專利名稱：使用單個線存儲器的圖像比例換算設備及其比例換算方法
技術領域：
本發明涉及圖像比例換算(scaling)設備，尤其設計通過使用單個線存儲器(single line memory)按比例縮小(scale down)圖像數據的比例換算設備和比例換算方法。
背景技術：
最近，具有攝影模塊的移動終端(如攝影電話)正在日趨普及。例如，現在銷售的移動電話很大比例具有內置的攝影頭。造成攝影電話激增的一個特征是攝影模塊分辨率的增加。為了提供具有增加的分辨率的攝影模塊，必須在嵌入攝影電話中的芯片系統(system-on-chip)中包括諸如圖像比例換算器(image scaler)之類的高度集成的芯片。
圖像比例換算器用于按比例縮小高質量圖像。為此，執行包括低通濾波處理的高質量圖像算法。然而，如果不執行低通濾波，則圖像質量可能會嚴重下降。例如，圖像邊緣可能畸變，并且可能出現混疊(aliasing)。
為了防止圖像畸變和混疊，通過獲得色彩的平均值或者通過為可以與外部背景圖像區分開的物體的邊緣分配不同的權重，低通濾波將其中高頻分量集中的對像的邊緣的色彩模糊。通過這樣，低通濾波使邊緣的色彩與外圍背景相似，從而防止出現混疊或圖像畸變噪聲。
盡管與僅僅用內插處理的圖像相比低通濾波提供提供了改善的圖像質量，但低通濾波是在圖像被按比例縮小后執行的。因此，低通濾波要求至少兩個或更多額外的線存儲器。因此，圖像比例換算器的制造成本增加，而包含該圖像比例換算器的芯片系統的集成度降低。
因此，需要存在一種能夠提供高質量圖像、同時具有降低制造成本和增加包含該圖像比例換算器的芯片系統的集成度的配置的圖像比例換算設備。
發明內容
本發明提供一種用于通過使用單個線存儲器執行低通濾波和內插來按比例縮小圖像數據的圖像比例換算設備和比例換算方法。
本發明的一個實施例提供一種圖像比例換算設備，其包括預比例換算單元，用于接收多條即M線的第一數據，對M條線的每條中的每2k個像素數據計算第一平均值，并且根據預比例換算比例對每2k個第一平均值計算第二平均值，M條線的每條具有L個像素數據，其中L、M和k是正整數；線存儲器，用于存儲在預比例換算單元計算出的第一平均值和第二數據；和主比例換算單元，用于接收來自預比例換算單元的第二平均值和存儲在線存儲器中的第二數據，并且通過根據主比例換算比例使用線性內插來對第二平均值和第二數據執行濾波操作，其中2k小于一條M線中的像素數據總數和M條線的總數。
預比例換算比例和主比例換算比例是由圖像比例換算比例(1/N)確定的，其中圖像比例換算比例(1/N)是(1/2k)×(2k/N)，并且k和N是整數。2k/N的值滿足條件2k/N≤1。
主比例換算單元包括存儲器存取控制器，用于向/從線存儲器存儲或讀取第二數據；地址控制器，用于響應于來自存儲器存取控制器的數據信息輸出線存儲器的地址；和內插單元，用于接收來自存儲器存取控制器的第二數據和來自預比例換算單元的第二平均值，通過根據主比例換算比例使用線性內插執行濾波操作，并且將第二平均值作為第二數據存儲在線存儲器中。
當圖像比例換算比例1/N小于1并且大于1/2時，將第一數據直接輸入到主比例換算單元。內插單元接收來自存儲器存取控制器的第一數據和第二數據，并且通過根據主比例換算比例使用線性內插執行濾波操作。
地址控制器包括用于確定線存儲器地址的源索引信息。預比例換算單元還包括存儲器接口，用于向/從線存儲器存儲或讀取第一平均值。
本發明的另一實施例提供一種比例換算圖像的方法，該方法包括確定第一數據的圖像比例換算比例(1/N)，其中第一數據是多條線中的每個中的像素數據；當圖像比例換算比例(1/N)小于或等于1/2時，根據預比例換算比例對第一數據執行低通濾波；和根據主比例換算比例對低通濾波的結果執行線性內插；和當圖像比例換算比例(1/N)小于1且大于1/2時，通過根據主比例換算比例使用線性內插對第一數據執行濾波操作。
預比例換算比例和主比例換算比例是由圖像比例換算比例(1/N)確定的，其中圖像比例換算比例(1/N)是(1/2k)×(2k/N)，并且k和N是整數。2k/N的值滿足條件2k/N≤1。
執行低通濾波包括對每條線中的每2k個像素數據計算第一平均值；存儲每條線的第一平均值；和通過讀取第一平均值對每2k個第一平均值計算第二平均值。
對低通濾波的結果執行線性內插包括接收第二平均值和第二數據；對第二平均值和第二數據執行線性內插；和將第二平均值作為第二數據存儲。
通過使用線性內插對第一數據執行濾波操作包括接收第一數據；和對第一數據執行線性內插。
在本發明的再一個實施例中，一種芯片系統的圖像比例換算設備包括預比例換算單元，用于接收第一數據和預比例換算比例；主比例換算單元，用于接收主比例換算比例；和電連接在預比例換算單元和主比例換算單元之間的線存儲器，用于存儲從預比例換算單元和主比例換算單元接收的數據，其中如果圖像比例換算比例小于或等于第一值，則預比例換算單元對第一數據低通濾波，輸出低通濾波后的第一數據，并且主比例換算單元根據主比例換算比例對低通濾波后的數據執行線性內插以生成比例換算后的圖像，以及如果圖像比例換算比例大于第一值且小于第二值，則第一數據直接輸入到主比例換算單元，并且主比例換算單元根據主比例換算比例對第一數據執行線性內插以生成比例換算后的圖像。
圖像比例換算比例的第一值是1/2，并且圖像比例換算比例的第二值是1。預比例換算比例和主比例換算比例是由圖像比例換算比例確定的，其中圖像比例換算比例是(1/N)，(1/N)是(1/2k)×(2k/N)，并且k和N是整數。
2k/N的值滿足條件2k/N≤1。第一數據是多條線中的每個中的像素數據。低通濾波后的第一數據包括第二平均值和第二數據，其中第二平均值由預比例換算單元計算，并且是每條線中的像素數據的第一平均值，并且第二數據是存儲在線存儲器中的第二平均值。
通過參照附圖對其示范性實施例的詳細描述，本發明的上述和其他特征將變得更加清楚，其中圖1是根據本發明示范性實施例的圖像比例換算設備的方框圖；圖2是圖1所示的主比例換算單元的方框圖；
圖3示出在圖1所示的預比例換算單元和主比例換算單元之間共享線存儲器的例子；圖4是示出圖1所示的預比例換算單元和主比例換算單元的時間表的時序圖；圖5是根據本發明示范性實施例比例換算圖像的方法的流程圖；圖6是圖5所示的預比例換算的方法的流程圖；和圖7是圖5所示的主比例換算的方法的流程圖。
具體實施例方式
圖1是根據本發明示范性實施例的圖像比例換算設備的方框圖。
參照圖1，圖像比例換算設備包括預比例換算單元100、線存儲器200和主比例換算單元300。
預比例換算單元100根據從主處理器(未示出)輸入的預比例換算比例執行預定處理來對第一輸入圖像數據DAT1進行低通濾波。主處理器可以是CPU、微處理器或數字信號處理器之一。此外，預比例換算單元100包括存儲器接口101，用于將結果存儲在線存儲器200中或者從線存儲器200中讀取預定數據。
線存儲器200連接到預比例換算單元100和主比例換算單元300，并且存儲從預比例換算單元100或主比例換算單元300輸入的數據。
主比例換算單元300基于從主處理器輸入的主比例換算比例執行濾波操作。將參照圖2詳細描述主比例換算單元300。
圖2是圖1所示的主比例換算單元300的方框圖。
參照圖2，主比例換算單元300包括地址控制器301、存儲器存取控制器302和內插計算單元303。
地址控制器301包括用于計算存儲數據的線存儲器200的地址值(ADD)的源索引。地址控制器301接收關于要向/從線存儲器200存儲或讀取的數據的信息，并且計算用于存儲和讀取數據的相應地址。
存儲器存取控制器302從地址控制器301接收地址值(ADD)，并且控制線存儲器200和內插計算單元303之間的寫入和讀取操作。
內插計算單元303接收存儲在線存儲器200中的第二數據DAT2和從預比例換算單元100輸入的數據(L0+L1，L2+L3，...，Ln-1+Ln)，并且響應于主比例換算比例對第二數據DAT2和數據(L0+L1，L2+L3，...，Ln-1+Ln)執行線性內插操作。或者，內插計算單元303直接從外部存儲器(未示出)接收第一數據DAT1，并且對第一數據DAT1而不是從預比例換算單元100接收的第二數據DAT2執行線性內插操作。
第一數據DAT1是多于一幀的像素數據。單個幀是以單個圖像場景在顯示單元(如LCD)上顯示的靜止圖像。單個幀由表示對應于顯示器分辨率的垂直線和水平線的交叉處的像素數據構成。例如，如果顯示器分辨率是1024×768，則單幀數據包括1024×768個像素數據，它們表示在1024條水平線和768條垂直線的交叉處的圖像值。
預比例換算比例和主比例換算比例是由圖像比例換算比例(1/N)確定的，后者是用于按比例縮小第一數據DAT1的比例。預比例換算比例和主比例換算比例由主處理器根據圖像比例換算比例(1/N)計算出并存儲在線存儲器200中。所存儲的預比例換算比例和主比例換算比例被送到預比例換算單元100和主比例換算單元300。
圖像比例換算比例(1/N)可以用下面的方程1表示。
1/N＝(1/2k)*(2k/N)[方程1]在方程1中，(1/2k)≤1并且k是小于log2(N)的整數(k≤log2(N))。此外，k由如下所示方程2定義。
k＝ceiling(log2(N)) [方程2]這里，函數‘ceiling(x)’(ceiling取上限)返回等于和小于‘x’的整數當中的最小整數。
圖5是是根據本發明示范性實施例比例換算圖像的方法的流程圖。
參照圖5，在操作S10中第一數據DAT1輸入到圖像比例換算設備。接著，在操作S20中確定圖像比例換算比例(1/N)是否小于或等于1/2。如果圖像比例換算比例(1/N)小于或等于1/2(即，1/N≤1/2)，則預比例換算比例不為0。因此，通過執行兩個圖像比例換算操作來處理第一數據DAT1。在這種情況下，將第一數據DAT1送到預比例換算單元100來進行低通濾波。預比例換算單元100在步驟S30中對垂直線和水平線計算2k個像素數據的平均值，以防止混疊。然后，主比例換算單元300在步驟S40中對預比例換算單元100的結果執行線性內插以生成比例換算的圖像。然后在操作S50中將比例換算的圖像作為輸出數據(L0+L1&L2+L3)輸出。
回到操作S20，如果圖像比例換算比例(1/N)大于1/2且小于1(即，1/2＜1/N＜1)，則預比例換算比例為0。因此，將第一數據DAT1直接送到主比例換算單元300，而不用送到預比例換算單元100。在這種情況下，預比例換算單元100不處理第一數據DAT1。主比例換算單元300然后在操作S40中對第一數據DAT1執行線性內插來生成比例換算的圖像。在操作S50中將比例換算的圖像作為輸出數據(L0+L1&L2+L3)輸出。
圖4是示出圖1所示的預比例換算單元100和主比例換算單元300的時間表的時序圖。例如，圖4示出當k為1時的時間表。圖6是圖5所示的預比例換算的方法的流程圖。下面將參照圖4和6描述當圖像比例換算比例1/N為1/2時的圖像比例換算方法。
應當理解，當圖像比例換算比例為1/2時，執行兩步圖像比例換算操作。
現在參照圖4和6，當從外部存儲器輸入第一數據DAT1時，預比例換算單元100在操作S31中根據預比例換算比例計算每個水平線上的每2k個像素數據的第一平均值。計算出的第一平均值(L0，L1，L2，...，Ln)在操作S32中被存儲在線存儲器200中。例如，當k＝1(即，2k＝2)時，將每兩條水平線的第一平均值存儲在線存儲器200中。
預比例換算單元100讀取存儲在線存儲器200中的每條水平線的第一平均值(L0，L1，L2，...，Ln)，并且在操作S33中計算每2k個第一平均值的第二平均值。在操作S34中將計算出的第二平均值(L0+L1，L2+L3，...，Ln-1+Ln)輸出到主比例換算單元300。
例如，當k＝1時，預比例換算單元100計算第一水平線的每兩個像素值的第一平均值L0，并且將第一平均值L0存儲在線存儲器200中，然后對隨后的輸入數據計算第一平均值L1。在計算第一平均值L1后，預比例換算單元100讀取存儲在線存儲器200中的第一平均值L0并且計算兩個第一平均值L0和L1的第二平均值。計算出的第二平均值(L0+L1)輸出到主比例換算單元300，并且主比例換算單元300將第二平均值(L0+L1)作為第一數據存儲在線存儲器200中。
在輸出第二平均值(L0+L1)后，預比例換算單元100計算隨后輸入數據的第一平均值L2，并且將第一平均值L2存儲在線存儲器200中，然后計算隨后的輸入數據的另一第一平均值L3。然后，預比例換算單元100計算兩個第一平均值L2和L3的第二平均值。如操作S35所示，預比例換算單元100對每條水平線中的所有像素數據執行第一平均值計算操作。
下面，將參照圖4和7描述當圖像比例換算比例小于1/2時主比例換算單元300的操作。圖7是圖5所示的主比例換算方法的流程圖。
當在操作S41中第二平均值(L0+L1，L2+L3，...，Ln-1+Ln)輸入到主比例換算單元300的內插計算單元303時，內插計算單元303在操作S42中通過存儲器存取控制器302接收存儲在線存儲器200中的第二數據DAT2。第二數據DAT2是當主比例換算單元300從預比例換算單元100接收第二數據DAT2時由主比例換算單元300存儲在線存儲器200中的第二平均值(L0+L1，L2+L3，...，Ln-1+Ln)。主比例換算單元300在操作S43中根據主比例換算比例對第二平均值(L0+L1，L2+L3，...，Ln-1+Ln)和第二數據DAT2執行線性內插。
主比例換算單元300輸出線性內插的結果(L0+L1&L2+L3，L2+L3&L4+L5，...，Ln-3+Ln-2&Ln-1+Ln)并且在操作S44中通過存儲器存取控制器302將第二平均值(L0+L1，L2+L3，...，Ln-1+Ln)作為第二數據DAT2存儲在線存儲器200中。當主比例換算單元300依次接收隨后的像素數據的第二平均值(L0+L1，L2+L3，...，Ln-1+Ln)時，主比例換算單元300從線存儲器200中讀取第二數據DAT2，執行線性內插，并且輸出結果。如操作S45所示，重復主比例換算單元300所執行的比例換算方法，直到所有輸入數據都被比例換算為止。
圖3示出在預比例換算單元100和主比例換算單元300之間共享線存儲器200的例子。參照圖3，由于預比例換算單元100計算每條水平線的2k個像素數據的平均值并存儲平均值，因此線存儲器200中要存儲的數據量減少例如1/2n，1/4n，1/8n...1/2n的倍數。因此，線存儲器200所需的最大容量是水平分辨率(1)的1/2。例如，如果水平分辨率是1024，則線存儲器200可以存儲最大512個像素數據。因此，主比例換算單元300最多要求水平分辨率(2)的1/2。
當圖像比例換算比例小于1且大于1/2時，由于第一數據DAT1直接送到主比例換算單元300，因此主比例換算單元300使用線存儲器200的整個存儲空間。
如上所述，根據本發明示范性實施例的圖像比例換算設備和比例換算方法在按比例縮小圖像的同時防止圖像出現畸變或混疊。此外，在按比例縮小圖像的同時預比例換算單元和主比例換算單元共同使用圖像比例換算設備的單個線存儲器，從而提高了包含圖像比例換算器的芯片系統的集成度。
盡管參照其示范性實施例具體示出和描述了本發明，但本領域技術人員應當理解，可以在不背離權利要求書限定的本發明宗旨和范圍的前提下對其進行形式和細節的各種修改。
權利要求
1.一種圖像比例換算設備，包括預比例換算單元，用于接收多條即M線的第一數據，對M條線的每條中的每2k個像素數據計算第一平均值，并且根據預比例換算比例對每2k個第一平均值計算第二平均值，M條線的每條具有L個像素數據，其中L、M和k是正整數；線存儲器，用于存儲在預比例換算單元計算出的第一平均值和第二數據；和主比例換算單元，用于接收來自預比例換算單元的第二平均值和存儲在線存儲器中的第二數據，并且通過根據主比例換算比例使用線性內插來對第二平均值和第二數據執行濾波操作，其中2k小于一條M線中的像素數據總數和M條線的總數。
2.如權利要求1所述的圖像比例換算設備，其中預比例換算比例和主比例換算比例是由圖像比例換算比例(1/N)確定的，其中圖像比例換算比例(1/N)是(1/2k)×(2k/N)，并且k和N是整數。
3.如權利要求2所述的圖像比例換算設備，其中2k/N滿足條件2k/N≤1。
4.如權利要求3所述的圖像比例換算設備，其中主比例換算單元包括存儲器存取控制器，用于向/從線存儲器存儲或讀取第二數據；地址控制器，用于響應于來自存儲器存取控制器的數據信息輸出線存儲器的地址；和內插單元，用于接收來自存儲器存取控制器的第二數據和來自預比例換算單元的第二平均值，通過根據主比例換算比例使用線性內插執行濾波操作，并且將第二平均值作為第二數據存儲在線存儲器中。
5.如權利要求4所述的圖像比例換算設備，其中當圖像比例換算比例1/N小于1并且大于1/2時，將第一數據直接輸入到主比例換算單元。
6.如權利要求5所述的圖像比例換算設備，其中內插單元接收來自存儲器存取控制器的第一數據和第二數據，并且通過根據主比例換算比例使用線性內插執行濾波操作。
7.如權利要求4所述的圖像比例換算設備，其中地址控制器包括用于確定線存儲器地址的源索引信息。
8.如權利要求1所述的圖像比例換算設備，其中預比例換算單元還包括存儲器接口，用于向/從線存儲器存儲或讀取第一平均值。
9.一種比例換算圖像的方法，包括確定第一數據的圖像比例換算比例(1/N)，其中第一數據是多條線中的每個中的像素數據；當圖像比例換算比例(1/N)小于或等于1/2時，根據預比例換算比例對第一數據執行低通濾波；和根據主比例換算比例對低通濾波的結果執行線性內插；和當圖像比例換算比例(1/N)小于1且大于1/2時，通過根據主比例換算比例使用線性內插對第一數據執行濾波操作。
10.如權利要求9所述的方法，其中預比例換算比例和主比例換算比例是由圖像比例換算比例(1/N)確定的，其中圖像比例換算比例(1/N)是(1/2k)×(2k/N)，并且k和N是整數。
11.如權利要求10所述的方法，其中2k/N滿足條件2k/N≤1。
12.如權利要求11所述的方法，其中執行低通濾波包括對每條線中的每2k個像素數據計算第一平均值；存儲每條線的第一平均值；和通過讀取第一平均值對每2k個第一平均值計算第二平均值。
13.如權利要求12所述的方法，其中對低通濾波的結果執行線性內插包括接收第二平均值和第二數據；對第二平均值和第二數據執行線性內插；和將第二平均值作為第二數據存儲。
14.如權利要求9所述的方法，其中通過使用線性內插對第一數據執行濾波操作包括接收第一數據；和對第一數據執行線性內插。
15.一種芯片系統的圖像比例換算設備，該設備包括預比例換算單元，用于接收第一數據和預比例換算比例；主比例換算單元，用于接收主比例換算比例；和電連接在預比例換算單元和主比例換算單元之間的線存儲器，用于存儲從預比例換算單元和主比例換算單元接收的數據，其中如果圖像比例換算比例小于或等于第一值，則預比例換算單元對第一數據低通濾波，輸出低通濾波后的第一數據，并且主比例換算單元根據主比例換算比例對低通濾波后的數據執行線性內插以生成比例換算后的圖像，以及如果圖像比例換算比例大于第一值且小于第二值，則第一數據直接輸入到主比例換算單元，并且主比例換算單元根據主比例換算比例對第一數據執行線性內插以生成比例換算后的圖像。
16.如權利要求15所述的圖像比例換算設備，其中圖像比例換算比例的第一值是1/2，并且圖像比例換算比例的第二值是1。
17.如權利要求15所述的圖像比例換算設備，其中預比例換算比例和主比例換算比例是由圖像比例換算比例確定的，其中圖像比例換算比例是(1/N)，(1/N)是(1/2k)×(2k/N)，并且k和N是整數。
18.如權利要求17所述的圖像比例換算設備，其中2k/N滿足條件2k/N≤1。
19.如權利要求15所述的圖像比例換算設備，其中第一數據是多條線中的每個中的像素數據。
20.如權利要求19所述的圖像比例換算設備，其中低通濾波后的第一數據包括第二平均值和第二數據，其中第二平均值由預比例換算單元計算，并且是每條線中的像素數據的第一平均值，并且第二數據是存儲在線存儲器中的第二平均值。
全文摘要
提供一種通過使用單個線存儲器按比例縮小圖像數據的圖像比例換算設備和比例換算方法。圖像比例換算設備包括預比例換算單元，用于接收M條線的第一數據，對M條線的每條中的每文檔編號H04N1/387GK1835545SQ20061005913
公開日2006年9月20日 申請日期2006年3月14日 優先權日2005年3月14日
發明者林潤惠 申請人:三星電子株式會社