CN114913076B - 一种图像缩放旋转方法、装置、系统及介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种图像缩放旋转方法、装置、系统及介质，包括以下步骤：获取至少一张待处理图像并将待处理图像存储至外部存储器中；计算输出目标图像中目标顶点在待处理图像中对应点的坐标；响应于至少一个方形图像块的顶点中至少有一个顶点在待处理图像中有对应点，将待处理图像中与该方形图像块对应的图像区域存入内部存储器，依次计算该方形图像块中每个像素点在待处理图像中的坐标并计算该像素点的像素值，得到至少两个方形图像块并发送给外部存储器。其通过控制器内部存储图像地址和外部存储地址的映射，将输出目标图像切割成多个方形图像块后再旋转拼接，在内部存储不足时实现图像缩放旋转，提高了外部存储器带宽利用率。
Description
技术领域
本发明属于图像处理技术领域，具体地涉及一种图像缩放旋转方法、装置、系统及介质。
背景技术
缩放旋转是一种图像处理技术，要求在图像处理设备上的FPGA完成缩放旋转，且输入图像的分辨率为2048*2048（或者更大），输出图像的分辨率为2048*2048、1024*1024或其他。现有的图像缩放旋转方式是将一帧完整图像缓存到存取存储器空间再缩放旋转坐标计算；使用该方式处理，某些情况下图像处理设备视频图像输入分辨率对于FPGA内部存储来说很大，需要非常大的存储器空间资源缓存完整的图像，而FPGA芯片内部几乎没有那么多存储资源，乒乓操作至少需要存储2帧图像，若图像像素为8bit，则需要8MB存储空间；若分辨率更大，则需要的存储空间会线性增长。
发明内容
为了解决现有输入图像分辨率过大时控制器内部存储不足的问题，本发明提供一种图像缩放旋转方法、装置、系统及介质，其通过控制器内部存储图像地址和外部存储地址的映射，将输出目标图像切割成多个方形图像块后再旋转拼接，在内部存储不足时实现图像缩放旋转。
本发明通过以下技术方案实现：
本发明第一方面提供一种图像缩放旋转方法，包括以下步骤：
获取至少一张待处理图像并将待处理图像存储至外部存储器中；
计算输出目标图像中目标顶点在待处理图像中对应点的坐标，目标顶点为输出目标图像切割分块后得到至少两个方形图像块的顶点；
响应于至少一个方形图像块的顶点中至少有一个顶点在待处理图像中有对应点，将待处理图像中与该方形图像块对应的图像区域存入内部存储器，依次计算该方形图像块中每个像素点在待处理图像中的坐标并计算该像素点的像素值，得到至少两个方形图像块并发送给外部存储器以使外部存储区对至少两个方形图像块中的所有方形图像块进行拼接。
在一种可能的设计中，计算目标图像中目标顶点在待处理图像中对应点的坐标，包括：
根据缩放倍率、旋转角度、旋转中心坐标计算目标图像中目标顶点在待处理图像中对应点的坐标。
在一种可能的设计中，计算目标图像中目标顶点在待处理图像中对应点的坐标，包括：
x=(i-a)/zoom*cosθ–(j-b)/zoom*sinθ+c，
y=(i-a)/zoom*cosθ+(j-b)/zoom*sinθ+d，
其中，（i,j）为待处理图像坐标，（x,y）为输出目标图像坐标，(a,b)为待处理图像旋转中心坐标,(c,d)为输出目标图像旋转中心坐标，θ为待处理图像的旋转角度,zoom为待处理图像的缩放倍率。
在一种可能的设计中，计算输出目标图像中目标顶点在待处理图像中对应点的坐标，之前还包括：
将输出目标图像切割分块，得到至少两个方形图像块。
在一种可能的设计中，待处理图像为视频图像。
本发明第二方面提供一种图像缩放旋转装置，包括依次信号连接的图像获取单元、顶点坐标计算单元和旋转单元；
图像获取单元用于获取至少一张待处理图像并将待处理图像存储至外部存储器中；
顶点坐标计算单元用于计算输出目标图像中目标顶点在待处理图像中对应点的坐标，目标顶点为输出目标图像切割分块后得到至少两个方形图像块的顶点；
旋转单元用于响应于至少一个方形图像块的顶点中至少有一个顶点在待处理图像中有对应点，将待处理图像中与该方形图像块对应的图像区域存入内部存储器，依次计算该方形图像块中每个像素点在待处理图像中的坐标并计算该像素点的像素值，得到至少两个方形图像块并发送给外部存储器以使外部存储区对至少两个方形图像块中的所有方形图像块进行拼接。
在一种可能的设计中，还包括切割单元，切割单元用于将输出目标图像切割分块，得到至少两个方形图像块。
本发明第三方面提供一种图像缩放旋转装置，包括依次通信连接的存储器和控制器，存储器上存储有计算机程序，控制器用于读取计算机程序，执行第一方面任一种可能中的图像缩放旋转方法。
本发明第四方面提供一种图像缩放旋转系统，包括第二方面、第三方面及其任一种可能中的图像缩放旋转装置和一外部存储器，外部存储器用于存储图像获取单元发送的待处理图像和对旋转单元发送的至少两个方形图像块中的所有方形图像块进行拼接。
本发明第五方面提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有指令，当指令在计算机上运行时，执行第一方面任一种可能中的图像缩放旋转方法。
本发明与现有技术相比，至少具有以下优点和有益效果：
1、本发明通过控制器内部存储图像地址和外部存储地址的映射，将输出目标图像切割成多个方形图像块后再旋转拼接，在内部存储不足时实现图像缩放旋转。
2、本发明通过控制器内部存储图像地址和外部存储地址的映射，将完全离散的外部存储读取方式转换为块连续地址读取，提高外部存储器带宽利用率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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。
图1是本发明方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例来对本发明作进一步阐述。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明虽然是用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。本文公开的特定结构和功能细节仅用于描述本发明的示例实施例。然而，可用很多备选的形式来体现本发明，并且不应当理解为本发明限制在本文阐述的实施例中。
应当理解，对于本文中可能出现的术语“和/或”，其仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，单独存在B，同时存在A和B三种情况；对于本文中可能出现的术语“/和”，其是描述另一种关联对象关系，表示可以存在两种关系，例如，A/和B，可以表示：单独存在A，单独存在A和B两种情况；另外，对于本文中可能出现的字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”关系。
应当理解，在下面的描述中提供了特定的细节,以便于对示例实施例的完全理解。然而,本领域普通技术人员应当理解可以在没有这些特定细节的情况下实现示例实施例。例如可以在框图中示出系统，以避免用不必要的细节来使得示例不清楚。在其他实例中，可以不以非必要的细节来示出众所周知的过程、结构和技术，以避免使得示例不清楚。
如图1所示，本发明第一方面公开了一种图像缩放旋转方法，该方法适于输入图像分辨率过大时控制器内部存储不足的情况，具体的，该控制器可以是FPGA、CPU等具有内部存储器的器件。具体的，该故障诊断方法包括以下步骤S01～步骤S03。
步骤S01、获取至少一张待处理图像并将待处理图像存储至外部存储器中。
此步骤中，FPGA、CPU等控制器具有内部存储器，其内部存储器对于获取的待处理图像来讲，存储容量小。此时，将接收到的待处理图像存入外部存储器中。待处理图像可以是单张图像、也可以是视频图像。
步骤S02、计算输出目标图像中目标顶点在待处理图像中对应点的坐标，目标顶点为输出目标图像切割分块后得到至少两个方形图像块的顶点。该步骤之前，需对输出目标图像进行切割分块，得到至少两个方形图像块。比如，待处理图像的分辨率为X*Y,X、Y都是正整数，输出目标图像的分辨率为M*N，M、N都是正整数,并把图像分成多个m*n的小方块，m、n都是正整数。
该步骤可根据缩放倍率、旋转角度、旋转中心坐标计算目标图像中目标顶点在待处理图像中对应点的坐标。具体的，计算方式如下：
x=(i-a)/zoom*cosθ–(j-b)/zoom*sinθ+c，
y=(i-a)/zoom*cosθ+(j-b)/zoom*sinθ+d，
其中，（i,j）为待处理图像坐标，（x,y）为输出目标图像坐标，(a,b)为待处理图像旋转中心坐标,(c,d)为输出目标图像旋转中心坐标，θ为待处理图像的旋转角度,zoom为待处理图像的缩放倍率。
步骤S03、响应于至少一个方形图像块的顶点中至少有一个顶点在待处理图像中有对应点，将待处理图像中与该方形图像块对应的图像区域存入内部存储器，依次计算该方形图像块中每个像素点在待处理图像中的坐标并计算该像素点的像素值，得到至少两个方形图像块并发送给外部存储器以使外部存储区对至少两个方形图像块中的所有方形图像块进行拼接。
通过步骤S02中的计算，可得到输出目标图像中各方形图像块4个顶点对应待处理图像的4个坐标点，4个坐标点形成的区域即构成方形图像块的映射区域。但待处理图像在经旋转缩放后并不是所有的点均会呈现在输出目标图像中。经步骤S02计算后，可得到方形图像块各顶点在待处理图像中的对应坐标，若该方形图像块的4个顶点中至少有一个顶点在待处理图像中有对应点，则将待处理图像中与该方形图像块对应的图像区域存入内部存储器。此时，具有两种情况，其一，方形图像块的4个顶点中有一个、两个或者三个顶点在待处理图像中没有对应点，导致待处理图像对应区域不能填满对应的方形图像块；其二，方向图像块的4个顶点在待处理图像中均能找到对应点。
此时，针对第一种情况，依次计算该方形图像块中每个像素点在待处理图像中的坐标并计算该像素点的像素值，计算像素值时，控制器从外部存储器中取出相应像素点，可使用双线性差值计算出方形图像块中像素点的点像素值，在待处理图像中无对应坐标点时，像素值赋0。
针对第二种情况，依次计算该方形图像块中每个像素点在待处理图像中的坐标，控制器从外部存储器中取出相应像素点，计算该像素点的像素值。同样的，可使用双线性差值计算出方形图像块中像素点的点像素值。
此时，外部存储器接收到多个图像后，进行拼接后按视频图像时序输出给控制器即可。
本发明第二方面提供一种图像缩放旋转装置，包括依次信号连接的图像获取单元、顶点坐标计算单元和旋转单元；
图像获取单元用于获取至少一张待处理图像并将待处理图像存储至外部存储器中；
顶点坐标计算单元用于计算输出目标图像中目标顶点在待处理图像中对应点的坐标，目标顶点为输出目标图像切割分块后得到至少两个方形图像块的顶点；
旋转单元用于响应于至少一个方形图像块的顶点中至少有一个顶点在待处理图像中有对应点，将待处理图像中与该方形图像块对应的图像区域存入内部存储器，依次计算该方形图像块中每个像素点在待处理图像中的坐标并计算该像素点的像素值，得到至少两个方形图像块并发送给外部存储器以使外部存储区对至少两个方形图像块中的所有方形图像块进行拼接。
在一种可能的设计中，还包括切割单元，切割单元用于将输出目标图像切割分块，得到至少两个方形图像块。
本发明第三方面提供一种图像缩放旋转装置，包括依次通信连接的存储器和控制器，存储器上存储有计算机程序，控制器用于读取计算机程序，执行第一方面任一种可能中的图像缩放旋转方法。
本发明第四方面提供一种图像缩放旋转系统，包括第二方面、第三方面及其任一种可能中的图像缩放旋转装置和一外部存储器，外部存储器用于存储图像获取单元发送的待处理图像和对旋转单元发送的至少两个方形图像块中的所有方形图像块进行拼接。
本方发明第二方面至第四方面公开的装置及系统，其运行原理在第一方面中的方法已经进行了详细的阐述，在此不做赘述。
本发明第五方面提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有指令，当指令在计算机上运行时，执行第一方面任一种可能中的图像缩放旋转方法。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。
Claims (8)
1.一种图像缩放旋转方法，其特征在于，包括以下步骤：
FPGA、CPU控制器具有内部存储器，其内部存储器对于获取的待处理图像来讲，存储容量小；获取至少一张待处理图像并将待处理图像存储至外部存储器中；
对输出目标图像进行切割分块，得到至少两个方形图像块；待处理图像的分辨率为X*Y,X、Y都是正整数，输出目标图像的分辨率为M*N，M、N都是正整数,并把图像分成多个m*n的小方块，m、n都是正整数；计算输出目标图像中目标顶点在待处理图像中对应点的坐标，目标顶点为输出目标图像切割分块后得到至少两个方形图像块的顶点；
响应于至少一个方形图像块的顶点中至少有一个顶点在待处理图像中有对应点，根据缩放倍率、旋转角度、旋转中心坐标计算目标图像中目标顶点在待处理图像中对应点的坐标；计算目标图像中目标顶点在待处理图像中对应点的坐标，包括：
x＝(i-a)/zoom*cosθ–(j-b)/zoom*sinθ+c；
y＝(i-a)/zoom*cosθ+(j-b)/zoom*sinθ+d；
其中，(i,j)为待处理图像坐标，(x,y)为输出目标图像坐标，(a,b)为待处理图像旋转中心坐标,(c,d)为输出目标图像旋转中心坐标，θ为待处理图像的旋转角度,zoom为待处理图像的缩放倍率；根据计算，可得到输出目标图像中各方形图像块4个顶点对应待处理图像的4个坐标点，4个坐标点形成的区域即构成方形图像块的映射区域；
待处理图像在经旋转缩放后并不是所有的点均会呈现在输出目标图像中；
得到方形图像块各顶点在待处理图像中的对应坐标，若该方形图像块的4个顶点中至少有一个顶点在待处理图像中有对应点，则将待处理图像中与该方形图像块对应的图像区域存入内部存储器；
具有两种情况，第一种情况，方形图像块的4个顶点中有一个、两个或者三个顶点在待处理图像中没有对应点，导致待处理图像对应区域不能填满对应的方形图像块；第二种情况，方向图像块的4个顶点在待处理图像中均能找到对应点；
针对第一种情况，依次计算该方形图像块中每个像素点在待处理图像中的坐标并计算该像素点的像素值，计算像素值时，控制器从外部存储器中取出相应像素点，使用双线性差值计算出方形图像块中像素点的点像素值，在待处理图像中无对应坐标点时，像素值赋0；
针对第二种情况，依次计算该方形图像块中每个像素点在待处理图像中的坐标，控制器从外部存储器中取出相应像素点，计算该像素点的像素值；使用双线性差值计算出方形图像块中像素点的点像素值；
得到至少两个方形图像块并发送给外部存储器以使外部存储区对至少两个方形图像块中的所有方形图像块进行拼接。
2.根据权利要求1的一种图像缩放旋转方法，其特征在于，计算输出目标图像中目标顶点在待处理图像中对应点的坐标，之前还包括：
将输出目标图像切割分块，得到至少两个方形图像块。
3.根据权利要求1的一种图像缩放旋转方法，其特征在于，待处理图像为视频图像。
4.一种应用于权利要求1-3任一所述旋转方法的图像缩放旋转装置，其特征在于，包括依次信号连接的图像获取单元、顶点坐标计算单元和旋转单元；
图像获取单元用于获取至少一张待处理图像并将待处理图像存储至外部存储器中；
顶点坐标计算单元用于计算输出目标图像中目标顶点在待处理图像中对应点的坐标，目标顶点为输出目标图像切割分块后得到至少两个方形图像块的顶点；
旋转单元用于响应于至少一个方形图像块的顶点中至少有一个顶点在待处理图像中有对应点，将待处理图像中与该方形图像块对应的图像区域存入内部存储器，依次计算该方形图像块中每个像素点在待处理图像中的坐标并计算该像素点的像素值，得到至少两个方形图像块并发送给外部存储器以使外部存储区对至少两个方形图像块中的所有方形图像块进行拼接。
5.根据权利要求4所述的一种图像缩放旋转装置，其特征在于，还包括切割单元，切割单元用于将输出目标图像切割分块，得到至少两个方形图像块。
6.一种图像缩放旋转装置，包括依次通信连接的存储器和控制器，存储器上存储有计算机程序，其特征在于：控制器用于读取计算机程序，执行权利要求1-3任一的图像缩放旋转方法。
7.一种图像缩放旋转系统，其特征在于，包括权利要求4至6任一的图像缩放旋转装置和一外部存储器，外部存储器用于存储图像获取单元发送的待处理图像和对旋转单元发送的至少两个方形图像块中的所有方形图像块进行拼接。
8.一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有指令，其特征在于：当指令在计算机上运行时，执行权利要求1-3任一的图像缩放旋转方法。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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