专利名称：：基于s3c2440a的真彩色图像采集方法
技术领域：
：本发明涉及一种在嵌入式系统中实现真彩色图像采集和处理的方法，用于多功能便携式控制系统中进行高分辨率、高精度图像采集及处理。
背景技术：
：目前常用的图像采集系统，大多以通用计算机为平台或者起辅助处理作用，在微型化、便携式和无线远程传输等方面存在着不足。有些专门设计的系统通常需要各种芯片结合来实现，系统比较复杂，在控制、监视或管理方面也不够灵活，功能也比较单一。嵌入式技术已经成当前最热门、最具发展前景的IT应用领域之一。三星公司的S3C2440A使用ARM920T内核，主频是400M，最高处理速度为533MHz，是同类嵌入式CPU中最快的--款，并兼有低功耗、高度集成等特性。它集成了一个摄像头接口(CAMIF)。CAMIF支持ITURBT.601/656YCbCr8-位标准的图像数据输入，最大可采样4096x4096像素的图像，其图像采集模块简单，硬件电路容易实现，可实现在微系统中监控图像变化以及远程传输。但是该接口默认的视频输入格式ITURBT.601/656规范，不能直接对真彩色图像数据(RawRGB格式)进行采集处理。对于通用的ITURBT.601/656标准图像，虽然具有较好视觉效果，数据量小等特点，但是对于精度要求比较高的图像分析和识别，在经过数字RGB-YCbCr-RGB转换之后，会丢失很多原有的颜色信息，影响结果的真实性。
发明内容针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种利用S3C2440A提供的图像采集通道，使用并口将数据采集到内存后进行处理，没有任何失真的得到原始图像，实现了高分辨率(最高可达1600万像素)真彩色(RawRGB格式)图像数据的采集的方法。本发明的目的是这样实现的一种基于S3C2440A的真彩色图像采集方法，包括如下步骤(1)利用S3C244()A的摄像头接口，将采集到的数据按y，cb，cr三个地址空间来存放，存放规则为将与ITU-RBT.601/656规范中的与Y数据对应的R或G或B数据存放到y空间；将与ITU-RBT.601/656规范中的与Cb数据对应的R或G或B数据存放到cb空间；将与ITU-RBT.601/656规范中的与Cr数据对应的R或G或B数据存放到cr空间；(2)将上述三个地址空间的数据按如下规则进行整理，其整理规则为将y，cb,cr三个空间中的R，G,B颜色数据分别抽取出来，抽取出来后放入循环缓冲区，再利用旁边其他的像素，为每个基色像素计算出其余两色的值进行颜色插值(Colorinterpolation),从而得到24位真彩色图像数据。相比现有技术，本发明具有如下优点1、能够实时的采集和处理高分辨率、高精度的真彩色图像，并且处理速度快；2、由于数据量大，处理过程复杂，当多个进程并发时，很可能引发"竞态"造成死锁，本设计将数据放入循环缓冲区，设计恰当的任务队列和延时进行调度，从而避免了死锁的出现，系统可以同时执行其他任务，运行稳定；3、可实现对图像变化的远程监控，具有微型化、便携化和智能控制等特点；4、本设计系统结构简单，运行稳定，可以同时实现多个功能要求。图l是系统工作流程示意图2是数据存放到y，cr，cb三个空间的分布示意图3是数据抽取示意图4是数据插值示意图。具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一歩说明如图1所示，一种基于S3C2440A的真彩色图像采集方法，以300万像素为例，包括如下步骤(1)利用S3C2440A的摄像头接口提供的通道，将采集到的数据存放到y，cb，cr三个地址空间，存放规则为将与ITU-RBT.601/656规范中的与Y数据对应的R或G或B数据存放到y空间；将与ITU-RBT.601/656规范中的与Cb数据对应的R或G或B数据存放到cb空间；将与ITU-RBT.601/656规范中的与Cr数据对应的R或G或B数据存放到cr空间。例如对于默认的ITURBT.601/656(YCrCb4:2:2)格式，摄像头接口采集到Y，Cr，Cb数据后存放在y，cr,cb三个空间的数据分布如图2所示。(2)摄像头输出为RawRGB格式，R，G，B输出顺序可以通过相应的寄存器进行设置。例如设置摄像头输出R，G，B数据顺序是-第一行Rl1Gi2Rl3Gi4Ri5Gi6Rl7Gl8Rl9Gi10RiiiGl12......Rlm......第一行G2iB22G23B24G25B26G27B;28G29B210G;2uB212......B2n1......第二行R3IG32R33G34R35G36R37G38R3<)G3"IR311G312............第j行Rj1Gj2Rj3Gj4Rj5Gj6Rj7Gj8Rj9Gj10Rj11Gj12......Gjm......m<=1536;j<=2048;因此，RGB数据采集到y，cr，cb空间后，遵循一定的规则存放，例如y空间存放的数据格式如下(2048*768):<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>k<=768(3)将上述三个区的数据按如下规则进行整理，其整理的抽取规则为将y,cb，cr三个空间中的R，G，B颜色数据分别抽取出来，抽取出来后放入循环缓冲区，再利用旁边其他的像素，为每个基色像素计算出其余两色的值进行颜色插值，从而得到24位真彩色图像数据。申请一块3MB的连续物理空间，用来存放DMA传输的图像数据。通过以下过程将得到的数据进行整理将y,cr，cb三个内存空间内的R，G,B数据分别按图3所示的格式抽取出来，存放至Jconverter—r，converter_gl，converter—g2，converter一bl，converter一b2空间中，再将converter—gl与converter_g2中的G数据交叉整合在一起存放到converter_g空间，将converter—bl与converter—b2中的B数据交叉整合在一起存放到converter—b空间。经过上述运算，将R，G，B三种颜色数据值分别放在三个空间converter一r，converter—g，converter—b中，再将抽取出来的每个8位的单色R，G，B与相邻R，G，B数据进行颜色插值，为每个基色像素计算出其余两色的值，即每个象素用24位来表示，从而得到24位真彩色图像。参见图4所示。对于在中断上下文中处理数据量庞大的图像数据来说，几个进程同时访问同一块内存空间时容易造成死锁。本设计将数据放入循环缓冲区，设计恰当的任务队列和延时，从而避免了死锁的出现。这种方式具有清晰度高，准确度高，处理速度快等特点。获得图像数据后，可以直接在matlab下进行显示处理，也可以处理形成计算机可以识别的特定格式的文件。例如加入BMP文件头信息块、图像描述信息块等，形成BMP内存文件映像，然后在计算机上的通用图像处理软件进行显示处理。利用S3C2440A提供的图像采集通道将数据采集到内存，此时采集到的RawRGB格式的图像数据存放顺序是不规则的，不能直接生成真彩色图像，但是有一定的规律，通过处理可以毫无失真的恢复为原始的图像数据格式。因此，本发明采用了这样一种方法即申请循环缓冲区，设置一定的时间等待后，再进行处理，这样就避免了图像采集和用户空间处理和拷贝的并发问题。使用延时函数进行延时，驱动程序使用等待队列等待数据处理，确保在一段时间后一定运行该驱动程序，由于在中断服务程序中不能使用唤醒函数来唤醒休眠的进程，因此可以通过设置超时时间，使进程休眠到该时间时就会因超时而被唤醒。延时时间通过多次试验确定(根据系统任务多少和数据量大小不同来确定合适的值)，这样可以充分利用系统资源，并行执行各个任务，提高了处理速度。权利要求1.基于S3C2440A的真彩色图像采集方法，包括如下步骤(1)利用S3C2440A的摄像头接口，将采集到的数据按y，cb，cr三个地址空间来存放，存放规则为将与ITU-RBT.601/656规范中的与Y数据对应的R或G或B数据存放到y空间；将与ITU-RBT.601/656规范中的与Cb数据对应的R或G或B数据存放到cb空间；将与ITU-RBT.601/656规范中的与Cr数据对应的R或G或B数据存放到cr空间；(2)将上述三个地址空间的数据按如下规则进行整理，其整理规则为将y，cb，cr三个空间中的R，G，B颜色数据分别抽取出来，抽取出来后放入循环缓冲区，再利用旁边其他的像素，为每个基色像素计算出其余两色的值进行颜色插值，从而得到24位真彩色图像数据。2.根据权利要求1所述的基于S3C2440A的真彩色图像采集方法，其特征在于所述摄像头输出的数据格式为RawRGB，S3C2440A摄像头接口的视频信号输入格式为ITU-RBT.601/656规范。全文摘要本发明提供一种基于S3C2440A的真彩色图像采集方法，它是利用S3C2440A的摄像头接口采集真彩色图像(RawRGB格式)，将采集到的R，G，B数据存放到y，cb，cr三个地址空间；由于数据存放的位置有规律，将上述三个空间的数据进行抽取；再进行颜色插值，即可得到24位真彩色图像数据。本发明方法能够实时的采集高分辨率、高精度的真彩色图像，并且处理速度快。该方法可实现对图像微弱变化的实时远程监测，系统结构简单，具有微型化、便携化和智能控制等特点。常见的具有图像采集功能的微处理器(DSP，ARM等)的内部逻辑单元都具有类似设计，因此该方案可广泛应用与其他图像采集设备中，具有一定的通用性。文档编号H04N1/60GK101170633SQ20071009301公开日2008年4月30日申请日期2007年11月21日优先权日2007年11月21日发明者侯文生,侯长军,彭承琳,赵德春,赵明玺,霍丹群申请人:重庆大学