TWI424374B - 影像處理系統及方法 - Google Patents

Description

影像處理系統及方法

本發明係有關於一種影像處理系統及其方法，更詳而言之，係有關於一種利用對映表之硬體設計來提升影像處理的速度之影像處理系統及其方法。

影像處理的技術包含，但不限於，幾何變形(geometric transform)、旋轉、鏡像、縮放及解析度改變等等。習知使用軟體來實現影像處理的技術一般具有速度太慢的缺失，對於需要即時處理的平台如手機、數位相機、GPS等電子裝置而言，此缺失尤其明顯。若能提升影像處理的速度，則該等電子裝置將更具實用性。此外，由於某種原因(例如使用不當、設計瑕疵等)，影像擷取裝置所取得的影像會出現例如亮度不足、對比不足、色彩失調、桶型失真、梯形失真、平行四邊形失真、針墊失真等現象，當出現該等現象時，該等裝置一般便被視為故障而喪失實用性。

本發明之一目的係提供一種影像處理系統，利用對映表之硬體設計，進而提升影像處理的速度。

本發明之另一目的係提供一種影像處理方法，用於一影像處理系統中，利用對映表之硬體設計，進而提升影像處理的速度。

依本發明之一方面，以上與其他之目的可藉由提供下列影像處理系統而實現。一種影像處理系統，其包含：一第一記憶體，用以儲存一第一影像資料，該第一影像資料具有複數個像素；一第二記憶體，用以儲存至少一對映表，該對映表記錄至少一部份像素之對映後的位置；一直接記憶體存取控制單元，用以存取該第一記憶體及該第二記憶體；一第一處理單元，透過該直接記憶體存取控制單元存取該第一影像資料及該對映表，而產生一第二影像資料；及一第三記憶體，用以儲存該第二影像資料。於一較佳實施例中，該對映表係記錄全部該等像素之對映後位置。於另一較佳實施例中，該影像處理系統之第二記憶體係耦接一外部記憶體供預先儲存該對映表。於另一較佳實施例中，該影像處理系統更包含：一第二處理單元，用以根據使用者之一需求，而自動產生一對映表。於另一較佳實施例中，當該第一影像資料具有對稱性時，該對映表僅儲存具有代表性之像素的資料，且該第二記憶體另儲存一解對稱資料，以利用該具有代表性之像素的資料及該解對稱資料，而產生該第二影像資料。於另一較佳實施例中，該第一處理單元係根據該對映表中所記錄之一部份像素之對映後位置，將該第一影像資料中的該部份像素搬移至對映後位置，並利用內差法計算出其餘部份像素之資料，而產生該第二影像資料。於另一較佳實施例中，係以掃描線(raster)方式儲存該第二影像資料。於另一較佳實施例中，係以區塊模式(block－based)方式儲存該第二影像資料。

依本發明之另一方面，以上與其他之目的可藉由提供下列影像處理方法而實現。一種影像處理方法，用於一影像處理系統中，該影像處理系統包含：一第一記憶體，供儲存一第一影像資料，該第一影像資料具有複數個像素；一第二記憶體，供儲存一對映表，該對映表記錄至少一部份像素之對映後的位置；一第三記憶體；一直接記憶體存取控制單元；及一第一處理單元，包含下列步驟：存取該第一影像資料及該對映表；依照該對映表，產生一第二影像資料；及儲存該第二影像資料至該第三記憶體。於一較佳實施例中，該對映表係記錄全部該等像素之對映後位置。於另一較佳實施例中，該第二記憶體係耦接一外部記憶體，更包含下列步驟：預先儲存至少一對映表至該外部記憶體。於另一較佳實施例中，該影像處理系統更包含一第二處理單元，更包含下列步驟：根據使用者之一需求，該第二處理單元自動產生一對映表。於另一較佳實施例中，當該第一影像資料具有對稱性時，該對映表僅儲存具有代表性之像素的資料，且該第二記憶體另儲存一解對稱資料，以利用該具有代表性之像素的資料及該解對稱資料，而產生該第二影像資料。於另一較佳實施例中，該第一處理單元係根據該對映表中所記錄之一部份像素之對映後位置，將該第一影像資料中的該部份像素搬移至對映後位置，並利用內差法計算出其餘部份像素之資料，而產生該第二影像資料。於另一較佳實施例中，係以掃描線方式儲存該第二影像資料。於另一較佳實施例中，係以區塊模式方式儲存該第二影像資料。

為更進一步瞭解本發明上述之目的、功能、特點和優點，下文將配合所附圖式進一步說明本發明之較佳實施例。

圖一顯示依一較佳實施例之影像處理系統1。影像處理系統1包括：一第一記憶體10，用以儲存一第一影像資料19，該第一影像資料19具有複數個像素；一第二記憶體12，用以儲存至少一對映表，該對映表記錄至少一部份像素之對映後的位置；一直接記憶體存取控制單元14，用以存取該第一記憶體10及該第二記憶體12；一第一處理單元16，透過該直接記憶體存取控制單元14存取該第一影像資料19及該對映表，而產生一第二影像資料；及一第三記憶體18，用以儲存該第二影像資料。

具體而言，該第一影像資料19可從任何影像擷取裝置(未示，例如數位相機、照相手機等)取得，並儲存於第一記憶體10。依照影像擷取裝置的設定，該第一影像資料19具有相對應數量的像素，例如640*480、800*600、1024*768...等。圖七顯示一影像資料的範例，為了方便說明之目的，僅以8*6像素及兩種灰階度來表示。所屬技術領域具有通常知識者應了解，各像素的色值亦可用RGB或CMYK等方式來表示。圖中，(0,0)、(0,1)、…、(7,5)表示各像素的座標，座標(0,0)、(0,1)等顏色較深之像素的灰階度為例如50，座標(1,0)、(2,0)等顏色較淺之像素的灰階度為例如255。第二記憶體12中儲存有一對映表，該對映表記錄至少一部份像素之對映後的位置。該直接記憶體存取控制單元14係用以存取該第一記憶體10中的第一影像資料19及該第二記憶體12中的對映表。針對圖七的影像資料，圖八顯示依一較佳實施例之對映表的範例。該對映表中記錄圖七像素之對映後位置。如圖所示，對映前座標(0,0)之像素經對映後的位置為座標(7,0)，亦即座標(7,0)之像素的灰階度會變成對映前座標(0,0)之像素的灰階度。同理，對映前座標(0,1)之像素經對映後的位置為座標(7,1)，亦即座標(7,1)之像素的灰階度會變成對映前座標(0,1)之像素的灰階度。依此方式，由該第一處理單元16透過該直接記憶體存取控制單元14分別存取該第一影像資料19及該對映表，在完成對映表所列出的所有對映關係之後，而產生一第二影像資料，如圖九之影像資料。圖九顯示對映後之影像資料的範例。該第二影像資料係被儲存於該第三記憶體18。此對映表所實現的功能可稱之為鏡像功能。於一實施例中，可依照預先設定且儲存的對映表來實現期望的功能，例如圖十所示，梯形變矩形、旋轉、鏡像、矩形變菱形、魚眼、大頭狗、縮放、甚至是不規則變化等等。由於此對映表係儲存於記憶體(即第二記憶體12)，故相較於習知軟體技術來實現影像處理，本發明在影像處理的速度上佔有相對的優勢，特別是對於需要即時處理的平台，如手機、數位相機、GPS等。

圖二顯示依本發明另一較佳實施例之影像處理系統2。相較於影像處理系統1，影像處理系統2更包含一外部記憶體20。於一實施例中，可將該對映表預先儲存於一外部記憶體20。該外部記憶體20與該第二記憶體12相耦接。當系統2欲使用該對映表時，該對映表被複製到該第二記憶體12。所屬技術領域具有通常知識者應了解，本發明之第一記憶體10、第二記憶體12、及第三記憶體18可為靜態隨機存取記憶體(SRAM)、動態隨機存取記憶體(DRAM)、同步動態隨機存取記憶體(SDRAM)、唯讀記憶體(ROM)、可程式化唯讀記憶體(PROM)、可抹除可程式化唯讀記憶體(EPROM)、可程式化一次唯讀記憶體(OTPROM)、電性可抹除可程式化唯讀記憶體(EEPROM)、快閃記憶體(Flash memory)等。外部記憶體20的型式可為SD卡等，以快閃記憶體製成。

圖三顯示依本發明另一較佳實施例之影像處理系統3。相較於影像處理系統1，影像處理系統3更包含一第二處理單元22，用以根據使用者之一需求39，而自動產生一對映表。舉例來說，若使用者欲進行一鏡像處理，因鏡像之對映表的參數具有規則性，故可由一處理單元即時產生該等參數。也就是說，該第二處理單元22可自動產生如圖八所示之對映表資料供存於第二記憶體12中。如此，可降低記憶體的大小。

於另一實施例中，當該第一影像資料19具有對稱性時，該對映表僅儲存具有代表性之像素的資料，且該第二記憶體12另儲存一解對稱資料，以利用該具有代表性之像素的資料及該解對稱資料，而產生該第二影像資料。舉例來說，當該第一影像資料具有上下對稱性時，則代表性之像素可為上半部的像素，而解對稱資料則為其對稱方式。如此，可利用一半的記憶體而達成此影像處理，可節省記憶體的需求。

於另一實施例中，該第一處理單元16係根據該對映表中所記錄之一部份像素之對映後位置，將該第一影像資料19中的該部份像素搬移至對映後位置，並利用內差法計算出其餘部份像素之資料，而產生第二影像資料。由於對映表中僅記錄一部份像素之對映後位置，故搬移至對映後位置的像素會少於第一影像資料的像素，此時可根據各種內插法來推算出其餘的像素資料。舉例來說，座標(0,5)之像素的灰階度可由座標(0,4)、(1,4)、(1,5)之像素的平均灰階度求得。座標(3,2)之像素的灰階度可由座標(2,1)、(2,2)、(2,3)、(3,1)、(3,3)、(4,1)、(4,2)、(4,3)之像素的平均灰階度求得。

於另一實施例中，根據應用端的不同，可以不同方式來儲存影像資料。舉例來說，當應用端為”LCD”時，則以掃描線(raster)方式(如圖十一所示)儲存該第二影像資料於第三記憶體18中；而當應用端為”JPEG”時，則以區塊模式(block－based)方式(如圖十二所示)儲存該第二影像資料於第三記憶體18中。因LCD須以掃描線方式顯示而JPEG係以8*8區塊為單位進行壓縮及解壓縮，故透過本發明根據不同的應用端而以不同方式來儲存影像資料的技術，可直接以所需的格式(即掃描線或區塊模式)來儲存影像資料，而不需多一轉換步驟(即掃描線轉換成區塊模式，或區塊模式轉換成掃描線)。

圖四顯示根據影像處理系統1之影像處理方法的流程。該影像處理系統1包含：一第一記憶體10，供儲存一第一影像資料19，該第一影像資料19具有複數個像素；一第二記憶體12，供儲存一對映表，該對映表記錄至少一部份像素之對映後的位置；一第三記憶體18；一直接記憶體存取控制單元14；及一第一處理單元16。於步驟S401，該直接記憶體存取控制單元14存取該第一影像資料19及該對映表。於步驟S402，該第一處理單元16透過該直接記憶體存取控制單元14存取該第一影像資料19及該對映表，以產生一第二影像資料。於步驟S403，將該第二影像資料儲存至該第三記憶體18。於一實施例中，該對映表係記錄全部該等像素之對映後位置。

圖五顯示根據影像處理系統2之影像處理方法之流程。該影像處理系統2包含：一第一記憶體10，供儲存一第一影像資料19，該第一影像資料19具有複數個像素；一第二記憶體12，供儲存一對映表，該對映表記錄至少一部份像素之對映後的位置；一第三記憶體18；一直接記憶體存取控制單元14；一第一處理單元16；及一外部記憶體20。於步驟S500，將至少一對映表預先儲存至該外部記憶體20，其中，該對映表係被複製到該第二記憶體12。於步驟S501，該直接記憶體存取控制單元14存取該第一影像資料19及該對映表。於步驟S502，該第一處理單元16透過該直接記憶體存取控制單元14存取該第一影像資料19及該對映表，以產生一第二影像資料。於步驟S503，將該第二影像資料儲存至該第三記憶體18。

圖六顯示根據影像處理系統3之影像處理方法之流程。該影像處理系統3包含：一第一記憶體10，供儲存一第一影像資料19，該第一影像資料19具有複數個像素；一第二記憶體12，供儲存一對映表，該對映表記錄至少一部份像素之對映後的位置；一第三記憶體18；一直接記憶體存取控制單元14；一第一處理單元16；及一第二處理單元22。於步驟S600，根據使用者之一需求，該第二處理單元22自動產生一對映表。於步驟S601，該直接記憶體存取控制單元14存取該第一影像資料19及該對映表。於步驟S602，該第一處理單元16透過該直接記憶體存取控制單元14存取該第一影像資料19及該對映表，以產生一第二影像資料。於步驟S603，將該第二影像資料儲存至該第三記憶體18。

於另一實施例中，當該第一影像資料19具有對稱性時，該對映表僅儲存具有代表性之像素的資料，且該第二記憶體12另儲存一解對稱資料，以利用該具有代表性之像素的資料及該解對稱資料，而產生該第二影像資料。如前文中所述，如此，可利用一半的記憶體而達成此影像處理，可節省記憶體的需求。

於另一實施例中，該第一處理單元16係根據該對映表中所記錄之一部份像素之對映後位置，將該第一影像資料中的該部份像素搬移至對映後位置，並利用內差法計算出其餘部份像素之資料，而產生該第二影像資料。如前文中所述，由於對映表中僅記錄一部份像素之對映後位置，故搬移至對映後位置的像素會少於第一影像資料的像素，此時可根據各種內插法來推算出其餘的像素資料。

於另一實施例中，當應用端的需求為”LCD”時，則以掃描線(raster)方式(如圖十一所示)儲存該第二影像資料；而當應用端的需求為”JPEG”時，則以區塊模式(block－based)方式(如圖十二所示)儲存該第二影像資料。

應用範例

由於某種原因(例如故障、使用不當、設計瑕疵等)，一數位相機所取得的影像會出現桶型失真的現象，在觀察桶型失真的型樣後，即可設計出用以修正該桶型失真的對映表。先將該對映表儲存於該數位相機中，並使所取得的影像必先經過該對映表來補償處理，如此，該數位相機所取得的影像便不會再出現桶型失真的現象。

雖然本發明已利用上述之較佳實施例予以詳細揭示，然其並非用以限定本發明，凡熟習此技術人士，在不脫離本發明之精神和範圍內，可進行各種更動及修改，因此本發明之保護範圍當以後附之申請專利範圍所界定者為準。

1．．．影像處理系統

2．．．影像處理系統

3．．．影像處理系統

10．．．第一記憶體

12．．．第二記憶體

14．．．直接記憶體存取控制單元

16．．．第一處理單元

18．．．第三記憶體

19．．．第一影像資料

20．．．外部記憶體

22．．．第二處理單元

39．．．需求

S401－S403．．．步驟

S500－S503．．．步驟

S600－S603．．．步驟

圖一顯示依一較佳實施例之影像處理系統1。

圖二顯示依本發明另一較佳實施例之影像處理系統2。

圖三顯示依本發明另一較佳實施例之影像處理系統3。

圖四顯示根據影像處理系統1之影像處理方法的流程。

圖五顯示根據影像處理系統2之影像處理方法的流程。

圖六顯示根據影像處理系統3之影像處理方法的流程。

圖七顯示對映前之影像資料的範例。

圖八顯示依一較佳實施例之對映表的範例。

圖九顯示對映後之影像資料的範例。

圖十顯示影像處理之例示功能的範例。

圖十一顯示以掃描線方式儲存影像資料的範例。

圖十二顯示以區塊模式方式儲存影像資料的範例。

1．．．影像處理系統

10．．．第一記憶體

12．．．第二記憶體

14．．．直接記憶體存取控制單元

16．．．第一處理單元

18．．．第三記憶體

19．．．第一影像資料

Claims (14)

1. 一種影像處理系統，包含：一第一記憶體，用以儲存一第一影像資料，該第一影像資料具有複數個像素；一第二記憶體，用以儲存對應複數個功能之複數個對映表，各對映表記錄至少一部份像素之對映後的位置；一直接記憶體存取控制單元，用以存取該第一記憶體及該第二記憶體；一第一處理單元，透過該直接記憶體存取控制單元選擇性地存取該第一影像資料及其中一對映表，而產生一第二影像資料；及一第三記憶體，用以儲存該第二影像資料，其中當該第一影像資料具有對稱性時，該對映表僅儲存具有代表性之像素的資料，且該第二記憶體另儲存一解對稱資料，以利用該具有代表性之像素的資料及該解對稱資料，而產生該第二影像資料。
2. 如請求項1所述之影像處理系統，其中，該對映表係記錄全部該等像素之對映後位置。
3. 如請求項1所述之影像處理系統，其中，該第二記憶體係耦接一外部記憶體供預先儲存該對映表。
4. 如請求項1所述之影像處理系統，更包含：一第二處理單元，用以根據使用者之一需求，而自動產生一對映表。
5. 如請求項1所述之影像處理系統，其中，該第一處理單元係 根據該對映表中所記錄之一部份像素之對映後位置，將該第一影像資料中的該部份像素搬移至對映後位置，並利用內差法計算出其餘部份像素之資料，而產生該第二影像資料。
6. 如請求項1所述之影像處理系統，其中，係以掃描線(raster)方式儲存該第二影像資料。
7. 如請求項1所述之影像處理系統，其中，係以區塊模式(block -based)方式儲存該第二影像資料。
8. 一種影像處理方法，用於一影像處理系統中，該影像處理系統具有一第一記憶體，供儲存一第一影像資料，該第一影像資料具有複數個像素；一第二記憶體，供儲存對應複數個功能之複數個對映表，各對映表記錄至少一部份像素之對映後的位置；一第三記憶體；一直接記憶體存取控制單元；及一第一處理單元，該影像處理方法包含下列步驟：選擇性地存取該第一影像資料及其中一對映表；依照該對映表，產生一第二影像資料；及儲存該第二影像資料至該第三記憶體；其中當該第一影像資料具有對稱性時，該對映表僅儲存具有代表性之像素的資料，且該第二記憶體另儲存一解對稱資料，以利用該具有代表性之像素的資料及該解對稱資料，而產生該第二影像資料。
9. 如請求項8所述之影像處理方法，其中，該對映表係記錄全部該等像素之對映後位置。
10. 如請求項8所述之影像處理方法，該第二記憶體係耦接一外 部記憶體，更包含下列步驟：預先儲存至少一對映表至該外部記憶體。
11. 如請求項8所述之影像處理方法，該影像處理系統更包含一第二處理單元，更包含下列步驟：根據使用者之一需求，該第二處理單元自動產生一對映表。
12. 如請求項8所述之影像處理方法，其中，該第一處理單元係根據該對映表中所記錄之一部份像素之對映後位置，將該第一影像資料中的該部份像素搬移至對映後位置，並利用內差法計算出其餘部份像素之資料，而產生該第二影像資料。
13. 如請求項8所述之影像處理方法，其中，係以掃描線方式儲存該第二影像資料。
14. 如請求項8所述之影像處理方法，其中，係以區塊模式方式儲存該第二影像資料。