一種圖像數字縮放系統的製作方法
2023-10-08 19:55:24 1
專利名稱：一種圖像數字縮放系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及圖像處理領域，具體地涉及圖像數字縮放領域。
背景技術：
在進行圖像拍照時，通常我們要通過調節鏡頭來調節取景框中圖像的大小；當用戶選取了大小合適的圖像後，他可以將當前的圖像拍攝下來。這種通過鏡頭對圖像進行放大或縮小的辦法叫「光學縮放」。但是，對於低成本或者微型拍照設備來說，比如手機，通常沒有光學鏡頭，這時就要採用數字縮放的技術。所謂「數字縮放」，是指在進行數字圖像拍攝時，不是通過改變鏡頭來縮小或者放大被拍照物體的大小，而是通過數字處理使取景框中的圖像和拍攝的圖像進行放大或縮小。中國專利CN2736865公開了一種數字圖像放大或者縮小的方法，並將這種方法應用到一種圖像拍照系統中，可以對圖像進行縮放並進行顯示處理和壓縮存儲處理，能夠滿足數字圖像拍照的一些基本應用，比如拍照、顯示等；但是它並不支持圖像的數字縮放，本發明是在上述專利的基礎上的進行了擴充，提供了一種低成本、易於硬體實現的所見即所得的數字圖像縮放系統。
發明內容
(一)要解決的技術問題本發明的目的是要克服目前現有技術的缺陷，提出一種低成本、實用型強和易於硬體實現的圖像數字縮放系統。
(二)技術方案本發明提出一種圖像數字縮放系統，這個系統包括以下部分圖像傳感器，用於將外部圖像的光信號轉換為電信號，並以數字的形式輸出；圖像預處理裝置，用於將上述圖像傳感器輸出的數位訊號轉換為YUV格式的圖像；圖像縮放控制裝置，用於對所述YUV格式的圖像的大小和位置進行調節，並輸出圖像；顯示圖像縮放裝置和圖像顯示裝置，顯示圖像縮放裝置用於對來自於圖像縮放控制裝置的圖像進行放大或縮小處理，然後將圖像輸出給圖像顯示裝置；壓縮圖像縮放裝置和圖像壓縮存儲裝置，壓縮圖像縮放裝置用於對來自於圖像縮放控制器的圖像進行放大或縮小處理，然後將圖像輸出給圖像壓縮存儲裝置；其中，還包括所述的圖像縮放控制裝置包含六個分別存儲了圖像寬度參數、圖像高度參數、窗口寬度參數、窗口高度參數、窗口起始點橫坐標參數和窗口起始點縱坐標參數的圖像縮放寄存器，圖像縮放控制裝置根據以上寄存器的參數設置來調節輸出圖像的大小和位置。
其中，還包括所述的顯示圖像縮放裝置包含三個分別存儲了顯示圖像寬度、顯示圖像高度和顯示圖像尺寸變換器的比例的圖像顯示寄存器，顯示圖像縮放裝置根據以上寄存器的參數設置，對來自圖像縮放控制器的圖像進行放大或縮小，並且輸出給圖像顯示裝置；其中，還包括所述的壓縮圖像縮放裝置包含三個分別存儲了捕捉圖像的寬度、捕捉圖像的高度和捕捉圖像尺寸變換器比例的圖像壓縮寄存器，壓縮圖像縮放裝置根據以上寄存器的參數設置對來自於圖像縮放控制模塊的圖像進行放大或者縮小，並且輸出給圖像壓縮存儲裝置；其中，所述圖像縮放寄存器的配置由軟體實現；
其中，還包括所述的圖像顯示裝置是LCD顯示屏或VGA顯示屏；其中，還包括所述的壓縮存儲裝置的壓縮存儲格式為JPEG或MPEG。。
(三)有益效果本發明的圖像數字縮放系統成本低廉、實用型強，操作界面所見即所得並且易於硬體實現。
圖1為本發明的圖像尺寸變換示意圖；圖2為本發明的系統結構示意圖；圖3為本發明的圖像信息轉換時序示意圖；圖4為本發明所述圖像縮放寄存器的參數示意圖；圖5為本發明的行和象素選取的流程圖。
圖中SENSOR_WIDTH、輸入圖像的寬度；SENSOR_HEIGHT、輸入圖像的高度；WINDOW_WIDTH、窗口的寬度；WINDOW_HEIGHT、窗口的寬度；WINDOW_START_X、窗口起始點的橫坐標；WINDOW_START_Y、窗口起始點的縱坐標。
具體實施例方式
如圖1所示，在進行數字縮放時，原始圖像從圖2中的圖像傳感器1輸入，經過插值、顏色空間轉換等模塊變成與YUV422的數據，數字縮放就是在YUV422的顏色空間上進行處理的。首先在圖1的輸入輸入圖像(input image)中取一個窗口(source window)，僅對該窗口中的圖像進行處理，利用兩個圖像尺寸變換器對窗口中的輸入圖像進行放大或縮小，輸出的圖像分別送給LCD屏去顯示，或者送給捕捉模塊進行捕捉。
圖2是本發明中的數字縮放系統的系統結構圖，圖像傳感器1將外部圖像的光信號轉化為電信號，並以數字的形式輸出出來。圖像傳
感器通常是一顆單獨的晶片，它的輸出通常是Bayer pattern的，即每一個象素只有一種顏色值，如下表所示但是，圖像放大或者縮小是在YUV空間上所做的，因此首先要將Bayer pattern轉化為YUV422。YUV422是指每個象素都有一個亮度值(Y)，對於顏色相關的值，在同一行上相鄰的兩個象素共有一個U值和一個V值。這個轉換是在圖像預處理裝置2內部所做的，經過該模塊後，時序圖如圖3所示。
圖像縮放控制器3接受來自圖像預處理裝置2的YUV422圖像數據，並通過軟體配置以下參數的寄存器，用於對圖像數字縮放進行控制SENSOR_WIDTH輸入圖像的寬度SENSOR_HEIGHT輸入圖像的高度WINDOW_WIDTH窗口的寬度WINDOW_HEIGHT窗口的寬度WINDOW_START_X窗口起始點的橫坐標WINDOW_START_Y窗口起始點的縱坐標以上參數的具體含義可參見圖4。
當需要對顯示屏上的圖像進行放大(zoom in)或者縮小(zoom out)時，系統會根據放大或縮小指令來配置這些寄存器，從輸入圖像(sensor frame)中選取合適的窗口(active window)。在系統啟動時，輸入圖像和選取的窗口一樣大，這時只能進行放大，不能縮小。當圖像縮放控制器，會對window_width，window_height，window_start_x和window_start_y進行配置，這時選取的窗口小於輸入圖像；但是同樣的顯示屏顯示了更少的物體，就相當於把物體放大了。
在圖像縮放控制器3中，有兩個計數器，分別對當前幀的行和每一行的象素進行計數，它們分別是行計數器(line_cnt)和象素計數器(pixel_cnt)，本發明利用這兩個計數器來選取合適的窗口，具體過程參見圖5，選取行的步驟如下當新的一幀圖像到來時，將行計數器清零；當新的一行到來時，行計數器自動加一；判斷行計數器值是否小於窗口起始點橫坐標，如結果為「是」，則不輸出該行數據；如結果為「否」，則判斷行計數器值是否大於窗口起始點橫坐標與窗口高度之和，如結果為「是」，則也不輸出該行數據，這兩種條件滿足意味著當前行在所選取的窗口之外。如果以上條件均不滿足則該行在選取的窗口之內，應輸出當前行數據。然後會轉入幀結束檢測步驟，根據line_cnt與sensor_height來判斷當前這一幀是否結束。
如果當前幀，則開始下一幀的操作，否則則對當前幀的下一行進行操作。
對於已經選取的行，其要選取的象素也如圖5所示，只不過這裡行變為列，行計數器(line_cnt)變為象素計數器(pixel_cnt)，窗口起始點橫坐標(window_start_x)變為窗口起始點縱坐標(window_start_y)，窗口高度(window_height)變為窗口寬度(window_width)。
在圖2的顯示圖像縮放裝置4中，根據以下參數對來自於圖像縮放控制模塊的圖像進行放大或者縮小，然後將圖像發送給圖像顯示裝置7(LCD屏或VGA)顯示，這些參數存放在相應的圖像顯示寄存器中DISPLAY_TARGET_WIDTH顯示圖像的寬度DISPLAY_TARGET_HEIGHT顯示圖像的寬度DISPLAY_SIZER_RATIO顯示圖像尺寸變換器的比例在圖2的壓縮圖像縮放裝置5中，根據以下參數對來自於圖像縮放控制裝置3的圖像進行放大或者縮小，然後將圖像發送給圖像壓縮存儲裝置6(JPEG或MPEG等)，這些參數存放在相應的圖像壓縮寄存器中CAPTURE_TARGET_WIDTH捕捉圖像的寬度CAPTURE_TARGET_HEIGHT捕捉圖像的寬度CAPTURE_SIZER_RATIO捕捉圖像尺寸變換器的比例系統的運行過程如下進行初始化之後，打開圖像傳感器的輸出，並打開圖像縮放器，這樣顯示圖像縮放器開始工作，將窗口裡的圖像傳感器的輸出圖像進行尺寸變換，並將變換後的圖像顯示在LCD屏上。如果屏上圖像的物體太小或者太大，我們就改變窗口的大小。例如使窗口變小，並使顯示圖像尺寸變換器的比例作相應的變化(一般來說顯示圖像的尺寸不會變化)，屏上的物體就會放大，但顯示的物體就少了；反之，如果窗口變大，則屏上的物體就會變小，不過顯示的物體就多了。這時要改變的參數有WINDOW_WIDTH、WINDOW_HEIGH、WINDOW_START_X、WINDOW_START_Y、DISPLAY_TARGET_WIDTH、DISPLAY_TARGET_HEIGHT、DISPLAY_SIZER_RATIO。
經過這種反覆的調整後，當屏上的物體大小合適時，可以對顯示區域的圖像進行捕捉，這時要根據對捕捉圖像的尺寸進行配置，並根據它和當前窗口的大小計算捕捉圖像尺寸變換器的比例，然後打開捕捉圖像尺寸變換器。這樣，捕捉圖像尺寸變換器就會對輸入窗口中的圖像進行處理，並將輸出的圖像送給圖像捕捉模塊進行捕捉。
權利要求
1.一種圖像數字縮放系統，其特徵在於所述系統包括圖像傳感器(1)，用於將外部圖像的光信號轉換為電信號，並以數字的形式輸出；圖像預處理裝置(2)，用於將上述圖像傳感器(1)輸出的數位訊號轉換為YUV格式的圖像；圖像縮放控制裝置(3)，用於對所述YUV格式的圖像的大小和位置進行調節，並輸出圖像；顯示圖像縮放裝置(4)和圖像顯示裝置(7)，顯示圖像縮放裝置(4)用於對來自於圖像縮放控制裝置(3)的圖像進行放大或縮小處理，然後將圖像輸出給圖像顯示裝置(7)；壓縮圖像縮放裝置(5)和圖像壓縮存儲裝置(6)，壓縮圖像縮放裝置(5)用於對來自於圖像縮放控制器(3)的圖像進行放大或縮小處理，然後將圖像輸出給圖像壓縮存儲裝置(6)。
2.如權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述的圖像縮放控制裝置(3)包含六個分別存儲了圖像寬度參數、圖像高度參數、窗口寬度參數、窗口高度參數、窗口起始點橫坐標參數和窗口起始點縱坐標參數的圖像縮放寄存器，圖像縮放控制裝置(3)根據以上寄存器的參數設置來調節輸出圖像的大小和位置。
3.如權利要求2所述的系統，其特徵在於，所述的顯示圖像縮放裝置(4)包含三個分別存儲了顯示圖像寬度、顯示圖像高度和顯示圖像尺寸變換器的比例的圖像顯示寄存器，顯示圖像縮放裝置(4)根據以上寄存器的參數設置，對來自圖像縮放控制器(3)的圖像進行放大或縮小，並且輸出給圖像顯示裝置(7)。
4.如權利要求3所述的系統，其特徵在於所述的壓縮圖像縮放裝置(5)包含三個分別存儲了捕捉圖像的寬度、捕捉圖像的高度和捕捉圖像尺寸變換器比例的圖像壓縮寄存器，壓縮圖像縮放裝置(5)根據以上寄存器的參數設置對來自於圖像縮放控制模塊的圖像進行放大或者縮小，並且輸出給圖像壓縮存儲裝置(5)。
5.如權利要求4所述的系統，其特徵在於，所述的圖像縮放寄存器的配置由軟體實現。
6.如權利要求4所述的系統，其特徵在於，所述的圖像顯示裝置(7)是LCD顯示屏或VGA顯示屏。
7.如權利要求4所述的系統，其特徵在於，所述的壓縮存儲裝置(8)的壓縮存儲格式為JPEG或MPEG。
全文摘要
本發明提出一種圖像數字縮放系統，包括圖像傳感器(1)，圖像預處理裝置(2)，圖像縮放控制裝置(3)，顯示圖像縮放裝置(4)、圖像顯示裝置(7)、壓縮圖像縮放裝置(5)和圖像壓縮存儲裝置(6)，其中顯示圖像縮放器(6)用於對來自於圖像縮放控制器(3)的圖像進行放大或縮小處理，然後將圖像輸出給顯示裝置(7)；壓縮圖像縮放裝置(15)對來自於圖像縮放控制器(3)的圖像進行放大或縮小處理，然後將圖像輸出給壓縮存儲裝置(8)，本發明的圖像數字縮放系統成本低廉、實用型強，操作界面所見即所得並且易於硬體實現。
文檔編號H04N1/41GK1812469SQ20051013073
公開日2006年8月2日 申請日期2005年12月26日 優先權日2005年12月26日
發明者李國新, 腰建勳, 俞青 申請人:北京中星微電子有限公司