CN115082324B - 一种视频图像局部旋转处理方法、系统、终端及介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种视频图像局部旋转处理方法、系统、终端及介质,涉及图像处理技术领域,其技术方案要点是:提取原始图像中局部目标的初始轮廓线,在初始轮廓线的外部建立扩展轮廓线;结合旋转中心和旋转数据建立坐标旋转函数;将初始轮廓线以内的像素数据和扩展轮廓线对应写入空像素图像后得到第一图像;对第一图像中位于边界轮廓线以外的区域进行像素对应写入,得到第二图像;对过渡区域进行像素填充处理,得到局部旋转图像。本发明使得旋转后的图像不存在重叠区和空白区,又综合考虑了局部目标旋转前后的边界情况,使得旋转后边界衔接显示自然,视频图像局部旋转处理的效果较佳。
Description
技术领域
本发明涉及图像处理技术领域,更具体地说,它涉及一种视频图像局部旋转处理方法、系统、终端及介质。
背景技术
视频图像旋转是对帧图像几何变换的一种常规处理,旋转前后图像像素的RGB没有改变,改变的只是每一个像素的所在位置。视频图像旋转广泛应用于视频图像输出显示和剪辑。
现有技术中的视频图像旋转主要是对单帧图像进行整体处理,可以依据旋转要求建立相应的坐标变换函数来实现视频图像旋转。然而,若需要对帧图像中的局部目标进行旋转操作时,受局部目标的轮廓非对称性和旋转角度影响,依据坐标变换函数来实现局部目标旋转过程中存在大量的重叠区和空白区,例如,呈三角形的局部目标旋转15度,又例如,呈不规则四边形的局部目标旋转90度,局部目标旋转后的衔接处显示差异明显,视频图像局部旋转处理的效果差。
因此,如何研究设计一种能够克服上述缺陷的视频图像局部旋转处理方法、系统、终端及介质是我们目前急需解决的问题。
发明内容
为解决现有技术中的不足,本发明的目的是提供一种视频图像局部旋转处理方法、系统、终端及介质,使得旋转后的图像不存在重叠区和空白区,又综合考虑了局部目标旋转前后的边界情况,使得旋转后边界衔接显示自然,视频图像局部旋转处理的效果较佳。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的:
第一方面,提供了一种视频图像局部旋转处理方法,包括以下步骤:
提取原始图像中局部目标的初始轮廓线,并依据初始轮廓线确定局部目标的旋转中心,以及在初始轮廓线的外部建立扩展轮廓线;
结合旋转中心和旋转数据建立局部目标的坐标旋转函数;
将初始轮廓线以内的像素数据和扩展轮廓线依据坐标旋转函数处理后的坐标对应写入空像素图像后得到第一图像,扩展轮廓线旋转后在第一图像中形成边界轮廓线;
依据原始图像中的像素数据对第一图像中位于边界轮廓线以外的区域进行像素对应写入,得到第二图像;
依据第二图像中尚未写入数据的过渡区域在原始图像中旋转前后所对应的像素数据对过渡区域进行像素填充处理,得到局部旋转图像。
进一步的,所述旋转中心为局部目标的质量中心点。
进一步的,所述扩展轮廓线的建立过程具体为:
以旋转中心为起始点、初始轮廓线上的目标点为终止点构建相应所述目标点的扩展向量;
从预设像素距离序列中为目标点选取满足扩展约束条件的最小的预设像素距离值;
从目标点沿扩展向量方向延伸最小的预设像素距离值后确定相应所述目标点的扩展点;
将所有扩展点平滑连接后得到扩展轮廓线。
进一步的,所述扩展轮廓线的建立过程具体为:
以旋转中心为起始点、初始轮廓线上的目标点为终止点构建相应所述目标点的扩展向量;
从预设系数序列中为目标点选取满足扩展约束条件的最小的预设系数;
依据扩展向量的模与最小的预设系数之积确定相应所述目标点的扩展像素距离值;
从目标点沿扩展向量方向延伸扩展像素距离值后确定相应所述目标点的扩展点;
将所有扩展点平滑连接后得到扩展轮廓线。
进一步的,所述扩展约束条件具体为:确保局部目标旋转后的空白区和重叠区均位于过渡区域内。
进一步的,所述旋转数据为旋转参数、平移参数和镜像参数中至少包含旋转参数的任意组合。
进一步的,所述过渡区域的像素填充处理过程具体为:
获取原始图像中位于初始轮廓线与扩展轮廓线之间且沿目标点的扩展向量方向间隔分布的第一像素集;
获取原始图像中位于初始轮廓线与边界轮廓线之间且沿目标点旋转后的扩展向量方向间隔分布的第二像素集;
以第一像素集和第二像素集中对应位置的像素均值建立相应所述目标点的填充像素集;
依据填充像素集中的各个离散序列值拟合得到像素填充曲线,并依据像素填充曲线中的表征值对过渡区域中的相应所述目标点进行像素填充处理。
第二方面,提供了一种视频图像局部旋转处理系统,包括:
图像处理模块,用于提取原始图像中局部目标的初始轮廓线,并依据初始轮廓线确定局部目标的旋转中心,以及在初始轮廓线的外部建立扩展轮廓线;
函数构建模块,用于结合旋转中心和旋转数据建立局部目标的坐标旋转函数;
第一写入模块,用于将初始轮廓线以内的像素数据和扩展轮廓线依据坐标旋转函数处理后的坐标对应写入空像素图像后得到第一图像,扩展轮廓线旋转后在第一图像中形成边界轮廓线;
第二写入模块,用于依据原始图像中的像素数据对第一图像中位于边界轮廓线以外的区域进行像素对应写入,得到第二图像;
像素填充模块,用于依据第二图像中尚未写入数据的过渡区域在原始图像中旋转前后所对应的像素数据对过渡区域进行像素填充处理,得到局部旋转图像。
第三方面,提供了一种计算机终端,包含存储器、处理器及存储在存储器并可在处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述程序时实现如第一方面中任意一项所述的一种视频图像局部旋转处理方法。
第四方面,提供了一种计算机可读介质,其上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行可实现如第一方面中任意一项所述的一种视频图像局部旋转处理方法。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
1、本发明提出的一种视频图像局部旋转处理方法,在初始轮廓线的外部建立扩展轮廓线,在空像素图像中先后写入像素数据以及扩展轮廓线以外的像素数据,使得旋转后存在的重叠区和空白区全部位于过渡区域中,并依据过渡区域旋转前后在原始图像中相位位置的像素数据对过渡区域进行像素填充处理,即使得旋转后的图像不存在重叠区和空白区,又综合考虑了局部目标旋转前后的边界情况,使得旋转后边界衔接显示自然,视频图像局部旋转处理的效果较佳;
2、本发明依据局部目标的实际形状特征自适应的选取扩展点来构建扩展轮廓线,使得过渡区域的面积最小化,既可以降低视频图像局部旋转处理的计算量,又可以保持与原始图像呈最大相似状态;
3、本发明中的填充像素集既考虑了局部目标在旋转前初始轮廓线附近的像素分布情况,又考虑了局部目标在旋转后边界轮廓线附近的像素分布情况,使得填充后的过渡区域展示效果更加符合整个原始图像的展示效果。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解,构成本申请的一部分,并不构成对本发明实施例的限定。在附图中:
图1是本发明实施例中的流程图;
图2是本发明实施例中的系统框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,下面结合实施例和附图,对本发明作进一步的详细说明,本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明,并不作为对本发明的限定。
实施例1:一种视频图像局部旋转处理方法,如图1所示,包括以下步骤:
S1:提取原始图像中局部目标的初始轮廓线,并依据初始轮廓线确定局部目标的旋转中心,以及在初始轮廓线的外部建立扩展轮廓线;
S2:结合旋转中心和旋转数据建立局部目标的坐标旋转函数;
S3:将初始轮廓线以内的像素数据和扩展轮廓线依据坐标旋转函数处理后的坐标对应写入空像素图像后得到第一图像,扩展轮廓线旋转后在第一图像中形成边界轮廓线;
S4:依据原始图像中的像素数据对第一图像中位于边界轮廓线以外的区域进行像素对应写入,得到第二图像;
S5:依据第二图像中尚未写入数据的过渡区域在原始图像中旋转前后所对应的像素数据对过渡区域进行像素填充处理,得到局部旋转图像。
旋转中心可以为局部目标的质量中心点,也可以依据局部目标的轮廓尺寸进行确定,例如,考虑扩展轮廓线在各个方向上尺寸差异最小来确定旋转中心。
作为一种可选的实施方式,扩展轮廓线的建立过程具体为:以旋转中心为起始点、初始轮廓线上的目标点为终止点构建相应目标点的扩展向量,例如,起始点为A、终止点为B,则目标点B所对应的扩展向量为;从预设像素距离序列中为目标点选取满足扩展约束条件的最小的预设像素距离值;从目标点沿扩展向量方向延伸最小的预设像素距离值后确定相应目标点的扩展点;将所有扩展点平滑连接后得到扩展轮廓线。
需要说明的是,预设像素距离值是以像素点为单位进行计算的。
作为另一种可选的实施方式,扩展轮廓线的建立过程具体为:以旋转中心为起始点、初始轮廓线上的目标点为终止点构建相应目标点的扩展向量;从预设系数序列中为目标点选取满足扩展约束条件的最小的预设系数;依据扩展向量的模与最小的预设系数之积确定相应目标点的扩展像素距离值;从目标点沿扩展向量方向延伸扩展像素距离值后确定相应目标点的扩展点;将所有扩展点平滑连接后得到扩展轮廓线。
需要说明的是,所有的扩展点可以采用构建目标优化函数进行迭代求解进行实现。
在本实施例中,扩展约束条件具体为:确保局部目标旋转后的空白区和重叠区均位于过渡区域内。
本发明依据局部目标的实际形状特征自适应的选取扩展点来构建扩展轮廓线,使得过渡区域的面积最小化,既可以降低视频图像局部旋转处理的计算量,又可以保持与原始图像呈最大相似状态。
旋转数据为旋转参数、平移参数和镜像参数中至少包含旋转参数的任意组合。例如,旋转数据为先镜像处理,再顺时针旋转90度。
作为一种可选的实施方式。过渡区域的像素填充处理过程具体为:获取原始图像中位于初始轮廓线与扩展轮廓线之间且沿目标点的扩展向量方向间隔分布的第一像素集;获取原始图像中位于初始轮廓线与边界轮廓线之间且沿目标点旋转后的扩展向量方向间隔分布的第二像素集;以第一像素集和第二像素集中对应位置的像素均值建立相应目标点的填充像素集;依据填充像素集中的各个离散序列值拟合得到像素填充曲线,并依据像素填充曲线中的表征值对过渡区域中的相应目标点进行像素填充处理。
间隔分布的方式获取第一像素集、第二像素集,能够有效降低计算量。此外,第一像素集、第二像素集还可以是连续分布的像素值集合,可以提供过渡区域填充的像素精确度。
在本实施例中,像素数据的读取与写入由FPGA利用RAM和DDR实现该图像处理,可以克服连续帧图像输出的延迟。以矩形的局部目标先镜像,再顺时针旋转90度为例进行说明。
对于CCD探测器输出的一帧1024x1024原始图像,先缓存第1至第128行,到一个位宽为8bit、深度为131072的RAM中;按从第128行至第1行的顺序,取每行的第1个像素,总共128个像素写入DDR,写入位置为:旋转后图像的第1024行的,最后128个像素。
继续从RAM中按第128行至第1行的顺序,取每行的第2个像素,总共128个像素写入DDR,写入位置为:旋转后图像的第1023行的,最后128个像素;总共执行此操作1024次,最后将RAM缓存的每行的第1024个像素,写入DDR旋转后图像的第1行的最后128个像素,则完成128行图像的旋转。
此时乒乓操作的另一个RAM在缓存原始图像的第129至256行,同样也是按行号从大到小的顺序,取每行的第1个像素,总共128个像素写入DDR,写入位置为:旋转后图像的第1024行的倒数第2组128像素;取每行的第2个像素,写入DDR,写入位置为:旋转后图像的第1023行的倒数第2组128像素;总共执行此操作1024次,最后将RAM缓存的每行的第1024个像素,写入DDR旋转后图像的第1行的倒数第2组128个像素,则完成129至256行图像的旋转。
按此操作依次完成原始图像257至384行、385至512行、513至640行、641至768行、769至896行和897至1024行的图像旋转,则完成一帧的图像旋转,并存入DDR。
在当前帧写入DDR完成后,此时再按正常顺序,从DDR中读出刚刚写入的图像,得到的就是将原始图像先进行图像镜像,再顺时针旋转90度后的图像。
利用DDR进行缓存时,若写入和读出的地址为同一帧内,则图像会出现分层现象,故不可取;则DDR至少需要开辟两帧的地址,正在写入一帧时,读出已写入完成的前一帧;为避免极限情况下,刚开始读出时,写入也切换到读出的当前帧,所以采用开辟4帧缓存地址的设计,写入当前帧时,读出永远读取其前一帧,因写入速率和读出速率一致,故两者相对位置不会超过2帧。
实施例2:一种视频图像局部旋转处理系统,该处理系统用于实现实施例1中所记载的处理方法,如图2所示,包括图像处理模块、函数构建模块、第一写入模块、第二写入模块和像素填充模块。
其中,图像处理模块,用于提取原始图像中局部目标的初始轮廓线,并依据初始轮廓线确定局部目标的旋转中心,以及在初始轮廓线的外部建立扩展轮廓线;函数构建模块,用于结合旋转中心和旋转数据建立局部目标的坐标旋转函数;第一写入模块,用于将初始轮廓线以内的像素数据和扩展轮廓线依据坐标旋转函数处理后的坐标对应写入空像素图像后得到第一图像,扩展轮廓线旋转后在第一图像中形成边界轮廓线;第二写入模块,用于依据原始图像中的像素数据对第一图像中位于边界轮廓线以外的区域进行像素对应写入,得到第二图像;像素填充模块,用于依据第二图像中尚未写入数据的过渡区域在原始图像中旋转前后所对应的像素数据对过渡区域进行像素填充处理,得到局部旋转图像。
工作原理:在初始轮廓线的外部建立扩展轮廓线,在空像素图像中先后写入像素数据以及扩展轮廓线以外的像素数据,使得旋转后存在的重叠区和空白区全部位于过渡区域中,并依据过渡区域旋转前后在原始图像中相位位置的像素数据对过渡区域进行像素填充处理,即使得旋转后的图像不存在重叠区和空白区,又综合考虑了局部目标旋转前后的边界情况,使得旋转后边界衔接显示自然,视频图像局部旋转处理的效果较佳。
本领域内的技术人员应明白,本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此,本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且,本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器,使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中,使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品,该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上,使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理,从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上的具体实施方式,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上仅为本发明的具体实施方式而已,并不用于限定本发明的保护范围,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种视频图像局部旋转处理方法,其特征是,包括以下步骤:
提取原始图像中局部目标的初始轮廓线,并依据初始轮廓线确定局部目标的旋转中心,以及在初始轮廓线的外部建立扩展轮廓线;
结合旋转中心和旋转数据建立局部目标的坐标旋转函数;
将初始轮廓线以内的像素数据和扩展轮廓线依据坐标旋转函数处理后的坐标对应写入空像素图像后得到第一图像,扩展轮廓线旋转后在第一图像中形成边界轮廓线;
依据原始图像中的像素数据对第一图像中位于边界轮廓线以外的区域进行像素对应写入,得到第二图像;
依据第二图像中尚未写入数据的过渡区域在原始图像中旋转前后所对应的像素数据对过渡区域进行像素填充处理,得到局部旋转图像;
所述扩展轮廓线的建立过程具体为:
以旋转中心为起始点、初始轮廓线上的目标点为终止点构建相应所述目标点的扩展向量;
从预设像素距离序列中为目标点选取满足扩展约束条件的最小的预设像素距离值;
从目标点沿扩展向量方向延伸最小的预设像素距离值后确定相应所述目标点的扩展点;
将所有扩展点平滑连接后得到扩展轮廓线;
或,所述扩展轮廓线的建立过程具体为:
以旋转中心为起始点、初始轮廓线上的目标点为终止点构建相应所述目标点的扩展向量;
从预设系数序列中为目标点选取满足扩展约束条件的最小的预设系数;
依据扩展向量的模与最小的预设系数之积确定相应所述目标点的扩展像素距离值;
从目标点沿扩展向量方向延伸扩展像素距离值后确定相应所述目标点的扩展点;
将所有扩展点平滑连接后得到扩展轮廓线;
其中,所述扩展约束条件具体为:确保局部目标旋转后的空白区和重叠区均位于过渡区域内。
2.根据权利要求1所述的一种视频图像局部旋转处理方法,其特征是,所述旋转中心为局部目标的质量中心点。
3.根据权利要求1所述的一种视频图像局部旋转处理方法,其特征是,所述旋转数据为旋转参数、平移参数和镜像参数中至少包含旋转参数的任意组合。
4.根据权利要求1所述的一种视频图像局部旋转处理方法,其特征是,所述过渡区域的像素填充处理过程具体为:
获取原始图像中位于初始轮廓线与扩展轮廓线之间且沿目标点的扩展向量方向间隔分布的第一像素集;
获取原始图像中位于初始轮廓线与边界轮廓线之间且沿目标点旋转后的扩展向量方向间隔分布的第二像素集;
以第一像素集和第二像素集中对应位置的像素均值建立相应所述目标点的填充像素集;
依据填充像素集中的各个离散序列值拟合得到像素填充曲线,并依据像素填充曲线中的表征值对过渡区域中的相应所述目标点进行像素填充处理。
5.一种视频图像局部旋转处理系统,其特征是,包括:
图像处理模块,用于提取原始图像中局部目标的初始轮廓线,并依据初始轮廓线确定局部目标的旋转中心,以及在初始轮廓线的外部建立扩展轮廓线;
函数构建模块,用于结合旋转中心和旋转数据建立局部目标的坐标旋转函数;
第一写入模块,用于将初始轮廓线以内的像素数据和扩展轮廓线依据坐标旋转函数处理后的坐标对应写入空像素图像后得到第一图像,扩展轮廓线旋转后在第一图像中形成边界轮廓线;
第二写入模块,用于依据原始图像中的像素数据对第一图像中位于边界轮廓线以外的区域进行像素对应写入,得到第二图像;
像素填充模块,用于依据第二图像中尚未写入数据的过渡区域在原始图像中旋转前后所对应的像素数据对过渡区域进行像素填充处理,得到局部旋转图像;
所述扩展轮廓线的建立过程具体为:
以旋转中心为起始点、初始轮廓线上的目标点为终止点构建相应所述目标点的扩展向量;
从预设像素距离序列中为目标点选取满足扩展约束条件的最小的预设像素距离值;
从目标点沿扩展向量方向延伸最小的预设像素距离值后确定相应所述目标点的扩展点;
将所有扩展点平滑连接后得到扩展轮廓线;
或,所述扩展轮廓线的建立过程具体为:
以旋转中心为起始点、初始轮廓线上的目标点为终止点构建相应所述目标点的扩展向量;
从预设系数序列中为目标点选取满足扩展约束条件的最小的预设系数;
依据扩展向量的模与最小的预设系数之积确定相应所述目标点的扩展像素距离值;
从目标点沿扩展向量方向延伸扩展像素距离值后确定相应所述目标点的扩展点;
将所有扩展点平滑连接后得到扩展轮廓线;
其中,所述扩展约束条件具体为:确保局部目标旋转后的空白区和重叠区均位于过渡区域内。
6.一种计算机终端,包含存储器、处理器及存储在存储器并可在处理器上运行的计算机程序,其特征是,所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-4中任意一项所述的一种视频图像局部旋转处理方法。
7.一种计算机可读介质,其上存储有计算机程序,其特征是,所述计算机程序被处理器执行可实现如权利要求1-4中任意一项所述的一种视频图像局部旋转处理方法。
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