基于双路摄像头视频拼接的缓存与显示的装置与方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及图像处理和显示领域，属于双路摄像头视频拼接后的缓存与显示范畴。
技术背景
[0002]随着半导体传感技术的快速发展，使用高帧频，大面阵CCD相机来获取高质量、高分辨率的图像数据越来越广泛。以分辨率为2Kx2K，帧频200f/s，24bit的相机为例，其图像数据流达到2.5G/s，这对图像的高速缓存提出了挑战。因此，必须采用合理的高速图像缓存机制进行缓存。
[0003]用于视频或图像缓存的常用介质通常有三种:第一种是SRAM，其操作简单，但是价格昂贵且容量有限；第二种是SDRAM，虽然在价格与容量上得到了改进，但是需要进行刷新、预充电等操作，控制难度却增大了 ；又由于数据只能在上升沿到来时刻进行传输，其传输带宽受到时钟的限制；第三种是DDR SDRAM，时钟上升沿与下降沿都可以进行数据传输，因此其数据带宽大大增加，又由于其价格不高，性价比高，是目前高速缓存的最受欢迎的介质。对于视频或图像高速缓存实现方案也主要分为三种:第一种是双口 RAM，虽然传输速度高，且能够进行随机存储，但是其需要独立的地址产生器控制数据读写；第二种是高速SRAM，虽然可以同样达到很高的传输速度，且可以通过三态门来控制数据的读写，但是其切换电路控制比较复杂；第三种是FIFO方式，数据从FIFO的一端读入，从另一端读出，即先入先出，不需要用户提供地址产生器以及复杂的控制，但是容量扩展性却不灵活。
[0004]对于单路摄像头，从采集图像数据开始，经过数据缓存，最后由VGA等显示设备实时显示。这一过程常常采用乒乓存储技术。乒乓操作是常用于对数据流控制的处理方法，常常应用于流水线式算法，完成数据的无缝缓冲与处理。然而对于能够同步输出数据的双路摄像头来说，如何在原有单路摄像头缓存显示装置的基础上应用乒乓缓存技术实现实时显示，如何在节省电路资源的基础上保证视频的质量与效果的方面上，还是存在很大的挑战。
【发明内容】
[0005]为克服现有技术的不足，本发明旨在提出一种基于双路摄像头视频拼接的缓存显示简易装置，能够在单路摄像头视频缓存显示装置的基础上，通过对电路的简单修改便可实时显示双路摄像头产生并经过拼接处理后的视频，适合硬件实现，既节省电路设计开发的时间与精力，又节约宝贵的硬件资源。为此，本发明采取的技术方案是，基于双路摄像头视频拼接的缓存与显示的装置，结构为:摄像头I 201与摄像头2 202同时将行像素对应输出到缓存FIF01_1 203与缓存FIF02 205中；对于缓存FIF01_1 203来说，其输入频率与输入数据宽度与摄像头I 201输出像素的频率及输出数据宽度相同，而其输出频率及输出数据宽度与拼接处理单元206的输入频率及输入数据宽度一致；而对于缓存FIFOl 204与缓存FIF02 205的时钟频率来说，缓存FIF02 205的输入频率与摄像头2 202输出数据频率一致，而输出频率与拼接处理单元206的输入数据频率相同，而缓存FIFOl 204的输入与输出时钟频率都与拼接处理单元206的输入数据频率相同；对于缓存FIFOl 204与缓存FIF02 205的输入数据宽度来说，缓存FIF02 205的输入数据宽度与摄像头输出数据宽度一致，输出数据宽度与拼接处理单元206的输入数据宽度一致，而缓存FIFOl 204的输入与输出数据宽度都与拼接处理单元206的输入数据宽度一致；拼接处理单元206的输入输出频率以及输入输出数据宽度都与DDR 208的一致；缓存FIF01_1 203输出到缓存FIFOl204 ;缓存FIF01204与缓存FIF02205向拼接处理单元206写入数据；在数据经过拼接处理单元206计算后，再输入到内存DDR208进行缓存，在内存DDR控制器的控制下，内存DDR208中的一行像素信息首先写入缓存FIF03 209中，然后再从缓存FIF03 209读出并写入VGA显示设备，与此同时，DDR向缓存FIF04 210缓存另一行像素信息，缓存FIF03 209读空后，FIF04 210写满，此时再从缓存FIF04 210读出像素信息到VGA显示设备，同时内存DDR向缓存FIF03 209写入下一行像素；以此类推。
[0006]基于双路摄像头视频拼接的缓存与显示方法，利用前述装置实现，并包括如下步骤:对于缓存FIFOl 204与缓存FIF02 205向拼接处理单元206写入数据的方式是使用乒乓存储，当两行不同的数据存储在缓存FIF01_1 203与缓存FIF02 205后，一旦摄像头输出进入消隐区，第一行像素信息从缓存FIF02 205中读出，与此同时，缓存FIF01_1 203向缓存FIFOl 204写入另外图像的一行像素信息，这两个同步的过程所用的时间是一致；当缓存像素信息传送到拼接处理单元206完毕后，缓存FIFOl 204立即向拼接处理单元206写入另外图像的第一行数据，此时缓存FIF01_1 203与缓存FIF02 205都处于空状态，然后等待摄像头1201与摄像头2 202向缓存FIF01_1 203与缓存FIF02 205缓存第二行的像素信息，以此类推；
[0007]数据经过拼接处理单元206计算后，再输入到内存DDR 208进行缓存，此过程为基于内存DDR 208的片内乒乓存储，即在内存DDR 208中开辟两个大小相同的空间，每个空间大小需要能够存储一帧图像，空间内存I与空间内存2为能够容纳一帧图像大小的存储空间。首先在内存DDR 208中缓存一帧的图像，当空间内存I缓存一帧图像完毕后，即与空间内存2进行读写乒乓缓存:即从空间内存I读出一行像素后，接着立即向空间内存2写入另一行像素信息，当数据从空间内存I读空后，此时空间内存2也写满数据，此时立即向空间内存I写数据，从空间内存2读数据。
[0008]与已有技术相比，本发明的技术特点与效果:
[0009]本发明基于单路摄像头的视频缓存与显示装置与方法，在此基础上经过简单的电路修改，即可用于显示双路摄像头产生并经过拼接的视频。此方式简单易行，不需要过多的缓存单元，也不需要复杂的控制流信号。避免了投入过多的设计精力，且电路简单，节省资源，非常适用于硬件实现。
【附图说明】
[0010]图1 一路摄像头视频缓存显示装置。
[0011]图2双路路摄像头视频拼接缓存显示装置。
[0012]图3DDR片内乒乓存储。
【具体实施方式】
[0013]本发明提出的基于双路摄像头视频拼接的缓存与显示的装置:
[0014]对于能够同时输出图像数据的双路摄像头设备，仅在单路摄像头缓存显示图像的设备基础上，添加一个FIFO来缓存行像素，再经过拼接运算处理，既可以实时输出拼接后的视频。
[0015]基本的基于单路摄像头的视频缓存与显示装置如图1所示，101为摄像头设备，FIFOl 102与FIF02 103为行缓存存储，利用乒乓缓存的方式通过DDR控制器104将行数据写入DDR 105，数据经过DDR缓存后，FIF03 106与FIF04 107同样以乒乓存储的方式从DDR中读出缓存像素数据，最后由显示设备VGA 108按照一定的帧频显示出视频数据。而对于双路摄像头的视频拼接缓存与显示装置如图2所示，仅在单路摄像头视频缓存与显示的基础上增加了缓存FIF01_1 202和拼接运算单元205，摄像头I 201与摄像头2 202同步输出有效像素，且输出的图像分辨率以及帧频一致。两个摄像头设备首先同时将不同图像的一行缓存在FIF01_1 203以及FIF02 205中，延迟一段时间后FIF01_1 203中的信息在缓存到FIFOl 204中，这样就将图像行像素信息的同步输出转换为异步输出，接下来的缓存方式如单路摄像头视频缓存与显示装置类似，依然利用乒乓缓存的方式直到最后能够实时显不视频?目息。
[0016]本发明提出的基于双路摄像头视频拼接的缓存与显示的方法:
[0017]对于常用的单路摄像头的视频缓存与显示方式来说，如图1，摄像头101将数据写入FIFOl 102与FIF02 103使用的是乒乓缓存方式，即首先摄像头101向FIFOl 102缓存一行数据，然后当数据从FIFOl 102读出到DDR 105的同时，摄像头101此时向FIF02 103缓存第二行数据。同理当数据从FIF02 103读出到DDR 105的同时，摄像头101此时再向FIFOl 102缓存第三行数据，以此类推。
[0018]对于基于双路摄像头视频拼接的缓存与显示的方式来说，如图2，相比单路摄像头视频缓存装置，增加了 FIF01_1 203将同步输出的像素信息转化为异步输出。摄像头I 201与摄像头2 202同时将行像素缓存到FIF01_1 203与FIF02 205中。对于FIF01_1 203来说，其输入频率与输入数据宽度与摄像头输出像素的频率及输出数据宽度相同，而其输出频率及输出数据宽度与处理单元206的输入频率及输入数据宽度一致。而对于FIFOl 204与FIF02 205的时钟频率来说，FIF02 205的输入频率与摄像头输出数据频率一致，而输出频率与拼接处理单元206的输入数据频率相同，而FIFOl 204的输入与输出时钟频率都与拼接处理单元206的输入数据频率相同。对于FIFOl 204与FIF02 205的输入数据宽度来说，FIF02 205的输入数据宽度与摄像头输出数据宽度一致，输出数据宽度与拼接处理单元206的输入数据宽度一致，而FIFOl 204的输入与输出数据宽度都与处理单元206的输入数据宽度一致。为了使数据同步简单，拼接处理单元206的输入输出频率以及输入输出数据宽度都与DDR 208的一致。因此对于FIFOl 204与FIF02 205来说，读出一行像素信息要比写入一行像素信息快很多。
[0019]对于FIFOl 204与FIF02 205向拼接处理单元206写入数据的方式是使用乒乓存储，当两行不同的数据缓存在FIF01_1 203与FIF02 205后，一旦摄像头输出进入消隐区，第一