專(zhuān)利名稱：圖像內(nèi)插的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于通過(guò)對(duì)輸入圖像的像素值進(jìn)行內(nèi)插在輸入圖像的基礎(chǔ)上產(chǎn)生輸出圖像的一種圖像內(nèi)插單元，該圖像內(nèi)插單元包括用于選擇輸入圖像中各個(gè)方向(50，60，70)上的評(píng)價(jià)像素集合的選擇裝置，該評(píng)價(jià)像素集合與要內(nèi)插的輸出圖像的特定像素(10)有關(guān)；用于通過(guò)比較所選的評(píng)價(jià)像素集合的子集(400，410，420)的值來(lái)計(jì)算各個(gè)方向的匹配誤差的計(jì)算裝置；用于基于計(jì)算的匹配誤差選擇特定的方向的選擇裝置；用于在特定方向的基礎(chǔ)上產(chǎn)生內(nèi)插像素的集合的產(chǎn)生裝置；用于在產(chǎn)生的內(nèi)插像素集合的基礎(chǔ)上計(jì)算該特定像素的像素值的計(jì)算裝置；本發(fā)明還涉及包含這樣的圖像內(nèi)插單元的圖像處理設(shè)備。
本發(fā)明還涉及通過(guò)對(duì)輸入圖像的像素值進(jìn)行內(nèi)插，在輸入圖像的基礎(chǔ)上產(chǎn)生輸出圖像的一種方法，該方法包括在輸入圖像的各個(gè)方向上選擇評(píng)價(jià)像素集合，該評(píng)價(jià)像素集合與將要內(nèi)插的輸出圖像的特定像素有關(guān)；通過(guò)比較所選的評(píng)價(jià)像素集合的子集的值計(jì)算各個(gè)方向的匹配誤差；在計(jì)算的匹配誤差的基礎(chǔ)上選擇特定的方向；在特定方向的基礎(chǔ)上產(chǎn)生內(nèi)插像素集合；在產(chǎn)生的內(nèi)插像素集合的基礎(chǔ)上計(jì)算該特定像素的像素值。
特定的內(nèi)插像素值是從該特定像素鄰域的一組像素值得到。為了得到質(zhì)量相對(duì)較好的內(nèi)插圖像，可以選擇屬于各個(gè)方向的鄰域集合中的一個(gè)特定鄰域的一組像素。選擇的判據(jù)是在該特定鄰域內(nèi)存在一個(gè)邊緣結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
這樣一種邊緣依賴型的內(nèi)插方案的實(shí)現(xiàn)可見(jiàn)于美國(guó)專(zhuān)利US6133957。該專(zhuān)利描述了一種產(chǎn)生多個(gè)額外像素的方法，其中為了在該圖像中的一個(gè)位置產(chǎn)生一個(gè)額外像素，該方法包括以下步驟計(jì)算多個(gè)測(cè)量信號(hào)，該信號(hào)表示各個(gè)定向和在相對(duì)于該位置的各方向中的像素集合的對(duì)之間的偏差的相應(yīng)測(cè)量；從該測(cè)量信號(hào)中評(píng)價(jià)和選擇，以確定最好的選擇方向；通過(guò)對(duì)該圖像中從屬于最好方向的像素進(jìn)行內(nèi)插產(chǎn)生額外的像素。每個(gè)測(cè)量信號(hào)傳遞一個(gè)偏差(variance)測(cè)量，并且指示測(cè)量該偏差所沿著的方向。在一個(gè)實(shí)施例中，偏差的測(cè)量包括相應(yīng)集合對(duì)的兩個(gè)集合中相應(yīng)像素的絕對(duì)差值(difference)之和。
在該當(dāng)前技術(shù)方法中，采用了在沿著期望方向的評(píng)估像素集合之間的單個(gè)差值，無(wú)法保證最小絕對(duì)差值是由于沿著該期望方向存在邊界。接近零的像素差值經(jīng)常會(huì)同時(shí)發(fā)生。通過(guò)應(yīng)用當(dāng)前技術(shù)的方法，發(fā)現(xiàn)內(nèi)插輸出圖像的質(zhì)量在包含細(xì)線和具有逐步變化的亮度值和不規(guī)則紋理的線的圖像部分很差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種圖像內(nèi)插單元，使輸出圖像的質(zhì)量相對(duì)更高。
本發(fā)明的這一目標(biāo)是通過(guò)開(kāi)頭一段所提到的圖像內(nèi)插單元的用于計(jì)算匹配誤差的計(jì)算裝置實(shí)現(xiàn)的，該計(jì)算裝置被安排計(jì)算在第一評(píng)價(jià)像素集合中的第一子集的第一值之間的第一差值，和在該第一評(píng)價(jià)像素集合的第二子集的第二值之間的第二差值，并且計(jì)算在該第一差值和第二差值之間的進(jìn)一步的差值。
因而根據(jù)本發(fā)明的該單元計(jì)算像素值的差值的差值?？紤]最少包含三個(gè)像素的集合來(lái)進(jìn)行評(píng)價(jià)。要適時(shí)的考慮相鄰像素的恒定值和恒定梯度以避免定向指示失敗。此外，即使在像素值中存在恒定梯度，單個(gè)像素的邊界寬度與邊界結(jié)構(gòu)的定向相比會(huì)給出最小偏差。進(jìn)一步的，對(duì)一兩個(gè)像素寬度的窄邊界，本發(fā)明描述的新方法在與邊界方向垂直的方向上給出最大的偏差。因此，本發(fā)明可以清楚的識(shí)別邊界結(jié)構(gòu)的真實(shí)方向。由于存在多于兩個(gè)像素子集來(lái)評(píng)價(jià)方向，所提出的方法在噪聲存在時(shí)魯棒性更強(qiáng)。
根據(jù)本發(fā)明的圖像內(nèi)插單元的一個(gè)實(shí)施例的特點(diǎn)在于，評(píng)價(jià)像素的集合包括在將要內(nèi)插的圖像特定像素的空間鄰域內(nèi)的輸入圖像的預(yù)定數(shù)目像素。
一組屬于一空間鄰域的像素形成了來(lái)探測(cè)邊界結(jié)構(gòu)的存在的評(píng)價(jià)像素集合。空間鄰域可以被固定在許多方向上，對(duì)空間鄰域的每個(gè)方向，一組像素構(gòu)成評(píng)價(jià)像素的候選者。對(duì)每個(gè)評(píng)價(jià)像素集合，計(jì)算每個(gè)方向的匹配誤差。空間鄰域的大小可以隨圖像中期望的邊界尺寸而變化。
根據(jù)本發(fā)明的圖像內(nèi)插單元的另一個(gè)實(shí)施例的特點(diǎn)在于，第一評(píng)價(jià)像素集合的第一子集包含來(lái)自第一行對(duì)的像素，第一評(píng)價(jià)像素集合的第二子集包含來(lái)自第二行對(duì)的像素，在圖像的將被內(nèi)插的特定像素附近，第一行對(duì)和第二行對(duì)有一個(gè)公共行。
本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)在于，在要內(nèi)插的特定像素的緊鄰鄰域中進(jìn)行像素值的比較，以確定邊界結(jié)構(gòu)的方向。比較在屬于要內(nèi)插的特定像素的鄰域的一個(gè)行對(duì)的相應(yīng)像素內(nèi)進(jìn)行。比較具有重疊行的行的子集保證了邊界結(jié)構(gòu)的連續(xù)性。在該實(shí)施例中，將內(nèi)插的像素上邊的兩行像素和其下邊的一行像素被用以作為評(píng)價(jià)。
依照本發(fā)明的圖像內(nèi)插單元的另一個(gè)實(shí)施例特征在于，第一匹配誤差是在第一評(píng)價(jià)像素集合的第二子集和包含第三行對(duì)的第三子集基礎(chǔ)上計(jì)算的，在圖像的將被內(nèi)插的特定像素附近，第二行對(duì)和第三行對(duì)又有一個(gè)公共行。
為了計(jì)算子集內(nèi)部的像素的差值，每個(gè)子集可以含有一個(gè)行對(duì)。對(duì)于差值測(cè)量的差值，可以要求兩個(gè)這樣的子集。每個(gè)匹配誤差可以是從圖像的將被內(nèi)插的特定元素附近的有公共行的三行像素獲得的差值測(cè)量的差值。在這個(gè)實(shí)施例中，將被內(nèi)插的像素的下邊的兩行像素以及上邊的一行像素被用作評(píng)價(jià)。
依照本發(fā)明的圖像內(nèi)插單元的另一個(gè)實(shí)施例的特征在于，第一匹配誤差是第一中間匹配誤差和第二中間匹配誤差的和，第一中間匹配誤差由第一子集和第二子集計(jì)算，第二中間匹配誤差由第二子集和第三子集計(jì)算。
通過(guò)將兩個(gè)匹配誤差相加，對(duì)三個(gè)點(diǎn)匹配誤差中的兩個(gè)求和得到最終的匹配誤差，其中可以區(qū)分四個(gè)像素長(zhǎng)的邊界結(jié)構(gòu)。
依照本發(fā)明的圖像內(nèi)插單元的另一個(gè)實(shí)施例的特征在于，第一匹配誤差是第一中間匹配誤差和第二中間匹配誤差的差，第一中間匹配誤差由第一子集和第二子集計(jì)算，第二中間匹配誤差由第二子集和第三子集計(jì)算。
當(dāng)進(jìn)行四個(gè)像素的比較時(shí)，匹配誤差可以是差值的差。
依照本發(fā)明的圖像內(nèi)插單元的另一個(gè)實(shí)施例的特征在于，用于選擇特定方向的選擇裝置被設(shè)置為基于為各個(gè)方向計(jì)算的匹配誤差的最小值來(lái)選擇該特定方向。
為了確定邊界結(jié)構(gòu)的方向，選擇對(duì)應(yīng)于該方向的最小匹配誤差是有利的。
依照本發(fā)明的圖像內(nèi)插單元的另一個(gè)實(shí)施例的特征在于，用于計(jì)算所述特定像素的像素值的計(jì)算裝置被設(shè)置為通過(guò)求內(nèi)插像素的集合像素值的平均值來(lái)計(jì)算該特定像素的像素值。
一旦建立起是內(nèi)插的良好候選的像素集合，內(nèi)插就可以從該像素集合進(jìn)行。特定像素的值用眾所周知的方法從該內(nèi)插像素集合中計(jì)算得到。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供第一段所描述的那種圖像處理設(shè)備，其提供相對(duì)高質(zhì)量的圖像輸出。
本發(fā)明該目的的實(shí)現(xiàn)是通過(guò)，用于計(jì)算匹配誤差的計(jì)算裝置被設(shè)置用于在第一評(píng)價(jià)像素集合的第一子集的第一值之間計(jì)算第一差值，以及在第一評(píng)價(jià)像素集合的第二子集的第二值之間計(jì)算第二差值，并且計(jì)算該第一差值和第二差值之間進(jìn)一步的差。
該圖像處理設(shè)備可以支持以下一種或多種圖像處理-視頻壓縮，即編碼，解碼，代碼轉(zhuǎn)換，-分辨率轉(zhuǎn)換和格式轉(zhuǎn)換，-隔行掃描到逐行掃描的轉(zhuǎn)換，-圖像放大/縮小。
該圖像處理設(shè)備還包括附加單元，如接收單元，處理單元和顯示單元。該圖像處理設(shè)備可以是電視機(jī)，個(gè)人計(jì)算機(jī)，機(jī)頂盒，VCR/VCP(盒式磁帶錄像機(jī)/播放機(jī))，衛(wèi)星調(diào)諧器，或DVD(數(shù)字通用光盤(pán))播放機(jī)/記錄設(shè)備。
本發(fā)明的又一目的是提出如第一段所定義的提供相對(duì)高質(zhì)量的內(nèi)插圖像的方法。
本發(fā)明該目的的實(shí)現(xiàn)是通過(guò)，計(jì)算第一匹配誤差包括在第一評(píng)價(jià)像素集合的第一子集的第一值之間計(jì)算第一差值，以及在第一評(píng)價(jià)像素集合的第二子集的第二值之間計(jì)算第二差值，并且計(jì)算該第一差值和第二差值之間進(jìn)一步的差。
參考下文所描述的實(shí)施例，本發(fā)明的這些和其它方面將得以闡述并變得顯而易見(jiàn)。


圖1是示出依照本發(fā)明的圖像內(nèi)插設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例的組件的功能框圖。
圖2是示出依照本發(fā)明的方法的步驟的流程圖。
圖3A是圖像一部分的示意性表示，其包括以行排列的像素、將被內(nèi)插的特定像素以及第一方向的鄰域內(nèi)的第一像素集合。
圖3B是圖像一部分的示意性表示，其包括以行排列的像素、將被內(nèi)插的特定像素以及第二方向的鄰域內(nèi)的第二像素集合。
圖3C是圖像一部分的示意性表示，其包括以行排列的像素、將被內(nèi)插的特定像素以及第三方向的鄰域內(nèi)的第三像素集合。
圖4是圖像一部分的示意性表示，其包括以行排列的像素、將被內(nèi)插的特定像素以及用以評(píng)價(jià)各匹配誤差的像素子集。
圖5示出了依照本發(fā)明的圖像處理設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
圖1是示出依照本發(fā)明的圖像內(nèi)插設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例的組件的功能框圖。選擇器100從外部源接收?qǐng)D像1。該圖像也可以在內(nèi)部產(chǎn)生，比如在盒式磁帶播放機(jī)或DVD播放機(jī)的情況下。選擇器100在輸入圖像中相對(duì)于將被內(nèi)插的像素的各個(gè)方向上選擇評(píng)價(jià)像素的幾個(gè)集合。為了得到邊緣依賴的內(nèi)插，在相對(duì)于將被內(nèi)插的特定像素的各個(gè)方向的不同鄰域內(nèi)選擇評(píng)價(jià)像素的集合。通過(guò)比較該評(píng)價(jià)像素集合的子集的像素值，計(jì)算機(jī)110使用所選擇的集合101來(lái)計(jì)算各個(gè)方向上的匹配誤差。使用像素值的一個(gè)函數(shù)來(lái)計(jì)算匹配誤差。將相對(duì)于屬于不同鄰域的幾組像素來(lái)計(jì)算多個(gè)這樣的匹配誤差，該不同鄰域?qū)?yīng)于將被內(nèi)插的特定像素的不同方向。將計(jì)算得到的匹配誤差111傳送到選擇器120?？梢赃x擇匹配誤差的函數(shù)，使得最小匹配誤差對(duì)應(yīng)于所選鄰域內(nèi)的邊界結(jié)構(gòu)的方向。在匹配誤差的基礎(chǔ)上，選擇器120選擇一個(gè)特定的方向。產(chǎn)生器130使用所選擇的方向121產(chǎn)生內(nèi)插像素集合131。通過(guò)在沿著邊界結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)方向的鄰域內(nèi)選擇一組像素來(lái)調(diào)節(jié)內(nèi)插，可以得到質(zhì)量好的輸出圖像。內(nèi)插器140使用內(nèi)插像素的集合131計(jì)算將被內(nèi)插的特定像素141?？梢允褂脦追N標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)中的一個(gè)來(lái)進(jìn)行內(nèi)插。
圖2描繪了依照本發(fā)明的圖像內(nèi)插方法包括的步驟。在第一步200中，接收輸入圖像1，并且將其再分配給具有空白空間的格柵，該空白空間是必須內(nèi)插像素的地方。第二步210中，選擇將被內(nèi)插的特定像素，且定義鄰域和評(píng)價(jià)像素的集合。步驟220中，計(jì)算出對(duì)應(yīng)于每個(gè)評(píng)價(jià)像素集合的匹配誤差集合。步驟230中，從該匹配誤差集合中選擇出一個(gè)特定匹配誤差以及對(duì)應(yīng)于該特定匹配誤差的一個(gè)特定方向。步驟240中，選擇出一個(gè)特定方向的內(nèi)插像素集合，步驟250在被選擇的該內(nèi)插像素集合的基礎(chǔ)上計(jì)算出新的像素。對(duì)每個(gè)要內(nèi)插的像素從第一步200處重復(fù)上述過(guò)程。直至沒(méi)有將被內(nèi)插的像素剩下(步驟260)，過(guò)程結(jié)束(步驟270)。
在圖3A、3B和3C中，描述了圖像一部分的示意性表示，其包括以行排列的像素、將被內(nèi)插的特定像素以及三個(gè)不同方向的三個(gè)不同鄰域中的像素集合。
圖3A所示的是在第一方向50的第一鄰域300中將被內(nèi)插的特定像素10。屬于第一鄰域的像素可被視為第一內(nèi)插像素集合。
圖3B所示的是在第二方向60的第二鄰域310中將被內(nèi)插的特定像素10。屬于第二鄰域310的像素可被視為第二評(píng)價(jià)像素集合。
圖3C所示的是在第三方向70的第三鄰域320中將被內(nèi)插的特定像素10。屬于第三鄰域320的像素可被視為第三評(píng)價(jià)像素集合。
圖A、3B和3C顯示的是示例圖像的一部分，其中笛卡兒坐標(biāo)系的坐標(biāo)(x，y)可被假定與將被內(nèi)插的像素10一致。實(shí)線正方形表示原始像素，虛線正方形表示將被內(nèi)插的像素。屬于第一對(duì)相鄰行350和360的像素的坐標(biāo)分別表示為(y-3)和(y-1)。相應(yīng)的，屬于第二對(duì)相鄰行370和380的像素的坐標(biāo)分別表示為(y+1)和(y+3)。(x，y)右邊的像素具有逐漸增大的橫坐標(biāo)值，左邊的則具有逐漸減小的橫坐標(biāo)值。位置(x，y)處單個(gè)像素的值表示為F(x，y)。F(x，y)在單色圖像的情況下可以是單個(gè)亮度值，在彩色圖像的情況下可以是幾種表示中的任何一種，如RGB(紅，綠，藍(lán))或HSI(色彩，飽和度，亮度)。像素的方向由變量L表示，L的值可以是...，-2，-1，0，+1，+2，...之一。在圖3A、3B、3C中對(duì)應(yīng)于L＝0，+1，-1的方向分別表示為50，60，70。鄰域可以包含x方向上的一條像素帶(x+j)，j可以是-M到+M范圍內(nèi)的整數(shù)值，因此覆蓋了(2M+1)個(gè)像素的像素帶。這樣的排列保證了鄰域的像素帶對(duì)于其方向軸是對(duì)稱排列的。
圖4是圖像一部分的示意性表示，其包含將被內(nèi)插的特定像素、像素的子集以及用以評(píng)價(jià)各個(gè)匹配誤差的像素行排列。
圖4示出了圖3A的附加細(xì)節(jié)。落入鄰域300的評(píng)價(jià)像素集合被進(jìn)一步分為第一子集400、第二子集410和第三子集420。三個(gè)子集分別包含第一對(duì)相鄰行350和360，第二對(duì)相鄰行360和370，第三對(duì)相鄰行370和380。子集中的各對(duì)像素值被比較來(lái)計(jì)算匹配誤差。可以不同的方式使用子集400、410和420中的比較值來(lái)計(jì)算匹配誤差。
匹配誤差可通過(guò)比較第一對(duì)相鄰行350和360、第二對(duì)相鄰行360和370、第三對(duì)相鄰行370和380中的各個(gè)像素對(duì)，以多種方式計(jì)算得到。
接下來(lái)介紹計(jì)算匹配誤差的多個(gè)可能方法中的三種方法。
第一種計(jì)算匹配誤差的方法是通過(guò)計(jì)算第一子集400中像素對(duì)的相應(yīng)像素值之間的第一差值，第二子集410中像素對(duì)的相應(yīng)像素值之間的第二差值，以及計(jì)算該第一差值和第二差值之間的進(jìn)一步的差。為了將每個(gè)差值映射為正數(shù)，在優(yōu)選實(shí)施例中采用差值的絕對(duì)值(|·|)，但是也可以用平方函數(shù)(·)2，或其它有類(lèi)似特征的函數(shù)。為比較方便，可以將這樣得到的最終差值相加成一個(gè)數(shù)值。
通過(guò)計(jì)算第一子集400中像素值的第一差值、第二子集410中像素值的第二差值以及該第一差值和第二差值的進(jìn)一步的差來(lái)計(jì)算匹配誤差ME(L)的公式如下ME(L)=Σj=-MM|((F(x+3L+j,y-3)-F(x+L+j,y-1))-(F(x+L+j,y-1)-F(x-L+j,y+1))|---(1)]]>ME(L)=Σj=-MM|F(x+3L+j,y-3)-2F(x+L+j,y-1))+F(x-L+j,y+1)|---(2)]]>計(jì)算匹配誤差的第二種方法是通過(guò)計(jì)算第二子集410中像素對(duì)的相應(yīng)像素值之間的第一差值，第三子集420中像素對(duì)的相應(yīng)像素值之間的第二差值，以及計(jì)算該第一差值和第二差值之間進(jìn)一步的差。該匹配誤差通過(guò)下面公式的計(jì)算獲得ME(L)=Σj=-MM|F(x+L+j,y-1)-2F(x-L+j,y+1)+F(x-3L+j,y+3)|---(3)]]>第三種計(jì)算匹配誤差的方法是通過(guò)求從第一和第二子集400，410得到的第一匹配誤差，以及從第二和第三子集410，420得到的第二匹配誤差的和。因此最終的匹配誤差是通過(guò)一次考慮三個(gè)像素差值得到的兩個(gè)中間匹配誤差的和。這樣計(jì)算的最終匹配誤差由下面的公式給出ME(L)=Σj=-MM(|F(x+3L+j,y-3)-2F(x+L+j,y-1))+F(x-L+j,y+1)|+---(4)]]>(|F(x+L+j,y-1)-2F(x+j,y+1)+F(x-3L+j,y+3)|)]]>ME(L)=Σj=-Mj=M(|F(x+2L+j,y-3)-2F(x+j,y-1)+F(x-2L+j,y+1)|+---(5)]]>|F(x+2L+j,y-1)-2F(x+j,y+1)+F(x-2L+j,y+3)|)]]>公式(4)和(5)都表示的是從第一和第二子集(400，410)、第二和第三子集(410，420)獲得的兩個(gè)中間匹配誤差的和。在公式(4)中，是所選鄰域的軸的方向線，與執(zhí)行所述評(píng)價(jià)且通過(guò)將被內(nèi)插的特定像素的方向線一致。在公式(5)中，所選鄰域的軸與執(zhí)行評(píng)價(jià)的方向線不一致，但是與之平行。公式(5)中，與所選鄰域的軸相比，該方向線偏移了一個(gè)像素的寬度?？梢允褂萌魏螖?shù)目的這種可能偏差。
計(jì)算匹配誤差的第四方法是計(jì)算從第一和第二子集(400，410)得到的匹配誤差從第三和第四子集(410，420)得到的匹配誤差的進(jìn)一步的差。因此，沿著一個(gè)方向上的四個(gè)像素的集合被考慮進(jìn)計(jì)算。從本質(zhì)上講，對(duì)四個(gè)像素長(zhǎng)的鄰域的測(cè)量可以導(dǎo)致對(duì)差值的差的進(jìn)一步差。這種情況下匹配誤差ME(L)由下面公式給出ME(L)=Σj=-MM(|F(x-3L+j,y+3)+3F(x+L+j,y-1)-3F(x-L+j,y+1)-F(x+3L+j,y-3)|---(6)]]>在本例中，所選鄰域的軸與執(zhí)行評(píng)價(jià)的方向線一致。對(duì)四個(gè)像素的例子，存在公式(4)和(5)所提到的偏差也是可能的。
完成各個(gè)方向上的匹配誤差計(jì)算后，在這些匹配誤差之中進(jìn)行比較以選擇局部最小值。發(fā)現(xiàn)最小值的優(yōu)選方法如下。考慮L個(gè)值的集合的匹配誤差集合。首先將垂直方向(L＝0)與最近的方向(L＝±1)進(jìn)行比較。如果ME(0)＜ME(1)＜ME(-1)，那么垂直方向是局部最小，因此內(nèi)插的最佳方向是(D＝0)。如果ME(0)不是最小值，接著比較ME(1)和ME(-1)，在該方向上繼續(xù)比較，直到發(fā)現(xiàn)最小值和確定方向。
像素的內(nèi)插可以從所確定方向的像素集合專(zhuān)門(mén)計(jì)算得到，或者從所確定方向及其垂直方向的像素的混合計(jì)算得到。此種情況下典型的內(nèi)插公式為Fnew＝α·(F(x+D，y-1)+F(x-D，y+1))/2+(1-α)(F(x，y-1)+F(x，y+1))/2..(7)式中F(x+D，·)表示D方向的像素值，F(xiàn)(x，·)表示垂直方向的像素值。
如公式(7)所示，方向置信度α用于混合的比值。方向置信度α通過(guò)含有變量D，ME(D)和ME(0)的置信度測(cè)量函數(shù)來(lái)確定，此處D是已確定的方向，ME(D)和ME(0)分別指在已確定方向及其垂直方向上的匹配誤差。
與當(dāng)前技術(shù)方法不同，本發(fā)明所提出的方法可以沿著一個(gè)恒定的梯度檢測(cè)并正確內(nèi)插。該內(nèi)插單元能夠很好的處理恒定像素值和恒定像素值梯度。該平均方差(MSE)值優(yōu)于當(dāng)前技術(shù)方法。
圖5是依照本發(fā)明的圖像處理設(shè)備500的示意圖，包括-用于接收表示輸入圖像的信號(hào)501的接收裝置510；-與圖1聯(lián)合描述的圖像內(nèi)插單元520；-用以顯示輸出圖像的任意顯示裝置530。
信號(hào)501可以是通過(guò)天線或電纜接收的廣播信號(hào)，也可以是來(lái)自儲(chǔ)存設(shè)備如VCR(盒式磁帶錄像機(jī))或數(shù)字通用光盤(pán)DVD的信號(hào)。信號(hào)在輸入連接器510提供。圖像處理設(shè)備500可以是，例如，機(jī)頂盒，衛(wèi)星調(diào)諧器，VCR播放機(jī)，DVD播放機(jī)或記錄機(jī)。圖像處理設(shè)備優(yōu)選包含諸如硬盤(pán)的儲(chǔ)存裝置，或移動(dòng)介質(zhì)比如光盤(pán)上的存儲(chǔ)裝置。輸出圖像可以顯示或傳送到另外的設(shè)備上，如有線的、無(wú)線的或互聯(lián)網(wǎng)的廣播系統(tǒng)。圖像處理設(shè)備500也可以應(yīng)用在電影制片廠或廣播公司。
應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是，上述實(shí)施例用于舉例說(shuō)明而不是限制本發(fā)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員在不偏離所附權(quán)利要求的情況下可以設(shè)計(jì)出替代實(shí)施例。在權(quán)利要求書(shū)中，任何放在括號(hào)中的參考符號(hào)不應(yīng)被解讀為對(duì)權(quán)利要求的限制。詞包括不排除存在多個(gè)這樣的元件。本發(fā)明可以通過(guò)包含幾個(gè)不同元件的硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可以通過(guò)合適編程的計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。在列舉若干裝置的單元權(quán)利要求中，這些裝置中的若干可以通過(guò)一個(gè)或相同的硬件項(xiàng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。第一、第二、第三等詞匯的使用不表示任何順序。這些詞匯可被解釋為名字。
權(quán)利要求
1.一種通過(guò)對(duì)輸入圖像的像素值進(jìn)行內(nèi)插在輸入圖像的基礎(chǔ)上產(chǎn)生輸出圖像的圖像內(nèi)插單元，該圖像內(nèi)插單元包括用于選擇輸入圖像中各個(gè)方向(50，60，70)上的評(píng)價(jià)像素集合的選擇裝置，該評(píng)價(jià)像素集合與要內(nèi)插的輸出圖像的特定像素(10)有關(guān)；用于通過(guò)比較所選的評(píng)價(jià)像素集合的子集(400，410，420)的值來(lái)計(jì)算各個(gè)方向的匹配誤差的計(jì)算裝置；用于基于計(jì)算的匹配誤差選擇特定的方向的選擇裝置；用于在特定方向的基礎(chǔ)上產(chǎn)生內(nèi)插像素的集合的產(chǎn)生裝置；用于在產(chǎn)生的內(nèi)插像素集合的基礎(chǔ)上計(jì)算該特定像素的像素值的計(jì)算裝置，其特征在于，計(jì)算匹配誤差的計(jì)算裝置被安排計(jì)算在第一評(píng)價(jià)像素集合的第一子集(400)的第一值之間的第一差值，和在該第一評(píng)價(jià)像素集合(300)的第二子集(410)的第二值之間的第二差值，并且計(jì)算在該第一差值和第二差值之間的進(jìn)一步的差值。
2.如權(quán)利要求1所述的圖像內(nèi)插單元，其中評(píng)價(jià)像素集合包括在將被內(nèi)插的圖像的特定像素(10)的空間鄰域內(nèi)的輸入圖像的預(yù)定數(shù)目的像素。
3.如權(quán)利要求1或2所述的圖像內(nèi)插單元，其中第一評(píng)價(jià)像素集合(300)的第一子集(400)包含來(lái)自第一行對(duì)(350，360)的像素，第一評(píng)價(jià)像素集合(300)的第二子集(410)包含來(lái)自第二行對(duì)(360，370)的像素，在將被內(nèi)插的圖像的特定像素附近，第一行對(duì)和第二行對(duì)有個(gè)公共行(360)。
4.如權(quán)利要求3所述的圖像內(nèi)插單元，其中第一區(qū)配誤差是在第一評(píng)價(jià)像素集合的第二子集(410)和第三子集(420)的基礎(chǔ)上計(jì)算的，該第三子集包含第三行對(duì)(470，480)的像素，在將被內(nèi)插的圖像的特定像素附近，第二和第三行對(duì)有另一個(gè)公共行(470)。
5.如權(quán)利要求4所述的圖像內(nèi)插單元，其中第一匹配誤差是第一中間匹配誤差和第二中間匹配誤差的和，第一中間匹配誤差在第一子集(400)和第二子集(410)之間計(jì)算，第二中間匹配誤差在第二子集(410)和第三子集(420)之間計(jì)算。
6.如權(quán)利要求4所述的圖像內(nèi)插單元，其中第一匹配誤差是第一中間匹配誤差和第二中間匹配誤差的差，第一中間匹配誤差在第一子集(400)和第二子集(410)之間計(jì)算，第二中間匹配誤差在第二子集(410)和第三子集(420)之間計(jì)算。
7.如權(quán)利要求1所述的圖像內(nèi)插單元，其中用于選擇特定方向的選擇裝置被安排在為各個(gè)方向計(jì)算的匹配誤差的最小值的基礎(chǔ)上，選擇該特定的方向。
8.如權(quán)利要求1所述的圖像內(nèi)插單元，其中用于計(jì)算所述特定像素的像素值的計(jì)算裝置被安排通過(guò)對(duì)內(nèi)插像素集合的像素值求平均來(lái)計(jì)算特定像素的像素值。
9.一種圖像處理設(shè)備(500)，包括用于接收對(duì)應(yīng)于輸入圖像序列的信號(hào)的接收裝置(510)；如權(quán)利要求1所述的用于在一個(gè)輸入圖像的基礎(chǔ)上產(chǎn)生輸出圖像的圖像內(nèi)插單元(520)。
10.一種通過(guò)對(duì)輸入圖像的像素值進(jìn)行內(nèi)插在輸入圖像的基礎(chǔ)上產(chǎn)生輸出圖像的方法，該方法包括在輸入圖像的各個(gè)方向上選擇評(píng)價(jià)像素集合，該評(píng)價(jià)像素集合與將要內(nèi)插的輸出圖像的特定像素有關(guān)；通過(guò)比較所選的評(píng)價(jià)像素集合的子集的值計(jì)算各個(gè)方向的匹配誤差；在計(jì)算的匹配誤差的基礎(chǔ)上選擇特定的方向；在特定方向的基礎(chǔ)上產(chǎn)生內(nèi)插像素集合；在產(chǎn)生的內(nèi)插像素集合的基礎(chǔ)上計(jì)算該特定像素的像素值，其特征在于，計(jì)算第一匹配誤差包括計(jì)算在第一評(píng)價(jià)像素集合的第一子集的第一值之間的第一差值，和在該第一評(píng)價(jià)像素集合的第二子集的第二值之間的第二差值，并且計(jì)算在該第一差值和第二差值之間的進(jìn)一步的差值。
全文摘要
本發(fā)明涉及通過(guò)對(duì)輸入圖像的像素值進(jìn)行內(nèi)插，在輸入圖像的基礎(chǔ)上產(chǎn)生輸出圖像的一種裝置、方法和圖像處理設(shè)備。本發(fā)明提出了一種邊緣依賴內(nèi)插方案，其中首先計(jì)算在將要內(nèi)插的特定像素(10)的各方向上的不同鄰域內(nèi)的像素集合的匹配誤差。對(duì)像素值子集(400，410，420)的比較被用做計(jì)算匹配誤差的函數(shù)。選擇一個(gè)匹配誤差及相應(yīng)的方向，且使用所選方向上的像素進(jìn)行特定像素的內(nèi)插操作。
文檔編號(hào)G06T3/40GK101027691SQ200580032513
公開(kāi)日2007年8月29日 申請(qǐng)日期2005年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月24日
發(fā)明者H·W·P·范德海登, E·B·貝勒斯, R·J·舒坦, H·何 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司