专利名称：一种机顶盒图像引擎系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及图像处理技术领域，尤其涉及一种机顶盒图像引擎系统。
背景技术：
电视机是现代家庭中必不可少的客厅娱乐电器，也是家庭中最经常使用的电器。人们不仅可通过电视机观看电视节目，也可通过外接DVD、游戏机、移动存储装置等实现视频文件播放、游戏画面播放和图片播放等。机顶盒是进行数字电视信号处理的设备，通过机顶盒，电视机可播放高清晰的数字电视。随着数字电视技术的日趋成熟和数字电视机顶盒的广泛普及，消费者对机顶盒的要求越来越高，同时对机顶盒显示的要求也越来越高。因此，越来越多的厂商开始关注机顶盒图像引擎相关技术的研究。对于机顶盒图像引擎系统，单纯地依靠硬件对图像进行处理已经远远达不到用户的要求。在现有技术中，单纯地依靠硬件对图像进行处理的机顶盒不能够充分体现数字电 视的显示效果，且无法实现画质增强、3D播放等数字电视相关的应用。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，本发明提供了一种机顶盒图像引擎系统，可增强数字电视的显示效果，并实现画质增强、3D播放等数字电视相关的应用。为了解决上述问题，本发明提出了一种机顶盒图像引擎系统，该图像引擎系统包括应用层模块、图像引擎模块、运行环境模块、实时操作系统模块；其中，所述应用层模块用于接收来自所述图像引擎模块传入的数据，并向下发送应用层信息；所述图像引擎模块用于对输入的图像或视频进行处理，输出可供应用程序所使用的信号，并将该信号返回给所述应用层模块；所述运行环境模块用于基于嵌入式操作系统提供所述图像引擎模块的运行平台，接收来自所述图像引擎模块的运行信息，并调用所述实时操作系统模块的系统函数；所述实时操作系统模块用于提供所述运行环境模块的系统函数接口，接收并处理来自所述运行环境模块的运行信息。优选地，所述图像引擎模块包括存储总线、系统总线、图像处理模块；其中，所述存储总线用于存储数据，与机顶盒的存储器连接，进行数据的传输；所述系统总线与机顶盒的中央处理器CPU相连，进行数据的运行处理；所述图像处理模块用于解析传自所述存储总线的命令和图像，并输出图像到合适的滤波器上进行滤波操作。优选地，所述图像引擎模块还包括滤波模块，用于对图像或视频进行滤波处理，根据所述图像引擎模块传送的命令选择相应的滤波器，并进行滤波处理，将处理后的结果返回给所述图像引擎模块。优选地，所述滤波模块包括图像处理控制器、像素操作单元、颜色转换单元、预处理单元和滤波器；其中，所述图像处理控制器用于解析和执行传自所述存储总线的命令，并进行像素的加载颜色通道的加载；所述像素操作单元用于加载传自所述存储总线的图像像素并进行像素操作，将操作后的结果传送给所述图像处理控制器；所述颜色转换单元用于加载传自所述存储总线的图像颜色通道并进行颜色转换操作，将操作后的结果传送给所述图像处理控制器；所述预处理单元用于对进行像素操作及颜色转换后的数据进行预处理，并获得预处理后的数据；所述滤波器用于对预处理后的数据进行滤波处理，获得可进行输出显示的数据。优选地，所述滤波器包括中值滤波器、均值滤波器、高斯滤波器、双边滤波器中的 任意一种或多种。
优选地，所述机顶盒的存储器所存储的数据包括命令数据和图像数据。优选地，所述存储总线发送命令数据给图像处理模块，所述图像处理模块进行命令数据的加载，识别命令并进行相应命令的操作。优选地，所述存储总线发送图像数据给图像处理模块，所述图像处理模块进行图像数据的加载，根据命令对图像进行处理，并通过写回操作与所述存储总线进行数据的交互识别命令并进行相应命令的操作。实施本发明实施例的机顶盒图像引擎系统，将滤波技术应用到机顶盒图像引擎中，则可以很好的增强机顶盒图像引擎的功能，可增强数字电视的显示效果，并实现画质增强、3D播放等数字电视相关的应用。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。图I是本发明实施例的机顶盒图像引擎系统的结构组成示意图；图2是本发明实施例的图像引擎模块的结构组成示意图；图3是本发明实施例的滤波模块的结构组成示意图。
具体实施例方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。图I是本发明实施例的机顶盒图像引擎系统的结构组成示意图，如图I所示，该机顶盒图像引擎系统包括应用层模块10、图像引擎模块20、运行环境模块30、实时操作系统模块40 ;其中，应用层模块10用于接收来自图像引擎模块20传入的数据，并向下发送应用层信息；图像引擎模块20用于对输入的图像或视频进行处理，输出可供应用程序所使用的信号，并将该信号返回给应用层模块10 ；运行环境模块30用于基于嵌入式操作系统提供图像引擎模块20的运行平台，接收来自图像引擎模块20的运行信息，并调用实时操作系统模块40的系统函数；实时操作系统模块40用于提供运行环境模块30的系统函数接口，接收并处理来自运行环境模块30的运行信息。下面将结合图I对本发明的机顶盒图像引擎系统的各个模块进行详细说明。应用层模块10主要负责实现一些应用，比如图片的显示或者视频的播放。在本系统中，通过基于滤波方法的机顶盒图像引擎，可以实现一些高清显示，甚至是3D播放的应 用，可见滤波方法在嵌入式图像引擎中的应用范围是很广泛的，具体实施中，应用层模块10接收来自图像引擎模块20传入的数据，并向下发送应用层信息。图像引擎模块20主要负责对输入的图像或者是视频进行处理，它接收来自设备的输入信号，并进行处理，包括滤波处理。通过这个图像引擎模块的处理，输出可供应用程序所使用的信号。运行环境模块30是基于嵌入式操作系统上，使得图像引擎模块得以在机顶盒上运行。本系统中，运行环境可以包括但不局限于虚拟机、类、抽象窗口工具包(AbstractWindowing Toolkit, AWT)等。实时操作系统模块40在具体实施中是嵌入式操作系统模块，这个模块使得机顶盒得以运行，并实现复杂的功能。本系统中，实时操作系统模块40是运行环境模块30的运行平台，其中包括进程控制、存储控制等模块。前面单独介绍了各个模块的功能，但这四个模块之间也是互相联系的。应用层模块10主要是接收图像引擎模块20传输过来的数据，并应用到应用程序，应用程序运行的反馈结果也会返回给图像引擎模块20进行相关操作；图像引擎模块20 —方面接收来自应用层模块10的反馈信息并进行处理，另一方面将处理的结果交给上层即应用程序运行；运行环境模块30则提供图像引擎模块20的运行平台，接收来自图像引擎模块20的运行信息，同时调用实时操作系统模块40的系统函数；实时操作系统模块40则提供运行环境模块30的系统函数接口，同时接收来自运行环境模块30的运行信息，做相关处理。通过以上分析，可以知道图像引擎模块在整个机顶盒嵌入式环境中所处的位置，并知道其在整个环境中所发挥的作用。下面将结合图2具体进一步介绍图像引擎模块20。图像引擎模块20包括存储总线、系统总线、图像处理模块；其中，存储总线用于存储数据，与机顶盒的存储器连接，进行数据的传输；系统总线与机顶盒的中央处理器CPU相连，进行数据的运行处理；图像处理模块用于解析传自存储总线的命令和图像，并输出图像到合适的滤波器上进行滤波操作。图2是本发明实施例的机顶盒图像引擎系统中的图像引擎模块的结构组成示意图，如图2所示，存储总线主要负责数据的存储，它跟存储器相互连接，进行数据的传输。在本系统中，存储器存储的数据可以是图像或者是视频流，通过存储总线到达图像处理模块进行数据的处理。
存储总线跟图像处理模块相连，进行数据的传输。数据主要包括命令数据和图像数据，存储总线发送命令数据给图像处理模块，图像处理模块进行命令的加载，识别命令并进行相应命令的操作。存储总线另一方面会发送图像数据给图像处理模块，图像处理模块进行图像的加载操作，根据命令进行图像的处理，并通过写回的操作进行数据的交互。系统总线跟机顶盒的中央处理器(Central Processing Unit, CPU)相连,主要进行数据的运行处理，CPU运行速度的快慢也将决定整个图像引擎模块的效率。图像处理模块是本方法系统中的核心模块，它是进行图像处理的核心部分，从存储总线传输过来的命令和图像，经过图像处理模块的解析便可以进行相关的操作。进一步地，图像引擎模块还包括滤波模块(Image Filtering Modle, IFM),用于对图像或视频进行滤波处理，根据图像引擎模块传送的命令选择相应的滤波器，并进行滤波处理，将处理后的结果返回给图像引擎模块。滤波模块主要负责对图像或者视频的滤波处理，通过图像引擎模块中传达过来的 命令选择相应的滤波器，并进行处理。最后，滤波模块将处理后的结果传回给图像引擎模块，并根据需要进行图像或者是视频的输出。如图3所示的滤波模块的结构组成示意图，滤波模块主要包括图像处理控制器、像素操作单元、颜色转换单元、预处理单元和各类滤波器。其中，图像处理控制器用于解析和执行传自存储总线的命令，并进行像素的加载颜色通道的加载；像素操作单元用于加载传自存储总线的图像像素并进行像素操作，将操作后的结果传送给图像处理控制器；颜色转换单元用于加载传自存储总线的图像颜色通道并进行颜色转换操作，将操作后的结果传送给图像处理控制器；预处理单元用于对进行像素操作及颜色转换后的数据进行预处理，并获得预处理后的数据；滤波器用于对预处理后的数据进行滤波处理，获得可进行输出显示的数据。在滤波模块中，最重要的部分是图像处理控制器(Image processingController,IPC)，负责对传自存储总线的命令的解析和执行，进行像素的加载和颜色通道的加载等工作，是非常重要的部分。同时，它还需要对滤波器进行选择，输出图像到合适的滤波器上并进行滤波操作。像素的操作主要加载传自存储总线的图像像素并进行操作，然后将操作的结果返回给图像处理控制器。颜色转换主要负责加载传自存储总线的图像颜色通道并进行操作，然后将操作的结果返回给图像处理控制器。这种将像素跟颜色相分离的方法具有比较强的适应性，无论是黑白或者彩色图像都可以通过这个框架进行操作。同时，由于有些滤波器只处理像素或只处理颜色，因此这种方法也有利于滤波器的处理。通过像素操作和颜色转换后的数据要进行一次预处理，然后再将结果交付给滤波器进行滤波操作。通过预处理，有利于加速滤波操作，并能取得比较好的滤波效果。在本发明实施例中，滤波器包括中值滤波器、均值滤波器、高斯滤波器、双边滤波器中的任意一种或多种。具体实施中，可包括几种滤波器，这些滤波器都集成在图像引擎模块中，通过图像处理控制器进行选择控制，选择合适的滤波器可以达到想要的视觉效果。通过滤波器进行处理后的数据可以进行输出显示，同时，可以通过写回操作来对存储总线进行数据的交互。实施本发明实施例的机顶盒图像引擎系统，将滤波技术应用到机顶盒图像引擎中，则可以很好的增强机顶盒图像引擎的功能，可增强数字电视的显示效果，并实现画质增强、3D播放等数字电视相关的应用。本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括只读存储器(ROM，Read Only Memory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccess Memory)、磁盘或光盘等。另外，以上对本发明实施例所提供的机顶盒图像引擎系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式
及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对 本发明的限制。
权利要求
1.一种机顶盒图像引擎系统，其特征在于，该图像引擎系统包括应用层模块、图像引擎模块、运行环境模块、实时操作系统模块；其中， 所述应用层模块用于接收来自所述图像引擎模块传入的数据，并向下发送应用层信息； 所述图像引擎模块用于对输入的图像或视频进行处理，输出可供应用程序所使用的信号，并将该信号返回给所述应用层模块； 所述运行环境模块用于基于嵌入式操作系统提供所述图像引擎模块的运行平台，接收来自所述图像引擎模块的运行信息，并调用所述实时操作系统模块的系统函数； 所述实时操作系统模块用于提供所述运行环境模块的系统函数接口，接收并处理来自所述运行环境模块的运行信息。
2.如权利要求I所述的机顶盒图像引擎系统，其特征在于，所述图像引擎模块包括存储总线、系统总线、图像处理模块；其中， 所述存储总线用于存储数据，与机顶盒的存储器连接，进行数据的传输； 所述系统总线与机顶盒的中央处理器CPU相连，进行数据的运行处理； 所述图像处理模块用于解析传自所述存储总线的命令和图像，并输出图像到合适的滤波器上进行滤波操作。
3.如权利要求2所述的机顶盒图像引擎系统，其特征在于，所述图像引擎模块还包括滤波模块，用于对图像或视频进行滤波处理，根据所述图像引擎模块传送的命令选择相应的滤波器，并进行滤波处理，将处理后的结果返回给所述图像引擎模块。
4.如权利要求3所述的机顶盒图像引擎系统，其特征在于，所述滤波模块包括图像处理控制器、像素操作单元、颜色转换单元、预处理单元和滤波器；其中，所述图像处理控制器用于解析和执行传自所述存储总线的命令，并进行像素的加载颜色通道的加载； 所述像素操作单元用于加载传自所述存储总线的图像像素并进行像素操作，将操作后的结果传送给所述图像处理控制器； 所述颜色转换单元用于加载传自所述存储总线的图像颜色通道并进行颜色转换操作，将操作后的结果传送给所述图像处理控制器； 所述预处理单元用于对进行像素操作及颜色转换后的数据进行预处理，并获得预处理后的数据； 所述滤波器用于对预处理后的数据进行滤波处理，获得可进行输出显示的数据。
5.如权利要求4所述的机顶盒图像引擎系统，其特征在于，所述滤波器包括中值滤波器、均值滤波器、高斯滤波器、双边滤波器中的任意一种或多种。
6.如权利要求2所述的机顶盒图像引擎系统，其特征在于，所述机顶盒的存储器所存储的数据包括命令数据和图像数据。
7.如权利要求6所述的机顶盒图像引擎系统，其特征在于，所述存储总线发送命令数据给图像处理模块，所述图像处理模块进行命令数据的加载，识别命令并进行相应命令的操作。
8.如权利要求7所述的机顶盒图像引擎系统，其特征在于，所述存储总线发送图像数据给图像处理模块，所述图像处理模块进行图像数据的加载，根据命令对图像进行处理，并通过写回操作与所述存储总线进行数据的交互识别命令并进行相应命令的操作。
全文摘要
本发明实施例公开了一种机顶盒图像引擎系统，包括应用层模块、图像引擎模块、运行环境模块、实时操作系统模块；其中，应用层模块用于接收来自所述图像引擎模块传入的数据，并向下发送应用层信息；图像引擎模块用于对输入的图像或视频进行处理，输出可供应用程序所使用的信号，并将该信号返回给应用层模块；运行环境模块用于基于嵌入式操作系统提供图像引擎模块的运行平台，接收来自图像引擎模块的运行信息，并调用实时操作系统模块的系统函数；实时操作系统模块用于提供运行环境模块的系统函数接口，接收并处理来自运行环境模块的运行信息。实施本发明实施例，可增强数字电视的显示效果，并实现画质增强、3D播放等数字电视相关的应用。
文档编号H04N21/443GK102769797SQ201210223339
公开日2012年11月7日 申请日期2012年6月29日 优先权日2012年6月29日
发明者罗笑南, 钟浩清, 韩冠亚 申请人:中山大学