用于處理vga格式圖像的方法及其系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種用于處理VGA格式圖像的系統(tǒng)，包括圖像傳感器，用于采集格式為VGA的靜態(tài)圖像的源數(shù)據(jù)；源數(shù)據(jù)存儲器，輸入端與所述圖像傳感器連接，用于存儲所述源數(shù)據(jù)；微控制器，輸入端與所述源數(shù)據(jù)存儲器的輸出端連接，用于逐行讀取所述單行源數(shù)據(jù)，并逐行對所述單行源數(shù)據(jù)依次進行插值運算和壓縮處理，最后生成單行成像數(shù)據(jù)并逐行輸出，這種用于處理VGA格式圖像的方法及其系統(tǒng)在圖像質(zhì)量與圖像數(shù)據(jù)量做出平衡，體現(xiàn)其低成本和適用性，將其應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)的圖像采集節(jié)點能提高物聯(lián)網(wǎng)的性能，有助于物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用和推廣。
【專利說明】用于處理VGA格式圖像的方法及其系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及圖像處理【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種用于處理VGA格式圖像的方法及其系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，圖像數(shù)據(jù)的采集、壓縮、存儲，傳輸有了更大的需求，特別是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的興起，對于節(jié)點圖像數(shù)據(jù)的處理有了更高的要求。在現(xiàn)有技術(shù)中，對于圖像數(shù)據(jù)的處理基本上分為兩種方法:第一種方法是圖像數(shù)據(jù)的采集、壓縮、存儲完全由專門用于處理圖像的硬件實現(xiàn)，這種方法的優(yōu)點是處理速度快，但也具有可裁剪性差，價格高等缺點；第二種方法是由硬件和軟件兩個部分，硬件部分包括微處理單元，圖像感光處理單元、存儲單元和傳輸單元，圖像感光處理單元獲得的源數(shù)據(jù)一般數(shù)據(jù)量都很大，比如10萬像素CIF格式(352*288，單幀數(shù)據(jù)約100KB)，30萬像素VGA格式(640*480，單幀數(shù)據(jù)約300KB)，130萬像素SVGA格式(1280*1024，單幀數(shù)據(jù)約1300KB)，像素越高數(shù)據(jù)量越大，因此，對于圖像處理一般要求微處理單元有較高的主頻，存儲單元都較大的容量，軟件部分主要是對圖像數(shù)據(jù)做一定的壓縮，以適合于網(wǎng)絡(luò)的傳輸，目前利用第二種方法對圖像進行處理的微處理單元采用最多的是DSP，存儲單元采用擴展SDRAM(—般4MB以上)，這種圖像處理裝置的優(yōu)點是采集處理速度較快，適用于高像素圖像感光處理單元，缺點是價格較高，一般成本在200元以上，在物聯(lián)網(wǎng)中對于采集的圖像像素的要求并不是很高，一般30萬像素的VGA格式圖像足以滿足大部分設(shè)備的使用要求，那么對于物聯(lián)網(wǎng)圖像采集多節(jié)點的應(yīng)用，節(jié)點的成本過高不利于物聯(lián)網(wǎng)的推廣和應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:由于現(xiàn)有技術(shù)中對于30萬像素的VGA格式圖像的處理方法和系統(tǒng)成本太高，不適合作為物聯(lián)網(wǎng)中的圖像采集節(jié)點，阻礙了物聯(lián)網(wǎng)的推廣和應(yīng)用，本發(fā)明提供了一種用于處理VGA格式圖像的方法及其系統(tǒng)來替代物聯(lián)網(wǎng)中的原始的圖像采集節(jié)點。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種用于處理VGA格式圖像的方法，基于圖像傳感器、源數(shù)據(jù)存儲器、微控制器以及內(nèi)置于微控制器中的系統(tǒng)軟件，包括以下步驟
Ca)控制圖像傳感器采集一幀格式為VGA的靜態(tài)圖像的源數(shù)據(jù)并將所述源數(shù)據(jù)存入所述源數(shù)據(jù)存儲器；
(b)所述微控制器在源數(shù)據(jù)存儲器中從所述源數(shù)據(jù)的幀頭開始逐行讀取單行源數(shù)據(jù)；
(c)所述微控制器依次對所述單行源數(shù)據(jù)進行插值運算，生成單行RGB24格式數(shù)據(jù)； Cd)所述微控制器采用JPEG2000標準壓縮算法依次對單行RGB24格式數(shù)據(jù)進行處理，
生成單行成像數(shù)據(jù)并輸出。
[0005]一幀格式為VGA的靜態(tài)圖像的像素大概為30萬(640*480)，源數(shù)據(jù)大小為307200Byte，則單行源數(shù)據(jù)的大小為640 Byte，經(jīng)過插值運算后的單行RGB24格式數(shù)據(jù)的大小為640 Byte*3=1920 Byte，對源數(shù)據(jù)進行逐行插值運算、壓縮和輸出，無需依靠價格較高、處理速度較快的處理器便可實現(xiàn)30萬圖像數(shù)據(jù)的采集、存儲、壓縮和輸出，在圖像質(zhì)量與圖像數(shù)據(jù)量做出平衡，體現(xiàn)其低成本和適用性，適用于物聯(lián)網(wǎng)圖像采集節(jié)點的需求。
[0006]具體的，所述微控制器具有容量大小為64K的內(nèi)部存儲器、插值模塊和壓縮模塊，所述步驟(b)、(c)和(d)中，
第一步，所述微控制器從源數(shù)據(jù)的幀頭開始一次性讀取第一單行源數(shù)據(jù)和第二單行源數(shù)據(jù)，所述插值模塊對第一單行源數(shù)據(jù)和第二單行源數(shù)據(jù)進行插值運算，生成第一單行RGB24格式數(shù)據(jù)和第二單行RGB24格式數(shù)據(jù)，并將所述第一單行RGB24格式數(shù)據(jù)和第二單行RGB24格式數(shù)據(jù)存入所述內(nèi)部存儲器中；
第二步，壓縮模塊從所述內(nèi)部存儲器中讀取第一單行RGB24格式數(shù)據(jù)并進行壓縮處理，生成第一單行成像數(shù)據(jù)并輸出，同時所述微控制器讀取第三單行源數(shù)據(jù)，所述插值模塊對第三單行源數(shù)據(jù)進行插值運算，生成第三單行RGB24格式數(shù)據(jù)并存入內(nèi)部存儲器中；
第三步，按照上述第二步依次對每一行單行源數(shù)據(jù)進行處理和輸出；
由于逐行對單行源數(shù)據(jù)進行處理并及時輸出，每一單行RGB24格式數(shù)據(jù)存入內(nèi)部存儲器中后很快便會被壓縮模塊所讀取并進行壓縮處理，那么單行RGB24格式數(shù)據(jù)在內(nèi)部存儲器中的存儲時間的需求極短，64K的內(nèi)部存儲器足以應(yīng)付，這也充分說明這種用于處理VGA格式圖像的方法對于微控制器的硬件要求很低，從而降低整個所需系統(tǒng)的成本。
[0007]進一步說明的是，所述步驟(a)和步驟(b)還具有步驟
(a-1-b)所述微控制器讀取單行數(shù)據(jù)源前確認其行數(shù)，如果行數(shù)< 480則進行讀取，如果行數(shù)> 480則不讀取，這樣可以及時結(jié)束對于一幀格式為VGA的靜態(tài)圖像的源數(shù)據(jù)，便于處理下一幀，提高處理效率。
[0008]為了能滿足用戶對于最終圖像的應(yīng)用需求，充分發(fā)揮其在物聯(lián)網(wǎng)中的作用，所述步驟(d)中，所述單行成像數(shù)據(jù)的輸出方式為輸出至SD卡、通過串口輸出和/或通過以太網(wǎng)傳輸。
[0009]作為優(yōu)選，將所述微控制器通過以太網(wǎng)或者串口與上位機連接，其特征在于:所述步驟(a)中，直接通過所述微控制器上的按鍵控制所述圖像傳感器開始采集源數(shù)據(jù)或者通過上位機向微控制器發(fā)出開始指令，所述微控制器再控制所述圖像傳感器開始采集源數(shù)據(jù)。
[0010]進一步地，所述步驟(a)前還具有步驟
初始化，通過上位機設(shè)置單行成像數(shù)據(jù)的輸出方式、源數(shù)據(jù)的格式和壓縮比率。
[0011]—種用于處理VGA格式圖像的系統(tǒng),包括
圖像傳感器，用于采集格式為VGA的靜態(tài)圖像的源數(shù)據(jù)；
源數(shù)據(jù)存儲器，輸入端與所述圖像傳感器連接，用于存儲所述源數(shù)據(jù)；
微控制器，輸入端與所述源數(shù)據(jù)存儲器的輸出端連接，用于逐行讀取所述單行源數(shù)據(jù)，并逐行對所述單行源數(shù)據(jù)依次進行插值運算和壓縮處理，最后生成單行成像數(shù)據(jù)并逐行輸出。
[0012]作為優(yōu)選，所述微控制器為STM32F103系列單片機，市場價格約16元人民幣，所述微控制器包括 插值模塊，用于對單行源數(shù)據(jù)進行插值運算，生成單行RGB24格式數(shù)據(jù)；
壓縮模塊，用于對單行RGB24格式數(shù)據(jù)并進行壓縮處理，生成單行成像數(shù)據(jù)；
容量大小為64K的內(nèi)部存儲器，用于存儲單行RGB24格式數(shù)據(jù)并提供于所述壓縮模塊讀取。
[0013]所述圖像傳感器為0V7670感光芯片，市場價格約7元人民幣，所述0V7670感光芯片的SCCB接口與所述微控制器的配置端口連接，所述0V7670感光芯片的VSYNC引腳、HREF引腳和PCLK引腳與所述微控制器的控制端口連接，所述源數(shù)據(jù)存儲器為AL440存儲單元，市場價格約10元人民幣，所述0V7670感光芯片的八位圖像數(shù)據(jù)接口、所述AL440存儲單元的八位數(shù)據(jù)接口和所述微控制器的數(shù)據(jù)接口依次連接，所述AL440存儲單元的數(shù)據(jù)使能接口與所述微控制器的控制端口連接，這樣一套系統(tǒng)的總共價格約為33元人民幣，相較于現(xiàn)有的200元人民幣的設(shè)備，成本已經(jīng)相當(dāng)?shù)土?，正是基于這種用于處理VGA格式圖像的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上的新穎設(shè)計而達成的，促使它成為物聯(lián)網(wǎng)的采集圖像節(jié)點的第一選擇，為充分發(fā)揮物聯(lián)網(wǎng)的效能提供條件。
[0014]具體的，所述微控制器還具有SD卡傳輸接口、UART串口和以太網(wǎng)接口，用作所述單行成像數(shù)據(jù)的輸出端口。
[0015]本發(fā)明的有益效果是，這種用于處理VGA格式圖像的方法及其系統(tǒng)對源數(shù)據(jù)進行逐行插值運算、壓縮和輸出，數(shù)據(jù)只在微控制器中做短暫停留，不會造成大數(shù)據(jù)量的累計，基于此無需依靠價格較高、處理速度較快、存儲容量較大的微控制器便可實現(xiàn)30萬圖像數(shù)據(jù)的采集、存儲、壓縮和輸出，在圖像質(zhì)量與圖像數(shù)據(jù)量做出平衡，體現(xiàn)其低成本和適用性，將其應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)的圖像采集節(jié)點能提高物聯(lián)網(wǎng)的性能，有助于物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用和推廣。
[0016]【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
[0018]圖1是本發(fā)明用于處理VGA格式圖像的系統(tǒng)的最優(yōu)實施例的框架示意圖。
[0019]圖2是本發(fā)明用于處理VGA格式圖像的方法的最優(yōu)實施例的流程圖。
[0020]
【具體實施方式】
[0021]現(xiàn)在結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細的說明。這些附圖均為簡化的示意圖，僅以示意方式說明本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本發(fā)明有關(guān)的構(gòu)成。
[0022]如圖1所示，本發(fā)明提供了一種用于處理VGA格式圖像的系統(tǒng)，包括 圖像傳感器，為0V7670感光芯片，用于采集格式為VGA的靜態(tài)圖像的源數(shù)據(jù)；
源數(shù)據(jù)存儲器，為AL440存儲單元，0V7670感光芯片的八位圖像數(shù)據(jù)接口與AL440存
儲單元的八位數(shù)據(jù)接口連接，用于存儲源數(shù)據(jù)；
微控制器，AL440存儲單元的八位數(shù)據(jù)接口和微控制器的數(shù)據(jù)接口連接，用于逐行讀取單行源數(shù)據(jù)，微控制器為STM32F103系列單片機，微控制器包括
插值模塊，用于對單行源數(shù)據(jù)進行插值運算，生成單行RGB24格式數(shù)據(jù)；
壓縮模塊，用于對單行RGB24格式數(shù)據(jù)并進行壓縮處理，生成單行成像數(shù)據(jù)； SD卡傳輸接口、UART串口和以太網(wǎng)接口，用作單行成像數(shù)據(jù)的輸出端口 ；
容量大小為64K的內(nèi)部存儲器，用于存儲單行RGB24格式數(shù)據(jù)并提供于壓縮模塊讀
取；
按鍵，用于啟動體統(tǒng)開始工作；
0V7670感光芯片的SCCB接口與微控制器的配置端口連接，0V7670感光芯片的VSYNC引腳、HREF引腳和PCLK引腳與微控制器的控制端口連接，AL440存儲單元的數(shù)據(jù)使能接口與微控制器的控制端口連接。
[0023]如圖2所示，一種用于處理VGA格式圖像的方法，包括以下步驟
第一步，初始化，通過上位機設(shè)置單行成像數(shù)據(jù)的輸出方式、源數(shù)據(jù)的格式和壓縮比
率；
第二步，啟動運行，直接通過微控制器上的按鍵或者通過上位機向微控制器發(fā)出開始指令，微控制器再控制圖像傳感器開始采集一幀格式為VGA的靜態(tài)圖像的源數(shù)據(jù)并將源數(shù)據(jù)存入源數(shù)據(jù)存儲器；
第三步，插值運算，微控制器從源數(shù)據(jù)的幀頭開始一次性讀取第一單行源數(shù)據(jù)和第二單行源數(shù)據(jù)，插值模塊對第一單行源數(shù)據(jù)和第二單行源數(shù)據(jù)進行插值運算，生成第一單行RGB24格式數(shù)據(jù)和第二單行RGB24格式數(shù)據(jù)，并將第一單行RGB24格式數(shù)據(jù)和第二單行RGB24格式數(shù)據(jù)存入內(nèi)部存儲器中；
第四步，壓縮，壓縮模塊從內(nèi)部存儲器中讀取第一單行RGB24格式數(shù)據(jù)并進行壓縮處理，生成第一單行成像數(shù)據(jù)并輸出，同時微控制器讀取第三單行源數(shù)據(jù)，插值模塊對第三單行源數(shù)據(jù)進行插值運算，生成第三單行RGB24格式數(shù)據(jù)并存入內(nèi)部存儲器中；
第五步，重復(fù)第三步和第四步，完成圖像處理并輸出，微控制器讀取單行數(shù)據(jù)源前確認其行數(shù)，如果行數(shù)< 480則進行讀取，如果行數(shù)> 480則不讀取，按照上述步驟依次對每一行單行源數(shù)據(jù)進行處理和輸出，單行成像數(shù)據(jù)的輸出方式為輸出至SD卡、通過串口輸出和/或通過以太網(wǎng)傳輸。
[0024]以上述依據(jù)本發(fā)明的理想實施例為啟示，通過上述的說明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本項發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進行多樣的變更以及修改。本項發(fā)明的技術(shù)性范圍并不局限于說明書上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來確定其技術(shù)性范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種用于處理VGA格式圖像的方法，基于圖像傳感器、源數(shù)據(jù)存儲器、微控制器以及內(nèi)置于微控制器中的系統(tǒng)軟件，其特征在于:包括以下步驟 Ca)控制圖像傳感器采集一幀格式為VGA的靜態(tài)圖像的源數(shù)據(jù)并將所述源數(shù)據(jù)存入所述源數(shù)據(jù)存儲器； (b)所述微控制器在源數(shù)據(jù)存儲器中從所述源數(shù)據(jù)的幀頭開始逐行讀取單行源數(shù)據(jù)； (c)所述微控制器依次對所述單行源數(shù)據(jù)進行插值運算，生成單行RGB24格式數(shù)據(jù)； Cd)所述微控制器采用JPEG2000標準壓縮算法依次對單行RGB24格式數(shù)據(jù)進行處理，生成單行成像數(shù)據(jù)并輸出。
2.如權(quán)利要求1所述的用于處理VGA格式圖像的方法，所述微控制器具有容量大小為64K的內(nèi)部存儲器、插值模塊和壓縮模塊，其特征在于:所述步驟(b)、(c)和(d)中， 第一步，所述微控制器從源數(shù)據(jù)的幀頭開始一次性讀取第一單行源數(shù)據(jù)和第二單行源數(shù)據(jù)，所述插值模塊對第一單行源數(shù)據(jù)和第二單行源數(shù)據(jù)進行插值運算，生成第一單行RGB24格式數(shù)據(jù)和第二單行RGB24格式數(shù)據(jù)，并將所述第一單行RGB24格式數(shù)據(jù)和第二單行RGB24格式數(shù)據(jù)存入所述內(nèi)部存儲器中； 第二步，壓縮 模塊從所述內(nèi)部存儲器中讀取第一單行RGB24格式數(shù)據(jù)并進行壓縮處理，生成第一單行成像數(shù)據(jù)并輸出，同時所述微控制器讀取第三單行源數(shù)據(jù)，所述插值模塊對第三單行源數(shù)據(jù)進行插值運算，生成第三單行RGB24格式數(shù)據(jù)并存入內(nèi)部存儲器中； 第三步，按照上述第二步依次對每一行單行源數(shù)據(jù)進行處理和輸出。
3.如權(quán)利要求2所述的用于處理VGA格式圖像的方法，其特征在于:所述步驟(a)和步驟(b)還具有步驟 (a-1-b)所述微控制器讀取單行數(shù)據(jù)源前確認其行數(shù)，如果行數(shù)< 480則進行讀取，如果行數(shù)> 480則不讀取。
4.如權(quán)利要求3所述的用于處理VGA格式圖像的方法，其特征在于:所述步驟(d)中，所述單行成像數(shù)據(jù)的輸出方式為輸出至SD卡、通過串口輸出和/或通過以太網(wǎng)傳輸。
5.如權(quán)利要求4所述的用于處理VGA格式圖像的方法，將所述微控制器通過以太網(wǎng)或者串口與上位機連接，其特征在于:所述步驟(a)中，直接通過所述微控制器上的按鍵控制所述圖像傳感器開始采集源數(shù)據(jù)或者通過上位機向微控制器發(fā)出開始指令，所述微控制器再控制所述圖像傳感器開始采集源數(shù)據(jù)。
6.如權(quán)利要求4所述的用于處理VGA格式圖像的方法，其特征在于:所述步驟(a)前還具有步驟 初始化，通過上位機設(shè)置單行成像數(shù)據(jù)的輸出方式、源數(shù)據(jù)的格式和壓縮比率。
7.一種用于處理VGA格式圖像的系統(tǒng)，運用如權(quán)利要求1飛任一項所述的用于處理VGA格式圖像的方法對VGA格式圖像進行處理，其特征在于:包括 圖像傳感器，用于采集格式為VGA的靜態(tài)圖像的源數(shù)據(jù)； 源數(shù)據(jù)存儲器，輸入端與所述圖像傳感器連接，用于存儲所述源數(shù)據(jù)； 微控制器，輸入端與所述源數(shù)據(jù)存儲器的輸出端連接，用于逐行讀取所述單行源數(shù)據(jù)，并逐行對所述單行源數(shù)據(jù)依次進行插值運算和壓縮處理，最后生成單行成像數(shù)據(jù)并逐行輸出。
8.如權(quán)利要求7所述的用于處理VGA格式圖像的系統(tǒng)，其特征在于:所述微控制器為STM32F103系列單片機，所述微控制器包括 插值模塊，用于對單行源數(shù)據(jù)進行插值運算，生成單行RGB24格式數(shù)據(jù)； 壓縮模塊，用于對單行RGB24格式數(shù)據(jù)并進行壓縮處理，生成單行成像數(shù)據(jù)； 容量大小為64K的內(nèi)部存儲器，用于存儲單行RGB24格式數(shù)據(jù)并提供于所述壓縮模塊讀取。
9.如權(quán)利要求8所述的用于處理VGA格式圖像的系統(tǒng)，其特征在于:所述圖像傳感器為0V7670感光芯片，所述0V7670感光芯片的SCCB接口與所述微控制器的配置端口連接，所述0V7670感光芯片的VSYNC引腳、HREF引腳和PCLK引腳與所述微控制器的控制端口連接，所述源數(shù)據(jù)存儲器為AL440存儲單元，所述0V7670感光芯片的八位圖像數(shù)據(jù)接口、所述AL440存儲單元的八 位數(shù)據(jù)接口和所述微控制器的數(shù)據(jù)接口依次連接，所述AL440存儲單元的數(shù)據(jù)使能接口與所述微控制器的控制端口連接。
10.如權(quán)利要求9所述的用于處理VGA格式圖像的系統(tǒng)，其特征在于:所述微控制器還具有SD卡傳輸接口、UART串口和以太網(wǎng)接口，用作所述單行成像數(shù)據(jù)的輸出端口。
【文檔編號】H04N1/40GK103929569SQ201410153752
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年4月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月16日
【發(fā)明者】任志敏, 劉子明 申請人:常州紡織服裝職業(yè)技術(shù)學(xué)院