基于雙路攝像頭視頻拼接的緩存與顯示的裝置與方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及圖像處理和顯示領(lǐng)域，屬于雙路攝像頭視頻拼接后的緩存與顯示范疇。
技術(shù)背景
[0002]隨著半導(dǎo)體傳感技術(shù)的快速發(fā)展，使用高幀頻，大面陣CCD相機來獲取高質(zhì)量、高分辨率的圖像數(shù)據(jù)越來越廣泛。以分辨率為2Kx2K，幀頻200f/s，24bit的相機為例，其圖像數(shù)據(jù)流達到2.5G/s，這對圖像的高速緩存提出了挑戰(zhàn)。因此，必須采用合理的高速圖像緩存機制進行緩存。
[0003]用于視頻或圖像緩存的常用介質(zhì)通常有三種:第一種是SRAM，其操作簡單，但是價格昂貴且容量有限；第二種是SDRAM，雖然在價格與容量上得到了改進，但是需要進行刷新、預(yù)充電等操作，控制難度卻增大了 ；又由于數(shù)據(jù)只能在上升沿到來時刻進行傳輸，其傳輸帶寬受到時鐘的限制；第三種是DDR SDRAM，時鐘上升沿與下降沿都可以進行數(shù)據(jù)傳輸，因此其數(shù)據(jù)帶寬大大增加，又由于其價格不高，性價比高，是目前高速緩存的最受歡迎的介質(zhì)。對于視頻或圖像高速緩存實現(xiàn)方案也主要分為三種:第一種是雙口 RAM，雖然傳輸速度高，且能夠進行隨機存儲，但是其需要獨立的地址產(chǎn)生器控制數(shù)據(jù)讀寫；第二種是高速SRAM，雖然可以同樣達到很高的傳輸速度，且可以通過三態(tài)門來控制數(shù)據(jù)的讀寫，但是其切換電路控制比較復(fù)雜；第三種是FIFO方式，數(shù)據(jù)從FIFO的一端讀入，從另一端讀出，即先入先出，不需要用戶提供地址產(chǎn)生器以及復(fù)雜的控制，但是容量擴展性卻不靈活。
[0004]對于單路攝像頭，從采集圖像數(shù)據(jù)開始，經(jīng)過數(shù)據(jù)緩存，最后由VGA等顯示設(shè)備實時顯示。這一過程常常采用乒乓存儲技術(shù)。乒乓操作是常用于對數(shù)據(jù)流控制的處理方法，常常應(yīng)用于流水線式算法，完成數(shù)據(jù)的無縫緩沖與處理。然而對于能夠同步輸出數(shù)據(jù)的雙路攝像頭來說，如何在原有單路攝像頭緩存顯示裝置的基礎(chǔ)上應(yīng)用乒乓緩存技術(shù)實現(xiàn)實時顯示，如何在節(jié)省電路資源的基礎(chǔ)上保證視頻的質(zhì)量與效果的方面上，還是存在很大的挑戰(zhàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明旨在提出一種基于雙路攝像頭視頻拼接的緩存顯示簡易裝置，能夠在單路攝像頭視頻緩存顯示裝置的基礎(chǔ)上，通過對電路的簡單修改便可實時顯示雙路攝像頭產(chǎn)生并經(jīng)過拼接處理后的視頻，適合硬件實現(xiàn)，既節(jié)省電路設(shè)計開發(fā)的時間與精力，又節(jié)約寶貴的硬件資源。為此，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是，基于雙路攝像頭視頻拼接的緩存與顯示的裝置，結(jié)構(gòu)為:攝像頭I 201與攝像頭2 202同時將行像素對應(yīng)輸出到緩存FIF01_1 203與緩存FIF02 205中；對于緩存FIF01_1 203來說，其輸入頻率與輸入數(shù)據(jù)寬度與攝像頭I 201輸出像素的頻率及輸出數(shù)據(jù)寬度相同，而其輸出頻率及輸出數(shù)據(jù)寬度與拼接處理單元206的輸入頻率及輸入數(shù)據(jù)寬度一致；而對于緩存FIFOl 204與緩存FIF02 205的時鐘頻率來說，緩存FIF02 205的輸入頻率與攝像頭2 202輸出數(shù)據(jù)頻率一致，而輸出頻率與拼接處理單元206的輸入數(shù)據(jù)頻率相同，而緩存FIFOl 204的輸入與輸出時鐘頻率都與拼接處理單元206的輸入數(shù)據(jù)頻率相同；對于緩存FIFOl 204與緩存FIF02 205的輸入數(shù)據(jù)寬度來說，緩存FIF02 205的輸入數(shù)據(jù)寬度與攝像頭輸出數(shù)據(jù)寬度一致，輸出數(shù)據(jù)寬度與拼接處理單元206的輸入數(shù)據(jù)寬度一致，而緩存FIFOl 204的輸入與輸出數(shù)據(jù)寬度都與拼接處理單元206的輸入數(shù)據(jù)寬度一致；拼接處理單元206的輸入輸出頻率以及輸入輸出數(shù)據(jù)寬度都與DDR 208的一致；緩存FIF01_1 203輸出到緩存FIFOl204 ;緩存FIF01204與緩存FIF02205向拼接處理單元206寫入數(shù)據(jù)；在數(shù)據(jù)經(jīng)過拼接處理單元206計算后，再輸入到內(nèi)存DDR208進行緩存，在內(nèi)存DDR控制器的控制下，內(nèi)存DDR208中的一行像素信息首先寫入緩存FIF03 209中，然后再從緩存FIF03 209讀出并寫入VGA顯示設(shè)備，與此同時，DDR向緩存FIF04 210緩存另一行像素信息，緩存FIF03 209讀空后，F(xiàn)IF04 210寫滿，此時再從緩存FIF04 210讀出像素信息到VGA顯示設(shè)備，同時內(nèi)存DDR向緩存FIF03 209寫入下一行像素；以此類推。
[0006]基于雙路攝像頭視頻拼接的緩存與顯示方法，利用前述裝置實現(xiàn)，并包括如下步驟:對于緩存FIFOl 204與緩存FIF02 205向拼接處理單元206寫入數(shù)據(jù)的方式是使用乒乓存儲，當(dāng)兩行不同的數(shù)據(jù)存儲在緩存FIF01_1 203與緩存FIF02 205后，一旦攝像頭輸出進入消隱區(qū)，第一行像素信息從緩存FIF02 205中讀出，與此同時，緩存FIF01_1 203向緩存FIFOl 204寫入另外圖像的一行像素信息，這兩個同步的過程所用的時間是一致；當(dāng)緩存像素信息傳送到拼接處理單元206完畢后，緩存FIFOl 204立即向拼接處理單元206寫入另外圖像的第一行數(shù)據(jù)，此時緩存FIF01_1 203與緩存FIF02 205都處于空狀態(tài)，然后等待攝像頭1201與攝像頭2 202向緩存FIF01_1 203與緩存FIF02 205緩存第二行的像素信息，以此類推；
[0007]數(shù)據(jù)經(jīng)過拼接處理單元206計算后，再輸入到內(nèi)存DDR 208進行緩存，此過程為基于內(nèi)存DDR 208的片內(nèi)乒乓存儲，即在內(nèi)存DDR 208中開辟兩個大小相同的空間，每個空間大小需要能夠存儲一幀圖像，空間內(nèi)存I與空間內(nèi)存2為能夠容納一幀圖像大小的存儲空間。首先在內(nèi)存DDR 208中緩存一幀的圖像，當(dāng)空間內(nèi)存I緩存一幀圖像完畢后，即與空間內(nèi)存2進行讀寫乒乓緩存:即從空間內(nèi)存I讀出一行像素后，接著立即向空間內(nèi)存2寫入另一行像素信息，當(dāng)數(shù)據(jù)從空間內(nèi)存I讀空后，此時空間內(nèi)存2也寫滿數(shù)據(jù)，此時立即向空間內(nèi)存I寫數(shù)據(jù)，從空間內(nèi)存2讀數(shù)據(jù)。
[0008]與已有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)特點與效果:
[0009]本發(fā)明基于單路攝像頭的視頻緩存與顯示裝置與方法，在此基礎(chǔ)上經(jīng)過簡單的電路修改，即可用于顯示雙路攝像頭產(chǎn)生并經(jīng)過拼接的視頻。此方式簡單易行，不需要過多的緩存單元，也不需要復(fù)雜的控制流信號。避免了投入過多的設(shè)計精力，且電路簡單，節(jié)省資源，非常適用于硬件實現(xiàn)。
【附圖說明】
[0010]圖1 一路攝像頭視頻緩存顯示裝置。
[0011]圖2雙路路攝像頭視頻拼接緩存顯示裝置。
[0012]圖3DDR片內(nèi)乒乓存儲。
【具體實施方式】
[0013]本發(fā)明提出的基于雙路攝像頭視頻拼接的緩存與顯示的裝置:
[0014]對于能夠同時輸出圖像數(shù)據(jù)的雙路攝像頭設(shè)備，僅在單路攝像頭緩存顯示圖像的設(shè)備基礎(chǔ)上，添加一個FIFO來緩存行像素，再經(jīng)過拼接運算處理，既可以實時輸出拼接后的視頻。
[0015]基本的基于單路攝像頭的視頻緩存與顯示裝置如圖1所示，101為攝像頭設(shè)備，F(xiàn)IFOl 102與FIF02 103為行緩存存儲，利用乒乓緩存的方式通過DDR控制器104將行數(shù)據(jù)寫入DDR 105，數(shù)據(jù)經(jīng)過DDR緩存后，F(xiàn)IF03 106與FIF04 107同樣以乒乓存儲的方式從DDR中讀出緩存像素數(shù)據(jù)，最后由顯示設(shè)備VGA 108按照一定的幀頻顯示出視頻數(shù)據(jù)。而對于雙路攝像頭的視頻拼接緩存與顯示裝置如圖2所示，僅在單路攝像頭視頻緩存與顯示的基礎(chǔ)上增加了緩存FIF01_1 202和拼接運算單元205，攝像頭I 201與攝像頭2 202同步輸出有效像素，且輸出的圖像分辨率以及幀頻一致。兩個攝像頭設(shè)備首先同時將不同圖像的一行緩存在FIF01_1 203以及FIF02 205中，延遲一段時間后FIF01_1 203中的信息在緩存到FIFOl 204中，這樣就將圖像行像素信息的同步輸出轉(zhuǎn)換為異步輸出，接下來的緩存方式如單路攝像頭視頻緩存與顯示裝置類似，依然利用乒乓緩存的方式直到最后能夠?qū)崟r顯不視頻?目息。
[0016]本發(fā)明提出的基于雙路攝像頭視頻拼接的緩存與顯示的方法:
[0017]對于常用的單路攝像頭的視頻緩存與顯示方式來說，如圖1，攝像頭101將數(shù)據(jù)寫入FIFOl 102與FIF02 103使用的是乒乓緩存方式，即首先攝像頭101向FIFOl 102緩存一行數(shù)據(jù)，然后當(dāng)數(shù)據(jù)從FIFOl 102讀出到DDR 105的同時，攝像頭101此時向FIF02 103緩存第二行數(shù)據(jù)。同理當(dāng)數(shù)據(jù)從FIF02 103讀出到DDR 105的同時，攝像頭101此時再向FIFOl 102緩存第三行數(shù)據(jù)，以此類推。
[0018]對于基于雙路攝像頭視頻拼接的緩存與顯示的方式來說，如圖2，相比單路攝像頭視頻緩存裝置，增加了 FIF01_1 203將同步輸出的像素信息轉(zhuǎn)化為異步輸出。攝像頭I 201與攝像頭2 202同時將行像素緩存到FIF01_1 203與FIF02 205中。對于FIF01_1 203來說，其輸入頻率與輸入數(shù)據(jù)寬度與攝像頭輸出像素的頻率及輸出數(shù)據(jù)寬度相同，而其輸出頻率及輸出數(shù)據(jù)寬度與處理單元206的輸入頻率及輸入數(shù)據(jù)寬度一致。而對于FIFOl 204與FIF02 205的時鐘頻率來說，F(xiàn)IF02 205的輸入頻率與攝像頭輸出數(shù)據(jù)頻率一致，而輸出頻率與拼接處理單元206的輸入數(shù)據(jù)頻率相同，而FIFOl 204的輸入與輸出時鐘頻率都與拼接處理單元206的輸入數(shù)據(jù)頻率相同。對于FIFOl 204與FIF02 205的輸入數(shù)據(jù)寬度來說，F(xiàn)IF02 205的輸入數(shù)據(jù)寬度與攝像頭輸出數(shù)據(jù)寬度一致，輸出數(shù)據(jù)寬度與拼接處理單元206的輸入數(shù)據(jù)寬度一致，而FIFOl 204的輸入與輸出數(shù)據(jù)寬度都與處理單元206的輸入數(shù)據(jù)寬度一致。為了使數(shù)據(jù)同步簡單，拼接處理單元206的輸入輸出頻率以及輸入輸出數(shù)據(jù)寬度都與DDR 208的一致。因此對于FIFOl 204與FIF02 205來說，讀出一行像素信息要比寫入一行像素信息快很多。
[0019]對于FIFOl 204與FIF02 205向拼接處理單元206寫入數(shù)據(jù)的方式是使用乒乓存儲，當(dāng)兩行不同的數(shù)據(jù)緩存在FIF01_1 203與FIF02 205后，一旦攝像頭輸出進入消隱區(qū)，第一