一種拜爾格式數(shù)據(jù)與等量同結(jié)構(gòu)亮度色差分量數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種拜爾格式數(shù)據(jù)與等量同結(jié)構(gòu)亮度色差分量的轉(zhuǎn)換方法，包括拜爾格式數(shù)據(jù)與等量同結(jié)構(gòu)亮度色差分量的互相轉(zhuǎn)換公式及實施方法。采用本發(fā)明公開的方法可在運用亮度、色差分量進行圖像處理運算時，以最小的運算量參與運算處理，以最大限度減少硬件開銷以及功耗開銷。
【專利說明】一種拜爾格式數(shù)據(jù)與等量同結(jié)構(gòu)亮度色差分量數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換 方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種彩色數(shù)字錄像機。

【背景技術(shù)】
[0002] 通常彩色數(shù)字攝像機所采用的傳感器輸出拜爾（BAYER)格式的數(shù)據(jù)，由其后的 處理環(huán)節(jié)將拜爾格式的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成RGB數(shù)據(jù)，并在一定的環(huán)節(jié)中再將RGB數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成亮 度-色差分量數(shù)據(jù)（以下稱YC b(；數(shù)據(jù)），因為YCb(；數(shù)據(jù)在許多圖像處理及視頻壓縮的處 理中有一些獨特的方便之處。RGB數(shù)據(jù)與YC b(；數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換有公式可循，在計算機視覺運用 中通常采用亮度分量取值[0, 255]、色差分量取值[-128,127]的計算公式。
[0003] 在一些場合，Cb、分量也被稱為U、V分量。不失一般性，本文中以Cb、統(tǒng)一表 /_J、i 〇
[0004] RGB數(shù)據(jù)與YCb(；數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換通常是在由拜爾格式數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成24位RGB數(shù)據(jù)的環(huán) 節(jié)后進行的，而在經(jīng)過這一環(huán)節(jié)的運算后，數(shù)據(jù)量增至原來的三倍。雖然一些圖像處理、視 頻壓縮處理需要運用YQC；數(shù)據(jù)，但在例如顯示等環(huán)節(jié)還是需要采用RGB數(shù)據(jù)，因此還有必 要將YC b(；數(shù)據(jù)再變換成RGB數(shù)據(jù)。
[0005] 這樣的多次轉(zhuǎn)換操作帶來了數(shù)據(jù)量的增加、運算開銷的劇增，造成資源開銷增加 從而引起制造成本增加；以及功耗增加從而導(dǎo)致產(chǎn)品設(shè)備穩(wěn)定性因素的惡化。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本專利的目的在于優(yōu)化彩色數(shù)字錄像機的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，使得錄像機在保持以拜爾格 式數(shù)據(jù)量進行運算的同時，可以運用更方便的數(shù)據(jù)形式。
[0007] 如果RGB數(shù)據(jù)與YCb(；數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換在由拜爾格式數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成24位RGB數(shù)據(jù)的環(huán)節(jié) 前進行，則可以在保持與拜爾格式數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量不變的情況下，使得后續(xù)處理環(huán)節(jié)可以采 用YQC；分量數(shù)據(jù)進行運算。
[0008] 拜爾格式數(shù)據(jù)共有四個分量，G#BGb，其排列方式如圖1所示，因此YC b(；數(shù)據(jù)采用 同等數(shù)據(jù)量及同樣結(jié)構(gòu)，應(yīng)為Y^；CbYb，如圖2所示。
[0009] 由于拜爾格式數(shù)據(jù)與Y^；CbYb數(shù)據(jù)具有四個分量，因此通常的RGB數(shù)據(jù)與YC b(；數(shù) 據(jù)的轉(zhuǎn)換公式不適用于拜爾格式數(shù)據(jù)與t(；CbYb數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。本方法根據(jù)拜爾格式數(shù)據(jù)的 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)特性，在保持亮度色差分量特性的前提下，推導(dǎo)出由拜爾格式數(shù)據(jù)至t(；C bYb數(shù)據(jù) 的轉(zhuǎn)換計算公式：
[0010] Yr = 0. 587Gr+0. 299R+0. 114B
[0011] Cr = -0· 2093Gr+0. 500R-0. 0814B-0. 2093Gb
[0012] Cb = -0· 1656Gr-0. 1688R+0. 500B-0. 1656Gb
[0013] Yb = 0. 299R+0. 114B+0. 587Gb
[0014] 以及由Y/；CbYb數(shù)據(jù)至拜爾格式數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換計算公式：
[0015] Gr = 1. 3518Yr-0. 7142Cr-〇. 3443Cb-〇. 3518Yb
[0016] R = 0. 500Yr+l. 4021Cr+0. 500Yb
[0017] B = 0. 500Yr+l. 7720Cb+0. 500Yb
[0018] Yb = 1. 3518Yr-0. 7142Cr-0. 3443Cb-0. 3518Yb
[0019] 若以矩陣形式表示，則如圖3所示。
[0020] 當4、R、B、Gb的取值區(qū)間為[0,255]時，Yb的取值區(qū)間為[0,255]，（；、C b的 取值區(qū)間為[_128，127];當4、1^乂的取值區(qū)間為[0,4095]時乂乂的取值區(qū)間為[0， 4095]，（；、C b 的取值區(qū)間為[-2048, 2047]。
[0021] 實現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案：
[0022] -種拜爾格式數(shù)據(jù)至等量同結(jié)構(gòu)亮度色差分量數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換方法，包括輸入拜爾格 式數(shù)據(jù)、轉(zhuǎn)換核以及輸出亮度色差分量數(shù)據(jù)。所述輸入拜爾格式數(shù)據(jù)為如圖1所示排列的 一組數(shù)據(jù)，由傳感器輸出后經(jīng)數(shù)據(jù)接收電路接收后提供；所述轉(zhuǎn)換核為如圖4所述矩陣；所 述輸出之亮度色差分量數(shù)據(jù)為如圖2所示之排列方式數(shù)據(jù)。輸入的拜爾格式數(shù)據(jù)按如圖3 所示向量形式排列并將轉(zhuǎn)換核按行與之進行點積運算，即得如圖2所示之亮度色差分量數(shù) 據(jù)，其數(shù)量與結(jié)構(gòu)與拜爾格式數(shù)據(jù)相同。
[0023] -種亮度色差分量數(shù)據(jù)至等量同結(jié)構(gòu)的拜爾格式數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法，包括輸入亮度色 差分量數(shù)據(jù)、反向轉(zhuǎn)換核以及輸出拜爾格式數(shù)據(jù)。所述輸入亮度色差分量數(shù)據(jù)為如圖2所 示之排列方式數(shù)據(jù)，由需進行轉(zhuǎn)換的模塊提供；所述反向轉(zhuǎn)換核為如圖5所述矩陣；所述輸 出拜爾格式數(shù)據(jù)為如圖1所示之排列數(shù)據(jù)。輸入的亮度色差分量數(shù)據(jù)如圖3所示向量形式 排列并將反向轉(zhuǎn)換核按行與之進行點積運算，即得如圖1所示之拜爾格式數(shù)據(jù)。
[0024] 采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明有益的技術(shù)效果在于：
[0025] (1)彩色數(shù)字錄像機以最低的數(shù)據(jù)量進行數(shù)字圖像處理運算，使得彩色數(shù)字錄像 機結(jié)構(gòu)簡單、功耗降低、成本降低；
[0026] (2) YACJb數(shù)據(jù)中的Y,、Yb分量為圖像數(shù)據(jù)的亮度分量，視頻數(shù)據(jù)壓縮運算及其它 數(shù)字圖像處理運算可在保持拜爾格式數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及數(shù)據(jù)量的前提下運用亮度一色差數(shù)據(jù)分 離的計算方法處理彩色數(shù)字圖像；
[0027] (3)在需要時可將經(jīng)計算處理后的Y/；CbYb數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成拜爾格式數(shù)據(jù)。

【具體實施方式】
[0028] -種拜爾格式數(shù)據(jù)與等量同結(jié)構(gòu)亮度色差分量數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換方法及實施方式，如圖 6所示，包括轉(zhuǎn)換核系數(shù)模塊1、乘法器模塊2、加法器模塊3、控制模塊4。拜爾格式數(shù)據(jù)輸 入到乘法器模塊1，在控制模塊4的控制下，轉(zhuǎn)換核系數(shù)模塊2依次將系數(shù)輸送到乘法器模 塊1，并由乘法器模塊1依次將其與輸入數(shù)據(jù)進行運算，運算結(jié)果在控制模塊4的控制下依 次輸送到加法器模塊3并在其中進行累加運算，運算結(jié)果輸出為Y/；C bYb數(shù)據(jù)。
[0029] -種Y/；CbYb數(shù)據(jù)至拜爾格式數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法及實施方式，如圖7所示，包括反向轉(zhuǎn) 換核系數(shù)模塊1、乘法器模塊2、加法器模塊3、控制模塊4。Y/；C bYb數(shù)據(jù)輸入到乘法器模塊 1，在控制模塊4的控制下，反向轉(zhuǎn)換核系數(shù)模塊2依次將系數(shù)輸送到乘法器模塊1，并由乘 法器模塊1依次將其與輸入數(shù)據(jù)進行運算，運算結(jié)果在控制模塊4的控制下依次輸送到加 法器模塊3并在其中進行累加運算，運算結(jié)果輸出為拜爾格式數(shù)據(jù)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0030] 圖1為拜爾格式數(shù)據(jù)GJBGb的排列方式。
[0031] 圖2為Y/；CbYb數(shù)據(jù)的排列方式。
[0032] 圖3為拜爾格式數(shù)據(jù)與Y/；CbYb數(shù)據(jù)互相轉(zhuǎn)換的計算公式。
[0033] 圖4為拜爾格式數(shù)據(jù)至Y/；CbYb數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換核。
[0034]圖5為乙(；CbYb數(shù)據(jù)至拜爾格式數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換核。
[0035] 圖6為拜爾格式數(shù)據(jù)至Y/；CbYb數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的實施框圖。
[0036] 圖7為Y/；CbYb數(shù)據(jù)至拜爾格式數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換實施框圖。
【權(quán)利要求】
1. 一種拜爾格式數(shù)據(jù)至等量同結(jié)構(gòu)亮度色差分量數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換方法，其特征在于，將拜 爾格式數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成t(；C bYb格式數(shù)據(jù)。
2. -種拜爾格式數(shù)據(jù)至等量同結(jié)構(gòu)亮度色差分量數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換方法，其特征在于，將 YrCrCbYb格式數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成拜爾格式數(shù)據(jù)。
3. 如權(quán)利要求1、2所述的一種拜爾格式數(shù)據(jù)至等量同結(jié)構(gòu)亮度色差分量數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換 方法，其特征在于，轉(zhuǎn)換前后的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)相同。
4. 如權(quán)利要求1、2所述的一種拜爾格式數(shù)據(jù)至等量同結(jié)構(gòu)亮度色差分量數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換 方法，其特征在于，轉(zhuǎn)換前后的數(shù)據(jù)量相同。
5. 如權(quán)利要求1、2所述的一種拜爾格式數(shù)據(jù)至等量同結(jié)構(gòu)亮度色差分量數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換 方法，其特征在于，轉(zhuǎn)換前后有一種數(shù)據(jù)為拜爾格式數(shù)據(jù)。
6. 如權(quán)利要求1所述的一種拜爾格式數(shù)據(jù)至等量同結(jié)構(gòu)亮度色差分量數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換方 法，其特征在于，如轉(zhuǎn)換前數(shù)據(jù)為拜爾格式數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換后數(shù)據(jù)為Y/；C bYb格式數(shù)據(jù)，則轉(zhuǎn)換公 式為： Yr = 0. 587Gr+0. 299R+0. 114B Cr = -0. 2093Gr+0. 500R-0. 0814B-0. 2093Gb Cb = -0. 1656Gr-0. 1688R+0. 500B-0. 1656Gb Yb = 0. 299R+0. 114B+0. 587Gb。
7. 如權(quán)利要求2所述的一種拜爾格式數(shù)據(jù)至等量同結(jié)構(gòu)亮度色差分量數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換方 法，其特征在于，如轉(zhuǎn)換前數(shù)據(jù)為Y/；CbY b格式數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換后數(shù)據(jù)為拜爾格式數(shù)據(jù)，則轉(zhuǎn)換公 式為： Gr = 1. 3518Yr-0. 7142Cr-0. 3443Cb-〇. 3518Yb R = 0. 500Yr+l. 4021Cr+0. 500Yb B = 0. 500Yr+l. 7720Cb+0. 500Yb Yb = 1. 3518Yr-0. 7142Cr-0. 3443Cb-0. 3518Yb。
【文檔編號】H04N5/232GK104144291SQ201310175265
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2013年5月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月8日
【發(fā)明者】張春蘭 申請人:張春蘭