一种用于图像旋转的算法制造技术

本发明专利技术提供一种用于图像旋转的算法，涉及图像算法领域，包括图像旋转和图像放大算法，所述图像旋转和图像放大算法流程如下：Sp1：将原始图像经过系统处理直接输出放大M倍形成放大图像，同时对放大图像进行旋转α度；Sp2：构建处原始图像到放大后的旋转图像的位图映射关系；Sp3：在双三次插值模板基础上，通过对相应位置点系数权重增加方法，为分别对0

【技术实现步骤摘要】
一种用于图像旋转的算法


[0001]本专利技术涉及图像算法
，具体为一种用于图像旋转的算法。

技术介绍

[0002]随着图像处理技术的进步，以及工业电子设备和电子消费品的自动化和智能化水平的提高，越来越多的电子产品都搭载了图像处理专用的GPU或采用DSP来做图像处理算法，如此使电子产品的功能越来越强大，同时也使整机硬件成本变得越来越高，提高了硬件设计的复杂度。图像旋转是目前较常用的一种图像处理算法。在实现实时的图像旋转功能时，因为需要每个像素依次处理，图像旋转算法的运算速度不能低于图像扫描的速度，需要保证图像显示的实时性和流畅性。
[0003]专利号为CN108154477B公开了一种基于FPGA的图像旋转方法，该方法包括：以待旋转图像中心为原点(XORIGIN，YORIGIN)建立XY坐标系，将原图像像素坐标(X0，Y0)分为四个象限，将图像旋转角度θ分为四种情况，根据原图像像素坐标(X0，Y0)所在象限和图像旋转角度θ的不同分类计算旋转后像素坐标(X,Y)，在相应地址写入视频采集设备输入的数据，所述FPGA用于实施上述方法。
[0004]传统的图像旋转算法会有以下问题：1、传统图像旋转算法涉及到很多有符号运算和浮点运算，运算速度较慢；2、传统图像重建算法中因系统矩阵运算而导致的重建速度慢、重建点模糊的问题。

技术实现思路

[0005](一)解决的技术问题
[0006]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种用于图像旋转的算法，解决了以下问题：1、传统的图像旋转算法中的运行速度较慢使芯片不稳定的情况；2、传统图像重建算法中重建速度慢、重建点模糊的情况。
[0007](二)技术方案
[0008]为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种用于图像旋转的算法，包括图像旋转和图像放大算法，所述图像旋转和图像放大算法流程如下：
[0009]Sp1：将原始图像经过系统处理直接输出放大M倍形成放大图像，同时对放大图像进行旋转α度；
[0010]Sp2：计算原始图像和放大图像之间的坐标点对应关系、计算放大图像和旋转后的放大图像之间的坐标点对应关系，构建处原始图像到放大后的旋转图像的位图映射关系；
[0011]Sp3：在双三次插值模板基础上，通过对相应位置点系数权重增加方法，为分别对0
°
、45
°
、90
°
和135
°
方向进行边缘锐化理；
[0012]Sp4：在算法硬件实现过程中，采用FPGA芯片，采用图像分块处理，按块依次映射赋值到目标图像对应区域上，以通过位图映射找到目标图像中像素点在原始图像中的位置，根据其图像放大倍数和原图中对应点余数大小，选择插值模板完成待插值点重建，并对其
进行赋值，形成处理后图像；
[0013]Sp5：对比原始图像和处理后图像的峰值信噪比和结构相似性。
[0014]优选的，所述原始图像经M倍放大后成为待旋转中间图像，且图像中心点设为(x
middle
,y
middle
)，经过旋转操作输出目标图像，且目标图像中心点坐标为(x
target
,y
target
)，根据位图映射公式，引入旋转中心偏移量，旋转公式如下：(x
″
,y
″
)表示中间图像坐标。
[0015]优选的，所述原始图像放大M倍，则
[0016]则
[0017]因此反向映射公式为
[0018][0019]根据反向映射公式计算出原始图像和旋转放大图像之间的位图对应关系。
[0020]优选的，所述图像分块处理方法流程如下：
[0021]Sp1：为目标图像调整存储空间；
[0022]Sp2：对原图进行分块操作；
[0023]Sp3：对于每一小块图像均采用上述算法进行位图映射；
[0024]Sp4：运用计算好的系数模板进行卷积插值并赋值。
[0025]优选的，所述每一小块图像位图映射流程包括：首先对每一小块的四个顶点进行正向映射，并确定其在对应目标图像所对应的小块大小，其次由目标图像上的区域内各点反向映射回原图中。
[0026]优选的，所述没一小块图像映射计算流程如下：
[0027]Sp1：计算出对应小块在目标图像中的位置，并以该四点为参考，得出该小块与目标图像中重建扫描小块的对应关系。
[0028]Sp2：反向映射过程，在重建扫描小块位置后，按照扫描顺序，依次找到其在原图中位置，对于阴影重叠部分，由于分块处理，在重建A区域时，C区域可在对应小块M中找到对应关系，同理，D小块只能在N块中找到对应关系。
[0029]优选的，所述峰值信噪比和结构相似性数据中，通过插值算法由四个方向梯度增强后去平均得到，并且结构相似性数据从灰度值上计算图像相似性，通过双三次插值算法结合旋转放大图像算法，选取0
°
方向增强模板，得出图像锐化结果。
[0030](三)有益效果
[0031]本专利技术提供了一种用于图像旋转的算法。具备以下有益效果：
[0032]1、本专利技术通过将图像旋转与图像放大算法相结合成图像旋转放大联合算法，并将其分为位图映射和亚像素点插值两个部分，在位图映射中，通过原图与放大图坐标对应关系、放大图与旋转图之间坐标对应关系，得出直接从原图到旋转放大图的位图映射关系，在实现两个功能的同时，简化算法流程，在亚像素插值过程中，避免重建点模糊化问题，通过双三次插值模板的单向增强模板方法，在视频流数据处理过程中，循环使用0
°
、45
°
、90
°
和135
°
的单方向增强模板，达到四方向均锐化增强的效果。
[0033]2、本专利技术采用FPGA中速度面积互换原则处理技巧对算法中位图映射模块和图像卷积模块进行并行化设计，由于FPGA浮点数运算的困难，对算法中涉及的三角函数值和插值模板放大后以ROM查找表形式实现，既可保证计算精度，也能提高系统处理速度，使算法能在FPGA上稳定高效运行。
[0034]3、本专利技术通过双三次插值算法通过分别在水平和垂直两个方向都进行三次插值计算来得到待待重建点的灰度值，相比于双线性插值算法，该算法不仅依赖于待插值点周围四邻近点的灰度值，还将各邻点灰度值变化的梯度考虑在内，图像感受域更大，效果更好。
附图说明
[0035]图1为本专利技术的放大旋转示意图；
[0036]图2为本专利技术的反向映射示意图。
具体实施方式
[0037]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0038]实施例一：
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于图像旋转的算法，包括图像旋转和图像放大算法，其特征在于：所述图像旋转和图像放大算法流程如下：Sp1：将原始图像经过系统处理直接输出放大M倍形成放大图像，同时对放大图像进行旋转α度；Sp2：计算原始图像和放大图像之间的坐标点对应关系、计算放大图像和旋转后的放大图像之间的坐标点对应关系，构建处原始图像到放大后的旋转图像的位图映射关系；Sp3：在双三次插值模板基础上，通过对相应位置点系数权重增加方法，为分别对0
°
、45
°
、90
°
和135
°
方向进行边缘锐化理；Sp4：在算法硬件实现过程中，采用FPGA芯片，采用图像分块处理，按块依次映射赋值到目标图像对应区域上，以通过位图映射找到目标图像中像素点在原始图像中的位置，根据其图像放大倍数和原图中对应点余数大小，选择插值模板完成待插值点重建，并对其进行赋值，形成处理后图像；Sp5：对比原始图像和处理后图像的峰值信噪比和结构相似性。2.根据权利要求1所述的一种用于图像旋转的算法，其特征在于：所述原始图像经M倍放大后成为待旋转中间图像，且图像中心点设为(x
middle
,y
middle
)，经过旋转操作输出目标图像，且目标图像中心点坐标为(x
target
,y
target
)，根据位图映射公式，引入旋转中心偏移量，旋转公式如下：(x
″
,y
″
)...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋成龙，
申请(专利权)人：深圳市蔚来芯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：