[發明專利]并行多相位圖像插值裝置和方法

有效

• 申請號: 201510324926.0
• 申請日: 2015-06-12
• 公開（公告）號: CN104935831B
• 公開（公告）日: 2017-10-27
• 發明（設計）人: 郭若杉;王磊;韓睿;林忱;王東琳
• 申請（專利權）人: 中國科學院自動化研究所
• 主分類號: H04N5/262
• 分類號: H04N5/262
• 代理公司: 北京瀚仁知識產權代理事務所(普通合伙)11482
• 代理人: 宋寶庫

技術領域

本發明屬于圖像處理領域，涉及圖像縮放技術，特別涉及并行多相位圖像插值裝置和方法。

背景技術

在數字電視，平板，或電腦顯示中，經常需要改變圖像的分辨率。例如在全高清數字電視中，視頻輸入源可能是標清，或高清，為了在全高清電視屏上進行顯示，需要對圖像進行放大；多相位插值方法是常用的一種圖像縮放方法,其相比雙線性插值，雙三次插值方法而言，在細節的保持上具有更好的性能，故而更廣泛地被工業界采用。

二維圖像的插值可以分離為水平插值和垂直插值，例如要將720x480的圖像放大到1920x1080，可以先將圖像垂直放大到720x1080，再將圖像水平放大到1920x1080；水平插值和垂直插值的濾波器可以選用不同的階數，由于實現垂直數據緩沖需要在片上緩沖多行像素，所以垂直插值的硬件成本要大于水平插值，往往在實際中在垂直方向上采用比水平方向更短的插值濾波器；進行二維圖像插值，采用固定水平8階，垂直6階的傳統電路結構圖如圖7-a)所示，傳統的二維圖像固定階數多相位插值電路中6階濾波器的電路設計如圖7-b)所示，該插值電路為水平8階、垂直6階，8階濾波器的電路設計如圖7-c)所示，可以看出，不同階數的濾波器具有不同的電路；在多相位插值中，不同階數的多相位濾波器往往具有不同的性能，一般而言，階數越多的多相位濾波器其細節保持能力越好，但存在過沖和振鈴的失真效應，階數越少的多相位濾波器其細節保持能力不如階數大的濾波器，但在過沖和振鈴的失真效應方面優于階數大的濾波器；對于具有不同特點的圖像，采用不同階數的濾波器，往往比采用固定的單一濾波器具有更好的性能；例如在自然圖像中，采用階數大的濾波器性能更好，在圖形中，采用階數少的濾波器性能更好。

現有插值裝置由于適應不同圖像類型的濾波器階數不同，而不同階濾波器對應不同的結構，為了自適應的根據圖像特點選取不同濾波器，在傳統的電路設計中，需要同時包含多種插值電路。這在硬件資源上，存在一定的浪費。在芯片流片后，設計的芯片僅支持有限的固定的插值階數，無法對濾波器階數進行變更，如果算法有改動，只能重新設計硬件并流片。

發明內容

本發明提供一種并行多相位圖像插值裝置和方法，以解決現有插值裝置或方法針對不同規格的圖像通用性差且需改變硬件電路的問題。

本發明的第一個方面是提供一種并行多相位圖像插值裝置，包括：

局部存儲器，用于存儲源圖像數據和行濾波器系數；

第一訪存控制單元，用于獲取局部存儲器中的F行源圖像數據并緩存到源圖像數據緩沖單元；

第二訪存控制單元，用于獲取局部存儲器中的F個行濾波器系數并緩存到行濾波器系數緩沖單元；

源圖像數據緩沖單元，用于在第k時鐘周期內分別向P個乘累加器輸入第f行源圖像數據的P個像素；

行濾波器系數緩沖單元，用于在第k時鐘周期內向P個乘累加器廣播第f行源圖像數據對應的第f個行濾波器系數；

乘累加器，用于在第k個時鐘周期內根據所述第f個行濾波器系數對所述第f行源圖像數據執行乘累加運算得到中間結果；

第三訪存控制單元，用于獲取所述中間結果并存儲到局部存儲器；

狀態機，用于為所述第一訪存控制單元、第二訪存控制單元、第三訪存控制單元、源圖像數據緩沖單元、插值濾波緩沖單元輸出控制信號；

其中，k≥1，F≥1，P>1，1≤f≤F。

本發明的第二個方面是提供一種并行多相位圖像插值方法，包括：

第一訪存控制單元獲取局部存儲器中的F行源圖像數據并緩存到源圖像數據緩沖單元；

第二訪存控制單元獲取局部存儲器中的F個行濾波器系數并緩存到行濾波器系數緩沖單元；

所述源圖像數據緩沖單元在第k時鐘周期內分別向P個乘累加器輸入第f行源圖像數據的P個像素；

所述行濾波器系數緩沖單元在第k時鐘周期內向P個乘累加器廣播第f行源圖像數據對應的第f個行濾波器系數；

所述乘累加器在第k個時鐘周期內根據所述第f個行濾波器系數對所述第f行源圖像數據執行乘累加運算得到中間結果；

第三訪存控制單元獲取所述中間結果并存儲到局部存儲器；

判斷f+1≤F是否成立，若成立則令f自加1并重復執行所述對第f行的操作直至f+1>F終止并得到第k個時鐘周期的中間結果作為插值結果；

其中，k≥1，F≥1，1≤f≤F。

本發明的有益效果為：