CN101043593A - 放大图像的方法与电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种放大图像的方法与电路，此电路包括一超取样单元(oversampling unit)以及一放大单元，超取样单元接收一图像信号，并对图像信号进行超取样以产生一超取样的数据流，其中超取样单元的取样率等于或超过一第一维度的输出分辨率，放大单元耦接至超取样单元并将图像的第二维度放大，以产生二维的放大图像。在本发明中，仅需要一维的数字放大单元，即可以以任何尺寸比放大一图像的水平与垂直分量，由于超取样是以模拟数字转换器进行，所以图像的放大较能抗噪声，且信号的相位检测效能也有所提升，此外，不需要任何外部的内存。

Description

放大图像的方法与电路

技术领域

本发明有关于图像缩放(image scaling)，且特别是有关于以模拟数字转换器(analog to digital converter；ADC)将图像放大的放大图像的方法与电路(Method and Circuit for Image Upscaling)。

背景技术

在诸如计算机系统与电视系统及摄影机的图像系统中，图像通常会由图像数据(如RGB数据或YUV数据)来表示，并且利用这些图像数据来产生显示信号，再透过图像再生，使图像重现于一对应的显示屏上。

在这种图像系统中，于显示至对应的显示屏之前，基于某些理由，图像可能需要先被放大，举例而言，原始图像为某一分辨率(如：只读光盘译码器所提供的160×120的图像数据)，而该图像需显示于一较大的显示屏上(如：640×480的阴极射线管屏幕)，为了发挥大显示面积的优势，图像系统将原始图像放大。

此外，由于使用者接口的功能的增强，使用者可能不想保持图像原有的尺寸比(aspect ratio)，而将图像重新以另一尺寸显示，即、图像需在长度与宽度上以不同的比例被放大，因此，使用者需指定图像系统可接受的需求条件，举例而言，图像的高度放大为两倍，而宽度只放大1.5倍。

图像系统一般包含特殊电路来放大图像，此类电路包括现有的在计算机系统的主机板上的图像控制芯片以及具有液晶显示屏幕的计算机系统或摄影机的特殊芯片组。

除了提供放大的功能，这些特殊电路可能需要满足特殊环境下的特定需求，举例而言，假如特殊电路被用在平板显示器，该电路需要够小巧，此外，特别是在便携式设备的应用(如：笔记型计算机)上，减少电路的功耗也为期望之一。

在传统的图像系统中，原始图像的水平与垂直方向的像素数据都是以数字方式放大，因此便需要同时于水平与垂直方向放大原始图像的电路。

发明内容

本发明提供一种放大图像的电路，此电路包括一超取样单元(oversampling unit)以及一放大单元，该超取样单元接收一图像信号，并对该图像信号进行超取样以产生一超取样的数据流，其中该超取样单元的取样率等于或超过一第一维度的输出分辨率，放大单元耦接至该超取样单元并将图像的第二维度放大，以产生二维的放大图像。

本发明提供一种放大图像的方法，该方法包括对一图像信号进行超取样以产生一超取样的数据流，以及将该图像的第二维度放大，以产生二维的放大图像。

在本发明中，仅需要一维的数字放大单元，即可以以任何尺寸比放大一图像的水平与垂直分量，由于超取样是以模拟数字转换器进行，所以图像的放大较能抗噪声，且信号的相位检测效能也有所提升，此外，不需要任何外部的内存(如：动态随机存取内存)。

附图说明

图1为依据本发明一实施例所绘的放大图像的电路的方块图。

图2显示依据本发明一实施例所绘的放大图像的方法流程图。

主要组件符号说明：

100～模拟数字转换器；

111～时钟脉冲控制单元；

113～时钟脉冲产生单元；

120～数字滤波单元；

130～中继处理单元；

140～放大单元；

210～以一等于或大于一第一维度的分辨率的取样率对一图像信号进行超取样，以产生一超取样的数据流；

230～对该超取样的数据流进行滤波，以产生一滤波过的数据流，其第一维度的分辨率等于输出分辨率；

240～对该滤波过的数据流进行信号处理；

250～放大该图像的第二维度以产生一二维的放大图像。

具体实施方式

为让本发明的上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下：

图1为依据本发明一实施例所绘的放大图像的电路的方块图，电路100包括模拟数字转换器(analog to digital converter；ADC)110以及放大单元140，模拟数字转换器110接收一二维的模拟图像信号I，并对其一维度的分量以等于或超过第一维度的输出分辨率的取样率进行超取样，以产生一超取样的数据流。放大单元140耦接至模拟数字转换器110，并将图像的第二维度放大以产生二维的放大图像。放大单元140的输出信号O包含二维模拟图像信号I的水平与垂直分量的放大图像数据流，更明确地说，二维模拟图像信号I的的第一维度为一水平维度，而第二维度为垂直维度。

在此实施例中，模拟数字转换器110包括时钟脉冲控制单元111以及时钟脉冲产生单元113，时钟脉冲控制单元111产生控制时钟脉冲产生单元113的控制信号，时钟脉冲产生单元113产生取样时钟脉冲，并提供第一时钟脉冲信号C1给放大单元140。

此外，图1的电路100更包括数字滤波单元120，耦接至模拟数字转换器110与放大单元140，数字滤波单元120接收来自模拟数字转换器110的超取样数据流以及来自时钟脉冲产生单元113的第二时钟脉冲信号C2，并产生一滤波过的数据流，数字滤波单元120的输出数据流A包含了该滤波过的数据流。

再者，图1的电路100更包括一中继处理单元(intermediate processingunit)130耦接至该数字滤波单元120与该放大单元140，中继处理单元130接收来自时钟脉冲产生单元113的第三时钟脉冲信号C3与由数字滤波单元120滤波过的数据流，中继处理单元130对该滤波过的数据流进行信号处理并产生二维模拟图像信号I的第一维度的放大数据流，中继处理单元130的输出数据流A’包含该放大的数据流。

模拟数字转换器110自一数据线或数据总线接收一原始图像信号，原始图像信号携带了代表复数个二维的原始图像帧(source image frame)的信息，每个原始图像帧由复数条扫瞄线组成，每一扫瞄线有复数个原始像素数据，每秒的原始图像帧数以FRAME_src代表，而原始扫瞄线与原始像素数据的数目分别以LINE_src与PXL_src代表，电路100产生目标图像信号并将其输出到一数据线或数据总线，目标图像信号包括复数个目标图像帧，每一目标图像帧由复数条目标扫瞄线所组成，每一目标扫瞄线包括复数个原始像素数据，每秒的目标图像帧数以FRAME_dst代表，而目标扫瞄线与目标像素数据的数目分别以LINE_dst与PXL_dst代表。

原始图像帧与目标图像帧的第一维度(此处以水平方向为例)决定模拟数字转换器110最低的超取样比率(oversampling ratio)：F＝PXL_dst/PXL_src，此处以一范例来说明放大图像的方法与电路的不同方面，以一帧频(framerate)为60Hz的VGA图像信号的原始图像信号与一帧频(frame rate)为60Hz的XGA图像信号的目标图像信号进行说明，换言之，FRAME_src、LINE_src与PXL_src分别等于60、480与640，而FRAME_dst、LINE_dst与PXL_dst分别为60、768与1024，因此模拟数字转换器110的最低超取样比率F便定义为1024/640＝1.6，于是，模拟数字转换器110的超取样比率可以设成大于或等于1.6的任何数字，在此范例中，为了便于实作，超取样比率选为2，当模拟数字转换器110的超取样比率选定为较高值时，目标图像信号的图像完整度便可在牺牲功耗、设计便利性等的条件下有所提升，实际的超取样比率由时钟脉冲控制单元所控制，此外，模拟数字转换器110可为一可调适型的模拟数字转换器，当噪声耦合至原始图像信号上时，或者当原始图像上有一严重的相位偏移时，进行较多的取样可防止画质劣化，可调适型的模拟数字转换器可以动态地增加其超取样比率，因此可达到抗噪声的功效。

在此范例中，模拟数字转换器110提供一输出数据流I’给数字滤波单元120，在输出数据流I’中，水平分量的数据(即每一扫瞄线的像素数目)超过目标图像所需的量，因此数字滤波单元120对输出数据流I’进行滤波，并将每一扫瞄线的像素数目减少使得其输出数据流A的每一扫瞄线的像素数目等于目标图像信号的每一扫瞄线的像素数目PXL_dst，需注意的是，垂直分量的数据(即每一帧的扫瞄线数目LINE_src)还未被放大或缩小。

数字滤波单元120提供输出数据流A给中继处理单元130，中继处理单元130产生和数据流A的分辨率相同的输出数据流A’，中继处理单元130只对数据流A进行信号处理使得目标图像的画质更好，更明确地说，中继处理单元130对超取样过的数据流A进行画质提升或画质回复。

放大单元140从中继处理单元130接收输出数据流A’，并只将垂直分量的数据(即每一帧的扫瞄线数目)放大，放大单元140所产生的输出数据流O携带了原始图像的二维的放大图像信号，由于放大单元140仅将垂直分量放大，放大单元140的实施例包括一内建的缓冲器以储存属于诸多扫瞄线的数据，而且垂直放大可由线性内插或者其它的算法完成。

图2显示依据本发明一实施例所绘的放大图像的方法，该方法包括以一等于或大于一第一维度的分辨率的取样率对一图像信号进行超取样，以产生一超取样的数据流(步骤210)，并放大该图像的第二维度以产生一二维的放大图像(步骤250)，再者，该维度分量的超取样的超取样比率是动态调整，使得数据传送可以更好的抵抗噪声，更明确地说，该第一维度为一水平维度，而该第二维度为一垂直维度，此外，该方法更包括对该超取样的数据流进行滤波，以产生一滤波过的数据流，该滤波过的数据流的第一维度的分辨率等于该维度的输出分辨率(步骤230)，并对该滤波过的数据流进行信号处理(步骤240)，更明确地说，信号处理可为图像提升或者图像回复。

在说明书与权利要求中，特定的名词被用来对应于特定的系统组件，熟知此技艺者当知消费电子设备制造者会以不同的名称来称呼一组件，此说明书以功能来区分组件，而非以名称来做区分，在揭露过程与权利要求中，所用的“包含”与“包括”都为开放式语法，因此解读应为“包含、但不限于…”，而所用的“耦接”则意味直接或者间接地电性连接，因此，假若一第一组件耦接至一第二组件，该连接可为透过一直接的电性连结完成，或者透过其它组件与连结的间接电性连结而达成。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求范围所界定者为准。

Claims (15)

1.一种放大图像的电路，其特征在于，所述电路包括：

一超取样单元，接收一图像信号，并对所述图像信号进行超取样以产生一超取样的数据流，其中所述超取样单元的取样率等于或大于一第一维度的输出分辨率；以及

一放大单元，耦接至所述超取样单元，并将所述图像信号的第二维度放大，以产生一二维的放大图像。

2.如权利要求1所述的放大图像的电路，其特征在于，所述超取样单元包括一模拟数字转换器。

3.如权利要求1所述的放大图像的电路，其特征在于，所述放大单元将一垂直维度放大，且所述第一维度为一水平维度。

4.如权利要求1所述的放大图像的电路，其特征在于，所述超取样单元为可调适型的，并可依据一超取样比率动态地调整所述取样率。

5.如权利要求4所述的放大图像的电路，其特征在于，所述超取样比率等于或大于所述第一维度的输出分辨率除以所述第一维度的一输入分辨率。

6.如权利要求1所述的放大图像的电路，其特征在于，所述电路还包括一时钟脉冲产生单元，其产生一取样时钟脉冲给所述超取样单元，以及产生一第一时钟脉冲信号给所述放大单元。

7.如权利要求1所述的放大图像的电路，其特征在于，所述电路还包括一数字滤波单元，其耦接至所述超取样单元与所述放大单元，接收所述超取样的数据流并加以滤波，以产生一滤波过的数据流，其中所述第一维度等于所述输出分辨率。

8.如权利要求1所述的放大图像的电路，其特征在于，所述电路还包括一中继处理单元，其耦接至所述超取样单元以所述放大单元，接收所述超取样的数据流并进行信号处理，以输出一处理过的数据流给所述放大单元。

9.如权利要求8所述的放大图像的电路，其特征在于，所述中继处理单元对所述超取样的数据流进行图像提升或图像回复。

10.一种放大图像的方法，其特征在于，所述方法包括：

以一等于或大于一第一维度的分辨率的取样率对一图像信号进行超取样，以产生一超取样的数据流；以及

放大所述图像信号的第二维度以产生一二维的放大图像。

11.如权利要求10所述的放大图像的方法，其特征在于，所述第一维度为一水平维度，而所述第二维度为一水平维度。

12.如权利要求10所述的放大图像的方法，其特征在于，所述取样率可依据一超取样比率动态地调整。

13.如权利要求10所述的放大图像的方法，其特征在于，所述方法还括对所述超取样的数据流进行滤波，以产生一滤波过的数据流，所述滤波过的数据流的第一维度的分辨率等于所述维度的输出分辨率。

14.如权利要求10所述的放大图像的方法，其特征在于，所述方法还包括对所述滤波过的数据流进行信号处理。

15.如权利要求14所述的放大图像的方法，其特征在于，所述信号处理包括图像提升或图像回复。

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