本发明专利技术涉及一种基于输出图像像素位置索引的预畸变方法和装置。基于本方法建立的畸变查找表，不仅极大的简化了硬件设计的复杂度，节约硬件资源降低了实现成本，而且实现了对高阶插值算法的支持，减轻了预畸变图像中边界锯齿的现象。本发明专利技术提出的预畸变装置能实时的完成高分辨率动态图像预畸变校正，延时最小且能外围芯片相对最少。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及视频处理领域，具体涉及数字图像投影显示系统的图像预畸变校正， 特别是基于FPGA的大分辨率图像实时预畸变校正。
技术介绍
在一些大视场，广角的复杂光学投影系统中广泛存在着不同程度的畸变。在许多 应用场合，这些畸变影响到人对图像内容感知或判断。因此有必要对光学系统的畸变进行 适当的电校正处理。 在对实时动态图像的预畸变校正方案中，普遍采用FPGA按照查找表中输入图像 的位置坐标读取像素并图像插值，按照输出图像的扫描方式输出预畸变图像。如中国专利 2698267Y 和中国专利 104363383A。 以上专利中的方法的缺点是在畸变校正的硬件架构中采用多片存储芯片或者复 杂的FPGA内部存储架构缓冲输入视频，一片或多片存储芯片来存储畸变校正的查找表；查 找表中的索引坐标是基于输入图像的；最后是每个像素的校正参数位宽较宽，特别是采用 复杂的插值算法；最后是查找表文件较大。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于输出图像像素位置索引的预畸变方法和装置，用以 解决现有技术中畸变查找表的索引坐标基于输入图像，导致硬件资源消耗大的问题。 为实现上述目的，本专利技术的方案包括： -种基于输出图像像素位置索引的预畸变方法，步骤包括： 1)对待校正图像的像素网格划分了若干区域并区域编码；畸变查找表信息包括： 输出图像的每个映射点在待校正图像像素网格上的位置信息和每个映射点在所述区域的 区域编码信息；按照待校正图像的输入顺序，以所述位置信息为索引地址，以所述区域编码 信息为插值编码建立畸变查找表； 2)读取图像数据并且进行插值运算：获取插值算法所需要的、待插值点周围的像 素点，并且读取畸变查找表中的插值区域编码；同时读取畸变查找表中的索引地址，并按照 索引地址计算输出像素的物理存储地址；然后进行图像插值运算，得到待插值点的像素值， 按照所述物理存储地址将结果输出到物理存储器； 3)延迟一定的行后，从输出图像缓冲中输出图像。 根据选用的插值核函数在FPGA芯片内部建立一个按照区域编码可索引的与像素 相对应的系数表。 采用双线性插值或双三次插值算法进行插值。 -种基于输出图像像素位置索引的预畸变装置，包括： 1)设置畸变查找表的模块：对待校正图像的像素网格划分了若干区域并为区域 编码；畸变查找表包含的信息包括：每个映射点在预畸变图像上的位置信息和每个映射点 在所述区域的区域编码信息；以所述位置信息为索引地址，以所述区域编码信息为插值编 码； 2)读取图像数据并且进行插值运算的模块：获取插值算法所需要的、待插值点周 围的像素点，并且读取畸变查找表中的插值区域编码；同时读取畸变查找表中的索引地址， 并按照索引地址计算输出像素的物理存储地址；然后进行图像插值运算，得到待插值点的 像素值，按照所述物理存储地址将结果输出到物理存储器； 3)输出模块：延迟一定的行后，输出图像。 根据选用的插值核函数在FPGA芯片内部建立一个按照区域编码可索引的与像素 相对应的系数表。 采用双线性插值或双三次插值算法进行插值。 本专利技术采用基于输出图像像素位置的索引地址，不仅极大的简化了硬件设计的复 杂度，节省硬件资源降低了实现成本，而且便于实现双三次插值等需要同时高阶插值算法， 消除预畸变图像边缘锯齿的现象。在FPGA内部输入视频数据的缓冲结构简单，不需要外部 缓冲芯片。还包括实现对高分辨率图像，逐像素实时预畸变校正；低延迟；每个像素的查找 表位宽较小，存储的查找表文件较小。【附图说明】 图1为本专利技术的电路原理框图； 图2预畸变装置的工作流程图； 图3预畸变像素在待畸变图像上的映射点的对应关系； 图4为像素网格的插值区域编码； 图5为畸变查找表的格式； 图6为在视频数据上的卷积方式。【具体实施方式】 下面结合附图对本专利技术做进一步详细的说明。 对于畸变查找表，下文有时也简称为查找表。 本专利技术公开的预畸变校正系统由5部分组成：含有存储器资源的FPGA，可高速访 问存储芯片，非易失存储器芯片，视频输入电路，视频输出电路，参见图1。 本方法中的非易失存储器芯片：主要是指用于存储畸变参数查找表以及相应参数 的非易失存储器，例如NOR FLASH等。其中畸变参数查找表包含两部分内容：输出预畸变图 像像素的位置信息，输出预畸变图像像素的畸变参数信息。 本方法中可高速访问的存储芯片：主要是指用于上电后能提供畸变查找表缓冲和 高速访问的存储器，例如SRAM等 如图1所示，本方法中含有存储器的FPGA实现如下9部分功能：11外部视频信号 接受接口，12图像行缓冲单元，13非易失存储器接口，14高速访问存储器接口，15插值系数 查找表，16图像插值功能单元，17输出像素物理地址计算单元，18预畸变视频数据缓冲器， 19输出视频数据输出接口。如图2所示，工作的原理为：在上电复位后，第一步将ROM存储 器中畸变查找表搬迀到SRAM中，以方便对畸变查找表高速访问；第二步对输入视频数据行 缓冲；第三步流水线顺序读取行缓冲器中相邻的上下行、左右列数据，同时读取畸变查找表 中区域编码，按照编码值读取FPGA内部插值系数查找表中相应的系数；同时读取畸变查找 表中输出像素的地址索引计算输出像素在输出缓冲的物理地址。第四步将第三步中收到的 像素值和插值系数做延迟，对齐后计算预畸变像素的灰度值。第五步将在恰当时机读取第 四步中计算得到的预畸变像素的物理存储地址和第四步得到预畸变像素灰度值延时，对齐 后写入到预畸变视频数据缓冲器。第六步预畸变视频数据缓冲超过最大畸变量决定的一定 行数后，图像输出接口读取该数据并输出。 下面以分辨率为1024x768,场频为60Hz，位宽8位的单色视频信号作为输入信号， 输出信号为1280x1024,场频为60Hz，位宽为8位的单色视频信号，采用双线性插值为例 (作为其他实施方式，也可以采用其他插值算法）具体说明： 1.预畸变查找表的生成 如图3所示，通过光学系统的畸变函数可以得到预畸变图像T(像源网格）上的像 素点在输入的理想图像（待校正图像）网格上位置映射坐标。预畸变图像T像素点B1，B2， B3在输入图像上的映射的点分别是P2, P3, P1。像素点B3, B2, B1的坐标作为畸变查找表 的位置索引坐标。 由于Pl，P2, P3在理想输入图像上为非整数坐标值，其小数部分是重要的畸变参 数。本专利技术中对输入图像的网格做了区域划分和编码，如图4所示。以P3所在的像素网格 为例，I (a)，I (b)，I (c)，I (d)为P3所在像素网格四边形的顶点。本实施例把像素网格均分 为64个小区域，并编码为1到64。据P1，P2，P3在理想输入图像上为非整数坐标的小数部 分可得到该像素点的区域编码，该编码值作为畸变查找表的畸变参数信息。区域划分的依 据是和插值的精度相关的，为了更高的精度可以有更精确的划分。 假设Pl，P2, P3在像素网格中的编码值分别为：54,49,19。按照本方当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于输出图像像素位置索引的预畸变方法，其特征在于，步骤包括：1)对待校正图像的像素网格划分了若干区域并区域编码；畸变查找表信息包括：输出图像的每个映射点在待校正图像像素网格上的位置信息和每个映射点在所述区域的区域编码信息；按照待校正图像的输入顺序，以所述位置信息为索引地址，以所述区域编码信息为插值编码建立畸变查找表；2)读取图像数据并且进行插值运算：获取插值算法所需要的、待插值点周围的像素点，并且读取畸变查找表中的插值区域编码；同时读取畸变查找表中的索引地址，并按照索引地址计算输出像素的物理存储地址；然后进行图像插值运算，得到待插值点的像素值，按照所述物理存储地址将结果输出到物理存储器；3)延迟一定的行后，从输出图像缓冲中输出图像。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：郑永瑞，张涛，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所，
类型：发明
国别省市：河南;41
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