CN114554171A - 图像格式转换方法、装置、显示屏控制设备和存储介质 - Google Patents

图像格式转换方法、装置、显示屏控制设备和存储介质 Download PDF

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CN114554171A
CN114554171A CN202210180199.5A CN202210180199A CN114554171A CN 114554171 A CN114554171 A CN 114554171A CN 202210180199 A CN202210180199 A CN 202210180199A CN 114554171 A CN114554171 A CN 114554171A
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黄斌
李永杰
沈凌翔
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Abstract

本申请涉及一种图像格式转换方法、装置、显示屏控制设备、存储介质和计算机程序产品。所述方法包括：读取原始图像数据；若原始图像数据的格式为第一类YUV格式，则根据原始图像数据中的U分量和V分量将原始图像数据的第一类YUV格式转换为第二类YUV格式，得到第一图像数据；根据第一图像数据中的U分量和V分量，将第一图像数据的第二类YUV格式转换为第三类YUV格式，得到第二图像数据；根据第二图像数据中的Y分量、U分量和V分量，将第二图像数据的第三类YUV格式转换为RGB格式，得到目标图像数据，目标图像数据用于驱动显示屏显示。本申请提出的方法可以大大提升图像的显示质量，以及降低控制系统中的硬件宽带传输要求。

Description

图像格式转换方法、装置、显示屏控制设备和存储介质
技术领域
本申请涉及图像处理技术领域，特别是涉及一种图像格式转换方法、装置、显示屏控制设备、存储介质和计算机程序产品。
背景技术
在数字图像处理技术领域，数字图像格式有很多种，例如：RGB(Red、Green、Blue，红、绿、蓝)888、RGB565、YUV(Luminance、Chrominance，亮度、色度)420、YUV422、YUV444等。其中，在Video(视频)和Camera(摄影机)领域中，YUV格式的数字图像应用非常广泛。
目前在显示屏领域，几乎所有控制系统中的发送卡只支持RGB视频格式的输入，而因为输入的视频图像格式大多又可能是YUV格式，使得显示屏控制系统中的发送卡不能识别相应视频图像格式。传统技术中将YUV格式的图像转换为RGB格式的图像再进行数字图像的显示，显示的图像效果较差。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够进行数字图像高质量显示的图像格式转换方法、装置、显示屏控制设备、计算机可读存储介质和计算机程序产品。
第一方面，本申请提供了一种图像格式转换方法。所述方法包括：
读取原始图像数据；
若所述原始图像数据的格式为第一类YUV格式，则根据所述原始图像数据中的U分量和V分量将所述原始图像数据的第一类YUV格式转换为第二类YUV格式，得到第一图像数据；
根据所述第一图像数据中的所述U分量和所述V分量，将所述第一图像数据的第二类YUV格式转换为第三类YUV格式，得到第二图像数据；
根据所述第二图像数据中的Y分量、所述U分量和所述V分量，将所述第二图像数据的第三类YUV格式转换为RGB格式，得到目标图像数据，所述目标图像数据用于驱动显示屏显示。
在其中一个实施例中，所述原始图像数据在显示接收处理单元对应的存储器中的存储方式，包括：
获取所述原始图像数据在第n行中存储的所述Y分量；所述n为自然数；
根据所述n，分别确定所述U分量所在的第一行数和所述V分量所在的第二行数；
将所述第n行中存储的所述Y分量、所述第一行数存储的所述U分量、所述第二行数存储的所述V分量并行存入所述显示接收单元对应的存储器中。
在其中一个实施例中，所述读取原始图像数据，包括：
依次读取所述显示接收处理单元对应的存储器中所存储的所述原始图像数据的所述Y分量、所述U分量和所述V分量作为第一列数据；
读取所述Y分量作为第二列数据。
在其中一个实施例中，所述根据所述原始图像数据中的U分量和V分量将所述原始图像数据的第一类YUV格式转换为第二类YUV格式，得到第一图像数据，包括：
根据所述原始图像数据中所述第一列数据中的所述U分量确定所述第一图像数据中第一列数据中的所述U分量，以及根据所述原始图像数据中所述第一列数据中的所述V分量确定所述第一图像数据中第一列数据中的所述V分量；
根据所述第二列数据中的所述Y分量，确定所述第一图像数据中第二列数据中的所述Y分量。
在其中一个实施例中，所述根据所述第一图像数据中的所述U分量和所述V分量，将所述第一图像数据的第二类YUV格式转换为第三类YUV，得到第二图像数据，包括：
根据所述第一图像数据中的多个所述U分量，确定所述第二图像数据的所述U分量；
根据所述第一图像数据中的多个所述V分量，确定所述第二图像数据的所述V分量。
在其中一个实施例中，根据所述第二图像数据中的所述Y分量、所述U分量和所述V分量，将所述第二图像数据的第三类YUV格式转换为RGB格式，得到目标图像数据，包括：
根据所述第二图像数据的所述Y分量和所述V分量，确定所述目标图像数据的R分量；
根据所述第二图像数据的所述Y分量、所述U分量和所述V分量，确定所述目标图像数据的G分量；
根据所述第二图像数据的所述Y分量和所述U分量，确定所述目标图像数据的B分量。
第二方面，本申请还提供了一种图像格式转换装置，所述装置包括：
读取模块，用于读取原始图像数据；
第一转换模块，用于若所述原始图像数据的格式为第一类YUV格式，则根据所述原始图像数据中的U分量和V分量将所述原始图像数据的第一类YUV格式转换为第二类YUV格式，得到第一图像数据；
第二转换模块，用于根据所述第一图像数据中的所述U分量和所述V分量，将所述第一图像数据的第二类YUV格式转换为第三类YUV格式，得到第二图像数据；
第三转换模块，用于根据所述第二图像数据中的Y分量、所述U分量和所述V分量，将所述第二图像数据的第三类YUV格式转换为RGB格式，得到目标图像数据，所述目标图像数据用于驱动显示屏显示。
第三方面，本申请还提供了一种显示屏控制设备。所述显示屏控制设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：
读取原始图像数据；
若所述原始图像数据的格式为第一类YUV格式，则根据所述原始图像数据中的U分量和V分量将所述原始图像数据的第一类YUV格式转换为第二类YUV格式，得到第一图像数据；
根据所述第一图像数据中的所述U分量和所述V分量，将所述第一图像数据的第二类YUV格式转换为第三类YUV格式，得到第二图像数据；
根据所述第二图像数据中的Y分量、所述U分量和所述V分量，将所述第二图像数据的第三类YUV格式转换为RGB格式，得到目标图像数据，所述目标图像数据用于驱动显示屏显示。
第四方面，本申请还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，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以下步骤：
读取原始图像数据；
若所述原始图像数据的格式为第一类YUV格式，则根据所述原始图像数据中的U分量和V分量将所述原始图像数据的第一类YUV格式转换为第二类YUV格式，得到第一图像数据；
根据所述第一图像数据中的所述U分量和所述V分量，将所述第一图像数据的第二类YUV格式转换为第三类YUV格式，得到第二图像数据；
根据所述第二图像数据中的Y分量、所述U分量和所述V分量，将所述第二图像数据的第三类YUV格式转换为RGB格式，得到目标图像数据，所述目标图像数据用于驱动显示屏显示。
第五方面，本申请还提供了一种计算机程序产品。所述计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
读取原始图像数据；
若所述原始图像数据的格式为第一类YUV格式，则根据所述原始图像数据中的U分量和V分量将所述原始图像数据的第一类YUV格式转换为第二类YUV格式，得到第一图像数据；
根据所述第一图像数据中的所述U分量和所述V分量，将所述第一图像数据的第二类YUV格式转换为第三类YUV格式，得到第二图像数据；
根据所述第二图像数据中的Y分量、所述U分量和所述V分量，将所述第二图像数据的第三类YUV格式转换为RGB格式，得到目标图像数据，所述目标图像数据用于驱动显示屏显示。
上述图像格式转换方法、装置、显示屏控制设备、存储介质和计算机程序产品，通过读取原始图像数据；若所述原始图像数据的格式为第一类YUV格式，则根据所述原始图像数据中的U分量和V分量将所述原始图像数据的第一类YUV格式转换为第二类YUV格式，得到第一图像数据；根据所述第一图像数据中的所述U分量和所述V分量，将所述第一图像数据的第二类YUV格式转换为第三类YUV格式，得到第二图像数据；根据所述第二图像数据中的Y分量、所述U分量和所述V分量，将所述第二图像数据的第三类YUV格式转换为RGB格式，得到目标图像数据，所述目标图像数据用于驱动显示屏显示。本申请通过将第一类YUV格式的原始图像数据转换为第二类YUV格式的第一图像数据，将第二类YUV格式的第一图像数据转换为第三类YUV格式的第二图像数据，再将第三类YUV格式的第二图像数据转换为RGB格式的目标图像数据，在适用显示屏控制系统发送卡处理格式的同时，可以大大提升图像的显示质量；另外，显示屏控制系统可以直接传输YUV格式的图像数据，降低了控制系统中的硬件带宽需求。
附图说明
图1为一个实施例中图像格式转换方法的应用环境图；
图2为一个实施例中发送卡和接收卡之间的通信示意图；
图3为一个实施例中发送卡和接收卡之间的对应区域关系图；
图4为一个实施例中显示发送处理单元的结构框架图；
图5为YUV各格式中图像数据各分量的关系示意图；
图6A为显示发送处理单元对应的存储器中存储区域的分区示意图；
图6B为YUV420格式的图像数据存储示意图；
图6C为YUV422格式的图像数据存储示意图；
图6D为YUV444格式的图像数据存储示意图；
图6E为RGB格式的图像数据存储示意图；
图7为一个实施例中将图像数据中各颜色分量进行四等分示意图；
图8为一个实施例中以乒乓RAM方式读取显示发送处理单元对应的存储器中存储的图像数据示意图；
图9为一个实施例中显示发送处理单元实现的功能示意图；
图10为一个实施例中显示接收处理单元的结构框架图；
图11为一个实施例中接收卡读取对应区域图像数据的示意图；
图12为一个实施例中图像格式转换方法的流程示意图；
图13为一个实施例中原始图像数据在显示接收处理单元对应的存储器中的存储方式示意图；
图14为一个实施例中由YUV420格式转换为YUV422格式的示意图；
图15为一个实施例中由YUV422格式转换为YUV444格式的示意图；
图16为一个实施例中空缺的U值和V值示意图；
图17为一个实施例中步骤1208的流程示意图；
图18为另一个实施例中图像格式转换方法的流程示意图；
图19为一个实施例中数据图像格式转换前后的颜色分量分布示意图；
图20为一个实施例中LED灯的分布示意图；
图21为另一个实施例中图像格式转换方法的流程示意图；
图22为一个实施例中图像格式转换装置的流程示意图；
图23为一个实施例中显示屏控制设备的内部结构图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
本申请实施例提供的图像格式转换方法，可以应用于如图1所示的应用环境中。显示屏控制系统可通过FPGA(Field Programmable Gate Array，现场可编程逻辑门阵列)实现，显示屏控制系统包括显示发送处理单元102和显示接收处理单元104，视频数据可通过多媒体接口传输到显示屏控制系统中的显示发送处理单元102，其中，多媒体接口可以是RCA端子(RCA jack，或RCA connector)、S-Video端口(Separate Video)、VGA接口(VideoGraphics Array)、高清多媒体接口(High Definition Multimedia Interface，HDMI)中的任一种；显示发送处理单元102用于视频数据的接收、分区存储以及将视频中的图像数据分割组帧发送到显示接收处理单元104；显示接收处理单元104对接收到的原始图像数据进行解析、存储及格式转换，并将格式转换后的RGB格式的目标图像数据发送到显示单元106进行显示。具体地，由显示接收处理单元104根据本申请实施例提供的图像格式转换方法将原始图像数据的格式转换为RGB格式的目标图像数据，并将目标图像数据发送至显示单元106进行显示。
在一个具体的实现场景中，如图2所示，显示发送处理单元包括一个发送卡，显示接收处理单元包括多组接收卡，每组接收卡串行连接，例如通过RJ45(Registered Jack45)、光纤等进行连接。发送卡和接收卡、接收卡和接收卡之间全双工通信，每个接收卡的功能一致，接收卡前后的位置可以随意变动，原始图像数据在接收卡间透明传输。例如，以发送2K分辨率(1920*1080)的视频数据为例，发送卡有4个串行通道，每个通道连接4个接收卡为例，最终每个接收卡显示的对应区域如图3所示。
显示发送处理单元包括格式识别(format_recognition)模块、第一写入(write_ctrl)模块、第一读取(read_ctrl)模块和封包(frame_ctrl_top)模块等，如图4所示。其中，format_recognition模块可根据PC(Personal Computer，个人计算机)配置信息，识别接收到的视频数据的格式，生成相应的控制信息；其中，PC可以是笔记本电脑、智能手机、平板电脑、物联网设备和便携式可穿戴设备等；write_ctrl模块可将识别出格式的视频数据写入到显示发送处理单元对应的存储器中，将每帧视频数据根据颜色分量的不同分别存储在显示发送处理单元对应的存储器中不同的区域，例如，图像格式可能是RGB格式或者YUV格式，对应的颜色分量为R、G、B分量或Y、U、V分量；read_ctrl模块根据PC配置的控制信息，将视频数据按照颜色分量分别读出，发送给frame_ctrl_top模块；frame_ctrl_top模块用于对视频数据进行封装分发到显示接收处理单元。
需要说明的是，YUV格式的图像数据是由亮度分量Y、色度分量U、色度分量V三种颜色分量组成。YUV各种格式的图像数据分量的分布情况如图5所示，其中，YUV420格式的图像，色度分量U和V的数量均为亮度分量Y的四分之一，即，色度分量U和V的数量相对于亮度分量Y在横向和纵向上均少了一半；YUV422格式的图像，色度分量U和V的数量均为亮度分量Y的二分之一，即，色度分量U和V的数量相对于亮度分量Y在横向上数据少了一半，纵向数据量保持不变；YUV444格式的图像，色度分量U和V的数量与亮度分量Y的数量相同。
当write_ctrl模块识别出图像数据的格式后，将数据进行分类分区存储在显示发送处理单元对应的存储器中。如图6A为显示发送处理单元对应的存储器中存储区域的分区方式，共分为三个区域，每个区域对应存储一种颜色分量数据；图6B为YUV420格式的图像数据存储方式；图6C为YUV422格式的图像数据存储方式；图6D为YUV444格式的图像数据存储方式；图6E为RGB格式的图像数据的存储方式。
假设将2K分辨率，即像素大小为1920*1080的视频按照图6所示的存储方式存储后，在read_ctrl模块读取数据时，如图7所示，需要把所存储的图像数据中每个颜色分量纵向4等分后进行寻址读取，YUV或者RGB图像数据中每个颜色分量独立并行封包发送。按照前述的接收卡分四组，则每一行数据进行四等分形成四个数据包，每组接收卡接收一个数据包。在此需要说明的是，每一行数据等分为的数据包数量与接收卡分组数量相一致，每一行数据等分为的数据包数量根据接收卡分组数量来定。
若图像数据是YUV420格式，当图像数据是Y分量时，每一包的数据是480个像素值，每组接收1080个Y分量数据包，即每组接收卡接收Y分量的数据量为480*1080(横向上为总像素的四分之一)；当图像数据是U分量或V分量时，每一包的数据是240个U或V，每组接收540个U或V数据包，即每组接收卡接收U或V的数据量为240*540。在此，数据读取主要采用乒乓RAM的读取方式，每次读取显示发送处理单元对应的存储器中存储的一行数据，将每个数据乒乓存入RAM中，当RAM有空间时才允许读取下一行数据。例如，在图8中，将RAM分为两个数据缓存区RAMA和RAMB，每个数据缓存区一次最多可缓存8191个数据。需要说明的是，RAM包括的数据缓存区数量，以及每个数据缓存区可缓存的数据量可以根据实际情况进行设定。在缓存第一行数据时，将读取的图像数据缓存到RAMA中；在缓存第二行数据时，将读取的图像数据缓存到RAMB中，同时将RAMA中缓存的第一行数据发送到frame_ctrl_top模块；在缓存第三行数据时，将读取的图像数据缓存到RAMA中，同时将RAMB中缓存的第一行数据发送到frame_ctrl_top模块，以此类推，直至完成所有图像数据的读取。
frame_ctrl_top模块为封包模块，将从RAM中读取的数据以“行”为单位进行封包，识别到RAM中完整读取一行数据后就立即进行数据组帧发送。frame_ctrl_top模块进行图像数据的封包可以如下表1所示，封包后的图像数据包含两部分，一部分为帧头，代表控制信息；一部分为具体图像数据，表2为对应表1中的术语的解释。
表1
Figure BDA0003520308570000071
表2
Figure BDA0003520308570000072
根据上述介绍可知，显示发送处理单元中的发送卡中的每个串行接口都是根据上述原理进行并行发送，如图9所示，显示发送处理单元实现的功能主要包括对图像数据格式进行识别，将图像数据分区进行存储，将图像数据中的不同颜色分量依次读出，以行为单位将原始图像数据进行分包发送。
如图10所示，显示接收处理单元中的接收卡包括串并转换(serdes_ctrl)模块、数据帧(frame_ctrl)模块、第二写入(write_ctrl_1)模块、地址控制(addr_ctrl)模块、第二读取(read_ctrl_1)模块、时钟处理(buffer_ram)模块、数据转换(data_ctrl_top)模块等多个模块。serdes_ctrl模块为串并转换模块，将接收到的串行数据转换为并行数据。frame_ctrl模块将封包后的数据帧进行解析，得到相应的控制信息和数据信息，即可以根据相应的控制信息确定相应的格式信息。write_ctrl_1模块根据控制信息将图像数据按照图6所示的分区存储方式存入显示接收处理单元对应的存储器中，即将不同的颜色分量存储在不同的区域，即，单个接收卡的Y分量数据量为480*1080像素，U和V均为240*540像素。
addr_ctrl模块可以控制read_ctrl_1模块读取存储区域数据的地址范围。如图11所示，480*1080的图像中，Y、U、V的数据包每一个接收卡都进行接收并存储，但每个接收卡驱动LED显示的区域不同，所需要的图像数据部分不同，所以接收卡只需要读取需要的部分数据进行处理，例如，第一个接收卡读取并处理发送卡第一通道中的480*270像素的图像数据。buffer_ram模块用于将读取的每一行的原始图像数据进行跨时钟域处理；data_ctrl_top模块用于具体的图像格式转换。
在一个实施例中，如图12所示，提供了一种图像格式转换方法，以该方法应用于图1中的显示接收处理单元为例进行说明，包括以下步骤：
步骤1202，读取原始图像数据。
从显示接收处理单元对应的存储器中读取需要显示的原始图像数据，当原始图像数据为RGB格式时，可以直接进行下一步的显示工作，但是当原始图像数据不是RGB格式时，需要对原始图像数据进行格式转换，转换为RGB格式的图像数据后再进行显示。在读取原始图像数据时，按照颜色分量交叉读取的方式进行读取，例如，如果原始图像数据是YUV格式，则先读取Y分量，再根据Y分量所在行数读取相应行数的U分量及V分量。其中，这里的行数可以理解为存储在显示接收处理单元中的接收卡中所在的地址，根据每一行原始图像数据量的大小，对应得到相应地址中存储的对应行数的原始图像数据。例如，如果每一行原始图像数据量有10个，那么读取addr0～addr9对应地址范围内的数据，即为第一行原始图像数据，依次对应。
步骤1204，若原始图像数据的格式为第一类YUV格式，则根据原始图像数据中的U分量和V分量将原始图像数据的第一类YUV格式转换为第二类YUV格式，得到第一图像数据。
数据帧模块对读取的原始图像数据进行解析，得到对应封包图像数据的控制信息和数据信息，根据控制信息获取原始图像数据的格式信息。其中，控制信息中包括有图像数据格式的相应描述，例如，使用不同的字符串代表不同的格式。如果原始图像数据的格式为第一类YUV格式，其中，第一类YUV格式可以是YUV420格式，则根据原始图像数据中的U分量和V分量将原始图像数据的第一类YUV格式转换为第二类YUV格式的第一图像数据，第二类YUV格式可以是YUV422格式。
步骤1206，根据第一图像数据中的U分量和V分量，将第一图像数据的第二类YUV格式转换为第三类YUV格式，得到第二图像数据。
在得到第二类YUV格式的第一图像数据后，根据第一图像数据中的U分量和V分量，将第一图像数据的第二类YUV格式转换为第三类YUV格式的第二图像数据。其中，第三类YUV格式可以是YUV444格式。
步骤1208，根据第二图像数据中的Y分量、U分量和V分量，将第二图像数据的第三类YUV格式转换为RGB格式，得到目标图像数据，该目标图像数据用于驱动显示屏显示。
上述图像格式转换方法，通过读取原始图像数据；若原始图像数据的格式为第一类YUV格式，则根据原始图像数据中的U分量和V分量将原始图像数据的第一类YUV格式转换为第二类YUV格式，得到第一图像数据；根据第一图像数据中的U分量和V分量，将第一图像数据的第二类YUV格式转换为第三类YUV格式，得到第二图像数据；根据第二图像数据中的Y分量、U分量和V分量，将第二图像数据的第三类YUV格式转换为RGB格式，得到目标图像数据，目标图像数据用于驱动显示屏显示。本申请实施例通过将第一类YUV格式的原始图像数据转换为第二类YUV格式的第一图像数据，将第二类YUV格式的第一图像数据转换为第三类YUV格式的第二图像数据，再将第三类YUV格式的第二图像数据转换为RGB格式的目标图像数据，在适用显示屏控制系统发送卡处理格式的同时，可以大大提升图像的显示质量；另外，显示屏控制系统可以直接传输YUV格式的图像数据，降低了控制系统中的硬件带宽要求，可进行4K以上的带宽传输。
在一个实施例中，如图13所示，原始图像数据在显示接收处理单元对应的存储器中的存储方式，包括：
步骤1302，获取原始图像数据在第n行中存储的Y分量，其中，n为自然数。
步骤1304，根据n，分别确定U分量所在的第一行数和V分量所在的第二行数。
步骤1306，将第n行中存储的Y分量、第一行数存储的U分量、第二行数存储的V分量并行存入显示接收处理单元对应的存储器中。
本实施例中，原始图像数据分区存储在显示接收处理单元对应的存储器中，在准备进行数据读取时，需要按照对应格式的图像数据的读取方式进行读取。例如，当原始图像数据的格式为第二类YUV格式、第三类YUV格式或者RGB格式时，采用第二获取方式获取相应的颜色分量值；当原始图像数据的格式为第一类YUV格式时，采用第二获取方式获取相应的颜色分量值，最终将获取的颜色分量值并行存入显示接收处理单元对应的存储器中。
在一个可能的实现方式中，当原始图像数据的格式为YUV420格式时，读取第n行的Y分量，其中，n为自然数，继而读取第((n+1)/2-1)行的U分量，记为U1；读取第((n+1)/2-1)行的V分量，记为V1；读取第(n+1)/2行的U分量，记为U2；读取第(n+1)/2行的V分量，记为V2，将Y、U1、V1、U2、V2并行存入显示接收处理单元对应的存储器中。当原始图像数据的格式为YUV422格式或者YUV444格式时，读取第n行的Y分量，继而读取第n行的U分量和第n行的V分量并行存入显示接收处理单元对应的存储器中。当原始图像数据的格式为RGB格式时，读取第n行的R分量，继而读取第n行的G分量和第n行的B分量并行存入显示接收处理单元对应的存储器中。不同数据格式对应的读取方式不相同。
在一个实施例中，读取原始图像数据，包括：
依次读取显示接收处理单元对应的存储器中所存储的原始图像数据的Y分量、U分量和V分量作为第一列数据；
读取Y分量作为第二列数据。
本实施例中，以两列数据作为每次数据格式转换时需读取数据的基本单位，依次读取显示接收处理单元对应的存储器中所存储的原始图像数据的Y分量、U分量、V分量作为第一列数据，读取Y分量作为第二列数据。例如，如图14所示，当原始图像数据为YUV420格式时，第一列数据依次为Y、U1、V1、U2、V2，则第二列数据为Y；如图15所示，当原始图像数据为YUV422格式或者YUV444格式时，第一列数据依次为Y、U、V，则第二列数据为Y。
在一个实施例中，根据原始图像数据中的U分量和V分量将原始图像数据的第一类YUV格式转换为第二类YUV格式，得到第一图像数据，包括：
根据原始图像数据中第一列数据中的U分量确定第一图像数据中第一列数据中的U分量，以及根据原始图像数据中第一列数据中的V分量确定第一图像数据中第一列数据中的V分量。
根据第二列数据中的Y分量，确定第一图像数据中第二列数据中的Y分量。
在一个具体的示例中，如图14所示，如果原始图像数据为YUV420格式，第一图像数据为YUV422格式，将原始图像数据中第二列数据中的Y分量，作为第一图像数据中第二列数据中的Y分量。当n为奇数时，根据下列公式(1)和公式(2)分别得到第一图像数据中第一列数据中的U分量和V分量：
U＝(U1+3×U2+2)/4 (1)
V＝(V1+3×V2+2)/4 (2)
当n为偶数时，根据下列公式(3)和公式(4)分别得到第一图像数据的第一列数据中的U′分量和V′分量：
U′＝(3×U1+U2+2)/4 (3)
V′＝(3×V1+V2+2)/4 (4)
因此，本实例中得到的第一图像数据的第一列数据为Y、U、V或者Y、U′、V′，第二列数据为Y。
在一个实施例中，根据第一图像数据中的U分量和V分量，将第一图像数据的第二类YUV格式转换为第三类YUV，得到第二图像数据，包括：
根据第一图像数据中的多个U分量，确定第二图像数据的U分量。
根据第一图像数据中的多个V分量，确定第二图像数据的V分量。
本实施例中，第一图像数据可以是第一类YUV格式的原始图像数据转换为第二类YUV格式得到，也可以是读取的原始图像数据即为第二类YUV格式的图像数据，但是转换为第三类YUV格式的第二图像数据的方式相同。
在一个可能的实现方式中，根据第一图像数据中的四个U分量，确定第二图像数据的一个U分量；根据第一图像数据中的四个V分量，确定第二图像数据中的一个V分量。
在一个可能的实现方式中，将第一图像数据中的第一列数据作为第二图像的第一列数据；将第一图像数据的第二列数据中Y分量，作为第二图像数据第二列数据中的Y分量；根据当前第二图像数据中的相邻的四个U分量，得到第二图像数据中的一个U分量；根据当前第二图像数据中的相邻的四个V分量，得到第二图像数据中的一个V分量。例如，可根据第二图像数据中处于需要计算的未知分量的左侧两个相邻已知分量和右侧两个相邻的已知分量，计算该未知分量。如图15所示，如果第一图像数据为YUV422格式，第二图像数据为YUV444格式，由于在前述格式转换的过程中，第一图像数据中的第二列数据可能只有Y分量，即第二列中没有U分量和V分量，那么要得到图16中U1和U2之间空缺的U值、以及V1和V2之间空缺的V值，可根据如下公式(5)和公式(6)计算得到，将计算得到的数值对应插入相应位置处：
U＝(9×(U1+U2)-(U0+U3)+8)/16 (5)
V＝(9×(V1+V2)-(V0+V3)+8)/16 (6)
本实施例中，针对边缘数据的计算方式可与上述计算方式相同，也可以不同。其中，边缘数据是指同一行数据中需要插入的第一个数据和最后一个需插入的数据。边缘数据还可以采用如下方式进行计算，针对需要插入的第一个边缘值，即图16中的U0和U1之间的U值，V0和V1之间的V值，可根据如下公式(7)和(8)计算得到。
U＝(9×(U0+U2)-(U0+U2)+8)/16 (7)
V＝(9×(V0+V2)-(V0+V2)+8)/16 (8)
针对需要插入的最后一个边缘值，即图16中Un-1后的U值，Vn-1后的V值，可以根据如下公式(9)和(10)计算得到。
U＝(9×(Un-1+Un-1)-(Un-2+Un-1)+8)/16 (9)
V＝(9×(Vn-1+Vn-1)-(Vn-2+Vn-1)+8)/16 (10)
在一个实施例中，如图17所示，根据第二图像数据中的Y分量、U分量和V分量，将第二图像数据的第三类YUV格式转换为RGB格式，得到目标图像数据，包括：
步骤1702，根据第二图像数据的Y分量和V分量，确定目标图像数据的R分量。
步骤1704，根据第二图像数据的Y分量、U分量和V分量，确定目标图像数据的G分量。
步骤1706，根据第二图像数据的Y分量和U分量，确定目标图像数据的B分量。
在一个可能的实现方式中，将第二图像数据的第三类YUV格式转换为RGB格式，得到目标图像数据，可根据第二图像数据中的Y分量、U分量和V分量通过如下公式分别计算得到：
R＝K1×(Y-M1)+K2×(V-M2) (11)
G＝K3×(Y-M3)-K4×(V-M4)-K5×(U-M5) (12)
B＝K6×(Y-M6)+K7×(V-M7) (13)
例如：
R＝1.164×(Y-4096)+1.596×(V-32768) (14)
G＝1.164×(Y-4096)-0.813×(V-32768)-0.39×(U-32768) (15)
B＝1.164×(Y-4096)+2.018×(V-32768) (16)
在此需要说明的是，公式(11)至公式(13)中的K1～K7，以及M1～M7对应的具体数值根据实际场景进行设定，在此不做限定。
根据相同的方法，可将所有的原始图像数据转换为RGB格式的目标图像数据。
在一个实施例中，如图18所示，上述图像格式转换方法还包括：
步骤1802，读取原始图像数据。
该步骤与步骤1202相对应，具体可参照步骤1202中描述的内容，在此不再赘述。
步骤1804，当原始图像数据的格式为第二类YUV格式，则根据原始图像数据中的U分量和V分量，将原始图像数据的第二类YUV格式转换为第三类YUV格式，得到第二图像数据。
当读取的原始图像数据的格式为第二类YUV格式时，则根据原始图像数据中的U分量和V分量，将原始图像数据的第二类YUV格式转换为第三类YUV格式的第二图像数据。其中，第二类YUV格式可以是YUV422格式，第三类YUV格式可以是YUV444格式。该步骤的具体实现过程与步骤1206相类似。
步骤1806，根据第二图像数据中的Y分量、U分量和V分量，将第二图像数据的第三类YUV格式转换为RGB格式，得到目标图像数据。
该步骤的实现过程与步骤1208相类似，具体可参照步骤1208的实现过程。
步骤1808，当原始图像数据的格式为第三类YUV格式，则根据原始图像数据中的Y分量、U分量和V分量，将原始图像数据的第三类YUV格式转换为RGB格式，得到目标图像数据。
当原始图像数据的格式就是第三类YUV格式，则根据原始图像数据中的Y分量、U分量和V分量，将原始图像数据的第三类YUV格式转换为RGB格式的目标图像数据。
步骤1810，当原始图像数据的格式为RGB格式，则直接将原始图像数据作为目标图像数据。
当原始图像数据的格式已经是RGB格式时，则可以直接输出进行显示，即原始图像数据可直接作为目标图像数据。
本实施例中的图像格式转换方法，可以同时支持多种图像数据格式的转换，使得控制系统不再局限于某一种格式图像数据的输入，适用场景更加丰富。
在一个可选的实施例中，显示接收处理单元中的第三写入(write_ctrl_2)模块将格式转换后得到的目标图像数据，或者直接读取的RGB格式的目标图像数据，以像素点为单位写入显示接收处理单元对应的存储器中进行存储。如图19所示，数据存储方式在格式转换前后发生了变化，转换前是一个像素点中的不同颜色分量分别存储在不同的区域，但是转换后的目标图像数据是以一个像素点为单位进行存储的，即一个像素点中的各个颜色分量存储在同一个区域中。
在一个可选的实施例中，显示接收处理单元中的第三读取(read_ctrl_2)模块为数据读出控制模块，read_ctrl_2模块与灯板LED通信连接，read_ctrl_2模块控制存储在显示接收处理单元对应的存储器中的目标图像数据，按照灯板LED的点灯顺序进行读取。例如，灯板LED的分布方式可以如图20所示。LED灯的位置与目标图像数据中的像素的位置相对应，且灯板上的各个模组是相互独立工作的，那么read_ctrl_2模块按照相应的顺序依次将显示接收处理单元对应的存储器中的目标图像数据读出到灯控制(led_ctrl_top)模块，在此需要说明的是，不同的灯板IC所需的读取数据顺序不同。一个示例性的顺序为，如图20中，有6个模组，先读0位置数据，模组由左到右，再由上到下，0位置读完后读1位置，依次进行，当第一行63位置读完后读第二行0位置，直至所有行数读完。相应地，led_ctrl_top模块按照灯板LED的点灯顺序驱动灯板IC传递目标图像数据的显示顺序。
在一个实施例中，如图21所示，图像格式转换方法包括：
步骤2102，判断数据包类型并解析。
本实施例中，显示接收处理单元中的frame_ctrl模块在接收到经过显示发送处理单元中frame_ctrl_top模块封包后的图像数据包后，根据图像数据包中的控制信息对图像数据包中的图像格式进行解析和判断。
步骤2104，将原始图像数据分区存储。
将原始图像数据在显示接收处理单元对应的存储器中进行分区存储，即与图6中在显示发送处理单元对应的存储器中的存储方式一致。
步骤2106，如果原始图像数据的格式为RGB格式，则按照第一读取方式读取原始图像数据，直接将原始图像数据作为目标图像数据，用于驱动LED显示屏显示。
当原始图像数据的格式已经是RGB格式时，则可以直接输出进行显示，即原始图像数据可直接作为目标图像数据。其中，第一读取方式包括：读取第n行的R分量，继而读取第n行的G分量和第n行的B分量并行存入显示接收处理单元对应的存储器中。
步骤2108，如果原始图像数据的格式为YUV444格式，则按照第一获取方式获取原始图像数据，并将YUV444格式转换为RGB格式，得到目标图像数据。
步骤2110，如果原始图像数据的格式为YUV422格式，则按照第一获取方式获取原始图像数据，并将原始图像数据的YUV422格式转换为YUV444格式，进一步将YUV444格式的图像数据转换为RGB格式的目标图像数据。
步骤2112，如果原始图像数据的格式为YUV420格式，则按照第二获取方式获取原始图像数据，并将原始图像数据的YUV420格式转换为YUV422格式，再将YUV422格式的图像数据转换为YUV444格式的图像数据，继而将YUV444格式的图像数据转换为RGB格式的目标图像数据。
上述步骤2108至步骤2112中的图像转换方式具体可参考步骤1204至步骤1208中的具体实现过程，在此不再赘述。
应该理解的是，虽然如上所述的各实施例所涉及的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，如上所述的各实施例所涉及的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
基于同样的发明构思，本申请实施例还提供了一种用于实现上述所涉及的图像格式转换方法的图像格式转换装置。该装置所提供的解决问题的实现方案与上述方法中所记载的实现方案相似，故下面所提供的一个或多个图像格式转换装置实施例中的具体限定可以参见上文中对于图像格式转换方法的限定，在此不再赘述。
在一个实施例中，如图22所示，提供了一种图像格式转换装置，包括：读取模块2202、第一转换模块2204、第二转换模块2206和第三转换模块2208，其中：
读取模块2202，用于读取原始图像数据；
第一转换模块2204，用于若所述原始图像数据的格式为第一类YUV格式，则根据所述原始图像数据中的U分量和V分量将所述原始图像数据的第一类YUV格式转换为第二类YUV格式，得到第一图像数据；
第二转换模块2206，用于根据所述第一图像数据中的所述U分量和所述V分量，将所述第一图像数据的第二类YUV格式转换为第三类YUV格式，得到第二图像数据；
第三转换模块2208，用于根据所述第二图像数据中的Y分量、所述U分量和所述V分量，将所述第二图像数据的第三类YUV格式转换为RGB格式，得到目标图像数据，所述目标图像数据用于驱动显示屏显示。
在一个实施例中，图像格式转换装置还包括存储模块，用于将原始图像数据在显示接收处理单元对应的存储器中进行存储，包括：
获取所述原始图像数据在第n行中存储的所述Y分量；所述n为自然数；
根据所述n，分别确定所述U分量所在的第一行数和所述V分量所在的第二行数；
将所述第n行中存储的所述Y分量、所述第一行数存储的所述U分量、所述第二行数存储的所述V分量并行存入所述显示接收单元对应的存储器中。
在一个实施例中，读取模块2202还用于：
依次读取所述显示接收处理单元对应的存储器中所存储的所述原始图像数据的所述Y分量、所述U分量和所述V分量作为第一列数据；
读取所述Y分量作为第二列数据。
在一个实施例中，第一转换模块2204还用于：
根据所述原始图像数据中所述第一列数据中的所述U分量确定所述第一图像数据中第一列数据中的所述U分量，以及根据所述原始图像数据中所述第一列数据中的所述V分量确定所述第一图像数据中第一列数据中的所述V分量；
根据所述第二列数据中的所述Y分量，确定所述第一图像数据中第二列数据中的所述Y分量。
在一个实施例中，第二转换模块2206还用于：
根据所述第一图像数据中的多个所述U分量，确定所述第二图像数据的所述U分量；
根据所述第一图像数据中的多个所述V分量，确定所述第二图像数据的所述V分量。
在一个实施例中，第三转换模块2208还用于：
根据所述第二图像数据的所述Y分量和所述V分量，确定所述目标图像数据的R分量；
根据所述第二图像数据的所述Y分量、所述U分量和所述V分量，确定所述目标图像数据的G分量；
根据所述第二图像数据的所述Y分量和所述U分量，确定所述目标图像数据的B分量。
在一个实施例中，图像格式转换装置还包括第四转换模块，用于：
当原始图像数据的格式为第二类YUV格式，则根据原始图像数据中的U分量和V分量，将原始图像数据的第二类YUV格式转换为第三类YUV格式，得到第二图像数据；
根据第二图像数据中的Y分量、U分量和V分量，将第二图像数据的第三类YUV格式转换为RGB格式，得到目标图像数据；
当原始图像数据的格式为第三类YUV格式，则根据原始图像数据中的Y分量、U分量和V分量，将原始图像数据的第三类YUV格式转换为RGB格式，得到目标图像数据；
当原始图像数据的格式为RGB格式，则直接将原始图像数据作为目标图像数据。
上述图像格式转换装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
在一个实施例中，提供了一种显示屏控制设备，该显示屏控制设备可以是服务器，其内部结构图可以如图23所示。该显示屏控制设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器和网络接口。其中，该显示屏控制设备的处理器用于提供计算和控制能力。该显示屏控制设备的存储器包括非易失性存储介质和内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该显示屏控制设备的数据库用于存储图像数据。该显示屏控制设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种图像格式转换方法。
本领域技术人员可以理解，图23中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
在一个实施例中，提供了一种显示屏控制设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现上述方法实施例中的步骤。
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述方法实施例中的步骤。
在一个实施例中，提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述方法实施例中的步骤。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、磁带、软盘、闪存、光存储器、高密度嵌入式非易失性存储器、阻变存储器(ReRAM)、磁变存储器(Magnetoresistive Random Access Memory，MRAM)、铁电存储器(Ferroelectric Random Access Memory，FRAM)、相变存储器(Phase Change Memory，PCM)、石墨烯存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)或外部高速缓冲存储器等。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，SRAM)或动态随机存取存储器(Dynamic RandomAccess Memory，DRAM)等。本申请所提供的各实施例中所涉及的数据库可包括关系型数据库和非关系型数据库中至少一种。非关系型数据库可包括基于区块链的分布式数据库等，不限于此。本申请所提供的各实施例中所涉及的处理器可为通用处理器、中央处理器、图形处理器、数字信号处理器、可编程逻辑器、基于量子计算的数据处理逻辑器等，不限于此。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种图像格式转换方法，其特征在于，所述方法包括：
读取原始图像数据；
若所述原始图像数据的格式为第一类YUV格式，则根据所述原始图像数据中的U分量和V分量将所述原始图像数据的第一类YUV格式转换为第二类YUV格式，得到第一图像数据；
根据所述第一图像数据中的所述U分量和所述V分量，将所述第一图像数据的第二类YUV格式转换为第三类YUV格式，得到第二图像数据；
根据所述第二图像数据中的Y分量、所述U分量和所述V分量，将所述第二图像数据的第三类YUV格式转换为RGB格式，得到目标图像数据，所述目标图像数据用于驱动显示屏显示。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述原始图像数据在显示接收处理单元对应的存储器中的存储方式，包括：
获取所述原始图像数据在第n行中存储的所述Y分量；所述n为自然数；
根据所述n，分别确定所述U分量所在的第一行数和所述V分量所在的第二行数；
将所述第n行中存储的所述Y分量、所述第一行数存储的所述U分量、所述第二行数存储的所述V分量并行存入所述显示接收处理单元对应的存储器中。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述读取原始图像数据，包括：
依次读取所述显示接收处理单元对应的存储器中所存储的所述原始图像数据的所述Y分量、所述U分量和所述V分量作为第一列数据；
读取所述Y分量作为第二列数据。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述原始图像数据中的U分量和V分量将所述原始图像数据的第一类YUV格式转换为第二类YUV格式，得到第一图像数据，包括：
根据所述原始图像数据中所述第一列数据中的所述U分量确定所述第一图像数据中第一列数据中的所述U分量，以及根据所述原始图像数据中所述第一列数据中的所述V分量确定所述第一图像数据中第一列数据中的所述V分量；
根据所述第二列数据中的所述Y分量，确定所述第一图像数据中第二列数据中的所述Y分量。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一图像数据中的所述U分量和所述V分量，将所述第一图像数据的第二类YUV格式转换为第三类YUV，得到第二图像数据，包括：
根据所述第一图像数据中的多个所述U分量，确定所述第二图像数据的所述U分量；
根据所述第一图像数据中的多个所述V分量，确定所述第二图像数据的所述V分量。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，根据所述第二图像数据中的所述Y分量、所述U分量和所述V分量，将所述第二图像数据的第三类YUV格式转换为RGB格式，得到目标图像数据，包括：
根据所述第二图像数据的所述Y分量和所述V分量，确定所述目标图像数据的R分量；
根据所述第二图像数据的所述Y分量、所述U分量和所述V分量，确定所述目标图像数据的G分量；
根据所述第二图像数据的所述Y分量和所述U分量，确定所述目标图像数据的B分量。
7.一种图像格式转换装置，其特征在于，所述装置包括：
读取模块，用于读取原始图像数据；
第一转换模块，用于若所述原始图像数据的格式为第一类YUV格式，则根据所述原始图像数据中的U分量和V分量将所述原始图像数据的第一类YUV格式转换为第二类YUV格式，得到第一图像数据；
第二转换模块，用于根据所述第一图像数据中的所述U分量和所述V分量，将所述第一图像数据的第二类YUV格式转换为第三类YUV格式，得到第二图像数据；
第三转换模块，用于根据所述第二图像数据中的Y分量、所述U分量和所述V分量，将所述第二图像数据的第三类YUV格式转换为RGB格式，得到目标图像数据，所述目标图像数据用于驱动显示屏显示。
8.一种显示屏控制设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至6中任一项所述的方法的步骤。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至6中任一项所述的方法的步骤。
10.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至6中任一项所述的方法的步骤。
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