专利名称：宽视场背景下的图像拼接成像方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种图像解压缩后的图像数据在行场同步信号控制下的图像拼接的相关原理和方法，属于图像处理领域。
背景技术：
目前，在民用和军用的侦察情况下，都有可能出现大视场的情况，但由于图像采集终端(比如摄像头或导引头)的视野较窄，不能同时看到大视场中所有角度的目标，人们只能安装多个图像采集终端和监视设备去观察大视场中的相关目标，这样造成了成本过高、 资源浪费以及系统工作的不稳定。
发明内容
本发明目的是为了解决现有采用多个图像采集终端和监视设备去观察大视场中的相关目标，这样造成了成本过高、资源浪费以及系统工作的不稳定的问题，提供了一种宽视场背景下的图像拼接成像方法及装置。本发明所述宽视场背景下的图像拼接成像方法，该方法包括以下步骤步骤一、根据图像采集终端的观察范围，图像采集终端采集目的物的η幅PAL格式图像，采样图像数据速率为13. 5Μ ；步骤二、将步骤一采集到的PAL格式图像转换成CIF格式图像，获取η幅CIF格式图像；步骤三、将所述η幅CIF格式图像数据存入写FIFO，步骤四、对存入写FIFO中的η幅CIF格式图像数据采用地址交织规则存储在 SDRAM中，进行图像拼接处理；步骤五、读取存储在SDRAM中的图像数据，并显示出拼接后的图像。实现上述方法的宽视场背景下的图像拼接成像装置，它包括图像采集终端、图像 D/A转换模块、图像压缩模块、无线传输系统、图像解压缩模块、图像拼接模块、图像显示模块、操作指令传输系统和操作控制模块，操作控制模块输出采集命令信号给操作指令传输系统，操作指令传输系统输出采集指令给图像采集终端，图像采集终端将采集到的PAL格式图像输出给图像D/A转换模块， 图像D/A转换模块将输入的模拟信号转换成数字信号输出给图像压缩模块，图像压缩模块将压缩后的图像通过无线传输系统输出给图像解压缩模块，图像解压缩模块将解压缩后的图像输出给图像拼接模块，图像拼接模块在操作控制模块输出的拼接图像命令控制下进行图像拼接，图像拼接模块将拼接好的图像输出给图像显示模块显示输出。图像拼接模块包括图像CIF格式转换模块、写FIFO、SDRAM、读FIFO、四画面处理模块和图像A/D转换模块，图像CIF格式转换模块将接收的PAL格式图像转换为CIF格式图像，图像CIF格式转换模块将转换后的CIF格式图像存入写FIFO，当写FIFO写满后将数据输出并高速交织存储在SDRAM中，读FIFO从SDRAM读出数据，并通过四画面处理模块进行处理完成拼接，四画面处理模块输出数字的拼接后图像给图像A/D转换模块进行处理，图像A/D转换模块输出处理后的模拟的拼接后图像。本发明的优点通过图像拼接，能把图像采集终端4个视场范围内的图像在一个 PAL格式图像显示，通过增加页数能显著扩大视场范围。相比原来的方法，使用的图像采集终端和监视器个数减少nUmber_pictUre-l个，即仅使用一个图像采集终端和监视设备。通过图像拼接能连续观察大视场范围内的所有目标，能更好的监视或捕获目标。大大减少了图像采集终端和图像显示终端的个数，增加了系统的稳定性和可靠性，相应的也减少了电能的消耗，具有节能环保的功能。
图1为宽视场背景下的图像拼接成像方法的流程图；图2为宽视场背景下的图像拼接成像装置的结构示意图；图3是实施方式三所述的图像拼接模块的结构示意图；图4是观察大视场范围的夹角示意图；图5是图像信号中的行场同步信号之间的关系示意图；图6是图像信号中的行场同步信号之间的关系简化示意图；图7是图像采集终端观察角度与图像的对应关系示意图；图8是图像存储地址交织规则示意图。
具体实施例方式具体实施方式
一下面结合图1、图4至图8说明本实施方式，本实施方式所述宽视场背景下的图像拼接成像方法，其特征在于，该方法包括以下步骤步骤一、根据图像采集终端的观察范围，图像采集终端采集目的物的η幅PAL格式图像，采样图像数据速率为13. 5Μ ；步骤二、将步骤一采集到的PAL格式图像转换成CIF格式图像，获取η幅CIF格式图像；步骤三、将所述η幅CIF格式图像数据存入写FIFO，步骤四、对存入写FIFO中的η幅CIF格式图像数据采用地址交织规则存储在 SDRAM中，进行图像拼接处理；步骤五、读取存储在SDRAM中的图像数据，并显示出拼接后的图像。本实施方式涉及的数字图像处理技术是集光学、微电子学、计算机科学、应用数学等学科于一体的综合性边缘学科，它是随着计算机应用的广泛深入而逐渐兴起的一门学科。随着个人计算机性能的不断提高，使得数字图像处理技术的应用范围和规模不断扩大。 数字图像的自动拼接便是其中一个研究分支，具有很高的理论和实践价值。图像拼接技术可以解决由于相机等成像设备因自身视角和大小的限制，不能产生大图像的问题，所谓图像拼接就是由两幅及以上具有部分重叠的图像生成一幅更大视野的图像，同时既要保持原图像的特征且要实现无缝过渡。因而具有很广阔实际应用价值，对它的研究也推动了图像处理相关算法的研究。
本发明公开一种图像无线通信中的多幅图像拼接技术。在图像解压缩模块产生的行场同步信号的控制下对图像解压缩模块给出的图像数据进行处理。该拼接方法主要包括三个关键技术，即图像CIF格式转换，图像高速存储和读取，图像存储地址交织。首先根据 CIF格式和PAL格式之间的关系，采用抽场和欠采样的方法对图像数据进行CIF格式的转换，转换后的图像按照采样速率放入写FIFO，在FIFO个数达到一定的个数时在行场同步信号的控制下把数据以90M的速率按照地址交织规则写入图像数据存储器。然后根据行场同步信号按照操作指令以页为单位从图像存储器读取图像数据到读FIFO中，最后把读FIFO 中的图像数据通过图像D/A器件进行数模转换并显示。这种图像拼接方法用一个图像采集终端就可以监视比它本身观察范围大十几甚至几十倍的关范围，大大扩展了监视的观察范围，并且由于采集终端的减少能增加整个系统的稳定性和可靠性，显著减少图像采集终端和监视设备的费用，进一步降低其电能消耗，具有环保功能。步骤一中η幅PAL格式图像按下述公式获取
权利要求
1.宽视场背景下的图像拼接成像方法，其特征在于，该方法包括以下步骤步骤一、根据图像采集终端的观察范围，图像采集终端采集目的物的η幅PAL格式图像，采样图像数据速率为13. 5Μ；步骤二、将步骤一采集到的PAL格式图像转换成CIF格式图像，获取η幅CIF格式图像；步骤三、将所述η幅CIF格式图像数据存入写FIFO，步骤四、对存入写FIFO中的η幅CIF格式图像数据采用地址交织规则存储在SDRAM中， 进行图像拼接处理；步骤五、读取存储在SDRAM中的图像数据，并显示出拼接后的图像。
2.根据权利要求1所述的宽视场背景下的图像拼接成像方法，其特征在于，步骤一中η 幅PAL格式图像按下述公式获取all _ angleη =-—-，signal _ angle ‘式中，all_angle为目的物的观察视场范围； signal_angle为图像采集终端的观察范围； 每幅PAL格式图像的分辨率为720X576。
3.根据权利要求1所述的宽视场背景下的图像拼接成像方法，其特征在于，步骤二中的将步骤一采集到的PAL格式图像转换成CIF格式图像的过程为在行同步信号为有效H= 1和场同步信号为有效V= 1时，通过欠采样的方式对步骤一采集到的PAL格式图像进行采样，采样图像数据速率为6. 75M，图像的分辨率变为 360 X 576 ；同时，舍掉所述PAL格式图像的偶场图像数据，转换成CIF格式图像，所述CIF格式图像的分辨率为360X^8。
4.根据权利要求1所述的宽视场背景下的图像拼接成像方法，其特征在于，步骤三中存入写FIFO的条件为行同步信号为有效H = 1，场同步信号为有效V = 1，场信号为奇场 F = 1。
5.根据权利要求1所述的宽视场背景下的图像拼接成像方法，其特征在于，步骤四中对存入写FIFO中的η幅CIF格式图像数据采用地址交织规则存储在SDRAM中的过程为在同时满足行同步信号为消隐H = 0、场同步信号为有效V= 1、场信号为奇场F= 1 和写FIFO有效四个条件的情况下，以90M的时钟将η幅CIF格式图像数据写入SDRAM，写入数据按照地址交织规则进行，所述地址交织规则为以页为单位进行存储，每页中存储四幅图像，每页中的四幅图像的写入顺序为左上、右上、左下、右下，左上位置的图像写入SDRAM的地址为
6.根据权利要求1所述的宽视场背景下的图像拼接成像方法，其特征在于，步骤五中读取存储在SDRAM中的图像数据的条件为行同步信号为消隐H = 0，场同步信号为有效V =1，场信号为奇场F= 1 ；读取图像数据为正序或逆序，正序为依次读取第1页至*页；逆序为依次读取第*页至1页；读取图像数据的速率为90M。
7.实现权利要求1所述的宽视场背景下的图像拼接成像方法的装置，其特征在于，它包括图像采集终端(1)、图像D/A转换模块( 、图像压缩模块C3)、无线传输系统(4)、图像解压缩模块(5)、图像拼接模块(6)、图像显示模块(7)、操作指令传输系统(8)和操作控制模块(9)，操作控制模块(9)输出采集命令信号给操作指令传输系统(8)，操作指令传输系统(8) 输出采集指令给图像采集终端⑴，图像采集终端⑴将采集到的PAL格式图像输出给图像 D/A转换模块0)，图像D/A转换模块( 将输入的模拟信号转换成数字信号输出给图像压缩模块(；3)，图像压缩模块(；3)将压缩后的图像通过无线传输系统(4)输出给图像解压缩模块(5)，图像解压缩模块( 将解压缩后的图像输出给图像拼接模块(6)，图像拼接模块(6) 在操作控制模块(9)输出的拼接图像命令控制下进行图像拼接，图像拼接模块(6)将拼接好的图像输出给图像显示模块(7)显示输出。
8.根据权利要求7所述的宽视场背景下的图像拼接成像装置，其特征在于，图像拼接模块(6)包括图像CIF格式转换模块(6-1)、写FIFO (6-2)、SDRAM (6-3)、读FIFO (6-4)、四画面处理模块(6- 和图像A/D转换模块(6-6)，图像CIF格式转换模块(6-1)将接收的PAL格式图像转换为CIF格式图像，图像CIF 格式转换模块(6-1)将转换后的CIF格式图像存入写FIF0(6-2)，当写FIF0(6-2)写满后将数据输出并高速交织存储在SDRAM(6-3)中，读FIF0(6-4)从SDRAM(6_3)读出数据，并通过四画面处理模块(6- 进行处理完成拼接，四画面处理模块(6- 输出数字的拼接后图像给图像A/D转换模块(6-6)进行处理，图像A/D转换模块(6-6)输出处理后的模拟的拼接后图像。
9.根据权利要求8所述的宽视场背景下的图像拼接成像装置，其特征在于，写 FIFO(6-2)的容量为512个字节，读FIFO(6-4)的容量为720X576字节。
全文摘要
宽视场背景下的图像拼接成像方法及装置，属于图像处理领域，本发明为解决现有采用多个图像采集终端和监视设备去观察大视场中的相关目标，这样造成了成本过高、资源浪费以及系统工作的不稳定的问题。本发明方法包括步骤一、根据图像采集终端的观察范围，图像采集终端采集目的物的n幅PAL格式图像；步骤二、将步骤一采集到的PAL格式图像转换成CIF格式图像，获取n幅CIF格式图像；步骤三、将所述n幅CIF格式图像数据存入写FIFO，步骤四、对存入写FIFO中的n幅CIF格式图像数据采用地址交织规则存储在SDRAM中，进行图像拼接处理；步骤五、读取存储在SDRAM中的图像数据，并显示出拼接后的图像。
文档编号H04N7/01GK102170550SQ20111005239
公开日2011年8月31日 申请日期2011年3月4日 优先权日2011年3月4日
发明者吴少川, 常坚, 沙学军, 白旭, 管修挚, 马永奎, 高玉龙 申请人:哈尔滨工业大学