專利名稱：用于修改圖像大小的方法和設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于縮減和放大初始圖像大小的方法和設備，每幅圖 像由有序像素矩陣構成，每個像素以至少一個特征量為特征，修改以比率P/Q進行，其中，P和Q是整數(shù)，且Q不是P的倍數(shù)。
技術背景當前的數(shù)字圖像包括給定大小的像素矩陣，該大小通常由生成該 圖像的傳感器限定。大小是通過圖像中的行和列數(shù)定義的。對于許多應用，有必要調整圖像大小以在顯示器上以適于該顯示 器格式顯現(xiàn)圖像，這種格式可能不同于傳感器所限定的大小。具體地， 例如，為使該圖像在尺寸縮減的屏幕上可見，如那些數(shù)碼相機或移動 電話上的屏幕，通常有必要縮減圖像大小。圖像大小調整算法必須實時運行，必須具有低復雜度，以允許低 能耗和較短計算時間，最后在使用期間還需要縮減的存儲器大小。在已知算法中， 一些通過以圖像特定行和特定列的規(guī)則間隔進行 抽取來進行圖像大小的縮減。例如，在文獻GB-2.340.688中描述了這 種算法。當不經過濾波而執(zhí)行像素列或行的這種消除時，由于將圖像輸入 的高頻變換到低頻的頻譜混疊，圖像質量顯著降低。在抽取步驟之前，其它更高級的方法使用輸入圖像的高頻濾波步 驟，以減少頻譜混疊問題。這種濾波是使用第九或第十一階FIR (有 限脈沖響應)型濾波器并以傳統(tǒng)方式進行的。該類型的濾波器需要大量乘法和加法運算器。為了具有良好性 能，必須使濾波器系數(shù)的個數(shù)接近于抽取因子。使用FIR型濾波器縮減圖像大小的一種方法僅在濾波器系數(shù)的個 數(shù)多、因而在使用中具有非常高的復雜度時是有效的，這導致了電能 和計算功率的高消耗。這些方法尤其不適合大約50到100的較大的縮減因子。本發(fā)明的目的是提出一種用于縮減并放大圖像大小的裝置，該裝 置可以給出滿意的結果，實施方式簡單，并且在計算裝置方面成本低廉o發(fā)明內容為此，本發(fā)明的目的是』種縮減圖像大小的方法，所述方法包括 對特征量進行濾波以形成濾波器的濾波后特征量的步驟，以及用于獲得最終圖像的像素抽取步驟，其中，實現(xiàn)以下步驟 -實現(xiàn)初始圖像到像素組的劃分；-相繼地向初始圖像的每個像素組n分配系數(shù)^，像素組的系數(shù)形 成由遞歸關系^+^^+P(Q)定義的Z/QZ中比率P的算術序列； -僅選擇所分配的系數(shù)是小于P-1的數(shù)的像素組； -抽取未選擇的像素組；以及-根據所選像素組形成大小縮減的最終圖像，所選像素組中的每 個像素以濾波后特征量為特征。盡管用于實現(xiàn)所述方法所必需的計算功率較低，但是特別是由于 保留以形成縮減圖像的濾波后像素之間的不規(guī)則間隔，圖像質量良好。 所保留像素的這種不規(guī)則分布可以實現(xiàn)其模板取決于所抽取的像素個 數(shù)的濾波。此外，本發(fā)明的目的是一種將初始圖像的大小放大為最終圖像的 方法，每個圖像由有序像素矩陣形成，每個像素以至少一個特征量為 特征，以比率P/Q進行所述放大，其中，P和Q是整數(shù)，且P不是Q的倍 數(shù)。所述方法包括復制像素以獲得最終圖像的步驟，其中，實現(xiàn)以下 步驟.--實現(xiàn)初始圖像到像素組的劃分；-相繼地向初始圖像的每個像素組n分配系數(shù)^，像素組的系數(shù)形 成由遞歸關系^+，^+P(Q)定義的Z/QZ中比率P的算術序列； -復制像素組，直至所分配的系數(shù)是小于P-1的數(shù)；以及 -根據初始圖像的像素組和復制像素組，形成大小縮減的最終圖像。
另一目的是針對計算機處理單元的計算機程序產品，包括當計算 機處理單元執(zhí)行所述程序時執(zhí)行以上所定義方法步驟的指令集。
本發(fā)明的另一目的是一種用于將初始圖像大小縮減為最終圖像的 設備，每個圖像由有序像素矩陣形成，每個像素以至少一個特征量為特征，以比率P/Q進行所述縮減，其中，P和Q是整數(shù)，且Q不是P的倍數(shù)，所述設備包括對特征量進行濾波以形成像素過濾后的特征量的裝置，以及用于獲得最終圖像的像素抽取裝置，其中，所述設備還包括:
-用于實現(xiàn)初始圖像到像素組的劃分的裝置；
-用于相繼地向初始圖像的每個像素組n分配系數(shù)^的裝置，像素 組的系數(shù)形成由遞歸關系^+^^+P(Q)定義的Z/QZ中比率P的算術序 列；
-用于僅選擇所分配的系數(shù)是小于P-1的數(shù)的像素組的裝置； -用于抽取未選擇的像素組的裝置；以及
-用于根據所選像素組形成大小縮減的最終圖像的裝置，所選像 素組中的每個像素以濾波后特征量為特征。
最后，目的之一是一種用于將初始圖像的大小放大為最終圖像的 設備，每個圖像由有序像素矩陣形成，每個像素以至少一個特征量為 特征，以比率P/Q進行所述放大，其中，P和Q是整數(shù)，且P不是Q的倍 數(shù)，所述設備包括復制像素以獲得最終圖像的設備，其中，所述設備 包括
-用于實現(xiàn)初始圖像到像素組的劃分的裝置；
-用于相繼地向初始圖像的每個像素組n分配系數(shù)^的裝置，像素 組的系數(shù)形成由遞歸關系l^+,畔n+P(Q)定義的Z/QZ中比率P的算術序 列；
-用于復制像素組直至所分配的系數(shù)是小于P-1的數(shù)為止的裝置；
以及
-用于根據初始圖像像素組和復制像素組以形成大小縮減的最終 圖像的裝置。


參照附圖中示出的實施例示例，進一步描述本發(fā)明，然而，本發(fā) 明并不限于此。-圖1是用于獲取數(shù)字圖像并縮減圖像大小的設備的結構示意圖；-圖2是圖1設備的水平縮減模塊的示意圖；-圖3是用于縮減圖像大小的方法的流程圖；-圖4是對用于選擇要保留的像素的算法進行解釋的直方圖；-圖5是由抽取計數(shù)器獲取的連續(xù)值的示例；以及-圖6是圖1設備的垂直縮減模塊的示意圖。
具體實施方式
修改圖像大小的方法尤其適于在用于獲取視頻序列或固定圖像 的便攜式設備(如，配備了集成攝像頭的移動電話)、或者用于傳輸在 壓縮之后獲得的視頻序列或圖像的裝置中實現(xiàn)。本發(fā)明對于根據比率P/Q的大小修改尤其有用，其中，P和Q是 整數(shù)，Q和P互質，即彼此不是倍數(shù)。以下將對縮減圖像大小的情況給出描述，即，Q>P。圖1示意性地描繪了便攜式獲取設備的結構，包括用于縮減圖像 大小的級12。設備10的處理鏈包括用于獲取數(shù)字圖像的裝置14，包括例如與 傳感器矩陣相關聯(lián)的攝像機鏡頭。所獲取的數(shù)字圖像由像素矩陣形成。每個像素構成以諸如亮度、 綠色色度、藍色色度和紅色色度、或者紅色分量、綠色分量和藍色分 量等各種特征量為特征的圖像元素。所獲取的圖像具有預定大小，例如640X480像素。在傳感器14的輸出處，設置有用于選擇要縮減的圖像區(qū)域的模 塊16。該模塊可以確定與縮減相關的、包含于初始圖像中的子圖像。在選擇模塊的輸出處設置有縮減級12，以接收定義要縮減的子圖 像的矩陣像素。在圖像縮減級的輸出處，所述設備包括使用縮減圖像的一個或多個模塊，如存儲器18、大小縮減的顯示器20，以及/或者另一處理模 塊，如通過通信網絡發(fā)送縮減圖像的裝置。縮減級12相繼地包括水平縮減模塊24A和垂直縮減模塊24B。水平縮減模塊24A能夠根據構成圖像的像素的行，對基本像素 (elementary pixel)進行濾波和抽取。另一方面，垂直縮減模塊能夠通過沿著列對像素特征值進行濾 波，抽取整個像素行。圖2中示出了水平縮減模塊的結構。對于像素的每個特征量，重復使用圖2中示出的模塊。該模塊包括輸入26，用于接收視頻信號，更精確地，用于接收根 據圖像描述模式的有序像素的一連串特征量。此外，該模塊包括同步輸入28，用于接收定義來自輸入26的像 素特征量的輸入頻率的時鐘信號。水平縮減模塊24A包括累加器30，用于接收從輸入26發(fā)送的像 素的特征量，作為輸入。該累加器實際上是能夠計算作為輸入接收到 的特征量之和的加法器。累加器30包括用于將其復位為0的初始化輸入。此外，縮減模 塊24A包括抽取計數(shù)器32、與累加器的初始化輸出連接的控制輸出。 連接抽取計數(shù)器32，以便接收從輸入28發(fā)送的同步信號，作為輸入。抽取計數(shù)器32能夠根據從同步輸入接收的相應時鐘信號的個數(shù)， 對從上次重新初始化開始、由累加器30所接收的特征量的個數(shù)進行計 數(shù)，并能夠應用對累加器進行控制的算法。具體地，抽取計數(shù)器32 包括針對累加器的控制輸入，該控制輸入能夠向累加器發(fā)送指令，以 將所累加的特征值之和傳遞至縮減模塊的除法單元34，其中，連接除 法器34的輸入，以使其作為累加器的輸出。除法器單元34包括在抽取計數(shù)器32的輸出處連接的輸入，能夠 接收從上次初始化開始、由累加器所接收的特征量的個數(shù)?？s減模塊的輸出36與除法器單元34的輸出連接。通過該輸出， 縮減模塊能夠相繼地提供與水平縮減大小后的圖像的連續(xù)像素相對應 的有序特征量集合。參照圖3，描述在抽取計數(shù)器32的控制下實現(xiàn)的圖像縮減方法， 同時這也在圖4和5中示出。所用算法對以預定表示模式排序的初始圖像像素的每個特征量 相繼地進行處理。因此，在步驟100處，首先將像素的特征量發(fā)送至累加器30。同 時在步驟102處，使標記為COUNT的第一計數(shù)器以值P遞增，P等 于標記為P/Q的有理縮減比率的分子。使標記為NUMBER的第二計 數(shù)器以值1遞增。該計數(shù)器的目的是對在累加器30中相加的像素特征 量的個數(shù)進行計數(shù)。在步驟104處，考慮像素n的特征量標記為Cn，累加器與先前加 上了上一特征量Cn的值相加。在步驟106處，將計數(shù)器COUNT的值與Q的值進行比較，Q是 縮減比率P/Q的分母。如果計數(shù)器COUNT的值小于Q，則對于在后的像素再次執(zhí)行步 驟100及隨后的步驟。另一方面，如果計數(shù)器COUNT大于Q，即Z/QZ (Z是所有相關整數(shù))中的計數(shù)器COUNT對Q取模的值在0和P-l 之間，則由除法單元34來計算縮減大小圖像的新像素的特征量。為此， 抽取計數(shù)器32需要在步驟108處，傳遞所累加的特征量之和COUNT 至除法器34，除法器34還從抽取計數(shù)器32接收計數(shù)器NUMBER的 值。該過程相當于以向每個像素分配系數(shù)^，系數(shù)^形成由遞歸關系 K+，^+P(Q)定義的Z/QZ中比率P的算術序列。根據這些值，在步驟110處，用累加器COUNT的值除以由計數(shù) 器NUMBER定義的像素個數(shù)，確定縮減圖像像素的特征值C'n。在步驟112處，將計數(shù)器32的抽取所管理的計數(shù)器COUNT重新 初始化為以Q遞減的計數(shù)器COUNT先前值。在步驟114處，將累加器COUNT以及計數(shù)器NUMBER復位為0。對于同一行的在后像素，再次執(zhí)行步驟100及隨后的步驟，直至 完成了構成初始圖像的所有像素。圖4中示出了計數(shù)器32的功能，用于觸發(fā)對大小縮減的圖像的 新像素的最新濾波后特征量的計算。在該圖中，初始圖像的像素Pl 至P2出現(xiàn)在X軸上，以及由計數(shù)器COUNT針對每個像素而獲取的 值出現(xiàn)在Y軸上。在所述情況下，將比率固定在3/7，從而步長P等 于3，而閾值Q等于7。在這種情況下，對于前兩個像素，計數(shù)器COUNT獲取值3和6， 它們小于7。另一方面，對于第三像素，計數(shù)器獲取值9，它大于7， 從而為大小縮減的圖像定義第一像素P1。對于第四像素，計數(shù)器等于 計數(shù)器的先前值對7取模，即等于2，其中加上步長P，從而計數(shù)器 COUNT等于5。因此，漸進地且反復進行對計數(shù)器COUNT的遞增過程和與閾值 Q的比較，來定義新像素。在圖5中，示例示出了針對行200中的輸入像素而獲取的特征量。 對于行202，定義累加器的相應值，并且該累加器的相應值與從累加 器30初始化起的像素特征量之和相對應。行204指示計數(shù)器NUMBER 的值，該值表示與累加器中的像素相對應的特征量個數(shù)。最后，在行206中，指示了發(fā)送至除法單元34、用于計算大小縮 減的圖像像素的新特征量的值。在行210上示出該特征值。因此，由于P和Q彼此互質，所以如果濾波器的脈沖響應(或濾 波器階)在抽取期間改變，可以認為濾波器是相異的(heterogeneous)。 在抽取比率為7/3的示例中，在抽取時將以下濾波器順序地級聯(lián)[1 1 1]/3[1 1]/2[1 1]/2在抽取比率為7/5的另一示例中，將以下濾波器級聯(lián)-[1 1]/2[1]/1[1 1]/2[1]/1 [1]/1對于較高的抽取因子，算法具有衡量比率的良好質量。可以設想大約100或甚至200的因子，而不會有視覺上可見的質量損失。這是 由于算法質量與抽取因子無關。圖6示意性地描繪了垂直縮減模塊24B。該模塊重復了水平縮減 模塊的元件，它們使用了各自加上了 IOO的相同的附圖標記。然而， 該縮減模塊不是接收像素而是接收像素行作為輸入，從而累加器130 與包括例如RAM類型存儲器的行存儲器302相關聯(lián)，該存儲器可以 臨時存儲進入累加器中的每行的所有特征值。對于垂直縮減，累加器 提供了所接收的連續(xù)行的同秩的像素的特征量之和。更精確地，垂直縮減模塊24B的累加器130接收包括由于水平縮 減模塊24A的動作而已縮減的多個像素的像素行，作為輸入。抽取計數(shù)器對從上次初始化起由累加器接收的行的數(shù)目進行計 數(shù)。在抽取計數(shù)器132的控制下，累加器130對所接收行的像素進行 逐次累加，實現(xiàn)同秩的像素特征值的量，即，逐像素地對行進行總計。當行計數(shù)器COUNT大于或等于Q時，抽取計數(shù)器32需要將累 加量和所接收的行數(shù)傳遞至除法器134，從而對于每個像素，除法器 34提供所累加的行像素特征量之和除以行數(shù)所得的商。先前所述方法還可以采用比率P/Q來實現(xiàn)圖像放大，其中，P大 于Q，且P不是Q的倍數(shù)。在這種情況下，通過在相繼的水平和垂直 放大模塊中將圖像的特定像素和特定行插入，實現(xiàn)放大。所插入的這些像素或行與有關像素或相應行的復制相對應。不同于圖像大小的縮減，根據如對于圖4所描述的算法，不是確 定要抽取的像素或行的數(shù)目，而是相反地，確定要復制的像素或行的 數(shù)目。因此，對像素或像素行進行復制，并且只要^不小于P-1，便 向像素或像素的行中的每個分配由遞歸關系^+^^+P(Q)所定義的系 數(shù)1^。有利地，通過在計算機程序控制下進行操作的信息處理單元，來 實現(xiàn)水平和/或垂直縮減模塊，當在處理單元上實現(xiàn)所述程序時，所述 程序能夠應用以上所描述的算法中的至少一種。
權利要求
1、一種將初始圖像的大小縮減為最終圖像的方法，每幅圖像由有序像素矩陣形成，每個像素以至少一個特征量(Cn)為特征，以比率P/Q進行所述縮減，其中，P和Q是整數(shù)，且Q不是P的倍數(shù)，所述方法包括對特征量(Cn)進行濾波以形成像素的濾波后特征量(C’n)的步驟、以及用于獲得最終圖像的像素抽取步驟，其中，實現(xiàn)以下步驟-實現(xiàn)初始圖像到像素組的劃分；-相繼地向初始圖像的每個像素組n分配系數(shù)μn，像素組的系數(shù)形成由遞歸關系μn+1≡μn+P(Q)定義的Z/QZ中比率P的算術序列；-僅選擇所分配的系數(shù)是小于P-1的數(shù)的像素組；-抽取未選擇的像素組；以及-僅根據所選像素組，形成大小縮減后的最終圖像，所選像素組中的每個像素以濾波后特征量(C’n)為特征。
2、 如權利要求1所述的方法，其中，形成最終圖像的所選組中 一個或每個像素的濾波后特征量(C'n)是靠近所選組中所述或每個像 素的初始圖像抽取組中的像素特征量、以及所選組中所述或每個像素 的特征量的線性組合。
3、 如權利要求2所述的方法，其中，形成最終圖像的所選組中 一個或每個像素的濾波后特征量(C'n)是所選組中所述或每個像素的 特征量、以及包括在所選組中所述或每個像素與先前所選組中所述或 每個像素之間的初始圖像抽取組中的像素特征量的線性組合。
4、 如權利要求3所述的方法，其中，形成最終圖像的所選組中 一個或每個像素的濾波后特征量(C'n)是包括在所選組中所述或每個 像素與先前所選組中所述或每個像素之間的抽取像素以及所選組中所 述或每個像素的特征量之和除以包括在先前所選組中所述或每個像素 和先前所選組中所述或每個像素之間的抽取像素組的個數(shù)加1。
5、 如前述權利要求之一所述的方法，其特征在于，向每個像素 組分配系數(shù)(&)的步驟包括以下步驟如果像素組(n)的先前系數(shù)(^)大于Q，則通過加上P并且使Q的在后像素組的系數(shù)(pn+1) 遞減，來根據先前像素組的系數(shù)(pn)計算在后像素組(n+l)的系數(shù) (|in+1)， 以及選擇像素組的步驟包括以下步驟將每個像素組的特征量與閾值 Q進行比較，并只選擇特征量大于或等于Q的像素組。
6、 一種縮減大小的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟 通過執(zhí)行如權利要求1至5之一所述的方法，沿第一方向縮減初始圖 像的大小，每個像素組包括單個像素；隨后通過執(zhí)行如權利要求1至 5之一所述方法，沿第二方向縮減已沿第一方向縮減的圖像的大小，每個像素組包括已沿第一方向縮減的圖像中的像素行。
7、 一種將初始圖像的大小放大為最終圖像的方法，每幅圖像由有 序像素矩陣形成，每個像素以至少一個特征量(Cn)為特征，以比率 P/Q進行所述放大，其中，P和Q是整數(shù)，且P不是Q的倍數(shù)，所述方法 包括復制像素以獲得最終圖像的步驟，其中，實現(xiàn)以下步驟-實現(xiàn)初始圖像到像素組的劃分；-相繼地向初始圖像的每個像素組n分配系數(shù)^，像素組的系數(shù)形 成由遞歸關系^+，^+P(Q)定義的Z/QZ中比率P的算術序列； -復制像素組，直至所分配的系數(shù)是小于P-1的數(shù)；以及 -根據初始圖像的像素組和復制像素組，形成大小縮減的最終圖像。
8、 一種針對計算機處理單元的計算機程序產品，包括在計算機處 理單元執(zhí)行所述程序時執(zhí)行由前述權利要求之一所述的方法步驟的指 令集。
9、 一種用于將初始圖像大小縮減為最終圖像的設備，每幅圖像由 有序像素矩陣形成，每個像素以至少一個特征量(Cn)為特征，以比 率P/Q進行所述縮減，其中，P和Q是整數(shù)，且Q不是P的倍數(shù)，所述設 備包括對特征量(Cn)進行濾波以形成像素的濾波后特征量(C'n)的 裝置、以及用于獲得最終圖像的像素抽取裝置，其中，所述設備還包 括-用于實現(xiàn)初始圖像到像素組的劃分的裝置；-用于相繼地向初始圖像的每個像素組n分配系數(shù)m的裝置(32)， 像素組的系數(shù)形成由遞歸關系^+，m+P(Q)定義的Z/QZ中比率P的算 術序列；-用于僅選擇所分配的系數(shù)是小于P-l的數(shù)的像素組的裝置(32);-用于抽取未選擇的像素組的裝置(30， 34);以及-用于根據所選像素組形成大小縮減的最終圖像的裝置(34)，所 選像素組中的每個像素以濾波后特征量(C'n)為特征。
10、 一種用于將初始圖像的大小放大為最終圖像的設備，每幅圖 像由有序像素矩陣形成，每個像素以至少一個特征量(Cn)為特征， 以比率P/Q進行所述放大，其中，P和Q是整數(shù)，且P不是Q的倍數(shù)，所 述設備包括用于獲得最終圖像的像素復制裝置，其中，所述設備包括:-用于實現(xiàn)初始圖像到像素組的劃分的裝置；-用于相繼地向初始圖像的每個像素組n分配系數(shù)^的裝置(32)， 像素組的系數(shù)形成由遞歸關系^+，^+P(Q)定義的Z/QZ中比率P的算 術序列；-用于復制像素組直至所分配的系數(shù)是小于P-1的數(shù)為止的裝置；以及-用于根據初始圖像的像素組和復制像素組形成大小縮減的最終 圖像的裝置。
全文摘要
一種將初始圖像的大小縮減為最終圖像的方法，每幅圖像由有序像素矩陣形成，每個像素以至少一個特征量(Cn)為特征，以比率P/Q進行所述縮減，其中，P和Q是整數(shù)，且Q不是P的倍數(shù)，所述方法像素抽取步驟，其中，實現(xiàn)以下步驟實現(xiàn)將初始圖像分為像素組；相繼地向初始圖像的每個像素組n分配系數(shù)μ_n，像素組的系數(shù)形成由遞歸關系μ_n+1≡μ_n+P(Q)定義的Z/QZ中比率P的算術序列；僅選擇所分配的系數(shù)是小于P-1的數(shù)的像素組；抽取沒有選擇的像素組；以及根據所選像素組形成縮減了大小的最終圖像，所選像素組中的每個像素以濾波后特征量(C’n)為特征。
文檔編號H04N7/26GK101116344SQ200580047833
公開日2008年1月30日 申請日期2005年11月30日 優(yōu)先權日2004年12月7日
發(fā)明者克里斯托夫·克費德爾 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司