[發明專利]一種視頻圖像旋轉方法

在審

• 申請號: 201410075697.9
• 申請日: 2014-03-03
• 公開（公告）號: CN103826068A
• 公開（公告）日: 2014-05-28
• 發明（設計）人: 夏偉杰;吳連慧;陳雅雯;周建江;汪飛;全穎;袁春輝;沈夢杰
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H04N5/262
• 分類號: H04N5/262;G06T3/60
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 楊楠

技術領域

本發明屬于機載視頻顯示技術領域，具體涉及一種視頻圖像旋轉方法。

背景技術

在機載視頻顯示領域，通過前視紅外線、毫米波雷達、光放大或夜視系統等技術采集實時視頻圖像，進行視頻旋轉、縮放、平移等一系列視頻處理后，顯示在座艙的顯示器上。為了確保飛機運行安全，必須確保視頻處理的各個模塊（包括視頻旋轉）都有較高的實時性。

視頻旋轉包括兩個基本操作：空間坐標變換和灰度級插值。

空間坐標變換分為正向旋轉映射和反向旋轉映射。設旋轉前圖像坐標為(x,y)，繞屏幕中心(x₀,y₀)沿逆時針旋轉θ角度后，得到(x',y')。正向旋轉映射是對旋轉前每行每個像素的坐標進行遍歷得到旋轉后圖像坐標。反向旋轉映射法則對旋轉后每行每個像素的坐標進行遍歷得到旋轉前圖像坐標。正向旋轉映射法的優點是，只需要知道當前像素值及其坐標就能夠映射到旋轉后的坐標，實時性非常高；缺點是，由于旋轉后得到浮點坐標，而圖像坐標是整點，會造成多個旋轉前坐標對應同一個旋轉后坐標，同時一些旋轉后坐標沒有對應的旋轉前坐標，使得旋轉圖像存在“空洞”現象。反向旋轉映射法的優點是，旋轉后坐標反向旋轉后得到的坐標，除了超出屏幕范圍的，在旋轉前坐標中都能對應到浮點坐標，并可以用該坐標鄰域的像素點來唯一確定該坐標的像素值，不會出現“空洞”等現象；缺點是，對于一行旋轉后坐標數據，需要緩存很多行旋轉前坐標像素值，需要大量的緩存區，且延遲較大。

灰度級插值算法多種多樣，縮放后的圖像質量相對較高，但由于處理速度較慢，并不適用于實時性要求較高的機載視頻圖像處理系統。為了滿足插值的實時性和易于硬件實現，常用的是最鄰近插值法、雙線性插值和雙三次插值。綜合考慮時間開銷、旋轉質量和邏輯資源使用，最終采用雙線性插值（參加文獻[Gribbon?K?T,A?Novel?Approach?to?Real-time?Bilinear?Interpolation]）的方法實現視頻旋轉。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：提供一種視頻圖像旋轉方法,對原始視頻圖像每次緩存兩行后，首先進行正向旋轉映射，得到兩條平行的映射線段，獲取顯示器上兩條映射線段之間的所有像素點坐標，然后對獲取的像素點坐標進行反向旋轉映射，并計算反向旋轉映射后每個坐標的像素值，將得到的像素值賦值到對應的顯示屏上的像素點坐標，并進行顯示，該方法解決了現有技術中圖像旋轉產生空點及緩存數據大的問題。

本發明為解決上述技術問題，采用如下技術方案：

一種視頻圖像旋轉方法，包括如下步驟：

步驟1、按照如下方法獲取原始視頻圖像的第j行/列及第j+1行/列旋轉后在顯示器上對應的像素點坐標：

對原始視頻圖像的第j行/列的首、末像素點坐標進行θ角度的正向旋轉映射，得到原始視頻圖像第j行/列的首、末像素點的映射坐標；根據該首、末端點的映射坐標確定第j行/列及第j+1行/列正向旋轉映射后的兩條平行的線段，判斷第j行/列的映射線段的首、末端點是否超出顯示器邊緣，并重新確定第j行/列的映射線段的首、末端點的坐標；若第j行/列的映射線段的首、末端點超出顯示器邊緣，則將第j行/列的映射線段與顯示器邊緣的交點作為該映射線段重新確定的首、末端點，否則，第j行/列映射線段的首、末端點不變；獲取顯示器上夾在該兩條平行線段之間的列/行上的所有像素點坐標，其中，-45≤θ≤45，j為自然數；

步驟2、按照如下方法獲取步驟1得到的顯示器上的像素點的像素值：

將步驟1中得到的顯示器上夾在所述兩條平行線段之間的列/行上的所有像素點坐標進行反向旋轉映射，得到在原始視頻圖像中對應的第一映射坐標點，計算原始視頻圖像中第一映射坐標點的像素值，并將計算得到的像素值賦值到顯示器上的對應像素點。

所述步驟1中判斷第j行/列的映射線段的首、末端點是否超出顯示器邊緣采用如下方法：