放大图像局部区域的方法、编码器及主控模块

1.一种放大图像局部区域的方法，其特征在于，预先设定局部放大区域，由解码器将局部放大区域位置信息发送给编码器，该方法包括：
编码器根据接收的指定的局部放大区域位置信息，从摄像头采集的图像中裁剪出以局部放大区域为中心、分辨率等于预设编码分辨率的编码区域，对该编码区域进行编码后发送给解码器。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设编码分辨率小于摄像头的分辨率、大于等于编码输出图像的分辨率。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述摄像头为高清摄像头，所述编码器从摄像头采集的图像中裁剪出以局部放大区域为中心、分辨率等于预设编码分辨率的编码区域之前进一步包括：编码器从摄像头采集的图像中，裁剪出以局部放大区域为中心、分辨率等于D1图像的分辨率的D1图像区域；
且，所述编码器从摄像头采集的图像中裁剪出以局部放大区域为中心、分辨率等于预设编码分辨率的编码区域为：从所述D1图像区域中裁剪出以局部放大区域为中心、分辨率等于预设编码分辨率的编码区域。
4.一种放大图像局部区域的编码器，其特征在于，该编码器包括：
主控模块，接收解码器发来的局部放大区域位置信息，确定以该局部放大区域为中心、分辨率等于预设编码分辨率的数字信号处理器DSP编码区域，将DSP编码区域位置信息发送给DSP，所述局部放大区域位置信息为预先设定并被输入解码器的；
现场可编程门阵列FPGA，接收摄像头采集的图像，将该图像输出到DSP；
DSP，根据主控模块发来的DSP编码区域位置信息，从FPGA输入的图像中裁剪出DSP编码区域，对该DSP编码区域编码后通过驱动模块发送给解码器。
5.如权利要求4所述的编码器，其特征在于，所述主控模块包括：
局部放大区域位置信息接收模块，接收解码器发来的局部放大区域位置信息，将局部放大区域位置信息发送给D1图像区域确定模块和DSP编码区域确定模块；
D1图像区域确定模块，根据接收的局部放大区域位置信息，确定以该局部放大区域为中心、分辨率等于D1图像的分辨率的D1图像区域，将D1图像区域位置信息发送给FPGA；
DSP编码区域确定模块，根据接收的局部放大区域位置信息，确定以该局部放大区域为中心、分辨率等于DSP输出的编码图像的分辨率的DSP编码区域，将DSP编码区域位置信息发送给DSP；
且，所述FPGA包括：
图像接收模块，接收摄像头采集的图像，将图像输出到裁剪模块；
裁剪模块，根据主控模块发来的D1图像区域位置信息，从图像接收模块输入的图像中裁剪出D1图像区域，将该D1图像区域输出到DSP。
6.一种主控模块，其特征在于，该主控模块包括：
局部放大区域位置信息接收模块，接收解码器发来的局部放大区域位置信息，将局部放大区域位置信息发送给数字信号处理器DSP编码区域确定模块，所述局部放大区域位置信息为预先设定并被输入解码器的；
DSP编码区域确定模块，根据接收的局部放大区域位置信息，确定以该局部放大区域为中心、分辨率等于DSP输出的编码图像的分辨率的DSP编码区域，将DSP编码区域位置信息发送给DSP。
7.如权利要求6所述的主控模块，其特征在于，该主控模块进一步包括：
D1图像区域确定模块，根据局部放大区域位置信息接收模块发来的局部放大区域位置信息，确定以该局部放大区域为中心、分辨率等于D1图像的分辨率的D1图像区域，将D1图像区域位置信息发送给现场可编程门阵列FPGA。

放大图像局部区域的方法、编码器及主控模块\n技术领域\n[0001] 本发明涉及图像处理技术领域，具体涉及放大图像局部区域的方法、编码器及主控模块。\n背景技术\n[0002] 随着视音频编解码技术和网络存储技术的发展，将摄像机采集的图像数据数字化并在因特网上传输、存储形成了数字视频监控技术。\n[0003] 视频监控技术是城市安防系统中的关键技术。经过近几年的发展，视频监控技术已经形成了“模拟监控+网络监控存储+综合管理”的集成监控方式。视频监控系统主要由模拟监控摄像装置、硬件编码器、硬件解码器、网络存储设备和管理系统等组成。在当前的视频监控系统中，监控图像数据的存储是一个关键问题。\n[0004] 图1为现有的视频监控系统的示意图，如图1所示，摄像头采集到的模拟图像经过编码器中的现场可编程门阵列(FPGA，Field-Programmable GateArray)的随屏显示(OSD，On-Screen Display)叠加、画面分割等处理后，以BT656信号的形式传输到数字信号处理器(DSP，Digital Signal Processor)，再经过编码器中的DSP压缩成指定算法的音视频数据流，再经过驱动的复制、分发封装成一条或多条因特网协议(IP，Internet Protocol)形式的音视频码流。\n[0005] 解码器接收到音视频码流后，经过解码器中的DSP的解压缩、FPGA的OSD叠加等处理，在显示器或者电视墙上显示。同时，当用户需要对某个区域重点监控时，用户可以控制解码器上的云台控制手柄，将携带重点监控区域信息的云台控制信令发送给编码器；编码器将云台控制信令通过串口发送给摄像头云台，云台按照指定动作运动，完成对重点监控区域的监控。\n[0006] 由于带有云台的摄像头造价昂贵，除了一些类似广场、十字路口等大视角的监控场所采用带有云台控制的摄像头以外，常见的室内定点监控场所大多采用固定摄像头。另外，在查看实况图像时，通常也需要对图像局部进行放大。对于没有云台的摄像头，只能在解码端对图像进行局部差值、放大，图像的清晰度和可用性大打折扣。因此，在低端配置的监控点，局部图像放大后的质量高低和云台的成本高低之间存在一个矛盾。\n[0007] 另外，随着高清摄像机的日渐普及，FPGA与DSP之间的传输信号仍旧以基于D1格式的BT656信号为主。由于高清摄像机输入FPGA的是高清分辨率的数字图像，而FPGA必须将高清分辨率的数字模拟图像转换成基于D1格式的BT656信号后才能传输给DSP，经过该转换后，图像的分辨率降低了，从而会造成图像质量的降低。\n发明内容\n[0008] 本发明提供放大图像局部区域的方法、编码器及主控模块，以在放大图像局部区域时，提高放大后的局部区域的分辨率。\n[0009] 本发明的技术方案是这样实现的：\n[0010] 一种放大图像局部区域的方法，预先设定局部放大区域，包括：\n[0011] 编码器根据接收的指定的局部放大区域位置信息，从摄像头采集的图像中裁剪出以局部放大区域为中心、分辨率等于预设编码分辨率的编码区域，对该编码区域进行编码后发送给解码器。\n[0012] 所述预设编码分辨率小于摄像头的分辨率、大于等于编码输出图像的分辨率。\n[0013] 所述摄像头为高清摄像头，\n[0014] 所述编码器从摄像头采集的图像中裁剪出以局部放大区域为中心、分辨率等于预设编码分辨率的编码区域之前进一步包括：编码器从摄像头采集的图像中，裁剪出以局部放大区域为中心、分辨率等于D1图像的分辨率的D1图像区域；\n[0015] 且，所述编码器从摄像头采集的图像中裁剪出以局部放大区域为中心、分辨率等于预设编码分辨率的编码区域为：从所述D1图像区域中裁剪出以局部放大区域为中心、分辨率等于预设编码分辨率的编码区域。\n[0016] 一种放大图像局部区域的编码器，该编码器包括：\n[0017] 主控模块，接收解码器发来的局部放大区域位置信息，确定以该局部放大区域为中心、分辨率等于预设编码分辨率的DSP编码区域，将DSP编码区域位置信息发送给DSP；\n[0018] FPGA，接收摄像头采集的图像，将该图像输出到DSP；\n[0019] DSP，根据主控模块发来的DSP编码区域位置信息，从FPGA输入的图像中裁剪出DSP编码区域，对该DSP编码区域编码后通过驱动模块发送给解码器。\n[0020] 所述主控模块包括：\n[0021] 局部放大区域位置信息接收模块，接收解码器发来的局部放大区域位置信息，将局部放大区域位置信息发送给D1图像区域确定模块和DSP编码区域确定模块；\n[0022] D1图像区域确定模块，根据接收的局部放大区域位置信息，确定以该局部放大区域为中心、分辨率等于D1图像的分辨率的D1图像区域，将D1图像区域位置信息发送给FPGA；\n[0023] DSP编码区域确定模块，根据接收的局部放大区域位置信息，确定以该局部放大区域为中心、分辨率等于DSP输出的编码图像的分辨率的DSP编码区域，将DSP编码区域位置信息发送给DSP；\n[0024] 且，所述FPGA包括：\n[0025] 图像接收模块，接收摄像头采集的图像，将图像输出到裁剪模块；\n[0026] 裁剪模块，根据主控模块发来的D1图像区域位置信息，从图像接收模块输入的图像中裁剪出D1图像区域，将该D1图像区域输出到DSP。\n[0027] 一种主控模块，该主控模块包括：\n[0028] 局部放大区域位置信息接收模块，接收解码器发来的局部放大区域位置信息，将局部放大区域位置信息发送给DSP编码区域确定模块；\n[0029] DSP编码区域确定模块，根据接收的局部放大区域位置信息，确定以该局部放大区域为中心、分辨率等于DSP输出的编码图像的分辨率的DSP编码区域，将DSP编码区域位置信息发送给DSP。\n[0030] 该主控模块进一步包括：\n[0031] D1图像区域确定模块，根据局部放大区域位置信息接收模块发来的局部放大区域位置信息，确定以该局部放大区域为中心、分辨率等于D1图像的分辨率的D1图像区域，将D1图像区域位置信息发送给FPGA。\n[0032] 与现有技术相比，本发明中从摄像头采集的图像中裁剪出以局部放大区域为中心、分辨率等于预设编码分辨率的编码区域，对该编码区域进行编码。本发明采用未带云台的摄像头，只对以局部放大区域为中心的部分区域进行编码，从而在放大图像局部区域的同时提高了放大后的局部区域的分辨率。\n[0033] 另外，本发明实施例中，设定预设编码分辨率等于编码输出图像的分辨率，这样避免了在编码过程中牺牲分辨率。\n[0034] 另外，当摄像头为高清摄像头时，本发明实施例中，首先从摄像头采集的图像中，裁剪出以局部放大区域为中心、分辨率等于D1图像的分辨率的D1图像区域，然后再从D1图像区域中裁剪出以局部放大区域为中心、分辨率等于预设编码分辨率的编码区域，从而避免了在对图像进行D1格式转换的过程中牺牲分辨率。\n附图说明\n[0035] 图1为现有的视频监控系统的示意图；\n[0036] 图2为本发明实施例一提供的对摄像头采集的图像进行局部区域放大的流程图；\n[0037] 图3为本发明实施例提供的ZoomRectCode区域的示意图；\n[0038] 图4为本发明实施例二提供的对高清摄像头采集的图像进行局部区域放大的流程图；\n[0039] 图5为本发明实施例提供的编码器的组成图；\n[0040] 图6为本发明实施例提供的主控模块的结构图；\n[0041] 图7为本发明实施例提供的FPGA的结构图。\n具体实施方式\n[0042] 本发明的核心思想是：解码器将局部放大区域位置信息通知编码器，编码器只对以局部放大区域为中心的预设编码区域进行编码，从而在无需摄像头带有云台的前提下，提高了局部放大区域的分辨率。其中，预设编码区域的分辨率小于摄像头的分辨率、大于等于编码输出图像的分辨率。\n[0043] 下面结合附图及具体实施例对本发明再作进一步详细的说明。\n[0044] 图2为本发明实施例一提供的对摄像头采集的图像进行局部区域放大的流程图，如图2所示，其具体步骤如下：\n[0045] 步骤201：用户确定局部放大区域ZoomRect，将ZoomRect区域位置参数输入解码器，解码器将ZoomRect区域位置参数携带在控制信令中发送给编码器。\n[0046] ZoomRect区域可通过该区域的左上角坐标、右下角坐标这两个区域位置参数唯一地确定。例如：ZoomRect区域的左上角坐标为(a，b+h)，右下角坐标为(a+w，b)，即ZoomRect区域的分辨率为：w×h。\n[0047] 控制信令可以使用扩展的会话初始化协议(SIP，Session InitiationProtocol)信令或者自定义的私有协议信令。\n[0048] 步骤202：编码器的通信模块接收控制信令，从控制信令中取出ZoomRect区域位置参数，将ZoomRect区域位置参数发送给编码器的主控模块。\n[0049] 步骤203：主控模块接收ZoomRect区域位置参数，根据编码器的DSP输出的编码图像的分辨率，确定以ZoomRect区域为中心的DSP编码区域ZoomRectCode，将ZoomRectCode区域位置参数发送给编码器的DSP。\n[0050] 这里，ZoomRectCode区域的分辨率为：小于摄像头的分辨率、大于等于DSP输出的编码图像的分辨率。但是，在实际应用中，ZoomRectCode区域的分辨率最好等于DSP输出的编码图像的分辨率，这样，DSP编码前、后，图像的分辨率并未发生变化，从而避免了编码处理对ZoomRect区域造成分辨率牺牲。\n[0051] ZoomRectCode区域位置参数可通过该区域的左上角坐标、右下角坐标这两个参数唯一地确定。\n[0052] 图3为本发明实施例提供的ZoomRectCode区域的示意图，如图3所示，设ZoomRectCode区域的分辨率为H1×W1，设ZoomRect区域的左上角坐标为(a，b+h)，右下角坐标为(a+w，b)，即ZoomRect区域的分辨率为：w×h，则以ZoomRect区域为中心的ZoomRectCode区域的左上角坐标为 ，右下角坐标为\n[0053] 步骤204：编码器的FPGA接收摄像头输入的图像，将该图像以D1格式传输给编码器的DSP。\n[0054] 对于普通摄像头，由于其采集的图像格式为D1格式，因此，FPGA直接将摄像头输入的图像传输给DSP即可；对于高清摄像头，由于其采集的图像格式不为D1格式，因此，FPGA需要先将摄像头输入的图像转换为D1格式再传输给DSP。\n[0055] 步骤205：编码器的DSP接收FPGA输入的D1图像，根据主控模块发来的ZoomRectCode区域位置参数，从该图像中裁剪出ZoomRectCode区域，对该ZoomRectCode区域进行编码后输出到驱动模块。\n[0056] D1图像即D1格式的图像。\n[0057] 步骤206：驱动模块根据主控模块下发的码流封装参数，将DSP输入的图像封装成指定的音视频码流如：单播实况流、组播实况流或存储流等，通过网口发送给解码器。\n[0058] 对于图2所示实施例，若摄像头为普通摄像头，由于普通摄像头输入到FPGA的图像格式为D1格式，所以FPGA无需对图像进行处理，因此在FPGA处不会造成分辨率的牺牲，同时，在DSP处，编码前的图像是直接从原始D1图像上裁剪的以ZoomRect区域为中心的ZoomRectCode区域，且当ZoomRectCode区域的分辨率等于DSP输出的编码图像的分辨率时，编码前后图像的分辨率并未发生变化，这样，在DSP处也未造成分辨率的牺牲，从而可知：对于普通摄像头，图2所示实施例不仅实现了ZoomRect区域的放大，且未牺牲分辨率。\n[0059] 对于图2所示实施例，若摄像头为高清摄像头，由于高清摄像头输入到FPGA的图像格式不为D1格式，所以FPGA需要将图像转换为D1格式后传输给DSP，因此在FPGA处会造成ZoomRect区域分辨率的牺牲；在DSP处，编码前的图像是从FPGA输入的D1图像上裁剪的以ZoomRect区域为中心的ZoomRectCode区域，且当ZoomRectCode区域的分辨率等于DSP输出的编码图像的分辨率时，编码前后图像的分辨率并未发生变化，因此，在DSP处未造成分辨率的牺牲。从而可知：对于高清摄像头，图2所示实施例也实现了ZoomRect区域的放大，但，仅在DSP处减少了分辨率的牺牲，但未在FPGA处减少分辨率的牺牲。\n[0060] 对于高清摄像头，为了在放大局部放大区域ZoomRect时，避免在FPGA处的分辨率的牺牲，本发明给出了如图4所示的技术方案。\n[0061] 图4为本发明实施例二提供的对高清摄像头采集的图像进行局部放大区域放大的流程图，如图4所示，其具体步骤如下：\n[0062] 步骤401：用户确定局部放大区域ZoomRect，将ZoomRect区域位置参数输入解码器，解码器将ZoomRect区域位置参数携带在控制信令中发送给编码器。\n[0063] 步骤402：编码器的通信模块接收控制信令，从控制信令中取出ZoomRect区域位置参数，将ZoomRect区域位置参数发送给编码器的主控模块。\n[0064] 步骤401～402与步骤201～202相同。\n[0065] 步骤403：主控模块接收ZoomRect区域位置参数，根据D1图像的分辨率，确定以ZoomRect区域为中心的D1图像区域ZoomRectD1，将ZoomRectD1区域位置参数发送给编码器的FPGA。\n[0066] ZoomRectD1区域的分辨率等于D1图像的分辨率。\n[0067] ZoomRectD1区域可以该区域的左上角坐标、右下角坐标这两个区域位置参数唯一地确定。\n[0068] 设D1图像的分辨率为H2×W2，设ZoomRect区域的左上角坐标为(a，b+h)，右下角坐标为(a+w，b)，即ZoomRect区域的分辨率为：w×h，则ZoomRectD1区域的左上角坐标为右下角坐标为\n[0069] 步骤404：主控模块根据编码器的DSP输出的编码图像的分辨率，确定以ZoomRect区域为中心的DSP编码区域ZoomRectCode，ZoomRectCode区域的分辨率等于DSP输出的编码图像的分辨率，将ZoomRectCode区域位置参数发送给编码器的DSP。\n[0070] 步骤404与步骤203相同。\n[0071] 步骤405：FPGA接收高清摄像头输入的图像，根据主控模块发来的ZoomRectD1区域位置参数，从该图像中裁剪出ZoomRectD1区域，将ZoomRectD1区域以D1格式传输给DSP。\n[0072] 步骤406：DSP接收FPGA输入的D1图像，根据主控模块发来的ZoomRectCode区域位置参数，从该图像中裁剪出ZoomRectCode区域，对该ZoomRectCode区域进行编码后输出到驱动模块。\n[0073] 步骤407：驱动模块根据主控模块下发的码流封装参数，将DSP输入的图像封装成指定的音视频码流如：单播实况流、组播实况流或存储流等，通过网口发送给解码器。\n[0074] 步骤406～407与步骤205～206相同。\n[0075] 从图4所示实施例可以看出，FPGA收到高清摄像头输入的图像后，从该图像中裁剪出以局部放大区域ZoomRect为中心、分辨率等于D1图像分辨率的ZoomRectD1区域，将该ZoomRectD1区域传输给DSP，可见，在FPGA处未造成局部放大区域的分辨率牺牲，从而，图4所示实施例不仅实现了高清摄像头采集的局部放大区域的放大，且未牺牲分辨率。\n[0076] 以下给出一个具体实例对现有技术和本发明提供的方法进行对比：\n[0077] DSP压缩后的常用图像格式有：QCIF(176*144)、CIF(352*288)、2CIF(704*288)、\n4CIF(704*576)、D1(720*576)，其中，在配置低端的监控点，CIF格式的图像最常见。固定摄像头采集的图像的分辨率一般远远高于经DSP编码后的分辨率，例如：最低端的固定摄像头的分辨率都可以达到752*582以上。设使用最低端的固定摄像头，其采集的原始图像的分辨率为752*582，设局部放大区域的分辨率为原始图像分辨率的1/4，且设DSP编码输出图像为CIF图像(352×288)，则，若采用现有方法，DSP对整个原始图像进行编码，编码后的原始图像分辨率为352×288，则编码后局部放大区域的分辨率为176*144；而若采用本发明提供的方法，DSP只对原始图像中以局部放大区域为中心的ZoomRectCode区域进行编码，且编码前后图像的分辨率都为352*288，可见，本发明提供的方法与现有方法相比，不仅放大了局部放大区域，且未牺牲分辨率。\n[0078] 图5为本发明实施例提供的编码器的组成图，如图5所示，其主要包括：通信模块\n51、主控模块52、FPGA53、DSP54和驱动模块55，其中：\n[0079] 通信模块51：接收解码器发来的控制信令，从信令中取出局部放大区域位置参数发送给主控模块52。\n[0080] 主控模块52：接收通信模块51发来的局部放大区域位置参数，根据该参数确定以局部放大区域ZoomRect为中心、分辨率等于预设编码分辨率的DSP编码区域ZoomRectCode，将ZoomRectCode区域位置参数发送给DSP54。\n[0081] 预设编码分辨率小于摄像头的分辨率、大于等于DSP输出的编码图像的分辨率，最好等于DSP输出的编码图像的分辨率。\n[0082] FPGA53：接收摄像头输入的采集图像，将该图像以D1格式输出到DSP54。\n[0083] DSP54：接收主控模块52发来的ZoomRectCode区域位置参数，从FPGA53输入的D1图像中裁剪出ZoomRectCode区域，对该ZoomRectCode区域编码后发送给驱动模块55。\n[0084] 驱动模块55：根据主控模块52下发的码流封装参数，将DSP54输入的编码图像封装成指定的音视频码流如：单播实况流、组播实况流或存储流等，通过网口发送给解码器。\n[0085] 在实际应用中，主控模块52可包括：局部放大区域位置信息接收模块521、D1图像区域确定模块522和DSP编码区域确定模块523，其中：\n[0086] 局部放大区域位置信息接收模块521：接收通信模块51发来的局部放大区域位置参数，将局部放大区域位置参数发送给D1图像区域确定模块522和DSP编码区域确定模块\n523。\n[0087] D1图像区域确定模块522：根据局部放大区域位置信息接收模块521发来的局部放大区域位置参数，确定以局部放大区域为中心、分辨率等于D1图像的分辨率的D1图像区域ZoomRectD1，将ZoomRectD1区域位置参数发送给FPGA53。\n[0088] DSP编码区域确定模块523：根据局部放大区域位置信息接收模块521发来的局部放大区域位置参数，确定以局部放大区域为中心、分辨率等于DSP输出的编码图像的分辨率的DSP编码区域，将DSP编码区域位置参数发送给DSP54。\n[0089] 且，FPGA53包括：图像接收模块531和裁剪模块532，其中：\n[0090] 图像接收模块531：接收摄像头输入的采集图像，将图像输出到裁剪模块532。\n[0091] 裁剪模块532：根据主控模块52发来的ZoomRectD1区域位置参数，从图像接收模块531输入的图像中裁剪出ZoomRectD1区域，将该ZoomRectD1区域输出到DSP54。\n[0092] 以上所述仅为本发明的过程及方法实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。