一種用于外置拼接器或混合矩陣的圖像采樣算法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于外置拼接器或混合矩陣的圖像采樣算法，分為下采樣和上采樣兩個部分，下采樣是將原來4:4:4采樣的信號處理為4:2:2采樣的信號，既由原來每個采樣點各取一個亮度分量，一個紅色色度分量和一個藍色色度分量，處理為每四個采樣點各取四個亮度分量，二個紅色色度分量和二個藍色色度分量。上采樣就是相反的過程，把4:2:2采樣的信號轉(zhuǎn)換為4:4:4采樣的信號。本發(fā)明算法簡單，對圖像的處理效果更好，細節(jié)損失少，色彩質(zhì)量高；下采樣后對于信道帶寬要求減少1/3，同時存儲空間和CPU的占用率也減少1/3；不需要額外的修改硬件節(jié)約成本，性價比高。
【專利說明】一種用于外置拼接器或混合矩陣的圖像采樣算法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明公開了一種用于外置拼接器或混合矩陣的圖像采樣算法，涉及電子設(shè)備制造領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]外置拼接器/混合矩陣的作用是實現(xiàn)圖像視頻的傳輸存儲，在傳輸存儲中由于受到傳輸信道帶寬，存儲器大小以及CPU處理能力的影響，往往需要對圖像進行上下采樣后，再進行處理。
[0003]傳統(tǒng)下采樣就是將原來4:4:4的采樣方式轉(zhuǎn)換成4:2:2的采樣方式。下采樣后，每個像素從24bit變換為16bit，可以節(jié)約傳輸信道帶寬，存儲器大小以及CPU處理能力，節(jié)約三分之一的資源。上采樣是把每個像素從16bit變換為24bit，用于后續(xù)的處理，是下采樣的逆過程。
[0004]在每個采樣點，亮度信號Y，色差信號Cb，Cr都各取一個樣本。這種采樣方式就是4:4:4采樣，這種采樣方式可以保證色彩質(zhì)量，但信息量大，占用CPU資源。為了節(jié)省信道帶寬，利用人眼對圖像彩色細節(jié)不如亮度細節(jié)敏感的特點。對連續(xù)4個采樣點，取4個亮度Y樣本，各取二個Cb，Cr色差信號，這就是傳統(tǒng)的4:2:2采樣方式。上采樣則是對4:2:2采樣方式中每個采樣點丟失的色差信號通過插入左右采樣點色差信號的平均值來補充。
[0005]但是經(jīng)過傳統(tǒng)的下采樣和上采樣后，由于只是對色差信號進行簡單的抽刪，插值，如果畫面平滑過度時，這樣的抽取插值對圖像色彩影響較小，但如果遇到反差大的圖像，這樣的抽取插值必然會引起圖像色彩質(zhì)量的下降，細節(jié)的損失。經(jīng)過傳統(tǒng)的下采樣處理后，圖像必定會有細節(jié)的損失?，F(xiàn)有技術(shù)缺少一種圖像上采樣、下采樣的算法，能有效的將下采樣后的圖像損失減至最少，以滿足在上采樣后，還能夠很好的還原圖像的細節(jié)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種用于外置拼接器或混合矩陣的圖像采樣算法，通過改進抽取插值方法，最大的保留圖像的色彩質(zhì)量。
[0007]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案:
一種用于外置拼接器或混合矩陣的圖像采樣算法，包括下采樣算法和上采樣算法； 所述下采樣算法具體如下:
首先對每幀圖像的第一個和最后一個像素處理，對第一個像素將4:4:4采樣的藍色色度分量直接賦給4:2:2采樣的藍色色度分量；對最后一個像素將4:4:4采樣的最后一個紅色色度分量直接賦給4:2:2采樣的最后一個紅色色度分量；
然后對其它像素判斷左右色差采樣信號:
(a)對偶像素取樣時，分別計算4:4:4采樣時當前像素的藍色色度分量與其前一個像素的藍色色度分量差的絕對值P、當前像素的藍色色度分量與其后一個像素的藍色色度分量差的絕對值Q，如果P〈=Q，則將4:4:4采樣的亮度分量直接賦給4:2:2采樣的亮度分量，色差信號中4:2:2采樣的紅色色度分量的最低位為O ;如果P>Q，則將4:4:4采樣的亮度分量直接賦給4:2:2采樣的亮度分量，色差信號中4:2:2采樣的紅色色度分量的最低位為I ;
(b)對奇像素取樣時，分別計算4:4:4采樣時當前像素的紅色色度分量與其前一個像素的紅色色度分量差的絕對值M、當前像素的紅色色度分量與其后一個像素的紅色色度分量差的絕對值N，如果M〈=N，則將4:4:4采樣的亮度分量直接賦給4:2:2采樣的亮度分量，色差信號中4:2:2采樣的藍色色度分量的最低位為O ;如果M>N，則將4:4:4采樣的亮度分量直接賦給4:2:2采樣的亮度分量，色差信號中4:2:2采樣的藍色色度分量的最低位為I ;
所述上采樣算法具體如下:
首先對每幀圖像的第一個像素和最后一個像素處理，色差信號分別取相鄰的色差值，將4:2:2采樣的第一個像素的藍色色度分量賦給4:4:4采樣的第一個像素的藍色色度分量，同時將4:2:2采樣的第二個像素的紅色色度分量賦給4:4:4采樣的第一個像素的紅色色度分量；將4:2:2采樣的最后一個像素的紅色色度分量賦給4:4:4采樣的最后一個像素的紅色色度分量，同時將4:2:2采樣的倒數(shù)第二個像素的藍色色度分量賦給4:4:4采樣的最后一個像素的藍色色度分量；
(c)對偶像素插值時，首先判斷4:2:2采樣時當前像素紅色色度分量的最低位是否為O，如果為O，則將4:2:2采樣時當前像素的前一個像素的藍色色度分量信號賦值給4:4:4采樣當前像素的藍色色度分量信號，4:2:2采樣的紅色色度分量信號賦給4:4:4采樣的紅色色度分量信號，同時將4:2:2采樣的亮度分量信號賦給4:4:4采樣的亮度分量信號；如果4:2:2采樣時當前像素紅色色度分量的最低位為I，則將4:2:2采樣時當前像素的后一個像素的藍色色度分量信號賦給4:4:4采樣時當前像素的藍色色度分量信號，同時將4:2:2采樣的亮度分量信號賦給4:4:4采樣的亮度分量信號；
(d)對奇像素插值時，首先判斷4:2:2采樣時當前像素藍色色度分量的最低位是否為O，如果為O，則將4:2:2采樣時當前像素的前一個像素的紅色色度分量信號賦給4:4:4采樣當前像素的紅色色度分量信號，同時將4:2:2采樣的亮度分量信號賦給4:4:4采樣的亮度分量信號；如果4:2:2采樣時當前像素藍色色度分量的最低位為1，則將4:2:2采樣時當前像素的后一個像素的紅色色度分量信號賦給4:4:4采樣時當前像素的紅色色度分量，同時將4:2:2采樣的亮度分量信號賦給4:4:4采樣的亮度分量信號。
[0008]本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果:
1、算法簡單，相對于傳統(tǒng)采樣方式，對圖像的處理效果更好，細節(jié)損失少，色彩質(zhì)量
聞;
2、下采樣后對于信道帶寬要求減少1/3，同時存儲空間和CPU的占用率也減少1/3；
3、不需要額外的修改硬件節(jié)約成本，提高性價比。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是傳統(tǒng)下采樣4:4:4到4:2:2采樣示意圖。
[0010]圖2是下采樣偶像素采樣流程圖。
[0011]圖3是下采樣奇像素采樣流程圖。
[0012]圖4是傳統(tǒng)上采樣4:2:2到4:4:4采樣示意圖。
[0013]圖5是上采樣偶像素采樣流程圖。[0014]圖6是上采樣奇像素采樣流程圖。
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的詳細說明:
傳統(tǒng)下采樣圖如圖1，改進后的下采樣流程圖如圖2、圖3所示，首先對每幀圖像的第一個和最后一個像素處理，對第一個像素CBO=CbO:將4:4:4采樣的藍色色度分量CbO直接賦給4:2:2采樣的藍色色度分量CB0，對最后一個像素CRx=Crx:將4:4:4采樣的最后一個紅色色度分量直接賦給4:2:2采樣的最后一個紅色色度分量。其它像素首先判斷左右色差采樣信號。
[0016]對偶像素取樣時，例如對第二個像素采樣，先判斷Cbl-CbO和Cb2_Cbl的大小，既將4:4:4采樣的藍色色度分量與前后藍色色度分量之間差的絕對值比較大小，如果
Cbl-CbO I <= I Cb2-Cbl I，則對亮度信號Yl=Yl,也就是將4:4:4采樣的亮度分量直接賦給4:2:2采樣的亮度分量，色差信號CRl [O] =0，也就是4:2:2采樣的紅色色度分量的最低位為O ;如果I Cbl-CbO I > I Cb2-Cbl I，則將亮度信號Yl=Yl,也就是將4:4:4采樣的亮度分量直接賦給4:2:2采樣的亮度分量，色差信號CRl [O] =1，也就是4:2:2采樣的紅色色度分量的最低位為I。
[0017]對奇像素取樣時，例如對第三個像素采樣，先判斷|Cr2-Crl|和| Cr3_Cr2 |的大小，既將4:4:4采樣的紅色色度分量與前后紅色色度分量之間差的絕對值比較大小，如果
Cr2-Crl |〈=|Cr3-Cr2|，則對亮度信號TZ=TZ,也就是將4:4:4采樣的亮度分量直接賦給4:2:2采樣的亮度分量，色差信號CB2[O] =0，也就是4:2:2采樣的藍色色度分量的最低位為O ;如果I Cr2-Crl | > | Cr3-Cr2 |，則將亮度信號TZ=TZ,也就是將4:4:4采樣的亮度分量直接賦給4:2:2采樣的亮度分量，色差信號CB2 [O] =1，也就是4:2:2采樣的藍色色度分量的最低位為I。
[0018]傳統(tǒng)上采樣圖如圖4，改進后的上采樣流程圖如圖5、圖6所示，同樣首先對每幀圖像的第一個像素和最后一個像素處理，色差信號分別取相鄰的色差值，第一個像素色差信號取值CbO=CBO, CrO=CRl,也就是將4:2:2采樣的第一個像素的藍色色度分量賦給4:4:4采樣的第一個像素的藍色色度分量，同時將4:2:2采樣的第二個像素的紅色色度分量賦給4:4:4采樣的第一個像素的紅色色度分量，最后一個像素色差信號取值Crx=CRx; Cbx=CB (χ-l):即將4:2:2采樣的最后一個像素的紅色色度分量賦給4:4:4采樣的最后一個像素的紅色色度分量，同時將4:2:2采樣的上一個像素的藍色色度分量賦給4:4:4采樣的最后一個像素的藍色色度分量。
[0019]對偶像素插值時，以第二個像素為例，首先判斷CRl [O]是否為0，既4:2:2采樣的紅色色度分量的最低位是否為0，如果CRl [O] =0，則將4:2:2采樣的前一像素的藍色色度分量信號CBO賦給4:4:4的藍色色度分量信號Cb 1，即Cbl=CBO, 4:2:2采樣的藍色色度分量信號賦給4:4:4采樣的藍色色度分量信號，即Crl=CRl,同時4:2:2采樣的亮度分量信號賦給4:4:4采樣的亮度分量信號Yl=Yl ;如果CRl [0]=1，既4:2:2采樣的紅色色度分量信號的最低位為I，則將4:2:2采樣的后一像素的藍色色度分量信號CB2賦給4:4:4采樣的藍色色度分量信號Cbl，即Cbl=CB2，Crl=CRl,同時4:2:2采樣的亮度分量信號賦給4:4:4采樣的亮度分量信號Yl=Yl。[0020]對奇像素插值時，以第三個像素為例，首先判斷CB2[0]是否為0，既4:2:2采樣的藍色色度分量的最低位是否為0，如果CB2[0]=0，則將4:2:2采樣的前一像素的紅色色度分量信號CRl賦給4:4:4采樣的紅色色度分量信號Cr2，即Cb2=CB2，Cr2=CRl，同時將4:2:2采樣的亮度分量信號賦給4:4:4采樣的亮度分量信號，Y2=Y2 ;如果CB2[0]=1，則將4:2:2采樣的后一像素的紅色色度分量信號CR3賦給4:4:4采樣的紅色色度分量信號Cr2，即Cb2=CB2，Cr2=CR3，同時將4:2:2采樣的亮度分量信號賦給4:4:4采樣的亮度分量信號，Y2=Y2。
[0021]上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施方式作了詳細說明，但是本發(fā)明并不限于上述實施方式，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下做出各種變化。
【權(quán)利要求】
1.一種用于外置拼接器或混合矩陣的圖像采樣算法，其特征在于:包括下采樣算法和上采樣算法； 所述下采樣算法具體如下: 首先對每幀圖像的第一個和最后一個像素處理，對第一個像素將4:4:4采樣的藍色色度分量直接賦給4:2:2采樣的藍色色度分量；對最后一個像素將4:4:4采樣的最后一個紅色色度分量直接賦給4:2:2采樣的最后一個紅色色度分量； 然后對其它像素判斷左右色差采樣信號: (a)對偶像素取樣時，分別計算4:4:4采樣時當前像素的藍色色度分量與其前一個像素的藍色色度分量差的絕對值P、當前像素的藍色色度分量與其后一個像素的藍色色度分量差的絕對值Q，如果P〈=Q，則將4:4:4采樣的亮度分量直接賦給4:2:2采樣的亮度分量，色差信號中4:2:2采樣的紅色色度分量的最低位為O ;如果P>Q，則將4:4:4采樣的亮度分量直接賦給4:2:2采樣的亮度分量，色差信號中4:2:2采樣的紅色色度分量的最低位為I ; (b)對奇像素取樣時，分別計算4:4:4采樣時當前像素的紅色色度分量與其前一個像素的紅色色度分量差的絕對值M、當前像素的紅色色度分量與其后一個像素的紅色色度分量差的絕對值N，如果M〈=N，則將4:4:4采樣的亮度分量直接賦給4:2:2采樣的亮度分量，色差信號中4:2:2采樣的藍色色度分量的最低位為O ;如果M>N，則將4:4:4采樣的亮度分量直接賦給4:2:2采樣的亮度分量，色差信號中4:2:2采樣的藍色色度分量的最低位為I ; 所述上采樣算法具體如下: 首先對每幀圖像的第一個像素和最后一個像素處理，色差信號分別取相鄰的色差值，將4:2:2采樣的第一個像素的藍色色度分量賦給4:4:4采樣的第一個像素的藍色色度分量，同時將4:2:2采樣的第二個像素的紅色色度分量賦給4:4:4采樣的第一個像素的紅色色度分量；將4:2:2采樣的最后一個像素的紅色色度分量賦給4:4:4采樣的最后一個像素的紅色色度分量，同時將4:2:2采樣的倒數(shù)第二個像素的藍色色度分量賦給4:4:4采樣的最后一個像素的藍色色度分量； (c)對偶像素插值時，首先判斷4:2:2采樣時當前像素紅色色度分量的最低位是否為O，如果為O，則將4:2:2采樣時當前像素的前一個像素的藍色色度分量信號賦值給4:4:4采樣當前像素的藍色色度分量信號，4:2:2采樣的紅色色度分量信號賦給4:4:4采樣的紅色色度分量信號，同時將4:2:2采樣的亮度分量信號賦給4:4:4采樣的亮度分量信號；如果4:2:2采樣時當前像素紅色色度分量的最低位為I，則將4:2:2采樣時當前像素的后一個像素的藍色色度分量信號賦給4:4:4采樣時當前像素的藍色色度分量信號，同時將4:2:2采樣的亮度分量信號賦給4:4:4采樣的亮度分量信號； (d)對奇像素插值時，首先判斷4:2:2采樣時當前像素藍色色度分量的最低位是否為O，如果為O，則將4:2:2采樣時當前像素的前一個像素的紅色色度分量信號賦給4:4:4采樣當前像素的紅色色度分量信號，同時將4:2:2采樣的亮度分量信號賦給4:4:4采樣的亮度分量信號；如果4:2:2采樣時當前像素藍色色度分量的最低位為1，則將4:2:2采樣時當前像素的后一個像素的紅色色度分量信號賦給4:4:4采樣時當前像素的紅色色度分量，同時將4:2:2采樣的亮度分量信號賦給4:4:4采樣的亮度分量信號。
【文檔編號】H04N1/56GK103747162SQ201310729453
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年12月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月26日
【發(fā)明者】顧為征, 徐奇敏 申請人:南京洛菲特數(shù)碼科技有限公司