专利名称：放大图像局部区域的方法、编码器及主控模块的制作方法
技术领域：
本发明涉及图像处理技术领域，具体涉及放大图像局部区域的方法、编 码器及主控模块。
背景技术：
随着视音频编解码技术和网络存储技术的发展，将摄像机采集的图像数 据数字化并在因特网上传输、存储形成了数字视频监控技术。
视频监控技术是城市安防系统中的关键技术。经过近几年的发展，视频 监控技术已经形成了"模拟监控+网络监控存储+综合管理"的集成监控方 式。视频监控系统主要由模拟监控摄像装置、硬件编码器、硬件解码器、网 络存储设备和管理系统等组成。在当前的视频监控系统中，监控图像数据的 存储是一个关键问题。
图1为现有的视频监控系统的示意图，如图l所示，摄像头采集到的模
拟图像经过编码器中的现场可编程门阵列(FPGA, Field-Programmable Gate Array)的随屏显示(OSD, On-Screen Display)叠加、画面分割等处理后， 以BT656信号的形式传输到数字信号处理器(DSP,Digital Signal Processor), 再经过编码器中的DSP压缩成指定算法的音视频数据流，再经过驱动的复 制、分发封装成一条或多条因特网协议(IP， Internet Protocol)形式的音视 频码流。
解码器接收到音视频码流后，经过解码器中的DSP的解压缩、FPGA的 OSD叠加等处理，在显示器或者电视墙上显示。同时，当用户需要对某个 区域重点监控时，用户可以控制解码器上的云台控制手柄，将携带重点监控 区域信息的云台控制信令发送给编码器；编码器将云台控制信令通过串口发
送给摄像头云台，云台按照指定动作运动，完成对重点监控区域的监控。
由于带有云台的摄像头造价昂贵，除了一些类似广场、十字路口等大视 角的监控场所采用带有云台控制的摄像头以外，常见的室内定点监控场所大 多采用固定摄像头。另外，在查看实况图像时，通常也需要对图像局部进行 放大。对于没有云台的摄像头，只能在解码端对图像进行局部差值、放大， 图像的清晰度和可用性大打折扣。因此，在低端配置的监控点，局部图像放 大后的质量高低和云台的成本高低之间存在一个矛盾。
另外，随着高清摄像机的日渐普及，FPGA与DSP之间的传输信号仍旧 以基于Dl格式的BT656信号为主。由于高清摄像机输入FPGA的是高清分 辨率的数字图像，而FPGA必须将高清分辨率的数字模拟图像转换成基于 Dl格式的BT656信号后才能传输给DSP，经过该转换后，图像的分辨率降 低了，从而会造成图像质量的降低。
发明内容
本发明提供放大图像局部区域的方法、编码器及主控模块，以在放大图像 局部区域时，提高放大后的局部区域的分辨率。 本发明的技术方案是这样实现的
一种放大图像局部区域的方法，预先设定局部放大区域，包括
编码器根据接收的指定的局部放大区域位置信息，从摄像头采集的图像中
裁剪出以局部放大区域为中心、分辨率等于预设编码分辨率的编码区域，对该
编码区域进行编码后发送给解码器。
所述预设编码分辨率小于摄像头的分辨率、大于等于编码输出图像的分辨率。
所述摄像头为高清摄像头，
所述编码器从摄像头采集的图像中裁剪出以局部放大区域为中心、分辨率 等于预设编码分辨率的编码区域之前进一步包括编码器从摄像头采集的图像 中，裁剪出以局部放大区域为中心、分辨率等于D1图像的分辨率的D1图像区
域；
且，所述编码器从摄像头采集的图像中裁剪出以局部放大区域为中心、分 辨率等于预设编码分辨率的编码区域为从所述Dl图像区域中裁剪出以局部
放大区域为中心、分辨率等于预设编码分辨率的编码区域。
一种放大图像局部区域的编码器，该编码器包括
主控模块，接收解码器发来的局部放大区域位置信息，确定以该局部放大
区域为中心、分辨率等于预设编码分辨率的DSP编码区域，将DSP编码区域 位置信息发送给DSP;
FPGA,接收摄像头采集的图像，将该图像输出到DSP;
DSP，根据主控模块发来的DSP编码区域位置信息，从FPGA输入的图像 中裁剪出DSP编码区域，对该DSP编码区域编码后通过驱动模块发送给解码 器。
所述主控模块包括
局部放大区域位置信息接收模块，接收解码器发来的局部放大区域位置信 息，将局部放大区域位置信息发送给D1图像区域确定^^莫块和DSP编码区域确
定模块；
Dl图像区域确定模块，根据接收的局部放大区域位置信息，确定以该局部 放大区域为中心、分辨率等于D1图像的分辨率的D1图像区域，将D1图像区 域位置信息发送给FPGA;
DSP编码区域确定模块，根据接收的局部放大区域位置信息，确定以该局 部放大区域为中心、分辨率等于DSP输出的编码图像的分辨率的DSP编码区 域，将DSP编码区域位置信息发送给DSP;
且，所述FPGA包括
图像接收模块，接收摄像头采集的图像，将图像输出到裁剪模块； 裁剪模块，根据主控模块发来的Dl图像区域位置信息，从图像接收模块 输入的图像中裁剪出Dl图像区域，将该D1图像区域输出到DSP。 一种主控模块，该主控模块包括
局部放大区域位置信息接收模块，接收解码器发来的局部放大区域位置信
息，将局部放大区域位置信息发送给DSP编码区域确定模块；
DSP编码区域确定模块，根据接收的局部放大区域位置信息，确定以该局
部放大区域为中心、分辨率等于DSP输出的编码图像的分辨率的DSP编码区
域，将DSP编码区域位置信息发送给DSP。 该主控模块进一步包括
Dl图像区域确定模块，根据局部放大区域位置信息接收模块发来的局 部放大区域位置信息，确定以该局部放大区域为中心、分辨率等于Dl图像 的分辨率的D1图像区域，将D1图像区域位置信息发送给FPGA。
与现有技术相比，本发明中从摄像头采集的图像中裁剪出以局部放大区 域为中心、分辨率等于预设编码分辨率的编码区域，对该编码区域进行编码。 本发明采用未带云台的摄像头，只对以局部放大区域为中心的部分区域进行 编码，从而在放大图像局部区域的同时提高了放大后的局部区域的分辨率。
另外，本发明实施例中，设定预设编码分辨率等于编码输出图像的分辨 率，这样避免了在编码过程中牺牲分辨率。
另外，当摄像头为高清摄像头时，本发明实施例中，首先从摄像头采集 的图像中，裁剪出以局部放大区域为中心、分辨率等于Dl图像的分辨率的 Dl图像区域，然后再从D1图像区域中裁剪出以局部放大区域为中心、分辨 率等于预设编码分辨率的编码区域，从而避免了在对图像进行Dl格式转换 的过程中牺牲分辨率。
图1为现有的视频监控系统的示意图2为本发明实施例一提供的对摄像头采集的图像进行局部区域放大 的流程图3为本发明实施例提供的ZoomRectCode区域的示意图4为本发明实施例二提供的对高清摄像头采集的图像进行局部区域
放大的流程图5为本发明实施例提供的编码器的组成图； 图6为本发明实施例提供的主控模块的结构图； 图7为本发明实施例提供的FPGA的结构图。
具体实施例方式
本发明的核心思想是解码器将局部放大区域位置信息通知编码器，编 码器只对以局部放大区域为中心的预设编码区域进行编码，从而在无需摄像 头带有云台的前提下，提高了局部放大区域的分辨率。其中，预设编码区域 的分辨率小于摄像头的分辨率、大于等于编码输出图像的分辨率。
下面结合附图及具体实施例对本发明再作进一步详细的说明。
图2为本发明实施例一提供的对摄像头采集的图像进行局部区域放大 的流程图，如图2所示，其具体步骤如下
步骤201:用户确定局部放大区域ZoomRect,将ZoomRect区域位置参 数输入解码器，解码器将ZoomRect区域位置参数携带在控制信令中发送给 编码器。
ZoomRect区域可通过该区域的左上角坐标、右下角坐标这两个区域位 置参数唯一地确定。例如ZoomRect区域的左上角坐标为(a， b + h ),右 下角坐标为(a + w, b)，即ZoomRect区域的分辨率为w x h。
控制信令可以使用扩展的会话初始化协议(SIP ， Session Initiation Protocol)信令或者自定义的私有协议信令。
步骤202:编码器的通信模块接收控制信令，从控制信令中取出 ZoomRect区域位置参数，将ZoomRect区域位置参数发送给编码器的主控模 块。
步骤203:主控模块接收ZoomRect区域位置参数，根据编码器的DSP 输出的编码图像的分辨率，确定以ZoomRect区域为中心的DSP编码区域 ZoomRectCode，将ZoomRectCode区域位置参数发送给编码器的DSP。
这里，ZoomRectCode区域的分辨率为小于摄像头的分辨率、大于等 于DSP输出的编码图像的分辨率。但是，在实际应用中，ZoomRectCode区 域的分辨率最好等于DSP输出的编码图像的分辨率，这样，DSP编码前、 后，图像的分辨率并未发生变化，从而避免了编码处理对ZoomRect区域造
成分辨率牺牲。
ZoomRectCode区域位置参婆史可通过该区域的左上角坐标、右下角坐标 这两个参数唯一地确定。
图3为本发明实施例提供的ZoomRectCode区域的示意图，如图3所示， 设ZoomRectCode区域的分辨率为HI x wi,设ZoomRect区域的左上角坐 标为(a， b + h)，右下角坐标为(a + w, b)，即ZoomRect区域的分辨率 为w x h,则以ZoomRect区域为中心的ZoomRectCode区域的左上角坐标
为(a-^， b + h+^),右下角坐标为(a + w+^， b-^i)。 2 2 2 2
步骤204:编码器的FPGA接收摄像头输入的图像，将该图像以Dl格 式传输给编码器的DSP。
对于普通摄像头，由于其采集的图像格式为Dl格式，因此，FPGA直 接将摄像头输入的图像传输给DSP即可；对于高清摄像头，由于其采集的 图像格式不为D1格式，因此，FPGA需要先将摄像头输入的图像转换为Dl 格式再传输给DSP。
步骤205:编码器的DSP接收FPGA输入的Dl图像，根据主控模块发 来的ZoomRectCode区域位置参数，从该图像中裁剪出ZoomRectCode区域， 对该ZoomRectCode区域进行编码后输出到驱动才莫块。
Dl图像即Dl格式的图像。
步骤206:驱动模块根据主控模块下发的码流封装参数，将DSP输入的 图像封装成指定的音视频码流如单播实况流、组播实况流或存储流等，通 过网口发送给解码器。
对于图2所示实施例，若摄像头为普通摄像头，由于普通摄像头输入到
FPGA的图像格式为Dl格式，所以FPGA无需对图像进行处理，因此在FPGA 处不会造成分辨率的牺牲，同时，在DSP处，编码前的图像是直接从原始 Dl图像上裁剪的以ZoomRect区域为中心的ZoomRectCode区域，且当 ZoomRectCode区域的分辨率等于DSP输出的编码图像的分辨率时，编码前 后图像的分辨率并未发生变化，这样，在DSP处也未造成分辨率的牺牲， 从而可知对于普通摄像头，图2所示实施例不仅实现了 ZoomRect区域的 放大，且未牺牲分辨率。
对于图2所示实施例，若摄像头为高清摄像头，由于高清摄像头输入到 FPGA的图像格式不为Dl格式，所以FPGA需要将图像转换为Dl格式后 传输给DSP，因此在FPGA处会造成ZoomRect区域分辨率的牺牲；在DSP 处，编码前的图像是从FPGA输入的D1图像上裁剪的以ZoomRect区域为 中心的ZoomRectCode区域，且当ZoomRectCode区域的分辨率等于DSP输 出的编码图像的分辨率时，编码前后图像的分辨率并未发生变化，因此，在 DSP处未造成分辨率的牺牲。从而可知对于高清摄像头，图2所示实施例 也实现了 ZoomRect区域的放大，但，仅在DSP处减少了分辨率的牺牲，但 未在FPGA处减少分辨率的牺牲。
对于高清摄像头，为了在放大局部放大区域ZoomRect时，避免在FPGA 处的分辨率的牺牲，本发明给出了如图4所示的技术方案。
图4为本发明实施例二提供的对高清摄像头采集的图像进行局部放大 区域放大的流程图，如图4所示，其具体步骤如下
步骤401:用户确定局部放大区域ZoomRect,将ZoomRect区域位置参 数输入解码器，解码器将ZoomRect区域位置参数携带在控制信令中发送给 编码器。
步骤402:编码器的通信模块接收控制信令，从控制信令中取出 ZoomRect区域位置参数，将ZoomRect区域位置参数发送给编码器的主控模块。
步骤401 ~ 402与步骤201 ~ 202相同。
步骤403:主控模块接收ZoomRect区域位置参数，根据Dl图像的分 辨率，确定以ZoomRect区域为中心的Dl图像区域ZoomRectDl,将 ZoomRectDl区域位置参数发送给编码器的FPGA。
ZoomRectDl区域的分辨率等于Dl图像的分辨率。
ZoomRectD 1区域可以该区域的左上角坐标、右下角坐标这两个区域位 置参数唯一地确定。
设Dl图像的分辨率为H2 x W2，设ZoomRect区域的左上角坐标为(a， b + h)，右下角坐标为(a + w， b)，即ZoomRect区域的分辨率为wxh,
则ZoomRectDl区域的左上角坐标为<formula>formula see original document page 11</formula>右下角
2 2
坐杯为<formula>formula see original document page 11</formula>
2 2
步骤404:主控模块根据编码器的DSP输出的编码图像的分辨率，确定 以ZoomRect区域为中心的DSP编码区域ZoomRectCode, ZoomRectCode 区域的分辨率等于DSP输出的编码图像的分辨率，将ZoomRectCode区域位 置参数发送给编码器的DSP。
步骤404与步骤203相同。
步骤405: FPGA接收高清摄像头输入的图像，根据主控模块发来的 ZoomRectDl区域位置参数，从该图像中裁剪出ZoomRectDl区域，将 ZoomRectDl区域以Dl格式传输给DSP。
步骤406: DSP接收FPGA输入的Dl图像，根据主控模块发来的 ZoomRectCode区域位置参数，从该图像中裁剪出ZoomRectCode区域，对 该ZoomRectCode区域进行编码后输出到驱动模块。
步骤407:驱动模块根据主控模块下发的码流封装参数，将DSP输入的 图像封装成指定的音视频码流如单播实况流、组播实况流或存储流等，通 过网口发送给解码器。
步骤406 ~ 407与步骤205 ~ 206相同。
从图4所示实施例可以看出，FPGA收到高清摄像头输入的图像后，从
该图像中裁剪出以局部放大区域ZoomRect为中心、分辨率等于Dl图像分 辨率的ZoomRectDl区域，将该ZoomRectDl区域传输给DSP，可见，在 FPGA处未造成局部放大区域的分辨率牺牲，从而，图4所示实施例不仅实 现了高清摄像头采集的局部放大区域的放大，且未牺牲分辨率。
以下给出 一个具体实例对现有技术和本发明提供的方法进行对比
DSP压缩后的常用图像格式有QCIF ( 176*144) 、 CIF ( 352*288 )、 2CIF ( 704*288 ) 、 4CIF ( 704*576) 、 Dl ( 720*576 ),其中，在配置低端 的监控点，CIF格式的图像最常见。固定摄像头采集的图像的分辨率一般远 远高于经DSP编码后的分辨率，例如最低端的固定摄像头的分辨率都可 以达到752 * 582以上。设使用最低端的固定摄像头，其采集的原始图像的 分辨率为752*582,设局部放大区域的分辨率为原始图像分辨率的1/4，且 设DSP编码输出图像为CIF图像(352 x 288 )，则，若采用现有方法，DSP 对整个原始图像进行编码，编码后的原始图像分辨率为352 x 288,则编码 后局部放大区域的分辨率为176*144;而若采用本发明提供的方法，DSP只 对原始图像中以局部放大区域为中心的ZoomRectCode区域进行编码，且编 码前后图像的分辨率都为352*288，可见，本发明提供的方法与现有方法相 比，不仅放大了局部放大区域，且未牺牲分辨率。
图5为本发明实施例提供的编码器的组成图，如图5所示，其主要包括 通信模块51、主控模块52、 FPGA53、 DSP54和驱动模块55,其中
通信模块51:接收解码器发来的控制信令，从信令中取出局部放大区 域位置参数发送给主控模块52。
主控模块52:接收通信模块51发来的局部放大区域位置参数，根据该 参数确定以局部放大区域ZoomRect为中心、分辨率等于预设编码分辨率的 DSP编码区域ZoomRectCode，将ZoomRectCode区域位置参数发送给DSP54。
预设编码分辨率小于摄像头的分辨率、大于等于DSP输出的编码图像的分 辨率，最好等于DSP输出的编码图像的分辨率。
FPGA53:接收摄像头输入的采集图像，将该图像以Dl格式输出到DSP54。 DSP54:接收主控模块52发来的ZoomRectCode区域位置参数，从FPGA53 输入的Dl图像中裁剪出ZoomRectCode区域，对该ZoomRectCode区域编码后 发送给驱动模块55。
驱动模块55:根据主控模块52下发的码流封装参数，将DSP54输入的编 码图像封装成指定的音^L频码流如单播实况流、组#"实况流或存储流等，通 过网口发送给解码器。
在实际应用中，主控模块52可包括局部放大区域位置信息接收模块521、 Dl图像区域确定模块522和DSP编码区域确定模块523，其中
局部放大区域位置信息接收模块521:接收通信模块51发来的局部放大区 域位置参数，将局部放大区域位置参数发送给D1图像区域确定模块522和DSP 编码区域确定;f莫块523。
Dl图像区域确定模块522:根据局部放大区域位置信息接收模块521发来 的局部放大区域位置参数，确定以局部放大区域为中心、分辨率等于Dl图像 的分辨率的Dl图像区域ZoomRectDl，将ZoomRectDl区域位置参数发送给 FPGA53。
DSP编码区域确定模块523:根据局部放大区域位置信息接收模块521发 来的局部放大区域位置参数，确定以局部放大区域为中心、分辨率等于DSP输 出的编码图像的分辨率的DSP编码区域，将DSP编码区域位置参数发送给 DSP54。
且，FPGA53包括图像接收模块531和裁剪模块532，其中 图像接收模块531:接收摄像头输入的采集图像，将图像输出到裁剪模块
532。
裁剪模块532:根据主控模块52发来的ZoomRectDl区域位置参数，从图 像接收模块531输入的图像中裁剪出ZoomRectDl区域，将该ZoomRectDl区 域输出到DSP54。
以上所述仅为本发明的过程及方法实施例，并不用以限制本发明，凡在 本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在
本发明的保护范围之内。
权利要求
1、一种放大图像局部区域的方法，其特征在于，预先设定局部放大区域，该方法包括:编码器根据接收的指定的局部放大区域位置信息，从摄像头采集的图像中裁剪出以局部放大区域为中心、分辨率等于预设编码分辨率的编码区域，对该编码区域进行编码后发送给解码器。
2、 如权利要求l所述的方法，其特征在于，所述预设编码分辨率小于摄像 头的分辨率、大于等于编码输出图像的分辨率。
3、 如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述摄像头为高清摄像头， 所述编码器从摄像头釆集的图像中裁剪出以局部放大区域为中心、分辨率等于预设编码分辨率的编码区域之前进一步包括编码器从摄像头采集的图像 中，裁剪出以局部放大区域为中心、分辨率等于D1图像的分辨率的D1图像区 域；且，所述编码器从摄像头采集的图像中裁剪出以局部放大区域为中心、分 辨率等于预设编码分辨率的编码区域为从所述Dl图像区域中裁剪出以局部 放大区域为中心、分辨率等于预设编码分辨率的编码区域。
4、 一种放大图像局部区域的编码器，其特征在于，该编码器包括 主控模块，接收解码器发来的局部放大区域位置信息，确定以该局部放大区域为中心、分辨率等于预设编码分辨率的数字信号处理器DSP编码区域，将 DSP编码区域位置信息发送给DSP;现场可编程门阵列FPGA,接收摄像头采集的图像，将该图像输出到DSP;DSP,根据主控模块发来的DSP编码区域位置信息，从FPGA输入的图像 中裁剪出DSP编码区域，对该DSP编码区域编码后通过驱动模块发送给解码 器。
5、 如权利要求4所述的编码器，其特征在于，所述主控模块包括局部放大区域位置信息接收模块，接收解码器发来的局部放大区域位置信 息，将局部放大区域位置信息发送给D1图像区域确定模块和DSP编码区域确定模块；Dl图像区域确定模块，根据接收的局部放大区域位置信息，确定以该局部 放大区域为中心、分辨率等于D1图像的分辨率的D1图像区域，将D1图像区 域位置信息发送给FPGA;DSP编码区域确定模块，根据接收的局部放大区域位置信息，确定以该局 部放大区域为中心、分辨率等于DSP输出的编码图像的分辨率的DSP编码区 域，将DSP编码区域位置信息发送给DSP;且，所述FPGA包括图像接收模块，接收摄像头采集的图像，将图像输出到裁剪模块； 裁剪模块，根据主控模块发来的Dl图像区域位置信息，从图像接收模块 输入的图像中裁剪出Dl图像区域，将该Dl图像区域输出到DSP。
6、 一种主控模块，其特征在于，该主控模块包括局部放大区域位置信息接收模块，接收解码器发来的局部放大区域位置信 息，将局部放大区域位置信息发送给数字信号处理器DSP编码区域确定模块；DSP编码区域确定模块，根据接收的局部放大区域位置信息，确定以该局 部放大区域为中心、分辨率等于DSP输出的编码图像的分辨率的DSP编码区 域，将DSP编码区域位置信息发送给DSP。
7、 如权利要求6所述的主控模块，其特征在于，该主控模块进一步包括 Dl图像区域确定模块，根据局部放大区域位置信息接收模块发来的局部放大区域位置信息，确定以该局部放大区域为中心、分辨率等于Dl图像的分辨 率的D1图像区域，将D1图像区域位置信息发送给现场可编程门阵列FPGA。
全文摘要
本发明公开了放大图像局部区域的方法、编码器及主控模块。方法包括预先设定局部放大区域，编码器根据接收的指定的局部放大区域位置信息，从摄像头采集的图像中裁剪出以局部放大区域为中心、分辨率等于预设编码分辨率的编码区域，对该编码区域进行编码后发送给解码器。本发明实现了在无需带云台的摄像头的环境下，放大图像局部区域的同时提高放大后的图像局部区域的分辨率的目的。
文档编号H04N7/26GK101383969SQ20081022493
公开日2009年3月11日 申请日期2008年10月27日 优先权日2008年10月27日
发明者迪 周, 佳 苏 申请人:杭州华三通信技术有限公司