寬視場背景下的圖像拼接成像方法及裝置的製作方法

2023-10-08 16:47:59

專利名稱：寬視場背景下的圖像拼接成像方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種圖像解壓縮後的圖像數據在行場同步信號控制下的圖像拼接的相關原理和方法，屬於圖像處理領域。
背景技術：
目前，在民用和軍用的偵察情況下，都有可能出現大視場的情況，但由於圖像採集終端(比如攝像頭或導引頭)的視野較窄，不能同時看到大視場中所有角度的目標，人們只能安裝多個圖像採集終端和監視設備去觀察大視場中的相關目標，這樣造成了成本過高、 資源浪費以及系統工作的不穩定。

發明內容
本發明目的是為了解決現有採用多個圖像採集終端和監視設備去觀察大視場中的相關目標，這樣造成了成本過高、資源浪費以及系統工作的不穩定的問題，提供了一種寬視場背景下的圖像拼接成像方法及裝置。本發明所述寬視場背景下的圖像拼接成像方法，該方法包括以下步驟步驟一、根據圖像採集終端的觀察範圍，圖像採集終端採集目的物的η幅PAL格式圖像，採樣圖像數據速率為13. 5Μ ；步驟二、將步驟一採集到的PAL格式圖像轉換成CIF格式圖像，獲取η幅CIF格式圖像；步驟三、將所述η幅CIF格式圖像數據存入寫FIFO，步驟四、對存入寫FIFO中的η幅CIF格式圖像數據採用地址交織規則存儲在 SDRAM中，進行圖像拼接處理；步驟五、讀取存儲在SDRAM中的圖像數據，並顯示出拼接後的圖像。實現上述方法的寬視場背景下的圖像拼接成像裝置，它包括圖像採集終端、圖像 D/A轉換模塊、圖像壓縮模塊、無線傳輸系統、圖像解壓縮模塊、圖像拼接模塊、圖像顯示模塊、操作指令傳輸系統和操作控制模塊，操作控制模塊輸出採集命令信號給操作指令傳輸系統，操作指令傳輸系統輸出採集指令給圖像採集終端，圖像採集終端將採集到的PAL格式圖像輸出給圖像D/A轉換模塊， 圖像D/A轉換模塊將輸入的模擬信號轉換成數位訊號輸出給圖像壓縮模塊，圖像壓縮模塊將壓縮後的圖像通過無線傳輸系統輸出給圖像解壓縮模塊，圖像解壓縮模塊將解壓縮後的圖像輸出給圖像拼接模塊，圖像拼接模塊在操作控制模塊輸出的拼接圖像命令控制下進行圖像拼接，圖像拼接模塊將拼接好的圖像輸出給圖像顯示模塊顯示輸出。圖像拼接模塊包括圖像CIF格式轉換模塊、寫FIFO、SDRAM、讀FIFO、四畫面處理模塊和圖像A/D轉換模塊，圖像CIF格式轉換模塊將接收的PAL格式圖像轉換為CIF格式圖像，圖像CIF格式轉換模塊將轉換後的CIF格式圖像存入寫FIFO，當寫FIFO寫滿後將數據輸出並高速交織存儲在SDRAM中，讀FIFO從SDRAM讀出數據，並通過四畫面處理模塊進行處理完成拼接，四畫面處理模塊輸出數字的拼接後圖像給圖像A/D轉換模塊進行處理，圖像A/D轉換模塊輸出處理後的模擬的拼接後圖像。本發明的優點通過圖像拼接，能把圖像採集終端4個視場範圍內的圖像在一個 PAL格式圖像顯示，通過增加頁數能顯著擴大視場範圍。相比原來的方法，使用的圖像採集終端和監視器個數減少nUmber_pictUre-l個，即僅使用一個圖像採集終端和監視設備。通過圖像拼接能連續觀察大視場範圍內的所有目標，能更好的監視或捕獲目標。大大減少了圖像採集終端和圖像顯示終端的個數，增加了系統的穩定性和可靠性，相應的也減少了電能的消耗，具有節能環保的功能。


圖1為寬視場背景下的圖像拼接成像方法的流程圖；圖2為寬視場背景下的圖像拼接成像裝置的結構示意圖；圖3是實施方式三所述的圖像拼接模塊的結構示意圖；圖4是觀察大視場範圍的夾角示意圖；圖5是圖像信號中的行場同步信號之間的關係示意圖；圖6是圖像信號中的行場同步信號之間的關係簡化示意圖；圖7是圖像採集終端觀察角度與圖像的對應關係示意圖；圖8是圖像存儲地址交織規則示意圖。
具體實施例方式具體實施方式
一下面結合圖1、圖4至圖8說明本實施方式，本實施方式所述寬視場背景下的圖像拼接成像方法，其特徵在於，該方法包括以下步驟步驟一、根據圖像採集終端的觀察範圍，圖像採集終端採集目的物的η幅PAL格式圖像，採樣圖像數據速率為13. 5Μ ；步驟二、將步驟一採集到的PAL格式圖像轉換成CIF格式圖像，獲取η幅CIF格式圖像；步驟三、將所述η幅CIF格式圖像數據存入寫FIFO，步驟四、對存入寫FIFO中的η幅CIF格式圖像數據採用地址交織規則存儲在 SDRAM中，進行圖像拼接處理；步驟五、讀取存儲在SDRAM中的圖像數據，並顯示出拼接後的圖像。本實施方式涉及的數字圖像處理技術是集光學、微電子學、計算機科學、應用數學等學科於一體的綜合性邊緣學科，它是隨著計算機應用的廣泛深入而逐漸興起的一門學科。隨著個人計算機性能的不斷提高，使得數字圖像處理技術的應用範圍和規模不斷擴大。 數字圖像的自動拼接便是其中一個研究分支，具有很高的理論和實踐價值。圖像拼接技術可以解決由於相機等成像設備因自身視角和大小的限制，不能產生大圖像的問題，所謂圖像拼接就是由兩幅及以上具有部分重疊的圖像生成一幅更大視野的圖像，同時既要保持原圖像的特徵且要實現無縫過渡。因而具有很廣闊實際應用價值，對它的研究也推動了圖像處理相關算法的研究。
本發明公開一種圖像無線通信中的多幅圖像拼接技術。在圖像解壓縮模塊產生的行場同步信號的控制下對圖像解壓縮模塊給出的圖像數據進行處理。該拼接方法主要包括三個關鍵技術，即圖像CIF格式轉換，圖像高速存儲和讀取，圖像存儲地址交織。首先根據 CIF格式和PAL格式之間的關係，採用抽場和欠採樣的方法對圖像數據進行CIF格式的轉換，轉換後的圖像按照採樣速率放入寫FIFO，在FIFO個數達到一定的個數時在行場同步信號的控制下把數據以90M的速率按照地址交織規則寫入圖像數據存儲器。然後根據行場同步信號按照操作指令以頁為單位從圖像存儲器讀取圖像數據到讀FIFO中，最後把讀FIFO 中的圖像數據通過圖像D/A器件進行數模轉換並顯示。這種圖像拼接方法用一個圖像採集終端就可以監視比它本身觀察範圍大十幾甚至幾十倍的關範圍，大大擴展了監視的觀察範圍，並且由於採集終端的減少能增加整個系統的穩定性和可靠性，顯著減少圖像採集終端和監視設備的費用，進一步降低其電能消耗，具有環保功能。步驟一中η幅PAL格式圖像按下述公式獲取
權利要求
1.寬視場背景下的圖像拼接成像方法，其特徵在於，該方法包括以下步驟步驟一、根據圖像採集終端的觀察範圍，圖像採集終端採集目的物的η幅PAL格式圖像，採樣圖像數據速率為13. 5Μ；步驟二、將步驟一採集到的PAL格式圖像轉換成CIF格式圖像，獲取η幅CIF格式圖像；步驟三、將所述η幅CIF格式圖像數據存入寫FIFO，步驟四、對存入寫FIFO中的η幅CIF格式圖像數據採用地址交織規則存儲在SDRAM中， 進行圖像拼接處理；步驟五、讀取存儲在SDRAM中的圖像數據，並顯示出拼接後的圖像。
2.根據權利要求1所述的寬視場背景下的圖像拼接成像方法，其特徵在於，步驟一中η 幅PAL格式圖像按下述公式獲取all _ angleη =-—-，signal _ angle 『式中，all_angle為目的物的觀察視場範圍； signal_angle為圖像採集終端的觀察範圍； 每幅PAL格式圖像的解析度為720X576。
3.根據權利要求1所述的寬視場背景下的圖像拼接成像方法，其特徵在於，步驟二中的將步驟一採集到的PAL格式圖像轉換成CIF格式圖像的過程為在行同步信號為有效H= 1和場同步信號為有效V= 1時，通過欠採樣的方式對步驟一採集到的PAL格式圖像進行採樣，採樣圖像數據速率為6. 75M，圖像的解析度變為 360 X 576 ；同時，舍掉所述PAL格式圖像的偶場圖像數據，轉換成CIF格式圖像，所述CIF格式圖像的解析度為360X^8。
4.根據權利要求1所述的寬視場背景下的圖像拼接成像方法，其特徵在於，步驟三中存入寫FIFO的條件為行同步信號為有效H = 1，場同步信號為有效V = 1，場信號為奇場 F = 1。
5.根據權利要求1所述的寬視場背景下的圖像拼接成像方法，其特徵在於，步驟四中對存入寫FIFO中的η幅CIF格式圖像數據採用地址交織規則存儲在SDRAM中的過程為在同時滿足行同步信號為消隱H = 0、場同步信號為有效V= 1、場信號為奇場F= 1 和寫FIFO有效四個條件的情況下，以90M的時鐘將η幅CIF格式圖像數據寫入SDRAM，寫入數據按照地址交織規則進行，所述地址交織規則為以頁為單位進行存儲，每頁中存儲四幅圖像，每頁中的四幅圖像的寫入順序為左上、右上、左下、右下，左上位置的圖像寫入SDRAM的地址為
6.根據權利要求1所述的寬視場背景下的圖像拼接成像方法，其特徵在於，步驟五中讀取存儲在SDRAM中的圖像數據的條件為行同步信號為消隱H = 0，場同步信號為有效V =1，場信號為奇場F= 1 ；讀取圖像數據為正序或逆序，正序為依次讀取第1頁至*頁；逆序為依次讀取第*頁至1頁；讀取圖像數據的速率為90M。
7.實現權利要求1所述的寬視場背景下的圖像拼接成像方法的裝置，其特徵在於，它包括圖像採集終端(1)、圖像D/A轉換模塊( 、圖像壓縮模塊C3)、無線傳輸系統(4)、圖像解壓縮模塊(5)、圖像拼接模塊(6)、圖像顯示模塊(7)、操作指令傳輸系統(8)和操作控制模塊(9)，操作控制模塊(9)輸出採集命令信號給操作指令傳輸系統(8)，操作指令傳輸系統(8) 輸出採集指令給圖像採集終端⑴，圖像採集終端⑴將採集到的PAL格式圖像輸出給圖像 D/A轉換模塊0)，圖像D/A轉換模塊( 將輸入的模擬信號轉換成數位訊號輸出給圖像壓縮模塊(；3)，圖像壓縮模塊(；3)將壓縮後的圖像通過無線傳輸系統(4)輸出給圖像解壓縮模塊(5)，圖像解壓縮模塊( 將解壓縮後的圖像輸出給圖像拼接模塊(6)，圖像拼接模塊(6) 在操作控制模塊(9)輸出的拼接圖像命令控制下進行圖像拼接，圖像拼接模塊(6)將拼接好的圖像輸出給圖像顯示模塊(7)顯示輸出。
8.根據權利要求7所述的寬視場背景下的圖像拼接成像裝置，其特徵在於，圖像拼接模塊(6)包括圖像CIF格式轉換模塊(6-1)、寫FIFO (6-2)、SDRAM (6-3)、讀FIFO (6-4)、四畫面處理模塊(6- 和圖像A/D轉換模塊(6-6)，圖像CIF格式轉換模塊(6-1)將接收的PAL格式圖像轉換為CIF格式圖像，圖像CIF 格式轉換模塊(6-1)將轉換後的CIF格式圖像存入寫FIF0(6-2)，當寫FIF0(6-2)寫滿後將數據輸出並高速交織存儲在SDRAM(6-3)中，讀FIF0(6-4)從SDRAM(6_3)讀出數據，並通過四畫面處理模塊(6- 進行處理完成拼接，四畫面處理模塊(6- 輸出數字的拼接後圖像給圖像A/D轉換模塊(6-6)進行處理，圖像A/D轉換模塊(6-6)輸出處理後的模擬的拼接後圖像。
9.根據權利要求8所述的寬視場背景下的圖像拼接成像裝置，其特徵在於，寫 FIFO(6-2)的容量為512個字節，讀FIFO(6-4)的容量為720X576位元組。
全文摘要
寬視場背景下的圖像拼接成像方法及裝置，屬於圖像處理領域，本發明為解決現有採用多個圖像採集終端和監視設備去觀察大視場中的相關目標，這樣造成了成本過高、資源浪費以及系統工作的不穩定的問題。本發明方法包括步驟一、根據圖像採集終端的觀察範圍，圖像採集終端採集目的物的n幅PAL格式圖像；步驟二、將步驟一採集到的PAL格式圖像轉換成CIF格式圖像，獲取n幅CIF格式圖像；步驟三、將所述n幅CIF格式圖像數據存入寫FIFO，步驟四、對存入寫FIFO中的n幅CIF格式圖像數據採用地址交織規則存儲在SDRAM中，進行圖像拼接處理；步驟五、讀取存儲在SDRAM中的圖像數據，並顯示出拼接後的圖像。
文檔編號H04N7/01GK102170550SQ20111005239
公開日2011年8月31日 申請日期2011年3月4日 優先權日2011年3月4日
發明者吳少川, 常堅, 沙學軍, 白旭, 管修摯, 馬永奎, 高玉龍 申請人:哈爾濱工業大學