專利名稱：圖像內(nèi)插設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種圖像內(nèi)插設(shè)備和圖像內(nèi)插方法，尤其涉及這樣一種圖像內(nèi)插設(shè)備和圖像內(nèi)插方法，其中以預(yù)定分辨率輸入的圖像增大并通過應(yīng)用取決于輸入圖像的頻率的不同的濾波器將輸入的圖像轉(zhuǎn)換成具有不同分辨率的圖像，從而增大了圖像的分辨率。
背景技術(shù)：
通常，當(dāng)與先前在圖像顯示設(shè)備中確定的分辨率不同的圖像從圖像信號源輸入到圖像顯示設(shè)備時(shí)，需要將輸入圖像的分辨率轉(zhuǎn)換成相應(yīng)于先前在圖像顯示設(shè)備中確定的分辨率。當(dāng)處理圖像信號被稱為定標(biāo)(scaling)或格式轉(zhuǎn)換時(shí)，則通過轉(zhuǎn)換像素的數(shù)量從而增加或減少圖像的分辨率。
特別地，當(dāng)比先前確定的分辨率低的圖像輸入到圖像顯示設(shè)備時(shí)，該圖像顯示設(shè)備使用線性內(nèi)插，以便水平或者垂直地增大輸入圖像的分辨率。
美國專利號6,281,873，其標(biāo)題為“視頻線性比垂直定標(biāo)器(Video LineRatio Vertical Scaler”，公開了一種借助于使用多相濾波器的單一處理器來執(zhí)行垂直縮放比例以及濾波的方法。
下文中，術(shù)語“圖像內(nèi)插設(shè)備”是指借助預(yù)定線性內(nèi)插方法，通過增加像素的數(shù)量來增大分辨率的設(shè)備。這種圖像內(nèi)插設(shè)備通常合并在圖像顯示設(shè)備中。
線性內(nèi)插的例子包括雙線性內(nèi)插(bi-linear interpolation)、三次卷積內(nèi)插(cubic convolution interpolation)等。雙線性內(nèi)插方法和三次卷積內(nèi)插方法使用有限沖擊響應(yīng)(FIR)濾波器，其中輸入圖像信號被轉(zhuǎn)換成頻率域，然后利用被內(nèi)插位置附近的像素的加權(quán)值濾波。因而輸出比例放大或增加的最終內(nèi)插數(shù)據(jù)。
例如，雙線性內(nèi)插方法使用如圖1A所示的2個(gè)抽頭的濾波器對輸入圖像信號執(zhí)行內(nèi)插。也就是說，雙線性內(nèi)插方法使用被內(nèi)插位置周圍的兩個(gè)像素執(zhí)行內(nèi)插。
其間，三次卷積內(nèi)插方法使用如圖1B所示的4抽頭的濾波器對輸入圖像信號執(zhí)行內(nèi)插。即，三次卷積內(nèi)插方法利用被內(nèi)插位置周圍的四個(gè)像素執(zhí)行內(nèi)插。
然而，由于這種傳統(tǒng)的圖像內(nèi)插設(shè)備僅執(zhí)行一種內(nèi)插方法，即，使用先前確定的僅一種濾波器進(jìn)行內(nèi)插，因此，根據(jù)各自的頻率區(qū)域可能會造成圖像質(zhì)量的下降。例如，如果輸入圖像信號使用三次卷積插值方法，在具有高頻率成份的圖像信號區(qū)域中引起圖像質(zhì)量的下降，盡管圖像質(zhì)量的這種下降并不是在沒有高頻率成份的圖像信號區(qū)域中引起的。
具體講，如果如圖2A所示的采樣的象素P1到P8利用三次卷積插值被內(nèi)插，可以看到，如圖2B所示，與I部分和III部分相比，II部分被內(nèi)插成相對比較低的亮度等級。換句話說，II部分由高頻率的圖像信號組成，與由低頻率的圖像信號組成的I部分和III部分相比，被內(nèi)插的更暗(darkly)。相應(yīng)地，在這種情況下，最好在II部分中使用另外一種內(nèi)插，這種內(nèi)插在所述II部分中不會造成圖像質(zhì)量的下降。然而，由于這種傳統(tǒng)的圖像內(nèi)插設(shè)備借助于僅一種濾波器執(zhí)行圖像內(nèi)插，因此，例如，如圖2B所示，它很難防止在高頻率的圖像信號區(qū)域中產(chǎn)生的混淆現(xiàn)象(aliasing)所引起的圖像質(zhì)量的下降。

發(fā)明內(nèi)容
相應(yīng)地，本發(fā)明的提出就是為了解決現(xiàn)有技術(shù)面臨的上述問題，本發(fā)明的一個(gè)方面是提供一種圖像內(nèi)插設(shè)備和圖像內(nèi)插方法，當(dāng)基于分辨率的預(yù)定轉(zhuǎn)換率增大輸入圖像的分辨率時(shí)，所述設(shè)備和方法允許自適應(yīng)地選擇至少兩個(gè)有限沖擊響應(yīng)濾波器中的任意一個(gè)對輸入圖像內(nèi)插。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明，提供了一種圖像內(nèi)插設(shè)備，該圖像內(nèi)插設(shè)備根據(jù)分辨率的轉(zhuǎn)換率，對第一分辨率的輸入圖像信號內(nèi)插從而輸出第二分辨率的圖像信號，其中所述圖像內(nèi)插設(shè)備包括圖像信號存儲部分，其中存儲著輸入圖像信號；濾波選擇部分，根據(jù)從信號存儲部分連續(xù)輸入的給定數(shù)量的輸入圖像信號的亮度等級模型，輸出用于至少兩個(gè)不同內(nèi)插濾波器中所需的一個(gè)濾波器的濾波選擇信號；控制部分，根據(jù)分辨率的轉(zhuǎn)換率，計(jì)算給定數(shù)量的輸入圖像信號中每個(gè)信號的內(nèi)插位置；系數(shù)存儲部分，存儲濾波器分級的多個(gè)內(nèi)插系數(shù)，并且將相應(yīng)于濾波選擇信號的給定數(shù)量的內(nèi)插系數(shù)輸出到給定數(shù)量的計(jì)算的內(nèi)插位置；內(nèi)插濾波器，相應(yīng)于濾波選擇信號的給定數(shù)量的輸入圖像信號和給定數(shù)量的內(nèi)插系數(shù)從圖像信號存儲部分和系數(shù)存儲部分分別輸入所述內(nèi)插濾波器，該內(nèi)插濾波器執(zhí)行選擇的濾波從而輸出圖像信號。
最好，至少兩個(gè)濾波器是4抽頭濾波器和8抽頭濾波器。
另外，如果判斷亮度等級模型是下面兩種模型的任意一種，則濾波選擇部分輸出用于4抽頭濾波器的選擇信號，所述兩種模型為在其中的一種模型中，給定數(shù)量的輸入圖像信號的亮度等級連續(xù)增大超過先前確定的次數(shù)，在另一種模型中，給定數(shù)量的輸入圖像信號的亮度等級連續(xù)降低超過先前確定的次數(shù)。
進(jìn)一步講，如果給定數(shù)量的輸入圖像信號中連續(xù)輸入的兩個(gè)輸入圖像信號的亮度等級相同，濾波器選擇部分將在判斷兩個(gè)輸入圖像信號之間的亮度等級之前所判斷的先前亮度等級模型作為兩個(gè)輸入圖像信號的亮度等級模型應(yīng)用。
進(jìn)一步講，如果兩個(gè)輸入圖像信號的亮度等級之間的差值小于先前確定的參考等級，則濾波器選擇部分將在判斷兩個(gè)輸入圖像信號之間的亮度等級之前所判斷的先前亮度等級模型作為兩個(gè)輸入圖像信號的亮度等級模型應(yīng)用。
最好，先前確定的次數(shù)至少是兩次。
更特別地講，至少兩個(gè)濾波器是包括8個(gè)抽頭濾波器的多個(gè)有限沖擊響應(yīng)濾波器。
另外，內(nèi)插濾波器包括多個(gè)延遲器，在將輸入圖像信號延長預(yù)定時(shí)間長度之后，輸出從圖像信號存儲部分順序輸入的給定數(shù)量的輸入圖像信號；多個(gè)乘法器，將從多個(gè)延遲器輸出的給定數(shù)量的輸入圖像信號分別乘以從系數(shù)存儲部分輸出的給定數(shù)量的系數(shù)，并輸出給定數(shù)量的內(nèi)插數(shù)據(jù)；以及加法器，將從多個(gè)乘法器輸出的給定數(shù)量的內(nèi)插數(shù)據(jù)相加，并輸出所述輸出圖像信號。
控制部分根據(jù)分辨率的轉(zhuǎn)換率控制輸入圖像信號從圖像信號存儲部分輸入到內(nèi)插濾波器的速率。
為實(shí)現(xiàn)以上目的，還提供了一種圖像內(nèi)插方法，根據(jù)分辨率的轉(zhuǎn)換率對第一分辨率的輸入圖像信號內(nèi)插并輸出第二分辨率的圖像信號，其中所述圖像內(nèi)插方法包括根據(jù)順序輸入的給定數(shù)量的輸入圖像信號的亮度等級模型，輸出用于至少兩個(gè)不同內(nèi)插濾波器中所需的一個(gè)濾波器的濾波選擇信號；根據(jù)分辨率的轉(zhuǎn)換率計(jì)算給定數(shù)量的輸入圖像信號的各個(gè)信號的內(nèi)插位置；輸出多個(gè)存儲的內(nèi)插系數(shù)中相應(yīng)于濾波選擇信號和給定數(shù)量的已計(jì)算的內(nèi)插位置的給定數(shù)量的內(nèi)插系數(shù)；以及接收相應(yīng)于濾波選擇信號的給定數(shù)量的輸入圖像信號和給定數(shù)量的內(nèi)插系數(shù)并執(zhí)行所選擇的濾波器，從而輸出所述輸出圖像信號。
更具體地講，至少兩個(gè)濾波器是4抽頭濾波器和8抽頭濾波器。
另外，在濾波器選擇步驟中，如果判斷亮度等級模型是以下兩種模型之一，則輸出用于4抽頭濾波器的選擇信號，所述兩種模型為在其中一種模型中，給定數(shù)量的輸入圖像信號的亮度等級連續(xù)增大，超過了先前確定的次數(shù)，在另一種模型中，給定數(shù)量的輸入圖像信號的亮度等級連續(xù)下降超過先前確定的次數(shù)。
進(jìn)一步講，如果給定數(shù)量的輸入圖像信號中連續(xù)輸入的兩個(gè)輸入圖像信號的亮度等級相同，則濾波器選擇部分將在判斷兩個(gè)輸入圖像信號之間的亮度等級之前所判斷的先前亮度等級模型作為兩個(gè)輸入圖像信號的亮度等級模型應(yīng)用。
再進(jìn)一步講，如果兩個(gè)輸入圖像信號的亮度等級之間的差值小于先前確定的參考等級，則濾波器選擇部分將在判斷兩個(gè)輸入圖像信號之間的亮度等級之前所判斷的先前亮度等級模型作為兩個(gè)輸入圖像信號的亮度等級模型應(yīng)用。
最好，濾波步驟包括在將輸入圖像信號延長預(yù)定長時(shí)間長度之后，輸出從圖像信號存儲部分順序輸入的給定數(shù)量的輸入圖像信號；將從多個(gè)乘法器輸出的給定數(shù)量的輸入圖像信號分別乘以從系數(shù)存儲部分輸出的給定數(shù)量的系數(shù)，并輸出給定數(shù)量的內(nèi)插數(shù)據(jù)；以及將乘法步驟輸出的給定數(shù)量的內(nèi)插數(shù)據(jù)相加以輸出所述輸出圖像信號。


接下來通過參照附圖對本發(fā)明的詳細(xì)描述，本發(fā)明的以上和其它方面、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更明朗，其中圖1A和1B是描述利用傳統(tǒng)的內(nèi)插方法執(zhí)行內(nèi)插的方法的圖；圖2A和2B是描述當(dāng)使用三次卷積內(nèi)插對傳統(tǒng)的圖像內(nèi)插設(shè)備執(zhí)行內(nèi)插時(shí)所產(chǎn)生的問題的圖；圖3是圖示根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的圖像內(nèi)插的方框圖；圖4是表示順序輸入的八個(gè)輸入圖像信號的圖，以便描述這樣的實(shí)施例，其中圖3中的濾波選擇部分輸出所需濾波的濾波選擇信號；圖5是描述這種情況的圖，其中濾波選擇部分判斷順序輸入的八個(gè)輸入圖像信號屬于圖形區(qū)域還是邊緣區(qū)域；圖6A和6B是描述圖3所示的控制部分中，根據(jù)分辨率的轉(zhuǎn)換率計(jì)算的內(nèi)插位置的實(shí)施例的圖；圖7是描述通過圖3所示的控制部分中計(jì)算的給定的內(nèi)插位置生成內(nèi)插系數(shù)的方法的圖；以及圖8是圖示利用圖3所示的圖像內(nèi)插設(shè)備的圖像內(nèi)插方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
接下來，本發(fā)明將參照附圖進(jìn)行詳細(xì)描述。
參照圖3，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的圖像內(nèi)插設(shè)備300包括圖像信號存儲部分310、濾波選擇部分320、控制部分330、系數(shù)存儲部分340和內(nèi)插濾波器350。
通常，通過利用內(nèi)插方法增大像素?cái)?shù)量來增大圖像分辨率的設(shè)備可以叫各種名稱，諸如定標(biāo)器、格式轉(zhuǎn)換設(shè)備、圖像比例放大(up-scaling)設(shè)備等等。然而在這里，這樣的設(shè)備將被稱為圖像內(nèi)插設(shè)備。
圖像內(nèi)插設(shè)備300是根據(jù)分辨率的預(yù)定轉(zhuǎn)換率，對第二分辨率的輸出圖像信號中第一分辨率的輸入圖像信號比例放大即增大其分辨率。分辨率的轉(zhuǎn)換率是輸入和輸出分辨率內(nèi)插前后的比率，輸出圖像信號是從圖像內(nèi)插設(shè)備300輸出的最終內(nèi)插數(shù)據(jù)。
圖像信號存儲部分310存儲著從圖像信號源輸入的圖像信號。圖像信號存儲部分310在控制部分320的控制下，為濾波選擇部分320和內(nèi)插濾波器350提供輸入圖像信號，所述控制部分在下文中描述。
濾波器選擇部分320分析從圖像信號存儲部分310順序輸入的輸入圖像信號在亮度等級上的增大或下降。濾波器選擇部分320基于分析結(jié)果輸出用于至少兩個(gè)不同濾波器中所需的一個(gè)濾波器的濾波選擇信號。具體地講，濾波選擇部分320判斷輸入圖像信號的頻率并輸出濾波選擇信號本發(fā)明結(jié)合下列情況為例作描述，其中，使用三次卷積內(nèi)插的4抽頭濾波器和使用多相內(nèi)插的8抽頭濾波器作為至少兩個(gè)濾波器應(yīng)用。這里，4抽頭濾波器對于頻率低于參考頻率的低頻率圖像信號執(zhí)行內(nèi)插，而8抽頭濾波器對頻率高于參考頻率的圖像信號執(zhí)行內(nèi)插。
更具體地講，濾波選擇部分320判斷是否存在這種模型，其中對于給定數(shù)量的輸入圖像信號，輸入圖像信號的亮度等級連續(xù)增大或降低，超過了先前確定的次數(shù)。并且，如果判斷存在這樣的模型，則濾波選擇部分320判斷該模型為低頻率區(qū)域，并輸出用于4抽頭濾波器的濾波選擇信號。反之，如果判斷不存在這樣的模型，則濾波器選擇部分320輸出用于8抽頭濾波器的濾波選擇信號。
這里，如果兩個(gè)輸入圖像信號的亮度等級始終相同，則濾波選擇部分320判斷在判斷兩個(gè)輸入圖像信號的新的亮度等級模型(即增大或下降)之前所判斷的先前亮度等級模型是否保持。換句話說，如果在判斷兩個(gè)具有相同亮度等級的圖像信號的新的亮度等級模型之前所判斷的亮度等級模型被判斷為增大模型，則即使兩個(gè)連續(xù)輸入的輸入圖像信號的亮度等級相同，濾波選擇部分也判斷這兩個(gè)圖像信號的亮度等級為增大。
另外，如果給定數(shù)量的輸入圖像信號中連續(xù)輸入的兩個(gè)輸入圖像信號的亮度等級的差低于預(yù)定的參考等級，則濾波選擇部分320判斷在判斷兩個(gè)輸入圖像信號的新的亮度等級模型之前所判斷的兩個(gè)其它輸入圖像信號的亮度等級模型被保持。這樣通過將邊緣識別為夾雜有噪聲信號的圖像信號，防止了邊緣區(qū)域被判斷為高頻區(qū)域。
如果關(guān)于給定數(shù)量的輸入圖像信號的亮度等級上的增大或下降的比較結(jié)束，則第一輸入圖像信號從給定數(shù)量的輸入圖像信號中清除，新的輸入圖像信號被順序輸入到濾波選擇部分320。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，通過比較順序輸入的八個(gè)輸入圖像信號的亮度等級以及判斷是否存在亮度等級連續(xù)增大或下降至少三次的模型，輸出濾波選擇信號。
圖4示出了順序輸入的八個(gè)輸入圖像信號的圖，以便描述濾波選擇部分輸出所需濾波的濾波選擇信號的實(shí)施例。
在圖4中，第一到第八輸入圖像信號x(n)到x(n+7)分別以預(yù)定的亮度等級表示，其中圖像信號相應(yīng)于順序輸入的像素。另外，在下面表示的數(shù)字中，第一到第八輸入圖像信號x(n)到x(n+7)分別指相應(yīng)的亮度等級。
參照圖4的(a)，可以看到亮度等級連續(xù)降低，超過最先的連續(xù)3次，即，從第一個(gè)輸入圖像信號x(n)到第四個(gè)輸入圖像信號x(n+3)，而亮度等級從第四個(gè)輸入圖像信號x(n+3)到第七個(gè)輸入圖像信號x(n+6)連續(xù)增大，超過連續(xù)3次。這種情況下，濾波選擇部分320輸出4抽頭的濾波選擇信號。
最好，濾波選擇部分320計(jì)算連續(xù)輸入的圖像信號的亮度等級或頻率之差，如果亮度等級下降，則用“1”表示，如果亮度等級增大則用“0”表示?；诒硎窘Y(jié)果，濾波選擇部分320判斷亮度等級形成增大模型還是下降模型。例如，在圖4的(a)中，亮度等級在第一個(gè)輸入圖像信號x(n)和第二個(gè)輸入圖像信號x(n+1)之間下降，因而用“0”表示。然而，第四個(gè)輸入圖像信號x(n+3)和第五個(gè)圖像信號x(n+4)之間的亮度等級增大，因而用“1”表示。按照這種表示結(jié)果，存在“1”或“ 0”連續(xù)表示超過三次的部分。因此，濾波選擇部分320輸出用于4抽頭濾波的選擇信號。
參照圖4的(b)，可以看到從第六到第八個(gè)輸入圖像信號的亮度等級相同。這里，因?yàn)榈谖鍌€(gè)輸入信號x(n+4)到第六個(gè)輸入信號x(n+5)之間的亮度等級增大，濾波選擇部分320判斷第六到第八個(gè)輸入圖像信號x(n+5)到x(n+7)的亮度等級是否也增大。因此，濾波選擇部分320判斷第五到第八個(gè)輸入圖像信號x(n+4)到x(n+7)的亮度等級是否形成亮度等級連續(xù)增大超過連續(xù)3次的增大模型，這樣，濾波選擇部分320輸出4抽頭的濾波選擇信號。
參照圖4的(c)，可以看到從第一到第八輸入圖像信號x(n)到x(n+7)，沒有亮度等級連續(xù)增大或下降超過連續(xù)3次的間隔。這種情況下，濾波選擇部分320輸出8抽頭的濾波選擇信號。
參照圖4的(d)，亮度等級在第一輸入圖像信號x(n)和第二輸入圖像信號x(n+1)之間下降，而亮度等級在第二輸入圖像信號x(n+1)和第三輸入圖像信號x(n+2)之間增大。然而，由于第一輸入圖像信號x(n)和第二輸入圖像信號x(n+1)之間的亮度等級的差小于先前確定的等級，比如5，因此濾波選擇部分320判斷先前確定的模型是否保持為下降模型。這種情況同樣用于第三輸入圖像信號x(n+2)和第四輸入圖像信號x(n+4)之間的亮度等級。在如圖4的(d)所示的情況中，濾波選擇部分320判斷亮度特級是否形成下降模型，其中亮度等級連續(xù)下降超過連續(xù)3次，因此，濾波選擇部分320輸出4抽頭的濾波選擇信號。
另外，如果從圖像信號存儲部分310輸入的給定數(shù)量的輸入圖像信號中存在其中連續(xù)輸入的兩個(gè)輸入圖像信號的亮度等級相同的至少兩個(gè)部分，則濾波選擇部分320判斷給定數(shù)量的輸入圖像信號屬于圖形區(qū)域或是邊緣區(qū)域。在這種情況下，濾波選擇部分320輸出4抽頭濾波選擇信號。因?yàn)槿绻?抽頭的濾波器用于這種情況下的圖形區(qū)域或邊緣區(qū)域，就會產(chǎn)生振鈴現(xiàn)象(phenomenon)，因此濾波選擇部分320輸出用于4抽頭濾波器的選擇信號。
例如，當(dāng)?shù)谝坏降诎溯斎雸D像信號x(n)到x(n+7)的亮度等級為如圖5所示時(shí)，存在三個(gè)部分(以點(diǎn)劃線表示)，其中的每個(gè)部分中連續(xù)輸入的兩個(gè)輸入圖像信號的亮度等級相同。因此，濾波器選擇部分320判斷如圖5所示的輸入的給定數(shù)量的輸入圖像信號屬于圖形區(qū)域或邊緣區(qū)域，這樣濾波選擇部分320輸出4抽頭的濾波信號。在圖5中，在下面表示的數(shù)字中第一到第八輸入圖像信號x(n)到x(n+7)是指亮度等級。
控制部分330根據(jù)分辨率的轉(zhuǎn)換率控制輸入圖像信號從圖像信號存儲部分310輸入到內(nèi)插濾波器350的輸入速率，所述內(nèi)插濾波器在下文中描述。這是本發(fā)明關(guān)于圖像比例放大或分辨率增大的情況?？刂撇糠?30控制輸出圖像信號從內(nèi)插濾波器350輸出的速率。另外，控制部分330根據(jù)分辨率的轉(zhuǎn)換速率，計(jì)算輸入到濾波選擇部分320的給定數(shù)量的輸入圖像信號中每個(gè)信號的內(nèi)插位置。
圖6A和6B是描述圖3所示的控制部分中，根據(jù)分辨率的轉(zhuǎn)換率計(jì)算的內(nèi)插位置的圖。
參照圖6A，白圈表示輸入圖像信號的位置，黑圈表示根據(jù)分辨率的轉(zhuǎn)換率所計(jì)算的內(nèi)插位置。
具體地講，如圖6A所示，如果轉(zhuǎn)換率為1∶2，則水平方向的比例因子為0.5。因此，如圖6B所示，如果水平內(nèi)插使用8抽頭多相內(nèi)插核(kernel)，可以看到輸入圖像信號的內(nèi)插位置分別對應(yīng)為-3.5，-2.5，-1.5，-0.5，+0.5，+2.5和+3.5。另一個(gè)示例中，如果分辨率的轉(zhuǎn)換率為3∶5，則水平方向的比例因子為0.6。
系數(shù)存儲部分340存儲相應(yīng)于多個(gè)內(nèi)插位置的內(nèi)插系數(shù)，即，抽頭權(quán)值(tap weight values)，其中，抽頭權(quán)值的內(nèi)插系數(shù)按照濾波器分類。內(nèi)插系數(shù)可根據(jù)圖7所示的8抽頭多相內(nèi)插核來計(jì)算。
圖7是描述基于圖3的控制部分中計(jì)算的預(yù)定的內(nèi)插位置生成系數(shù)的方法的圖。
參照圖7，在8抽頭多相內(nèi)插核中，八個(gè)輸入圖像信號參與內(nèi)插。另外，當(dāng)多個(gè)內(nèi)插位置為(p-4)、(p-3)、(p-2)、(p-1)、(p)、(p+1)、(p+2)以及(p+3)時(shí)，得到最終內(nèi)插數(shù)據(jù)所需的多個(gè)內(nèi)插系數(shù)是f(p-4)、f(p-3)、f(p-2)、f(p-1)、f(p)、f(p+1)、f(p+2)以及f(p+3)。這里，p是抽頭的各個(gè)間隔中的相對位置值。
這些內(nèi)插系數(shù)先前由8抽頭多相內(nèi)插核計(jì)算并存儲在系數(shù)存儲部分340中。例如，如果抽頭之間的間隔被分成32部分，則抽頭之間的一間隔的內(nèi)插位置是相對位置值，例如分別是0、1/32、2/32、3/32，...，31/32，1，相應(yīng)于各自內(nèi)插位置的垂直和水平內(nèi)插系數(shù)被提前計(jì)算并存儲在系數(shù)存儲部分340。其間，抽頭間的各個(gè)間隔可被分成另外數(shù)量的部分，例如16部分，64部分等等。
根據(jù)本發(fā)明，系數(shù)存儲部分340存儲用于4抽頭濾波和8抽頭濾波的水平內(nèi)插系數(shù)。因此，系數(shù)存儲部分340輸出相應(yīng)于濾波選擇部分320輸出的濾波選擇信號和控制部分330計(jì)算的給定數(shù)量的內(nèi)插位置的水平內(nèi)插系數(shù)。
也就是說，當(dāng)濾波選擇部分320選擇8抽頭濾波時(shí)，系數(shù)存儲部分340輸出八個(gè)內(nèi)插系數(shù)。然而，如果濾波選擇部分選擇4抽頭濾波，則系數(shù)存儲部分340輸出八個(gè)內(nèi)插系數(shù)，其中8抽頭的每端的2個(gè)抽頭的內(nèi)插系數(shù)為“ 0”。這是因?yàn)橄挛闹忻枋龅膬?nèi)插濾波器350是由八個(gè)乘法器371到378提供的，而4抽頭濾波利用四個(gè)內(nèi)插系數(shù)執(zhí)行內(nèi)插。
根據(jù)分辨率的轉(zhuǎn)換率計(jì)算內(nèi)插位置和相應(yīng)于各個(gè)內(nèi)插位置的濾波系數(shù)已是眾所周知的技術(shù)，本領(lǐng)域中的技術(shù)人員都知道這種技術(shù)。因此，在此省略其詳細(xì)描述。
內(nèi)插濾波器350選擇性地提供至少兩個(gè)FIR濾波器中所需的一個(gè)濾波器，以便利用從系數(shù)存儲部分340輸出的內(nèi)插系數(shù)執(zhí)行內(nèi)插。根據(jù)本發(fā)明，4抽頭濾波器和8抽頭濾波器被用作至少兩個(gè)FIR濾波器。然而，有可能既使用4抽頭濾波器也使用2抽頭濾波器。另外，內(nèi)插濾波器350利用從圖像信號存儲部分310順序輸入的給定數(shù)量的輸入圖像信號以及從系數(shù)存儲部分340輸出的給定數(shù)量的內(nèi)插系數(shù)，計(jì)算水平方向上最終內(nèi)插數(shù)據(jù)。
為了這個(gè)目的，內(nèi)插濾波器350包括第一到第七延遲器361到367、第一到第八乘法器371到378以及加法器380.
第一到第七延遲器(附圖中標(biāo)號“D”是指“延時(shí)”)將圖像信號存儲部分順序輸入的輸入圖像信號延長預(yù)定時(shí)間長度，并將延時(shí)后的輸入圖像信號輸出到第二到第八乘法器372到378。因此，如果輸入圖像信號x(n)在第一延遲器361中延時(shí)，則第六個(gè)輸入圖像信號x(n-6)在第七延遲器367中延長預(yù)定時(shí)間長度。
更具體地講，第一延遲器361接收輸入圖像信號x(n)并將延長預(yù)定時(shí)間長度的第一延時(shí)圖像信號x(n-1)輸出到第二延遲器362和第二乘法器372。
第二延遲器362將第一延遲器361輸入的第一延時(shí)圖像信號x(n-1)延長預(yù)定時(shí)間長度之后將延長預(yù)定時(shí)間長度的第二延時(shí)圖像信號x(n-2)輸出到第三延遲器363和第三乘法器373。
第三到第六延遲器363到366以上述相同的方法接收輸入圖像信號并將輸入的圖像信號延長預(yù)定時(shí)間長度后輸出延時(shí)的信號。因此，在此省略其詳細(xì)的描述。
另外，第七延遲器367將第二延遲器366輸出的第六延時(shí)圖像信號x(n-6)延長預(yù)定時(shí)間長度后，將延長預(yù)定時(shí)間長度后的第七延時(shí)圖像信號x(n-7)輸出到第八乘法器378。
第一到第八乘法器371到378將各個(gè)延遲器中延時(shí)的輸入圖像信號的亮度等級分別與從系數(shù)存儲部分340輸出的相應(yīng)于輸入圖像信號的內(nèi)插系數(shù)相乘。
更具體地講，第一乘法器371將從圖像信號存儲部分310輸入的輸入圖像信號x(n)和相應(yīng)于輸入圖像信號x(n)的內(nèi)插系數(shù)相乘，從而生成第一內(nèi)插數(shù)據(jù)。
另外，第二乘法器372將第一延遲器361輸入的第一延遲圖像信號x(n-1)乘以與其相應(yīng)的內(nèi)插系數(shù)從而生成第二內(nèi)插數(shù)據(jù)。
同樣，第三到第八乘法器371到378分別將從第二到第七延遲器361到367輸入的第二到第七延遲信號x(n-2)到x(n-7)乘以與其相應(yīng)的內(nèi)插系數(shù)從而生成第三到第八內(nèi)插數(shù)據(jù)。
在這種情況下，如果濾波選擇部分320選擇8抽頭濾波器，則系數(shù)存儲部分340輸出分別相應(yīng)于乘法器的八個(gè)內(nèi)插系數(shù)。同時(shí)，如果濾波選擇部分320選擇4抽頭濾波器，則系數(shù)存儲部分340輸出分別相應(yīng)于第一、第二、第七和第八乘法器371、372、377和378的內(nèi)插系數(shù)“0”，并分別輸出相應(yīng)于乘法器371到378的另外四個(gè)內(nèi)插系數(shù)。結(jié)果，內(nèi)插濾波器350根據(jù)輸入圖像信號的亮度模型自適應(yīng)性地應(yīng)用4抽頭濾波器和8抽頭濾波器中的任何一種，從而生成最終內(nèi)插數(shù)據(jù)。
加法器380將從第一到第八乘法器371到378輸出的所有第一和第八內(nèi)插數(shù)據(jù)相加，從而輸出最終內(nèi)插數(shù)據(jù)。結(jié)果，內(nèi)插濾波器350通過水平內(nèi)插對輸入圖像信號執(zhí)行水平比例放大。
圖8是圖示利用圖3所示的圖像內(nèi)插設(shè)備的圖像內(nèi)插方法的流程圖。
參照圖3到圖8，首先，濾波器選擇部分320分析從圖像信號存儲部分連續(xù)輸入的給定數(shù)量的輸入圖像信號的亮度等級模型(步驟810)。如果步驟810被執(zhí)行，則濾波選擇部分320根據(jù)分析的亮度等級模型將4抽頭濾波器和8抽頭濾波器中所需的濾波器的選擇信號輸出到系數(shù)存儲部分(步驟820)。這里，亮度等級模型表示順序輸入的圖像信號亮度等級的增大或下降。
進(jìn)一步講，控制部分330根據(jù)分辨率的轉(zhuǎn)換率，分別計(jì)算相應(yīng)于給定數(shù)量的輸入圖像信號的內(nèi)插位置，然后將計(jì)算的內(nèi)插位置輸出到系數(shù)存儲部分340(步驟830)。如果步驟830被執(zhí)行，則系數(shù)存儲部分340分別輸出相應(yīng)于濾波選擇信號和從步驟820和步驟830輸出的計(jì)算的內(nèi)插位置的給定數(shù)量的系數(shù)(步驟840)。
在步驟840之后，內(nèi)插濾波器350將從輸入圖像信號x(n)和從圖像信號存儲部分310輸入的第一到第七延遲圖像信號x(n-1)到x(n-7)分別與其對應(yīng)的系數(shù)相乘，并生成第一到第八內(nèi)插數(shù)據(jù)。內(nèi)插濾波器350將第一到第八內(nèi)插信號相加并輸出最終內(nèi)插數(shù)據(jù)(步驟850)。結(jié)果，輸入圖像信號的內(nèi)插利用濾波選擇部分320所選擇的所需濾波器執(zhí)行。
以上描述的圖像內(nèi)插設(shè)備和方法是結(jié)合這樣一種情況而描述的，其中三次卷積內(nèi)插濾波器的4抽頭濾波器和多相內(nèi)插濾波器的8抽頭濾波器中的任意一個(gè)濾波器被適應(yīng)性地選擇對圖像內(nèi)插。然而，也有可能利用2抽頭濾波器代替來4抽頭濾波器。
另外，盡管圖像內(nèi)插設(shè)備和方法僅結(jié)合水平內(nèi)插進(jìn)行描述，當(dāng)然也可將本發(fā)明用于垂直內(nèi)插。
而且，本發(fā)明的圖像內(nèi)插設(shè)備和方法根據(jù)輸入圖像信號的亮度等級，通過判斷頻率來判斷輸入圖像信號屬于圖形區(qū)域還是邊緣區(qū)域，能夠執(zhí)行更清楚的內(nèi)插。
如以上所述，根據(jù)本發(fā)明的圖像內(nèi)插設(shè)備和方法，當(dāng)將以預(yù)定分辨率輸入的圖像比例放大并且轉(zhuǎn)換成另一個(gè)不同分辨率的圖像時(shí)，根據(jù)輸入圖像的頻率選擇性地應(yīng)用互不相同的濾波器，從而對圖像內(nèi)插。因此，在圖像內(nèi)插中，高頻率的圖像信號使用8個(gè)抽頭的濾波器內(nèi)插，由此，能夠防止由例如混淆現(xiàn)象造成的圖像質(zhì)量的下降，而低頻率的圖像信號使用4個(gè)抽頭的濾波器內(nèi)插，由此，能夠防止例如振鈴造成的圖像質(zhì)量的下降。
盡管已經(jīng)參照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例對本發(fā)明作了顯示和描述，但本發(fā)明并不局限于這些實(shí)施例。應(yīng)該明白，在不偏離附屬權(quán)利要求所定義的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可對其作各種修改和變化。這種修改、變化及其特價(jià)物都應(yīng)該包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種圖像內(nèi)插設(shè)備，根據(jù)分辨率的轉(zhuǎn)換率，對第一分辨率的輸入圖像信號內(nèi)插以輸出第二分辨率的輸出圖像信號，所述圖像內(nèi)插設(shè)備包括圖像信號存儲部分，用于存儲所述輸入圖像信號；濾波選擇部分，根據(jù)從所述信號存儲部分連續(xù)輸入的給定數(shù)量的所述輸入圖像信號的亮度等級模型，輸出用于至少兩個(gè)不同內(nèi)插濾波器中所需的一個(gè)濾波器的濾波選擇信號；控制部分，根據(jù)分辨率的轉(zhuǎn)換率，計(jì)算所述給定數(shù)量的輸入圖像信號中每個(gè)信號的內(nèi)插位置；系數(shù)存儲部分，存儲由所述濾波器分類的多個(gè)內(nèi)插系數(shù)，并且將相應(yīng)于所述濾波選擇信號的給定數(shù)量的內(nèi)插系數(shù)輸出到所述給定數(shù)量的計(jì)算的內(nèi)插位置；以及內(nèi)插濾波器，相應(yīng)于所述濾波選擇信號的給定數(shù)量的輸入圖像信號和給定數(shù)量的內(nèi)插系數(shù)從所述圖像信號存儲部分和所述系數(shù)存儲部分分別輸入所述內(nèi)插濾波器，所述內(nèi)插濾波器進(jìn)行操作以執(zhí)行所選擇的濾波從而輸出所述輸出圖像信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中至少兩個(gè)濾波器是4抽頭濾波器和8抽頭濾波器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中，如果判斷所述亮度等級模型是下面兩種模型的任意一種，則所述濾波選擇部分進(jìn)行操作以輸出用于所述4抽頭濾波器的選擇信號，所述兩種模型為在其中的一種模型中，所述給定數(shù)量的輸入圖像信號的亮度等級連續(xù)增大超過先前確定的次數(shù)，在另一種模型中，所述給定數(shù)量的輸入圖像信號的亮度等級連續(xù)降低超過先前確定的次數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中，如果所述給定數(shù)量的輸入圖像信號中連續(xù)輸入的兩個(gè)輸入圖像信號的所述亮度等級相同，則所述濾波器選擇部分將在判斷兩個(gè)輸入圖像信號之間的亮度等級之前所判斷的先前亮度等級模型作為所述兩個(gè)輸入圖像信號的亮度等級模型應(yīng)用。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中，如果所述兩個(gè)輸入圖像信號的亮度等級間的差值小于先前確定的參考等級，則所述濾波器選擇部分將在判斷所述兩個(gè)輸入圖像信號之間的亮度等級之前所判斷的先前亮度等級模型作為所述兩個(gè)輸入圖像信號的亮度等級模型應(yīng)用。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中，所述先前確定的次數(shù)至少是兩次。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中，所述至少兩個(gè)濾波器是包括8個(gè)抽頭濾波器的多個(gè)有限沖擊響應(yīng)濾波器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述內(nèi)插濾波器包括多個(gè)延遲器，用于進(jìn)行操作以在將所述輸入圖像信號延長預(yù)定時(shí)間長度后，輸出從所述圖像信號存儲部分順序輸入的所述給定數(shù)量的輸入圖像信號；多個(gè)乘法器，用于進(jìn)行操作以將從所述多個(gè)延遲器輸出的所述給定數(shù)量的輸入圖像信號分別乘以從所述系數(shù)存儲部分輸出的所述給定數(shù)量的系數(shù)，以便輸出所述給定數(shù)量的內(nèi)插數(shù)據(jù)；以及加法器，將從所述多個(gè)乘法器輸出的所述給定數(shù)量的內(nèi)插數(shù)據(jù)相加，以便輸出所述輸出圖像信號。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述控制部分根據(jù)分辨率的轉(zhuǎn)換率控制所述輸入圖像信號從所述圖像信號存儲部分輸入到所述內(nèi)插濾波器的速率。
10.一種圖像內(nèi)插方法，根據(jù)分辨率的轉(zhuǎn)換率對第一分辨率的輸入圖像信號內(nèi)插以輸出第二分辨率的輸出圖像信號，所述方法包括根據(jù)順序輸入的給定數(shù)量的輸入圖像信號的亮度等級模型，輸出用于至少兩個(gè)不同內(nèi)插濾波器中所需的一個(gè)濾波器的濾波選擇信號；根據(jù)分辨率的轉(zhuǎn)換率計(jì)算給定數(shù)量的輸入圖像信號的每個(gè)信號的內(nèi)插位置；輸出多個(gè)存儲的內(nèi)插系數(shù)中相應(yīng)于所述濾波選擇信號和所述給定數(shù)量的已計(jì)算的內(nèi)插位置的給定數(shù)量的內(nèi)插系數(shù)；以及接收相應(yīng)于所述濾波選擇信號的給定數(shù)量的輸入圖像信號和給定數(shù)量的內(nèi)插系數(shù)，并執(zhí)行所選擇的濾波以輸出所述輸出圖像信號。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述至少兩個(gè)濾波器是4抽頭濾波器和8抽頭濾波器。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，在所述濾波選擇步驟中，如果判斷所述亮度等級模型是以下兩種模型之一，則輸出用于所述4抽頭濾波器的選擇信號，所述兩種模型為在其中一種模型中，給定數(shù)量的輸入圖像信號的亮度等級連續(xù)增大超過了先前確定的次數(shù)，在另一種模型中，給定數(shù)量的輸入圖像信號的亮度等級連續(xù)下降超過先前建立的次數(shù)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，如果給定數(shù)量的輸入圖像信號中連續(xù)輸入的兩個(gè)輸入圖像信號的亮度等級相同，則所述濾波器選擇部分將在判斷所述兩個(gè)輸入圖像信號之間的亮度等級之前所判斷的先前亮度等級模型作為所述兩個(gè)輸入圖像信號的亮度等級模型應(yīng)用。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其中，如果所述兩個(gè)輸入圖像信號的所述亮度等級之間的差值小于先前確定的參考等級，則所述濾波器選擇部分將在判斷所述兩個(gè)輸入圖像信號之間的亮度等級之前所判斷的先前亮度等級模型作為所述兩個(gè)輸入圖像信號的亮度等級模型應(yīng)用。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，執(zhí)行所選擇的濾波的步驟包括在將所述輸入圖像信號延長預(yù)定時(shí)間長度之后，輸出順序輸入的給定數(shù)量的輸入圖像信號；將在所述延長步驟中輸出的所述給定數(shù)量的輸入圖像信號乘以從所述系數(shù)輸出步驟輸出的給定數(shù)量的系數(shù)，以輸出給定數(shù)量的內(nèi)插數(shù)據(jù)；以及將從所述乘法步驟輸出的所述給定數(shù)量的內(nèi)插數(shù)據(jù)相加，并輸出所述輸出圖像信號。
全文摘要
一種圖像內(nèi)插設(shè)備和圖像內(nèi)插方法，該設(shè)備包括圖像信號存儲部分，存儲第一分辨率的圖像信號；濾波選擇部分，輸出濾波選擇信號；控制部分，計(jì)算給定數(shù)量的輸入圖像信號中每個(gè)信號的內(nèi)插位置；系數(shù)存儲部分，存儲由濾波器分類的多個(gè)內(nèi)插系數(shù)，并輸出相應(yīng)于濾波選擇信號和給定數(shù)量的計(jì)算的內(nèi)插位置的給定數(shù)量的內(nèi)插系數(shù)；及內(nèi)插濾波器，給定數(shù)量的輸入圖像信號和給定數(shù)量的內(nèi)插系數(shù)從圖像信號存儲部分和系數(shù)存儲部分分別輸入內(nèi)插濾波器，并執(zhí)行所選濾波從而輸出第二分辨率的圖像信號。因此，當(dāng)對以預(yù)定分辨率輸入的圖像比例放大并轉(zhuǎn)換成不同分辨率的另一圖像時(shí)，能根據(jù)輸入圖像的分辨率有選擇地應(yīng)用不同的濾波器，從而防止圖像質(zhì)量的降低。
文檔編號H04N7/01GK1574950SQ20041003505
公開日2005年2月2日 申請日期2004年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月24日
發(fā)明者李鐘桓 申請人:三星電子株式會社