放大圖像局部區域的方法、編碼器及主控模塊的制作方法

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專利名稱：放大圖像局部區域的方法、編碼器及主控模塊的制作方法
技術領域：
本發明涉及圖像處理技術領域，具體涉及放大圖像局部區域的方法、編碼器及主控模塊。
背景技術：
隨著視音頻編解碼技術和網絡存儲技術的發展，將攝像機采集的圖像數據數字化并在因特網上傳輸、存儲形成了數字視頻監控技術。
視頻監控技術是城市安防系統中的關鍵技術。經過近幾年的發展，視頻監控技術已經形成了"模擬監控+網絡監控存儲+綜合管理"的集成監控方式。視頻監控系統主要由模擬監控攝像裝置、硬件編碼器、硬件解碼器、網絡存儲設備和管理系統等組成。在當前的視頻監控系統中，監控圖像數據的存儲是一個關鍵問題。
圖1為現有的視頻監控系統的示意圖，如圖l所示，攝像頭采集到的模
擬圖像經過編碼器中的現場可編程門陣列(FPGA, Field-Programmable Gate Array)的隨屏顯示(OSD, On-Screen Display)疊加、畫面分割等處理后，以BT656信號的形式傳輸到數字信號處理器(DSP,Digital Signal Processor), 再經過編碼器中的DSP壓縮成指定算法的音視頻數據流，再經過驅動的復制、分發封裝成一條或多條因特網協議(IP， Internet Protocol)形式的音視頻碼流。
解碼器接收到音視頻碼流后，經過解碼器中的DSP的解壓縮、FPGA的 OSD疊加等處理，在顯示器或者電視墻上顯示。同時，當用戶需要對某個區域重點監控時，用戶可以控制解碼器上的云臺控制手柄，將攜帶重點監控區域信息的云臺控制信令發送給編碼器；編碼器將云臺控制信令通過串口發
送給攝像頭云臺，云臺按照指定動作運動，完成對重點監控區域的監控。
由于帶有云臺的攝像頭造價昂貴，除了一些類似廣場、十字路口等大視角的監控場所采用帶有云臺控制的攝像頭以外，常見的室內定點監控場所大多采用固定攝像頭。另外，在查看實況圖像時，通常也需要對圖像局部進行放大。對于沒有云臺的攝像頭，只能在解碼端對圖像進行局部差值、放大，圖像的清晰度和可用性大打折扣。因此，在低端配置的監控點，局部圖像放大后的質量高低和云臺的成本高低之間存在一個矛盾。
另外，隨著高清攝像機的日漸普及，FPGA與DSP之間的傳輸信號仍舊以基于Dl格式的BT656信號為主。由于高清攝像機輸入FPGA的是高清分辨率的數字圖像，而FPGA必須將高清分辨率的數字模擬圖像轉換成基于 Dl格式的BT656信號后才能傳輸給DSP，經過該轉換后，圖像的分辨率降低了，從而會造成圖像質量的降低。

發明內容
本發明提供放大圖像局部區域的方法、編碼器及主控模塊，以在放大圖像局部區域時，提高放大后的局部區域的分辨率。本發明的技術方案是這樣實現的
一種放大圖像局部區域的方法，預先設定局部放大區域，包括
編碼器根據接收的指定的局部放大區域位置信息，從攝像頭采集的圖像中
裁剪出以局部放大區域為中心、分辨率等于預設編碼分辨率的編碼區域，對該
編碼區域進行編碼后發送給解碼器。
所述預設編碼分辨率小于攝像頭的分辨率、大于等于編碼輸出圖像的分辨率。
所述攝像頭為高清攝像頭，
所述編碼器從攝像頭采集的圖像中裁剪出以局部放大區域為中心、分辨率等于預設編碼分辨率的編碼區域之前進一步包括編碼器從攝像頭采集的圖像中，裁剪出以局部放大區域為中心、分辨率等于D1圖像的分辨率的D1圖像區
域；
且，所述編碼器從攝像頭采集的圖像中裁剪出以局部放大區域為中心、分辨率等于預設編碼分辨率的編碼區域為從所述Dl圖像區域中裁剪出以局部
放大區域為中心、分辨率等于預設編碼分辨率的編碼區域。
一種放大圖像局部區域的編碼器，該編碼器包括
主控模塊，接收解碼器發來的局部放大區域位置信息，確定以該局部放大
區域為中心、分辨率等于預設編碼分辨率的DSP編碼區域，將DSP編碼區域位置信息發送給DSP;
FPGA,接收攝像頭采集的圖像，將該圖像輸出到DSP;
DSP，根據主控模塊發來的DSP編碼區域位置信息，從FPGA輸入的圖像中裁剪出DSP編碼區域，對該DSP編碼區域編碼后通過驅動模塊發送給解碼器。
所述主控模塊包括
局部放大區域位置信息接收模塊，接收解碼器發來的局部放大區域位置信息，將局部放大區域位置信息發送給D1圖像區域確定^^莫塊和DSP編碼區域確
定模塊；
Dl圖像區域確定模塊，根據接收的局部放大區域位置信息，確定以該局部放大區域為中心、分辨率等于D1圖像的分辨率的D1圖像區域，將D1圖像區域位置信息發送給FPGA;
DSP編碼區域確定模塊，根據接收的局部放大區域位置信息，確定以該局部放大區域為中心、分辨率等于DSP輸出的編碼圖像的分辨率的DSP編碼區域，將DSP編碼區域位置信息發送給DSP;
且，所述FPGA包括
圖像接收模塊，接收攝像頭采集的圖像，將圖像輸出到裁剪模塊；裁剪模塊，根據主控模塊發來的Dl圖像區域位置信息，從圖像接收模塊輸入的圖像中裁剪出Dl圖像區域，將該D1圖像區域輸出到DSP。一種主控模塊，該主控模塊包括
局部放大區域位置信息接收模塊，接收解碼器發來的局部放大區域位置信
息，將局部放大區域位置信息發送給DSP編碼區域確定模塊；
DSP編碼區域確定模塊，根據接收的局部放大區域位置信息，確定以該局
部放大區域為中心、分辨率等于DSP輸出的編碼圖像的分辨率的DSP編碼區
域，將DSP編碼區域位置信息發送給DSP。該主控模塊進一步包括
Dl圖像區域確定模塊，根據局部放大區域位置信息接收模塊發來的局部放大區域位置信息，確定以該局部放大區域為中心、分辨率等于Dl圖像的分辨率的D1圖像區域，將D1圖像區域位置信息發送給FPGA。
與現有技術相比，本發明中從攝像頭采集的圖像中裁剪出以局部放大區域為中心、分辨率等于預設編碼分辨率的編碼區域，對該編碼區域進行編碼。本發明采用未帶云臺的攝像頭，只對以局部放大區域為中心的部分區域進行編碼，從而在放大圖像局部區域的同時提高了放大后的局部區域的分辨率。
另外，本發明實施例中，設定預設編碼分辨率等于編碼輸出圖像的分辨率，這樣避免了在編碼過程中犧牲分辨率。
另外，當攝像頭為高清攝像頭時，本發明實施例中，首先從攝像頭采集的圖像中，裁剪出以局部放大區域為中心、分辨率等于Dl圖像的分辨率的 Dl圖像區域，然后再從D1圖像區域中裁剪出以局部放大區域為中心、分辨率等于預設編碼分辨率的編碼區域，從而避免了在對圖像進行Dl格式轉換的過程中犧牲分辨率。

圖1為現有的視頻監控系統的示意圖2為本發明實施例一提供的對攝像頭采集的圖像進行局部區域放大的流程圖3為本發明實施例提供的ZoomRectCode區域的示意圖4為本發明實施例二提供的對高清攝像頭采集的圖像進行局部區域
放大的流程圖5為本發明實施例提供的編碼器的組成圖；圖6為本發明實施例提供的主控模塊的結構圖；圖7為本發明實施例提供的FPGA的結構圖。
具體實施例方式
本發明的核心思想是解碼器將局部放大區域位置信息通知編碼器，編碼器只對以局部放大區域為中心的預設編碼區域進行編碼，從而在無需攝像頭帶有云臺的前提下，提高了局部放大區域的分辨率。其中，預設編碼區域的分辨率小于攝像頭的分辨率、大于等于編碼輸出圖像的分辨率。
下面結合附圖及具體實施例對本發明再作進一步詳細的說明。
圖2為本發明實施例一提供的對攝像頭采集的圖像進行局部區域放大的流程圖，如圖2所示，其具體步驟如下
步驟201:用戶確定局部放大區域ZoomRect,將ZoomRect區域位置參數輸入解碼器，解碼器將ZoomRect區域位置參數攜帶在控制信令中發送給編碼器。
ZoomRect區域可通過該區域的左上角坐標、右下角坐標這兩個區域位置參數唯一地確定。例如ZoomRect區域的左上角坐標為(a， b + h ),右下角坐標為(a + w, b)，即ZoomRect區域的分辨率為w x h。
控制信令可以使用擴展的會話初始化協議(SIP ， Session Initiation Protocol)信令或者自定義的私有協議信令。
步驟202:編碼器的通信模塊接收控制信令，從控制信令中取出 ZoomRect區域位置參數，將ZoomRect區域位置參數發送給編碼器的主控模塊。
步驟203:主控模塊接收ZoomRect區域位置參數，根據編碼器的DSP 輸出的編碼圖像的分辨率，確定以ZoomRect區域為中心的DSP編碼區域 ZoomRectCode，將ZoomRectCode區域位置參數發送給編碼器的DSP。
這里，ZoomRectCode區域的分辨率為小于攝像頭的分辨率、大于等于DSP輸出的編碼圖像的分辨率。但是，在實際應用中，ZoomRectCode區域的分辨率最好等于DSP輸出的編碼圖像的分辨率，這樣，DSP編碼前、后，圖像的分辨率并未發生變化，從而避免了編碼處理對ZoomRect區域造
成分辨率犧牲。
ZoomRectCode區域位置參婆史可通過該區域的左上角坐標、右下角坐標這兩個參數唯一地確定。
圖3為本發明實施例提供的ZoomRectCode區域的示意圖，如圖3所示，設ZoomRectCode區域的分辨率為HI x wi,設ZoomRect區域的左上角坐標為(a， b + h)，右下角坐標為(a + w, b)，即ZoomRect區域的分辨率為w x h,則以ZoomRect區域為中心的ZoomRectCode區域的左上角坐標
為(a-^， b + h+^),右下角坐標為(a + w+^， b-^i)。 2 2 2 2
步驟204:編碼器的FPGA接收攝像頭輸入的圖像，將該圖像以Dl格式傳輸給編碼器的DSP。
對于普通攝像頭，由于其采集的圖像格式為Dl格式，因此，FPGA直接將攝像頭輸入的圖像傳輸給DSP即可；對于高清攝像頭，由于其采集的圖像格式不為D1格式，因此，FPGA需要先將攝像頭輸入的圖像轉換為Dl 格式再傳輸給DSP。
步驟205:編碼器的DSP接收FPGA輸入的Dl圖像，根據主控模塊發來的ZoomRectCode區域位置參數，從該圖像中裁剪出ZoomRectCode區域，對該ZoomRectCode區域進行編碼后輸出到驅動才莫塊。
Dl圖像即Dl格式的圖像。
步驟206:驅動模塊根據主控模塊下發的碼流封裝參數，將DSP輸入的圖像封裝成指定的音視頻碼流如單播實況流、組播實況流或存儲流等，通過網口發送給解碼器。
對于圖2所示實施例，若攝像頭為普通攝像頭，由于普通攝像頭輸入到
FPGA的圖像格式為Dl格式，所以FPGA無需對圖像進行處理，因此在FPGA 處不會造成分辨率的犧牲，同時，在DSP處，編碼前的圖像是直接從原始 Dl圖像上裁剪的以ZoomRect區域為中心的ZoomRectCode區域，且當 ZoomRectCode區域的分辨率等于DSP輸出的編碼圖像的分辨率時，編碼前后圖像的分辨率并未發生變化，這樣，在DSP處也未造成分辨率的犧牲，從而可知對于普通攝像頭，圖2所示實施例不僅實現了 ZoomRect區域的放大，且未犧牲分辨率。
對于圖2所示實施例，若攝像頭為高清攝像頭，由于高清攝像頭輸入到 FPGA的圖像格式不為Dl格式，所以FPGA需要將圖像轉換為Dl格式后傳輸給DSP，因此在FPGA處會造成ZoomRect區域分辨率的犧牲；在DSP 處，編碼前的圖像是從FPGA輸入的D1圖像上裁剪的以ZoomRect區域為中心的ZoomRectCode區域，且當ZoomRectCode區域的分辨率等于DSP輸出的編碼圖像的分辨率時，編碼前后圖像的分辨率并未發生變化，因此，在 DSP處未造成分辨率的犧牲。從而可知對于高清攝像頭，圖2所示實施例也實現了 ZoomRect區域的放大，但，僅在DSP處減少了分辨率的犧牲，但未在FPGA處減少分辨率的犧牲。
對于高清攝像頭，為了在放大局部放大區域ZoomRect時，避免在FPGA 處的分辨率的犧牲，本發明給出了如圖4所示的技術方案。
圖4為本發明實施例二提供的對高清攝像頭采集的圖像進行局部放大區域放大的流程圖，如圖4所示，其具體步驟如下
步驟401:用戶確定局部放大區域ZoomRect,將ZoomRect區域位置參數輸入解碼器，解碼器將ZoomRect區域位置參數攜帶在控制信令中發送給編碼器。
步驟402:編碼器的通信模塊接收控制信令，從控制信令中取出 ZoomRect區域位置參數，將ZoomRect區域位置參數發送給編碼器的主控模塊。
步驟401 ~ 402與步驟201 ~ 202相同。
步驟403:主控模塊接收ZoomRect區域位置參數，根據Dl圖像的分辨率，確定以ZoomRect區域為中心的Dl圖像區域ZoomRectDl,將 ZoomRectDl區域位置參數發送給編碼器的FPGA。
ZoomRectDl區域的分辨率等于Dl圖像的分辨率。
ZoomRectD 1區域可以該區域的左上角坐標、右下角坐標這兩個區域位置參數唯一地確定。
設Dl圖像的分辨率為H2 x W2，設ZoomRect區域的左上角坐標為(a， b + h)，右下角坐標為(a + w， b)，即ZoomRect區域的分辨率為wxh,
則ZoomRectDl區域的左上角坐標為<formula>formula see original document page 11</formula>右下角
2 2
坐杯為<formula>formula see original document page 11</formula>
2 2
步驟404:主控模塊根據編碼器的DSP輸出的編碼圖像的分辨率，確定以ZoomRect區域為中心的DSP編碼區域ZoomRectCode, ZoomRectCode 區域的分辨率等于DSP輸出的編碼圖像的分辨率，將ZoomRectCode區域位置參數發送給編碼器的DSP。
步驟404與步驟203相同。
步驟405: FPGA接收高清攝像頭輸入的圖像，根據主控模塊發來的 ZoomRectDl區域位置參數，從該圖像中裁剪出ZoomRectDl區域，將 ZoomRectDl區域以Dl格式傳輸給DSP。
步驟406: DSP接收FPGA輸入的Dl圖像，根據主控模塊發來的 ZoomRectCode區域位置參數，從該圖像中裁剪出ZoomRectCode區域，對該ZoomRectCode區域進行編碼后輸出到驅動模塊。
步驟407:驅動模塊根據主控模塊下發的碼流封裝參數，將DSP輸入的圖像封裝成指定的音視頻碼流如單播實況流、組播實況流或存儲流等，通過網口發送給解碼器。
步驟406 ~ 407與步驟205 ~ 206相同。
從圖4所示實施例可以看出，FPGA收到高清攝像頭輸入的圖像后，從
該圖像中裁剪出以局部放大區域ZoomRect為中心、分辨率等于Dl圖像分辨率的ZoomRectDl區域，將該ZoomRectDl區域傳輸給DSP，可見，在 FPGA處未造成局部放大區域的分辨率犧牲，從而，圖4所示實施例不僅實現了高清攝像頭采集的局部放大區域的放大，且未犧牲分辨率。
以下給出一個具體實例對現有技術和本發明提供的方法進行對比
DSP壓縮后的常用圖像格式有QCIF ( 176*144) 、 CIF ( 352*288 )、 2CIF ( 704*288 ) 、 4CIF ( 704*576) 、 Dl ( 720*576 ),其中，在配置低端的監控點，CIF格式的圖像最常見。固定攝像頭采集的圖像的分辨率一般遠遠高于經DSP編碼后的分辨率，例如最低端的固定攝像頭的分辨率都可以達到752 * 582以上。設使用最低端的固定攝像頭，其采集的原始圖像的分辨率為752*582,設局部放大區域的分辨率為原始圖像分辨率的1/4，且設DSP編碼輸出圖像為CIF圖像(352 x 288 )，則，若采用現有方法，DSP 對整個原始圖像進行編碼，編碼后的原始圖像分辨率為352 x 288,則編碼后局部放大區域的分辨率為176*144;而若采用本發明提供的方法，DSP只對原始圖像中以局部放大區域為中心的ZoomRectCode區域進行編碼，且編碼前后圖像的分辨率都為352*288，可見，本發明提供的方法與現有方法相比，不僅放大了局部放大區域，且未犧牲分辨率。
圖5為本發明實施例提供的編碼器的組成圖，如圖5所示，其主要包括通信模塊51、主控模塊52、 FPGA53、 DSP54和驅動模塊55,其中
通信模塊51:接收解碼器發來的控制信令，從信令中取出局部放大區域位置參數發送給主控模塊52。
主控模塊52:接收通信模塊51發來的局部放大區域位置參數，根據該參數確定以局部放大區域ZoomRect為中心、分辨率等于預設編碼分辨率的 DSP編碼區域ZoomRectCode，將ZoomRectCode區域位置參數發送給DSP54。
預設編碼分辨率小于攝像頭的分辨率、大于等于DSP輸出的編碼圖像的分辨率，最好等于DSP輸出的編碼圖像的分辨率。
FPGA53:接收攝像頭輸入的采集圖像，將該圖像以Dl格式輸出到DSP54。 DSP54:接收主控模塊52發來的ZoomRectCode區域位置參數，從FPGA53 輸入的Dl圖像中裁剪出ZoomRectCode區域，對該ZoomRectCode區域編碼后發送給驅動模塊55。
驅動模塊55:根據主控模塊52下發的碼流封裝參數，將DSP54輸入的編碼圖像封裝成指定的音^L頻碼流如單播實況流、組#"實況流或存儲流等，通過網口發送給解碼器。
在實際應用中，主控模塊52可包括局部放大區域位置信息接收模塊521、 Dl圖像區域確定模塊522和DSP編碼區域確定模塊523，其中
局部放大區域位置信息接收模塊521:接收通信模塊51發來的局部放大區域位置參數，將局部放大區域位置參數發送給D1圖像區域確定模塊522和DSP 編碼區域確定;f莫塊523。
Dl圖像區域確定模塊522:根據局部放大區域位置信息接收模塊521發來的局部放大區域位置參數，確定以局部放大區域為中心、分辨率等于Dl圖像的分辨率的Dl圖像區域ZoomRectDl，將ZoomRectDl區域位置參數發送給 FPGA53。
DSP編碼區域確定模塊523:根據局部放大區域位置信息接收模塊521發來的局部放大區域位置參數，確定以局部放大區域為中心、分辨率等于DSP輸出的編碼圖像的分辨率的DSP編碼區域，將DSP編碼區域位置參數發送給 DSP54。
且，FPGA53包括圖像接收模塊531和裁剪模塊532，其中圖像接收模塊531:接收攝像頭輸入的采集圖像，將圖像輸出到裁剪模塊
532。
裁剪模塊532:根據主控模塊52發來的ZoomRectDl區域位置參數，從圖像接收模塊531輸入的圖像中裁剪出ZoomRectDl區域，將該ZoomRectDl區域輸出到DSP54。
以上所述僅為本發明的過程及方法實施例，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在
本發明的保護范圍之內。
權利要求
1、一種放大圖像局部區域的方法，其特征在于，預先設定局部放大區域，該方法包括:編碼器根據接收的指定的局部放大區域位置信息，從攝像頭采集的圖像中裁剪出以局部放大區域為中心、分辨率等于預設編碼分辨率的編碼區域，對該編碼區域進行編碼后發送給解碼器。
2、如權利要求l所述的方法，其特征在于，所述預設編碼分辨率小于攝像頭的分辨率、大于等于編碼輸出圖像的分辨率。
3、如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述攝像頭為高清攝像頭，所述編碼器從攝像頭釆集的圖像中裁剪出以局部放大區域為中心、分辨率等于預設編碼分辨率的編碼區域之前進一步包括編碼器從攝像頭采集的圖像中，裁剪出以局部放大區域為中心、分辨率等于D1圖像的分辨率的D1圖像區域；且，所述編碼器從攝像頭采集的圖像中裁剪出以局部放大區域為中心、分辨率等于預設編碼分辨率的編碼區域為從所述Dl圖像區域中裁剪出以局部放大區域為中心、分辨率等于預設編碼分辨率的編碼區域。
4、一種放大圖像局部區域的編碼器，其特征在于，該編碼器包括主控模塊，接收解碼器發來的局部放大區域位置信息，確定以該局部放大區域為中心、分辨率等于預設編碼分辨率的數字信號處理器DSP編碼區域，將 DSP編碼區域位置信息發送給DSP;現場可編程門陣列FPGA,接收攝像頭采集的圖像，將該圖像輸出到DSP;DSP,根據主控模塊發來的DSP編碼區域位置信息，從FPGA輸入的圖像中裁剪出DSP編碼區域，對該DSP編碼區域編碼后通過驅動模塊發送給解碼器。
5、如權利要求4所述的編碼器，其特征在于，所述主控模塊包括局部放大區域位置信息接收模塊，接收解碼器發來的局部放大區域位置信息，將局部放大區域位置信息發送給D1圖像區域確定模塊和DSP編碼區域確定模塊；Dl圖像區域確定模塊，根據接收的局部放大區域位置信息，確定以該局部放大區域為中心、分辨率等于D1圖像的分辨率的D1圖像區域，將D1圖像區域位置信息發送給FPGA;DSP編碼區域確定模塊，根據接收的局部放大區域位置信息，確定以該局部放大區域為中心、分辨率等于DSP輸出的編碼圖像的分辨率的DSP編碼區域，將DSP編碼區域位置信息發送給DSP;且，所述FPGA包括圖像接收模塊，接收攝像頭采集的圖像，將圖像輸出到裁剪模塊；裁剪模塊，根據主控模塊發來的Dl圖像區域位置信息，從圖像接收模塊輸入的圖像中裁剪出Dl圖像區域，將該Dl圖像區域輸出到DSP。
6、一種主控模塊，其特征在于，該主控模塊包括局部放大區域位置信息接收模塊，接收解碼器發來的局部放大區域位置信息，將局部放大區域位置信息發送給數字信號處理器DSP編碼區域確定模塊；DSP編碼區域確定模塊，根據接收的局部放大區域位置信息，確定以該局部放大區域為中心、分辨率等于DSP輸出的編碼圖像的分辨率的DSP編碼區域，將DSP編碼區域位置信息發送給DSP。
7、如權利要求6所述的主控模塊，其特征在于，該主控模塊進一步包括 Dl圖像區域確定模塊，根據局部放大區域位置信息接收模塊發來的局部放大區域位置信息，確定以該局部放大區域為中心、分辨率等于Dl圖像的分辨率的D1圖像區域，將D1圖像區域位置信息發送給現場可編程門陣列FPGA。
全文摘要
本發明公開了放大圖像局部區域的方法、編碼器及主控模塊。方法包括預先設定局部放大區域，編碼器根據接收的指定的局部放大區域位置信息，從攝像頭采集的圖像中裁剪出以局部放大區域為中心、分辨率等于預設編碼分辨率的編碼區域，對該編碼區域進行編碼后發送給解碼器。本發明實現了在無需帶云臺的攝像頭的環境下，放大圖像局部區域的同時提高放大后的圖像局部區域的分辨率的目的。
文檔編號H04N7/26GK101383969SQ20081022493
公開日2009年3月11日申請日期2008年10月27日優先權日2008年10月27日
發明者迪周, 佳蘇申請人:杭州華三通信技術有限公司

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