[發明專利]并行圖像色彩增強方法

有效

• 申請號: 201710013620.2
• 申請日: 2017-01-09
• 公開（公告）號: CN106910168B
• 公開（公告）日: 2020-02-28
• 發明（設計）人: 劉壯;郭若杉;譚吉來;李瑞玲;韓睿;李晨
• 申請（專利權）人: 中國科學院自動化研究所
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T3/40;G06T1/60
• 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: 郭文浩;吳曉芬

本發明涉及一種并行圖像色彩增強方法，包括：步驟1，加載圖像數據，計算三維查表系數和插值權重；所述三維查表系數為每個單獨色彩通道的查找表的表項對應的索引系數；步驟2，基于查找表，通過查表操作獲取插值所需RGB三通道查表結果；步驟3，基于步驟2的查表結果以及所述插值權重計算每個插值點的RGB值，并輸出結果。本發明還提出了一種并行圖像色彩增強裝置，包括局部存儲器、訪存控制單元、緩沖器、并行算術邏輯單元、并行乘累加器、狀態機、數據交織單元。本發明增強了圖像色彩，提高了數據的使用效率，減少了運算部件與外圍存儲器之間的數據交互，降低了訪存帶寬壓力，實現了硬件資源的重復利用。

技術領域

本發明屬于視頻圖像處理領域，具體涉及一種并行圖像色彩增強方法和裝置。

背景技術

目前，視頻技術的主流發展方向之一為超高清(4K分辨率)顯示技術。相對于高清(1920*1080)視頻，4K視頻的像素數從2M提升到8M，因此對圖像增強算法的畫質和效能提出了更高的要求。

當前，圖像色彩增強技術基本上以三維插值為基礎，在進行增強時，需要通過查表和插值實現色彩變換，對于RGB圖像，每個像素對應RGB三個通道，需要查表3×8＝24次，并且需要計算8個權重，每個權重需要進行兩次乘法運算，計算量較大，在面對4K圖像處理需求時，很有可能處理能力不足的問題。

因此，傳統方案在超高清時代面臨兩個困難，1傳統方案通常采用固化算法的專用硬件電路，難以對算法進行靈活修改，當需要修改算法時，需要重新設計流片，成本壓力巨大；2傳統方案在實現并行查表時，通常采用多個訪存通道并行工作，增加了硬件成本。

針對這兩個問題，本發明提出了一種并行的圖像色彩增強裝置以及方法，該裝置主要用于實現低成本，高速并行查表，同時支持根據圖像處理算法對硬件進行重構；該方法實現了針對不同分辨率和查找表的插值權重實時計算以及并行的灰度映射操作。

發明內容

為了解決現有技術中的上述問題，即為了進一步提升超高清圖像的色彩增強處理速度，本發明的一方面，提出了一種并行圖像色彩增強方法，包括以下步驟：

步驟1，加載圖像數據，計算三維查表系數和插值權重；所述三維查表系數為每個單獨色彩通道的查找表的表項對應的索引系數；

步驟2，基于查找表，通過查表操作獲取插值所需RGB三通道查表結果；

步驟3，基于步驟2的查表結果以及所述插值權重計算每個插值點的RGB值，并輸出結果。

優選地，步驟1之前還設置有參數預加載步驟，包括：將三維RGB空間顏色查找表以及計算插值權重所需參數加載至緩沖器；所述三維RGB空間顏色查找表為R、G、B三色單獨色彩通道的查找表。

優選地，所述通過查表操作獲取插值所需RGB三通道查表結果，采用分段查表進行灰度變換，包括以下步驟：

步驟21，將所述灰度映射查找表拆分為M個子查找表；M＝L/N，M值會向上取整，其中，L為所述灰度映射查找表的大小，N為預設的并行度；

步驟22，通過像素灰度值的低位字節對M個大小為N的子查找表進行查表；

步驟23，通過高位字節對M個查表結果進行篩選，最終獲得查表數據作為灰度變換的結果。

優選地，所述緩沖器中緩沖單元大小為N個像素；所述緩沖器配備有4個讀取端口和4個寫入端口。

優選地，緩沖器支持直接使用序號對其中的緩沖單元進行讀寫；緩沖器與運算部件同步運行。

本發明的另一方面，提出了一種并行圖像色彩增強裝置，該裝置包括局部存儲器、訪存控制單元、緩沖器、并行算術邏輯單元ALU、并行乘累加器MAC、狀態機、數據交織單元SHU；