执行指定功能的元件或步骤的组合以及用于执行指定功能的程序指令装置。还应当理解，流程图中的每个块以及流程图中的块的组合可以由执行特定功能、元件或步骤的专用硬件计算机系统或者专用硬件和计算机指令的组合来实现。
上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (10)
1.一种2D图形任意角度旋转的实现方法，用于2D引擎，其特征在于，包括：
对原图按NxN大小进行分块，所述分块包括四个顶点以及四条边界；N为行列数；
从DDR中将所述分块读取到SRAM中；
基于设定角度对原图分块进行正向映射，将原图分块中四个顶点的坐标通过坐标映射得到所述四个顶点在目标图中的坐标；
基于所述四个顶点在目标图中的坐标，通过Bresenham画线算法计算出所述四条边界在目标图中的边界点的所有坐标，得到目标块的边界坐标；
根据所述目标块的边界坐标，逐行扫描目标像素点的坐标；扫描过程中，每个目标像素点反向映射得到在原图中对应的4个相邻像素点，从SRAM中读出这4个相邻像素点，并通过双线性插值运算，计算出当前目标像素点的像素；
将目标像素点的像素写回DDR中。
2.根据权利要求1所述的2D图形任意角度旋转的实现方法，其特征在于，所述四条边界中的第一边界和第二边界的像素点包含在所述分块内，第三边界和第四边界的像素点不包含在所述分块内，其中，所述第一边界和第二边界相邻。
3.根据权利要求1所述的2D图形任意角度旋转的实现方法，其特征在于，所述基于设定角度对原图分块进行正向映射，将原图分块中四个顶点的坐标通过坐标映射得到所述四个顶点在目标图中的坐标包括：
获取各个顶点的坐标，基于旋转中心和旋转半径通过旋转公式将所述顶点的坐标进行正向映射，得到所述顶点在目标图中对应的坐标；
若原图的旋转中心与目标图的旋转中心坐标相同，所述旋转公式如下：
x1＝x0*cosa+y0*sina
y1＝-x0*sina+y0*cosa
其中，x1和y1分别为顶点目标图中的横纵坐标，x0和y0分别为顶点在原图中的横纵坐标，a为旋转角度。
4.根据权利要求3所述的2D图形任意角度旋转的实现方法，其特征在于，所述方法还包括：
若原图与目标图的旋转中心坐标不同，则旋转公式为：
x1＝x0*cosa-y0*sina-m*cosa+n*sina+c
y1＝x0*sina+y0*cosa-m*sina-n*cosa+d
其中，m和n分别为原图旋转中心的横纵坐标，c和d分别为目标图旋转中心的横纵坐标。
5.根据权利要求1所述的2D图形任意角度旋转的实现方法，其特征在于，所述方法还包括：在目标像素点逐行扫描过程中，通过当前行中的两个边界坐标点，计算出当前行的起始坐标和长度。
6.根据权利要求1所述的2D图形任意角度旋转的实现方法，其特征在于，所述方法还包括：在目标像素点逐行扫描过程中，去除不属于当前分块的边界点。
7.根据权利要求1所述的2D图形任意角度旋转的实现方法，其特征在于，所述方法还包括：将计算出来的当前目标像素点的像素以行为单位缓存到SRAM中，然后以行为单位写回DDR中。
8.根据权利要求1所述的2D图形任意角度旋转的实现方法，其特征在于，所述方法还包括：若计算得到的目标图的顶点坐标值为小数，对小数部分进行四舍五入取整。
9.根据权利要求1所述的2D图形任意角度旋转的实现方法，其特征在于，所述方法还包括：读取原图的分块到SRAM中时，将所述分块四个方向的多行多列像素点读取到SRAM中，得到M×M大小的分块，其中，M＞N。
10.一种计算机可读存储介质，其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权利要求1至9中任一项的方法。
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