[发明专利]一种使用分级速度的存储器结构进行图像插值运算的方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种图像插值方法，尤其涉及一种利用分级速度的存储器结 构提高图像插值算法效率和速度的方法。

【背景技术】

图像滤波总体上讲包括空域滤波和频域滤波，频率滤波需要先进行傅立 叶变换至频域处理然后再反变换回空间域还原图像，空域滤波是直接对图像 的数据做空间变换达到滤波的目的，它是一种领域运算，即输出图像中任何 像素的值都是通过采用一定的算法，根据输入图像中对用像素周围一定领域 内的像素的值得来的。如果输出像素是输入像素的线性组合则称为线性滤 波，否则称为非线性滤波，这些构成了图像插值运算的理论基础。

插值算法是数字图像处理中一个重要的分支，在图像的放大和缩小中有 广泛的应用，在数学分析中，往往用y＝f(x)来描述一条平面曲线，但在实际

问题中，函数y＝f(x)往往是用通过试验观测得到的一组数据来给出的。插值 的目的，就是根据给定的数据，寻找一个解析形式的函数近似地 代替f(x)。插值算法会自动选择信息较好的像素作为增加的像素，而并非只 使用临近的像素，所以在放大图像时，图像看上去会比较平滑、干净，但必 须注意的是图像信息已经改变。但插值并不能增加图像信息。

现有常用的图像插值算法有最邻近插值(Nearest-Neighbor  Interpolation)、双线性插值(Bilinear Interpolation)、双三次插值 (Bicubic interpolation)不规则碎片形插值(Fractal interpolation) 等。

现有的图像插值算法是平面式算法，所谓平面式算法是如果要对存放在 存储器中的A图像进行B倍插值而得到D图像，一种做法是如图1所示， 开辟临时内存C，从内存A中取出像素，行插(即在行的方向上进行插值) 运算后放入临时内存C，行运算全部完成后，再从内存C中取出像素，列插 (即在列的方向上进行插值)运算后放入目标内存D。还有一种做法是不开 辟临时内存C，直接用目标内存D作为行插后的图像数据存放内存，从内存 D中取出行插后的像素进行列插后再放回D。

现有的数据处理系统，对于内存多采用分级存储结构。一般而言，从速 度划分，有能几乎和CPU(中央处理单元)保持同步，大约只需一个时钟周期 访问时间的高速内存，此类内存一般作为cache(高速缓存)使用，称之为L1D， 也有较L1D稍慢，大约需要6～8个时钟周期访问时间的内存，称之为L2D。 或有更多级内存。这些内存和CPU集成在同一个芯片上，称之为片上内存， 响应处理器的读写速度较快，但是一般成本高，容量小。也有独立于CPU， 比L1D，L2D等更慢的片外内存，响应速度较慢，但是可存储容量大。

图像处理数据量很高，对内存需求大.在现有的技术条件下，图像数据 大多不能放入资源紧缺的高速片上内存中，只能存储在独立于处理器芯片 的片外内存.所以上述现有技术中的第一种方法成本过高，但第二种方法， 在图像插值计算时，如将插值图像数据放在速度较慢的、大空间的片外内存 中，由于像素点频繁访问，造成严重的效率下降，系统功耗增加，这样便形成 资源与效率的矛盾.

【发明内容】

本发明的目的是提供一种在图像、视频插值算法中，利用多级存储器结 构提高差值算法效率的方法。所述多级存储器结构包括原始内存、临时内存、 目标内存，由处理器芯片完成图像插值计算，临时内存较目标内存响应处理 器调用更加快速其图像插值步骤如下：

(1)、在临时内存中开辟存储空间，将原始内存中的部分原始图像数据放入 临时内存中；

(2)、对临时内存中的原始图像数据，取出对应行的数据进行行插值，将行 插值后的数据放回临时内存中；

(3)、从临时内存中取出对应列的数据进行列插值，将列插值后的数据放回 临时内存中；

(4)、对临时内存中原始图像数据的插值结果输出，并将插值结果整体拷贝 到目标内存存储；

(5)、更新清空临时内存内的数据；

(6)、将原始内存中的另一部分待插值原始图像数据放入临时内存中；

(7)、循环重复步骤1到6直到原始内存中所有的原始图像数据得到插值计 算处理，并将结果输出到目标内存中存储。