降低彩色圖像實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)量的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種降低彩色圖像實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)量的方法，用于彩色CCD相機(jī)采集、傳輸圖像數(shù)據(jù)至計(jì)算機(jī)，其包括以下步驟：利用相機(jī)開發(fā)指令，將彩色CCD相機(jī)設(shè)置為單色原始裸數(shù)據(jù)模式（即灰度模式）；運(yùn)行相機(jī)，實(shí)時(shí)采集圖像、傳輸和存儲(chǔ)均為單通道的原始裸數(shù)據(jù)；采集、傳輸完成，計(jì)算機(jī)將已存儲(chǔ)的單色原始裸數(shù)據(jù)進(jìn)行彩色插值計(jì)算，得到每個(gè)像素插值后的三通道彩色圖像。本發(fā)明的操作和計(jì)算簡單可行，在傳輸過程中將三通道數(shù)據(jù)量減少到單通道，也即減少到原來的三分之一，借此可以有效降低實(shí)時(shí)傳輸和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)量，進(jìn)而減輕硬件壓力，解決丟幀問題，可見，本發(fā)明是一種既不影響數(shù)據(jù)又簡單可行的方法，可應(yīng)用在大數(shù)據(jù)量的彩色圖像實(shí)時(shí)采集領(lǐng)域。
【專利說明】降低彩色圖像實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)量的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及彩色圖像傳輸【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是大數(shù)據(jù)量彩色圖像實(shí)時(shí)傳輸【技術(shù)領(lǐng)域】，具體而言，本發(fā)明特別涉及一種降低彩色圖像實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)量的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電子技術(shù)、CO) (Charge-Coupled Device,電荷稱合元件)成像技術(shù)的飛速發(fā)展，在各個(gè)領(lǐng)域如航空航天、工業(yè)控制、交通運(yùn)輸、多媒體網(wǎng)絡(luò)等越來越多地使用高采集頻率、高分辨率、多個(gè)彩色工業(yè)攝像機(jī)進(jìn)行長時(shí)間地圖像采集，這時(shí)就需要實(shí)時(shí)地傳輸和存儲(chǔ)大量的圖像數(shù)據(jù)。這對硬件，諸如圖像采集卡、計(jì)算機(jī)內(nèi)存、硬盤等，提出了非常高的要求，而且往往由于硬件的傳輸和存儲(chǔ)能力有限或者性能不穩(wěn)定，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)丟幀現(xiàn)象，從而影響應(yīng)用。
[0003]目前，大多數(shù)的工業(yè)級(jí)相機(jī)采用基于Bayer模板(見圖1)的面陣C⑶芯片捕獲彩色圖像，Bayer模板CXD的主要特征是在像素位置以間隔的方式放置紅、綠、藍(lán)色的濾光片，即彩色濾光陣列(color filter arrays, CFA),其中綠色濾光片的數(shù)量為紅色(或藍(lán)色)的兩倍。單CCD需要通過CFA插值算法來重構(gòu)全彩圖像，而現(xiàn)有很多相機(jī)其插值算法都被集成在相機(jī)內(nèi)部或圖像采集卡的處理模塊中，也就是說從相機(jī)中直接得到的就是三通道的彩色圖像，其數(shù)據(jù)量非常大，尤其是在高幀速、高分辨率、多相機(jī)運(yùn)行時(shí)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種降低彩色圖像實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)量的方法，以解決目前從相機(jī)中直接得到的三通道彩色圖像數(shù)據(jù)量太大的問題。
[0005]為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種降低彩色圖像實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)量的方法，其技術(shù)方案如下:
[0006]一種降低彩色圖像實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)量的方法，用于彩色CCD相機(jī)采集、傳輸圖像數(shù)據(jù)至計(jì)算機(jī)，其包括以下步驟:將彩色CCD相機(jī)設(shè)置為灰度模式；運(yùn)行相機(jī)，實(shí)時(shí)采集圖像、傳輸和存儲(chǔ)均為單通道的原始裸數(shù)據(jù)即灰度圖像；采集、傳輸完成，計(jì)算機(jī)將已存儲(chǔ)的單色原始裸數(shù)據(jù)(即灰度圖像)進(jìn)行彩色插值計(jì)算，得到每個(gè)像素插值后的三通道彩色圖像。
[0007]在上述方法的一種優(yōu)選實(shí)施方式中，所述彩色CCD相機(jī)為基于Bayer模板的彩色CXD相機(jī)，并通過Bayer模板排列方法將已存儲(chǔ)的灰度圖像進(jìn)行彩色插值計(jì)算。
[0008]在上述方法的一種優(yōu)選實(shí)施方式中，采用雙線性插值方法對灰度圖像進(jìn)行彩色插值計(jì)算。
[0009]分析及測試得知，本發(fā)明的操作和計(jì)算簡單可行，在傳輸過程中將三通道數(shù)據(jù)量減少到單通道，也即減少到原來的三分之一，借此可以有效降低實(shí)時(shí)傳輸和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)量，進(jìn)而減輕硬件壓力，解決丟幀問題，可見，本發(fā)明是一種既不影響數(shù)據(jù)又簡單可行的方法，可應(yīng)用在大數(shù)據(jù)量的彩色圖像實(shí)時(shí)采集領(lǐng)域?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0010]圖1為Bayer模板的面陣排列示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0012]為了降低大量彩色圖像傳輸和存儲(chǔ)時(shí)的數(shù)據(jù)量，本發(fā)明提供一種降低彩色圖像實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)量的方法，其主要包括以下步驟:
[0013]根據(jù)相機(jī)開發(fā)指令，將彩色相機(jī)設(shè)置為灰度模式(此申請文件中的灰度模式是指單色原始裸數(shù)據(jù)模式)。優(yōu)選地，該彩色相機(jī)為基于Bayer模板的彩色CCD相機(jī)，可支持二次開發(fā)。
[0014]運(yùn)行彩色相機(jī)，實(shí)時(shí)采集圖像，這時(shí)傳輸和存儲(chǔ)至計(jì)算機(jī)的圖像均為單通道的灰度圖像(此申請文件中的灰度圖像是指原始裸數(shù)據(jù))。
[0015]采集、傳輸完成，計(jì)算機(jī)通過Bayer模板排列方法將已存儲(chǔ)的灰度圖像進(jìn)行彩色插值計(jì)算，例如采用雙線性插值方法進(jìn)行彩色插值計(jì)算。如圖1所示，以任意一個(gè)R (Red,紅色)像元為例:
[0016]R=R0
[0017]G= (G1+G2+G3+G4) /4,其中G1-G4為R鄰近的四個(gè)G (Green，綠色)像元灰度。
[0018]B=(B1+B2+B3+B4) /4,其中B1-B4為R鄰近的四個(gè)B (Blue，藍(lán)色)像元灰度。
[0019]更具體而言，在圖1中，以R52像元為例，與其臨近的四個(gè)G像元為G42、G51、G53和G62，與其臨近的四個(gè)B像元為B41、B43、B61、B63。
[0020]接著，參照上一步驟，同理計(jì)算其它兩個(gè)通道，即得到每個(gè)像素插值后的三通道彩色圖像，即完成彩色圖像的傳輸和存儲(chǔ)，比直接存儲(chǔ)彩色圖像減少了 2倍的數(shù)據(jù)量。通過驗(yàn)證，此方法對圖像顏色和分辨率無任何影響。
[0021]為了驗(yàn)證本發(fā)明的實(shí)施效果，采用三臺(tái)彩色CCD相機(jī)采集、同步傳輸圖像數(shù)據(jù)，相機(jī)的圖像分辨率均為1600*1200,8位3通道(RGB)彩色圖像，每秒采集速度為30幀，那么每秒的總數(shù)據(jù)量達(dá)到3*1600*1200*3*30=500M，即數(shù)據(jù)量大約為500MBt/s。
[0022]使用的高速硬盤的讀寫速度為500MBt/s以內(nèi)，使用多塊硬盤綁定，其極限讀寫速度只能到600MBt/s，由于圖像采集卡、硬盤的傳輸和存儲(chǔ)能力有限，長時(shí)間接近極限的存儲(chǔ)，導(dǎo)致經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)丟幀現(xiàn)象，影響后續(xù)的處理和計(jì)算。
[0023]根據(jù)相機(jī)開發(fā)指令，將彩色CXD相機(jī)設(shè)置為灰度模式，運(yùn)行相機(jī)實(shí)時(shí)采集圖像，這時(shí)傳輸和存儲(chǔ)的均為8位的單通道灰度圖像。
[0024]采集完成后，通過Bayer模板排列方法將已存儲(chǔ)的灰度圖像每個(gè)像素進(jìn)行彩色插值計(jì)算，得到插值后的三通道彩色圖像。
[0025]由于實(shí)時(shí)采集時(shí)傳輸和存儲(chǔ)的是8位單通道灰度圖像，其數(shù)據(jù)量3*1600*1200*30=165M，即其傳輸速度為165MBt/s，比之前的500MBt/s下降了 2倍，有效減少了數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸量。
[0026]綜上所述，常用的工業(yè)級(jí)彩色(XD，通常其相機(jī)本身或圖像采集卡的內(nèi)嵌模塊已經(jīng)通過插值得到紅綠藍(lán)三通道的彩色圖像，然后存儲(chǔ)到計(jì)算機(jī)中，這時(shí)其傳輸和存儲(chǔ)的是三通道數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)量非常大。鑒于此，本發(fā)明提供一種降低彩色圖像實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)量的方法。[0027]本發(fā)明從彩色CCD成像原理出發(fā)，改進(jìn)數(shù)據(jù)傳輸方式，先利用彩色CCD拍攝灰度圖像，在采集過程中先把CCD接收到的單色原始裸數(shù)據(jù)(即灰度圖像)保存到硬盤中。當(dāng)采集完成后，再根據(jù)CCD特定的像元顏色排列順序，通過插值計(jì)算來得到紅綠藍(lán)三通道的彩色圖像。這樣相機(jī)實(shí)時(shí)傳輸和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)量降到之前的三分之一。
[0028]可見，本發(fā)明可以從根本上降低數(shù)據(jù)量，避免對硬件提出過高要求，解決丟幀問題，非常適合應(yīng)用在大數(shù)據(jù)量的彩色圖像實(shí)時(shí)采集、傳輸、存儲(chǔ)領(lǐng)域，大大減輕硬件的傳輸和存儲(chǔ)壓力，保證圖像的正常采集和傳輸，是一種既不影響數(shù)據(jù)質(zhì)量又簡單可行的方法。
[0029]由技術(shù)常識(shí)可知，本發(fā)明可以通過其它的不脫離其精神實(shí)質(zhì)或必要特征的實(shí)施方案來實(shí)現(xiàn)。因此，上述公開的實(shí)施方案，就各方面而言，都只是舉例說明，并不是僅有的。所有在本發(fā)明范圍內(nèi)或在等同于本發(fā)明的范圍內(nèi)的改變均被本發(fā)明包含。
【權(quán)利要求】
1.一種降低彩色圖像實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)量的方法，用于彩色CCD相機(jī)采集、傳輸圖像數(shù)據(jù)至計(jì)算機(jī)，其特征在于，包括以下步驟: 將彩色CCD相機(jī)設(shè)置為灰度模式； 運(yùn)行相機(jī)，實(shí)時(shí)采集圖像、傳輸和存儲(chǔ)均為單通道的原始裸數(shù)據(jù)(灰度圖像)； 采集、傳輸完成，計(jì)算機(jī)將已存儲(chǔ)的灰度圖像進(jìn)行彩色插值計(jì)算，得到每個(gè)像素插值后的三通道彩色圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的降低彩色圖像實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)量的方法，其特征在于，所述彩色CXD相機(jī)為基于Bayer模板的彩色CXD相機(jī)，并通過Bayer模板排列方法將已存儲(chǔ)的灰度圖像進(jìn)行彩色插值計(jì)算。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的降低彩色圖像實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)量的方法，其特征在于，采用雙線性插值方法對灰度圖像進(jìn)行彩色插值計(jì)算。
【文檔編號(hào)】H04N9/04GK103647957SQ201310680479
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年12月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月12日
【發(fā)明者】宮建, 文帥, 陳星 , 姚大鵬 申請人:中國航天空氣動(dòng)力技術(shù)研究院