png图像解压逻辑电路及装置
技术领域：
：1.本发明涉及图像处理
技术领域：
：，尤其涉及一种png图像解压逻辑电路及装置。
背景技术：
：：2.图像处理技术和计算机技术快速发展，png图像(portablenetworkgraphics，便携式网络图形)作为一种针对位图的新型图像文件存储格式，由于其具有传统gif格式(graphicsinterchangeformat，图形交换格式)所不具备的特征而被广泛应用。为了减小互联网和图像使用过程中数据量的占用，针对png的无损压缩技术同样得到了广泛的应用，与此相对地，如何对png图像进行完整快速的解压缩，逐渐成为本领域亟待解决的技术问题。3.现有技术中，通过相互通信的fpga(fieldprogrammablegatearray，现场可编程逻辑门阵列)与cpu(centralprocessingunit，中央处理器)配合，cpu接收图像数据后执行解包处理，将提取得到的图像数据转发至fpga处，fpga上利用opencl(opencomputinglanguage，开放运算语言)工具翻译得到rtl(registertransferlevel，寄存器转换级电路)语言，对该图像数据进行解码处理，而后将解码后的图像数据输出至cpu，从而，cpu根据该图像数据执行重构，以完成对png图像的解压缩。4.由于图像数据在cpu和fpga两元件之间往复传输，一方面，会严重影响png解压的速度，且不可避免地存在丢包漏包等异常情况，另一方面，cpu和fpga两个平台上语法不同，利用opencl工具进行翻译，不仅会增加操作过程的复杂程度(增加翻译步骤)，还会导致fpga功能受到极大限制(opencl只能对简单的函数计算过程进行翻译，不支持对图像数据输入输出缓存步骤的翻译)。此外，cpu和fpga两套架构共同执行，会导致严重的资源占用问题和成本问题，不具备灵活性和普遍适用性。技术实现要素：5.本发明的目的在于提供一种png图像解压逻辑电路，以解决现有技术中解码过程复杂，硬件架构庞大且不具有灵活性和普遍适用性，以及解压过程耗时长、不稳定的技术问题。6.本发明的目的之一在于提供一种png图像解压装置。7.为实现上述发明目的之一，本发明一实施方式提供一种png图像解压逻辑电路，包括：解析提取模块，用于接收原始图像数据，解析并生成压缩图像数据；解压处理模块，包括码长解码树模块、文字长度解码树模块和距离解码树模块，所述解压处理模块用于建立查找表、对所述压缩图像数据执行解压，以及生成解压图像数据；重构处理模块，用于接收所述解压图像数据，对所述解压图像数据执行过滤重构，并生成输出图像数据。8.作为本发明一实施方式的进一步改进，所述码长解码树模块分别与所述文字长度解码树模块和所述距离解码树模块连接；所述码长解码树模块配置为，接收所述压缩图像数据，并解析得到初始码长数据；所述文字长度解码树模块配置为，接收所述初始码长数据和所述压缩图像数据，并根据所述初始码长数据对所述压缩图像数据执行解析，生成文字长度编码查找表；所述距离解码树模块配置为，接收所述初始码长数据和所述压缩图像数据，并根据所述初始码长数据对所述压缩图像数据执行解析，生成距离编码查找表。9.作为本发明一实施方式的进一步改进，所述码长解码树模块、所述文字长度解码树模块和所述距离解码树模块，分别包括静态化配置的编码数量和最大比特位；所述码长解码树模块、所述文字长度解码树模块和所述距离解码树模块配置为，根据所述编码数量和所述最大比特位执行解析。10.作为本发明一实施方式的进一步改进，所述码长解码树模块、所述文字长度解码树模块和所述距离解码树模块分别包括随机存取存储器；所述随机存取存储器配置为字节使能，且配置为单周期接收64个索引值。11.作为本发明一实施方式的进一步改进，所述解压处理模块还包括解码流控模块；所述解码流控模块配置为，根据所述文字长度编码查找表和所述距离编码查找表，对所述压缩图像数据执行解码，生成解码图像数据。12.作为本发明一实施方式的进一步改进，所述解码流控模块配置为，检测所述码长解码树模块、所述文字长度解码树模块和所述距离解码树模块的使能状态，并根据所述使能状态对所述压缩图像数据执行分阶段复制传递。13.作为本发明一实施方式的进一步改进，所述解压处理模块还包括反处理模块；所述反处理模块包括至少两个独立的读写存储空间，所述解码流控模块和反处理模块之间还设置有缓冲存储模块；所述反处理模块配置为，对所述解码图像数据执行解压，生成并输出解压图像数据流。14.作为本发明一实施方式的进一步改进，所述重构处理模块包括最小梯度重构模块，且配置为对所述解压图像数据，按照预设的最小梯度值执行反滤波重构。15.作为本发明一实施方式的进一步改进，所述png图像解压逻辑电路还包括存储模块、寄存器接口和图像加载模块，所述存储模块连接所述重构处理模块，所述寄存器接口和所述图像加载模块相互连接且分别连接至所述解析提取模块；所述寄存器接口配置为，接收外部触发信号，将所述外部触发信号携带的图像存储地址、图像基本信息和图像目标地址，分别传输至所述图像加载模块和所述存储模块；所述图像加载模块配置为，接收解析后的外部触发信号，根据所述图像存储地址和所述图像基本信息，获取并输出所述原始图像数据；所述存储模块配置为，根据所述图像目标地址，存储所述输出图像数据。16.为实现上述发明目的之一，本发明一实施方式提供一种png图像解压装置，包括上述任一种技术方案所述的png图像解压逻辑电路。17.与现有技术相比，本发明提供的png图像解压逻辑电路，通过在解压处理模块中集成三个解码树模块，从而根据压缩图像数据建立查找表，以便进行后续解压和重构操作，同时通过在解压处理模块的前级和后级分别设置解析提取模块和重构处理模块，以使形成的逻辑电路能够直接对原始图像数据进行解压处理，整体解压过程无需进行语言转换翻译，加快了解压速度和稳定性，能够适应图片快速切换的需求，且极大缩小了硬件架构，增强了灵活性和普遍适用性。附图说明18.图1是本发明一实施方式中提供的png图像解压逻辑电路的结构示意图。具体实施方式19.以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。20.需要说明的是，术语“包括”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。21.png图像由于其压缩算法和格式的特殊性，具有压缩比率高，生成文件体积小，数据量损失少和支持透明效果等优点。基于这些优点，png图像被广泛使用，同时也带来了诸多技术问题，其中之一在于如何实现对png图像的快速解压，以适应尤其是显示模组测试过程中多张png图像快速切换的需求。然而，现有技术中提供的cpu和fpga协作完成png图像解压的技术方案，由于逻辑语言不统一，数据传输过程迂回复杂，显然不足以解决上述技术问题，传输过程中存在的漏包丢包现象，甚至会导致png图像自身的优势被削弱。22.本发明为了解决上述技术问题，以及与该技术问题相关或潜在的其他技术问题，提供一种png图像解压装置，可以是计算机、云端服务器，也可以是手持式或传统的检查机。优选地，所述检查机可以配置为用于对生产过程中的显示模组进行测试，通过向所述显示模组输入解压后的多张png图像，并对应检测显示模组上该图像的显示情况及切换情况，从而判断显示模组是否出现故障。23.所述png图像解压装置包括一种png图像解压逻辑电路，用于执行对原始图像数据的接收、解析，对压缩图像数据的生成、解压，对解压图像数据的生成、过滤重构等功能，如此，不依托于外部设备地实施对png图像的整个解压过程。当然所述png图像解压装置还可以进一步集成有主控设备，用于接收用户直接输入或从服务器中主动获取的原始图像数据，并通过总线，将该原始图像数据转发至所述png图像解压逻辑电路中，如此，用户可以直接操作png图像解压装置中的主控设备，实现对检测过程和输入图像整体的控制。24.当然，在本实施方式中，主控设备与cpu应当做区分解释，最为突出地，本实施方式中主控设备并不参与png图像的解压过程，只用于接收用户侧输入的图像数据，直接或转换为解压任务信息后转发，从而为控制指令的输入提供可操作的平台。基于此，主控设备和png图像解压逻辑电路之间并不存在操作语言的翻译过程，极大地节省了解压过程的工时。25.进一步地，本发明提供了一种png图像解压逻辑电路，如图1所示，包括解析提取模块11(unpack)、解压处理模块12(deflate)和重构处理模块13(unfilter)，上述三个模块设置于png图像解压主电路1中，且配置为依次电性连接。其中，解析提取模块11配置为，用于接收原始图像数据，解析并生成压缩图像数据；解压处理模块12配置为，用于建立查找表、对所述压缩图像数据执行解压，并生成解压图像数据；重构处理模块13配置为，用于接收所述解压图像数据，对所述解压图像数据执行过滤重构，并生成输出图像数据。26.优选地，解析提取模块11还可以进一步配置为，对原始图像数据的文件署名和各类数据块(chunk)进行解析提取，并将不同数据块传输至png解压逻辑电路中不同位置处。在一种实施方式中，解析提取模块11配置为：解析头文件数据块(ihdr，headerchunk)，并将提取到的图像基本信息传输至所述png图像解压逻辑电路中至少一个接口模块处；所述接口模块可以是用于与外部设备实现数据交换和/或用于与内部模块实现数据联通的模块，在一种实施方式中，所述接口模块可以是寄存器接口；解析图像数据块(idat，imagedatachunk)，并将提取到的压缩图像数据传输至解压处理模块12处，从而执行后续的解压操作；解析图像结束数据块(iend，imagetrailerchunk)，并以此作为结束标记，用于控制png图像解压整体过程的终止。27.基于此，解析提取模块11在一优选的实施方式中，还可以进一步配置为包括提取流控模块、解包状态机和整合流控模块，分别用于提取分割至少上述三种数据块、对至少上述三种数据块进行解析生成对应的数据/信息，以及对至少上述数据/信息进行输出操作。所述提取流控模块和所述整合流控模块，在一种实施方式中，可以具体配置为分别具有64bit的输入数据位宽和64bit的输出数据位宽。优选地，所述整合流控模块还可以具体包括一数据缓冲存储，以解决上述三种模块之间数据传输速度不同步的问题，并实现预读取、写入标记以及临时存储等作用。该数据缓冲存储可以配置为4kb大小。28.在本发明中，所述解压处理模块12进一步配置为包括码长解码树模块121、文字长度解码树模块122和距离解码树模块123。如此，解压处理模块12可以利用上述三种解码树模块进行查找表的建立，并利用该查找表对所述压缩图像数据进行解压。29.其中，所述查找表的建立，实际上是为了形成至少一棵(二进制)解码树，以使压缩图像数据形成的数据流导入该解码树后，会从其根节点走向叶子节点，且每次分叉时都会选择与数据流中下一位相同的一侧，从而完成对压缩图像数据的解码过程。具体地，所述数据流的排列可以是以最重要的位作为开始，也可以是以最不重要的位作为开始，解码树中位于两侧的非叶子节点可以被依次标记上0或1，叶子节点可以标记上查找表中的字符。30.由此可见，在从最重要的位作为开始的实施方式中，数据流的流向与数据的最小编码值(nextcode，或称下一位)紧密相关，而宏观而言，数据流整体的最小编码值则与数据流的码长紧密相关。因此在解码过程中，需要首先对压缩图像数据中记载有码长数据的封装包进行解析，得到多种类型的码长数据，根据该码长数据进一步提取压缩图像数据中的不同部分，并对应回填入所述查找表，以进行后续的解压处理过程。31.进一步地，三个模块间的连接关系可以具体配置为，码长解码树模块121分别与文字长度解码树模块122和距离解码树模块123连接。基于此，码长解码树模块121配置为，接收所述压缩图像数据，并解析得到初始码长数据；文字长度解码树模块122配置为，接收所述初始码长数据和所述压缩图像数据，并根据所述初始码长数据对所述压缩图像数据执行解析，生成文字长度编码查找表；距离解码树模块123配置为，接收所述初始码长数据和所述压缩图像数据，并根据所述初始码长数据对所述压缩图像执行解析，生成距离编码查找表。如此，在本实施方式中建立得到所述文字长度编码查找表和所述距离编码查找表两种，从而便于后续的解压步骤。32.值得注意地，所述文字长度查找表在本实施方式中配置为，同时包括文字编码值(literalcode)和长度编码值(lengthcode)，其中所述文字编码值可以具体被定义为未匹配的字符或匹配字符串的首字符的编码值，所述长度编码值可以具体被定义为字符串长度。如此，本实施方式将数值分布在0‑255之间的文字编码值和数值分布在3‑258之间的长度编码值合并生成查找表，能够准确对应现有技术中基于字典、滑动窗的无损压缩算法，以执行其反步骤，同时还能够进一步减小png图像解压逻辑电路中数据存储压力。33.此外，所述距离编码查找表中包括距离编码值，数值分布在1‑32768之间，可以具体被定义为一对匹配字符串之间的距离。如此，解压处理模块12可以利用距离编码查找表和所述文字长度编码查找表搭建两棵解码树，以实现后续对压缩图像数据的解压。34.当然，本实施方式中配置码长解码树模块121的目的在于，当前对png图像执行编码过程中往往会对所述文字长度编码值和所述距离编码值的码长分别提取后，对两种码长执行进一步地压缩封装，形成一种初始码长数据，如此减小png图像的体积。基于此，本实施方式配置有码长解码树模块121以应对此种情况，并解析得到初始码长数据，辅助后续模块进行查找表的建立。当然，在其他实施方式中，还可以不设置该模块，或独立设置前置检测模块，判断压缩图像数据中是否对所述初始码长数据执行了独立的压缩封装，若无，则直接传输至文字长度解码树模块122和距离解码树模块123处。35.进一步地，码长解码树模块121、文字长度解码树模块122和距离解码树模块123，分别包括静态化配置的编码数量(numberofcodes)和最大比特位(max_bits)，如此可以复用上述三种模块与编码过程一一对应，并最终完成对查找表的建立步骤，且能够极大地减少资源占用和模块资源的需求。基于此，搭载有静态化配置的上述关键参数的码长解码树模块121、文字长度解码树模块122和距离解码树模块123可以进一步配置为，遵循所述编码数量和所述最大比特位分别执行上述解析步骤。36.优选地，码长解码树模块121、文字长度解码树模块122和距离解码树模块123分别包括随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)，用以为所述文字长度编码查找表和所述距离编码查找表的建立、寻址查找过程提供存储。在一种实施方式中，每个所述随机存取存储器均可以配置为字节使能，且可以进一步配置为单周期接收64个索引值，从而缩短上述查找表的建立时间，并进一步优化寻址检索的速度。37.优选地，上述查找表或称解码树的建立过程，在本实施方式中进一步配置为，将文字长度编码值的解析过程和最小编码值的计算过程合成为一个过程，基于相互连接的码长解码树模块121、文字长度解码树模块122和距离解码树模块123协同作用，在文字长度编码值解析的同时，利用递减计数器计算最小编码值，从而简化数据流量控制过程，并优化计算步骤，提升计算速度。38.同时，文字长度解码树模块122和距离解码树模块123的输出，在本实施方式中，也可以进一步配置为组合输出所述文字编码值和所述长度编码值，使解压处理模块12的后续部分对应接收并处理，相较于孤立地、分别地输出，能够进一步提高解码的效率。39.基于此，本发明一实施方式中，解压处理模块12还可以进一步包括解码流控模块124，所述解码流控模块124可以配置为，根据所述文字长度编码查找表和所述距离编码查找表，对所述压缩图像数据执行解码，并对应生成所述解码图像数据。该过程可以理解为数据流整合、控制和输出的过程，经过上述三个解码树模块解析操作后生成的两项查找表，被解码流控模块124利用，将压缩图像数据形成的数据流作为索引，在所述两项查找表中执行寻址查找，从而实现对压缩图像数据的解码，并整合形成解码图像数据。40.优选地，解码流控模块124还可以进一步配置为，检测码长解码树模块121、文字长度解码树模块122和距离解码树模块123的使能状态，并根据检测到的使能状态对所述压缩图像数据执行分阶段复制传递。如此，通过检测各级解码树模块的使能状态，判断解压处理模块12当前的处理阶段，对应调整自身接收和处理压缩图像数据的复制传递速率，从而避免了图像压缩数据在各级解码树模块上的解析过程，出现驱动扇出过大、模块运行速度降低的问题。41.进一步的，解压处理模块12还可以具体包括反处理模块125，该反处理模块125与解码流控模块124连接并配置为，对所述解码图像数据执行解压，生成并输出解压图像数据流。如此，反处理模块125可以根据解码得到的图像数据执行，与其无损压缩过程相反的逆变换处理，从而将解码图像数据还原为压缩前的图像数据，对应生成解压图像数据，并可选地以数据流的形式输出。42.反处理模块125可以进一步配置为，包括至少两个独立的读写存储空间，通过对读写存储空间的拆分，可以提升历史查找窗口执行查找和更新的动作效率，具体地，反处理模块125在一种实施方式中，可以配置为包括一总容量为32kb的读写存储空间，该读写存储空间进一步被分割形成四个读写独立且具备字节使能的8kb读写存储子空间，所述历史查找窗口可以与所述读写存储空间一致地配置为32kb。43.为了进一步提升解码流控模块124和反处理模块125，在分步或分阶段执行数据流传输过程的效率，解码流控模块124和反处理模块125之间还设置有缓冲存储模块。在一种具体的实施方式中，该缓冲存储模块可以同样配置为4kb的大小，并具有32bit的输出数据位宽。44.继续地，上述重构处理模块13还可以进一步包括或配置为最小梯度重构模块，从而对所述解压图像数据，按照预设的最小梯度值执行反滤波重构，从而便于分步或分阶段计算而降低单周期内的运算复杂程度。对于所述最小梯度反滤波重构，实际上是针对于最小梯度过滤算法所衍生的概念，若定义所述最小梯度过滤函数执行：45.filt＝orig(x)‑paethpredictor(orig(a),orig(b),orig(c))；46.则最小梯度重构模块所执行的重构函数则对应执行：47.recon(x)＝filt(x) paethpredictor(recon(a),recon(b),recon(c))。48.当然重构处理模块13还可以进一步包括对应不同过滤算法的无过滤重构模块、前一参数重构模块、上重构模块和平均重构模块，具体配置和功能扩展可以根据本领域技术人员需要调整。49.继续地，上述结构在一种实施方式中，可以定义为设置于png图像解压主电路1，而在其前端和后端，还分别可以设置有其他模块进行数据接收、存储等操作。具体而言，本发明提供的png图像解压逻辑电路还包括分别与png图像解压主电路1连接的存储模块3、寄存器接口21和图像加载模块22。50.其中，寄存器接口21可以定义为上文所述的接口模块，寄存器接口21和图像加载模块22可以进一步配置为相互连接且分别连接至解析提取模块11，从而，寄存器接口21接收原始图像数据并转发至图像加载模块22处，图像加载模块22进行数据转换并转发至解析提取模块11处进行解压前的初步处理；存储模块3则可以配置为连接重构处理模块13，以至少接收所述解压数据并存储。51.在一种具体实施方式中，寄存器接口21可以进一步配置为，接收外部触发信号，将所述外部触发信号携带的图像存储地址、图像基本信息和图像目标地址，分别传输至图像加载模块22和存储模块3。其中，所述图像存储地址表征待解压png图像当前存储的位置，所述图像基本信息可以包括png图像的大小等基本参数，所述图像目标地址表征解压重构后的png图像数据(所述输出图像数据)的输出位置。52.基于此，一方面，寄存器接口21可以配置为与外部设备或所述主控设备等，能够根据用户需要输出所述外部触发信号的装置连接，此处的连接可以采用axi‑lite总线或axi(advancedextensibleinterface，高级可扩展接口，基于arm公司提出的amba3.0通信协议，其中，amba全称为advancedmicrocontrollerbusarchitecture，译为高级微控制器总线架构)总线系列的其他接口实现，或使用avalon总线系列接口，或将png图像解压逻辑电路整体封装成一通用ip，并建立其他总线连接关系；另一方面，寄存器接口21可以与存储模块3建立连接关系，可以是有线连接/无线连接中的一种或多种，也可以是通信连接/电性连接中的一种或多种，用于传输需要存储的数据。如此形成的png图像解压逻辑电路，具有更强的数据存储能力和可移植性。53.图像加载模块22进一步配置为，接收解析后的所述外部触发信号，根据所述图像存储地址和所述图像基本信息，获取并输出原始图像数据。此处所称获取，可以是直接接收来自寄存器接口21的数据，也可以是根据所述图像存储地址和所述图像基本信息的匹配，在存储模块3或其他内部存储设备处抓取所述原始图像数据后，转发至解析提取模块11处。54.png图像解压主电路1对原始图像数据执行解压处理后，可以一方面将解压重构后的所述输出图像数据传输至存储模块3处，也可以另一方面将所述输出图像数据中的参数信息反馈给寄存器接口21，以使用户知晓。此处的参数信息可以具体包括尺寸大小信息、像素大小信息、分辨率信息和颜色信息等。55.对应地，存储模块3不仅可以用于接收来自png图像解压主电路1的所述输出图像数据，并根据寄存器接口21输出的所述图像目标地址存储所述输出图像数据，还可以进一步用于接收来自寄存器接口21输出的其他数据，并接受图像加载模块22的调用指令。56.对于png图像解压逻辑电路整体的工作步骤，现将一较优实施例概括如下：57.外部设备通过axi‑lite总线向寄存器接口21输出所述外部触发信号，寄存器接口21接收所述外部触发信号，并将其中的所述图像存储地址和所述图像基本信息传输至图像加载模块22处，将其中的所述图像目标地址传输至存储模块3处；58.图像加载模块22根据所述图像存储地址和所述图像基本信息，寻址、获取并加载所述原始图像信息，并转发至png图像解压主电路1处；59.png图像解压主电路1的解析提取模块11接收所述原始图像信息，分割形成多个数据块，并将所述文件头数据块反馈至寄存器接口21，将所述图像数据块携带的压缩图像数据和图像结束数据块发送至解压处理模块12处；60.寄存器接口21将所述文件头数据块中包含的图像参数信息输出；61.png图像解压主电路1中解压处理模块12，利用码长解码树模块121解析压缩图像数据中包含的不同类型数据的码长情况，并根据所述初始码长数据(文字长度编码的长度和距离编码的长度)，指导文字长度解码树模块122和距离解码树模块123分别建立所述文字长度编码查找表和所述距离编码查找表；62.解码流控模块124调用所述文字长度编码查找表和所述距离编码查找表，对所述压缩图像数据进行解码，而后将数据流送入反处理模块125执行无损压缩的反处理以得到解压图像数据，并最后将该解压图像数据送入重构处理模块13；重构处理模块13至少利用最小梯度反滤波，对所述解压图像数据进行反滤波重构，生成所述输出图像数据；63.所述输出图像数据传输至存储模块3处，同时还可以进一步将其他图像参数信息反馈至寄存器接口21处；存储模块3进一步按照接收到的图像目标地址对所述输出图像信息进行存储，并在存储完毕后反馈给寄存器接口21处，告知用户已经完成存储；64.所述外部设备通过axi‑lite总线发起任务状态轮询信号，查询到寄存器接口21的存储完毕信号后，通过axi‑lite读取解压后生成的图像参数信息，并主动调用存储模块3中的所述输出图像数据。65.综上，本发明提供的png图像解压逻辑电路，通过在解压处理模块中集成三个解码树模块，从而根据压缩图像数据建立查找表，以便进行后续解压和重构操作，同时通过在解压处理模块12的前级和后级分别设置解析提取模块11和重构处理模块13，以使形成的逻辑电路能够直接对原始图像数据进行解压处理，整体解压过程无需进行语言转换翻译，加快了解压速度和稳定性，能够适应图片快速切换的需求，且极大缩小了硬件架构，增强了灵活性和普遍适用性。66.应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。67.上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12当前第1页12
技术领域：
：1.本发明涉及图像处理
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：，尤其涉及一种png图像解压逻辑电路及装置。
背景技术：
：：2.图像处理技术和计算机技术快速发展，png图像(portablenetworkgraphics，便携式网络图形)作为一种针对位图的新型图像文件存储格式，由于其具有传统gif格式(graphicsinterchangeformat，图形交换格式)所不具备的特征而被广泛应用。为了减小互联网和图像使用过程中数据量的占用，针对png的无损压缩技术同样得到了广泛的应用，与此相对地，如何对png图像进行完整快速的解压缩，逐渐成为本领域亟待解决的技术问题。3.现有技术中，通过相互通信的fpga(fieldprogrammablegatearray，现场可编程逻辑门阵列)与cpu(centralprocessingunit，中央处理器)配合，cpu接收图像数据后执行解包处理，将提取得到的图像数据转发至fpga处，fpga上利用opencl(opencomputinglanguage，开放运算语言)工具翻译得到rtl(registertransferlevel，寄存器转换级电路)语言，对该图像数据进行解码处理，而后将解码后的图像数据输出至cpu，从而，cpu根据该图像数据执行重构，以完成对png图像的解压缩。4.由于图像数据在cpu和fpga两元件之间往复传输，一方面，会严重影响png解压的速度，且不可避免地存在丢包漏包等异常情况，另一方面，cpu和fpga两个平台上语法不同，利用opencl工具进行翻译，不仅会增加操作过程的复杂程度(增加翻译步骤)，还会导致fpga功能受到极大限制(opencl只能对简单的函数计算过程进行翻译，不支持对图像数据输入输出缓存步骤的翻译)。此外，cpu和fpga两套架构共同执行，会导致严重的资源占用问题和成本问题，不具备灵活性和普遍适用性。技术实现要素：5.本发明的目的在于提供一种png图像解压逻辑电路，以解决现有技术中解码过程复杂，硬件架构庞大且不具有灵活性和普遍适用性，以及解压过程耗时长、不稳定的技术问题。6.本发明的目的之一在于提供一种png图像解压装置。7.为实现上述发明目的之一，本发明一实施方式提供一种png图像解压逻辑电路，包括：解析提取模块，用于接收原始图像数据，解析并生成压缩图像数据；解压处理模块，包括码长解码树模块、文字长度解码树模块和距离解码树模块，所述解压处理模块用于建立查找表、对所述压缩图像数据执行解压，以及生成解压图像数据；重构处理模块，用于接收所述解压图像数据，对所述解压图像数据执行过滤重构，并生成输出图像数据。8.作为本发明一实施方式的进一步改进，所述码长解码树模块分别与所述文字长度解码树模块和所述距离解码树模块连接；所述码长解码树模块配置为，接收所述压缩图像数据，并解析得到初始码长数据；所述文字长度解码树模块配置为，接收所述初始码长数据和所述压缩图像数据，并根据所述初始码长数据对所述压缩图像数据执行解析，生成文字长度编码查找表；所述距离解码树模块配置为，接收所述初始码长数据和所述压缩图像数据，并根据所述初始码长数据对所述压缩图像数据执行解析，生成距离编码查找表。9.作为本发明一实施方式的进一步改进，所述码长解码树模块、所述文字长度解码树模块和所述距离解码树模块，分别包括静态化配置的编码数量和最大比特位；所述码长解码树模块、所述文字长度解码树模块和所述距离解码树模块配置为，根据所述编码数量和所述最大比特位执行解析。10.作为本发明一实施方式的进一步改进，所述码长解码树模块、所述文字长度解码树模块和所述距离解码树模块分别包括随机存取存储器；所述随机存取存储器配置为字节使能，且配置为单周期接收64个索引值。11.作为本发明一实施方式的进一步改进，所述解压处理模块还包括解码流控模块；所述解码流控模块配置为，根据所述文字长度编码查找表和所述距离编码查找表，对所述压缩图像数据执行解码，生成解码图像数据。12.作为本发明一实施方式的进一步改进，所述解码流控模块配置为，检测所述码长解码树模块、所述文字长度解码树模块和所述距离解码树模块的使能状态，并根据所述使能状态对所述压缩图像数据执行分阶段复制传递。13.作为本发明一实施方式的进一步改进，所述解压处理模块还包括反处理模块；所述反处理模块包括至少两个独立的读写存储空间，所述解码流控模块和反处理模块之间还设置有缓冲存储模块；所述反处理模块配置为，对所述解码图像数据执行解压，生成并输出解压图像数据流。14.作为本发明一实施方式的进一步改进，所述重构处理模块包括最小梯度重构模块，且配置为对所述解压图像数据，按照预设的最小梯度值执行反滤波重构。15.作为本发明一实施方式的进一步改进，所述png图像解压逻辑电路还包括存储模块、寄存器接口和图像加载模块，所述存储模块连接所述重构处理模块，所述寄存器接口和所述图像加载模块相互连接且分别连接至所述解析提取模块；所述寄存器接口配置为，接收外部触发信号，将所述外部触发信号携带的图像存储地址、图像基本信息和图像目标地址，分别传输至所述图像加载模块和所述存储模块；所述图像加载模块配置为，接收解析后的外部触发信号，根据所述图像存储地址和所述图像基本信息，获取并输出所述原始图像数据；所述存储模块配置为，根据所述图像目标地址，存储所述输出图像数据。16.为实现上述发明目的之一，本发明一实施方式提供一种png图像解压装置，包括上述任一种技术方案所述的png图像解压逻辑电路。17.与现有技术相比，本发明提供的png图像解压逻辑电路，通过在解压处理模块中集成三个解码树模块，从而根据压缩图像数据建立查找表，以便进行后续解压和重构操作，同时通过在解压处理模块的前级和后级分别设置解析提取模块和重构处理模块，以使形成的逻辑电路能够直接对原始图像数据进行解压处理，整体解压过程无需进行语言转换翻译，加快了解压速度和稳定性，能够适应图片快速切换的需求，且极大缩小了硬件架构，增强了灵活性和普遍适用性。附图说明18.图1是本发明一实施方式中提供的png图像解压逻辑电路的结构示意图。具体实施方式19.以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。20.需要说明的是，术语“包括”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。21.png图像由于其压缩算法和格式的特殊性，具有压缩比率高，生成文件体积小，数据量损失少和支持透明效果等优点。基于这些优点，png图像被广泛使用，同时也带来了诸多技术问题，其中之一在于如何实现对png图像的快速解压，以适应尤其是显示模组测试过程中多张png图像快速切换的需求。然而，现有技术中提供的cpu和fpga协作完成png图像解压的技术方案，由于逻辑语言不统一，数据传输过程迂回复杂，显然不足以解决上述技术问题，传输过程中存在的漏包丢包现象，甚至会导致png图像自身的优势被削弱。22.本发明为了解决上述技术问题，以及与该技术问题相关或潜在的其他技术问题，提供一种png图像解压装置，可以是计算机、云端服务器，也可以是手持式或传统的检查机。优选地，所述检查机可以配置为用于对生产过程中的显示模组进行测试，通过向所述显示模组输入解压后的多张png图像，并对应检测显示模组上该图像的显示情况及切换情况，从而判断显示模组是否出现故障。23.所述png图像解压装置包括一种png图像解压逻辑电路，用于执行对原始图像数据的接收、解析，对压缩图像数据的生成、解压，对解压图像数据的生成、过滤重构等功能，如此，不依托于外部设备地实施对png图像的整个解压过程。当然所述png图像解压装置还可以进一步集成有主控设备，用于接收用户直接输入或从服务器中主动获取的原始图像数据，并通过总线，将该原始图像数据转发至所述png图像解压逻辑电路中，如此，用户可以直接操作png图像解压装置中的主控设备，实现对检测过程和输入图像整体的控制。24.当然，在本实施方式中，主控设备与cpu应当做区分解释，最为突出地，本实施方式中主控设备并不参与png图像的解压过程，只用于接收用户侧输入的图像数据，直接或转换为解压任务信息后转发，从而为控制指令的输入提供可操作的平台。基于此，主控设备和png图像解压逻辑电路之间并不存在操作语言的翻译过程，极大地节省了解压过程的工时。25.进一步地，本发明提供了一种png图像解压逻辑电路，如图1所示，包括解析提取模块11(unpack)、解压处理模块12(deflate)和重构处理模块13(unfilter)，上述三个模块设置于png图像解压主电路1中，且配置为依次电性连接。其中，解析提取模块11配置为，用于接收原始图像数据，解析并生成压缩图像数据；解压处理模块12配置为，用于建立查找表、对所述压缩图像数据执行解压，并生成解压图像数据；重构处理模块13配置为，用于接收所述解压图像数据，对所述解压图像数据执行过滤重构，并生成输出图像数据。26.优选地，解析提取模块11还可以进一步配置为，对原始图像数据的文件署名和各类数据块(chunk)进行解析提取，并将不同数据块传输至png解压逻辑电路中不同位置处。在一种实施方式中，解析提取模块11配置为：解析头文件数据块(ihdr，headerchunk)，并将提取到的图像基本信息传输至所述png图像解压逻辑电路中至少一个接口模块处；所述接口模块可以是用于与外部设备实现数据交换和/或用于与内部模块实现数据联通的模块，在一种实施方式中，所述接口模块可以是寄存器接口；解析图像数据块(idat，imagedatachunk)，并将提取到的压缩图像数据传输至解压处理模块12处，从而执行后续的解压操作；解析图像结束数据块(iend，imagetrailerchunk)，并以此作为结束标记，用于控制png图像解压整体过程的终止。27.基于此，解析提取模块11在一优选的实施方式中，还可以进一步配置为包括提取流控模块、解包状态机和整合流控模块，分别用于提取分割至少上述三种数据块、对至少上述三种数据块进行解析生成对应的数据/信息，以及对至少上述数据/信息进行输出操作。所述提取流控模块和所述整合流控模块，在一种实施方式中，可以具体配置为分别具有64bit的输入数据位宽和64bit的输出数据位宽。优选地，所述整合流控模块还可以具体包括一数据缓冲存储，以解决上述三种模块之间数据传输速度不同步的问题，并实现预读取、写入标记以及临时存储等作用。该数据缓冲存储可以配置为4kb大小。28.在本发明中，所述解压处理模块12进一步配置为包括码长解码树模块121、文字长度解码树模块122和距离解码树模块123。如此，解压处理模块12可以利用上述三种解码树模块进行查找表的建立，并利用该查找表对所述压缩图像数据进行解压。29.其中，所述查找表的建立，实际上是为了形成至少一棵(二进制)解码树，以使压缩图像数据形成的数据流导入该解码树后，会从其根节点走向叶子节点，且每次分叉时都会选择与数据流中下一位相同的一侧，从而完成对压缩图像数据的解码过程。具体地，所述数据流的排列可以是以最重要的位作为开始，也可以是以最不重要的位作为开始，解码树中位于两侧的非叶子节点可以被依次标记上0或1，叶子节点可以标记上查找表中的字符。30.由此可见，在从最重要的位作为开始的实施方式中，数据流的流向与数据的最小编码值(nextcode，或称下一位)紧密相关，而宏观而言，数据流整体的最小编码值则与数据流的码长紧密相关。因此在解码过程中，需要首先对压缩图像数据中记载有码长数据的封装包进行解析，得到多种类型的码长数据，根据该码长数据进一步提取压缩图像数据中的不同部分，并对应回填入所述查找表，以进行后续的解压处理过程。31.进一步地，三个模块间的连接关系可以具体配置为，码长解码树模块121分别与文字长度解码树模块122和距离解码树模块123连接。基于此，码长解码树模块121配置为，接收所述压缩图像数据，并解析得到初始码长数据；文字长度解码树模块122配置为，接收所述初始码长数据和所述压缩图像数据，并根据所述初始码长数据对所述压缩图像数据执行解析，生成文字长度编码查找表；距离解码树模块123配置为，接收所述初始码长数据和所述压缩图像数据，并根据所述初始码长数据对所述压缩图像执行解析，生成距离编码查找表。如此，在本实施方式中建立得到所述文字长度编码查找表和所述距离编码查找表两种，从而便于后续的解压步骤。32.值得注意地，所述文字长度查找表在本实施方式中配置为，同时包括文字编码值(literalcode)和长度编码值(lengthcode)，其中所述文字编码值可以具体被定义为未匹配的字符或匹配字符串的首字符的编码值，所述长度编码值可以具体被定义为字符串长度。如此，本实施方式将数值分布在0‑255之间的文字编码值和数值分布在3‑258之间的长度编码值合并生成查找表，能够准确对应现有技术中基于字典、滑动窗的无损压缩算法，以执行其反步骤，同时还能够进一步减小png图像解压逻辑电路中数据存储压力。33.此外，所述距离编码查找表中包括距离编码值，数值分布在1‑32768之间，可以具体被定义为一对匹配字符串之间的距离。如此，解压处理模块12可以利用距离编码查找表和所述文字长度编码查找表搭建两棵解码树，以实现后续对压缩图像数据的解压。34.当然，本实施方式中配置码长解码树模块121的目的在于，当前对png图像执行编码过程中往往会对所述文字长度编码值和所述距离编码值的码长分别提取后，对两种码长执行进一步地压缩封装，形成一种初始码长数据，如此减小png图像的体积。基于此，本实施方式配置有码长解码树模块121以应对此种情况，并解析得到初始码长数据，辅助后续模块进行查找表的建立。当然，在其他实施方式中，还可以不设置该模块，或独立设置前置检测模块，判断压缩图像数据中是否对所述初始码长数据执行了独立的压缩封装，若无，则直接传输至文字长度解码树模块122和距离解码树模块123处。35.进一步地，码长解码树模块121、文字长度解码树模块122和距离解码树模块123，分别包括静态化配置的编码数量(numberofcodes)和最大比特位(max_bits)，如此可以复用上述三种模块与编码过程一一对应，并最终完成对查找表的建立步骤，且能够极大地减少资源占用和模块资源的需求。基于此，搭载有静态化配置的上述关键参数的码长解码树模块121、文字长度解码树模块122和距离解码树模块123可以进一步配置为，遵循所述编码数量和所述最大比特位分别执行上述解析步骤。36.优选地，码长解码树模块121、文字长度解码树模块122和距离解码树模块123分别包括随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)，用以为所述文字长度编码查找表和所述距离编码查找表的建立、寻址查找过程提供存储。在一种实施方式中，每个所述随机存取存储器均可以配置为字节使能，且可以进一步配置为单周期接收64个索引值，从而缩短上述查找表的建立时间，并进一步优化寻址检索的速度。37.优选地，上述查找表或称解码树的建立过程，在本实施方式中进一步配置为，将文字长度编码值的解析过程和最小编码值的计算过程合成为一个过程，基于相互连接的码长解码树模块121、文字长度解码树模块122和距离解码树模块123协同作用，在文字长度编码值解析的同时，利用递减计数器计算最小编码值，从而简化数据流量控制过程，并优化计算步骤，提升计算速度。38.同时，文字长度解码树模块122和距离解码树模块123的输出，在本实施方式中，也可以进一步配置为组合输出所述文字编码值和所述长度编码值，使解压处理模块12的后续部分对应接收并处理，相较于孤立地、分别地输出，能够进一步提高解码的效率。39.基于此，本发明一实施方式中，解压处理模块12还可以进一步包括解码流控模块124，所述解码流控模块124可以配置为，根据所述文字长度编码查找表和所述距离编码查找表，对所述压缩图像数据执行解码，并对应生成所述解码图像数据。该过程可以理解为数据流整合、控制和输出的过程，经过上述三个解码树模块解析操作后生成的两项查找表，被解码流控模块124利用，将压缩图像数据形成的数据流作为索引，在所述两项查找表中执行寻址查找，从而实现对压缩图像数据的解码，并整合形成解码图像数据。40.优选地，解码流控模块124还可以进一步配置为，检测码长解码树模块121、文字长度解码树模块122和距离解码树模块123的使能状态，并根据检测到的使能状态对所述压缩图像数据执行分阶段复制传递。如此，通过检测各级解码树模块的使能状态，判断解压处理模块12当前的处理阶段，对应调整自身接收和处理压缩图像数据的复制传递速率，从而避免了图像压缩数据在各级解码树模块上的解析过程，出现驱动扇出过大、模块运行速度降低的问题。41.进一步的，解压处理模块12还可以具体包括反处理模块125，该反处理模块125与解码流控模块124连接并配置为，对所述解码图像数据执行解压，生成并输出解压图像数据流。如此，反处理模块125可以根据解码得到的图像数据执行，与其无损压缩过程相反的逆变换处理，从而将解码图像数据还原为压缩前的图像数据，对应生成解压图像数据，并可选地以数据流的形式输出。42.反处理模块125可以进一步配置为，包括至少两个独立的读写存储空间，通过对读写存储空间的拆分，可以提升历史查找窗口执行查找和更新的动作效率，具体地，反处理模块125在一种实施方式中，可以配置为包括一总容量为32kb的读写存储空间，该读写存储空间进一步被分割形成四个读写独立且具备字节使能的8kb读写存储子空间，所述历史查找窗口可以与所述读写存储空间一致地配置为32kb。43.为了进一步提升解码流控模块124和反处理模块125，在分步或分阶段执行数据流传输过程的效率，解码流控模块124和反处理模块125之间还设置有缓冲存储模块。在一种具体的实施方式中，该缓冲存储模块可以同样配置为4kb的大小，并具有32bit的输出数据位宽。44.继续地，上述重构处理模块13还可以进一步包括或配置为最小梯度重构模块，从而对所述解压图像数据，按照预设的最小梯度值执行反滤波重构，从而便于分步或分阶段计算而降低单周期内的运算复杂程度。对于所述最小梯度反滤波重构，实际上是针对于最小梯度过滤算法所衍生的概念，若定义所述最小梯度过滤函数执行：45.filt＝orig(x)‑paethpredictor(orig(a),orig(b),orig(c))；46.则最小梯度重构模块所执行的重构函数则对应执行：47.recon(x)＝filt(x) paethpredictor(recon(a),recon(b),recon(c))。48.当然重构处理模块13还可以进一步包括对应不同过滤算法的无过滤重构模块、前一参数重构模块、上重构模块和平均重构模块，具体配置和功能扩展可以根据本领域技术人员需要调整。49.继续地，上述结构在一种实施方式中，可以定义为设置于png图像解压主电路1，而在其前端和后端，还分别可以设置有其他模块进行数据接收、存储等操作。具体而言，本发明提供的png图像解压逻辑电路还包括分别与png图像解压主电路1连接的存储模块3、寄存器接口21和图像加载模块22。50.其中，寄存器接口21可以定义为上文所述的接口模块，寄存器接口21和图像加载模块22可以进一步配置为相互连接且分别连接至解析提取模块11，从而，寄存器接口21接收原始图像数据并转发至图像加载模块22处，图像加载模块22进行数据转换并转发至解析提取模块11处进行解压前的初步处理；存储模块3则可以配置为连接重构处理模块13，以至少接收所述解压数据并存储。51.在一种具体实施方式中，寄存器接口21可以进一步配置为，接收外部触发信号，将所述外部触发信号携带的图像存储地址、图像基本信息和图像目标地址，分别传输至图像加载模块22和存储模块3。其中，所述图像存储地址表征待解压png图像当前存储的位置，所述图像基本信息可以包括png图像的大小等基本参数，所述图像目标地址表征解压重构后的png图像数据(所述输出图像数据)的输出位置。52.基于此，一方面，寄存器接口21可以配置为与外部设备或所述主控设备等，能够根据用户需要输出所述外部触发信号的装置连接，此处的连接可以采用axi‑lite总线或axi(advancedextensibleinterface，高级可扩展接口，基于arm公司提出的amba3.0通信协议，其中，amba全称为advancedmicrocontrollerbusarchitecture，译为高级微控制器总线架构)总线系列的其他接口实现，或使用avalon总线系列接口，或将png图像解压逻辑电路整体封装成一通用ip，并建立其他总线连接关系；另一方面，寄存器接口21可以与存储模块3建立连接关系，可以是有线连接/无线连接中的一种或多种，也可以是通信连接/电性连接中的一种或多种，用于传输需要存储的数据。如此形成的png图像解压逻辑电路，具有更强的数据存储能力和可移植性。53.图像加载模块22进一步配置为，接收解析后的所述外部触发信号，根据所述图像存储地址和所述图像基本信息，获取并输出原始图像数据。此处所称获取，可以是直接接收来自寄存器接口21的数据，也可以是根据所述图像存储地址和所述图像基本信息的匹配，在存储模块3或其他内部存储设备处抓取所述原始图像数据后，转发至解析提取模块11处。54.png图像解压主电路1对原始图像数据执行解压处理后，可以一方面将解压重构后的所述输出图像数据传输至存储模块3处，也可以另一方面将所述输出图像数据中的参数信息反馈给寄存器接口21，以使用户知晓。此处的参数信息可以具体包括尺寸大小信息、像素大小信息、分辨率信息和颜色信息等。55.对应地，存储模块3不仅可以用于接收来自png图像解压主电路1的所述输出图像数据，并根据寄存器接口21输出的所述图像目标地址存储所述输出图像数据，还可以进一步用于接收来自寄存器接口21输出的其他数据，并接受图像加载模块22的调用指令。56.对于png图像解压逻辑电路整体的工作步骤，现将一较优实施例概括如下：57.外部设备通过axi‑lite总线向寄存器接口21输出所述外部触发信号，寄存器接口21接收所述外部触发信号，并将其中的所述图像存储地址和所述图像基本信息传输至图像加载模块22处，将其中的所述图像目标地址传输至存储模块3处；58.图像加载模块22根据所述图像存储地址和所述图像基本信息，寻址、获取并加载所述原始图像信息，并转发至png图像解压主电路1处；59.png图像解压主电路1的解析提取模块11接收所述原始图像信息，分割形成多个数据块，并将所述文件头数据块反馈至寄存器接口21，将所述图像数据块携带的压缩图像数据和图像结束数据块发送至解压处理模块12处；60.寄存器接口21将所述文件头数据块中包含的图像参数信息输出；61.png图像解压主电路1中解压处理模块12，利用码长解码树模块121解析压缩图像数据中包含的不同类型数据的码长情况，并根据所述初始码长数据(文字长度编码的长度和距离编码的长度)，指导文字长度解码树模块122和距离解码树模块123分别建立所述文字长度编码查找表和所述距离编码查找表；62.解码流控模块124调用所述文字长度编码查找表和所述距离编码查找表，对所述压缩图像数据进行解码，而后将数据流送入反处理模块125执行无损压缩的反处理以得到解压图像数据，并最后将该解压图像数据送入重构处理模块13；重构处理模块13至少利用最小梯度反滤波，对所述解压图像数据进行反滤波重构，生成所述输出图像数据；63.所述输出图像数据传输至存储模块3处，同时还可以进一步将其他图像参数信息反馈至寄存器接口21处；存储模块3进一步按照接收到的图像目标地址对所述输出图像信息进行存储，并在存储完毕后反馈给寄存器接口21处，告知用户已经完成存储；64.所述外部设备通过axi‑lite总线发起任务状态轮询信号，查询到寄存器接口21的存储完毕信号后，通过axi‑lite读取解压后生成的图像参数信息，并主动调用存储模块3中的所述输出图像数据。65.综上，本发明提供的png图像解压逻辑电路，通过在解压处理模块中集成三个解码树模块，从而根据压缩图像数据建立查找表，以便进行后续解压和重构操作，同时通过在解压处理模块12的前级和后级分别设置解析提取模块11和重构处理模块13，以使形成的逻辑电路能够直接对原始图像数据进行解压处理，整体解压过程无需进行语言转换翻译，加快了解压速度和稳定性，能够适应图片快速切换的需求，且极大缩小了硬件架构，增强了灵活性和普遍适用性。66.应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。67.上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12当前第1页12
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