用于处理vga格式图像的方法及其系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种用于处理VGA格式图像的系统，包括图像传感器，用于采集格式为VGA的静态图像的源数据；源数据存储器，输入端与所述图像传感器连接，用于存储所述源数据；微控制器，输入端与所述源数据存储器的输出端连接，用于逐行读取所述单行源数据，并逐行对所述单行源数据依次进行插值运算和压缩处理，最后生成单行成像数据并逐行输出，这种用于处理VGA格式图像的方法及其系统在图像质量与图像数据量做出平衡，体现其低成本和适用性，将其应用于物联网的图像采集节点能提高物联网的性能，有助于物联网的应用和推广。
【专利说明】用于处理VGA格式图像的方法及其系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及图像处理【技术领域】，尤其涉及一种用于处理VGA格式图像的方法及其系统。
【背景技术】
[0002]随着互联网和物联网技术的发展，图像数据的采集、压缩、存储，传输有了更大的需求，特别是物联网技术的兴起，对于节点图像数据的处理有了更高的要求。在现有技术中，对于图像数据的处理基本上分为两种方法:第一种方法是图像数据的采集、压缩、存储完全由专门用于处理图像的硬件实现，这种方法的优点是处理速度快，但也具有可裁剪性差，价格高等缺点；第二种方法是由硬件和软件两个部分，硬件部分包括微处理单元，图像感光处理单元、存储单元和传输单元，图像感光处理单元获得的源数据一般数据量都很大，比如10万像素CIF格式(352*288，单帧数据约100KB)，30万像素VGA格式(640*480，单帧数据约300KB)，130万像素SVGA格式(1280*1024，单帧数据约1300KB)，像素越高数据量越大，因此，对于图像处理一般要求微处理单元有较高的主频，存储单元都较大的容量，软件部分主要是对图像数据做一定的压缩，以适合于网络的传输，目前利用第二种方法对图像进行处理的微处理单元采用最多的是DSP，存储单元采用扩展SDRAM(—般4MB以上)，这种图像处理装置的优点是采集处理速度较快，适用于高像素图像感光处理单元，缺点是价格较高，一般成本在200元以上，在物联网中对于采集的图像像素的要求并不是很高，一般30万像素的VGA格式图像足以满足大部分设备的使用要求，那么对于物联网图像采集多节点的应用，节点的成本过高不利于物联网的推广和应用。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的技术问题是:由于现有技术中对于30万像素的VGA格式图像的处理方法和系统成本太高，不适合作为物联网中的图像采集节点，阻碍了物联网的推广和应用，本发明提供了一种用于处理VGA格式图像的方法及其系统来替代物联网中的原始的图像采集节点。
[0004]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种用于处理VGA格式图像的方法，基于图像传感器、源数据存储器、微控制器以及内置于微控制器中的系统软件，包括以下步骤
Ca)控制图像传感器采集一帧格式为VGA的静态图像的源数据并将所述源数据存入所述源数据存储器；
(b)所述微控制器在源数据存储器中从所述源数据的帧头开始逐行读取单行源数据；
(c)所述微控制器依次对所述单行源数据进行插值运算，生成单行RGB24格式数据； Cd)所述微控制器采用JPEG2000标准压缩算法依次对单行RGB24格式数据进行处理，
生成单行成像数据并输出。
[0005]一帧格式为VGA的静态图像的像素大概为30万(640*480)，源数据大小为307200Byte，则单行源数据的大小为640 Byte，经过插值运算后的单行RGB24格式数据的大小为640 Byte*3=1920 Byte，对源数据进行逐行插值运算、压缩和输出，无需依靠价格较高、处理速度较快的处理器便可实现30万图像数据的采集、存储、压缩和输出，在图像质量与图像数据量做出平衡，体现其低成本和适用性，适用于物联网图像采集节点的需求。
[0006]具体的，所述微控制器具有容量大小为64K的内部存储器、插值模块和压缩模块，所述步骤(b)、(c)和(d)中，
第一步，所述微控制器从源数据的帧头开始一次性读取第一单行源数据和第二单行源数据，所述插值模块对第一单行源数据和第二单行源数据进行插值运算，生成第一单行RGB24格式数据和第二单行RGB24格式数据，并将所述第一单行RGB24格式数据和第二单行RGB24格式数据存入所述内部存储器中；
第二步，压缩模块从所述内部存储器中读取第一单行RGB24格式数据并进行压缩处理，生成第一单行成像数据并输出，同时所述微控制器读取第三单行源数据，所述插值模块对第三单行源数据进行插值运算，生成第三单行RGB24格式数据并存入内部存储器中；
第三步，按照上述第二步依次对每一行单行源数据进行处理和输出；
由于逐行对单行源数据进行处理并及时输出，每一单行RGB24格式数据存入内部存储器中后很快便会被压缩模块所读取并进行压缩处理，那么单行RGB24格式数据在内部存储器中的存储时间的需求极短，64K的内部存储器足以应付，这也充分说明这种用于处理VGA格式图像的方法对于微控制器的硬件要求很低，从而降低整个所需系统的成本。
[0007]进一步说明的是，所述步骤(a)和步骤(b)还具有步骤
(a-1-b)所述微控制器读取单行数据源前确认其行数，如果行数< 480则进行读取，如果行数> 480则不读取，这样可以及时结束对于一帧格式为VGA的静态图像的源数据，便于处理下一帧，提高处理效率。
[0008]为了能满足用户对于最终图像的应用需求，充分发挥其在物联网中的作用，所述步骤(d)中，所述单行成像数据的输出方式为输出至SD卡、通过串口输出和/或通过以太网传输。
[0009]作为优选，将所述微控制器通过以太网或者串口与上位机连接，其特征在于:所述步骤(a)中，直接通过所述微控制器上的按键控制所述图像传感器开始采集源数据或者通过上位机向微控制器发出开始指令，所述微控制器再控制所述图像传感器开始采集源数据。
[0010]进一步地，所述步骤(a)前还具有步骤
初始化，通过上位机设置单行成像数据的输出方式、源数据的格式和压缩比率。
[0011]—种用于处理VGA格式图像的系统,包括
图像传感器，用于采集格式为VGA的静态图像的源数据；
源数据存储器，输入端与所述图像传感器连接，用于存储所述源数据；
微控制器，输入端与所述源数据存储器的输出端连接，用于逐行读取所述单行源数据，并逐行对所述单行源数据依次进行插值运算和压缩处理，最后生成单行成像数据并逐行输出。
[0012]作为优选，所述微控制器为STM32F103系列单片机，市场价格约16元人民币，所述微控制器包括 插值模块，用于对单行源数据进行插值运算，生成单行RGB24格式数据；
压缩模块，用于对单行RGB24格式数据并进行压缩处理，生成单行成像数据；
容量大小为64K的内部存储器，用于存储单行RGB24格式数据并提供于所述压缩模块读取。
[0013]所述图像传感器为0V7670感光芯片，市场价格约7元人民币，所述0V7670感光芯片的SCCB接口与所述微控制器的配置端口连接，所述0V7670感光芯片的VSYNC引脚、HREF引脚和PCLK引脚与所述微控制器的控制端口连接，所述源数据存储器为AL440存储单元，市场价格约10元人民币，所述0V7670感光芯片的八位图像数据接口、所述AL440存储单元的八位数据接口和所述微控制器的数据接口依次连接，所述AL440存储单元的数据使能接口与所述微控制器的控制端口连接，这样一套系统的总共价格约为33元人民币，相较于现有的200元人民币的设备，成本已经相当低廉，正是基于这种用于处理VGA格式图像的系统结构上的新颖设计而达成的，促使它成为物联网的采集图像节点的第一选择，为充分发挥物联网的效能提供条件。
[0014]具体的，所述微控制器还具有SD卡传输接口、UART串口和以太网接口，用作所述单行成像数据的输出端口。
[0015]本发明的有益效果是，这种用于处理VGA格式图像的方法及其系统对源数据进行逐行插值运算、压缩和输出，数据只在微控制器中做短暂停留，不会造成大数据量的累计，基于此无需依靠价格较高、处理速度较快、存储容量较大的微控制器便可实现30万图像数据的采集、存储、压缩和输出，在图像质量与图像数据量做出平衡，体现其低成本和适用性，将其应用于物联网的图像采集节点能提高物联网的性能，有助于物联网的应用和推广。
[0016]【专利附图】
【附图说明】
[0017]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0018]图1是本发明用于处理VGA格式图像的系统的最优实施例的框架示意图。
[0019]图2是本发明用于处理VGA格式图像的方法的最优实施例的流程图。
[0020]
【具体实施方式】
[0021]现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
[0022]如图1所示，本发明提供了一种用于处理VGA格式图像的系统，包括 图像传感器，为0V7670感光芯片，用于采集格式为VGA的静态图像的源数据；
源数据存储器，为AL440存储单元，0V7670感光芯片的八位图像数据接口与AL440存
储单元的八位数据接口连接，用于存储源数据；
微控制器，AL440存储单元的八位数据接口和微控制器的数据接口连接，用于逐行读取单行源数据，微控制器为STM32F103系列单片机，微控制器包括
插值模块，用于对单行源数据进行插值运算，生成单行RGB24格式数据；
压缩模块，用于对单行RGB24格式数据并进行压缩处理，生成单行成像数据； SD卡传输接口、UART串口和以太网接口，用作单行成像数据的输出端口 ；
容量大小为64K的内部存储器，用于存储单行RGB24格式数据并提供于压缩模块读
取；
按键，用于启动体统开始工作；
0V7670感光芯片的SCCB接口与微控制器的配置端口连接，0V7670感光芯片的VSYNC引脚、HREF引脚和PCLK引脚与微控制器的控制端口连接，AL440存储单元的数据使能接口与微控制器的控制端口连接。
[0023]如图2所示，一种用于处理VGA格式图像的方法，包括以下步骤
第一步，初始化，通过上位机设置单行成像数据的输出方式、源数据的格式和压缩比
率；
第二步，启动运行，直接通过微控制器上的按键或者通过上位机向微控制器发出开始指令，微控制器再控制图像传感器开始采集一帧格式为VGA的静态图像的源数据并将源数据存入源数据存储器；
第三步，插值运算，微控制器从源数据的帧头开始一次性读取第一单行源数据和第二单行源数据，插值模块对第一单行源数据和第二单行源数据进行插值运算，生成第一单行RGB24格式数据和第二单行RGB24格式数据，并将第一单行RGB24格式数据和第二单行RGB24格式数据存入内部存储器中；
第四步，压缩，压缩模块从内部存储器中读取第一单行RGB24格式数据并进行压缩处理，生成第一单行成像数据并输出，同时微控制器读取第三单行源数据，插值模块对第三单行源数据进行插值运算，生成第三单行RGB24格式数据并存入内部存储器中；
第五步，重复第三步和第四步，完成图像处理并输出，微控制器读取单行数据源前确认其行数，如果行数< 480则进行读取，如果行数> 480则不读取，按照上述步骤依次对每一行单行源数据进行处理和输出，单行成像数据的输出方式为输出至SD卡、通过串口输出和/或通过以太网传输。
[0024]以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
【权利要求】
1.一种用于处理VGA格式图像的方法，基于图像传感器、源数据存储器、微控制器以及内置于微控制器中的系统软件，其特征在于:包括以下步骤 Ca)控制图像传感器采集一帧格式为VGA的静态图像的源数据并将所述源数据存入所述源数据存储器； (b)所述微控制器在源数据存储器中从所述源数据的帧头开始逐行读取单行源数据； (c)所述微控制器依次对所述单行源数据进行插值运算，生成单行RGB24格式数据； Cd)所述微控制器采用JPEG2000标准压缩算法依次对单行RGB24格式数据进行处理，生成单行成像数据并输出。
2.如权利要求1所述的用于处理VGA格式图像的方法，所述微控制器具有容量大小为64K的内部存储器、插值模块和压缩模块，其特征在于:所述步骤(b)、(c)和(d)中， 第一步，所述微控制器从源数据的帧头开始一次性读取第一单行源数据和第二单行源数据，所述插值模块对第一单行源数据和第二单行源数据进行插值运算，生成第一单行RGB24格式数据和第二单行RGB24格式数据，并将所述第一单行RGB24格式数据和第二单行RGB24格式数据存入所述内部存储器中； 第二步，压缩 模块从所述内部存储器中读取第一单行RGB24格式数据并进行压缩处理，生成第一单行成像数据并输出，同时所述微控制器读取第三单行源数据，所述插值模块对第三单行源数据进行插值运算，生成第三单行RGB24格式数据并存入内部存储器中； 第三步，按照上述第二步依次对每一行单行源数据进行处理和输出。
3.如权利要求2所述的用于处理VGA格式图像的方法，其特征在于:所述步骤(a)和步骤(b)还具有步骤 (a-1-b)所述微控制器读取单行数据源前确认其行数，如果行数< 480则进行读取，如果行数> 480则不读取。
4.如权利要求3所述的用于处理VGA格式图像的方法，其特征在于:所述步骤(d)中，所述单行成像数据的输出方式为输出至SD卡、通过串口输出和/或通过以太网传输。
5.如权利要求4所述的用于处理VGA格式图像的方法，将所述微控制器通过以太网或者串口与上位机连接，其特征在于:所述步骤(a)中，直接通过所述微控制器上的按键控制所述图像传感器开始采集源数据或者通过上位机向微控制器发出开始指令，所述微控制器再控制所述图像传感器开始采集源数据。
6.如权利要求4所述的用于处理VGA格式图像的方法，其特征在于:所述步骤(a)前还具有步骤 初始化，通过上位机设置单行成像数据的输出方式、源数据的格式和压缩比率。
7.一种用于处理VGA格式图像的系统，运用如权利要求1飞任一项所述的用于处理VGA格式图像的方法对VGA格式图像进行处理，其特征在于:包括 图像传感器，用于采集格式为VGA的静态图像的源数据； 源数据存储器，输入端与所述图像传感器连接，用于存储所述源数据； 微控制器，输入端与所述源数据存储器的输出端连接，用于逐行读取所述单行源数据，并逐行对所述单行源数据依次进行插值运算和压缩处理，最后生成单行成像数据并逐行输出。
8.如权利要求7所述的用于处理VGA格式图像的系统，其特征在于:所述微控制器为STM32F103系列单片机，所述微控制器包括 插值模块，用于对单行源数据进行插值运算，生成单行RGB24格式数据； 压缩模块，用于对单行RGB24格式数据并进行压缩处理，生成单行成像数据； 容量大小为64K的内部存储器，用于存储单行RGB24格式数据并提供于所述压缩模块读取。
9.如权利要求8所述的用于处理VGA格式图像的系统，其特征在于:所述图像传感器为0V7670感光芯片，所述0V7670感光芯片的SCCB接口与所述微控制器的配置端口连接，所述0V7670感光芯片的VSYNC引脚、HREF引脚和PCLK引脚与所述微控制器的控制端口连接，所述源数据存储器为AL440存储单元，所述0V7670感光芯片的八位图像数据接口、所述AL440存储单元的八 位数据接口和所述微控制器的数据接口依次连接，所述AL440存储单元的数据使能接口与所述微控制器的控制端口连接。
10.如权利要求9所述的用于处理VGA格式图像的系统，其特征在于:所述微控制器还具有SD卡传输接口、UART串口和以太网接口，用作所述单行成像数据的输出端口。
【文档编号】H04N1/40GK103929569SQ201410153752
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年4月16日 优先权日:2014年4月16日
【发明者】任志敏, 刘子明 申请人:常州纺织服装职业技术学院