图像文件缩放方法与系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及图像处理技术，尤其是涉及对采用JPEG标准压缩的图像进行缩放操 作的方法和系统。本发明还适用于JPEG格式W外的其他图像压缩格式的缩放操作。
【背景技术】
[000引 JPEG是在互联网中实际上使用的图像格式。由于社交网络和互联网通信的暴增， 每天有大量图像需要传输，其中多数图像采用JPEG标准压缩。由于平板电脑和智能手机等 移动设备W及台式机等固定设备具备不同的屏幕分辨率和带宽能力，因此需要对图像的尺 寸进行重新调整，W便每台设备都能获得最佳的观看效果。该些图像重调任务通常在数据 中也完成。数据中也利用大量配备传统微处理器的服务器对其进行处理。尽管数据通信与 处理技术取得了长足的进步，但仍需要对图像重调或缩放的方法及系统进行改进。传统的 基于微处理器的服务器速度慢，消耗功率大。基于ASIC的加速器的功能在出厂后无法实现 升级或修改。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于在JPEG图像缩放系统中采用多个内核对多幅图像同时进行缩 放，从而加速图像缩放处理过程。
[0004]为了实现本发明的目的，提出如下技术方案： 本发明使用的一种图像文件缩放系统，所述系统包含一个FPGA和一个与FPGA连接的 存储器，其中，所述FPGA包括一个能够通过接口接收多个图像文件的接口控制器，一个计 算内核控制器，一个存储器控制器，一个与计算内核控制器和存储器控制器连接的互连装 置，多个与互连装置连接的计算内核。
[0005] 所述系统中的多个图像文件包含JPEG图像。
[0006] 所述系统的接口包含至少一个PCIe接口或一个网络接口。
[0007] 所述系统的存储器包含一个DDR存储器。
[0008] 所述系统的多个计算内核具备不同的处理功能或具备相同的处理功能，都能对图 像文件进行缩放。
[0009]所述系统的多个计算内核中的第一个计算内核对第一个图像文件进行缩放处理， 第二个计算内核同步处理第二个图像文件。
[0010] 本发明还提出使用所述图像文件缩放系统的图像文件缩放方法，包括步骤： 1) 配备一个AXI互连装置； 2) 配备与AXI互连装置实现通信连接的多个计算内核； 3) 接收具备第一图像分辨率的第一图像文件； 4) 将与第一图像文件关连的第一有效负载从AXI互连装置的第一端口发送至第一计 算内核； 5) 接收具备第二图像分辨率的第二图像文件； 6) 将与第二图像文件关连的第二有效负载从AXI互连装置的第二端口发送至第二计 算内核； 7) 利用第一计算内核和第二计算内核同时对第一有效负载和第二有效负载进行尺寸 调整，第一有效负载被调整至不同于第一图像分辨率的第H图像分辨率，第二有效负载被 调整至不同于第二图像分辨率的第四图像分辨率； 8) 将尺寸调整后的第一有效负载从第一计算内核发送至AXI互联装置的第一端口； 9) 将尺寸调整后的第二有效负载从第二计算内核发送至AXI互连装置的第二端口。
[0011] 所述方法还包括： 输出包含第一有效负载的调整后的第H图像文件； 输出包含第二有效负载的调整后的第四图像文件。
[0012] 所述方法还包括： 将与第一图像文件关连的报头信息发送至与发送第一有效负载关连的第一计算内核； 和将与第二图像文件关连的报头信息发送至与发送第二有效负载关连的第二计算内核。
[0013] 所述方法还包括；所述第一图像文件和第二图像文件都根据JPEG格式标准进行 转换。
[0014] 所述方法还包括；第一图像文件和第二图像文件包含根据图像压缩标准压缩的关 连有效负载数据。
[0015] 所述方法还包括：使所述第H图像分辨率小于第一图像分辨率，第四图像分辨率 小于第二图像分辨率。
[0016] 所述方法还包括；应用存储多个计算机可读指令的非临时性计算机可读存储介 质，利用数据处理器执行所述计算机可读指令，对图像文件进行尺寸重调，所述指令包括： 使数据处理器接收具备第一图像分辨率的第一图像文件的指令； 使数据处理器将与第一图像文件关联的第一有效负载从AXI互连装置的第一端口发 送至第一计算内核的指令； 使数据处理器接收具备第二图像分辨率的第二图像文件的指令； 使数据处理器将与第二图像文件关联的第二有效负载从AXI互连装置的第二端口发 送至第二计算内核的指令； 使数据处理器在第一计算内核和第二计算内核对第一有效负载和第二有效负载同时 进行尺寸调整的指令。第一有效负载被调整至不同于第一图像分辨率的第H图像分辨率， 第二有效负载被调整至不同于第二图像分辨率的第四图像分辨率； 使数据处理器将调整后的第一有效负载从第一计算内核发送至AXI互连装置的第一 端口的指令； 使数据处理器将调整后的第二有效负载从第二计算内核发送至AXI互连装置的第二 端口的指令。
[0017] 所述指令包括；使数据处理器输出包含调整后第一有效负载的调整后第H图像文 件的指令；W及 使数据处理器输出包含调整后第二有效负载的调整后第四图像文件的指令。
[0018] 所述指令包括：使数据处理器将与第一图像文件相关的报头信息发送至与发送第 一有效负载相关的第一计算内核的指令；和 使数据处理器将与第二图像文件相关的报头信息发送至与发送第二有效负载相关的 第二计算内核的指令。
[0019]所述非临时性计算机可读存储介质存储的第一图像文件和第二图像文件采用 JPEG格式标准进行转换。
[0020] 所述非临时性计算机可读存储介质存储的第一图像文件和第二图像文件包含根 据图像压缩标准压缩的关连有效负载数据。
[0021] 所述非临时性计算机可读存储介质中，第H图像分辨率小于第一图像分辨率，第 四图像分辨率小于第二图像分辨率。
[0022] 本发明与传统技术相比，具备多种优势： 本发明的一些实施例采用基于现场可编程口阵列（FPGA)的加速器，对JPEG计算机图 像进行缩放处理，对比采用传统的基于微处理器的服务器，基于FPGA的加速器具有图像压 缩速度快且功耗低的优势。
[0023] 与基于ASIC的加速器不同，FPGA是可重新配置的，使该种加速器的功能在出厂后 可根据具体情况实现升级或修改。
【附图说明】
[0024] 图1是本发明图像缩放系统的简化原理图。
[00巧]图2是JPEG图像缩放方法的简化流程图。
[0026] 图3是多个缩放内核的简化原理图。
[0027] 图4是二维转换方法的简化流程图。
[002引图5是缩放内核间的数据流的简化原理图。
[0029] 图6是霍夫曼解码系统的简化原理图。
[0030] 图7是像素块重调系统的简化原理图。
[0031] 图8是利用两个查找表对JPEG化ffman代码进行解码的简化原理图。
[0032] 图9是控制信号和数据的流动情况的简化原理图。
[0033] 图10是图像缩放系统的备选系统的简化原理图。
[0034] 附图中出现的技术用语说明如下： 图 1 ;孤Rmemoir;孤R存储器；Memoircontroller;存储器控制器；PCIeinterface:PCIe接口；PCIecontroller;PCIe控制器；DMAandcomputingkernelcontroller;DMA 和计算内核控制器；AXIinterconnect;AXI互连装置；computingkernel;计算内核 图2;Huffmandecoding;霍夫曼解码；inverseDCT;反向离散余弦转换；Resizing;尺 寸调整；DCT;离散余弦转换巧uffmanEncode;霍夫曼编码 图 3;PCIecontroller;PCIe控制器；ControllerandmemoiT;控制器和存储器；AXI Interconnect;AXI互连装置；InFIFO;输入先进先出存储器；OutFIFO;输出先进先出存 储器 图 4 ;Receive8x8pixelblock:接收 8x8 像素块；process化OWS;处理 8 行；performcolumn/rowtransformation:执行列 / 行转换；processScolumns:处理 8 列； ou1:put8x8pixelblock;输出 8x8 像素块 图 5;Slave:伺服；AXIInterconnect;AXI互连装置；JPEGdataflow;JPEG数据 流；ResizedJPEGdataflow:调整后的JPEG数据流JPEGdataflowJPEG数据流；computingkernel:计算内棱 图 6 :32-bitr