CN1864178A - 用于传输图像数据的设备和方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于传输图像数据的设备和方法，将由数字摄像机所拍摄的2D图像数据转换为3D图像数据，并将2D和3D图像数据传输给计算机。所述图像数据传输方法将由数字摄像机所拍摄的2D图像数据转换为3D图像数据，并将2D和3D图像数据传输给计算机，从而减少了所需的存储器容量，并因此降低了图像传送速率，所述方法包括：从由数字摄像机拍摄的2D图像中提取轮廓；以及当完成轮廓的提取时，将轮廓提取数据传输给所述计算机。

Description

用于传输图像数据的设备和方法

技术领域

本发明涉及一种用于传输图像数据的设备和方法，更具体地，涉及一种用于传输图像数据的设备和方法，将由数字摄像机所拍摄的2D图像数据传输给计算机，或者将2D图像数据转换为3D图像数据，然后将3D图像数据传输给计算机。

背景技术

通常，显示在计算机监视器上的图像是2D运动图像，而且如果需要3D图像，则向计算机传输由数字摄像机或便携式摄像机拍摄的2D图像，并通过在计算机上叠加单独的2D图像，将其转换为3D图像，从而显示3D图像。

图1是根据现有技术的、用于显示3D图像的设备的示意图。

参照图1，该设备包括：数字摄像机10，用于拍摄物体的图像，以输出2D图像数据；帧抓取器12，用于将来自数字摄像机的2D图像数据转换为3D图像数据，并显示3D图像数据；以及信号处理器14，用于处理从帧抓取器12转换过来的3D图像，并将其显示在监视器上。

但是，为了构建3D图像，传统的图像数据传输设备必须从数字摄像机10接收与3D图像的轮廓一样多的2D图像数据，因此，需要较大的存储器容量，并且在3D图像数据的传输中需要大量的时间。

发明内容

本发明的目的是提出一种用于传输图像数据的设备和方法，将由数字摄像机所拍摄的2D图像数据传输给计算机，或者将2D图像数据转换为3D图像数据，并将转换后的3D图像数据传输给计算机，从而减少所需的存储器容量，并提高图像传送速率。

为了实现本发明的目的，提出了一种用于传输3D图像数据的设备，包括：计算机，用于通过按键的操作产生2D图像信号传输命令或3D图像信号传输命令，接收3D图像信号，并进行显示；数字摄像机，用于拍摄物体的2D图像信号，并将其转换为数字图像信号；先进先出(FIFO)，用于按照先进先出的方式存储从所述数字摄像机接收到的2D数字图像信号；数字信号处理器，用于控制从由所述FIFO输出的2D图像信号中提取3D图像信号所需的轮廓，并读取出所提取出的轮廓，利用所存储的轮廓提取数据，将2D数字图像信号转换为3D图像信号，并作为串行数据，输出3D图像信号；存储器，用于存储由所述数字信号处理器提取出的轮廓的位置和信号幅度数据；控制和通信逻辑电路，用于接收来自所述计算机的2D图像信号传输命令或3D图像信号传输命令和就绪命令，以便向所述数字摄像机输出开始命令或停止命令，并产生来自所述数字信号处理器的转换后的3D图像信号；以及输入/输出缓存器，用于缓存所述计算机与所述控制和通信逻辑电路之间的输入/输出数据。

在本发明的另一方案中，提出了一种用于传输3D图像数据的方法，用在具有数字摄像机的、用于传输3D图像数据的设备中，所述方法包括：(a)从由所述数字摄像机拍摄的2D图像数据中提取轮廓；以及(b)当完成对所述轮廓的提取时，向计算机传输所提取出的轮廓数据。

附图说明

图1是根据现有技术、用于显示3D图像数据的设备的示意图；

图2是本发明实施例的硬件方框图；

图3是根据本发明的实施例，示出了用于传输数字信号处理器104的3D图像信号的处理的流程图；

图4是根据本发明的实施例，示出了轮廓提取算法的流程图；以及

图5是根据本发明的实施例，示出了轮廓提取数据的格式的图。

具体实施方式

下面，将通过以下示例，对本发明进行详细描述。在以下的详细描述中，仅通过对做出本发明的发明人所构思的最佳模式的描述，示出和描述了本发明的优选实施例。应当意识到，在不偏离本发明的情况下，本发明能够进行多种修改。因此，附图和描述实际上应当被认为是示例性的，而并非限制性的。

图2是本发明实施例的硬件方框图。

参照图2，本发明的硬件包括：计算机112，用于通过按键的操作产生2D图像信号传输命令或3D图像信号传输命令，接收3D图像信号，并进行显示；先进先出(FIFO)102，用于按照先进先出的方式存储从数字摄像机100接收到的2D数字图像信号；数字信号处理器(DSP)104，用于控制从由FIFO 102输出的2D图像信号中提取3D图像信号所需的轮廓，并读取出所提取出的轮廓，利用所存储的轮廓提取数据，将2D数字图像信号转换为3D图像信号，然后，输出串行数据；图像存储器106，用于存储由数字信号处理器104提取出的轮廓的位置和信号幅度数据；控制和通信逻辑电路108，用于接收来自计算机112的2D图像信号传输命令或3D图像信号传输命令和就绪命令，以便产生数字摄像机100的开始命令或停止命令，并产生来自数字信号处理器104的转换后的3D图像信号；以及输入/输出(I/O)缓存器110，用于缓存计算机112与控制和通信逻辑电路108之间的I/O数据。

图3是根据本发明的实施例，示出了用于传输数字信号处理器104的3D图像信号的处理的流程图；图4是根据本发明的实施例，示出了轮廓提取算法的流程图；以及图5是根据本发明的实施例，示出了轮廓提取数据的格式的图。

下面，是参照图2到图5，对根据本发明优选实施例的、用于传输3D图像信号的操作的详细描述。

当用户对计算机112进行操作以产生扫描开始命令、扫描停止命令、2D图像传输命令或3D图像传输命令时，则通过I/O缓存器110对该命令进行缓存，并将该命令施加到控制和通信逻辑电路108。控制和通信逻辑电路108向数字摄像机100发送开始命令，并通过串行数据输入(SDI)，向数字信号处理器104发送2D图像传输命令或3D图像传输命令。数字摄像机100接收开始命令，以开始物体拍摄操作，并将2D图像数据与写信号一起发送给FIFO 102，FIFO 102按照先进先出的方式存储2D图像数据。从数字摄像机100输出的2D图像数据具有8位的灰度分辨率和1024×1024的显示分辨率和1兆字节的存储图像数据。一旦2D图像数据被存入FIFO 102，数字信号处理器104就根据2D图像传输命令或3D图像传输命令，对图像信号进行处理，以便传输该图像信号，下面，将参照图2进行描述。

首先，在步骤201中，数字信号处理器104初始化系统，并在步骤202中，检查是否通过控制和通信逻辑电路108从计算机112接收到2D图像传输命令。如果接收到2D图像传输命令，数字信号处理器104进行到步骤203，向FIFO 102发送读信号，以读出所存储的数据，将该数据存储在存储器106中，对所存储的2D图像数据与串行时钟(SCL)进行同步，并通过串行数据输出(SDO)线路，将其发送给控制和通信逻辑电路108。然后，控制和通信逻辑电路108经由I/O总线、通过I/O缓存器110缓存2D图像数据，并将其发送给计算机112。数字信号处理器104在步骤204中，检查是否通过控制和通信逻辑电路108从计算机112接收到图像传输停止命令。如果接收到图像传输停止命令，数字信号处理器104返回步骤202。如果在步骤202中未接收到2D图像传输命令，数字信号处理器104进行到步骤204，检查是否通过控制和通信逻辑电路108从计算机112接收到3D图像传输命令。如果接收到3D图像传输命令，数字信号处理器104进行到步骤205，检查是否通过控制和通信逻辑电路108接收到扫描开始命令。如果接收到扫描开始命令，数字信号处理器104进行到步骤206，向FIFO102发送读信号，以读取出所存储的2D图像数据，从2D图像数据中提取出3D图像所需的轮廓，并将所提取出的轮廓存储到存储器106中。在图4中示出了轮廓提取算法，下面，将参照图4，对其操作进行描述。

在步骤301中，数字信号处理器104将行索引和列索引设置为零，以便从第一帧的一个2D图像数据中获取轮廓高度和信号幅度。在步骤302中，数字信号处理器104检查行索引是否为零(ROW＝0)。如果行索引为零，数字信号处理器104在步骤303中，以轮廓高度和信号幅度替代变量，以便提取出2D图像数据的轮廓高度和信号幅度。随后，在步骤306中，数字信号处理器104将列索引增加一(COL＝COL+1)，并在步骤307中，检查列索引是否小于1024。如果列索引小于1024，则数字信号处理器104返回步骤302。

如果在步骤302中，行索引不为零，则数字信号处理器104设置轮廓高度和信号幅度，并在步骤304中，将设置值存储在存储器106中。这里，High[]是轮廓的位置，而Signal[]是信号幅度。例如，当High[100]＝200且Signal[100]＝127时，轮廓的第100个位置的高度值为200，而信号幅度(势能)为127。在步骤305中，数字信号处理器104检查当前的信号幅度是否大于先前的信号幅度。如果当前的信号幅度大于先前的信号幅度，则在步骤306中，数字信号处理器104以当前信号幅度值替代变量。在步骤307中，数字信号处理器104将列索引增加一，并在步骤308中检查列索引是否为1024。如果列索引不是1024，则数字信号处理器104返回步骤302。否则，如果列索引为1024，则在步骤309中，数字信号处理器104将列索引设置为零，并将行索引增加一。随后，数字信号处理器104在步骤310中，检查行索引是否为1024。如果行索引不是1024，数字信号处理器104返回步骤302。否则，如果行索引为1024，则数字信号处理器104认为完全处理了一帧的图像信号，并结束获取轮廓高度和信号幅度的操作。重复此过程，以便将多于一个的2D图像信号转换为3D图像信号。

在轮廓提取之后，数字信号处理器104在步骤207中，检查是否完成了从一帧的2D图像信号中的轮廓提取。如果完成了轮廓提取，在步骤208中，数字信号处理器104将轮廓提取数据的高度信息High[]和灰度信息Signal[]按照如图5所示的数据格式存储在存储器106中，并通过控制和通信逻辑电路108和I/O缓存器110，将所存储的3D图像数据发送到计算机112。图5所示的3D图像数据格式具有高度和灰度信息，例如，在1024×1024的显示分辨率和8位灰度分辨率的情况下，需要10位来表示高度信息，8位来表示灰度信息。因此，为了表示轮廓的一个点，需要两个字节来表示高度信息、一个字节来表示灰度信息，即，总共需要三个字节，并且将3K字节的存储器用于一个轮廓。随后，数字信号处理器104在步骤209中，检查3D图像数据的传输是否完成。如果传输完成，数字信号处理器104返回步骤202，以便传输另外的图像数据。

3D图像由多个轮廓组成。当数字摄像机100的扫描方向是垂直的时，轮廓具有水平坐标和高度信息，而垂直坐标由数字摄像机100的移动距离和数字摄像机100拍摄2D图像的时刻确定。由于扫描速度在硬件制造时确定，则将由数字摄像机100拍摄的2D图像转换为3D图像，并发送到计算机112。然后，计算机112考虑到轮廓信息和计算机的移动距离来构建3D图像数据，并进行显示。

如上所述，在从数字摄像机100拍摄的2D图像信号中提取轮廓并获得每个提取点的灰度级之后，向计算机112传送轮廓和轮廓上的每个点的灰度信号，而不是2D图像数据。计算机112能够只根据轮廓的高度和灰度信息来处理3D图像信号。例如，当X方向的分辨率和高度分辨率均为1024，并且轮廓数为512时，现有技术必须传输512幅分辨率为1024×1024的2D图像。如果在这种情况下灰度信息为八位，要传输的数据量为4Gbit(＝1024×1024×512×8)。但是，使用2个字节来表示高度分辨率的本发明需要64Mbit(＝1024×16×512×8)，因此将数据量减小到1/60。

工业应用性

如上所述，本发明根据从计算机接收到的2D图像传输命令或3D图像传输命令，传输由数字摄像机拍摄的2D图像数据，或者将2D图像数据转换为3D图像数据，然后将3D图像数据传输给计算机，从而提高了传输速度，减少了传输3D图像数据所需的时间。此外，本发明采用DSP技术，以减少将2D图像数据转换为3D图像数据的数据量，而增加了所需的存储器容量，从而降低生产成本。

Claims (6)

1、一种图像数据传输设备，包括：

计算机，用于通过按键的操作产生2D图像信号传输命令或3D图像信号传输命令，接收3D图像信号，并进行显示；

数字摄像机，用于拍摄物体的2D图像信号，并将其转换为数字图像信号；

FIFO，用于按照先进先出的方式存储从所述数字摄像机接收到的2D数字图像信号；

数字信号处理器，用于控制从由所述FIFO输出的2D图像信号中提取3D图像信号所需的轮廓，并读取出所提取出的轮廓，利用所存储的轮廓提取数据，将2D数字图像信号转换为3D图像信号，并作为串行数据，输出3D图像信号；

存储器，用于存储由所述数字信号处理器提取出的轮廓的位置和信号幅度数据；

控制和通信逻辑电路，用于接收来自所述计算机的2D图像信号传输命令或3D图像信号传输命令和就绪命令，以便向所述数字摄像机输出开始命令或停止命令，并产生来自所述数字信号处理器的转换后的3D图像信号；以及

输入/输出缓存器，用于缓存所述计算机与所述控制和通信逻辑电路之间的输入/输出数据。

2、根据权利要求1所述的图像数据传输设备，其特征在于所述数字摄像机分别根据从所述控制和通信逻辑电路输出的开始命令或停止命令，开始或停止拍摄操作。

3、根据权利要求1或2所述的图像数据传输设备，其特征在于所述数字摄像机产生记录控制信号，并将2D信号顺序存储在所述FIFO中。

4、一种图像数据传输方法，用在具有数字摄像机的、用于传输图像数据的设备中，所述方法包括：

(a)从由所述数字摄像机拍摄的2D图像数据中提取轮廓；以及

(b)在提取轮廓之后，检测对来自计算机的2D图像传输命令或3D图像传输命令的接收；以及

(c)当检测到3D图像传输命令时，向计算机传输轮廓提取数据。

5、根据权利要求4所述的图像数据传输方法，其特征在于所述轮廓提取数据包括高度信息High[]和灰度信息Signal[]。

6、根据权利要求5所述的图像数据传输方法，其特征在于还包括：

当检测到2D图像传输命令时，传输由所述摄像机拍摄到的2D图像数据。

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