專(zhuān)利名稱(chēng)：圖像縮放方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及數(shù)據(jù)處理，并且更加具體地涉及計(jì)算效率高的數(shù)據(jù) 信號(hào)再采樣和圖像縮放方法及裝置。
背景技術(shù)：
電子圖像管理和顯示在過(guò)去十年間迅猛增長(zhǎng)，并且今天可以在繁多的 不同媒體再現(xiàn)機(jī)器和器材上觀看數(shù)字照片、電影、電視節(jié)目和其它多媒 體視頻和圖像源。傳統(tǒng)上，這些機(jī)器是計(jì)算機(jī)，但是今天可以使用便攜
式和手持裝置，比如膝上型計(jì)算機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、專(zhuān)用媒體 播放器和移動(dòng)電話，來(lái)觀看圖像和視頻。這些圖像管理和再現(xiàn)裝置在它 們的圖像處理和顯示能力方面大相徑庭。例如，可用于不同圖像再現(xiàn)裝 置的顯示屏幕的范圍可以從一些移動(dòng)電話中的相對(duì)較小的屏幕尺寸到 PDA和某些移動(dòng)電話型號(hào)中的中等大小的屏幕再到可以在計(jì)算機(jī)和膝上 型計(jì)算機(jī)上找到的相對(duì)較大的屏幕。
由于這些不同的能力，圖像縮放變成了再現(xiàn)終端(尤其是移動(dòng)終端) 多媒體能力的基本部分，并且是很至關(guān)重要的部分。例如，在試圖觀看 大于屏幕(在像素或圖像元素方面)的JPEG (聯(lián)合圖片專(zhuān)家組)圖像的
時(shí)候，或者在顯示對(duì)于屏幕而言格式過(guò)大或過(guò)小的視頻序列的時(shí)候，經(jīng) 常執(zhí)行圖像縮放。
即使移動(dòng)終端和電話上屏幕的分辨率正在快速提高，這些終端的照相 機(jī)分辨率卻提高得不怎么快。此外，其它裝備有照相機(jī)的裝置，比如數(shù) 碼照相機(jī)，具有高得多的分辨率水平的照相機(jī)分辨率。這意味著存在著 縮減(縮小)圖像的需求，并且這一需求在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)會(huì)進(jìn)一步增長(zhǎng)。 由于與屏幕分辨率相比，視頻電話中使用的尺寸更加取決于帶寬要求，
因此認(rèn)為尺寸比屏幕分辨率增長(zhǎng)得緩慢是有道理的。因而，在不遠(yuǎn)的將 來(lái)，如果人們想要得到全屏幕視頻電話，那么將會(huì)需要擴(kuò)增(放大)算 法。
今天，存在有不同的圖像縮放算法，在較為簡(jiǎn)單的算法當(dāng)中有一種最 近鄰算法。例如在LG U8110移動(dòng)電話中使用了最近鄰技術(shù)。然而，這些較為簡(jiǎn)單的縮放技術(shù)的缺陷在于圖像質(zhì)量低和引入圖像偽像。例如，上 面提到的移動(dòng)電話中的最近鄰縮放會(huì)導(dǎo)致清晰可見(jiàn)的錯(cuò)位
(pixilation)和抗混淆(ant i-a 1 ias ing )偽像。
在縮放時(shí)間、存儲(chǔ)器需求和功率消耗(所有這些在諸如移動(dòng)電話之類(lèi) 的輕薄客戶機(jī)中都是稀缺的)方面，以更加正確或不易發(fā)生錯(cuò)誤的方式
縮放圖像是比較費(fèi)資源和費(fèi)力的。
對(duì)于圖像縮減而言，通過(guò)重復(fù)執(zhí)行預(yù)濾波(例如箱式濾波)來(lái)減半圖 像分辨率，直到它小于目標(biāo)分辨率的兩倍，來(lái)達(dá)到在質(zhì)量和復(fù)雜度之間 的合理折衷。然后可以執(zhí)行雙線性內(nèi)插來(lái)將圖像精確地縮減到目標(biāo)分辨 率。例如，如果原始圖像的大小為1024 x 768像素并且目標(biāo)大小為176 x
144像素，則預(yù)濾波512 x 384和256 x 192兩個(gè)步驟對(duì)圖像進(jìn)行平均。在 此之后，可以執(zhí)行雙線性濾波來(lái)從256 x 192到176 x 144。
然而，圖像質(zhì)量在進(jìn)行箱式濾波和雙線性內(nèi)插的時(shí)候難免受到偽像的 影響。取決于最后一個(gè)雙線性濾波步驟將圖像減小(縮減)了多少，結(jié) 果得到的圖像可能會(huì)變得模糊不清(如果接近于預(yù)濾波的圖像分辨率) 或者表現(xiàn)出混淆偽像(如果與預(yù)濾波的圖像分辨率相差較遠(yuǎn))。
從數(shù)學(xué)的角度講，放大或縮小圖像的理想方式是使用s i n c函數(shù)重構(gòu)圖 像。如果原始圖像信號(hào)是帶寬有限的，則利用sinc函數(shù)進(jìn)行的放大可以 完美地重構(gòu)原始信號(hào)。因而，為了創(chuàng)建"完美的"圖像縮放算法，使用s inc 濾波器濾波圖像就應(yīng)該足夠了。然而，就這種辦法而言，有兩個(gè)主要問(wèn) 題。首先，sinc濾波器非常長(zhǎng)，因?yàn)樗鼈兊奈膊颗cl/x成比例地逐漸減
小。這意味著所使用.的濾波器必然非常長(zhǎng)并且包括很多濾波器系數(shù)，這 給出了一種效率低下且計(jì)算花銷(xiāo)巨大的實(shí)現(xiàn)方式。其次，即使可以計(jì)算 這些長(zhǎng)的濾波器，最終結(jié)果可能看起來(lái)也完全不是很好。這是因?yàn)閳D像 信號(hào)實(shí)際上不是帶寬有限的。例如，sinc濾波器將會(huì)把陡峭邊緣理解為 實(shí)際上是在該邊緣前后波動(dòng)的環(huán)形圖案，因?yàn)檫@是符合數(shù)據(jù)的僅僅經(jīng)過(guò) 放大的帶寬有限信號(hào)。這簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)看起來(lái)不好，并且出于這一原因，在 圖像縮放領(lǐng)域中， 一般不使用sinc濾波器。
Mitchell和Netravali [l]纟合出了一種雙三次濾波器，與sinc濾波器相 比，這種濾波器會(huì)得出在視覺(jué)上更加有吸引力的縮放圖像。他們的雙三 次濾波器實(shí)現(xiàn)起來(lái)的計(jì)算成本也比sinc函數(shù)低。然而，即使復(fù)雜度比傳 統(tǒng)的sinc濾波低，雙三次濾波器仍然是繁瑣和復(fù)雜的，足以成為計(jì)算上
12的問(wèn)題，尤其是對(duì)于具有有限圖像處理和存儲(chǔ)能力以及有限電力的輕薄 客戶才幾而言更是如此。
因而，存在著對(duì)計(jì)算成本比現(xiàn)有技術(shù)的高質(zhì)量技術(shù)低而又依然提供足 夠的圖像質(zhì)量的圖像縮放算法的需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)方案的這些和其它缺陷。
本發(fā)明的總體目的是提供 一種計(jì)算效率高的數(shù)據(jù)信號(hào)再采樣和圖像縮放。
這一和其它目的是通過(guò)所附專(zhuān)利權(quán)利要求限定的發(fā)明來(lái)滿足的。 簡(jiǎn)要地講，本發(fā)明在一個(gè)具體方面涉及圖像縮放，其中將在第一個(gè)維
度上(行或列)具有原始分辨率為N。的圖像縮放為第一個(gè)維度上具有相
應(yīng)目標(biāo)分辨率為NT的縮放圖像。該圖像縮放涉及提供包括a個(gè)濾波器的
濾波器組。這個(gè)數(shù)字a等于目杯分辨率Nt與原始分辨率N。和目標(biāo)分辨率NT
的7>分母(common denominator) k的商。jt匕夕卜，該乂>分母1<是大于——的
正數(shù)。原始N。和目標(biāo)NT之間具有因而的關(guān)系，能夠在處理和濾波圖像的
行和/或列的時(shí)候?qū)崿F(xiàn)濾波器的循環(huán)再利用。因而，在濾波行或列的圖
像元素時(shí)，所提供的濾波器組的給定濾波器將被使用至少兩次，并且因
此必須要確定的不同濾波器的數(shù)量將會(huì)大幅減少。
因此，當(dāng)處理圖像中圖像元素的至少一個(gè)一維陣列時(shí)，即，處理至少
一行或列時(shí)，對(duì)于所述濾波器組中的各個(gè)濾波器，通過(guò)使用濾波器濾波 至少 一個(gè)一維陣列中的一組至少一個(gè)圖像元素，形成所述縮放圖像的經(jīng)
濾波圖像元素。然后對(duì)該至少一個(gè)一維陣列重復(fù)進(jìn)行這一圖像元素形成 高達(dá)k次，以形成縮放圖像的縮放圖像元素一維陣列。
在一個(gè)說(shuō)明性的例子中，將原始分辨率或大小為M。xN。圖像元素的圖 像縮放為分辨率為MTxNT的縮放圖像。按照現(xiàn)有技術(shù)的解決方案，這會(huì) 要求奸算NtX (M。+Mt)個(gè)應(yīng)波器。假設(shè)M^200,Nj300,Mfl50,N產(chǎn)225 ,于是 在應(yīng)用現(xiàn)有技術(shù)的教導(dǎo)時(shí)，為了縮放圖像，應(yīng)該計(jì)算78750個(gè)濾波器。
明顯不同地，按照本發(fā)明的濾波器的循環(huán)再利用僅僅采用每行a個(gè)不 同的濾波器和每列-個(gè)不同的濾波器，其中c^NT/k, / =MT/1, k是N。和NT 的公分母，1是M。和Mt的公分母。這意味著，在這個(gè)說(shuō)明性的例子中，每 行采用三個(gè)不同的濾波器，并且各個(gè)濾波器將會(huì)沿著行被采用50次。相
13應(yīng)地，每列將采用3個(gè)不同的濾波器并且沿著行將被使用75次。此外， 可以對(duì)所有行使用同樣的3個(gè)濾波器，并且同樣3個(gè)濾波器可以類(lèi)似地用 于所有列。因而，在優(yōu)選實(shí)現(xiàn)方式中，在這個(gè)說(shuō)明性的例子中僅僅需要 計(jì)算《 + "=6個(gè)濾波器，這構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)的濾波器計(jì)算量的不到千分之 0. 1。
因此本發(fā)明從根本上減少了在縮放圖像時(shí)必須計(jì)算的濾波器的數(shù)量， 這導(dǎo)致計(jì)算工作量和復(fù)雜度得到降低。
也可以為數(shù)據(jù)信號(hào)(比如音頻數(shù)據(jù)信號(hào)、圖像數(shù)據(jù)信號(hào)(如前面所公 開(kāi)的)等)的有效濾波或再采樣采用本發(fā)明的這些教導(dǎo)。數(shù)據(jù)信號(hào)具有 原始采樣率N。并且對(duì)其進(jìn)行再采樣，以形成具有目標(biāo)采樣率NT的再采樣 數(shù)據(jù)信號(hào)。數(shù)據(jù)信號(hào)再采樣牽涉到提供包括a個(gè)濾波器的濾波器組。這 個(gè)數(shù)字a等于目標(biāo)采樣率NT與原始采樣率N。和目標(biāo)采樣率NT的公分母k的 商。此外，該公分母k是大于一的正數(shù)。此后，針對(duì)濾波器組中的各個(gè) 濾波器并且通過(guò)使用濾波器對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)中的 一 組至少 一 個(gè)采樣進(jìn)行濾 波來(lái)形成再采樣數(shù)據(jù)信號(hào)的經(jīng)濾波采樣。對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)重復(fù)進(jìn)行采樣形成 和采樣組濾波高達(dá)k次，優(yōu)選地是k次，以形成再采樣數(shù)據(jù)信號(hào)。
在閱讀了下面的本發(fā)明實(shí)施方式的說(shuō)明時(shí)，將會(huì)認(rèn)識(shí)到本發(fā)明所提供 的其它優(yōu)點(diǎn)。


通過(guò)結(jié)合附圖參考下面的描述，本發(fā)明連同它的其它目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì) 得到最佳理解，其中
圖1是圖解說(shuō)明按照本發(fā)明的實(shí)施方式的圖像縮放方法的流程圖2是圖解說(shuō)明按照本發(fā)明的另 一 種實(shí)施方式的圖像縮放方法的流程
圖3是圖解說(shuō)明按照本發(fā)明的再另 一種實(shí)施方式的圖像縮放方法的流 程圖4是圖解說(shuō)明按照本發(fā)明的再此外另 一種實(shí)施方式的圖像縮放方法 的流程圖5A到5C示意性地圖解說(shuō)明將圖像(圖5A)經(jīng)由部分縮放圖像(圖5B) 縮減為縮減圖像(圖5C);
圖6是示意性圖解說(shuō)明按照本發(fā)明的濾波器周期性和循環(huán)利用的圖；圖7A示意性地圖解說(shuō)明通過(guò)按照第一種實(shí)施方式的圖像剪裁的圖像
縮減；
圖7B示意性地圖解說(shuō)明通過(guò)按照第二種實(shí)施方式的圖像剪裁的圖像 縮減；
圖7C示意性地圖解說(shuō)明通過(guò)按照第一種實(shí)施方式的圖像邊界添加的 圖像縮減；
圖7D示意性地圖解說(shuō)明通過(guò)按照第二種實(shí)施方式的圖像邊界添加的 圖像縮減；
圖8是圖解說(shuō)明圖1的圖像縮放方法的附加步驟的流程圖； 圖9是圖解說(shuō)明采用圖像剪裁的圖像縮放實(shí)施方式的流程圖； 圖10是圖解說(shuō)明采用圖像邊界添加的圖像縮放實(shí)施方式的流程圖； 圖11是圖解說(shuō)明圖1的圖像縮放方法的附加步驟的流程圖； 圖12是按照本發(fā)明的實(shí)施方式的圖像縮放器的示意性框圖； 圖13是圖12中的圖像縮放器的濾波器組提供器的實(shí)施方式的示意性 框圖14是按照本發(fā)明的另 一種實(shí)施方式的圖像縮放器的示意性框圖；和 圖15是按照本發(fā)明的實(shí)施方式的圖像處理裝置的示意性框圖。
具體實(shí)施例方式
在全部附圖中，將為相應(yīng)或相同的要素使用相同的附圖標(biāo)記。 本發(fā)明在某一方面涉及圖像縮放并且提供因而 一種計(jì)算效率高而又 依然獲得良好圖像質(zhì)量的圖像縮放。由于與提供相當(dāng)圖像質(zhì)量的現(xiàn)有技 術(shù)縮放方案相比，本發(fā)明的圖像縮放的計(jì)算成本要低得多，因此本發(fā)明 能夠在具有有限處理能力、存儲(chǔ)裝置和/或電力供應(yīng)的用戶終端和圖像 處理儀器中有利地實(shí)現(xiàn)并且能夠有利地應(yīng)用于這些用戶終端和圖像處 理儀器。因而，本發(fā)明的圖像縮放尤其適合于在輕薄客戶機(jī)中實(shí)現(xiàn)，比 如膝上型計(jì)算機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)和移動(dòng)電話。然而，其它的圖 像處理儀器，比如計(jì)算機(jī)以及專(zhuān)用圖像處理和顯示器材，也可以受益于 本發(fā)明的教導(dǎo)。
在下文中，將會(huì)針對(duì)縮放原始圖像以提供縮放圖像來(lái)更加詳細(xì)地描述 本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)按照本文使用的那樣寬泛地解釋圖像，并且涵蓋了任何單 一圖像或圖像序列，比如視頻中的圖像序列。圖像可以具有1D、 2D或3D
15圖4象或紋理(texture)的形式，比如照片、游戲型紋理、文本、圖畫(huà) 或任何其它類(lèi)型的圖像。圖像還包含多維數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，比如4D、 5D或6D結(jié)構(gòu)。
按照本發(fā)明，可以將圖像看作是由多個(gè)圖像元素組成的。這一圖像元 素可以是(1D、 2D、 3D)紋理的紋元(texel )(紋理元素)、(1D或 2D)圖像的像素或3D圖像的體素(體積元素)。 一般來(lái)說(shuō)，圖像元素由 某些圖像元素屬性表征，比如顏色值。組成圖像的這些圖像元素的數(shù)量 一般表示圖像的大小或分辨率。例如，1024 x 768圖像包括1024行圖像 元素(每行768個(gè)圖像元素)和768列圖像元素(每列1024個(gè)圖像元素)。
在本發(fā)明中，將原始大小或分辨率為M。 x N。圖像元素的圖像縮放為目 標(biāo)分辨率為MTxNT的縮放圖像。在這個(gè)上下文中，典型地對(duì)整體原始圖 像進(jìn)行縮放，以形成縮放目標(biāo)圖像。然而，在一些應(yīng)用中，僅需要對(duì)圖 像的一部分進(jìn)行縮放。在這種情況下，將這一部分看作按照本發(fā)明的原 始圖像。因而，本發(fā)明的縮放可以應(yīng)用于整個(gè)輸入圖像或僅僅它的一部 分。
縮放過(guò)程典型地是通過(guò)首先處理圖像的第一行或第一列中的圖像元 素以產(chǎn)生第 一縮放行或列來(lái)執(zhí)行的。然后 一行接一行或 一列接一列地繼 續(xù)該過(guò)程，以生成部分縮放的圖像。然后在第二個(gè)步驟中處理這一部分 縮放的圖像，以形成最終的縮放圖像。這第二個(gè)步驟牽涉到處理第一列 (如果在第一個(gè)步驟中處理輸入圖像的行來(lái)生成部分縮放的圖像)或行 (如果在第一個(gè)步驟中處理輸入圖像的列來(lái)生成部分縮放的圖像)。然 后對(duì)部分縮放圖像的剩余列或行重復(fù)這一列或行縮放。
前面簡(jiǎn)要描述的這兩個(gè)縮放步驟總的來(lái)說(shuō)是以類(lèi)似的方式執(zhí)行的。換 句話說(shuō)，如果希望對(duì)原始圖像進(jìn)行相同的行和列縮放，則典型地對(duì)行和 列縮放采用相同的濾波器。因而，可以運(yùn)用本發(fā)明的縮放來(lái)首先縮放圖 像的行，以形成部分縮放圖像。此后對(duì)部分縮放圖像的列進(jìn)行縮放，以 形成最終的縮放圖像。在另一種實(shí)施方式中，首先對(duì)圖像的列進(jìn)行縮放， 以形成部分縮放圖像。此后，對(duì)這一部分縮放圖像的行進(jìn)行處理(濾波)， 以形成目標(biāo)縮放圖像。這兩種過(guò)程給出類(lèi)似的結(jié)果并且本發(fā)明的教導(dǎo)可 以用于這些實(shí)施方式中的任何一種。這意味著要按照本發(fā)明加以處理的 輸入圖像可以是預(yù)濾波的圖像或部分縮放/濾波的圖像。
在另 一種實(shí)施方式中，行和列縮放不是分開(kāi)的而是共同運(yùn)作的。例如，對(duì)圖像的行(列)的子集或者甚至部分行(部分列)進(jìn)行濾波(縮放)， 以提供一組經(jīng)濾波的圖像元素行(列)。然后可以將這一行的子集看作 部分縮放圖像的一部分。然后可以對(duì)部分縮放圖像的這一部分的列(行) 進(jìn)行濾波，以在對(duì)原始圖像的剩余行(列)進(jìn)行濾波或縮放之前，產(chǎn)生 最終縮放圖像的一部分。這種實(shí)施方式尤其適合于高速緩存大小有限的 圖像處理儀器，因而僅僅可以同時(shí)掌握和處理相對(duì)少量的圖像數(shù)據(jù)。在 這種情況下，原始圖像是在多個(gè)部分中加以處理的，將這些部分匯合起 來(lái)形成目標(biāo)縮放圖像。本發(fā)明的教導(dǎo)也可以應(yīng)用于這種和類(lèi)似的實(shí)施方 式?？偟貋?lái)說(shuō)，本發(fā)明的圖像縮放可以應(yīng)用于任何選定的圖像縮放過(guò)程， 而與首先對(duì)所有圖像元素行進(jìn)行濾波、首先對(duì)所有圖像元素列進(jìn)行濾波 還是首先對(duì)一個(gè)或多個(gè)圖像元素行/列進(jìn)行濾波再對(duì)一個(gè)或多個(gè)圖像元 素列/行進(jìn)行濾波無(wú)關(guān)。
在本說(shuō)明書(shū)中，將要縮放的圖像看作在第一個(gè)維度上具有原始分辨率 或大小No。這個(gè)第一個(gè)維度可以是行、行的一部分、列或列的一部分。 因而，可以將原始分辨率N?？醋餍蟹直媛驶蛄蟹直媛省Ｏ鄳?yīng)地，縮放圖 像在第一個(gè)維度上具有目杯分辨率Nt，即行分辨率或列分辨率。
圖像元素的"一維陣列"這一表達(dá)方式用于定義圖像中圖像元素的行、 行的一部分、列或列的一部分。因而，圖像元素的一個(gè)一維陣列用于表 示圖像元素行(或其一部分)或圖像元素列(或其一部分)。
圖1是圖解說(shuō)明按照本發(fā)明的實(shí)施方式對(duì)圖像進(jìn)行縮放的方法的流程 圖。在該方法中，將第一個(gè)維度上的原始分辨率為N。的圖像縮放為該第
一個(gè)維度上的目標(biāo)分辨率為NT的縮放圖像。因而，圖像具有原始行或列 分辨率Nd,并且縮放圖像具有目杯行或列分辨率Nt。
在第一個(gè)步驟S1中，提供包括a個(gè)濾波器的濾波器組。這個(gè)數(shù)量"是 正整數(shù)并且等于目杯分辨率Nt與原始行/列分辨率N。和目標(biāo)行/列分辨率 NT的公分母k的商。這個(gè)公分母k是大于一的正數(shù)并且優(yōu)選地代表原始行 /列分辨率N。和目標(biāo)行/列分辨率NT的最高公分母。這相當(dāng)于原始分辨率 N。和目標(biāo)分辨率NT不互為質(zhì)數(shù)。
因而，可以將縮放方法中采用的縮放系數(shù)s定義為
17如果可以將這兩個(gè)分辨率寫(xiě)為下式，則這兩個(gè)分辨率N。、 NT將不互為
質(zhì)數(shù)
;V。 "x^
其中a 、 5是兩個(gè)整數(shù)并且《代表步驟S 1中提供的濾波器組中的濾波
器數(shù)量。這意味著，通過(guò)合成前面的公式1和2，可以將縮放表達(dá)為 & or or
如前文所提到的，公分母k優(yōu)選地是分辨率商的最高公分母，但是實(shí) 際上可以是原始分辨率N。和目標(biāo)行/列分辨率NT之間的任何商。這一公分 母k越高，效率就越高，并且可以使用計(jì)算成本更低的圖像縮放。因此 優(yōu)選地使用最高可能公分母作為k,或者如果對(duì)于該商存在數(shù)個(gè)因而的 大于 一的分母，則優(yōu)選地使用至少 一個(gè)最高公分母作為k。
因而，所提供的濾波器組包括a個(gè)濾波器，這意味著該濾波器組可能 包括一個(gè)或多個(gè)濾波器。各個(gè)這種濾波器由特定濾波器寬度表征，濾波 器寬度由抽頭數(shù)量表達(dá)。此外，各個(gè)抽頭具有特定的抽頭值，在本領(lǐng)域 中典型地由濾波器系數(shù)表示。圖像縮放方法的復(fù)雜度部分取決于濾波器 系數(shù)的計(jì)算。圖像縮放中使用的濾波器典型地用多項(xiàng)式來(lái)描述。它們?cè)?抽頭數(shù)的方面的寬度通常取決于(預(yù)濾波的)圖像和目標(biāo)縮放圖像的相 對(duì)大小/分辨率。到哪里采樣抽頭，即確定用于抽頭的濾波器系數(shù)或抽 頭值，取決于想要重構(gòu)部分縮放圖像或目標(biāo)縮放圖像中的哪個(gè)圖像元 素。
本發(fā)明使用的濾波器可以是圖像縮放中使用的任何類(lèi)型的現(xiàn)有技術(shù) 濾波器。例如，濾波器可以是有限脈沖響應(yīng)(FIR)濾波器，比如(加 窗)sinc濾波器或雙三次濾波器，或者無(wú)限脈沖響應(yīng)(IIR)濾波器。 濾波器類(lèi)型的實(shí)際選擇并不影響本發(fā)明的教導(dǎo)。然而， 一般來(lái)說(shuō)提供高 質(zhì)量的濾波器是優(yōu)選地，比如sinc濾波器和雙三次濾波器。相應(yīng)地，濾 波器在抽頭數(shù)方面的長(zhǎng)度對(duì)于本發(fā)明的教導(dǎo)而言并不是決定性的。因此 本發(fā)明能夠應(yīng)用于采用大相徑庭的濾波器長(zhǎng)度的濾波器，從例如每個(gè)濾 波器兩個(gè)或三個(gè)抽頭到具有五個(gè)、六個(gè)或七個(gè)乃至更多抽頭的較長(zhǎng)濾波 器。由于本發(fā)明降低了圖像縮放的復(fù)雜度并且減少了需要確定的濾波器
18系數(shù)的數(shù)量，因此本發(fā)明可以有利地與相對(duì)較大的濾波器長(zhǎng)度 一 起使 用，而不會(huì)有過(guò)高的計(jì)算負(fù)擔(dān)。
按照現(xiàn)有技術(shù)的圖像縮放，計(jì)算例如五個(gè)抽頭(濾波器系數(shù))相當(dāng)于 在五個(gè)點(diǎn)(每個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)于一個(gè)抽頭)上求解多階多項(xiàng)式，并且然后對(duì)這 些值進(jìn)行歸一化，從而抽頭值的總和等于一。在現(xiàn)有技術(shù)中，必須對(duì)要 重構(gòu)的各個(gè)圖像元素執(zhí)行這一復(fù)雜過(guò)程。這意味著，將M。xN。圖像縮放
為MTxNT縮放圖像要牽涉到確定NTX (M。+MT) xT個(gè)濾波器系數(shù)，其中T代表 每個(gè)濾波器的抽頭數(shù)量。這構(gòu)成相當(dāng)大量的數(shù)學(xué)運(yùn)算。例如，假設(shè)M。-200, MT-150， N。=300, NT=225, T=5，則必須要確定393750個(gè)濾波器系數(shù)值, 這是相當(dāng)繁重的任務(wù)，尤其是對(duì)于輕薄客戶機(jī)而言。
明顯不同地，本發(fā)明提供濾波器的循環(huán)利用，意味著，對(duì)于代表縮放 圖像中的NT個(gè)圖像元素的當(dāng)前掃描行，即當(dāng)前處理的行或列，與Nt相比， 僅僅需要確定最大a個(gè)濾波器，其中a〈NT并且典型地"《NT。
因此，在下一個(gè)步驟S2中，處理圖像中圖像元素的至少一^^一維陣列
(比如至少一行或至少一列圖像元素)。這一處理牽涉到針對(duì)步驟S1中 提供的濾波器組中的各個(gè)濾波器，使用該濾波器濾波至少一個(gè)一維陣列
(行/列)中的一組至少一個(gè)圖像元素，來(lái)形成(部分)縮放圖像的經(jīng)
列中的一個(gè)或多個(gè)圖像元素，以重構(gòu)縮放圖像中的圖像元素。如前文中 所指出的，濾波器組包括a個(gè)濾波器。這意味著，濾波"個(gè)行/列圖像元 素組，各個(gè)圖像元素組具有a個(gè)濾波器之一。每組圖像元素的數(shù)量典型 地等于用于濾波器的抽頭的數(shù)量。例如，用第一5抽頭濾波器濾波原始 圖像行中的五個(gè)圖像元素，以生成縮放圖像中的一個(gè)圖像元素，用提供 步驟中的第二5抽頭濾波器類(lèi)似地濾波該行中的五個(gè)圖像元素，以生成 第二圖像元素，等等。
由于濾波器組包括"個(gè)濾波器，在這個(gè)濾波步驟或過(guò)程中重構(gòu)縮放圖 像的a個(gè)圖像元素。然后針對(duì)這一個(gè)一維陣列(行/列)重復(fù)進(jìn)行高達(dá)k 次濾波步驟，以形成縮放圖像中的縮放圖像元素行或列，這一過(guò)程由線 Ll示意性代表。
因而，按照本發(fā)明提供最多a個(gè)不同的濾波器。然后對(duì)行/列循環(huán)應(yīng) 用這a個(gè)濾波器k次，以生成縮放圖像的縮放行/列。同樣的"個(gè)濾波器 將會(huì)重新使用總共(高達(dá))k次，以生成縮放圖像中的完整圖像元素行/列。
如果圖像的原始行/列分辨率N。-200并且相應(yīng)的目標(biāo)分辨率是N產(chǎn)150, 則最高公分母1<=50并且《 = 3 (見(jiàn)前面的公式2)。按照本發(fā)明，在處理和 濾波圖像的一行/列的時(shí)候，提供了3個(gè)不同的濾波器并且如果要縮放整 個(gè)行/列，則這三個(gè)濾波器中的各個(gè)濾波器將被使用50次。因而，與計(jì) 算150個(gè)濾波器的相應(yīng)現(xiàn)有技術(shù)的辦法比較起來(lái)，僅僅需要確定三個(gè)濾 波器并且然后可以重復(fù)使用這三個(gè)濾波器總共高達(dá)50次。這意味著本發(fā) 明減少了計(jì)算濾波器所需的處理時(shí)間。
如前文中提到的，濾波步驟S2優(yōu)選地執(zhí)行k次，以生成縮放圖像中圖 像元素的完整行/列。然而，即使最后要生成縮放圖像中的完整行或列， 濾波和形成步驟S2也不必一個(gè)接一個(gè)地重復(fù)k次?？梢允紫葍H執(zhí)行步驟 S2少數(shù)幾次，來(lái)重構(gòu)縮放圖像中行/列的一些圖像元素。然后處理和濾 波原始圖像中一個(gè)或多個(gè)其它行/列，之后再返回到第一個(gè)行/列并且生 成該行/列的剩余圖像元素。
然后該方法結(jié)束。
優(yōu)選地將本發(fā)明的濾波和縮放應(yīng)用于圖像的行和列。因而，將具有原 始行分辨率No和原始列分辨率M。的圖像縮放為具有相應(yīng)目杯行分辨率Nt 和目標(biāo)列分辨率MT的縮放圖像。在這種情況下，圖1的提供步驟S1優(yōu)選地 包括提供包括a個(gè)濾波器的第一濾波器組，其中這個(gè)數(shù)量a被定義為目 標(biāo)行分辨率NT與原始行分辨率N。和目標(biāo)行分辨率NT的公分母k的商。提供 步驟S 1還包括提供包括-個(gè)濾波器的第二濾波器組，其中這個(gè)數(shù)量A被 定義為目標(biāo)列分辨率MT與原始列分辨率M。和目杯列分辨率Mt的公分母1的 商。此外，分母k、 l二者都是大于一的正整數(shù)。
然后通過(guò)針對(duì)第 一 濾波器組中的各個(gè)濾波器并且針對(duì)原始圖像中的 至少一行形成部分縮放圖像的經(jīng)濾波圖像元素，執(zhí)行濾波步驟S2。這一 圖像元素的形成包括使用當(dāng)前濾波器濾波至少 一 行中的 一 組至少 一 個(gè) 圖像元素。然后針對(duì)這個(gè)至少一行重復(fù)進(jìn)行k次形成步驟，以形成部分 縮放圖像的縮放圖像元素行。優(yōu)選地對(duì)原始圖像中的所有行重復(fù)進(jìn)行這 一過(guò)程。
此后，通過(guò)對(duì)于第二濾波器組中的各個(gè)濾波器而言并且對(duì)于部分縮放 圖像中的至少一列圖像元素而言，形成最終縮放圖像的經(jīng)濾波圖像元 素，來(lái)處理部分縮放圖像。這一形成步驟牽涉到使用來(lái)自第二組的當(dāng)前
20濾波器對(duì)至少一列中的一組至少一個(gè)圖像元素進(jìn)行濾波。然后對(duì)該至少 一列重復(fù)執(zhí)行l(wèi)次這一形成步驟，以形成縮放圖像的縮放列。對(duì)部分縮 放圖像中的所有列重復(fù)進(jìn)行這一過(guò)程。
在一種可替換的實(shí)施方式中，首先濾波這些列，隨后再濾波行。這牽 涉到，對(duì)于第二濾波器組中的各個(gè)濾波器而言，濾波原始圖像的至少一 列中的一組至少一個(gè)圖像元素。這一濾波生成部分縮放圖像的經(jīng)濾波圖 像元素。對(duì)該至少一列重復(fù)進(jìn)行總共l次該濾波操作，以形成部分縮放 圖像的縮放列。優(yōu)選地對(duì)圖像元素中的所有列執(zhí)行這一過(guò)程。
然后通過(guò)對(duì)于第一濾波器組中的各個(gè)濾波器而言，通過(guò)使用當(dāng)前濾波 器濾波至少 一行中的 一組至少 一個(gè)圖像元素而形成最終縮放圖像的經(jīng)
濾波圖像元素，來(lái)濾波部分縮放圖像的行。針對(duì)該至少一行重復(fù)進(jìn)行k
次行濾波，以形成縮放圖像的縮放圖像元素行。優(yōu)選地對(duì)部分縮放圖像 中的所有行重復(fù)進(jìn)行這一 過(guò)程。
在3D圖像或更高維次圖像的情況下，于是前面描述的縮放過(guò)程將會(huì)應(yīng) 用于第三(或更高)維度，并且加上必要的修改，應(yīng)用于兩個(gè)第一維度 (行和列)上的縮放。因而，第一維度上的縮放給出第一中間部分縮放 圖像。當(dāng)在第二維度上縮放該第一部分縮放圖像時(shí)，獲得笫二中間部分 縮放圖像，并且由第二中間圖像在第三維度上的縮放得到最終的縮放圖 像。然后可以將這一原則進(jìn)一步擴(kuò)展到更高次的圖像。
圖2是描繪本發(fā)明的圖像縮放方法的另 一種實(shí)施方式的流程圖。該方 法在步驟S10中開(kāi)始，該步驟調(diào)查是否已經(jīng)濾波了原始圖像中的所有行 (或列)。由于典型地在該方法開(kāi)始時(shí)，還沒(méi)有對(duì)因而的行(列)進(jìn)行 濾波，因此該方法繼續(xù)進(jìn)行到步驟Sll。在這個(gè)步驟S11中，計(jì)算用于當(dāng) 前行(列)的"個(gè)濾波器的濾波器系數(shù)。如果各個(gè)濾波器由T個(gè)抽頭組成， 則這一計(jì)算牽涉到確定a xT個(gè)濾波器系數(shù)。
在下一個(gè)步驟S12中，調(diào)查是否到達(dá)了當(dāng)前行(列)的末尾。換句話 說(shuō)，這一步驟S12調(diào)查是否已經(jīng)通過(guò)濾波原始圖像的圖像元素生成了部 分縮放圖像或中間圖像的行(歹'J)中的所有圖像元素。
如果還沒(méi)有形成所有的圖像元素，則該方法繼續(xù)進(jìn)行到步驟S13，在 步驟S13中，使用步驟S11中計(jì)算出來(lái)的"個(gè)濾波器中的一個(gè)濾波器對(duì)包 括圖像中當(dāng)前行(列)的至少一個(gè)圖像元素的組進(jìn)行濾波，以形成部分 縮放圖像的圖像元素。然后該方法繼續(xù)進(jìn)行到步驟S12,在步驟S12中，進(jìn)行新的調(diào)查來(lái)檢查是否已經(jīng)形成了完整的圖像元素行(列)。如果不 是完整的，則該方法繼續(xù)進(jìn)行到步驟S13,在步驟S13中，用所計(jì)算出的 濾波器之一對(duì)當(dāng)前行(列)的一組新的圖像元素進(jìn)行濾波。
在"=3且]<=50的實(shí)現(xiàn)方式中，步驟S12和S13的循環(huán)可以是因而進(jìn)行 的用第一個(gè)濾波器al濾波第一圖像元素組來(lái)形成第一圖像元素，用第 二個(gè)濾波器"2濾波第二圖像元素組來(lái)形成第二圖像元素，用第三個(gè)濾波 器a 3濾波第三圖像元素組來(lái)形成第三圖像元素，用第 一個(gè)濾波器a 1濾 波第四圖像元素組來(lái)形成第四圖像元素，用第二個(gè)濾波器a2濾波第五圖 像元素組來(lái)形成第五圖像元素，并且如此繼續(xù)，直到各個(gè)濾波器都被采 用了50次。在這一實(shí)現(xiàn)方式中，行(列)的不同圖像元素組典型地是沿 著行(列)完全或部分重疊的相鄰組。因而，該第一和第二組可以包括 行(列)中的五個(gè)第一圖像元素，該第三組包括該行中數(shù)目為二到六個(gè) 圖像元素，第四組包括數(shù)目為三到七個(gè)圖像元素，依次類(lèi)推。
可替換地，在這個(gè)說(shuō)明性的例子中，可以首先使用濾波器組中的給定 濾波器高達(dá)50次，用于在采用濾波器組的另一個(gè)濾波器之前沿著當(dāng)前行 (列)濾波不同的圖像元素。在這兩種實(shí)施方式中，最終結(jié)果將會(huì)是一
任何其它實(shí)現(xiàn)方式，即，采用給定濾波器數(shù)次，然后使用一個(gè)或多個(gè)其 它濾波器，并且然后重新采用所述給定濾波器。
當(dāng)已經(jīng)執(zhí)行了足夠次數(shù)的S12和S13的循環(huán)，以致生成了部分縮放圖像 的整個(gè)行(列)時(shí)，該方法從步驟S12繼續(xù)進(jìn)行到步驟S10。然后優(yōu)選地 對(duì)原始圖像的所有行(列)重復(fù)進(jìn)行步驟S11和由步驟S12和S13組成的 循環(huán)。 一旦完成了所有的行，就獲得了部分縮放或中間圖像。這一中間 圖像是步驟S14的輸入圖像，步驟S14執(zhí)行中間圖像的列(行)的濾波， 以獲得最終的縮放圖像。這個(gè)步驟S14基本上與步驟S10、 Sll、 S12和S13 相當(dāng)，只有少許差別。輸入圖像是部分縮放圖像而不是預(yù)濾波的圖像， 并且濾波是沿著列(行)進(jìn)行的，而不是沿著行(列)進(jìn)行的。
因而，原始圖^^的大小為M。xN。，中間圖像的大小為M。xNT，而縮放圖 像的相應(yīng)大小為MTX NT。圖像元素行的濾波牽涉到計(jì)算每行《= ^/k個(gè)濾 波器，并且對(duì)于完整行濾波，要計(jì)算總共M。x c^M。xN7k個(gè)濾波器。對(duì) 于部分縮放圖像的列濾波而言，相應(yīng)的數(shù)目是每列",T/1個(gè)濾波器，并 且對(duì)于完整列濾波，要計(jì)算總共NTX "^TxM7l個(gè)濾波器。如果對(duì)完整
22的原始圖像進(jìn)行縮放，則圖2中所示的實(shí)施方式中計(jì)算所需要的濾波器
總數(shù)變?yōu)镸。 x a+NT x / =M。 x NT/k+NT x MT/1。 4叚設(shè)M,300、 MT=225、 N。=200 且N產(chǎn)150,則《 = 3, 1<=50且- = 3, 1=75。這意味著需要計(jì)算450個(gè)濾波器。 相應(yīng)的不循環(huán)利用濾波器的現(xiàn)有技術(shù)中的數(shù)量變?yōu)镹TX (M。+MT)=7875 0。
因而，在本發(fā)明的這種實(shí)施方式中，僅需要確定現(xiàn)有技術(shù)濾波器的大約 0. 6%。
圖3是本發(fā)明的圖像縮放方法的另 一種實(shí)施方式的流程圖。在這種實(shí)
施方式中，將為第 一行(列)計(jì)算的濾波器存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器或高速緩存中， 并且為圖像的剩余行(列)采用這些濾波器。然后優(yōu)選地對(duì)列(行)濾 波重復(fù)進(jìn)行相同的過(guò)程。第 一個(gè)步驟S2 0計(jì)算濾波器組中a個(gè)濾波器的濾 波器系數(shù)。將這些濾波器系數(shù)存儲(chǔ)在高速緩存/存儲(chǔ)器中。然后該方法 繼續(xù)進(jìn)行到步驟S21和S22,這兩個(gè)步驟相當(dāng)于圖2的步驟S11和S12并且 這里不做進(jìn)一步描述。在步驟S23中，使用步驟S20計(jì)算出來(lái)的濾波器對(duì) 圖像的行(列)中的一組圖像元素進(jìn)行濾波，以形成部分縮放圖像的圖 像元素。因而，當(dāng)濾波步驟S23中需要時(shí)，從高速緩存或存儲(chǔ)器中讀取 濾波器系數(shù)值。優(yōu)選地重復(fù)進(jìn)行步驟S21、 S22和S23，來(lái)濾波原始圖像 的所有行(列)，以形成部分縮放圖像。然后該方法繼續(xù)進(jìn)行到步驟S24, 在步驟S24中，對(duì)部分縮放圖像的列(行)進(jìn)行濾波，以形成最終的縮 放圖像。這一步驟S24基本上相當(dāng)于重新執(zhí)行步驟S20、 S21、 S22和S23, 然而是針對(duì)部分縮放圖像中的列(行)重新執(zhí)行這些步驟，而不是針對(duì) 原始圖像中的行(列)。
在這一實(shí)施方式中，為行濾波計(jì)算a-NT/k個(gè)濾波器，并且為相應(yīng)的列 濾波計(jì)算P:MT/1個(gè)濾波器。使用前面給出的實(shí)例數(shù)字，這等于計(jì)算六個(gè) 濾波器，這六個(gè)濾波器構(gòu)成相應(yīng)現(xiàn)有技術(shù)解決方案的不到千分之O. 1。
在本發(fā)明的一個(gè)方面中，提供了 一種將具有多個(gè)行/列的圖像縮放為 具有多個(gè)行/列的縮放圖像的方法。該方法包括下列步驟
a)計(jì)算多個(gè)濾波器的濾波器系數(shù)；
b )使用所述多個(gè)濾波器濾波所述圖像的第一行/列中至少一個(gè)圖像元 素的組，以形成所述縮放圖像中的經(jīng)濾波的圖像元素行/列；
c) 將所述濾波器系數(shù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中； 對(duì)于所述圖像中的至少第二行/列圖像元素
d) 從所述存儲(chǔ)器中檢索所述濾波器系數(shù)；和
23e)使用所述所檢索的濾波器系數(shù)濾波所述圖像的所述至少第二行/列 中至少一個(gè)圖像元素的組，以形成所述縮放圖像中的至少第二行/列經(jīng) 濾波圖像元素。
在前面給出并且圖3中所示的實(shí)施方式中，為第一行或列的a個(gè)濾波
器計(jì)算濾波器系數(shù)，并且然后在整個(gè)這個(gè)第一行(列)中使用這些濾波
器系數(shù)，并且還對(duì)圖像的剩余行(列)使用這些濾波器系數(shù)。圖4是本
發(fā)明的圖像縮放方法的再另一種實(shí)施方式的流程圖。這種實(shí)施方式比圖
3采取更進(jìn)一步驟，因?yàn)樵趯?shí)際圖像縮放期間，實(shí)際上不需要計(jì)算濾波 器系數(shù)。而是從濾波器庫(kù)(filter bank)中加載并取出預(yù)先計(jì)算的濾 波器系數(shù)并且在圖像元素濾波期間使用。
在圖像縮減(縮小)時(shí)，僅需要區(qū)間O. 5〈s〈l內(nèi)的縮放系數(shù)s,因?yàn)榱?外可以在一個(gè)或多個(gè)步驟中使用塊濾波或其它預(yù)濾波技術(shù)來(lái)減半圖像 分辨率，直到它小于比目標(biāo)分辨率大兩倍的值。于是濾波器庫(kù)應(yīng)該包括 不同的濾波器組，其中各個(gè)濾波器組包括一個(gè)或多個(gè)濾波器并且是為定 義的縮放系數(shù)而設(shè)計(jì)的。
該方法開(kāi)始于步驟S30,其中為濾波器庫(kù)的不同組中的濾波器計(jì)算濾 波器系數(shù)。濾波器系數(shù)值取決于原始分辨率和目標(biāo)分辨率，更確切地說(shuō)， 取決于縮放系數(shù)或目標(biāo)和原始分辨率之間的商。因而，定義不同可能的 這些縮放系數(shù)和每個(gè)縮放系數(shù)所需要的濾波器數(shù)目。例如，如果縮放系 數(shù)s-a/s,則這個(gè)具體的系數(shù)需要a個(gè)濾波器并且"個(gè)濾波器構(gòu)成濾波 器組。還需要確定每個(gè)濾波器的濾波器系數(shù)的數(shù)目，并且這一確定成為 在圖像質(zhì)量(系數(shù)越多質(zhì)量越高)和計(jì)算復(fù)雜度(系數(shù)越多復(fù)雜度越高) 之間的折衷。
然后在步驟S 31中，將計(jì)算的不同濾波器組中濾波器的濾波器系數(shù)存 儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，比如在慢速且便宜的存儲(chǔ)器中。這些計(jì)算和存儲(chǔ)步驟 S30、 S31典型地對(duì)所有可應(yīng)用的縮放系數(shù)進(jìn)行一次并且在實(shí)際圖像縮放 前進(jìn)行。 一旦要纟要照本發(fā)明的這種實(shí)施方式對(duì)圖4象加以縮放，該方法繼 續(xù)進(jìn)行到步驟S32和S33,這兩個(gè)步驟基本上相當(dāng)于圖2的步驟S10和S11 并且這里不做進(jìn)一步描述。在下一個(gè)步驟S34中，按照目標(biāo)和原始行或 列分辨率的商來(lái)確定可應(yīng)用于當(dāng)前圖像縮放的縮放系數(shù)。識(shí)別與所確定 的縮放系數(shù)相關(guān)聯(lián)的濾波器組，并且從(慢速)存儲(chǔ)器中檢索所識(shí)別的 濾波器組中濾波器的濾波器系數(shù)。在這個(gè)過(guò)程中，可以將濾波器系數(shù)上
24傳到快速芯片上存儲(chǔ)器或高速緩沖存儲(chǔ)器中。然后用所檢索的濾波器組 中的濾波器之一對(duì)圖像中的 一組至少 一個(gè)圖像元素進(jìn)行濾波，以形成縮 放圖像的經(jīng)濾波圖像元素。優(yōu)選地對(duì)多個(gè)圖像元素組重復(fù)進(jìn)行步驟S 3 3 、
S34和S35的循環(huán)，以形成縮放圖像的完整行或列。在這種情況下，檢索 步驟S34相當(dāng)于從(快速)存儲(chǔ)器或高速緩存中取得"個(gè)濾波器之一的濾 波器系數(shù)。
優(yōu)選地正如步驟S32、 S33、 S34和S35的循環(huán)定義的那樣對(duì)圖像的所有 列或行加以處理，以形成部分縮放圖像。注意，由于圖像和部分縮放圖 像的所有行或列(行/列)典型地具有相同數(shù)量的圖像元素，因此將會(huì) 對(duì)所有行使用相同的濾波器組。然后該方法繼續(xù)進(jìn)行到步驟S36,在步 驟S36中，對(duì)部分縮放圖像的列或行進(jìn)行濾波，以形成最終的縮放圖像。 這個(gè)步驟S36基本上相當(dāng)于前面描述的步驟S32、 S33、 S34和S35,只是 輸入圖像是部分縮放圖像，并且對(duì)列(或行)進(jìn)行濾波而不是對(duì)行(或 列)進(jìn)行濾波。在這一列縮放中，可以使用與為此前的行縮放采用的濾
束。、、"' 、、'"''、、'"、 口
在按照本發(fā)明的這種實(shí)施方式的圖像縮放期間，完全不需要計(jì)算濾波 器。因此存儲(chǔ)器/高速緩存訪問(wèn)和系數(shù)檢索取代了系數(shù)計(jì)算，存儲(chǔ)器/高 速緩存訪問(wèn)和系數(shù)檢索對(duì)于大多數(shù)圖像處理單元而言是相對(duì)廉價(jià)得多 的任務(wù)。
如本領(lǐng)域技術(shù)人員所了解的，存在大量的處于區(qū)間
內(nèi)的可能 縮放系數(shù)，事實(shí)上這些系數(shù)的數(shù)量是無(wú)窮大。在實(shí)際實(shí)現(xiàn)中，因此僅僅 為有限數(shù)量的縮放系數(shù)計(jì)算濾波器系數(shù)。這可以通過(guò)列出 一和另 一個(gè)數(shù) 字(比如16)之間的整數(shù)的所有介于O. 5與1之間的有理數(shù)(rational) 來(lái)完成，如下面的表I中所做的那樣。表i ——區(qū)間0.5〈^〈1中的有理數(shù))，其中Bq，
123456789111213141516
1
2
3
43
534
64 i6
74
8百6 87 8
9967 5"8 9
106789 Ii
116 II7 n89 n10 11
127 128 129 1210 1211 12
137 138 139 1310 1311 1312 13
148 149 1410 1411 1412 1413 14
158 159 1510 1511 1512 1513 1514 15
169 1610 1611 1612 1613 1614 1615 16
在優(yōu)選實(shí)現(xiàn)方式中，濾波器庫(kù)包括2P—1個(gè)濾波器組
Si， i=o,...，r-2，其中p是等于或大于2的整數(shù)。這樣的濾波器組Si包括
不多于i+2p—'+l個(gè)濾波器并且具有相關(guān)的定義的縮放系數(shù) Si=(i+2P-'+l)/2P。例如，如果p:3，則三個(gè)不同的濾波器組S。、 S,、 Sz是 可用的。這些濾波器組分別包括5個(gè)、6個(gè)和7個(gè)濾波器，并且分別用于
267/8。在優(yōu)選實(shí)現(xiàn)方式中，p為四、五或更大。如果 p=5,需要每個(gè)濾波器組平均(17+18+. ..+30+31)/15=24個(gè)濾波器。使用 每個(gè)濾波器八個(gè)抽頭并且每個(gè)抽頭一字節(jié)，需要15 x 24 x 8=2880字節(jié)或 小于3kB。
在前面結(jié)合圖2到4進(jìn)行的討論中，列和行濾波都被使用。然而，在一 些應(yīng)用中，僅僅縮放圖像的行或列并且從而對(duì)圖像的行或列進(jìn)行濾波是 不夠的。例如，可以通過(guò)僅僅縮放原始圖像的行來(lái)按照本發(fā)明進(jìn)行寬屏 格式的圖像和正常屏幕格式的圖像之間的切換。這樣的圖像濾波也在本 發(fā)明的范圍之內(nèi)。
圖5A到5C示意性地圖解說(shuō)明了將原始圖像10 (圖5A)通過(guò)中間或部分 縮放圖像20 (圖5B),縮放到最終縮放圖像30 (圖5C)。各個(gè)圖像IO、 20、 30由組織成行16、 26、 36和列18、 28、 38的圖像元素12、 22、 32組 成。原始圖像10包括多行16和多列18圖像元素12。
在這一說(shuō)明性實(shí)例中，對(duì)原始圖像10的行16進(jìn)行濾波，以形成部分縮 放圖像。此外，非限定性地使用了三個(gè)抽頭的濾波器長(zhǎng)度。因而，使用 第一濾波器1對(duì)一組14三個(gè)第一圖像元素A、 B、 C進(jìn)行濾波，以便獲得圖 像元素A、將該圖像元素A'存儲(chǔ)在中間圖像20中。還可以對(duì)同樣的三個(gè) 圖像元素12, A、 B、 C,進(jìn)行濾波來(lái)生成中間圖像20的第一行26中的下 一個(gè)圖像元素B'。然而，在這種情況下，在圖像元素濾波中使用不同的 濾波器2。然后，濾波器3采用包括接下來(lái)三個(gè)圖像元素B、 C、 D的組14, 以便產(chǎn)生圖像元素。等。
按照本發(fā)明，濾波是以循環(huán)的方式執(zhí)行的。在這種情況下，目標(biāo)行分
辨率是六個(gè)圖像元素并且原始行分辨率是四個(gè)圖像元素。因此最高公分 母是二并且目標(biāo)行分辨率與公分母之間的商是三。這意味著濾波完整的 行16需要三個(gè)不同的濾波器，并且各個(gè)濾波器將被使用兩次。因而，由 濾波器1對(duì)接下來(lái)三個(gè)圖像元素C、 D、 E進(jìn)行濾波來(lái)生成圖像元素D',下 一個(gè)濾波器2濾波圖像元素D、 E、 F來(lái)產(chǎn)生圖像元素E、并且可以用濾波 器3來(lái)濾波最后圖像元素F、 G、 H來(lái)重構(gòu)圖像元素P。
然后采用這三個(gè)濾波器來(lái)濾波原始圖像10的剩余行16,以產(chǎn)生圖5B中 所示的部分縮放圖像20。
在沿著x方向(行)濾波之后，在y方向上重復(fù)同樣的處理，即，對(duì)部 分縮放圖像2 0的列28進(jìn)行同樣的處理。此時(shí)使用濾波器r濾波中間圖像
27元素值A(chǔ)'、 I'、 Q、以便產(chǎn)生最終縮放圖像中的圖像元素A〃。類(lèi)似地， 對(duì)值A(chǔ)'、 I'、 QM吏用濾波器2'來(lái)產(chǎn)生圖像元素I〃 ，并且濾波器3'濾波 值I'、 (y、 Y',以便重構(gòu)圖像元素Q〃。而且在這一列濾波中，濾波器 l'、 2\ 3'將被使用兩次，以便產(chǎn)生最終圖像30中圖像元素32的完整列 38。使用與對(duì)第 一 列2 8使用的濾波器系數(shù)相同的濾波器系數(shù)繼續(xù)對(duì)剩余 列2 8進(jìn)4亍該過(guò)程，以完成縮;改。
本發(fā)明還設(shè)想到，在圖像的縮放中可以使用所謂的2D濾波器代替lD濾 波器。在1D濾波器中，各個(gè)濾波器由用于處理行或列中的一組圖像元素 的多個(gè)濾波器系數(shù)或抽頭組成。明顯不同的是，可以將2D濾波器看作是 濾波器系數(shù)的矩陣。按照?qǐng)D5A到5C中使用的3抽頭濾波器，2D濾波器可 以例如是3x3矩陣。在這種情況下，該濾波器應(yīng)用于原始圖像(圖5A) 中不同行和列的一組(在這種情況下是3 x 3=9個(gè))圖像元素，以生成縮 放圖像的圖像元素(圖5C)。在這種辦法中，原始圖像的行和列被一起 處理(濾波)。這意味著， 一般不需要確定部分縮放圖像，意味著該濾 波方法從原始圖像(圖5A)開(kāi)始并且直接生成最終縮放圖像(圖5C)或 者它的 一 部分。在讀取和拷貝操作很簡(jiǎn)易而寫(xiě)入操作成本高昂的情況 下，使用2D濾波器尤其有利。
圖6是示意性圖解說(shuō)明原始圖像中圖像元素12的行16的一部分和縮放 或部分縮放圖像中圖像元素22的相應(yīng)行26的示意圖。前文中簡(jiǎn)要提到 過(guò)，圖像元素12由顏色值(比如紅色、綠色、藍(lán)色(RGB))或者用于 代表圖像的某種其它顏色格式(包括YUV格式或YCrCb格式)表征。這意 思是說(shuō)，各個(gè)圖像元素12于是具有所賦予的紅色值、綠色值或藍(lán)色值， 對(duì)于每種顏色有256種不同等級(jí)的實(shí)現(xiàn)方式來(lái)說(shuō)，這些顏色值典型地介 于0到255的范圍之間。在圖6中，對(duì)于行16的一些圖像元素12,由豎直 箭頭50表示顏色分量之一的實(shí)際值或強(qiáng)度。
在這個(gè)例子中使用具有五個(gè)抽頭的加窗sinc函數(shù)40、 42、 44來(lái)濾波原 始行16中的圖像元素12。在構(gòu)成縮放行26中的圖像元素22A時(shí)，將sinc 函數(shù)40的全局最大值與圖像元素22A的中心對(duì)齊。在這個(gè)例子中采用五 個(gè)抽頭的濾波器長(zhǎng)度，識(shí)別函數(shù)40所覆蓋的原始行16中一組14五個(gè)圖像 元素12。然后計(jì)算sinc函數(shù)40在這些圖像元素12的中央位置上的值41并 且用作這個(gè)第 一濾波器的濾波器系數(shù)。在該附圖中用實(shí)心圓形標(biāo)出了這 些值41,并且這些值41可以具有歸一化值[-0. 2, 0. 2， 1. 0， 0. 2， -0. 2]。
28然后通過(guò)用所計(jì)算的濾波器系數(shù)對(duì)圖像元素組14的相應(yīng)顏色值50進(jìn)行
加權(quán)，獲得圖像元素22A的正確顏色值。
然后"移動(dòng)"sinc函數(shù)42,使其以縮放行26中的下一個(gè)圖像元素22B為 中心。這種情況下的相應(yīng)濾波器系數(shù)用實(shí)心方形標(biāo)出。對(duì)后面的圖像元 素22C和具有用實(shí)心三角形標(biāo)出的濾波器系數(shù)的sinc函數(shù)"重復(fù)這一過(guò) 程。然而，對(duì)于縮放行26的第四個(gè)圖像元素22D,可以使用與用于圖像 元素22A的濾波器和濾波器系數(shù)相同的濾波器40和濾波器系數(shù)。因此， 這個(gè)附圖清楚地圖解說(shuō)明了濾波器和濾波器系數(shù)的循環(huán)再利用是如何 發(fā)生的并且如何采用濾波器和濾波器系數(shù)的循環(huán)再利用來(lái)緩解圖像縮 放期間確定大量濾波器系數(shù)的需求。
本發(fā)明的能夠通過(guò)沿著行或列再利用同 一濾波器多次并且優(yōu)選地也 在不同的行或列之間再利用同一濾波器多次而減少確定濾波器的需求 的循環(huán)濾波，取決于原始和目標(biāo)行或列分辨率不互為質(zhì)數(shù)這一事實(shí)。例 如，假設(shè)原始分辨率N,203并且目標(biāo)分辨率N產(chǎn)150。這兩個(gè)分辨率的最 高公分母是一，意味著在縮放系數(shù)s-150/^3的情況下，不可能有濾波 器的循環(huán)使用，因此每行或列必須確定150個(gè)不同的濾波器。本發(fā)明通 過(guò)改變縮放系數(shù)來(lái)解決這一問(wèn)題，意味著，對(duì)原始分辨率和/或目標(biāo)分 辨率加以調(diào)整，使得公分母變得大于一。
在這一縮放系數(shù)調(diào)整的第一種實(shí)施方式中，如圖8中所示，圖像縮放 方法牽涉到在步驟S40中選擇小于原始行/列分辨率N。的備選原始(行或 列)分辨率w;。此外，將備選原始分辨率選擇成使得備選原始分辨率與 目標(biāo)分辨率NT的公分母k是大于一的正數(shù)。例如，如果目標(biāo)分辨率是150 并且原始分辨率是203,則適當(dāng)?shù)膫溥x原始分辨率是200。在這種情況下， 在所選擇的備選原始分辨率為200時(shí)，公分母k變?yōu)?0。在這一選擇步驟 S40中，備選分辨率優(yōu)選地接近于原始列/行分辨率，但是優(yōu)選地也導(dǎo)致 與目標(biāo)分辨率有較大公分母。因而，可以將備選原始分辨率選擇為202, 這個(gè)備選原始分辨率比200更加接近原始分辨率203。然而，相較于50, 這種情況下與目標(biāo)分辨率的最高公分母僅變?yōu)?。這繼而意味著，與循 環(huán)采用僅僅3個(gè)濾波器50次比起來(lái)，在處理原始圖像的行或列時(shí)要采用 75個(gè)不同的濾波器兩次。
因此可能在為所要縮放的圖像選擇盡可能接近原始分辨率的備選原 始分辨率(否則結(jié)果得到的縮放圖像會(huì)缺少部分原始圖像)與選擇會(huì)得到盡可能大的最高公分母的備選原始分辨率(這增加了沿著正在濾波的 行/列再利用濾波器并且從而降低圖像濾波的復(fù)雜度)之間存在折衷。
一旦在步驟S40中選擇了合適的備選原始行/列，在步驟S41中就通過(guò) 對(duì)當(dāng)前行或列中的W組圖像元素進(jìn)行圖像元素濾波來(lái)剪裁原始圖像，而 不是對(duì)n。個(gè)圖像元素組進(jìn)行濾波(w;〈n。)。這可以通過(guò)跳過(guò)所要濾波的 行或列的開(kāi)頭和/或末尾處的一些圖像元素來(lái)簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)。然而，這些 所謂的跳過(guò)圖像元素有時(shí)可以用于濾波目標(biāo)圖像的邊界元素，尤其是如 果濾波器長(zhǎng)度相當(dāng)長(zhǎng)的話。這意味著，對(duì)圖像邊界處的圖像鏡像/外推 的要求有點(diǎn)緩解。例如，當(dāng)備選原始分辨率為200并且原始分辨率為203 時(shí)，可以通過(guò)在濾波行時(shí)忽視最左側(cè)的圖像元素和兩個(gè)最右側(cè)的圖像元 素并且在濾波列時(shí)忽視最上側(cè)的圖像元素和兩個(gè)最下側(cè)的圖像元素來(lái) 執(zhí)行剪裁步驟S41。該方法繼續(xù)進(jìn)行到圖l的步驟Sl,在該步驟中，將僅 僅對(duì)原始圖像的 一 部分進(jìn)行濾波。
圖7A示意性地圖解說(shuō)明本發(fā)明的這種實(shí)施方式。最左側(cè)的附示的 是所要縮放或?yàn)V波的原始圖像IO。在這種情況下，已經(jīng)為原始行和原始 列分辨率選擇了備選原始分辨率。中間的附示的是由于選擇了小于 對(duì)應(yīng)原始分辨率的備選行和列分辨率而實(shí)際要縮放的原始圖像的那一 部分。因此只有圖像10中由內(nèi)框包圍的那些圖像元素被濾波，以形成圖 7A的最右側(cè)附圖中的目標(biāo)縮放圖像30。
在應(yīng)對(duì)原始和目標(biāo)分辨率的最高公分母為一這一情況的另一種實(shí)施
原始分辨率N。與備選目標(biāo)分辨率^的公分母k為大于一的正數(shù)。例如，假 設(shè)原始分辨率為200且目標(biāo)分辨率為149。選擇步驟S50于是可以將備選 目標(biāo)分辨率選擇變?yōu)?50,這個(gè)分辨率導(dǎo)致最高公分母為50。
下面兩個(gè)步驟S51和S52基本上相當(dāng)于步驟S1和S2并且此處不估文進(jìn)一 步描述。優(yōu)選地對(duì)所有的圖像行和列執(zhí)行這兩個(gè)步驟，以形成縮放圖像， 這由線L8示意性地圖解說(shuō)明。然而，結(jié)果得到的縮放圖像在其至少一個(gè) 維度(即行或列)上的分辨率超過(guò)目標(biāo)分辨率。本發(fā)明的這一實(shí)施方式 通過(guò)在下一個(gè)步驟S53中剪裁縮放圖像來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。這一剪裁實(shí)施 方式牽涉到刪除或忽視縮放行/列中的^ - N t個(gè)圖像元素。然后該方法結(jié) 束。
30圖7B圖解說(shuō)明了這種情形。在最左側(cè)的附圖中，圖示了原始圖像IO。 中間的附示了由使用大于相應(yīng)目標(biāo)分辨率的備選行和列分辨率引
起的縮放圖像IO。因而，縮放圖像30實(shí)際上過(guò)大，以至于無(wú)法完全顯示 在顯示屏上。因此，實(shí)際上只顯示縮放圖像存在于圖7B的最右側(cè)附圖的 內(nèi)框內(nèi)的那些圖像元素。
前面兩個(gè)實(shí)施方式中的圖像元素裁剪優(yōu)選地是按照這樣 一 種方式進(jìn) 行的在原始圖像或縮放圖像中或從原始圖像或縮放圖像內(nèi)忽視或移除 最外側(cè)或邊緣圖像元素。因而，如果每行(或列)應(yīng)當(dāng)剪裁掉偶數(shù)21個(gè) 圖像元素(l是整數(shù))，則優(yōu)選地剪裁每行(或列)的前l(fā)個(gè)和后l個(gè)圖 像元素。如果反之該數(shù)量是奇數(shù)，則優(yōu)選地執(zhí)行剪裁以形成盡可能處于 中央的結(jié)果圖像，見(jiàn)圖7A和7B。
此外，可以將這兩種圖像元素剪裁實(shí)施方式結(jié)合起來(lái)。在這種情況下， 在濾波行時(shí)可以使用小于原始行分辨率的的備選原始行分辨率，并且為
圖8和9中描述的和圖7A和7B圖示的兩種實(shí)施方式牽涉到通過(guò)忽視或 刪除原始圖像或縮放圖像中的圖像元素實(shí)現(xiàn)的圖像剪裁。按照這種方式 移除或忽視少量圖像元素通常是觀看者注意不到的，尤其是如果原始圖 像是照片或視頻的話。然而，對(duì)于某些圖像，比如描繪與原始圖像的邊 緣對(duì)齊的框架或其它對(duì)象的圖像，可能是可注意到的。在此情況下，優(yōu) 選地a&之以采用下面描述的本發(fā)明的兩種其它實(shí)施方式之一 。
圖10是圖解說(shuō)明在原始和目標(biāo)分辨率的最高公分母為一但是又不希 望進(jìn)行圖像剪裁的情況下可以使用的實(shí)施方式的流程圖。在這種情況 下，在圖9的步驟S60中選擇小于目標(biāo)行/列分辨率NT的備選目標(biāo)分辨率
始分辨率N。與備選目標(biāo)分辨率^的公分母k為大于一的正數(shù)。例如，假設(shè) 原始分辨率為203且目標(biāo)分辨率為150。選擇步驟S60于是可以將備選目 標(biāo)分辨率選擇為145,這個(gè)分辨率導(dǎo)致最高公分母為29。
下面兩個(gè)步驟S61和S62基本上相當(dāng)于步驟S1和S2并且此處不估夂進(jìn)一 步描述。優(yōu)選地對(duì)所有的圖像行和列執(zhí)行這兩個(gè)步驟，以形成縮放圖像， 這由線L9示意性地圖解說(shuō)明。然而，結(jié)果得到的縮放圖像在其至少一個(gè) 維度(即行或列)上的分辨率小于目標(biāo)分辨率。本發(fā)明的這一實(shí)施方式 通過(guò)在下一個(gè)步驟S63中為縮放圖像增加NT-N 個(gè)圖像元素來(lái)解決這個(gè)問(wèn)
31題。然后該方法結(jié)束。
這些增加的圖像元素將形成優(yōu)選地加在縮放圖像的一側(cè)或多側(cè)的(人 造)邊界或邊框。在優(yōu)選實(shí)現(xiàn)方式中，所增加的圖像元素具有規(guī)定的圖 像顏色，使得所有增加的圖像元素全都具有同一種相同的顏色，比如白 色或黑色。在一種可替換的實(shí)施方式中，將各個(gè)增加圖像元素的顏色選 擇為接近于縮放圖像中的相鄰圖像元素的顏色。然而，這可能會(huì)導(dǎo)致縮 放圖像的視覺(jué)偽像，并且單色邊界在大多數(shù)時(shí)候是優(yōu)選的。
圖7C圖解說(shuō)明了這一原理。最左側(cè)的附示了所要縮放的原始圖像 10。在這一圖像縮放中，采用小于相應(yīng)目標(biāo)分辨率的備選目標(biāo)行和列分 辨率來(lái)形成中間附圖中的縮放圖像30。為了獲得期望的目標(biāo)分辨率，在 縮放圖像周?chē)黾泳哂幸?guī)定(黑色)顏色的圖像元素，以形成最右側(cè)附
圖中的邊框或邊界60。
圖ll圖解說(shuō)明本發(fā)明的另一種邊界增加實(shí)施方式。在這種實(shí)施方式
中，在步驟S70中大于原始行/列分辨率N。的備選原始分辨率w;。此外，
將備選原始分辨率選擇成使得備選原始分辨率與目標(biāo)分辨率NT的公分母 k是大于一的正數(shù)。例如，如果目標(biāo)分辨率是150并且原始分辨率是203, 則適當(dāng)?shù)膫溥x原始分辨率可以是204。在這種情況下，與所選擇的備選 原始分辨率204的公分母k變?yōu)?。
由于備選原始行/列分辨率大于圖像中行/列的原始分辨率，因此在執(zhí) 行行/列濾波之前或者與執(zhí)行行/列濾波的進(jìn)行相結(jié)合地，在步驟S71中 為原始圖像中每個(gè)圖像行或列增加N。個(gè)圖像元素。如上所述，所增 加的圖像元素優(yōu)選地形成規(guī)定顏色的邊界，比如單色邊界。然后通過(guò)繼 續(xù)進(jìn)行圖1的步驟S1來(lái)縮放和濾波帶有該邊界的原始圖像。
圖7D圖解說(shuō)明了前面結(jié)合圖10描述的實(shí)施方式的原理。最左側(cè)的附圖 圖示了所要縮放的原始圖像IO。然而，在縮放之前，在圖像10周?chē)黾?單色(黑色)圖像元素來(lái)形成邊界60,并且從而在圖像10的行和列濾波 中允許濾波器的循環(huán)利用。然后按照本發(fā)明的教導(dǎo)對(duì)中間附圖中所示的 這一帶有邊界60的原始圖像1 O進(jìn)行縮放，以形成最右側(cè)附圖中具有黑色 邊界60的目標(biāo)圖^f象30。
邊界有時(shí)可能不是好的選擇。首先，它對(duì)觀看者的眼睛而言是很顯眼 的，因?yàn)橛^看者很清楚顯示屏的邊界。其次，如果將對(duì)縮放圖像進(jìn)行進(jìn) 一步處理，比如壓縮并且隨后解壓縮或代碼轉(zhuǎn)換，則邊界將降低視頻編可以在圖像的 一 個(gè)或多個(gè)維度上應(yīng)用本發(fā)明的剪裁或邊界增加實(shí)施 方式。因而，可以對(duì)圖像行進(jìn)行剪裁/增加、對(duì)圖像列進(jìn)行剪裁/增加或 者對(duì)圖像行和列進(jìn)行剪裁/增加。
此外，可以將前面給出的本發(fā)明的不同實(shí)施方式組合。因而，可以為 圖像行縮放執(zhí)行四種不同實(shí)施方式中的任何 一種，并且為圖像列縮放執(zhí) 行四種不同實(shí)施方式中的任何一種。因此，可以對(duì)原始或縮放圖像的行
執(zhí)行圖像剪裁，而對(duì)原始或縮放圖像的列進(jìn)行圖像邊界增加，或者反過(guò) 來(lái)。
如果一個(gè)維度上的原始分辨率和目標(biāo)分辨率的最高公分母是一，可以 使用前面給出的實(shí)施方式來(lái)實(shí)現(xiàn)沿著該維度的濾波器循環(huán)利用。然而， 即使最高公分母大于一，選擇新的備選原始或目標(biāo)分辨率依然是有益處 的。其原因在于，因而會(huì)更進(jìn)一步增加最高公分母，并且從而通過(guò)增大 沿著行或列使用各個(gè)濾波器的次數(shù)來(lái)減少每圖像行或列必須計(jì)算的濾 波器的數(shù)量。因而，為了通過(guò)減少必須要計(jì)算的濾波器的數(shù)量而降低圖 像縮放操作的復(fù)雜度，多少要犧牲在圖像剪裁或邊界增加方面的質(zhì)量。 在此情況下，圖像縮放可以包括比較操作，在該比較操作中，將原始行 /列分辨率與目標(biāo)行/列分辨率的最高公分母與最小閾值進(jìn)行比較。如果 最高公分母小于最小閾值，則將備選原始或目標(biāo)分辨率選擇成導(dǎo)致較大 最高公分母，否則按照當(dāng)前原始和目標(biāo)分辨率執(zhí)行濾波。
除了縮減(縮小)之外，本文給出和描述的本發(fā)明教導(dǎo)和不同實(shí)施方 式當(dāng)然也可以應(yīng)用于圖像擴(kuò)增(放大)。唯一的差別是，目標(biāo)行/列分 辨率大于原始行/列分辨率。
圖12是按照本發(fā)明的圖像縮放器100的示意性框圖。該圖像縮放器IOO 基本上包括用于提供由縮放器100縮放和濾波的原始圖像的圖像提供器
像源或圖像中繼單元接收原始圖像的通用輸入和輸出(I/O)單元的形 式。在另一種實(shí)施方式中，圖像提供器110是本地圖像源或者與因而的 圖像源連接，比如是圖像縮放器100的數(shù)碼相機(jī)或者與圖像縮放器100連 接的數(shù)碼相機(jī)。在此外另一種實(shí)施方式中，圖像提供器110可以從本地 圖像存儲(chǔ)器12 0中提供原始圖像，本地圖像存儲(chǔ)器12 0可以示意性地代表 一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)器，包括長(zhǎng)期且慢速的存儲(chǔ)器和快速的高速緩存。
33由圖像提供器110提供的原始圖像在第一維度上具有原始分辨率N。，并
且要將其縮放成在該第一維度上具有目標(biāo)分辨率NT的縮放圖像。因此圖
像縮放器100包括被安排用于提供包括"個(gè)濾波器的濾波器組的濾波器 組提供器。這個(gè)數(shù)量a等于目杯分辨率Nt與原始分辨率N。和目杯分辨率Nt 的公分母k的商。此外，公分母k是大于一的正數(shù)。將由濾波器組提供器 1 3 O提供的濾波器組和由圖像提供器11 O提供的原始圖像送入濾波器管 理器140，該濾波器管理器140通過(guò)對(duì)圖像元素的一維陣列(行和/或列) 進(jìn)行濾波來(lái)執(zhí)行實(shí)際的圖像縮放。因而，將該濾波器管理器安排用于， 對(duì)于來(lái)自提供器130的濾波器組中的各個(gè)濾波器并且對(duì)于圖像中的圖像 元素的至少一個(gè)一維陣列，通過(guò)使用濾波器濾波至少一個(gè)一維陣列中的 一組至少一個(gè)圖像元素，形成縮放圖像的經(jīng)濾波圖像元素。濾波器管理 器140此外還針對(duì)該至少一個(gè)一維陣列重復(fù)圖像元素形成高達(dá)k次，以形 成縮放圖像的圖像元素的縮放 一 維陣列。
在典型的實(shí)現(xiàn)方式中，濾波器管理器140對(duì)行或列(一維陣列)重復(fù)k 次圖像元素形成操作，以形成完整的縮放行或列。此外，優(yōu)選地將濾波 器管理器140配置用于處理圖像的多個(gè)行或列，優(yōu)選地是全部行或列， 以形成多個(gè)縮放行或列。
圖像縮放器100可以用于縮放圖像的僅僅一個(gè)維度，比如行或列，或 者縮放行和列二者。在后一種情況下，圖像具有原始行分辨率N。和原始 列分辨率M。?？s放圖像具有相應(yīng)的目標(biāo)行分辨率NT和相應(yīng)的目標(biāo)列分辨 率Mt。在這種實(shí)現(xiàn)方式中，濾波器組提供器130安排為用于提供包括"個(gè) 濾波器的第 一濾波器組。這個(gè)數(shù)量a等于目杯行分辨率Nt與原始行分辨 率N。與目標(biāo)行分辨率NT的公分母k的商，這個(gè)公分母k是大于一的正數(shù)。 濾波器組提供器130還安排用于提供包括"個(gè)濾波器的第二濾波器組。這 個(gè)數(shù)量/ 等于目標(biāo)列分辨率Mt與原始列分辨率M。和目標(biāo)列分辨率Mt的公 分母l的商，這個(gè)公分母l是大于一的正數(shù)。
濾波器管理器14Q于是能夠通過(guò)首先濾波所有行、濾波所有列或者首 先濾波一些行或列來(lái)執(zhí)行圖像濾波。在第一種情況下，濾波器管理器140 對(duì)于第一濾波器組中的各個(gè)濾波器并且對(duì)于所述圖像中的至少一行圖 像元素，通過(guò)使用濾波器濾波該至少 一行中的一組至少 一個(gè)圖像元素， 形成部分縮放圖像的經(jīng)濾波圖像元素。濾波器管理器"o對(duì)該至少一行 重復(fù)進(jìn)行k次圖像元素形成，以形成所述部分縮放圖像的縮放圖像元素行。然后優(yōu)選地對(duì)剩余行或其選定部分繼續(xù)進(jìn)行這一形成和重復(fù)操作。
此后，濾波器管理器140對(duì)于第二濾波器組中的各個(gè)濾波器并且對(duì)于部
分縮放圖像中的至少 一 列圖像元素，通過(guò)使用濾波器濾波該至少 一 列中的一組至少一個(gè)圖像元素，形成縮放圖像的經(jīng)濾波圖像元素。濾波器管理器140對(duì)該至少一列重復(fù)進(jìn)行1次圖像元素形成，以形成該縮放圖像的縮放圖像元素列。然后優(yōu)選地對(duì)部分縮放圖像中的其它列繼續(xù)進(jìn)行列濾波。
可替換地，將濾波器管理器140安排為用于對(duì)于第二濾波器組中的各
個(gè)濾波器并且對(duì)于圖像中的至少一列圖像元素，通過(guò)使用濾波器濾波該至少一列中的一組至少一個(gè)圖像元素，形成部分縮放圖像的經(jīng)濾波圖像元素。然后對(duì)該至少一列重復(fù)進(jìn)行l(wèi)次這一圖像元素形成，以形成部分
縮放圖像的縮放圖像元素列。然后濾波器管理器140對(duì)于第一濾波器組
中的各個(gè)濾波器并且對(duì)于所述部分縮放圖像中的至少 一行圖像元素，通過(guò)使用濾波器濾波所述至少一行中的一組至少一個(gè)圖像元素，形成縮放
圖像的經(jīng)濾波圖像元素。由濾波器管理器140對(duì)所述至少一行重復(fù)進(jìn)行k次這一圖像元素形成，以形成縮放圖像的縮放圖像元素行。3D和更高次的圖像也可以由本發(fā)明的圖像縮放器100處理。然后可以由圖像提供器11 0將結(jié)果得到的縮放圖像存儲(chǔ)在圖像存儲(chǔ)器120中，由圖像提供器110將其傳送到另一個(gè)單元或者由適當(dāng)?shù)脑O(shè)備對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步處理，比如代碼轉(zhuǎn)換、壓縮。此外或可替換地，由圖像提供器轉(zhuǎn)送該縮放圖像，以便在與圖像縮放器100連接或者其中實(shí)施了圖像縮放器100的圖像再現(xiàn)裝置的屏幕上顯示。
圖像縮放器100的單元110、 130和140可以是以軟件、硬件或它們的組合來(lái)提供。
圖13是圖12的濾波器組提供器130的實(shí)施方式的更加詳細(xì)的示意性框圖。濾波器組提供器130包括被安排用于為濾波器組中的各個(gè)濾波器計(jì)算濾波器系數(shù)的系數(shù)計(jì)算器132。這意味著，由于本發(fā)明的圖像縮放器僅僅需要確定"個(gè)濾波器而不是按照現(xiàn)有技術(shù)的NT個(gè)濾波器("〈Nt并且最常見(jiàn)的是cK〈Nt),與現(xiàn)有技術(shù)相比，計(jì)算器132必須計(jì)算的濾波器系數(shù)的數(shù)目大大減少。如果各個(gè)濾波器包括相同數(shù)量T的抽頭，則由計(jì)算器132確定a x T個(gè)系數(shù)。
在第一種實(shí)施方式中，濾波器管理器然后在濾波圖像元素的第一行或
35列的時(shí)候使用這些計(jì)算的濾波器系數(shù)。當(dāng)進(jìn)行到第二行或列時(shí)，系數(shù)計(jì)算器1 3 2可以為第二和隨后的行或列重新計(jì)算濾波器系數(shù)。
在更優(yōu)選的實(shí)現(xiàn)方式中，系數(shù)計(jì)算器1 3 2將其計(jì)算的濾波器系數(shù)轉(zhuǎn)送
到濾波器組提供器130的存儲(chǔ)器管理器134 (或圖像縮放器的存儲(chǔ)器提供器)。在此情況下，存儲(chǔ)器管理器134可以在圖像縮放期間至少暫時(shí)將所計(jì)算的濾波器系數(shù)存儲(chǔ)在所連接的濾波器存儲(chǔ)器1 36中。 一旦濾波器管理器即將開(kāi)始濾波新的圖像元素行或列，存儲(chǔ)器管理器134可以從存儲(chǔ)器136中檢索濾波器系數(shù)。這意味著簡(jiǎn)單的存儲(chǔ)器讀取代替了復(fù)雜且耗電的濾波器計(jì)算。在這個(gè)上下文中，優(yōu)選地將濾波器系數(shù)存儲(chǔ)在快速芯片上存儲(chǔ)器1 36上，以便減少在圖像濾波期間取出系數(shù)所需的時(shí)間。在這一實(shí)施方式中，系數(shù)計(jì)算器132需要最多為行計(jì)算a個(gè)不同的濾波器并且為列計(jì)算-個(gè)濾波器，即，與按照現(xiàn)有技術(shù)需要計(jì)算ntx (M。+Mt)個(gè)不同的濾波器相比，僅需要計(jì)算a + "個(gè)濾波器。
在另 一種實(shí)施方式中，系數(shù)計(jì)算器1 32被安排用于為多個(gè)不同的濾波器組計(jì)算濾波器，在由存儲(chǔ)器管理器134存儲(chǔ)在濾波器存儲(chǔ)器136上時(shí)，這些不同的濾波器組共同地形成濾波器庫(kù)。在此情況下，將各個(gè)濾波器組分配給給定縮放系數(shù)，并且因此在縮放操作期間，基于原始和目標(biāo)分辨率之間的商選擇各個(gè)濾波器組。在此情況下，實(shí)際上根本不必與圖像縮放一起執(zhí)行濾波器系數(shù)計(jì)算。而是可以在實(shí)際圖像縮放期間由存儲(chǔ)器管理器134取出預(yù)先計(jì)算的濾波器庫(kù)136的濾波器并且將其轉(zhuǎn)送到濾波器管理器。對(duì)于如何選擇和編制這一濾波器庫(kù)的更多信息，可以參見(jiàn)前文中給出的討論內(nèi)容。
濾波器組提供器130的單元132、 134和136可以以軟件、硬件或它們的組合來(lái)提供。單元132到136可以全部安排在濾波器組提供器130中。將單元132到136中的一個(gè)或多個(gè)安排在圖像縮放器中的分布式實(shí)現(xiàn)方式也是可以的并且處于本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
如果原始行/列分辨率和目標(biāo)行/列分辨率的最高公分母等于一或者該最高公分母(其還代表為了形成完整的行或列，濾波器組的各個(gè)濾波器的采用次數(shù))過(guò)低，則可以對(duì)目標(biāo)和/或原始分辨率加以調(diào)整。
圖14是本發(fā)明的圖像縮放器100的實(shí)施方式的示意性框圖，其能夠?qū)崿F(xiàn)分辨率調(diào)整。這一圖像縮放器100包括圖像提供器110、圖像存儲(chǔ)器120、濾波器組提供器130和濾波器管理器140。這些單元110到140的操
36作類(lèi)似于結(jié)合圖12描述的操作，除非另有說(shuō)明。
此外，圖像縮放器100包括分辨率選擇器150,該分辨率選擇器150被
安排用于選擇能夠在備選原始分辨率和目標(biāo)分辨率之間或者在原始分辨率和備選目標(biāo)分辨率之間的最高公分母大于一并且優(yōu)選地遠(yuǎn)大于一
的備選原始或目標(biāo)分辨率。圖像縮放器100還包括圖像剪裁器160和/或取決于分辨率選擇器150選擇了何種(哪些)分辨率變得激活的邊界管理器170。
在第一種實(shí)現(xiàn)方式中，分辨率選擇器150選擇小于原始行/列分辨率N。的備選原始行/列分辨率N、。此外，選擇器150以因而一種方式選取備選目標(biāo)行/列分辨率使得備選原始行/列分辨率^與目杯行/列分辨率Nt的公分母k為大于一的正數(shù)。在這種實(shí)現(xiàn)方式中，濾波器管理器MO對(duì)圖像的至少一行/列中的僅僅w;組至少一個(gè)圖像元素進(jìn)行操作。濾波器組提供器130使用這一所選擇的備選原始分辨率和目標(biāo)分辨率的信息來(lái)提供(計(jì)算或檢索)由濾波器管理器14O使用的正確濾波器組。這此外還意味著，當(dāng)前行/列的圖像元素濾波僅僅對(duì)^個(gè)圖像元素組執(zhí)行，而不是對(duì)N。個(gè)圖像元素組進(jìn)行，其中w<ND。這導(dǎo)致縮放圖像將構(gòu)成僅僅一部分原始圖像的縮放版本。
在第二種實(shí)現(xiàn)方式中，分辨率選擇器150被安排用于選擇大于目標(biāo)行/列分辨率NT的備選目標(biāo)行/列分辨率N 。此外，將目標(biāo)行/列分辨率選擇成使得原始行/列分辨率N。與備選目標(biāo)行/列分辨率N 的公分母k為大于一的正數(shù)。濾波器組提供器130使用(多個(gè))原始分辨率和所選擇的(多個(gè))備選目標(biāo)分辨率的信息來(lái)提供由濾波器管理器14O使用的正確濾波器。 一旦濾波器管理器140使用來(lái)自濾波器組提供器130的濾波器濾波和縮放圖像，就由圖像剪裁器160對(duì)縮放圖像進(jìn)行剪裁。由于設(shè)定了大于目標(biāo)分辨率的備選目標(biāo)分辨率，因此縮放圖像在圖像元素的數(shù)目方面具有過(guò)大的行和/或列分辨率/大小。因此圖像剪裁器160通過(guò)在過(guò)大的縮放行/列中刪除N -NT個(gè)圖像元素來(lái)對(duì)縮放圖像進(jìn)行剪裁。這一圖像剪裁優(yōu)選地是通過(guò)刪除最前面和最后面的列中的 一部分(如果從行中刪除圖像元素)和刪除最前面和最后面的行中的一部分(如果從列中刪除圖像元素)來(lái)進(jìn)行的。換句話說(shuō)，圖像剪裁器160的剪裁動(dòng)作優(yōu)選地保留縮放圖像的中央部分而僅僅刪除周邊的圖像元素。
在第三種實(shí)現(xiàn)方式中，分辨率選擇器150被安排用于在所述原始分辨率N。和所述目標(biāo)分辨率NT的最高公分母等于一的情況下選擇小于目標(biāo)行
/列分辨率NT的備選目標(biāo)行/列分辨率N 。此外，原始行/列分辨率N。和所選擇的備選目標(biāo)行/列分辨率N、的公分母k應(yīng)當(dāng)是大于一的正數(shù)。濾波器組提供器130使用原始分辨率和所選擇的備選分辨率的信息來(lái)為濾波器管理器140提供(多個(gè))正確的濾波器。在這一實(shí)施方式中， 一旦濾波器管理器140處理輸入圖像來(lái)形成縮放圖像，這個(gè)縮放圖像就將會(huì)在至少一個(gè)維度(行或列)上具有小于指定目標(biāo)大小的大小。因此將圖像縮放器100的邊界管理器170安排用于向具有過(guò)小大小的一維圖像元素陣列(行或列)添加N廣N、個(gè)圖像元素。這些添加的圖像元素典型地具有規(guī)定的顏色，優(yōu)選地對(duì)于所有的添加圖像元素而言，顏色相同，比如黑色或白色。邊界管理器17O優(yōu)選地在可能的情況下在過(guò)短圖像元素陣列的兩側(cè)添加圖像元素。這意味著，在一側(cè)(左側(cè)或上側(cè))找到所添加邊界的寬度的大約 一 半，并且在另 一 側(cè)(右側(cè)或下側(cè))找到剩下的大約 一 半。因而，由邊界管理器170添加的邊界將加框或者至少部分加框縮放圖像。
在第四種實(shí)現(xiàn)方式中，分辨率選擇器150選擇大于原始行/列分辨率N。的備選原始行/列分辨率w 。此外，執(zhí)行這一備選分辨率選擇使得備選原始行/列分辨率^與目標(biāo)行/列分辨率NT的公分母k為大于一的正數(shù)。在這種情況下，對(duì)于所選擇的備選大小/分辨率，原始圖像將在至少一個(gè)維度上過(guò)小。因此，邊界管理器170將為未縮放圖像中的這些過(guò)短一維圖像元素陣列添加w; -N。個(gè)圖像元素。前面已經(jīng)給出的關(guān)于如何放置這些圖像元素(優(yōu)選地在周邊)和這些圖像元素應(yīng)當(dāng)具有什么顏色的討論內(nèi)容只要加以必要的改變就可以應(yīng)用于這種實(shí)現(xiàn)方式。
為了提供由濾波器管理器14O使用的正確濾波器組，還將這一所選擇的較大備選原始分辨率連同目標(biāo)分辨率一起通知給濾波器組提供器130。濾波器管理器140然后對(duì)具有由邊界管理器170添加的(多個(gè))邊界的圖像進(jìn)行濾波，以形成具有正確目標(biāo)大小的縮放圖像。
本發(fā)明意識(shí)到，可以將圖像縮放器100的這種實(shí)施方式配置用于僅僅
按照所提到的實(shí)現(xiàn)方式之一進(jìn)行操作，并且因此僅僅需要在該具體實(shí)現(xiàn)
方式中涉及到的那些單元。然而，由于不同的實(shí)現(xiàn)方式可能對(duì)不同的輸
入圖像和不同的圖像類(lèi)型是有用的，因此圖像縮放器10O優(yōu)選地可以按
照這些實(shí)現(xiàn)方式中的至少兩種來(lái)操作，優(yōu)選地是至少一種剪裁實(shí)現(xiàn)方式和至少一種邊界添加實(shí)現(xiàn)方式。
38圖像縮放器100的單元110到170可以以軟件或硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)。圖15圖解說(shuō)明由移動(dòng)單元代表的用戶終端或圖像處理裝置200。然而，本發(fā)明并不局限于移動(dòng)單元，而是可以在其它終端和圖像處理裝置中實(shí)施，比如PC計(jì)算機(jī)、游戲控制臺(tái)、PDA和專(zhuān)用圖像再現(xiàn)設(shè)備。在該圖中
移動(dòng)單元200包括用于管理圖像和圖形數(shù)據(jù)的圖形系統(tǒng)230。具體地說(shuō)，圖形系統(tǒng)230適合于在所連接的屏幕220或顯示單元上再現(xiàn)或顯示圖像。移動(dòng)單元100還包括用于將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在其中的存儲(chǔ)裝置或存儲(chǔ)器240。在這個(gè)存儲(chǔ)器240中，可以存儲(chǔ)圖像數(shù)據(jù)和/或?yàn)V波器數(shù)據(jù)。
在移動(dòng)單元200中提供按照本發(fā)明的圖像縮放器100,該圖像縮放器100優(yōu)選地以圖形系統(tǒng)230的部件來(lái)實(shí)現(xiàn)。這個(gè)圖像縮放器100可以是圖12或14中公開(kāi)的縮放器?？s放器100用于縮放由圖形系統(tǒng)230生成的、從存儲(chǔ)裝置240提供的和/或由I/O單元210接收的輸入圖像，使得圖像大小/分辨率與顯示屏幕220的分辨率相匹配。
移動(dòng)單元IOO的單元IOO， 210、 230和240可以是以軟件、硬件或它們的組合來(lái)提供。
在更加 一般的方面中，可以采用本發(fā)明的教導(dǎo)來(lái)對(duì) 一般數(shù)據(jù)信號(hào)的高效濾波或再采樣。這一數(shù)據(jù)信號(hào)可以是音頻數(shù)據(jù)信號(hào)；圖像數(shù)據(jù)信號(hào)，比如代表圖像的圖像元素行或列的顏色值的數(shù)據(jù)信號(hào)；多媒體數(shù)據(jù)；地震學(xué)(seimological )信號(hào)；雷達(dá)信號(hào)；體積測(cè)定3D數(shù)據(jù)信號(hào)；等等。實(shí)際上，該數(shù)據(jù)信號(hào)可以是具有原始采樣率N。并且應(yīng)當(dāng)加以再采樣或?yàn)V波以形成具有目標(biāo)采樣率NT的再采樣數(shù)據(jù)信號(hào)的任何數(shù)據(jù)信號(hào)。這意味著，可以將前文描述的圖像濾波/縮放看作是本發(fā)明的這一數(shù)據(jù)信號(hào)濾波的說(shuō)明性的和代表性的實(shí)施方式。
類(lèi)似于前文，數(shù)據(jù)信號(hào)再采樣方法牽涉到提供包括a個(gè)濾波器的濾波器組。這個(gè)數(shù)字a等于目標(biāo)采樣率NT與原始采樣率N。和目標(biāo)采樣率NT的公分母k的商。此外，公分母k是大于一的正數(shù)。此后，針對(duì)濾波器組中的各個(gè)濾波器并且通過(guò)使用濾波器對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)中的一組至少一個(gè)采樣濾波來(lái)形成再采樣數(shù)據(jù)信號(hào)的經(jīng)濾波采樣。對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)重復(fù)進(jìn)行采樣形成和采樣組濾波高達(dá)k次，優(yōu)選地是k次，以形成再采樣的數(shù)據(jù)信號(hào)。
本發(fā)明的這一數(shù)據(jù)信號(hào)再采樣方法能夠通過(guò)僅僅需要有限和少量不同的濾波器并且然后對(duì)剩余信號(hào)再采樣循環(huán)再利用這些濾波器來(lái)實(shí)現(xiàn)濾波器的有效利用。這意味著，前面針對(duì)圖像縮放實(shí)施方式討論的優(yōu)點(diǎn) 只要加以必要更改就適用于本發(fā)明的這個(gè) 一般性方面。
本發(fā)明的這個(gè)一般性方面還涵蓋了適合于將具有原始采樣率N。的數(shù)據(jù) 信號(hào)再采樣為具有目標(biāo)采樣率NT的再采樣數(shù)據(jù)信號(hào)的信號(hào)再采樣器。這
一信號(hào)再采樣器包括被安排用于提供包括a個(gè)濾波器的濾波器組的濾波 器組提供器。如上所述，這個(gè)數(shù)字a等于目標(biāo)采樣率NT與原始采樣率N。 和目標(biāo)采樣率NT的公分母k的商。此外，公分母k是大于一的正數(shù)。該再 采樣器還包括濾波器管理器，該濾波器管理器被安排用于，針對(duì)濾波器 組中的各個(gè)濾波器，通過(guò)使用濾波器對(duì)所述數(shù)據(jù)信號(hào)中的 一 組至少 一 個(gè) 采樣進(jìn)行濾波來(lái)形成再采樣數(shù)據(jù)信號(hào)的經(jīng)濾波采樣。濾波器管理器還針 對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)重復(fù)進(jìn)行采樣形成高達(dá)k次，以形成再采樣的數(shù)據(jù)信號(hào)。
本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)理解，可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種不同的修改和改 變，而不會(huì)偏離所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的范圍。
參考文獻(xiàn)
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權(quán)利要求
1. 一種將具有原始行/列分辨率No的圖像縮放為具有目標(biāo)行/列分辨率NT的縮放圖像的方法，所述方法包括步驟-提供包括α個(gè)濾波器的濾波器組，α等于所述目標(biāo)行/列分辨率NT與所述原始行/列分辨率No和所述目標(biāo)行/列分辨率NT的公分母k的商，所述公分母k是大于一的正數(shù)；對(duì)于所述圖像中的至少一行/列圖像元素-針對(duì)所述濾波器組中的各個(gè)濾波器，通過(guò)使用所述濾波器濾波所述至少一行/列中的一組至少一個(gè)圖像元素，形成所述縮放圖像的經(jīng)濾波圖像元素；和-對(duì)所述至少一行/列重復(fù)進(jìn)行所述形成步驟高達(dá)k次，以形成所述縮放圖像的縮放圖像元素行/列。
2. 按照權(quán)利要求1所述的方法，其中所述重復(fù)步驟包括對(duì)所述至少一行/列重復(fù)進(jìn)行所述形成步驟k 次，以形成所述縮放圖像的所述縮放圖像元素行/列。
3. 按照權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述形成和重復(fù)步驟是針對(duì)所述圖像中的各個(gè)行/列執(zhí)行的。
4. 按照權(quán)利要求3所述的方法， 其中所述提供步驟包括步驟-為所述圖像元素的第一行/列計(jì)算所述濾波器組的所述a個(gè)濾波器 的濾波器系數(shù)；-將所述計(jì)算的濾波器系數(shù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中；和-為所述圖像中的各個(gè)剩余行/列，從所述存儲(chǔ)器中讀取所述計(jì)算的濾 波器系數(shù)。
5. 按照權(quán)利要求1到4中任何一項(xiàng)所述的方法，其中所述圖像具有原始行分辨率N。和原始列分辨率M。，并且所述縮放 圖像具有相應(yīng)的目標(biāo)行分辨率nt和相應(yīng)的目杯列分辨率Mt，所述提供步 驟包括步驟-提供包括《個(gè)濾波器的第 一 濾波器組，"等于所述目標(biāo)行分辨率N t與所述原始行分辨率N。和所述目標(biāo)行分辨率NT的公分母k的商，公分母k是 大于一的正數(shù)；和-提供包括/ 個(gè)濾波器的第二濾波器組，/ 等于所述目杯列分辨率Mt與 所述原始列分辨率M。和所述目標(biāo)列分辨率MT的公分母1的商，公分母1是 大于一的正數(shù)。
6. 按照權(quán)利要求5所述的方法， 其中所述形成和重復(fù)步驟包括步驟 對(duì)于所述圖像中的至少一行圖像元素-針對(duì)所述第一濾波器組中的各個(gè)濾波器，通過(guò)使用所述濾波器濾波 所述至少一行中的一組至少一個(gè)圖像元素，形成部分縮放圖像的經(jīng)濾波 圖像元素；和-對(duì)所述至少一行重復(fù)進(jìn)行所述形成步驟k次，以形成所述部分縮放圖 像的縮放圖像元素行，對(duì)于所述部分縮放圖像中的至少一列圖像元素-針對(duì)所述第二濾波器組中的各個(gè)濾波器，通過(guò)使用所述濾波器濾波 所述至少一列中的一組至少 一個(gè)圖像元素，形成所述縮放圖像的經(jīng)濾波 圖像元素；和-對(duì)所述至少一列重復(fù)進(jìn)行所述形成步驟1次，以形成所述縮放圖像的 縮放圖像元素列。
7. 按照權(quán)利要求5所述的方法， 其中所述形成和重復(fù)步驟包括步驟 對(duì)于所述圖像中的至少一列圖像元素-針對(duì)所述第二濾波器組中的各個(gè)濾波器，通過(guò)使用所述濾波器濾波 所述至少 一列中的一組至少 一個(gè)圖像元素，形成所述部分縮放圖像的經(jīng) 濾波圖像元素；-對(duì)所述至少一列重復(fù)進(jìn)行所述形成步驟l次，以形成所述部分縮放圖 像的縮放圖像元素列，對(duì)于所述部分縮放圖像中的至少 一 行圖像元素-針對(duì)所述第 一 濾波器組中的各個(gè)濾波器，通過(guò)使用所述濾波器濾波所述至少 一行中的 一組至少 一個(gè)圖像元素，形成所述縮放圖像的經(jīng)濾波圖像元素；和-對(duì)所述至少一行重復(fù)進(jìn)行所述形成步驟k次，以形成所述縮放圖像的 縮放圖像元素行。
8. 按照權(quán)利要求1到7中任何一項(xiàng)所述的方法， 此外還包括步驟-定義共同形成濾波器庫(kù)的多個(gè)濾波器組，其中各個(gè)濾波器組對(duì)應(yīng)于 定義的縮放系數(shù)；-針對(duì)所述多個(gè)濾波器組的各個(gè)濾波器組，為所述濾波器組中的濾波 器計(jì)算濾波器系數(shù)；和 -將所述濾波器系數(shù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，其中所述提供步驟包括從所述存儲(chǔ)器中檢索具有與目標(biāo)縮放系數(shù)相 對(duì)應(yīng)的定義的縮放系數(shù)的濾波器組的濾波器的濾波器系數(shù)，該目標(biāo)縮放 系數(shù)等于所述目標(biāo)行/列分辨率NT與所述原始行/列分辨率N。的商。
9. 按照權(quán)利要求1到8中任何一項(xiàng)所述的方法，其中所述公分母k是所述原始行/列分辨率N。和所述目標(biāo)行/列分辨率Nt的最高公分母。
10. 按照權(quán)利要求1到9中任何一項(xiàng)所述的方法，其中如果所述原始行/列分辨率N。和所述目標(biāo)行/列分辨率NT的最高公 分母等于一，則所述方法包括步驟-選擇小于所述原始行/列分辨率N。的備選原始行/列分辨率w;,使得 所述備選原始行/列分辨率^和所述目標(biāo)行/列分辨率NT的公分母k是大 于一的正lt; 和_通過(guò)對(duì)所述至少一行/列中的僅僅^組至少一個(gè)圖像元素執(zhí)行所述 形成步驟和所述重復(fù)步驟，來(lái)剪裁所述圖像。
11. 按照權(quán)利要求1到10中任何一項(xiàng)所述的方法，其中如果所述原始行/列分辨率N。和所述目杯行/列分辨率Nt的最高公 分母等于一，則所述方法包括步驟述原始行/列分辨率N。和所述備選目標(biāo)行/列分辨率N、的公分母k是大于一的正數(shù)；和-通過(guò)刪除所述縮放行/列中的(-隊(duì)個(gè)圖像元素來(lái)剪裁所述縮放圖像。
12.按照權(quán)利要求1到11中任何 一 項(xiàng)所述的方法，其中如果所述原始行/列分辨率N。和所述目杯行/列分辨率Nt的最高公 分母等于一，則所述方法包括步驟述原始行/列分辨率N。和所述備選目標(biāo)行/列分辨率N 的公分母k是大于 一的正數(shù)；和-將^-^個(gè)具有規(guī)定圖像顏色的圖像元素添加到所述縮放圖像的所述 縮放行/列上。
13.按照權(quán)利要求1到12中任何一項(xiàng)所述的方法，其中如果所述原始行/列分辨率N。和所述目杯行/列分辨率Nt的最高公 分母等于一，則所述方法包括步驟-選擇大于所述原始行/列分辨率N。的備選原始行/列分辨率％ ,使得 所述備選原始行/列分辨率"和所述目標(biāo)行/列分辨率NT的公分母k是大 于一的正數(shù)；和-將^ -N。個(gè)具有規(guī)定圖像顏色的圖像元素添加到所述圖像的所述行/ 列上。
14. 一種適合于將具有原始行/列分辨率N。的圖像縮放為具有目標(biāo)行/ 列分辨率N t的縮放圖像的圖像縮放器，所述縮放器包括-濾波器組提供器，其被安排用于提供包括a個(gè)濾波器的濾波器組，" 等于所述目標(biāo)行/列分辨率NT與所述原始行/列分辨率N。和所述目標(biāo)行/ 列分辨率NT的公分母k的商，所述公分母k是大于一的正數(shù)；-濾波器管理器，其安排用于i)針對(duì)所述濾波器組中的各個(gè)濾波器并且針對(duì)所述圖像中的至少一 行/列圖像元素，通過(guò)使用所述濾波器濾波所述至少 一行/列中的一組至 少一個(gè)圖像元素，形成所述縮放圖像的經(jīng)濾波圖像元素，和ii )對(duì)所述至少一行/列重復(fù)進(jìn)行圖像元素形成高達(dá)k次，以形成所述縮放圖像的縮放圖像元素行/列。
15. 按照權(quán)利要求14所述的圖像縮放器，其中所述濾波器管理器被安排用于對(duì)所述至少一行/列重復(fù)進(jìn)行k次 所述形成，以形成所述縮放圖像的所述縮放圖像元素行/列。
16. 按照權(quán)利要求14或15所述的圖像縮放器，其中所述濾波器管理器被安排用于對(duì)所述圖像中的各個(gè)行/列執(zhí)行所 述形成和重復(fù)。
17. 按照權(quán)利要求16所述的圖像縮放器， 其中所述濾波器組提供器包括-系數(shù)計(jì)算器，其被安排用于為所述圖像元素的第一行/列計(jì)算所述濾 波器組的所述a個(gè)濾波器的濾波器系數(shù)；和-存儲(chǔ)器管理器，其安排用于i )將所述計(jì)算的濾波器系數(shù)存儲(chǔ)在所連 接的存儲(chǔ)器中，和ii )為所述圖像中的各個(gè)剩余行/列，從所述存儲(chǔ)器 中檢索所述計(jì)算的濾波器系數(shù)。
18. 按照權(quán)利要求14到17中任何 一 項(xiàng)所述的圖像縮放器， 其中所述圖像具有原始行分辨率N。和原始列分辨率M。，并且所述縮放圖像具有相應(yīng)的目標(biāo)行分辨率nt和相應(yīng)的目杯列分辨率Mt,所述濾波器 組提供器被安排用于i) 提供包括a個(gè)濾波器的第一濾波器組，a等于所述目標(biāo)行分辨率NT 與所述原始行分辨率N。和所述目標(biāo)行分辨率NT的公分母k的商，公分母k 是大于一的正數(shù)，和ii) 提供包括p個(gè)濾波器的第二濾波器組，"等于所述目標(biāo)列分辨率 Mt與所述原始列分辨率M。和所述目標(biāo)列分辨率Mt的公分母1的商，公分母1 是大于一的正數(shù)。
19. 按照權(quán)利要求18所述的圖像縮放器， 其中所述濾波器管理器被安排用于i) 針對(duì)所述第一濾波器組中的各個(gè)濾波器并且針對(duì)所述圖像中的至 少 一行圖像元素，通過(guò)使用所述濾波器濾波所述至少 一行中的 一組至少 一個(gè)圖像元素，形成部分縮放圖像的經(jīng)濾波圖像元素，ii) 對(duì)所述至少一行重復(fù)進(jìn)行k次圖像元素形成，以形成所述部分縮 放圖像的縮放圖像元素行，iii )針對(duì)所述第二濾波器組中的各個(gè)濾波器并且針對(duì)所述部分縮放 圖像中的至少一列圖像元素，通過(guò)使用所述濾波器濾波所述至少一列中 的一組至少一個(gè)圖像元素，形成所述縮放圖像的經(jīng)濾波圖像元素，和iv)對(duì)所述至少一列重復(fù)進(jìn)行l(wèi)次圖像元素形成，以形成所述縮放圖像的縮放圖像元素列。
20.按照權(quán)利要求18所迷的圖像縮放器， 其中所述濾波器管理器被安排用于i) 針對(duì)所述第二濾波器組中的各個(gè)濾波器并且針對(duì)所述圖像中的至 少一列圖像元素，通過(guò)使用所述濾波器濾波所述至少一列中的一組至少 一個(gè)圖像元素，形成部分縮放圖像的經(jīng)濾波圖像元素，ii) 對(duì)所述至少一列重復(fù)進(jìn)行l(wèi)次圖像元素形成，以形成所述部分縮 放圖像的縮放圖像元素列，圖像中的至少 一行圖像元素，通過(guò)使用所述濾波器濾波所述至少 一行中 的一組至少一個(gè)圖像元素，形成所述縮放圖像的經(jīng)濾波圖像元素，和iv)對(duì)所述至少一行重復(fù)進(jìn)行k次圖像元素形成，以形成所述縮放圖 像的縮放圖像元素行。
21.按照權(quán)利要求14到20中任何一項(xiàng)所述的圖像縮放器， 此外還包括-系數(shù)計(jì)算器，其被安排用于針對(duì)包括多個(gè)濾波器組的濾波器庫(kù)的各 個(gè)濾波器組，為所述濾波器組中的濾波器計(jì)算濾波器系數(shù)，各個(gè)濾波器 組對(duì)應(yīng)于定義的縮放系數(shù)；和-存儲(chǔ)器，安排為用于存儲(chǔ)所述濾波器系數(shù)，其中所述濾波器組提供 器包括存儲(chǔ)器管理器，其被安排用于從所述存儲(chǔ)器中檢索具有與目標(biāo)縮 放系數(shù)相對(duì)應(yīng)的定義的縮放系數(shù)的濾波器組的濾波器的濾波器系數(shù)，該目標(biāo)縮放系數(shù)等于所述目杯行/列分辨率Nt與所述原始行/列分辨率N。的 商。
22. 按照權(quán)利要求14到21中任何一項(xiàng)所述的圖像縮放器， 其中所述公分母k是所述原始行/列分辨率N。和所述目標(biāo)行/列分辨率Nt的最高公分母。
23. 按照權(quán)利要求14到22中任何一項(xiàng)所述的圖像縮放器， 此外還包括分辨率選擇器，該分辨率選擇器被安排用于在所述原始行/列分辨率N。和所述目標(biāo)行/列分辨率NT的最高公分母等于一的情況下選 擇小于所述原始行/列分辨率N。的備選原始行/列分辨率w ,使得所述備 選原始行/列分辨率w;和所述目標(biāo)行/列分辨率仏的公分母k是大于一的^組至;一個(gè)圖i元i執(zhí)行S述形成和重復(fù)。' ； ^ 、
24. 按照權(quán)利要求14到23中任何一項(xiàng)所述的圖像縮放器， 此外還包括-分辨率選擇器，其被安排用于在所述原始行/列分辨率N。和所述目標(biāo) 行/列分辨率Nt的最高公分母等于一的情況下，選擇大于所述目標(biāo)行/列 分辨率NT的備選目標(biāo)行/列分辨率N、，使得所述原始行/列分辨率N。和所 述備選目標(biāo)行/列分辨率N、的公分母k為大于一的正數(shù)；和-圖像剪裁器，其被安排用于通過(guò)刪除所述縮放行/列中的NeT-NT個(gè)圖像元素來(lái)剪裁所述縮放圖像。
25. 按照權(quán)利要求l4到24中任何一項(xiàng)所述的圖像縮放器， 此外還包括-分辨率選擇器，其被安排用于在所迷原始行/列分辨率N。和所述目標(biāo) 行/列分辨率Nt的最高公分母等于一的情況下，選擇小于所述目標(biāo)行/列 分辨率NT的備選目標(biāo)行/列分辨率N ，使得所述原始行/列分辨率N。和所 述備選目標(biāo)行/列分辨率N 的公分母k為大于一的正數(shù)；和-圖像管理器，其被安排用于將NT-N、個(gè)具有規(guī)定圖像顏色的圖像元素 添加到所述縮放圖像的所述縮放行/列上。
26. 按照權(quán)利要求14到25中任何一項(xiàng)所述的圖像縮放器， 此外還包括-分辨率選擇器，其被安排用于在所述原始行/列分辨率N。和所述目標(biāo) 行/列分辨率Nt的最高公分母等于一的情況下，選擇大于所述原始行/列 分辨率N。的備選原始行/列分辨率^ ,使得所述備選原始行/列分辨率^ 和所述目標(biāo)行/列分辨率NT的公分母k為大于一的正數(shù)；和-圖像管理器，其被安排用于將W -N。個(gè)具有規(guī)定圖像顏色的圖像元素 添加到所述圖像的所述行/列上。
27. —種圖像處理裝置，包括-圖像提供器，用于提供具有原始行/列分辨率N。的圖像； -按照權(quán)利要求14到26中的任何一項(xiàng)的圖像縮放器，用于將所述圖像 縮放為具有目標(biāo)行/列分辨率NT的縮放圖像；和-圖形處理器，用于在所連接的顯示屏上顯示所述縮放圖像。
28. —種將具有原始采樣率N。的數(shù)據(jù)信號(hào)再采樣為具有目標(biāo)采樣率NT的再采樣數(shù)據(jù)信號(hào)的方法，所述方法包括步驟-提供包括a個(gè)濾波器的濾波器組，"等于所述目標(biāo)采樣率NT與所述原 始采樣率N。和所述目標(biāo)采樣率NT的公分母k的商，所述公分母k是大于一 的正數(shù)；-針對(duì)所述濾波器組中的各個(gè)濾波器，通過(guò)使用所述濾波器濾波所述 數(shù)據(jù)信號(hào)中的 一組至少 一個(gè)采樣，形成所述再采樣數(shù)據(jù)信號(hào)的經(jīng)濾波采 樣5 和-對(duì)所述數(shù)據(jù)信號(hào)重復(fù)進(jìn)行所述形成步驟高達(dá)k次，以形成所述再采樣 的數(shù)據(jù)信號(hào)。
29. —種適用于將具有原始采樣率N。的數(shù)據(jù)信號(hào)再采樣為具有目標(biāo)采 樣率NT的再采樣數(shù)據(jù)信號(hào)的信號(hào)再采樣器，所述信號(hào)再采樣器包括-濾波器組提供器，其安排用于提供包括a個(gè)濾波器的濾波器組，"等 于所述目標(biāo)采樣率NT與所述原始采樣率N。和所述目標(biāo)采樣率NT的公分母k 的商，所述公分母k是大于一的正數(shù)；-濾波器管理器，其被安排用于i) 針對(duì)所迷濾波器組中的各個(gè)濾波器，通過(guò)使用所述濾波器濾波所 述數(shù)據(jù)信號(hào)中的 一組至少 一個(gè)采樣，形成所述再采樣數(shù)據(jù)信號(hào)的經(jīng)濾波 采樣5 和ii) 對(duì)所述數(shù)據(jù)信號(hào)重復(fù)進(jìn)行采樣形成高達(dá)k次，以形成所述再采樣 的數(shù)據(jù)信號(hào)。
全文摘要
在一種圖像縮放方法中，將具有原始行/列分辨率N_D的圖像(10)縮放為具有目標(biāo)行/列分辨率N_T的縮放圖像(30)。提供包括α個(gè)濾波器的濾波器組，其中α等于目標(biāo)分辨率N_T與原始分辨率N_D和目標(biāo)分辨率N_T的公分母k的商。該公分母k是大于一的正數(shù)。對(duì)于至少一行/列(16/18)圖像元素(12)，通過(guò)使用濾波器濾波至少一行/列(16/18)的至少一個(gè)圖像元素(12)，對(duì)于濾波器組中的每個(gè)濾波器形成縮放圖像(30)的經(jīng)濾波圖像元素(32)。對(duì)該至少一行/列(16/18)重復(fù)該圖像元素形成高達(dá)k次，以形成縮放圖像(30)的縮放圖像元素(32)行/列(36/38)。
文檔編號(hào)G06T3/40GK101512595SQ200780033164
公開(kāi)日2009年8月19日 申請(qǐng)日期2007年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月8日
發(fā)明者J·斯特倫, J·阿斯克洛夫 申請(qǐng)人:艾利森電話股份有限公司