一种图像缩放装置、方法及图像显示设备的制作方法
专利名称：一种图像缩放装置、方法及图像显示设备的制作方法
技术领域：
本发明属于图像显示领域，尤其涉及一种图像缩放装置、方法及图像显示 设备。
背景技术：
嵌入式图像显示设备，例如计算机系统的视频回放、图形显示是当前应用 广泛并且很有发展前途的方向。由于原始图像或视频的尺寸大小与实际使用的 显示器的显示分辨率不一致，如何实现图像缩放便成为计算机显示中的一个重 要问题。
图像缩放涉及到二维缩放的问题，通常做法为在垂直方向和水平方向上先 后进行两个一维的缩放，垂直缩放时，由于图像数据都是基于水平扫描方式， 图像中上下点在时间上会有 一行数据的延时，因此在进行多抽头的插值运算时
相应地使用若干条行緩存器对数据进行缓存；水平缩放时，同一行内的每个^象 素点在时间上只有一个时钟的延时，只需要使用若干个简单的寄存器进行緩存 即可，其中，垂直、水平缩》丈相互独立，可以采取相同或不同的插值算法。
数字电子领域中图像显示的色彩空间主要有两种，即按照三基色红(Red, R)、绿(Green， G)、蓝(Blue, B)加光系统的原理来描述颜色的RGB色彩空间 和按照亮度、色差原理描述颜色的YUV色彩空间，其中，Y分量代表图像的 亮度信息，U和V代表色差， 一般是红色和蓝色的相对值。YUV数据在内存 中的存放方式主要有YUV分块存放和交错存放两种方式，RGB数据则一般为 565和888两种存放方式。YUV色彩空间中，由于人眼对亮度Y信号最为敏感， 从成本等方面考虑在图像缩放处理中仅需要对Y信号进行高抽头的复杂滤波插 值，而对U、 V信号釆用4交为简单的双线性插值的方法，即对YUV通道采用
不对称的结构，已经足以产生令人满意的效果。这种Y通道和U、 V通道的不
对称性决定了进行垂直缩放时在Y通道和U、 V通道使用行緩存器的数目不同， 例如4抽头的Y通道运算，2抽头的U、 V通道运算，在YUV分块存放模式 中，由于YUV数据独立的存放在内存的3段空间中，以内存迸发模式读取YUV 数据，且YUV三组数据可以独立进行，相互间不受对方延时的影响，但对于 数据存放在内存的同一空间段内的YUV交错存放模式，却存在各个通道不同 步的问题，例如在图像输出第l行时，Y分量必须已经緩存第1、 2, 3行数据 并读入第4行，以进行4抽头的插值运算，而此时U、 V应该已经緩存第l行 并需要读入第2行，以进行2抽头的插值运算，但由于YUV交错存放的数据 在内存迸发读取的时候同一时间只能读出第2行的YUV或者第4行的YUV， 而不能同时读出第4行的Y和第2行的U、 V，因此只能读一次第2行的YUV, 丟弃Y分量，获得第2行的U、 V，再读取一次第4行的YUV，丟弃U、 V分 量，获得第4行Y分量，这种情况下内存访问效率会减半，图像缩放的效率较 低，Y通道比U、 V通道要有所延时，如果对U、 V通道釆用与Y通道同样凄t 目的行缓存器，即采用对称结构，可以解决延时的问题，但成本又有所增加。 总之，目前的图像缩放装置没有同时兼顾到成本和图像输出延时的问题， 要么采用不对称结构减低成本，但在处理YUV交错数据格式时内存访问效率 过低，要么采用对称结构，可保证YUV分块或交错格式的内存访问效率，但 硬件成本升高。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种图像缩放装置，旨在解决目前的图像缩 放装置没有同时兼顾到成本和图像输出延时的问题。
本发明实施例是这样实现的， 一种图像缩放装置，包括垂直缩放单元和水 平缩;故单元，所述垂直缩放单元包括与Y数据对应的一个数据通道控制器、至 少两个行緩存器、 一个插值运算器，与U数据对应的一个数据通道控制器、至少两个行緩存器、 一个插值运算器，与V数据对应的一个数据通道控制器、至 少两个行緩存器、 一个插值运算器，所述垂直缩放单元进一步包括
一个可配置行緩存器，用于根据所述Y数据通道控制器的控制进行Y数据 緩存，或根据U、 V数据通道控制器的控制进行U、 V数据緩存；以及
一个可配置行緩存器控制器，其根据图像像素数据存放模式设置所述可配 置行緩存器作为与Y数据通道控制器对应的行緩存器或与U、 V数据通道控制 器对应的行緩存器。
本发明实施例的另一目的在于提供一种图像缩放方法，所述方法包括以下 步骤
根据YUV数据存放模式设置可配置行緩存器接受相应的数据通道控制器 的控制；
将Y、 U、 V数据分别读取至与各数据通道控制器对应的行緩存器中； 分别对Y、 U、 V数据进行垂直缩放； 分别对Y、 U、 V数据进行水平縮放。
本发明实施例的另一目的在于提供一种图像显示设备，包括中央处理器， 图像缩放装置，内存，显示器，所述图像缩放装置包括垂直缩放单元和水平缩 放单元，所述垂直缩放单元包括与Y数据对应的一个数据通道控制器、至少两 个行緩存器、 一个插值运算器，与U数据对应的一个数据通道控制器、至少两 个行缓存器、 一个插值运算器，与V数据对应的一个数据通道控制器、至少两 个行緩存器、 一个插值运算器，所述垂直缩放单元进一步包括
一个可配置行緩存器，用于根据所述Y数据通道控制器的控制进行Y数据 緩存，或根据U、 V数据通道控制器的控制进行U、 V数据緩存；以及
一个可配置行緩存器控制器，用于根据图像像素数据存放模式设置所述可 配置行緩存器作为与Y数据通道控制器对应的行緩存器或与U、 V数据通道控 制器对应的行緩存器。
本发明实施例通过可配置行缓存器的使用，实现了不同颜色数据存放模式
下垂直缩放单元中各个数据通道的行緩存器结构对称与不对称的灵活转换，从 而在没有增加硬件成本的情况下消除了在YUV存放模式下缩放效果与延时不 同步不能同时兼顾的问题。
图1是本发明实施例适用的图像显示设备进行图像缩放时各个模块单元之 间的结构原理图2是进行一维缩放时原始图像点与目'标图像点位置关系图3是本发明实施例提供的图像缩放装置中垂直缩放单元的结构原理图4是本发明实施例提供的图像缩放装置中垂直缩放单元的可配置行緩存
器为Y通道配置时的结构原理图5是本发明实施例提供的图像缩放装置中垂直缩放单元的可配置行緩存
器为UV通道配置时的结构原理图6是本发明实施例提供的图像缩放方法的实现流程图。
具体实施例方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实 施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅 仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例中，通过在垂直缩放时采用可配置行緩存器，在YUV分块 存放模式下，把可配置行緩存器分配给Y通道使用，实现了YUV不对称的硬 件结构；在YUV交错存放模式下，把行緩存器分配给U、 V通道使用，实现 了YUV的对称结构，消除了延时不同步的现象。
图1为图像显示设备进行图像缩放时各个模块单元之间的结构原理图，为 了便于描述，仅示出了与本发明实施例相关的部分。参照图1,经过中央处理 器或者其他硬件加速器解压后的视频或图像数据存放在内存中，其存放方式可
以是以YUV格式的分块或交错存放，中央处理器通过系统总线对图像缩放装 置进行放大系数、显示尺寸等系数设置后，启动图像缩放装置开始运行，图像 缩放装置通过系统总线或独立总线对内存控制器发出读写^喿作指令，从内存中
读取YUV数据，并在内部经过图像缩放处理后输出至显示器予以显示，其中 图像缩放装置中包括垂直缩放单元和水平缩放单元，每个缩放单元均包括3个 通道，对应YUV三个4言号的缩;故处理。
图像缩放分为垂直方向和水平方向两个一维的缩放，在图像一维缩放进行 '插值运算之前，要首先求得目标像素点相对于原始像素点的位置。假如原始图 像中各个像素点的间隔为1，要求缩放比例为N,即目标图/原始图为N,那么 目标图中各个像素点的位置为N,如图2所示，当进行水平缩放时，若缩放比 例为4/3,则目标图中的像素点间隔为4/3,其中对目标图中的像素点来说，对 应原始图中附近的点称为其临近点，目标像素点的值由临近点加权求和算出， 图2中，对目标像素点ql来说，其最近的临近点为pl、 p2，次近的临近点为 p0、 p3,而在进行垂直缩放时目标像素点的临近点则为原始图中相应的临近行 中的像素点。插值运算时可以使用任意数量的临近点来进行运算，临近点的数 量称为抽头数，如果用2点运算称为2抽头，3点运算称为3抽头，依此类推， 抽头数越高，插值效果约好，原理不在此祥述。
在YUV色彩空间中，相对U、 V信号而言，由于人眼对代表亮度信息的Y 信号更为敏感，因此在兼顾Y、 U、 V三通道同步的同时还有考虑到对Y信号 尽量进行更高抽头的插值运算，下面内容以4抽头、3抽头、2抽头为例对本发 明实施例提供的图像缩放装置中垂直缩放单元的结构原理加以描述。
请参照图3，在YUV分块存放模式下，由于Y、 U、 V三个通道不会因为 结构不对称而不同步，本发明实施例中对YUV分块存放的情形采用Y通道4 条行緩存器，U、 V通道2条行緩存器的结构，此时，可配置行緩存器接受Y 通道控制器的控制，作为Y通道的行緩存器4使用，Y通道进而实现了4抽头 的插值运算，而U、 V通道均为2抽头的双线性插值。在YUV交错存放模式
下，可配置行緩存器接受U、 V通道控制器的控制，作为U、 V通道的行緩存
器3使用，此时，Y通道与U、 V通道同为3条行緩存器，实现了对称的3抽 头的插值运算，图3中虚线框部分表示Y信号、U信号和V信号的插值运算器。
本发明实施例提供的垂直缩放单元中的可配置行緩存器由两个独立的半行 緩存器组成，具体实现时可以采用两个緩存空间较小的緩存器实现。结合图1、 图3、图4及图5，当图像显示设备适用的色彩空间为YUV分块存放模式时， 中央处理器通过系统总线向可配置行緩存器控制器发出与分块存放模式相对应 的信号，可配置行緩存器控制器根据接收到的信号触发可配置行緩存器为Y通 道配置，此时，整个垂直缩放单元中Y、 U、 V三个通道的行緩存数目分别为4 个、2个、2个。Y通道控制器在计算出当前输出行所在位置后向半行緩存器1 和半行緩存器2输出地址控制信号，本发明实施例中，以地址控制信号的最高 位(Most Significant Bit, MSB)作为半行緩存器1的驱动信号输入至其使能端 口 EN1,MSB的反相信号作为半行緩存器2的驱动信号输入至其使能端口 EN2, 而控制信号的其余位作为半行緩存器1和半行緩存器2的地址信号，分别输入 至地址端口 Address 1和Address2，从内存中读取的Y数据分别通过输入端口 Datin 1和Datin2输入至两个半行緩存器，而两个半行緩存器的输出数据分别 经输出端口 Dat out 1和Dat out 2后至Y数据输出选通器，该选通器由地址信 号的MSB控制，在Y通道上就可以实现只有一組输入和输出，两个半行缓存 交替工作，例如当对高半地址读写的时候，半行緩存器l被使能，半行緩存器2 被关闭，此时对半行緩存器1进行才喿作，当对低半地址进行读写的时候，情况 则完全相反，只对半行缓存器2进行操作。当Y通道的4条行緩存器和U、 V 通道的各两个行緩存器读取数据完毕之后，输出至Y信号和U、 V信号插值运 算器进行垂直缩放，运算完成后输出至水平缩放单元进行水平缩放。
当图像显示设备适用的色彩空间为YUV交错存放模式时，中央处理器通 过系统总线向可配置行緩存器控制器发出与交错存放模式相对应的信号，可配 置行緩存器控制器根据接收到的信号触发可配置行緩存器为U、 V通道配置，
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此时，整个垂直缩^:单元中Y、 U、 V三个通道的行緩存数目均为3个，由于 交错存放模式下YUV数据仅有4:2:2的结构，因此一行Y行緩存器的空间可以 存放2行U或V的数据，将半行緩存器1和半行緩存器2分别作为U、 V通道 的行缓存器3，如图5所示，两个半行緩存器被同时使能，分别输入U数据和 V数据，两个半行緩存器同时工作，其中，使能信号可以由U、 V通道控制器 提供，两个半行緩存器的地址端口同时与地址线连接。当Y、 U、 V通道的各3 条行緩存器读取数据完毕之后，输出至Y信号和U、 V信号插值运算器进行垂 直缩放，运算完成后输出至水平缩放单元进行水平缩放。
应当理解，以上内容仅仅以4抽头、3抽头、2抽头为例对本发明实施例提 供的垂直缩放单元进行了描述，具体实施时还可以根据情况灵活应用其他抽头 数目的插值算法。
由于在水平缩放单元中进行插值运算时，相邻像素点在时间上只有1个时 钟的延时，即使对Y、 U、 V通道采用不同抽头数的插值运算，各个通道之间 也只会有几个点延时，可通过加插几个寄存器以补偿延时，而寄存器相对于行 緩存器来说成本要低很多，具体不再赘述。
图6示出了本发明实施例提供的图像缩放方法的实现流程，详述如下
在步骤S601中，根据YUV数据存放模式设置可配置行緩存器接受相应的 数据通道控制器的控制。
本发明实施例提供的可配置行緩存器由两个独立的半行緩存器组成，具体 实现时可以采用两个緩存空间较小的緩存器实现，当YUV数据存放模式为分 块存》丈时，可配置行緩存器接受Y数据通道控制器的控制，作为Y数据通道的 行緩存器使用，两个半行緩存交替工作；而当YUV数据存放模式为交错存放 时，可配置行緩存器接受U、 V通道控制器的控制，作为U、 V数据通道的行 緩存器使用，两个半行緩存器同时工作。
在步骤S602中，将Y、 U、 V数据读取至与各数据通道控制器对应的行緩 存器中。
当可配置行緩存器接受Y数据通道控制器的控制时，Y数据通道控制器对
应的行緩存器还包括该可配置行緩存器，同理，当可配置行缓存器接受U、 V 数据通道控制器的控制时，U、 V数据通道控制器对应的行緩存器也包括该可 配置行緩存器，从内存中读取Y、 U、 V数据可以采用迸发模式。
在步骤S603中，分别对Y、 U、 V数据进行插值运算完成垂直缩放。 当Y、 U、 V三个通道的各条行緩存器读取数据完毕之后，分别对三组数 据进行插值运算。
在步骤S604中，分别对Y、 U、 V数据进行水平缩放。 进一步对Y、 U、 V数据进行水平缩放，具体不再赘述。 本发明实施例通过可配置行緩存器的使用，实现了不同颜色数据存放模式 下垂直缩放单元中结构对称与不对称的灵活转换，从而在没有增加硬件成本的 情况下消除了在YUV存放模式下缩放效果与延时不同步不能同时兼顾的问题。 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发 明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明 的保护范围之内。
权利要求
1、一种图像缩放装置，包括垂直缩放单元和水平缩放单元，所述垂直缩放单元包括与Y数据对应的一个数据通道控制器、至少两个行缓存器、一个插值运算器，与U数据对应的一个数据通道控制器、至少两个行缓存器、一个插值运算器，与V数据对应的一个数据通道控制器、至少两个行缓存器、一个插值运算器，其特征在于，所述垂直缩放单元进一步包括一个可配置行缓存器，用于根据所述Y数据通道控制器的控制进行Y数据缓存，或根据U、V数据通道控制器的控制进行U、V数据缓存；以及一个可配置行缓存器控制器，用于根据图像像素数据存放模式设置所述可配置行缓存器作为与Y数据通道控制器对应的行缓存器或与U、V数据通道控制器对应的行缓存器。
2、 如权利要求1所述的图像缩放装置，其特征在于，所述可配置行緩存器 进一 步包括第 一半行緩存器和第二半行緩存器；所述第一半行緩存器和所述第二半行緩存器作为与Y数据通道控制器对应 的行緩存器时交替进行Y数据緩存；所述第一半行緩存器和所述第二半行緩存器作为与U、 V数据通道控制器 对应的行緩存器时同时进行U数据緩存和V数据緩存。
3、 如权利要求2所述的图像缩放装置，其特征在于，所述第一半行緩存器 和所述第二半行缓存器交替进行数据緩存时，分别由地址控制信号的最高位及 最高位的反相信号使能驱动。
4、 一种图像缩放方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤根据YUV数据存放模式设置可配置行缓存器接受相应的数据通道控制器 的控制；将Y、 U、 V数据分别读取至与各数据通道控制器对应的行缓存器中； 分别对Y、 U、 V数据进行垂直缩;^文； 分别对Y、 U、 V数据进行水平缩放。
5、 如权利要求4所述的图像缩放方法，其特征在于，所述根据YUV数据 存放模式设置可配置行緩存器接受相应的数据通道控制器的控制的步骤具体 为当YUV数据存放模式为分块存放时，可配置行緩存器接受Y数据通道控 制器的控制；当YUV数据存放模式为交错存放时，可配置行緩存器接受U、 V通道控 制器的控制；
6、 一种图像显示设备，包括中央处理器，图像缩放装置，内存，显示器， 所述图像缩放装置包括垂直缩放单元和水平缩放单元，所述垂直缩放单元包括 与Y数据对应的一个数据通道控制器、至少两个行緩存器、 一个插值运算器， 与U数据对应的一个数据通道控制器、至少两个行緩存器、 一个插值运算器， 与V数据对应的一个数据通道控制器、至少两个行緩存器、 一个插值运算器， 其特征在于，所述垂直缩放单元进一步包括一个可配置行緩存器，用于根据所述Y数据通道控制器的控制进行Y数据 緩存，或根据U、 V数据通道控制器的控制进行U、 V数据缓存；以及一个可配置行緩存器控制器，用于根据图像像素数据存放模式设置所述可 配置行緩存器作为与Y数据通道控制器对应的行缓存器或与U、 V凄t据通道控 制器对应的行緩存器。
7、 如权利要求6所述的图像显示设备，其特征在于，所述可配置行緩存器 进一步包括第一半行緩存器和第二半行緩存器；所述第一半行緩存器和所述第二半行緩存器作为与Y数据通道控制器对应 的行緩存器时交替进行Y数据緩存；所述第一半行緩存器和所述第二半行緩存器作为与U、 V数据通道控制器 对应的行緩存器时同时进行U数据緩存和V数据緩存。
8、 如权利要求7所述的图像显示设备，其特征在于，所述第一半行緩存器 和所述第二半行緩存器交替进行数据缓存时，分别由地址控制信号的最高位及最高位的反相信号使能驱动。
全文摘要
本发明适用于图像显示领域，提供了一种图像缩放装置、方法及设备，所述图像缩放装置包括垂直缩放单元和水平缩放单元，所述垂直缩放单元包括分别与Y、U、V三组数据对应的数据通道控制器、至少两个行缓存器、插值运算器，所述垂直缩放单元进一步包括可配置行缓存器；以及可配置行缓存器控制器，其根据图像像素数据存放模式设置所述可配置行缓存器作为与Y数据通道控制器对应的行缓存器或与U、V数据通道控制器对应的行缓存器。本发明通过可配置行缓存器的使用，可以实现不同颜色数据存放模式下垂直缩放单元中各个数据通道的行缓存器结构在对称与不对称之间的灵活转换，从而在没有增加硬件成本的情况下消除了各个通道延时不同步的问题。
文档编号G09G5/36GK101183521SQ20071012470
公开日2008年5月21日 申请日期2007年11月16日 优先权日2007年11月16日
发明者付文海, 炜 李, 明 黎 申请人:炬力集成电路设计有限公司
技术领域：
本发明属于图像显示领域，尤其涉及一种图像缩放装置、方法及图像显示 设备。
背景技术：
嵌入式图像显示设备，例如计算机系统的视频回放、图形显示是当前应用 广泛并且很有发展前途的方向。由于原始图像或视频的尺寸大小与实际使用的 显示器的显示分辨率不一致，如何实现图像缩放便成为计算机显示中的一个重 要问题。
图像缩放涉及到二维缩放的问题，通常做法为在垂直方向和水平方向上先 后进行两个一维的缩放，垂直缩放时，由于图像数据都是基于水平扫描方式， 图像中上下点在时间上会有 一行数据的延时，因此在进行多抽头的插值运算时
相应地使用若干条行緩存器对数据进行缓存；水平缩放时，同一行内的每个^象 素点在时间上只有一个时钟的延时，只需要使用若干个简单的寄存器进行緩存 即可，其中，垂直、水平缩》丈相互独立，可以采取相同或不同的插值算法。
数字电子领域中图像显示的色彩空间主要有两种，即按照三基色红(Red, R)、绿(Green， G)、蓝(Blue, B)加光系统的原理来描述颜色的RGB色彩空间 和按照亮度、色差原理描述颜色的YUV色彩空间，其中，Y分量代表图像的 亮度信息，U和V代表色差， 一般是红色和蓝色的相对值。YUV数据在内存 中的存放方式主要有YUV分块存放和交错存放两种方式，RGB数据则一般为 565和888两种存放方式。YUV色彩空间中，由于人眼对亮度Y信号最为敏感， 从成本等方面考虑在图像缩放处理中仅需要对Y信号进行高抽头的复杂滤波插 值，而对U、 V信号釆用4交为简单的双线性插值的方法，即对YUV通道采用
不对称的结构，已经足以产生令人满意的效果。这种Y通道和U、 V通道的不
对称性决定了进行垂直缩放时在Y通道和U、 V通道使用行緩存器的数目不同， 例如4抽头的Y通道运算，2抽头的U、 V通道运算，在YUV分块存放模式 中，由于YUV数据独立的存放在内存的3段空间中，以内存迸发模式读取YUV 数据，且YUV三组数据可以独立进行，相互间不受对方延时的影响，但对于 数据存放在内存的同一空间段内的YUV交错存放模式，却存在各个通道不同 步的问题，例如在图像输出第l行时，Y分量必须已经緩存第1、 2, 3行数据 并读入第4行，以进行4抽头的插值运算，而此时U、 V应该已经緩存第l行 并需要读入第2行，以进行2抽头的插值运算，但由于YUV交错存放的数据 在内存迸发读取的时候同一时间只能读出第2行的YUV或者第4行的YUV， 而不能同时读出第4行的Y和第2行的U、 V，因此只能读一次第2行的YUV, 丟弃Y分量，获得第2行的U、 V，再读取一次第4行的YUV，丟弃U、 V分 量，获得第4行Y分量，这种情况下内存访问效率会减半，图像缩放的效率较 低，Y通道比U、 V通道要有所延时，如果对U、 V通道釆用与Y通道同样凄t 目的行缓存器，即采用对称结构，可以解决延时的问题，但成本又有所增加。 总之，目前的图像缩放装置没有同时兼顾到成本和图像输出延时的问题， 要么采用不对称结构减低成本，但在处理YUV交错数据格式时内存访问效率 过低，要么采用对称结构，可保证YUV分块或交错格式的内存访问效率，但 硬件成本升高。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种图像缩放装置，旨在解决目前的图像缩 放装置没有同时兼顾到成本和图像输出延时的问题。
本发明实施例是这样实现的， 一种图像缩放装置，包括垂直缩放单元和水 平缩;故单元，所述垂直缩放单元包括与Y数据对应的一个数据通道控制器、至 少两个行緩存器、 一个插值运算器，与U数据对应的一个数据通道控制器、至少两个行緩存器、 一个插值运算器，与V数据对应的一个数据通道控制器、至 少两个行緩存器、 一个插值运算器，所述垂直缩放单元进一步包括
一个可配置行緩存器，用于根据所述Y数据通道控制器的控制进行Y数据 緩存，或根据U、 V数据通道控制器的控制进行U、 V数据緩存；以及
一个可配置行緩存器控制器，其根据图像像素数据存放模式设置所述可配 置行緩存器作为与Y数据通道控制器对应的行緩存器或与U、 V数据通道控制 器对应的行緩存器。
本发明实施例的另一目的在于提供一种图像缩放方法，所述方法包括以下 步骤
根据YUV数据存放模式设置可配置行緩存器接受相应的数据通道控制器 的控制；
将Y、 U、 V数据分别读取至与各数据通道控制器对应的行緩存器中； 分别对Y、 U、 V数据进行垂直缩放； 分别对Y、 U、 V数据进行水平縮放。
本发明实施例的另一目的在于提供一种图像显示设备，包括中央处理器， 图像缩放装置，内存，显示器，所述图像缩放装置包括垂直缩放单元和水平缩 放单元，所述垂直缩放单元包括与Y数据对应的一个数据通道控制器、至少两 个行緩存器、 一个插值运算器，与U数据对应的一个数据通道控制器、至少两 个行缓存器、 一个插值运算器，与V数据对应的一个数据通道控制器、至少两 个行緩存器、 一个插值运算器，所述垂直缩放单元进一步包括
一个可配置行緩存器，用于根据所述Y数据通道控制器的控制进行Y数据 緩存，或根据U、 V数据通道控制器的控制进行U、 V数据緩存；以及
一个可配置行緩存器控制器，用于根据图像像素数据存放模式设置所述可 配置行緩存器作为与Y数据通道控制器对应的行緩存器或与U、 V数据通道控 制器对应的行緩存器。
本发明实施例通过可配置行缓存器的使用，实现了不同颜色数据存放模式
下垂直缩放单元中各个数据通道的行緩存器结构对称与不对称的灵活转换，从 而在没有增加硬件成本的情况下消除了在YUV存放模式下缩放效果与延时不 同步不能同时兼顾的问题。
图1是本发明实施例适用的图像显示设备进行图像缩放时各个模块单元之 间的结构原理图2是进行一维缩放时原始图像点与目'标图像点位置关系图3是本发明实施例提供的图像缩放装置中垂直缩放单元的结构原理图4是本发明实施例提供的图像缩放装置中垂直缩放单元的可配置行緩存
器为Y通道配置时的结构原理图5是本发明实施例提供的图像缩放装置中垂直缩放单元的可配置行緩存
器为UV通道配置时的结构原理图6是本发明实施例提供的图像缩放方法的实现流程图。
具体实施例方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实 施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅 仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例中，通过在垂直缩放时采用可配置行緩存器，在YUV分块 存放模式下，把可配置行緩存器分配给Y通道使用，实现了YUV不对称的硬 件结构；在YUV交错存放模式下，把行緩存器分配给U、 V通道使用，实现 了YUV的对称结构，消除了延时不同步的现象。
图1为图像显示设备进行图像缩放时各个模块单元之间的结构原理图，为 了便于描述，仅示出了与本发明实施例相关的部分。参照图1,经过中央处理 器或者其他硬件加速器解压后的视频或图像数据存放在内存中，其存放方式可
以是以YUV格式的分块或交错存放，中央处理器通过系统总线对图像缩放装 置进行放大系数、显示尺寸等系数设置后，启动图像缩放装置开始运行，图像 缩放装置通过系统总线或独立总线对内存控制器发出读写^喿作指令，从内存中
读取YUV数据，并在内部经过图像缩放处理后输出至显示器予以显示，其中 图像缩放装置中包括垂直缩放单元和水平缩放单元，每个缩放单元均包括3个 通道，对应YUV三个4言号的缩;故处理。
图像缩放分为垂直方向和水平方向两个一维的缩放，在图像一维缩放进行 '插值运算之前，要首先求得目标像素点相对于原始像素点的位置。假如原始图 像中各个像素点的间隔为1，要求缩放比例为N,即目标图/原始图为N,那么 目标图中各个像素点的位置为N,如图2所示，当进行水平缩放时，若缩放比 例为4/3,则目标图中的像素点间隔为4/3,其中对目标图中的像素点来说，对 应原始图中附近的点称为其临近点，目标像素点的值由临近点加权求和算出， 图2中，对目标像素点ql来说，其最近的临近点为pl、 p2，次近的临近点为 p0、 p3,而在进行垂直缩放时目标像素点的临近点则为原始图中相应的临近行 中的像素点。插值运算时可以使用任意数量的临近点来进行运算，临近点的数 量称为抽头数，如果用2点运算称为2抽头，3点运算称为3抽头，依此类推， 抽头数越高，插值效果约好，原理不在此祥述。
在YUV色彩空间中，相对U、 V信号而言，由于人眼对代表亮度信息的Y 信号更为敏感，因此在兼顾Y、 U、 V三通道同步的同时还有考虑到对Y信号 尽量进行更高抽头的插值运算，下面内容以4抽头、3抽头、2抽头为例对本发 明实施例提供的图像缩放装置中垂直缩放单元的结构原理加以描述。
请参照图3，在YUV分块存放模式下，由于Y、 U、 V三个通道不会因为 结构不对称而不同步，本发明实施例中对YUV分块存放的情形采用Y通道4 条行緩存器，U、 V通道2条行緩存器的结构，此时，可配置行緩存器接受Y 通道控制器的控制，作为Y通道的行緩存器4使用，Y通道进而实现了4抽头 的插值运算，而U、 V通道均为2抽头的双线性插值。在YUV交错存放模式
下，可配置行緩存器接受U、 V通道控制器的控制，作为U、 V通道的行緩存
器3使用，此时，Y通道与U、 V通道同为3条行緩存器，实现了对称的3抽 头的插值运算，图3中虚线框部分表示Y信号、U信号和V信号的插值运算器。
本发明实施例提供的垂直缩放单元中的可配置行緩存器由两个独立的半行 緩存器组成，具体实现时可以采用两个緩存空间较小的緩存器实现。结合图1、 图3、图4及图5，当图像显示设备适用的色彩空间为YUV分块存放模式时， 中央处理器通过系统总线向可配置行緩存器控制器发出与分块存放模式相对应 的信号，可配置行緩存器控制器根据接收到的信号触发可配置行緩存器为Y通 道配置，此时，整个垂直缩放单元中Y、 U、 V三个通道的行緩存数目分别为4 个、2个、2个。Y通道控制器在计算出当前输出行所在位置后向半行緩存器1 和半行緩存器2输出地址控制信号，本发明实施例中，以地址控制信号的最高 位(Most Significant Bit, MSB)作为半行緩存器1的驱动信号输入至其使能端 口 EN1,MSB的反相信号作为半行緩存器2的驱动信号输入至其使能端口 EN2, 而控制信号的其余位作为半行緩存器1和半行緩存器2的地址信号，分别输入 至地址端口 Address 1和Address2，从内存中读取的Y数据分别通过输入端口 Datin 1和Datin2输入至两个半行緩存器，而两个半行緩存器的输出数据分别 经输出端口 Dat out 1和Dat out 2后至Y数据输出选通器，该选通器由地址信 号的MSB控制，在Y通道上就可以实现只有一組输入和输出，两个半行缓存 交替工作，例如当对高半地址读写的时候，半行緩存器l被使能，半行緩存器2 被关闭，此时对半行緩存器1进行才喿作，当对低半地址进行读写的时候，情况 则完全相反，只对半行缓存器2进行操作。当Y通道的4条行緩存器和U、 V 通道的各两个行緩存器读取数据完毕之后，输出至Y信号和U、 V信号插值运 算器进行垂直缩放，运算完成后输出至水平缩放单元进行水平缩放。
当图像显示设备适用的色彩空间为YUV交错存放模式时，中央处理器通 过系统总线向可配置行緩存器控制器发出与交错存放模式相对应的信号，可配 置行緩存器控制器根据接收到的信号触发可配置行緩存器为U、 V通道配置，
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此时，整个垂直缩^:单元中Y、 U、 V三个通道的行緩存数目均为3个，由于 交错存放模式下YUV数据仅有4:2:2的结构，因此一行Y行緩存器的空间可以 存放2行U或V的数据，将半行緩存器1和半行緩存器2分别作为U、 V通道 的行缓存器3，如图5所示，两个半行緩存器被同时使能，分别输入U数据和 V数据，两个半行緩存器同时工作，其中，使能信号可以由U、 V通道控制器 提供，两个半行緩存器的地址端口同时与地址线连接。当Y、 U、 V通道的各3 条行緩存器读取数据完毕之后，输出至Y信号和U、 V信号插值运算器进行垂 直缩放，运算完成后输出至水平缩放单元进行水平缩放。
应当理解，以上内容仅仅以4抽头、3抽头、2抽头为例对本发明实施例提 供的垂直缩放单元进行了描述，具体实施时还可以根据情况灵活应用其他抽头 数目的插值算法。
由于在水平缩放单元中进行插值运算时，相邻像素点在时间上只有1个时 钟的延时，即使对Y、 U、 V通道采用不同抽头数的插值运算，各个通道之间 也只会有几个点延时，可通过加插几个寄存器以补偿延时，而寄存器相对于行 緩存器来说成本要低很多，具体不再赘述。
图6示出了本发明实施例提供的图像缩放方法的实现流程，详述如下
在步骤S601中，根据YUV数据存放模式设置可配置行緩存器接受相应的 数据通道控制器的控制。
本发明实施例提供的可配置行緩存器由两个独立的半行緩存器组成，具体 实现时可以采用两个緩存空间较小的緩存器实现，当YUV数据存放模式为分 块存》丈时，可配置行緩存器接受Y数据通道控制器的控制，作为Y数据通道的 行緩存器使用，两个半行緩存交替工作；而当YUV数据存放模式为交错存放 时，可配置行緩存器接受U、 V通道控制器的控制，作为U、 V数据通道的行 緩存器使用，两个半行緩存器同时工作。
在步骤S602中，将Y、 U、 V数据读取至与各数据通道控制器对应的行緩 存器中。
当可配置行緩存器接受Y数据通道控制器的控制时，Y数据通道控制器对
应的行緩存器还包括该可配置行緩存器，同理，当可配置行缓存器接受U、 V 数据通道控制器的控制时，U、 V数据通道控制器对应的行緩存器也包括该可 配置行緩存器，从内存中读取Y、 U、 V数据可以采用迸发模式。
在步骤S603中，分别对Y、 U、 V数据进行插值运算完成垂直缩放。 当Y、 U、 V三个通道的各条行緩存器读取数据完毕之后，分别对三组数 据进行插值运算。
在步骤S604中，分别对Y、 U、 V数据进行水平缩放。 进一步对Y、 U、 V数据进行水平缩放，具体不再赘述。 本发明实施例通过可配置行緩存器的使用，实现了不同颜色数据存放模式 下垂直缩放单元中结构对称与不对称的灵活转换，从而在没有增加硬件成本的 情况下消除了在YUV存放模式下缩放效果与延时不同步不能同时兼顾的问题。 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发 明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明 的保护范围之内。
权利要求
1、一种图像缩放装置，包括垂直缩放单元和水平缩放单元，所述垂直缩放单元包括与Y数据对应的一个数据通道控制器、至少两个行缓存器、一个插值运算器，与U数据对应的一个数据通道控制器、至少两个行缓存器、一个插值运算器，与V数据对应的一个数据通道控制器、至少两个行缓存器、一个插值运算器，其特征在于，所述垂直缩放单元进一步包括一个可配置行缓存器，用于根据所述Y数据通道控制器的控制进行Y数据缓存，或根据U、V数据通道控制器的控制进行U、V数据缓存；以及一个可配置行缓存器控制器，用于根据图像像素数据存放模式设置所述可配置行缓存器作为与Y数据通道控制器对应的行缓存器或与U、V数据通道控制器对应的行缓存器。
2、 如权利要求1所述的图像缩放装置，其特征在于，所述可配置行緩存器 进一 步包括第 一半行緩存器和第二半行緩存器；所述第一半行緩存器和所述第二半行緩存器作为与Y数据通道控制器对应 的行緩存器时交替进行Y数据緩存；所述第一半行緩存器和所述第二半行緩存器作为与U、 V数据通道控制器 对应的行緩存器时同时进行U数据緩存和V数据緩存。
3、 如权利要求2所述的图像缩放装置，其特征在于，所述第一半行緩存器 和所述第二半行缓存器交替进行数据緩存时，分别由地址控制信号的最高位及 最高位的反相信号使能驱动。
4、 一种图像缩放方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤根据YUV数据存放模式设置可配置行缓存器接受相应的数据通道控制器 的控制；将Y、 U、 V数据分别读取至与各数据通道控制器对应的行缓存器中； 分别对Y、 U、 V数据进行垂直缩;^文； 分别对Y、 U、 V数据进行水平缩放。
5、 如权利要求4所述的图像缩放方法，其特征在于，所述根据YUV数据 存放模式设置可配置行緩存器接受相应的数据通道控制器的控制的步骤具体 为当YUV数据存放模式为分块存放时，可配置行緩存器接受Y数据通道控 制器的控制；当YUV数据存放模式为交错存放时，可配置行緩存器接受U、 V通道控 制器的控制；
6、 一种图像显示设备，包括中央处理器，图像缩放装置，内存，显示器， 所述图像缩放装置包括垂直缩放单元和水平缩放单元，所述垂直缩放单元包括 与Y数据对应的一个数据通道控制器、至少两个行緩存器、 一个插值运算器， 与U数据对应的一个数据通道控制器、至少两个行緩存器、 一个插值运算器， 与V数据对应的一个数据通道控制器、至少两个行緩存器、 一个插值运算器， 其特征在于，所述垂直缩放单元进一步包括一个可配置行緩存器，用于根据所述Y数据通道控制器的控制进行Y数据 緩存，或根据U、 V数据通道控制器的控制进行U、 V数据缓存；以及一个可配置行緩存器控制器，用于根据图像像素数据存放模式设置所述可 配置行緩存器作为与Y数据通道控制器对应的行缓存器或与U、 V凄t据通道控 制器对应的行緩存器。
7、 如权利要求6所述的图像显示设备，其特征在于，所述可配置行緩存器 进一步包括第一半行緩存器和第二半行緩存器；所述第一半行緩存器和所述第二半行緩存器作为与Y数据通道控制器对应 的行緩存器时交替进行Y数据緩存；所述第一半行緩存器和所述第二半行緩存器作为与U、 V数据通道控制器 对应的行緩存器时同时进行U数据緩存和V数据緩存。
8、 如权利要求7所述的图像显示设备，其特征在于，所述第一半行緩存器 和所述第二半行緩存器交替进行数据缓存时，分别由地址控制信号的最高位及最高位的反相信号使能驱动。
全文摘要
本发明适用于图像显示领域，提供了一种图像缩放装置、方法及设备，所述图像缩放装置包括垂直缩放单元和水平缩放单元，所述垂直缩放单元包括分别与Y、U、V三组数据对应的数据通道控制器、至少两个行缓存器、插值运算器，所述垂直缩放单元进一步包括可配置行缓存器；以及可配置行缓存器控制器，其根据图像像素数据存放模式设置所述可配置行缓存器作为与Y数据通道控制器对应的行缓存器或与U、V数据通道控制器对应的行缓存器。本发明通过可配置行缓存器的使用，可以实现不同颜色数据存放模式下垂直缩放单元中各个数据通道的行缓存器结构在对称与不对称之间的灵活转换，从而在没有增加硬件成本的情况下消除了各个通道延时不同步的问题。
文档编号G09G5/36GK101183521SQ20071012470
公开日2008年5月21日 申请日期2007年11月16日 优先权日2007年11月16日
发明者付文海, 炜 李, 明 黎 申请人:炬力集成电路设计有限公司
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