[發明專利]用流水線方式單步實現圖形圖像縮放、旋轉的5階濾波器的設計方法

有效

• 申請號: 201110153340.4
• 申請日: 2011-07-08
• 公開（公告）號: CN102831571A
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發明（設計）人: 張慧明;邁克蔡
• 申請（專利權）人: 圖芯芯片技術（上海）有限公司
• 主分類號: G06T1/20
• 分類號: G06T1/20;G06T3/00
• 代理公司: 上海京滬專利代理事務所(普通合伙) 31235
• 代理人: 周志宏

技術領域

?本發明涉及一種實現圖形圖像縮放、旋轉的圖像處理IC設計領域，更具體地說涉及一種用流水線方式單步實現圖形圖像縮放、旋轉的5階濾波器的設計方法。

背景技術

在現有技術中，二維圖像縮放濾波器可以在水平和垂直兩個方向對原始圖像進行縮放。傳統上有以下幾種實現方式：

第一種方法是兩步實現二維縮放，第一步做第一維縮放處理，第二步做第二維縮放處理。具體地說是：先從源內存中讀取原始圖像的像素信息，對原始圖像的像素信息進行第一維濾波處理，將處理結果寫入片外內存空間，Result1?=?P1*coef1+P2*coef2+P3*corf3……，然后從片外內存空間讀取第一維處理結果，重復前述步驟，進行第二維處理。這種方法實現比較簡單，但是它需要進行兩次數據的讀操作和兩次的數據寫操作。如果同時需要進行圖像混合，就需要三次數據讀操作和三次數據寫操作。由于這些讀寫是對片外內存進行操作的，例如DDR?SDRAM，因此多次的讀寫操作會消耗更多的系統帶寬，同時也會消耗更多的功耗，降低系統和濾波器圖像處理的性能。

第二種方法是一步實現二維濾波操作，這種方法需要很多的行緩沖器來存儲濾波器所需要的原始圖像像素信息，以圖像分辨率為1920*1080，以5*5階濾波器為例，就需要37500字節片上內存。而且隨著垂直濾波器階數的增加，行緩沖器也要增加，例如9*9階濾波器就需要67500字節片上內存。如此多的片上內存是任何設計者都不能接受的。行緩沖器的另外一個缺點是行緩沖器的大小是固定的，會限制縮放圖像的分辨率。行緩沖器的控制方法也不能實現90度和270度圖像旋轉。

另一種雙線性插值濾波器可以實現旋轉，但是雙線性插值在圖像質量方面的損失很大，因為它的濾波器階數為二階，無法很好地保留源圖像信息，輸出圖像失真嚴重。

目前圖形圖像處理對濾波器的應用不僅僅局限于縮放，還包括圖像的旋轉，鏡像以及圖像混合。如何利用更少的資源一次完成這些操作，成為了圖形圖像IC設計領域的一個難點和重要課題。因此發明一種可以實現高性能，高圖像質量，低帶寬，二維縮放和旋轉單步完成的多階圖形圖像濾波器，成為圖形圖像處理IC設計領域發展的重點。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術不足之處而提供一種用流水線方式單步實現圖形圖像縮放、旋轉的5階濾波器的設計方法。該方法可以一步完成圖像二維縮放，90度/270度/180度旋轉，水平/垂直鏡像和圖像混合，在提高濾波器性能的同時節約SOC系統的帶寬。?

本發明的目的是通過以下措施來實現：一種用流水線方式單步實現圖形圖像縮放、旋轉的5階濾波器的設計方法，其特征在于，步驟如下：

步驟一、微控制器通過源圖像轉為目的圖像的縮放倍數、圖像像素格式、旋轉角度決定宏塊的大小以及光柵化操作的運行方向，進行光柵化操作，輸出坐標信息給下一級流水線旋轉模塊；

步驟二、旋轉模塊按旋轉角度對光柵化結果坐標進行旋轉操作，設置旋轉坐標，實現90度旋轉、或180度旋轉、或270度旋轉，將旋轉結果傳送給下一級流水線鏡像模塊；

步驟三、鏡像模塊對旋轉結果坐標進行鏡像操作，設置水平鏡像和垂直鏡像坐標，將鏡像結果傳送給下一級濾波模塊；

步驟四、第一維縮放模塊根據坐標操作運算結果從高速緩沖存儲器中讀取原始圖像的像素信息進行濾波操作，實現第一維圖像縮放，并輸出縮放結果給第二維縮放模塊；

步驟五、第二維縮放模塊根據第一維縮放結果以及坐標信息進行第二次濾波操作，實現第二維圖像縮放。并輸出縮放結果給圖像混合模塊；

步驟六、圖像混合模塊從高速緩沖存儲器中讀取目的圖像的像素信息，將其與第二維濾波操作的結果進行圖像混合運算，并將混合結果寫回高速緩沖存儲器；

步驟七、當高速緩沖存儲器中的一緩沖行寫滿以后，高速緩沖存儲器自動將其寫入內存，并將該緩沖行重新分配，直到所有的目的像素都通過流水線處理結束為止。

所述步驟一中的旋轉角度為0度、180度時，在宏塊內部光柵化操作的運行方向是先從上到下，然后從左到右，在宏塊間光柵化操作的方向是先左到右，然后從上到下；宏塊的寬度根據一個緩沖行可以存儲的像素大小或圖像像素格式來決定；宏塊高度根據如下公式計算：

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所述上步驟中的旋轉角度為90度、270度時，在宏塊內部光柵化操作的方向是先從左到右，然后從上到下；在宏塊間光柵化操作的方向是先從上到下，然后從左到右；宏塊的寬度根據一個緩沖行可以存儲的像素大小或圖像像素格式來決定；宏塊高度根據如下公式計算：