專利名稱：：基于非均勻采樣的圖像校正系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于圖像處理
技術(shù)領(lǐng)域：
，涉及一種圖像處理系統(tǒng)，尤其涉及一種基于非均勻采樣的圖像校正系統(tǒng)；此外，本發(fā)明還涉及一種基于非均勻采樣的圖像校正方法。
背景技術(shù)：
：射影變換是兩個(gè)平面之間的映射關(guān)系，即使位于同一平面的物體，他們的圖像也會(huì)發(fā)生射影畸變。在畸變的圖像中，原本平行的直線不再平行，給后期圖像處理帶來很多不便。為了恢復(fù)歐氏空間的度量關(guān)系，現(xiàn)有的校正方法都是在得到畸變的數(shù)字圖像后，通過計(jì)算校正射影畸變。由于攝像機(jī)的像平面與被拍攝平面很可能不平行，將引起拍攝圖像的射影畸變，這與相機(jī)本身沒有任何關(guān)系，而與攝像機(jī)的安裝高度和傾角有關(guān)。圖像出現(xiàn)射影畸變后，被拍攝平面上原來平行的直線在圖像中變得不平行，比如拍攝的鐵軌可能在圖像中相交；被拍攝平面上原來為矩形的物體變成梯形，比如從倒車用攝像機(jī)看到的地磚變成梯形。還有很多情形，比如在移動(dòng)機(jī)器人拍攝到的地面信息中也存在這種現(xiàn)象。另外，即便攝像機(jī)的像平面與被拍攝平面完全平行，圖像空間也無法度量被拍攝平面上的距離信息，此種情況可認(rèn)為是投影畸變的一種退化情形。射影畸變后的圖像給后期的處理和模式識別帶來很多不便。根據(jù)小孔成像原理，設(shè)有空間任意點(diǎn)[XMYMZM]T，其對應(yīng)像點(diǎn)的坐標(biāo)為[xuyvl]T則有如下關(guān)系式<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>其中K為攝像機(jī)的內(nèi)參數(shù)矩陣；T為攝像機(jī)的外參數(shù)矩陣；S為比例因子，與攝像機(jī)的安裝高度和傾角有關(guān)。設(shè)Z軸垂直于被拍攝平面。即在孩平面上Z二0，則該平面內(nèi)任意一點(diǎn)坐標(biāo)為[XMYM義0]T。令T二[巧，ivivt]，重新整理式(l)，可得"<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>記M:[XMYMl]Xwv1]，H=K*[r"r2，t]，則有^=H.M。因?yàn)閱螒?yīng)矩陣H滿秩，因此也有<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>也就是說已知被拍攝平面上的任一點(diǎn)M，其像點(diǎn)&之間在相差比例因子S的情況下由H唯一確定。同樣道理，如果已知像點(diǎn)A，則其代表拍攝平面的點(diǎn)M，也由S和H唯一決定。就是說圖像平面和被拍攝平面之間存在一種線性變換，可以用具有八個(gè)自由度的3*3的矩陣表示，稱作單應(yīng)矩陣H，通過文獻(xiàn)[1-4]中的方法得到。當(dāng)攝像機(jī)固定好后，單應(yīng)矩陣H唯一確定。為了補(bǔ)償透視畸變，通常先離線計(jì)算單應(yīng)矩陣H，然后通過式(2)實(shí)時(shí)計(jì)算每個(gè)點(diǎn)對應(yīng)的無畸變坐標(biāo)，并把當(dāng)前位置的像素值寫到無畸變坐標(biāo)的像素即可。得到無畸變坐標(biāo)都是浮點(diǎn)數(shù)，因此需要進(jìn)行圖像的灰度插值處理。為了減小計(jì)算量，在很多情況下首先離線建立畸變圖像坐標(biāo)到無畸變圖像坐標(biāo)的對應(yīng)關(guān)系，并以表格方式存儲(chǔ)，系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，根據(jù)當(dāng)前的畸變圖像坐標(biāo)查表得到無畸變坐標(biāo)。這種方式雖然可以省去式(2)的運(yùn)算，但是如果表中存儲(chǔ)的是整數(shù)坐標(biāo)，那么校正后的圖像誤差較大；如果存儲(chǔ)的是浮點(diǎn)坐標(biāo)，則還需要處理器實(shí)時(shí)進(jìn)行浮點(diǎn)插值運(yùn)算。由于每幀圖像的每個(gè)像素都需要如此運(yùn)算，因此處理器的負(fù)擔(dān)依然很重。也有通過專用的設(shè)施校正圖像的投影畸變，這樣無非是把CPU的工作用其他設(shè)備負(fù)擔(dān)，并沒有減小計(jì)算量，還要求該種設(shè)施需要較強(qiáng)的處理能力?，F(xiàn)有的畸變校正方法流程如圖1所示，即都是在畸變的數(shù)字圖像基礎(chǔ)上，通過計(jì)算恢復(fù)正常圖像。采用這種方式，不僅延時(shí)大，而且浪費(fèi)處理器資源。參考文獻(xiàn)[l]CriminisiA，RiedI，ZissermanA.APlaneMeasuringDevice[J].ImageandVisionComputing,1999，17(8):625-634.[2]DavidLiebowitz，AndrewZisserman.MetricRectificationforPerspectiveImagesofPlanes[A].ProcIEEEConferenceonComputerVisionandPatternRecognition[C]June1998.482-488.[3]CriminisiA，RiedI，ZissermanA.Duality,rigidityandplanarparallex.ProcEuropeanConferenceonComputerVision[C]，1998.[4]Hartley,R.I.andZisserman，A.，MultipleViewGeometryinComputerVision[M].CambridgeUniversityPress.2003.
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于非均勻采樣的圖像校正系統(tǒng)，可提高圖像的校正速度。此外，本發(fā)明還提供一種基于非均勻采樣的圖像校正方法，可提高圖像的校正速度。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案—種基于非均勻采樣的圖像校正系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括模擬視頻信號接收模塊、信號采樣模塊、采樣控制模塊；信號采樣模塊連接模擬視頻信號接收模塊、采樣控制模塊；所述采樣控制模塊控制信號采樣模塊對模擬視頻信號進(jìn)行采樣，實(shí)現(xiàn)模擬視頻信號的非均勻采樣，實(shí)現(xiàn)視頻圖像的實(shí)時(shí)畸變校正和采集。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括采樣模式控制模塊、標(biāo)定模塊；采樣模式控制模塊用以控制信號采樣模塊的采樣模式，采樣模式包括均勻采樣模式、非均勻采樣模式；標(biāo)定模塊用以生成運(yùn)行參數(shù)表，并把該參數(shù)表存儲(chǔ)至所述圖像校正系統(tǒng)；標(biāo)定模塊生成運(yùn)行參數(shù)表的方法為獲取未經(jīng)畸變處理的圖像上確定若干不共線的點(diǎn)，并輸入各點(diǎn)對應(yīng)的被拍攝平面上的坐標(biāo)；所述標(biāo)定模塊根據(jù)各點(diǎn)對應(yīng)在被拍攝平面上的坐標(biāo)、各點(diǎn)在未經(jīng)畸變處理的圖像上的位置生成運(yùn)行參數(shù)表；所述采樣控制模塊根據(jù)運(yùn)行參數(shù)表5發(fā)給信號采樣模塊指令，并把采樣的數(shù)據(jù)根據(jù)行列控制存儲(chǔ)。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述運(yùn)行參數(shù)表中的數(shù)據(jù)包括采樣行、采樣后對應(yīng)行、采樣點(diǎn)數(shù)、各采樣點(diǎn)計(jì)數(shù)周期、各采樣點(diǎn)跳轉(zhuǎn)數(shù)。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所示采樣行的字節(jié)數(shù)為2B，采樣后對應(yīng)行的字節(jié)數(shù)為2B，采樣點(diǎn)數(shù)的字節(jié)數(shù)為2B，第一采樣點(diǎn)計(jì)數(shù)周期的字節(jié)數(shù)為1.5B，第一采樣點(diǎn)跳轉(zhuǎn)數(shù)的字節(jié)數(shù)為0.5B，其他采樣點(diǎn)計(jì)數(shù)周期的字節(jié)數(shù)為0.5B，其他采樣點(diǎn)跳轉(zhuǎn)數(shù)的字節(jié)數(shù)為0.5B。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括數(shù)字信號輸出端口、模擬信號輸出端口，分別輸出數(shù)字信號、模擬信號；數(shù)據(jù)緩沖區(qū)模塊，設(shè)置兩個(gè)緩沖區(qū)，一個(gè)用來緩沖數(shù)據(jù)時(shí)，另一個(gè)用于數(shù)據(jù)輸出；兩個(gè)緩沖區(qū)交替進(jìn)行上述過程；視頻數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，用以保存采樣的結(jié)果，存儲(chǔ)中數(shù)據(jù)的存放規(guī)則受采樣控制模塊的控制；當(dāng)一行數(shù)據(jù)采樣結(jié)束時(shí)，把該行數(shù)據(jù)寫到數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中；當(dāng)出現(xiàn)對某模擬數(shù)據(jù)的行信號進(jìn)行多次采樣時(shí)，中間的信號也保存到其中。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述信號采樣模塊包括模擬視頻信號的解碼單元，并根據(jù)采樣控制模塊的指令對模擬信號進(jìn)行AD采樣，其結(jié)果送到視頻數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊中；如果采樣的視頻數(shù)據(jù)為彩色圖像，則采樣后用3字節(jié)的RGB格式存儲(chǔ)數(shù)據(jù)；如果是灰度圖像則用單字節(jié)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述采樣控制模塊根據(jù)攝像鏡頭與被拍攝平面各點(diǎn)的距離確定采樣頻率?！N基于非均勻采樣的圖像校正方法，接收模擬視頻信號，通過一采樣控制模塊控制信號采樣模塊實(shí)現(xiàn)模擬視頻信號的非均勻采樣，實(shí)現(xiàn)視頻圖像的實(shí)時(shí)畸變校正和采集。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述方法具體包括如下步驟A、一圖像校正系統(tǒng)通過均勻采樣，獲取未經(jīng)畸變處理的視頻信號；B、通過運(yùn)行一標(biāo)定模塊，生成運(yùn)行參數(shù)表，并把該參數(shù)表存儲(chǔ)至所述圖像校正系統(tǒng)；C、設(shè)定所述圖像校正系統(tǒng)進(jìn)入非均勻采樣模式，根據(jù)所述標(biāo)定模塊獲取的參數(shù)表輸出校正后的圖像。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述步驟B中，標(biāo)定模塊生成運(yùn)行參數(shù)表的方法為在步驟A中獲取的未經(jīng)畸變處理的圖像上確定若干不共線的點(diǎn)，并輸入各點(diǎn)對應(yīng)的被拍攝平面上的坐標(biāo)；所述標(biāo)定模塊根據(jù)各點(diǎn)對應(yīng)在被拍攝平面上的坐標(biāo)、各點(diǎn)在未經(jīng)畸變處理的圖像上的位置生成運(yùn)行參數(shù)表。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述方法進(jìn)一步包括倍頻流程，具體包括D1、相環(huán)產(chǎn)生N路同頻率的時(shí)鐘信號，其相位依次相差360/N度，取每個(gè)時(shí)鐘的上升沿為觸發(fā)信號；D2、將標(biāo)定程序產(chǎn)生的期望采樣周期TAkm進(jìn)行分解，分解的公式如下M=,/oor(7《/(3)i=JROM"rf((r《—rc*AO/(rc/A0)(4)其中TC為原始時(shí)鐘頻率；D3、先計(jì)數(shù)M個(gè)TC，然后該時(shí)鐘后第L個(gè)時(shí)鐘的第一個(gè)上升沿對應(yīng)的時(shí)刻即為TA;。本發(fā)明的有益效果在于本發(fā)明提出的基于非均勻采樣的圖像校正系統(tǒng)及方法，通過非均勻采樣，在采樣的同時(shí)實(shí)時(shí)校正；節(jié)省處理器資源，延時(shí)較小，可提高圖像的校正速度。圖1為傳統(tǒng)畸變校正方法的流程圖。圖2為復(fù)合視頻信號示意圖。圖3為均勻采樣模擬信號示意圖。圖4為畸變后均勻采樣的圖像。圖5為非均勻采樣模擬信號示意圖。圖6為畸變采樣的圖像。圖7為本發(fā)明的畸變校正方法的流程圖。圖8為本發(fā)明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。圖9為本發(fā)明中倍頻的示意圖。圖10為本發(fā)明標(biāo)定程序界面的示意圖。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。實(shí)施例一本發(fā)明揭示一種基于非均勻采樣的圖像采集和校正系統(tǒng)，其通過FPGA控制AD采樣器實(shí)現(xiàn)模擬圖像信號的非均勻采樣，從而實(shí)現(xiàn)圖像的實(shí)時(shí)畸變校正和采集。為了減小采樣誤差，通過動(dòng)態(tài)選擇兩個(gè)計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)了一種倍頻方案。該系統(tǒng)可對模擬信號直接進(jìn)行重采樣，也可以安裝在數(shù)字?jǐn)z像機(jī)內(nèi)部，同時(shí)輸出數(shù)字和模擬信號，完成圖像校正和采集工作，具有簡單、廉價(jià)、實(shí)時(shí)等特點(diǎn)。請參閱圖8，本發(fā)明的基于非均勻采樣的圖像校正系統(tǒng)主要包括模擬視頻信號接收模塊、信號采樣模塊、采樣控制模塊；信號采樣模塊連接模擬視頻信號接收模塊、采樣控制模塊。所述采樣控制模塊控制信號采樣模塊對模擬視頻信號進(jìn)行采樣，實(shí)現(xiàn)模擬視頻信號的非均勻采樣，實(shí)現(xiàn)視頻圖像的實(shí)時(shí)畸變校正和采集。所述系統(tǒng)還包括采樣模式控制模塊、標(biāo)定模塊。采樣模式控制模塊用以控制信號采樣模塊的采樣模式，采樣模式包括均勻采樣模式、非均勻采樣模式。標(biāo)定模塊用以生成運(yùn)行參數(shù)表，并把該參數(shù)表存儲(chǔ)至所述圖像校正系統(tǒng)；標(biāo)定模塊生成運(yùn)行參數(shù)表的方法為獲取未經(jīng)畸變處理的圖像上確定若干不共線的點(diǎn)，并輸入各點(diǎn)對應(yīng)的被拍攝平面上的坐標(biāo)；所述標(biāo)定模塊根據(jù)各點(diǎn)對應(yīng)在被拍攝平面上的坐標(biāo)、各點(diǎn)在未經(jīng)畸變處理的圖像上的位置生成運(yùn)行參數(shù)表；所述采樣控制模塊根據(jù)運(yùn)行參數(shù)表發(fā)給信號采樣模塊指令，并把采樣的數(shù)據(jù)根據(jù)行列控制存儲(chǔ)。首先標(biāo)定模塊參照文獻(xiàn)[4]中的算法得到單應(yīng)矩陣H，然后根據(jù)H得到畸變圖像到7校正圖像坐標(biāo)的對應(yīng)關(guān)系，進(jìn)一步按照發(fā)明設(shè)定的格式生成運(yùn)行參數(shù)表。與參考文獻(xiàn)[4]的不同之處在于，本發(fā)明對運(yùn)行參數(shù)表進(jìn)行了定義，格式如表1所示。所述運(yùn)行參數(shù)表中的數(shù)據(jù)包括采樣行、采樣后對應(yīng)行、采樣點(diǎn)數(shù)、各采樣點(diǎn)計(jì)數(shù)周期、各采樣點(diǎn)跳轉(zhuǎn)數(shù)。本實(shí)施例中，所示采樣行的字節(jié)數(shù)為2B，采樣后對應(yīng)行的字節(jié)數(shù)為2B，采樣點(diǎn)數(shù)的字節(jié)數(shù)為2B，第一采樣點(diǎn)計(jì)數(shù)周期的字節(jié)數(shù)為1.5B，第一采樣點(diǎn)跳轉(zhuǎn)數(shù)的字節(jié)數(shù)為0.5B，其他采樣點(diǎn)計(jì)數(shù)周期的字節(jié)數(shù)為0.5B，其他采樣點(diǎn)跳轉(zhuǎn)數(shù)的字節(jié)數(shù)為0.5B。<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>表1以上參數(shù)的說明如下采樣行模擬視頻信號中所需要采樣的行；采樣后對應(yīng)行指定采樣后的數(shù)據(jù)屬于校正后圖像的那一行；采樣點(diǎn)數(shù)該行所需的采樣點(diǎn)數(shù)；采樣點(diǎn)計(jì)數(shù)周期采樣點(diǎn)時(shí)鐘跳轉(zhuǎn)數(shù)對應(yīng)公式(3)中的M。采樣點(diǎn)跳轉(zhuǎn)數(shù)對應(yīng)式(4)中的L。請繼續(xù)參閱圖8，所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括數(shù)字信號輸出端口、模擬信號輸出端口、數(shù)據(jù)緩沖區(qū)模塊、視頻數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊。數(shù)字信號輸出端口、模擬信號輸出端口分別輸出數(shù)字信號、模擬信號。數(shù)據(jù)緩沖區(qū)模塊設(shè)置兩個(gè)緩沖區(qū)，一個(gè)用來緩沖數(shù)據(jù)時(shí)，另一個(gè)用于數(shù)據(jù)輸出；兩個(gè)緩沖區(qū)交替進(jìn)行上述過程。視頻數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊用以保存采樣的結(jié)果，存儲(chǔ)中數(shù)據(jù)的存放規(guī)則受采樣控制模塊的控制；當(dāng)一行數(shù)據(jù)采樣結(jié)束時(shí)，把該行數(shù)據(jù)寫到數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中；當(dāng)出現(xiàn)對某模擬數(shù)據(jù)的行信號進(jìn)行多次采樣時(shí)，中間的信號也保存到其中。此外，所述信號采樣模塊包括模擬視頻信號的解碼單元，并根據(jù)采樣控制模塊的指令對模擬信號進(jìn)行AD采樣，其結(jié)果送到視頻數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊中；如果采樣的視頻數(shù)據(jù)為彩色圖像，則采樣后用3字節(jié)的RGB格式存儲(chǔ)數(shù)據(jù)；如果是灰度圖像則用單字節(jié)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。以上介紹了本發(fā)明的基于非均勻采樣的圖像校正系統(tǒng)，本發(fā)明在揭示上述圖像校正系統(tǒng)的同時(shí)，還揭示一種基于非均勻采樣的圖像校正方法；請參閱圖7，所述基于非均勻采樣的圖像校正方法先接收模擬視頻信號，通過一采樣控制模塊控制信號采樣模塊實(shí)現(xiàn)模擬視頻信號的非均勻采樣，實(shí)現(xiàn)視頻圖像的實(shí)時(shí)畸變校正和采集。所述方法具體包括如下步驟A、圖像校正系統(tǒng)通過均勻采樣，獲取未經(jīng)畸變處理的視頻信號；B、通過運(yùn)行一標(biāo)定模塊，生成運(yùn)行參數(shù)表，并把該參數(shù)表存儲(chǔ)至所述圖像校正系統(tǒng)。其中，標(biāo)定模塊生成運(yùn)行參數(shù)表的方法為在步驟A中獲取的未經(jīng)畸變處理的圖像上確定若干不共線的點(diǎn)，并輸入各點(diǎn)對應(yīng)的被拍攝平面上的坐標(biāo)；所述標(biāo)定模塊根據(jù)各點(diǎn)對應(yīng)在被拍攝平面上的坐標(biāo)、各點(diǎn)在未經(jīng)畸變處理的圖像上的位置生成運(yùn)行參數(shù)表。C、設(shè)定所述圖像校正系統(tǒng)進(jìn)入非均勻采樣模式，根據(jù)所述標(biāo)定模塊獲取的參數(shù)表輸出校正后的圖像。此外，所述方法進(jìn)一步包括倍頻流程，具體包括D1、相環(huán)產(chǎn)生N路同頻率的時(shí)鐘信號，其相位依次相差360/N度，取每個(gè)時(shí)鐘的上升沿為觸發(fā)信號；D2、將標(biāo)定程序產(chǎn)生的期望采樣周期TAkm進(jìn)行分解，分解的公式如下at=f/o^(r《/rc)(3)丄=^。"""(7^""—rc*M)/(rc/iv))(4)其中TC為原始時(shí)鐘頻率；D3、先計(jì)數(shù)M個(gè)TC，然后該時(shí)鐘后第L個(gè)時(shí)鐘的第一個(gè)上升沿對應(yīng)的時(shí)刻即為TA;。綜上所述，本發(fā)明提出的圖像校正系統(tǒng)及方法，通過非均勻采樣，在采樣的同時(shí)實(shí)時(shí)校正；節(jié)省處理器資源，延時(shí)較小，可提高圖像的校正速度。實(shí)施例二本發(fā)明中使用非均勻采樣技術(shù)采集視頻數(shù)據(jù)，以下首先介紹現(xiàn)有的均勻采樣與本發(fā)明非均勻采樣的區(qū)別。均勻采樣無論是復(fù)合視頻信號還是分量信號，圖像上每行的有效數(shù)據(jù)信號總可以分離出來。圖像采集卡的目的就是把每行的模擬圖像信號轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號，最終形成數(shù)字圖像。圖2為復(fù)合視頻信號示意圖，其中場同步脈沖標(biāo)志一場圖像，兩個(gè)行同步脈沖之間的圖像信號為行的有效數(shù)據(jù)。通?，F(xiàn)有的圖像采集卡或者數(shù)字?jǐn)z像機(jī)都是以相同的頻率(均勻采樣)對模擬信號進(jìn)行采樣或者均勻讀取CCD、CMOS的電信號。設(shè)被拍攝平面上存在PA、PB、PC三條等長度的線段，如果存在射影畸變，其像IA、IB、IC長度并不相等。常規(guī)圖像采集設(shè)備在每行的有效數(shù)據(jù)周期內(nèi)，以相同的頻率即等間隔對模擬信號進(jìn)行采樣，則得到的數(shù)字圖像的長度也必然不等。圖3中以復(fù)合視頻為例示意了IA、IB、IC所在行的模擬信號，其中三條線段長短不同表示其像長度的差異。圖4拍攝地磚得到的數(shù)字圖像。設(shè)PA、PB、PC分別表示等寬地磚的邊，其像IA、IB、IC的數(shù)字圖像用DA、DB、DC表示。設(shè)DA在圖中的長度為330個(gè)像素，DB為240個(gè)像素，DC為180個(gè)像素，如果沒有射影畸變，就是說DA、DB、DC的像素寬度也應(yīng)該相等。因此畸變校正的目的就是修正圖像的畸變使得在圖像上恢復(fù)物理空間的度量特性，比如；平行關(guān)系，大小關(guān)系等。非均勻采樣圖5說明非均勻采樣的含義，其中對IA采樣M次；IB采樣N次；IC采樣L次，即每掃描行的采樣次數(shù)(頻率)不一樣。同樣對于IA、IB、IC，本發(fā)明的方法是改變每行數(shù)據(jù)的采樣頻率，使得采樣后的DA、DB、DC具有相同的長度，并用零填充使得數(shù)字圖像等寬度。繼續(xù)以地磚圖像為例說明，無論IA、IB、IC位于那一行，對其都采樣240次，那么得9到的圖像就補(bǔ)償了畸變。為了補(bǔ)償畸變，改變IA的采樣頻率為原來頻率的240/330，IB采樣頻率和原來相同，IC為原來頻率的240/180，可見不同圖像行的采樣頻率不一樣。通過改變采樣周期(頻率)實(shí)現(xiàn)圖像的畸變校正是本發(fā)明的主要貢獻(xiàn)。圖6經(jīng)過畸變校正后的結(jié)果。圖7為本發(fā)明的流程。較圖1可以看出，本發(fā)明方法在模擬信號到數(shù)字信號轉(zhuǎn)變的同時(shí)進(jìn)行了圖像的畸變校正，并可以同時(shí)輸出數(shù)字模擬信號，比傳統(tǒng)方法實(shí)時(shí)性好，并節(jié)約資源。設(shè)備性能描述本發(fā)明首先通過計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的程序進(jìn)行離線標(biāo)定，生成設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)，然后借助FGPA控制AD采樣器，對模擬信號進(jìn)行實(shí)時(shí)非等間隔采樣，同樣通過采樣時(shí)刻的控制，得到的數(shù)據(jù)無需插值處理，自動(dòng)消除畸變，并同時(shí)輸出模擬和數(shù)字信號，可作為圖像校正和采樣設(shè)備使用。具有速度快，節(jié)約資源等特點(diǎn)。所發(fā)明設(shè)備具有如下特征(1)該設(shè)備的信號源為模擬信號。所有模擬信號格式和方式都在保護(hù)之內(nèi)，比如包含射頻信號、S端子、AV信號、RGB信號等。(2)該設(shè)備具有兩種信號輸出，一種是模擬信號，另一種是數(shù)字信號。所有視頻輸出格式都在權(quán)利范圍，比如射頻信號、S端子、AV信號等；所有數(shù)字信號輸出的形式和格式也在權(quán)利范圍，比如通過數(shù)據(jù)總線相連，通過以太網(wǎng)口、USB、1394、藍(lán)牙等。(3)該設(shè)備可處理灰度或彩色圖像信號，保持輸入信號的特性。(4)設(shè)備有兩種工作模式，一種是均勻采樣模式，另一種是非均勻采樣模式。在均勻采樣模式下，該設(shè)備等價(jià)于常規(guī)的圖像采集設(shè)備，對圖像不進(jìn)行任何變換，非均勻采樣模式下，對圖像進(jìn)行投影畸變校正。模式可通過開關(guān)切換。(5)該設(shè)備通過存儲(chǔ)卡得到非均勻采樣的所有參數(shù)，當(dāng)沒有存儲(chǔ)卡時(shí)設(shè)備工作在均勻采樣模式；所有存儲(chǔ)傳遞參數(shù)的設(shè)備都在權(quán)利保護(hù)之內(nèi)，包含各種存儲(chǔ)卡、硬盤等。(6)當(dāng)工作在非均勻采樣模式時(shí)，該設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)從存儲(chǔ)卡讀出。(7)存儲(chǔ)卡上的數(shù)據(jù)由計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的標(biāo)定程序產(chǎn)生，存儲(chǔ)卡的數(shù)據(jù)格式見表1。計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的標(biāo)定程序和參數(shù)表的設(shè)計(jì)也受法律保護(hù)。(8)在圖像進(jìn)行投影畸變校正時(shí)可能存在一個(gè)物理行被映射為多個(gè)圖像行的情形，由于模擬視頻信號采樣是不可延時(shí)的。本發(fā)明包括兩種方案，第一種用多路AD對同一行同時(shí)進(jìn)行采樣；第二種，對一個(gè)物理行值采樣一次，通過重復(fù)存放該行數(shù)據(jù)逼近多路采樣效果。本發(fā)明圖像校正設(shè)備的結(jié)構(gòu)如圖8所示，圖像校正設(shè)備包括模擬視頻信號輸入模塊、數(shù)字設(shè)備、模擬設(shè)備、存儲(chǔ)卡讀卡器、參數(shù)讀取模塊、采樣控制模塊、信號采樣模塊、視頻數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、數(shù)據(jù)緩沖區(qū)模塊、輸出控制模塊、接口芯片模塊、模擬恢復(fù)模塊；各模塊的連接關(guān)系如圖8所示。模擬視頻信號輸入模塊指本發(fā)明設(shè)備的信號輸入，包含各種模擬信號格式和規(guī)范。數(shù)字設(shè)備是該設(shè)備的數(shù)字信號輸出，包含各種數(shù)字信號格式和接口。在等間隔采樣模式下，該輸出口的信號等同與信號采集卡。模擬設(shè)備是該設(shè)備的模擬信號輸出，包含各種模擬信號格式和接口。存儲(chǔ)卡是存儲(chǔ)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的裝置，內(nèi)容由計(jì)算機(jī)上的標(biāo)定程序生成。讀卡器是讀取存儲(chǔ)卡的設(shè)備，該設(shè)備把存儲(chǔ)卡的運(yùn)行參數(shù)讀取到參數(shù)表中。卡的限定見上述描述，所有存儲(chǔ)傳遞參數(shù)的設(shè)備都在權(quán)利保護(hù)之內(nèi)，包含各種存儲(chǔ)卡、硬盤等。參數(shù)讀取模塊的設(shè)計(jì)為了提高速度并減少讀卡次數(shù)。另外，該模塊還接受外部開關(guān)的設(shè)定。其被采樣控制模塊調(diào)用。采樣控制模塊根據(jù)運(yùn)行參數(shù)，發(fā)給信號采樣模塊指令，并把采樣的數(shù)據(jù)根據(jù)行列控制存放到視頻存儲(chǔ)的正確位置。當(dāng)在等間隔模式采樣模式時(shí)，采樣控制生成均勻采樣序列。信號采樣模塊包含模擬視頻信號的解碼，并根據(jù)采樣控制模塊的指令對模擬信號進(jìn)行AD采樣，其結(jié)果送到視頻存儲(chǔ)中。如果是彩色圖像，則采樣后用3字節(jié)的RGB格式存儲(chǔ)數(shù)據(jù)；如果是灰度圖像則用單字節(jié)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。視頻數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊保存采樣的結(jié)果，該存儲(chǔ)中數(shù)據(jù)的存放規(guī)則受采樣控制模塊的控制。當(dāng)一行數(shù)據(jù)采樣結(jié)束時(shí)，把該行數(shù)據(jù)寫到數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中。當(dāng)出現(xiàn)對某模擬數(shù)據(jù)的行信號進(jìn)行多次采樣時(shí)，中間的信號也保存到其中。數(shù)據(jù)緩沖區(qū)模塊分為等大小的兩個(gè)緩沖區(qū)，一個(gè)用來緩沖數(shù)據(jù)時(shí)，另一個(gè)用于數(shù)據(jù)輸出，反之亦然。輸出控制模塊把數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)輸出，根據(jù)輸出格式進(jìn)行變換。接口芯片模塊是把數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)變換成需要的格式或者規(guī)范，對格式和規(guī)范的定義見前面所述。模擬恢復(fù)模塊把數(shù)字信號變換成需要的模擬信號輸出，其中模擬信號的格式和規(guī)范見前面所述。倍頻方案直接用FGPA的原始時(shí)鐘頻率作為計(jì)數(shù)脈沖，誤差很大。本發(fā)明還提出了一種新的倍頻方法，使用低端的FPGA也能達(dá)到高計(jì)數(shù)頻率的效果。通過相位差進(jìn)行倍頻是常用的思路，但器件無法響應(yīng)倍頻后的頻率，下面給出一種策略通過動(dòng)態(tài)挑選兩個(gè)異步的時(shí)鐘源，達(dá)到倍頻的目的。實(shí)現(xiàn)的思路為首先用鎖相環(huán)產(chǎn)生N路同頻率的時(shí)鐘信號，其相位依次相差360/N度，取每個(gè)時(shí)鐘的上升沿為觸發(fā)信號，其中NFPGA器件決定。N個(gè)頻率如圖9所示，圖中最下面EQ_CLK為等效頻率，可見此方法產(chǎn)生的頻率相當(dāng)于N倍CLK的時(shí)鐘頻率。其次，將標(biāo)定程序產(chǎn)生的期望采樣周期TAk""進(jìn)行分解，分解的公式如下A^F/oor(r《/rc)(3)i=iOM"c/((r《-rc*AO/(rc/iv))(4)其中TC為原始時(shí)鐘頻率。最后，先計(jì)數(shù)M個(gè)TC，然后該時(shí)鐘后第L個(gè)時(shí)鐘的第一個(gè)上升沿對應(yīng)的時(shí)刻即為TA;。設(shè)備的使用流程首先設(shè)定該設(shè)備為均勻采樣模式，此時(shí)從數(shù)字設(shè)備端口得到不處理的信號，通過計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的標(biāo)定程序，生成運(yùn)行參數(shù)表，并把這個(gè)表保存到存儲(chǔ)卡中。然后把存儲(chǔ)卡插11到校正設(shè)備上，并把開關(guān)設(shè)定到非均勻采樣模式。此時(shí)數(shù)字和模擬口輸出校正后的圖像。計(jì)算機(jī)上標(biāo)定程序描述本發(fā)明的圖像校正設(shè)備運(yùn)行依賴參數(shù)表，該參數(shù)表為在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的標(biāo)定程序產(chǎn)生。標(biāo)定程序需要在沒畸變處理的圖像上，手工確定4個(gè)不共線的點(diǎn)，并輸入這些點(diǎn)對應(yīng)的被拍攝平面上的坐標(biāo)。然后點(diǎn)擊生成按鈕，此時(shí)軟件會(huì)顯示畸變校正后的圖像。確認(rèn)無誤后，插入存儲(chǔ)卡到計(jì)算機(jī)中，點(diǎn)擊保存按鈕把參數(shù)表寫入存儲(chǔ)卡中。程序界面見圖10。運(yùn)行參數(shù)表格式定義對每行采樣數(shù)據(jù)存在如下結(jié)構(gòu)<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>表2說明"采樣行"模擬視頻信號中所需要采樣的行；"采樣后對應(yīng)行"指定采樣后的數(shù)據(jù)屬于校正后圖像的那一行；"采樣點(diǎn)數(shù)"該行所需的采樣點(diǎn)數(shù)；"采樣點(diǎn)計(jì)數(shù)周期"采樣點(diǎn)時(shí)鐘跳轉(zhuǎn)數(shù)對應(yīng)公式(3)中的M。"采樣點(diǎn)跳轉(zhuǎn)數(shù)"對應(yīng)式(4)中的L。這里本發(fā)明的描述和應(yīng)用是說明性的，并非想將本發(fā)明的范圍限制在上述實(shí)施例中。這里所披露的實(shí)施例的變形和改變是可能的，對于那些本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說實(shí)施例的替換和等效的各種部件是公知的。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該清楚的是，在不脫離本發(fā)明的精神或本質(zhì)特征的情況下，本發(fā)明可以以其它形式、結(jié)構(gòu)、布置、比例，以及用其它組件、材料和部件來實(shí)現(xiàn)。在不脫離本發(fā)明范圍和精神的情況下，可以對這里所披露的實(shí)施例進(jìn)行其它變形和改變。權(quán)利要求一種基于非均勻采樣的圖像校正系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括模擬視頻信號接收模塊、信號采樣模塊、采樣控制模塊；信號采樣模塊連接模擬視頻信號接收模塊、采樣控制模塊；所述采樣控制模塊控制信號采樣模塊對模擬視頻信號進(jìn)行采樣，實(shí)現(xiàn)模擬視頻信號的非均勻采樣，實(shí)現(xiàn)視頻圖像的實(shí)時(shí)畸變校正和采集。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于非均勻采樣的圖像校正系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括采樣模式控制模塊、標(biāo)定模塊；采樣模式控制模塊用以控制信號采樣模塊的采樣模式，采樣模式包括均勻采樣模式、非均勻采樣模式；標(biāo)定模塊用以生成運(yùn)行參數(shù)表，并把該參數(shù)表存儲(chǔ)至所述圖像校正系統(tǒng)；標(biāo)定模塊生成運(yùn)行參數(shù)表的方法為獲取未經(jīng)畸變處理的圖像上確定若干不共線的點(diǎn)，并輸入各點(diǎn)對應(yīng)的被拍攝平面上的坐標(biāo)；所述標(biāo)定模塊根據(jù)各點(diǎn)對應(yīng)在被拍攝平面上的坐標(biāo)、各點(diǎn)在未經(jīng)畸變處理的圖像上的位置，生成運(yùn)行參數(shù)表；所述采樣控制模塊根據(jù)運(yùn)行參數(shù)表中的采樣點(diǎn)數(shù)和采樣周期發(fā)給采樣模塊指令，并把采樣的數(shù)據(jù)根據(jù)行列控制存儲(chǔ)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于非均勻采樣的圖像校正系統(tǒng)，其特征在于所述運(yùn)行參數(shù)表中的數(shù)據(jù)包括采樣行、采樣后對應(yīng)行、采樣點(diǎn)數(shù)、各采樣點(diǎn)計(jì)數(shù)周期、各采樣點(diǎn)跳轉(zhuǎn)數(shù)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于非均勻采樣的圖像校正系統(tǒng)，其特征在于所示采樣行的字節(jié)數(shù)為2B，采樣后對應(yīng)行的字節(jié)數(shù)為2B，采樣點(diǎn)數(shù)的字節(jié)數(shù)為2B，第一采樣點(diǎn)計(jì)數(shù)周期的字節(jié)數(shù)為1.5B，第一采樣點(diǎn)跳轉(zhuǎn)數(shù)的字節(jié)數(shù)為0.5B，其他采樣點(diǎn)計(jì)數(shù)周期的字節(jié)數(shù)為0.5B，其他采樣點(diǎn)跳轉(zhuǎn)數(shù)的字節(jié)數(shù)為0.5B。5.根據(jù)權(quán)利要求1至4之一所述的基于非均勻采樣的圖像校正系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括數(shù)字信號輸出端口、模擬信號輸出端口，分別輸出數(shù)字信號、模擬信號；數(shù)據(jù)緩沖區(qū)模塊，設(shè)置兩個(gè)緩沖區(qū)，一個(gè)用來緩沖數(shù)據(jù)時(shí)，另一個(gè)用于數(shù)據(jù)輸出；兩個(gè)緩沖區(qū)交替進(jìn)行上述過程；視頻數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，用以保存采樣的結(jié)果，存儲(chǔ)中數(shù)據(jù)的存放規(guī)則受采樣控制模塊的控制；當(dāng)一行數(shù)據(jù)采樣結(jié)束時(shí)，把該行數(shù)據(jù)寫到數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中；當(dāng)出現(xiàn)對某模擬數(shù)據(jù)的行信號進(jìn)行多次采樣時(shí)，中間的信號也保存到其中。6.根據(jù)權(quán)利要求1至4之一所述的基于非均勻采樣的圖像校正系統(tǒng)，其特征在于所述信號采樣模塊包括模擬視頻信號的解碼單元，并根據(jù)采樣控制模塊的指令對模擬信號進(jìn)行AD采樣，其結(jié)果送到視頻數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊中；如果采樣的視頻數(shù)據(jù)為彩色圖像，則采樣后用3字節(jié)的RGB格式存儲(chǔ)數(shù)據(jù)；如果是灰度圖像則用單字節(jié)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。7.—種基于非均勻采樣的圖像校正方法，其特征在于接收模擬視頻信號，通過一采樣控制模塊控制信號采樣模塊實(shí)現(xiàn)模擬視頻信號的非均勻采樣，實(shí)現(xiàn)視頻圖像的實(shí)時(shí)畸變校正和采集。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于非均勻采樣的圖像校正方法，其特征在于，所述方法具體包括如下步驟A、一圖像校正系統(tǒng)通過均勻采樣，獲取未經(jīng)畸變處理的視頻信號；B、通過運(yùn)行一標(biāo)定模塊，生成運(yùn)行參數(shù)表，并把該參數(shù)表存儲(chǔ)至所述圖像校正系統(tǒng)；c、設(shè)定所述圖像校正系統(tǒng)進(jìn)入非均勻采樣模式，根據(jù)所述標(biāo)定模塊獲取的參數(shù)表輸出校正后的圖像。9.根據(jù)權(quán)利要求8述的基于非均勻采樣的圖像校正方法，其特征在于所述步驟B中，標(biāo)定模塊生成運(yùn)行參數(shù)表的方法為在步驟A中獲取的未經(jīng)畸變處理的圖像上確定若干不共線的點(diǎn)，并輸入各點(diǎn)對應(yīng)的被拍攝平面上的坐標(biāo)；所述標(biāo)定模塊根據(jù)各點(diǎn)對應(yīng)在被拍攝平面上的坐標(biāo)、各點(diǎn)在未經(jīng)畸變處理的圖像上的位置生成運(yùn)行參數(shù)表。10.根據(jù)權(quán)利要求7至9之一所述的基于非均勻采樣的圖像校正方法，其特征在于所述方法進(jìn)一步包括倍頻流程，具體包括D1、相環(huán)產(chǎn)生n路同頻率的時(shí)鐘信號，其相位依次相差360/n度，取每個(gè)時(shí)鐘的上升沿為觸發(fā)信號；D2、將標(biāo)定程序產(chǎn)生的期望采樣周期TAkm進(jìn)行分解，分解的公式如下<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>其中TC為原始時(shí)鐘頻率；D3、先計(jì)數(shù)M個(gè)TC，然后該時(shí)鐘后第L個(gè)時(shí)鐘的第一個(gè)上升沿對應(yīng)的時(shí)刻即為TAkm。全文摘要本發(fā)明揭示了一種基于非均勻采樣的圖像校正系統(tǒng)及方法，所述系統(tǒng)包括模擬視頻信號接收模塊、信號采樣模塊、采樣控制模塊；信號采樣模塊連接模擬視頻信號接收模塊、采樣控制模塊；所述采樣控制模塊控制信號采樣模塊對模擬視頻信號進(jìn)行采樣，實(shí)現(xiàn)模擬視頻信號的非均勻采樣，實(shí)現(xiàn)視頻圖像的實(shí)時(shí)畸變校正和采集。本發(fā)明提出的基于非均勻采樣的圖像校正系統(tǒng)及方法，通過非均勻采樣，在采樣的同時(shí)實(shí)時(shí)校正；節(jié)省處理器資源，延時(shí)較小，可提高圖像的校正速度。文檔編號H04N5/208GK101778200SQ201010106890公開日2010年7月14日申請日期2010年2月8日優(yōu)先權(quán)日2010年2月8日發(fā)明者朱勁,王曉年,蔣偉平,蔣平申請人:王曉年