基于雙路攝像頭視頻拼接的緩存與顯示的裝置與方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及圖像處理和顯示領域，屬于雙路攝像頭視頻拼接后的緩存與顯示范疇。
技術背景
[0002]隨著半導體傳感技術的快速發(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等顯示設備實時顯示。這一過程常常采用乒乓存儲技術。乒乓操作是常用于對數(shù)據(jù)流控制的處理方法，常常應用于流水線式算法，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上應用乒乓緩存技術實現(xiàn)實時顯示，如何在節(jié)省電路資源的基礎上保證視頻的質(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)明采取的技術方案是，基于雙路攝像頭視頻拼接的緩存與顯示的裝置，結構為:攝像頭I 201與攝像頭2 202同時將行像素對應輸出到緩存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]與已有技術相比，本發(fā)明的技術特點與效果:
[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，也不需要復雜的控制流信號。避免了投入過多的設計精力，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)的雙路攝像頭設備，僅在單路攝像頭緩存顯示圖像的設備基礎上，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實時顯不視頻?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