專利名稱：比特分辨率增強(qiáng)的制作方法
比特分辨率增強(qiáng)相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用本申請(qǐng)要求2008年12月1日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)系列號(hào)61/118，735的優(yōu)先權(quán)，通過引用將其合并于此。
背景技術(shù)：
存儲(chǔ)在藍(lán)光盤(BD)或數(shù)字多功能盤(DVD)上的或經(jīng)由廣播、線纜、衛(wèi)星或IP而由數(shù)字視頻傳輸提供的數(shù)字內(nèi)容通常以每通道8比特來表示。在紅/綠/藍(lán)(RGB)格式中， 這對(duì)應(yīng)于三個(gè)主要顏色分量(紅(R)、綠(G)和藍(lán)(B))中的每個(gè)是8比特。在YCbCr格式中，這對(duì)應(yīng)于亮度(Y)8比特、色度分量Cb 8比特以及色度分量Cr 8比特。Cb和Cr可以由 2水平下采樣以創(chuàng)建4 2 2格式，并且還由2豎直下采樣以創(chuàng)建4 2 0格式。人類視覺系統(tǒng)(HVS)可以區(qū)分遠(yuǎn)多于由8比特?cái)?shù)據(jù)提供的256級(jí)的灰度級(jí)。Weber 定律表明，眼睛可以看到的最小間距(st印)與絕對(duì)強(qiáng)度成比例，ΔΙ/Ι 1.4。這意味著眼睛對(duì)于較低灰度級(jí)的級(jí)別改變更敏感，并且當(dāng)間距不足夠小時(shí)，可見到顯著的條帶或輪廓。為了產(chǎn)生沒有可見的條帶或輪廓效果的、從黑到白的平滑灰度傾斜，需要至少1024個(gè)級(jí)別，這對(duì)應(yīng)于每通道10比特的比特深度。鑒于HVS的上述特征，比如IXD、等離子和DPL之類的主流顯示器技術(shù)已經(jīng)將它們的比特深度增加到每通道10比特或更多比特。而且，HDMI的最近版本(例如，Vl. 3，Vl. 4) (世界范圍內(nèi)消費(fèi)者電子設(shè)備使用的流行數(shù)字接口)支持利用每通道多于8比特的比特深度來傳送視頻內(nèi)容。HDMI用于將多媒體內(nèi)容從各種音視頻(AV)源設(shè)備(例如，藍(lán)光播放器、DVD播放器和機(jī)頂盒(STB))向數(shù)字電視傳送。然而，如上所述，通常使用的消費(fèi)者視頻格式仍舊使用每通道8比特。為了在10比特或更高的顯示器上顯示該數(shù)據(jù)，典型的視頻處理器或轉(zhuǎn)換器附加額外比特到較低的比特深度像素。例如，轉(zhuǎn)換器可以附加2比特到8比特像素值上以創(chuàng)建10比特像素值。然而， 僅附加比特?zé)o益于防止具有低變化的平滑區(qū)域中輪廓或條帶的出現(xiàn)，其中獨(dú)立間隔對(duì)于人眼是可見的。傳統(tǒng)上，抖動(dòng)、模糊和平滑技術(shù)嘗試增加比特深度同時(shí)降低輪廓贗像。然而， 經(jīng)常發(fā)生不經(jīng)意的模糊和其他不期望的結(jié)果。因此，期望存在處理圖像數(shù)據(jù)的更好方式，其使用新數(shù)字接口和數(shù)字顯示器提供的附加比特深度，以便顯示沒有輪廓贗像而保留銳度和細(xì)節(jié)的圖像。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)實(shí)施方式中，一種裝置，包括映射邏輯，被配置用于從“低分辨率”像素產(chǎn)生 “高分辨率”像素。這里的術(shù)語“高分辨率”和“低分辨率”表示比特深度(例如，用于表示像素的比特?cái)?shù)量)。通常認(rèn)為具有每分量8比特或更少比特的像素是“低分辨率”像素，而通常認(rèn)為具有每分量10比特或更多比特的像素是“高分辨率”像素。該裝置包括輪廓分段邏輯，被配置用于將高分辨率像素分類為處于圖像的平滑區(qū)域中。該分類可以基于與低分辨率像素相關(guān)聯(lián)的梯度值和方差值中的至少一個(gè)。該裝置包括輪廓細(xì)化邏輯，被配置用于基于與高分辨率像素相關(guān)聯(lián)的相鄰高分辨率像素的集合，將高分辨率像素選擇性地重分類為不處于圖像的平滑區(qū)域中。該裝置包括范圍調(diào)整邏輯，被配置用于基于高分辨率像素是否保持被分類為處于圖像的平滑區(qū)域中而選擇性地濾波高分辨率像素。在該裝置的另一實(shí)施方式中，輪廓分段邏輯還被配置用于基于包括低分辨率像素的像素線中像素值的改變來計(jì)算梯度值。像素線被界定為圖像中的像素的鄰域。在該裝置的另一實(shí)施方式中，輪廓分段邏輯還被配置用于基于低分辨率像素和相關(guān)低分辨率像素的集合之間的差量來計(jì)算方差值。相關(guān)低分辨率像素的集合被界定為圖像中的像素的鄰域。在該裝置的另一實(shí)施方式中，輪廓分段邏輯還被配置用于在確定梯度值超過梯度閾值以及方差值超過了方差閾值時(shí)，將高分辨率像素分類為處于圖像的平滑區(qū)域中。在另一實(shí)施方式中，一種方法包括，從較低比特深度表示向較高比特深度表示來增強(qiáng)圖像內(nèi)容的比特深度表示。該方法包括對(duì)易于產(chǎn)生輪廓贗像的、具有較高比特深度表示的像素進(jìn)行初始分類，以及然后將具有較高比特深度表示的一個(gè)或多個(gè)像素重分類為不易于產(chǎn)生輪廓贗像。在確定與重分類的像素相關(guān)聯(lián)的所選像素不易于產(chǎn)生輪廓贗像時(shí)，對(duì)像素進(jìn)行重分類。該方法包括選擇性地濾波被分類為易于產(chǎn)生輪廓贗像的、具有較高比特深度表示的像素以減輕輪廓贗像。在該方法的一個(gè)實(shí)施方式中，對(duì)具有較高比特深度表示的像素進(jìn)行初始分類包括，作為與像素相關(guān)聯(lián)的梯度值和方差值的函數(shù)，對(duì)具有較高比特深度表示的像素進(jìn)行初始分類。


合并于說明書中并構(gòu)成說明書一部分的附圖示出了在此描述的各種示例裝置、方法和其他示例實(shí)施方式。應(yīng)當(dāng)理解，圖中示出的元素邊界(例如，框、框組、或其他形狀)表示邊界的一個(gè)示例。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在某些示例中，可以將一個(gè)元素設(shè)計(jì)為多個(gè)元素或?qū)⒖梢詫⒍鄠€(gè)元素設(shè)計(jì)為一個(gè)元素。在某些示例中，示出作為一個(gè)元素的內(nèi)部組件的另一元素可以實(shí)現(xiàn)為外部組件，反之亦然。此外，元素可能不是按比例繪出的。圖1示出了與從低比特深度向較高比特深度增強(qiáng)內(nèi)容的比特深度表示同時(shí)考慮輪廓贗像相關(guān)聯(lián)的裝置的一個(gè)實(shí)施方式。圖2示出了可以如何濾除高分辨率像素集合中的輪廓贗像的一個(gè)實(shí)施方式。圖3示出了低分辨率像素可以如何映射到高分辨率像素的一個(gè)實(shí)施方式。圖4示出了像素陣列的一部分。圖5示出了像素陣列的一部分。圖6示出了像素陣列的一部分。圖7示出了與從低比特深度向較高比特深度增強(qiáng)內(nèi)容的比特深度表示同時(shí)考慮輪廓贗像相關(guān)聯(lián)的方法的一個(gè)實(shí)施方式。圖8示出了圖像8-800，其設(shè)計(jì)用于示出輪廓贗像的可視性和減輕。圖9示出了當(dāng)僅使用對(duì)應(yīng)于每通道8比特的256灰度漸變來顯示圖像8_800時(shí)起看起來像什么。圖10示出了按照此處描述的示例裝置和方法處理之后并且顯示在輸出設(shè)備上的根據(jù)圖8的圖像，其中輸出設(shè)備可以處理比初始較低比特深度高的比特深度。圖11示出了來自圖8中圖像的邊緣像素，該邊緣像素按照此處描述的示例裝置和方法被標(biāo)識(shí)進(jìn)而是不平滑的。
具體實(shí)施例方式本申請(qǐng)描述了與增強(qiáng)像素比特分辨率同時(shí)減輕輪廓贗像相關(guān)聯(lián)的裝置、方法和其他實(shí)施方式。在一個(gè)實(shí)施方式中，裝置100(圖1)將與數(shù)字視頻內(nèi)容相關(guān)聯(lián)的低分辨率像素轉(zhuǎn)換為高分辨率像素。高分辨率像素由比低分辨率像素更多的比特來表示。低分辨率像素可能在具有灰度級(jí)的慢變化的平滑區(qū)域中展現(xiàn)輪廓贗像。裝置100選擇性地自適應(yīng)濾波易于產(chǎn)生輪廓贗像的像素。在另一實(shí)施方式中，方法700(圖7)標(biāo)識(shí)可能產(chǎn)生贗像的低分辨率像素，并且選擇性地將自適應(yīng)濾波應(yīng)用于經(jīng)轉(zhuǎn)換的像素以減輕輪廓贗像。具有小色調(diào)標(biāo)度(tone scale)(諸如8比特或更少)的圖像可能易于出現(xiàn)量化輪廓贗像。在具有空間平滑強(qiáng)度變化的區(qū)域(例如，天空、皮膚)中，這些贗像是易見的。通常，在大的均質(zhì)區(qū)域(例如，墻、天花板)中，贗像也是易見的。這些贗像的可見性隨著當(dāng)代的大的、高對(duì)比度、高亮度顯示器的產(chǎn)生而顯著增加。以下包括本文采用的所選術(shù)語的定義。這些定義包括落在術(shù)語的范圍并且可以用于實(shí)現(xiàn)的組件的各種示例和/或形式。示例不旨在限制。術(shù)語的單數(shù)形式和復(fù)數(shù)形式兩者均可以處于定義內(nèi)。對(duì)“一個(gè)實(shí)施方式”、“一種實(shí)施方式”、“一個(gè)示例”、“一種示例”等的引用指示如此描述的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式或一個(gè)或多個(gè)示例可以包括特定特征、結(jié)構(gòu)、特性、性質(zhì)、元素或限制，但是不是每個(gè)實(shí)施方式或示例必須包括該特定特征、結(jié)構(gòu)、特性、性質(zhì)、元素或限制。此外，短語“在一個(gè)實(shí)施方式中”的重復(fù)使用并不一定表示同一實(shí)施方式，雖然其可以表示同一實(shí)施方式。本文使用的“計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)”表示存儲(chǔ)信號(hào)、指令和/或數(shù)據(jù)的介質(zhì)。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可以采用以下形式，包括但不限于非易失性介質(zhì)以及易失性介質(zhì)。非易失性介質(zhì)可以包括例如光盤、磁盤等。易失性介質(zhì)可以包括例如半導(dǎo)體存儲(chǔ)器、動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器等。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的公共形式可以包括但不限于如軟盤、柔性盤、硬盤、磁帶、其他磁介質(zhì)、專用集成電路(ASIC)、可編程邏輯器件、壓縮盤(CD)、其他光介質(zhì)、隨機(jī)訪問存儲(chǔ)器(RAM)、只讀存儲(chǔ)器(ROM)、存儲(chǔ)器芯片或卡、存儲(chǔ)器棒和計(jì)算機(jī)、處理器或其他電子設(shè)備可以從其讀取的其他介質(zhì)。在此使用的“邏輯”包括但不限于在機(jī)器上存儲(chǔ)或在其中執(zhí)行的硬件、固件、軟件和/或每個(gè)的組合，以執(zhí)行功能或動(dòng)作，和/或引起來自于另一邏輯、方法和/或系統(tǒng)的功能或動(dòng)作。邏輯可以包括軟件控制的微處理器、分立邏輯(例如，ASIC)、模擬電路、數(shù)字電路、編程的邏輯器件、包含指令的存儲(chǔ)器設(shè)備，等等。邏輯可以包括一個(gè)或多個(gè)門、門的組合、或其他電路組件。描述了多個(gè)邏輯性邏輯的地方，將多個(gè)邏輯性邏輯合并為一個(gè)物理邏輯是可能的。類似地，當(dāng)描述單個(gè)邏輯性邏輯時(shí)，可以在多個(gè)物理邏輯之間分布單個(gè)邏輯性邏輯。圖1示出裝置100的一個(gè)實(shí)施方式，裝置100被配置用于將低分辨率像素轉(zhuǎn)換為高分辨率像素并且考慮輪廓贗像。低分辨率像素由比高分辨率像素更少的比特來表示。低分辨率像素可以表示一系列數(shù)字視頻圖像中的一個(gè)圖像。裝置100對(duì)數(shù)字視頻圖像中的獨(dú)立幀進(jìn)行操作。裝置100將具有ρ比特精度(例如，8比特)的像素陣列轉(zhuǎn)換為具有較高的q比特精度(例如，10比特)的相應(yīng)像素陣列。映射邏輯115執(zhí)行轉(zhuǎn)換。像素陣列可以例如與圖形、合成圖像、文本和自然圖像內(nèi)容相關(guān)聯(lián)。映射邏輯115通過一對(duì)一映射方案、加性噪聲方法和其他技術(shù)，來增加像素陣列的比特深度。本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本公開和這里的教導(dǎo)應(yīng)當(dāng)理解，可以采用各種映射方案和加性噪聲方法。例如，可以利用q_P比特對(duì)P比特像素進(jìn)行零填充以產(chǎn)生q比特像素。P比特可以稱作P比特信號(hào)，而q比特可以稱作q比特信號(hào)。考慮到下面使用的數(shù)學(xué)符號(hào)，P比特像素駐留在第一像素集合X中，并且q比特像素駐留在第二像素集合Y中。映射邏輯115可以通過根據(jù)以下等式按比例縮放X值來將ρ比特像素轉(zhuǎn)換為q比特像素(q > P):
2q_1Y = X —~
2P -1映射邏輯115繼而對(duì)縮放的值取整以適合q比特。映射邏輯115以各種方式將低分辨率像素(例如，8比特像素)映射到高分辨率像素(例如，10比特像素)。映射可以包括量化像素、轉(zhuǎn)換像素和其他操作。裝置100還包括輪廓分段邏輯120、輪廓細(xì)化邏輯125和范圍調(diào)整邏輯130。邏輯 120、125和130協(xié)作以修改q比特信號(hào)，從而充分利用可用于Y的色調(diào)范圍。基于鄰域像素值來自適應(yīng)地確定修改。輪廓分段邏輯120和輪廓細(xì)化邏輯125對(duì)X操作，以標(biāo)識(shí)其中很可能發(fā)生輪廓贗像的平滑區(qū)域。更具體地，輪廓分段邏輯120根據(jù)方差和梯度來執(zhí)行對(duì)平滑區(qū)域的第一識(shí)別。輪廓細(xì)化邏輯125基于鄰域像素而細(xì)化第一標(biāo)識(shí)。細(xì)化處于平滑區(qū)域中的像素防止一個(gè)比特邊緣被濾波。標(biāo)識(shí)平滑區(qū)域?qū)⑵交瑓^(qū)域和邊緣區(qū)分開來。范圍調(diào)整邏輯130濾波由輪廓分段邏輯120和輪廓細(xì)化邏輯125標(biāo)識(shí)為屬于X中的平滑區(qū)域的Y中的像素。濾波減輕輪廓贗像而不模糊自然發(fā)生的邊緣細(xì)節(jié)。因此，裝置 100使用映射邏輯115增加圖像中的像素比特深度(例如，從8比特低分辨率像素到10比特高分辨率像素)。裝置100還使用輪廓分段邏輯120和輪廓細(xì)化邏輯125標(biāo)識(shí)圖像中的平滑區(qū)域，并且繼而選擇性地自適應(yīng)濾波對(duì)輪廓贗像有貢獻(xiàn)的像素。濾波由范圍調(diào)整邏輯 130執(zhí)行。在一個(gè)實(shí)施方式中，裝置100可以被配置用于對(duì)獨(dú)立的顏色通道進(jìn)行獨(dú)立的操作。在一個(gè)實(shí)施方式中，裝置100從圖像解壓縮引擎105接收低分辨率像素流，并且向高分辨率顯示子系統(tǒng)Iio提供高分辨率像素流。圖像解壓縮引擎105處理具有少于高分辨率像素的比特的低分辨率像素。在其他實(shí)施方式中，裝置100可以從除了圖像解壓縮引擎 105之外的設(shè)備接收低分辨率像素，和/或向不同于高分辨率顯示子系統(tǒng)110的設(shè)備提供高分辨率像素。本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本公開和這里的教導(dǎo)應(yīng)當(dāng)理解，可以從視頻處理管道 (例如，視頻解壓縮引擎)接收低分辨率像素，作為空間和臨時(shí)轉(zhuǎn)換的像素、增強(qiáng)的像素或其他像素。圖2示出了高分辨率像素的陣列200的一部分。高分辨率像素的陣列200是從低分辨率像素創(chuàng)建的。陣列200中的獨(dú)立像素由圓圈表示。像素值出現(xiàn)在表示像素的圓圈中心。當(dāng)顯示時(shí)，陣列200將產(chǎn)生輪廓贗像205。輪廓贗像205的位置示出為陣列200中粗體線。輪廓贗像205標(biāo)記值為1的像素和值為4的像素之間的邊界。裝置100濾波高分辨率像素的陣列200以創(chuàng)建高分辨率像素的新陣列210?；仡檹牡头直媛氏袼氐年嚵袆?chuàng)建高分辨率像素的陣列200。新陣列210不包含輪廓贗像205。對(duì)陣列200中的像素進(jìn)行平滑促進(jìn)從新陣列210中去除輪廓贗像205。例如，將值為1的某些像素進(jìn)行平滑以成為值為2的像素，并且將值為4的某些像素進(jìn)行平衡以成為值為3的像素。使用自適應(yīng)低通濾波執(zhí)行該平滑。在一個(gè)實(shí)施方式中，裝置100可以僅處理單個(gè)顏色通道。裝置100可以接收YCbCr 格式的低分辨率像素。因此，輪廓分段邏輯120和輪廓細(xì)化邏輯125可以處理亮度通道數(shù)據(jù)以做出平滑像素確定。亮度通道例如可以是Y通道。范圍調(diào)整邏輯130可以至少部分地基于平滑像素確定來濾波色度通道Cb和Cr。圖3示出了低分辨率像素LRP1-LRP9到高分辨率像素HRP1-HRP9的映射。該映射可以由例如裝置100的映射邏輯115產(chǎn)生。看到一對(duì)一對(duì)應(yīng)，其中LRPl映射到HRP1、LRP2 映射到HRP2，以此類推?？梢允褂貌檎冶怼⑸⒘泻瘮?shù)、抖動(dòng)算法、半色調(diào)算法、零填充和其他方法來執(zhí)行映射。輪廓分段邏輯120選擇性地標(biāo)記某些高分辨率像素。高分辨率像素可以標(biāo)記為 “平滑”或“不平滑”。標(biāo)記指示高分辨率像素是否可能駐留在可能出現(xiàn)輪廓贗像的區(qū)域中。 標(biāo)記為“平滑”的高分辨率像素對(duì)應(yīng)于位于較低比特深度圖像的平滑區(qū)域中的低分辨率像
ο為了執(zhí)行對(duì)高分辨率像素的標(biāo)記，輪廓分段邏輯120確定相應(yīng)的低分辨率像素是否位于圖像的平滑區(qū)域中。輪廓分段邏輯120以各種方式確定低分辨率像素是否處于平滑區(qū)域中。在一個(gè)實(shí)施方式中，輪廓分段邏輯120計(jì)算低分辨率像素的梯度值。梯度值可以指示在像素線中的像素值增長(zhǎng)得有多快。至少部分地基于該低分辨率像素周圍的其他低分辨率像素的值來計(jì)算梯度值。當(dāng)梯度值不滿足梯度閾值時(shí)，輪廓分段邏輯120向?qū)?yīng)于低分辨率像素的高分辨率像素分配平滑標(biāo)記。在其他實(shí)施方式中，輪廓分段邏輯120計(jì)算方差值以及其他值。方差值指示像素值與相鄰像素有多大的不同。輪廓分段邏輯120基于方差值和/或梯度值，來標(biāo)記與低分辨率像素相關(guān)聯(lián)的高分辨率像素。圖4示出了低分辨率像素的示例陣列400。至少部分地基于位于核410中的低分辨率像素的值來計(jì)算低分辨率像素405的梯度值。核410是位于低分辨率像素405附近的像素組。在圖4中，核410是3X3像素陣列。本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本公開和這里的教導(dǎo)應(yīng)當(dāng)理解，梯度值可以基于具有其他形狀、大小等的其他核。例如，核410不必是正方形。在一個(gè)實(shí)施方式中，當(dāng)將低分辨率像素405表示為P(i，j)時(shí)，像素的核由Om+l)M2m+l)限定，其中“m”是整數(shù)值。在一個(gè)實(shí)施方式中，m可以是用戶可調(diào)整的值?；仡櫟头直媛氏袼氐礁叻直媛氏袼氐挠成?。當(dāng)對(duì)應(yīng)于平滑低分辨率像素的“平滑” 高分辨率像素顯示在明亮、高對(duì)比度的顯示器上時(shí)可能展現(xiàn)輪廓贗像。出現(xiàn)在低分辨率像素中的噪聲可以使得某些高分辨率像素被標(biāo)記為“平滑”，即使在高分辨率像素沒有位于圖像的平滑區(qū)域中時(shí)也是如此。輪廓細(xì)化邏輯125選擇性地檢測(cè)錯(cuò)誤標(biāo)記的像素并且從這些像素上去除“平滑”標(biāo)記。當(dāng)圍繞高分辨率像素的像素鄰域中的至少一個(gè)高分辨率像素未被標(biāo)記為“平滑”時(shí)，從高分辨率像素上去除平滑標(biāo)記。
圖5示出了高分辨率像素的陣列500的一部分。為了確定中心像素505是否是平滑的，輪廓細(xì)化邏輯125檢驗(yàn)高分辨率像素的鄰域510。在圖5中，將標(biāo)記為“平滑”的高分辨率像素示出為填充的圓圈。像素515未被標(biāo)記為“平滑”，因此示出為未填充的圓圈。鄰域510中的所有像素被標(biāo)記為“平滑”。因此，輪廓細(xì)化邏輯125將不從中心像素505去除 “平滑”標(biāo)記。然而，如果鄰域510中的高分辨率像素未被標(biāo)記為“平滑”，則輪廓細(xì)化邏輯 125將從中心像素505去除“平滑”標(biāo)記。選擇性地去除標(biāo)記促進(jìn)了保留邊緣細(xì)節(jié)，同時(shí)去除了輪廓贗像。在一個(gè)實(shí)施方式中，當(dāng)將中心像素505表示為P(i，j)時(shí)，像素的鄰域510 由On+l)*(2n+l)限定，其中“η”是整數(shù)值。在一個(gè)示例中，η可以是用戶可配置的值。本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本公開和這里的教導(dǎo)應(yīng)當(dāng)理解，可以采用其他大小和形狀的其他鄰域。范圍調(diào)整邏輯130選擇性地增加高分辨率像素的實(shí)際比特深度(例如，使用的灰度級(jí)數(shù)量)。通過對(duì)標(biāo)記為“平滑”的高分辨率像素進(jìn)行濾波來增加實(shí)際的比特深度。范圍調(diào)整邏輯130可以使用低通濾波、平均濾波或其他濾波來濾波高分辨率像素。在一個(gè)實(shí)施方式中，被標(biāo)記為“平滑”的以及位于中心像素周圍的高分辨率像素可以用于確定是否濾波中心像素以及如何濾波。圖6示出了具有中心像素605的高分辨率像素的陣列600。中心像素605由其他高分辨率像素的濾波核610環(huán)繞。濾波核610包括二十個(gè)高分辨率像素HRP1-HRP20。注意，濾波核610不必是正方形。基于高分辨率像素HRP1-HRP20的值對(duì)中心像素605進(jìn)行濾波。本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本公開和這里的教導(dǎo)應(yīng)當(dāng)理解，濾波核610可以包含不同數(shù)量的高分辨率像素并且濾波核610大小可以是可編程的。范圍調(diào)整邏輯130至少部分地基于與中心像素605相鄰的高分辨率像素相關(guān)聯(lián)的標(biāo)記(例如，“平滑”、“不平滑”)來濾波中心像素605。雖然描述了標(biāo)記“平滑”或“不平滑”，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，二進(jìn)制值(例如，0、1)可以表示這些標(biāo)記之一。在一個(gè)實(shí)施方式中，使用在相鄰高分辨率像素的線中找到的值來濾波中心像素 605。相鄰高分辨率像素的線包括中心像素605。相鄰高分辨率像素的線包括朝向不同方向的上至兩個(gè)的直線段。例如，在圖6中，中心像素605和高分辨率像素HRP4形成了兩個(gè)高分辨率像素的豎直線。該像素線在第二水平線段中向右延續(xù)。該線從高分辨率像素HRP4 向高分辨率像素HRP5延伸，然后通過高分辨率像素HRP6到高分辨率像素HRP7。該水平像素線沒有水平向左延伸，因?yàn)楦叻直媛氏袼豀RP3沒有被標(biāo)記為“平滑”(如由未被填充的 HRP3指示)。另一線段向左從中心像素605向高分辨率像素HRPlO水平延伸。該水平線段沒有從高分辨率像素HRPlO向像素HRP9水平延續(xù)，因?yàn)楦叻直媛氏袼豀RP9沒有被標(biāo)記為 “平滑”。然而，線段可以從高分辨率像素HRPlO向高分辨率像素HRP16豎直向下延伸，因?yàn)楦叻直媛氏袼豀RP16被標(biāo)記為“平滑”?，F(xiàn)在描述如何將線用于濾波像素。可以使用低通濾波、平均濾波、數(shù)字濾波或其他濾波來濾波像素。在一個(gè)實(shí)施方式中，濾波是自適應(yīng)低通濾波。該濾波被配置用于使用相鄰平滑像素的序列的值來濾波選擇的平滑像素。該相鄰的選擇的平滑像素的序列開始于當(dāng)前像素并且類似于結(jié)合圖6的相鄰高分辨率像素線。在一個(gè)實(shí)施方式中，濾波使用低通濾波(LPF)計(jì)算濾波輸出Y/ (i,j)。濾波定位待濾波的中心像素。中心像素位于像素陣列中的(i，j)處。濾波可以將低通濾波應(yīng)用于中心像素左邊的“X”個(gè)像素和中心像素右邊的“X”個(gè)像素。濾波的像素的實(shí)際數(shù)量基于相鄰像素是否處于平滑區(qū)域中(如至少部分地基于按照線確定的)而在濾波核內(nèi)逐行地改變。 低通濾波在水平方向可以是自適應(yīng)的?？梢愿鶕?jù)以下算法來修改低通濾波寬度1.對(duì)于每個(gè) i0 = -k 至Ij k,2.找到 jO_right(iO)，作為[O, χ]范圍中 JO 的最大值，從而 smooth (i+iO，j+jO) =1，并且 smooth (i+i0，j+j0+l) = 0。3.找到 j0_left(i0)，作為[_x，0]范圍中 jO 的最大值，從而 smooth (i+i0，j-j0) =1，并且 smooth (i+i0，j-jO-1) = 0。繼而根據(jù)以下等式計(jì)算濾波輸出Y/ (i，j)
kj0_right(i0)Yd (U) = ΣΣ YdO + iOJ +jO) LPF(iOJO)
iO^-k jO = -j0Jeft(i0)可以參考流程圖更好地理解示例方法。雖然將示出的方法示出并描述為一系列框，但是應(yīng)當(dāng)理解，這些方法不受框的順序限制，因?yàn)槟承┛蚩梢砸圆煌谑境龊兔枋龅捻樞虬l(fā)生和/或與其他框同時(shí)發(fā)生。而且，實(shí)現(xiàn)示例方法可能并不需要所有示出的框。可以將框合并或分離為多個(gè)組件。此外，附加和/或備選方法可以采用附加的未示出的框。
圖7示出了方法700。方法700與增加像素比特深度同時(shí)避免輪廓贗像相關(guān)聯(lián)。方法700選擇性地濾波圖像平滑區(qū)域中的像素以去除輪廓贗像。濾波標(biāo)識(shí)平滑區(qū)域的像素， 因?yàn)檩喞I像通常出現(xiàn)在圖像的平滑區(qū)域中。在710，方法700擴(kuò)展比特深度表示。擴(kuò)展比特深度表示可以涉及將比特值附加到低分辨率像素以創(chuàng)建高分辨率像素。在一個(gè)實(shí)施方式中，可以從解壓縮引擎接收低分辨率像素作為8比特像素。8比特像素附加有兩比特以創(chuàng)建10比特像素。然后，10比特像素將以合適的格式來由高分辨率顯示器顯示。本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本公開和這里的教導(dǎo)應(yīng)當(dāng)理解，可以使用其他技術(shù)來擴(kuò)展比特深度表示并且可以處理其他比特深度。接受具有較低比特深度的圖像以及通過擴(kuò)展比特深度表示來產(chǎn)生具有較高比特深度的圖像的過程可以稱作計(jì)算抖動(dòng)加強(qiáng)圖像。在720，選擇性地將某些高分辨率像素分類為處于平滑區(qū)域中。選擇性的分類隨著經(jīng)計(jì)算的梯度和經(jīng)計(jì)算的方差而變，經(jīng)計(jì)算的方差詳細(xì)描述了像素值在相鄰像素之間改變的程度。低分辨率像素值中的表示的噪聲可能將使得某些高分辨率像素在它們實(shí)際上沒有處于圖像的平滑區(qū)域中時(shí)被標(biāo)記為平滑。因此，在730，可以選擇性地將初始分類為處于平滑區(qū)域中的高分辨率像素重分類為不處于平滑區(qū)域中。重分類隨著鄰域中的其他像素值而變。在740，通過自適應(yīng)低通濾波處理仍舊被分類為處于平滑區(qū)域中的高分辨率像素。 自適應(yīng)低通濾波用于增加經(jīng)濾波的高分辨率像素的真實(shí)比特深度以及用于混合圖像的平滑區(qū)域。混合使用經(jīng)擴(kuò)展的比特深度表示中的額外灰度級(jí)的可用性，從而去除輪廓贗像。在其他實(shí)施方式中，方法700可以包括其他動(dòng)作。例如，方法700可以包括計(jì)算梯度值和方差值?？梢栽?20處對(duì)像素分類時(shí)和/或當(dāng)在730處對(duì)像素重分類時(shí)分析梯度值和方差值。梯度值指示像素值在像素線中增加得有多快。方差值指示像素值與相鄰像素有多大的不同。這些值都通過處理低分辨率像素來計(jì)算。在一個(gè)實(shí)施方式中，根據(jù)環(huán)繞像素的像素核來計(jì)算像素的梯度值和方差值。圖像可以具有平滑區(qū)域和邊緣區(qū)域。平滑區(qū)域是這樣的區(qū)域，在該區(qū)域中，相鄰像素的值并不快速和/或顯著變化。梯度值和方差值促進(jìn)標(biāo)識(shí)像素處于平滑區(qū)域中還是處于邊緣區(qū)域中。如果低分辨率像素處于平滑區(qū)域中，則方法700將相應(yīng)的高分辨率像素分類為還處于平滑區(qū)域中。確定低分辨率像素是否處于平滑區(qū)域中可以隨著以下而變與低分辨率像素相關(guān)聯(lián)的梯度值是否符合梯度閾值、以及與低分辨率像素相關(guān)聯(lián)的方差值是否不符合方差閾值。在一個(gè)實(shí)施方式中，梯度閾值和/或方差閾值可以是動(dòng)態(tài)的以及用戶可配置的。應(yīng)當(dāng)理解，這里描述的方法可以實(shí)現(xiàn)為包含和存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令。當(dāng)由機(jī)器(例如，處理器、設(shè)備)執(zhí)行時(shí)，指令使得機(jī)器執(zhí)行這里的方法和它們的等同物。方法可以實(shí)現(xiàn)在半導(dǎo)體芯片中。方法還可以利用電路和/或硬件邏輯實(shí)現(xiàn)。方法700可以對(duì)具有每顏色分量每像素ρ比特的低比特深度內(nèi)容和具有每顏色分量每像素q比特的加強(qiáng)比特深度內(nèi)容進(jìn)行操作，q大于P。出于以下數(shù)學(xué)描述的原因，Y是具有P比特像素值的2-D圖像。在710，方法700可以接收具有ρ比特表示(例如，8比特)的像素并產(chǎn)生比特深度擴(kuò)展表示(例如，10比特)?？梢援a(chǎn)生抖動(dòng)加強(qiáng)圖像Yd，其中Yd = Yx2(q-p)+d。通過示范的方式，如果P = 8并且q = 10，那么d是具有值0、1、2和3的2X 2矩陣。本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本公開和這里的教導(dǎo)應(yīng)當(dāng)理解，代替矩陣的是，可以使用隨機(jī)數(shù)生成器的輸出，該隨機(jī)數(shù)生成器的輸出的值被限制為范圍W，(2(q-p)-l)]0 Yd具有每像素表示q比特。如果初始表示具有溫和改變的平滑區(qū)域，那么Yd將可能展現(xiàn)輪廓贗像。 方法700至少部分地基于輪廓分段在720處對(duì)像素進(jìn)行分類并且在730處對(duì)像素重分類。標(biāo)識(shí)并且標(biāo)記Yd中的輪廓像素。嘗試去除輪廓而沒有首先標(biāo)識(shí)輪廓通常導(dǎo)致不必要的圖像模糊。輪廓出現(xiàn)的地方存在相似的像素值，而邊緣出現(xiàn)的地方相鄰像素具有較大差異。檢驗(yàn)較低比特深度(P比特)圖像以定位輪廓區(qū)域，因?yàn)檩^低比特深度(P比特)圖像中相鄰像素中的小差異在較高比特深度(q比特)圖像中可能非常大。在一個(gè)示例中，根據(jù)以下內(nèi)容計(jì)算Y到平滑區(qū)域中的輪廓分段，其很可能是具有輪廓贗像以及非平滑區(qū)域的候選a)對(duì)于位于(i，j)的每個(gè)Y像素，針對(duì)中心在位置(i，j)處像素的 (2m+l) X (2m+l)的鄰域內(nèi)的所有(k，1)計(jì)算本地梯度|Y(i, j)_Y(k，1) |。b)計(jì)算位于(i，j)處像素相對(duì)于中心在位置(i，j)處像素的mXm鄰域內(nèi)像素的方差。c)如果在a)中計(jì)算的所有本地梯度小于閾值Tl，并且如果b)中計(jì)算的所有方差小于閾值T2，那么將位于(i，j)處的Y像素標(biāo)識(shí)為處于平滑區(qū)域中。方法700還在730處執(zhí)行輪廓分段細(xì)化。被標(biāo)識(shí)為處于平滑區(qū)域中的像素是產(chǎn)生輪廓贗像的候選。由于噪聲，初始的標(biāo)識(shí)可能是不準(zhǔn)確的。因此，在一個(gè)實(shí)施方式中，檢驗(yàn) (2n+l)x(2n+l)鄰域中的像素以確保一致地標(biāo)記像素。如果位置(i，j)處的像素被分類為屬于平滑區(qū)域，并且如果中心在像素(i，j)處的(2n+l)d2n+l)鄰域內(nèi)的所有像素也被分類為屬于平滑區(qū)域，那么像素(i，j)的最終分類是其確實(shí)屬于平滑區(qū)域。但是如果鄰域中的所有像素沒有全部被分類為屬于平滑區(qū)域，那么該像素被分類為不屬于平滑區(qū)域。
可以針對(duì)不同的顏色通道而重復(fù)與執(zhí)行方法700的動(dòng)作相關(guān)聯(lián)的計(jì)算。在一個(gè)示例中，當(dāng)?shù)捅忍厣疃扔蛑械膬?nèi)容在YCbCr形式中可用時(shí)，那么可以在Y通道(亮度通道)上完成計(jì)算，并且根據(jù)亮度通道計(jì)算找到的平滑區(qū)域?qū)Ψ瞧交瑓^(qū)域的判斷可以應(yīng)用于色度通道Cb和Cr?，F(xiàn)在呈現(xiàn)了示出輪廓贗像和減輕輪廓贗像的樣本圖像。圖8示出了圖像8-800。 圖像8-800被設(shè)計(jì)為示出輪廓贗像的可見性和減輕。中線8-810示出了圖像8-800的兩部分之間的邊緣。期望將邊緣保持在存在邊緣的地方。區(qū)域8-820示出了溫和變化灰度級(jí)的相當(dāng)大的均質(zhì)區(qū)域。圖9示出了圖像9-800。圖像9-800是當(dāng)圖像8-800基于僅使用256灰度(對(duì)應(yīng)于每通道8比特)時(shí)看起來的樣子。中線9-810保持其銳度。然而，區(qū)域9-820展現(xiàn)輪廓贗像930。顯現(xiàn)出輪廓贗像930，以將邊緣引入應(yīng)當(dāng)是平滑、均質(zhì)和溫和變化的區(qū)域中。由HVS特性引起輪廓贗像，因?yàn)镠VS特性是在低灰度級(jí)具有較高靈敏度并且因此看到灰階傾斜的較暗部分為一系列梯級(jí)，而不是期望的平滑傾斜。該梯級(jí)或輪廓的可見性在顯示器具有類似于液晶顯示器相關(guān)聯(lián)的亮度的高亮度時(shí)更顯著。輪廓贗像隨著顯示器設(shè)備大小的增加甚至更加顯著。這些贗像稱作“假贗像”，因?yàn)榧共款愃朴诘貓D上的地形輪廓而出現(xiàn)。這里描述的示例裝置和方法通過減少假輪廓贗像，而將較低比特精度內(nèi)容加強(qiáng)到其較高比特精度表示，從而促進(jìn)對(duì)圖像和視頻內(nèi)容的高質(zhì)量呈現(xiàn)。為了減少輪廓贗像，可以標(biāo)識(shí)原始圖像中的平滑區(qū)域。例如，可以將區(qū)域8-820標(biāo)識(shí)為“平滑”區(qū)域。這里描述的示例裝置和方法選擇性地濾波與標(biāo)識(shí)的平滑區(qū)域相關(guān)聯(lián)的高分辨率像素。這里描述的示例裝置和方法不使用與濾波與平滑區(qū)域相關(guān)聯(lián)的高分辨率像素完全相同的方式，來濾波與邊緣相關(guān)聯(lián)的高分辨率像素。回顧邊緣不位于平滑區(qū)域中。中線8-810是示例邊緣。其他邊緣也出現(xiàn)在圖像8-800中。在圖8中找到的邊緣在圖11中示出。中線8-810作為圖11的中線1110出現(xiàn)。在圖8中找到的邊緣的全部集合示出為邊緣1100。這些邊緣顯然不是圖像8-800中的“平滑”區(qū)域。這里描述的示例裝置和方法尋求維持邊緣1100的銳度以防止不期望的模糊，這在傳統(tǒng)系統(tǒng)中也如此。圖10示出了圖像10-800。圖像10-800示出了在經(jīng)過示例裝置和方法處理之后顯示在較高分辨率顯示器上的圖像8-800。注意，雖然保持了中線10-810，但是區(qū)域10-820 沒有展現(xiàn)出出現(xiàn)在圖9中的輪廓贗像930。雖然通過描述示例已經(jīng)示出了示例裝置、方法等，以及雖然已經(jīng)十分詳細(xì)地描述了示例，但是申請(qǐng)人并非旨在限制或以任何方式限制所附權(quán)利要求書的范圍到此類細(xì)節(jié)。 當(dāng)然，出于描述這里描述的系統(tǒng)、方法等的目的，不可能描述組件或方法的每個(gè)可想到的組合。因此，本發(fā)明不限于示出并描述的具體細(xì)節(jié)、典型裝置和示范性示例。因此，本申請(qǐng)旨在包含落在所附權(quán)利要求書范圍內(nèi)的改變、修改和變形。
權(quán)利要求
1.一種裝置，包括映射邏輯，被配置用于從低分辨率像素產(chǎn)生高分辨率像素，其中所述高分辨率像素具有比所述低分辨率像素更大的比特深度；輪廓分段邏輯，被配置用于基于與所述低分辨率像素相關(guān)聯(lián)的梯度值和方差值中的至少一個(gè)，將所述高分辨率像素分類為處于圖像的平滑區(qū)域中；輪廓細(xì)化邏輯，被配置用于基于與高分辨率像素相關(guān)聯(lián)的相鄰高分辨率像素的集合將所述高分辨率像素選擇性地重分類為不處于所述圖像的平滑區(qū)域中；以及范圍調(diào)整邏輯，被配置用于基于所述高分辨率像素是否保持被分類為處于所述圖像的平滑區(qū)域中，而選擇性地濾波所述高分辨率像素。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述映射邏輯還被配置用于，根據(jù)一對(duì)一映射從所述低分辨率像素產(chǎn)生所述高分辨率像素。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述映射邏輯還被配置用于，通過執(zhí)行以下一項(xiàng)或多項(xiàng)來從所述低分辨率像素產(chǎn)生所述高分辨率像素比特附加、零填充、自適應(yīng)噪聲處理、量化處理、轉(zhuǎn)換處理、查閱查找表、采用散列函數(shù)、抖動(dòng)和半色調(diào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述輪廓分段邏輯還被配置用于，基于包括所述低分辨率像素的像素線中像素值的改變來計(jì)算所述梯度值，其中所述像素線被界定為所述圖像中的像素的鄰域。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其中所述輪廓分段邏輯還被配置用于，基于所述低分辨率像素和相關(guān)低分辨率像素的集合之間的差量來計(jì)算所述方差值，其中所述相關(guān)低分辨率像素的集合被界定為所述圖像中的像素的鄰域。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其中所述輪廓分段邏輯還被配置用于，在確定所述梯度值超過梯度閾值以及所述方差值超過方差閾值時(shí)，將所述高分辨率像素分類為處于所述圖像的平滑區(qū)域中。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其中所述梯度閾值和所述方差閾值中的至少一個(gè)是用戶可配置的。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述映射邏輯還被配置用于，對(duì)與所述低分辨率像素相關(guān)聯(lián)的獨(dú)立顏色通道進(jìn)行操作。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述映射邏輯還被配置用于在幀內(nèi)的基礎(chǔ)上，從低分辨率像素的集合產(chǎn)生與視頻流相關(guān)聯(lián)的高分辨率像素的集合。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，還包括動(dòng)態(tài)可配置緩存，其中所述動(dòng)態(tài)可配置緩存的大小是所述低分辨率像素的所述比特深度的函數(shù)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述輪廓細(xì)化邏輯還被配置用于，作為相鄰高分辨率像素的集合中的至少一個(gè)被分類為不處于所述平滑區(qū)域中的函數(shù)，將所述高分辨率像素分類為不處于所述圖像的平滑區(qū)域中。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述范圍調(diào)整邏輯包括自適應(yīng)低通濾波和自適應(yīng)平均濾波中的一個(gè)或多個(gè)，所述自適應(yīng)平均濾波計(jì)算作為位于包括所述高分辨率像素的線中的相關(guān)高分辨率像素的平均的函數(shù)的濾波值。
13.一種方法，包括從較低比特深度表示向較高比特深度表示來增強(qiáng)圖像內(nèi)容的比特深度表示；對(duì)易于產(chǎn)生輪廓贗像的、具有所述較高比特深度表示的像素進(jìn)行初始分類；在確定與重分類的一個(gè)或多個(gè)像素相關(guān)聯(lián)的所選像素不易于產(chǎn)生所述輪廓贗像時(shí)，將具有所述較高比特深度表示的一個(gè)或多個(gè)像素重分類為不易于產(chǎn)生所述輪廓贗像；以及選擇性地濾波被分類為易于產(chǎn)生所述輪廓贗像的、具有所述較高比特深度表示的像素以減輕所述輪廓贗像。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中增強(qiáng)所述比特深度表示包括以下一項(xiàng)或多項(xiàng) 對(duì)具有所述較低比特深度表示的像素進(jìn)行零填充、對(duì)具有所述較低比特深度表示的像素執(zhí)行自適應(yīng)噪聲處理、從查找表獲取值、從散列函數(shù)獲取值、從抖動(dòng)函數(shù)獲取值以及從半色調(diào)函數(shù)獲取值。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中對(duì)具有所述較高比特深度表示的像素進(jìn)行初始分類包括，作為與所述像素相關(guān)聯(lián)的梯度值和方差值的函數(shù)，對(duì)具有所述較高比特深度表示的像素進(jìn)行初始分類。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中確定與重分類的一個(gè)或多個(gè)像素相關(guān)聯(lián)的所選像素不易于產(chǎn)生所述輪廓贗像包括，確定包圍所述所選像素的區(qū)域具有超過同質(zhì)閾值的同質(zhì)性。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中對(duì)被分類為易于產(chǎn)生所述輪廓贗像的、具有所述較高比特深度表示的像素進(jìn)行選擇性濾波、以減輕所述輪廓贗像包括對(duì)被分類為易于產(chǎn)生所述輪廓贗像的、具有所述較高比特深度表示的像素應(yīng)用自適應(yīng)低通濾波和自適應(yīng)平均濾波中的一個(gè)或多個(gè)。
全文摘要
描述了與比特分辨率增強(qiáng)相關(guān)聯(lián)的設(shè)備、系統(tǒng)、裝置、方法和其他實(shí)施方式。在一個(gè)實(shí)施方式中，一種裝置包括被配置用于從低分辨率像素產(chǎn)生高分辨率像素的邏輯。該裝置包括被配置用于基于與低分辨率像素相關(guān)聯(lián)的梯度值和方差值中的至少一個(gè)、將高分辨率像素分類為處于圖像的平滑區(qū)域中的邏輯。該裝置包括被配置用于基于與高分辨率像素相關(guān)聯(lián)的相鄰高分辨率像素的集合，將高分辨率像素選擇性地重分類為不處于圖像的平滑區(qū)域中的邏輯。該裝置包括被配置用于基于高分辨率像素是否保持被分類為處于圖像的平滑區(qū)域中、而選擇性地濾波高分辨率像素的邏輯。
文檔編號(hào)G06T5/00GK102216953SQ200980145239
公開日2011年10月12日 申請(qǐng)日期2009年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月1日
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