| 簡要說明 | |
|---|---|
|
檔案：
\examples\Processing\Geometry\ScalingLine\ScalingLineP16.va |
 |
|
預設平台： mE5-MA-VCL |
|
|
短說明 線掃描影像的 Scaling 與轉換 |
|
VisualApplets 設計「ScalingLineP8.va」與「ScalingLineP16.va」會以任意倍數對 CameraLink Full 組態中的灰階線掃描相機影像進行 Scaling，以轉換輸入與輸出之間的影像寬度。「ScalingLineP8.va」適用於 Parallelism 為 8，而 「ScalingLineP16.va」適用於 marathon VCL 平台的 Parallelism 為 16。 本文件說明 VisualApplets 中的演算法與實作。若要使用此設計，需要計算許多尋找表 (lookup table) 數值。 內含的 C++ 與 Matlab 程式可提供這些計算以簡化使用方式。
線影像的 Scaling / 轉換 / Distortion Correction 是根據來源與目標影像座標來執行的。 接下來將以範例座標對與 Parallelism 4 來解說演算法的 基本原理。
目標座標： 0 1 2 3 | 4 5 6 7 | 8 9 10 11 | 12 13
14 15
來源座標： 0.3 0.5 1.4 1.5 | 2.2 3.4 3.6 4.2| 5.4 5.5 7.8 8.5 | 9.1 11.4 13.3 14.1
我們使用 Target-To-Source 程序。對於目標影像中的每個像素（= 傳送至 PC 的輸出影像），我們都會選擇對應的 （四捨五入）整數座標 以及來源影像中的對應像素值。像素之間的 posicao 位置會透過同時選取目前像素座標在 來源影像中的前一個像素鄰近點來考量。透過線性插值即可計算出輸出影像中的正確像素值。 由於 Parallelism 的緣故，無法從來源影像讀取單一像素。因此，必須以實用的順序讀取「字組」（同時讀取的像素單位）。 可能會發生必須讀取字組多次或完全不需要讀取的情況。在從來源 影像讀取的這些字組中，必須選取用於 建立輸出字組的正確像素位置。將刪除讀取字組中不需要的像素。以下範例 說明來自來源影像座標的讀取存取：
| 記憶體讀取計數循環 | 要求的目標座標 | 各自的來源座標 | 讀取字組 / 含像素 | 使用字組中的像素 |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 0, 1 2, 3 | 0.3, 0.5, 1.4, 1.5 | 0/ 0, 1, 2, 3 | 1, 1, 2, 2 |
| 2 | 4 | 2.2 | 0/ 0, 1, 2, 3 | 3, x, x, x |
| 3 | 5, 6, 7, 8 | 3.4, 3.6, 4.2, 5.4 | 1/ 4, 5, 6, 7 | 4, 4, 5, 6 |
| 4 | 9 | 5.5 | 1/ 4, 5, 6, 7 | 6, x, x, x |
| 5 | 10, 11, 12 | 7.8, 8.5, 9.1 | 2/ 8, 9, 10, 11 | 9, 8, 10, x |
| 6 | 13, 14, 15 | 11.4, 13.3, 14.1 | 3 / 12, 13, 14, 15 | 12, 14, 15, x |
表 24. 讀取循環
同時「x」表示該像素已被刪除。
此設計的主要元件為（圖 335）：
1. 連接至線掃描相機的介面，包含觸發系統與緩衝區；
2. 相機影像的 Scaling（位於 Transformation）；
3. 至 PC 的 DMA 資料傳輸；
接下來我們將詳細說明主要元件 Transformation。
您可以查看 變換 的組成部分，請參見圖336。
相機線掃描影像的縮放是透過「目標至來源」程序進行的。 在 WordToRead 中，我們會選擇以何種 順序從輸入 相機影像中讀取 8 個 （「ScalingLineP8.va」中並行度為 8）或 16 個（「ScalingLineP16.va」中並行度為 16）像素（=「字」）的單位。在 PixelPicker 中，我們決定從讀取的「字」中需要哪些像素。 插值 在計算 輸出影像中的像素值時，會考量來源影像中像素間的位置關係。
圖337 顯示了 WordToRead 模組的組成部分。
從原始圖像中讀取單字的順序與頻率，定義於 LUT: WordsToRead中定義。此 表格的內容是透過外部 C++ 程式「ScalingLUTS.cpp」或替代方案——MATLAB 模組「LUTS_Scaling.m」 及「ScalingTablelLine.m」所建立。 相關詳情請參閱本文件中的 節。此查找表的輸入連結是透過 CreateBlankImage 以及 Coordinate_X。參數 ImageWidth 的 CreateBlankImage 的參數ImageWidth的值，必須與 LUT：WordsToRead中的元素數完全相同。參數 ImageHeight 必須與來源影像在 y 方向上的尺寸相符。來源影像中的文字會從 緩衝區 LineMemoryRandomRd_1 和 LineMemoryRandomRd_2中讀取， 中讀取，其順序由 LUT：WordsToRead所定義的順序中讀取。來源影像會以線性方式寫入這些緩衝區。由於最大位元 深度為 64 位元且並行度為 1，因此需要兩個緩衝區。對於每個字，會選取並讀取前一個字的最後一個像素（位於 操作行上方的 SYNC）選取並讀取前一字的最後一個像素（位於SYNC 之前的上層 運算行）。此值會透過運算子 Merge運算子，將其加到對應的字中。
在該模組中 PixelPicker （參見圖338）中，用於縮放後 輸出字元的像素是透過元件 Pick_0 至 Pick_15 （或至 Pick_7 並行度為 8）從讀取的字元中選取。若讀取的字元中的像素無需使用（參見 節） 則查表 RemovePixel 會將其刪除。上述表（Pick_0 至 Pick_15 及 RemovePixel）的內容，可透過外部 C++ 程式「ScalingLUTS.cpp」建立，或改用 MATLAB 模組 「LUTS_Scaling.m」與「ScalingTablelLine.m」。相關詳情請參閱本文件中 一節。
在圖339中，HierarchicalBox 的內容 Pick_0 的內容。該 查表 PickComponent0 定義了從（SelectFromParallel: Word 和 Coordinate_X: 數值）中的哪個像素是當前輸出單字的第 0 個分量。透過運算子 CASE 運算子 將選取對應的像素。該像素將與其前一個像素合併後寫入當前像素（MergePixel）。類似於上述 所述程序，透過 模組 Pick_1 至 Pick_15 （或至 Pick_7)。單一像素 Pick_0 至 Pick_15 （或至 Pick_7) 會以 16 或 8 的並行度與當前經轉換／縮放後的單詞進行合併 (MergeParallel ，如圖338 所示)。
為了在傳送至電腦的輸出影像中，獲得像素位置的正確數值，必須考量 原始影像中的像素間位置。 在此模組中 「插值」 模組（圖336）中，會執行線性插值 [Bur06]：
此處 
是輸出影像中的像素值，
該值對應於 
在原始圖像中
位於位置 x。此外 
和
是位於像素座標處的數值
和
在原始影像中。像素間的位置是
. 有關線性插值的更多資訊，
您可參閱例如 [Bur06]。
模組的內容 Interpolation 的完整內容如圖 340。
目前像素的值 
及其
前一個像素 
使用運算子進行分隔
SelectBitField: Current 和 SelectBitField: Previous。以下項目的值
和
與以下項目相乘
和
根據公式
30。關於像素間位置的資訊
包含在四個查找表中
Fractional_Part0 設定為 Fractional_Part3 位於設計「ScalingLineP16.va」中。每個表格針對目前輸出字的 4 個像素包含像素間位置 
。
每個像素間位置具有 6 bit 位元深度。LUT 的內容 Fractional_Part0 設定為 Fractional_Part3 可以使用外部 C++ 程式「ScalingLUTS.cpp」建立，或者改用 MATLAB 模組「LUTS_Scaling.m」與
「ScalingTablelLine.m」建立。關於這部分，亦請參閱
本文件中的 節。
設計「ScalingLineP8.va」有一個包含像素間位置的表格 Fractional。其內容也可以透過外部 C++ 和 Matlab 程式模組來建立。
最後，轉換/縮放後的線形影像會透過 DMA 傳輸發送至 PC（請參閱圖 336)。
設計「ScalingLineP16.va」和「ScalingLineP8.va」所需的查找表（請參閱 節）可以使用 C++ 程式 “ScalingLUTs.cpp”（位於「LUTS_Cpp」資料夾中）或 MATLAB 程式模組「LUTS_Scaling.m」與「ScalingTableLine.m」（位於 「LUTS_MATLAB」資料夾中）來建立。
1. 請在程式（或命令提示字元）中定義下列參數：
//////////////////////Parameter////////////////////
/ 請指定這些參數！////////// /
uint64_t parallelism = 8; // =8 代表「ScalingLineP8.va」，=16 代表「ScalingLineP16.va」
uint64_t fractionalBits = 6; // = 6：「ScalingLineP8.va」和「ScalingLineP16.va」中的預設值
uint64_t noOfFractionalLUTs = parallelism == 8 ? 1 : 4; // 小數表格數 = 1（在「ScalingLineP8.va」中）且
= 4（在「ScalingLineP16.va」中）
int InputWidth; // 輸入影像的寬度
int OutputWidth; // 傳送到 PC 的影像寬度
針對 VisualApplets 設計「ScalingLineP16.va」，將 parallelism 參數設為 16，針對「ScalingLineP8.va」則設為 8。 fractionalBits 的數量 6 是 兩個設計中的預設值。設計「ScalingLineP16.va」 具有四個表格 (const int noOfFractionalLUTs = 4)，其中包含 用於差值的像素間位置 (請參閱圖 340)。設計「ScalingLineP8.va」則 只有一個表格 (const int noOfFractionalLUTs = 1)。線形影像的 Scaling 是由 InputWidth 與 OutputWidth 之間的關係所定義。
2. 執行程式！
3. 建立下列檔案，這些檔案可載入至 VisualApplets 設計中的查找表：
| 檔案 | VA LUT |
|---|---|
| FractionalTable_0.txt 至 FractionalTable_3.txt | Fractional_Part0 (若 parallelism 為 8 則為 Fractional) 至 FractionalPart_3 |
| PickerTable_0.txt 至 PickerTable_15.txt (或至 PickerTable_7.txt) | PickComponent0 至 PickComponent15 (或至 PickComponent7) |
| TableWordsToRead.txt | WordsToRead |
| RemoveTable.txt | RemovePixel |
表 25. Visual Applets 中的檔案及其對應的查找表
此外，還會建立文字檔案 ScalingTable.txt。它包含每個輸出影像像素在 來源影像中的對應座標 (另請參閱節 )。
請開啟模組「ScalingTableLine.m」並定義參數
InputWidth=…；
OutputWidth=…；
1. 執行程式！
2.隨即建立文字檔案 ScalingTableLine.txt。它包含每個輸出影像像素在 來源影像中的對應座標。
3. 請開啟模組「LUTS_Scaling.m」並定義參數
parallelism = ...；
NoOfFractionalBits=...；
NoOfFractionalTables=...；
執行程式！所建立的檔案對應至表 25 中的檔案，可載入至 VisualApplets 設計中的查找表。
上一頁
