CN101090472A - 利用图像放大处理提升高清视频图像显示质量的方法 - Google Patents

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邓大鹏
韩枫
王生安
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Abstract

本发明提供一种利用图像放大处理提升高清视频图像显示质量的方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1.通过高清视频图像采集设备，获得原始的隔行扫描高清视频数据；步骤2.对原始的隔行扫描高清视频数据的每帧图像的顶场和底场分别进行图像放大处理，然后合并为一帧，这样图像帧率保持不变，图像分辨率提高。还包括以下步骤：将放大后的视频图像进行颜色空间转换，以进一步增强图像的色彩信息；颜色空间转换后的视频图像在高精度定时器的时钟同步下，通过HDMI接口无损地传输到高清视频显示设备进行显示。采用该方法能够有效提升高清视频图像的显示质量，并且具有用户成本低，视频质量高，图像色彩丰富等特点。

Description

利用图像放大处理提升高清视频图像显示质量的方法
技术领域
本发明涉及视频图像技术领域，特别是一种提升高清视频图像显示质量的方法，该方法旨在通过使用图像放大等视频图像处理技术来提升高清视频图像的显示质量。
背景技术
数字视频分为普通清晰度视频、标准清晰度(简称标清)视频和高清晰度(简称高清)视频。普通清晰度视频主要是对应现有VCD的分辨率；标清视频主要是对应现有电视的分辨率，其图像质量为演播室水平；而高清视频的分辨率可达1920×1080p，是目前普通模拟电视画面清晰度的3倍，画面效果让DVD也黯然失色；除此之外，高清显示设备的显示屏宽高比例由原先的4∶3调整为宽屏比例16∶9，还可运用数字技术消除传统视频中重影等影响画面质量的因素，以达到最佳的视频效果。
高清视频技术属于数字视频的最高标准，其高清晰的画面，细腻逼真的视觉效果，能够带给观众视觉上的享受。而且，高清视频技术还可与计算机、英特网技术相结合，满足许多高清晰度的需求场合(如远程监控、远程医疗等)，使其应用更加广泛，因而具有广阔的发展前景和巨大的市场容量。
高清视频信号的获得，涉及到采集、传输和显示等多种不同的技术。目前，市场上已有高清数字摄像机能够完全支持高清视频的采集和传输，但价格比较昂贵；同时，对高清视频图像进行增强处理和效果提升的技术方法也很有限，这些都制约了人们对高清数字视频的体验需求。为此，通过对视频图像进行插值放大等图像处理，可以在成本开销不大的情况下有效提升视频图像的显示质量，比如将标清分辨率的图像大大提升和改善，或者将高清分辨率的图像提高为更加清晰的图像效果。这为人们日益提高的体验需求和某些对清晰度要求较高的应用提供了技术支持。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的缺陷或不足，提供一种利用图像放大处理提升高清视频图像显示质量的方法，采用该方法能够有效提升高清视频图像的显示质量，并且具有用户成本低，视频质量高，图像色彩丰富等特点。
本发明的技术构思为，利用图像放大处理技术将某分辨率的高清视频图像提升为更高分辨率的高清视频图像，以起到提升视频效果的作用。
本发明的技术方案如下：
利用图像放大处理提升高清视频图像显示质量的方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤1.通过高清视频图像采集设备，获得原始的隔行扫描高清视频数据；
步骤2.对原始的隔行扫描高清视频数据的每帧图像的顶场和底场分别进行图像放大处理，然后合并为一帧，这样图像帧率保持不变，图像分辨率提高。
还包括以下步骤：
将放大后的视频图像进行颜色空间转换，以进一步增强图像的色彩信息；
颜色空间转换后的视频图像在高精度定时器的时钟同步下，通过HDMI接口无损地传输到高清视频显示设备进行显示。
所述高清视频显示设备具有HDMI接口。
所述图像放大是用插值算法将小分辨率图像插值为大分辨率图像。
所述插值算法选择如下：可以用最近邻插值法，双线性插值法，或三次褶积法。
所述高清分辨率为1080i(1920×1080i)或720p(1280×720p)或1080p(1920×1080p)。
所述图像放大和颜色空间转换均在PC机，或是专用处理芯片上实现；所述PC机是指个人计算机，其包括基于X86架构或Power PC处理器的台式机、便携式PC机、笔记本电脑。
所述HDMI接口支持高清晰数字视频信号的无压缩实时传输，并且支持RGB24，YUV4:4:4，或者YUV4:2:2的颜色格式。
所述高精度定时器采用高精度时钟晶振，是用于HDMI接口传输数据时的同步时钟。
所述颜色空间转换采用以下方式：将颜色格式由YV12转换为UYVY，分辨率和帧率不变，进一步增强图像的色彩信息，并且便于通过HDMI接口传输显示。
本发明的技术效果如下：
1.本方法能够有效提升高清视频图像的显示质量，视频质量高，图像色彩丰富；
2.用户成本相对较低；
3.采用HDMI接口传输视频数据，信号失真小，图像还原度高。
附图说明
图1为本发明的工作原理示意图。
图2为YUV4:2:2颜色格式示意图。
图3为YUV4:2:0颜色格式示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明提出了一种利用图像放大处理技术提升高清视频图像显示质量的方法，将某分辨率的高清视频图像提升为更高分辨率的高清视频图像，起到提升视频效果的作用，工作原理如下：
1.通过高清视频图像采集设备，获得原始的隔行扫描高清视频数据。本发明中以分辨率为1280×720i，颜色格式为YV12，帧率为25/30fps的高清视频图像为例；
2.对原始视频数据的每帧图像的顶场和底场分别进行图像放大处理(比如放大1.5倍)，然后合并为一帧，这样图像帧率保持不变，于是可得分辨率为1920×1080i，颜色格式为YV12，帧率为25/30fps的高清视频图像；
3.将放大后的视频图像进行颜色空间转换，即将颜色格式由YV12转换为UYVY，分辨率和帧率不变，进一步增强图像的色彩信息，并且便于通过HDMI接口传输显示；
4.将颜色转换后的视频图像编码成符合HDMI接口传输标准的数字信号，在高精度定时器的时钟同步下，通过HDMI接口无损地传输到高清视频显示设备进行显示。
所述YV12和UYVY均为YUV颜色空间下的颜色格式；其中YV12是YUV4:2:0平面(planar)格式；UYVY是YUV4:2:2打包(packed)格式。
所述YUV是指一种标准的颜色空间，其中“Y”表示亮度，“U”和“V”表示色度。
图1中处理的视频图像为1280×720i，YV12图像，但在具体实施过程中，可以是其他高清分辨率，或其他颜色格式的视频图像。
所述高清分辨率为1080i(1920×1080i)或720p(1280×720p)或1080p(1920×1080p)；所述图像放大是用插值算法将小分辨率图像插值为大分辨率图像，可以用最近邻插值法，双线性插值法，或三次褶积法等；所述图像放大和颜色空间转换均在PC机，或是专用处理芯片上实现；所述PC机是指个人计算机，其包括基于X86架构或Power PC处理器的台式机、便携式PC机、笔记本电脑等；所述HDMI是High Definition Multimedia Interface(高清晰多媒体接口)的简称，该接口支持高清晰数字视频信号的无压缩实时传输，并且支持RGB24，YUV4:4:4，YUV4:2:2等颜色格式；所述高精度定时器是高精度时钟晶振，用于HDMI接口传输数据时的同步时钟；所述高清视频显示设备具有HDMI接口。
如图2和图3所示，本发明中所提到的两种采样格式YUV4:2:2和YUV4:2:0，其亮度(Y)和色度(U，V)的分布情况如下：
1.对于YUV4:2:2，色度采样在每条横向扫描线上只有亮度采样的一半，而在扫描线的条数上与亮度的相同；
2.对于YUV4:2:0，色度采样在每条横向扫描线上只有亮度采样的一半，而在扫描线的条数上，也只有亮度的一半，并且以U/V间隔的方式采样，该格式也是DVD/VCD上通用的储存格式。
本发明中所提到的YUV颜色空间下的颜色格式YV12和UYVY，其具体形式如下：
1.YV12是YUV4:2:0平面(planar)格式，即YUV三个分量按YUV4:2:0采样后，分别存储在三个数组中；
2.UYVY是YUV4:2:2打包(packed)格式，即YUV三个分量按YUV4:2:2采样后，存储在一个数组中，且各分量排列顺序为：U0 Y0 V0 Y1 U2 Y2 V2 Y3...，其中Y0、U0、V0表示第一个像素的YUV分量，Y1、U1、V1表示第二个像素的YUV分量，以此类推。
本发明中所述颜色格式由YV12转换为UYVY，实际上需要获得整行的色度采样，即将U或V上下两行的色度采样经内插补点运算来得到。
应当指出，以上所述具体实施方式可以使本领域的技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。因此，尽管本说明书参照附图对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或者等同替换，例如，附图中处理的视频图像为1280×720i，YV12图像，但在具体实施过程中，可以是其他高清分辨率，或其他颜色格式的视频图像；另外，图像放大处理也可放大为其他高清分辨率图像。而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明专利的保护范围当中。

Claims (10)

1.利用图像放大处理提升高清视频图像显示质量的方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤1.通过高清视频图像采集设备，获得原始的隔行扫描高清视频数据；
步骤2.对原始的隔行扫描高清视频数据的每帧图像的顶场和底场分别进行图像放大处理，然后合并为一帧，这样图像帧率保持不变，图像分辨率提高。
2.根据权利要求1所述的利用图像放大处理提升高清视频图像显示质量的方法，其特征在于还包括以下步骤：
将放大后的视频图像进行颜色空间转换，以进一步增强图像的色彩信息；
颜色空间转换后的视频图像在高精度定时器的时钟同步下，通过HDMI接口无损地传输到高清视频显示设备进行显示。
3.根据权利要求1所述的利用图像放大处理提升高清视频图像显示质量的方法，其特征在于：所述高清视频显示设备具有HDMI接口。
4.根据权利要求1所述的利用图像放大处理提升高清视频图像显示质量的方法，其特征在于：所述图像放大是用插值算法将小分辨率图像插值为大分辨率图像。
5.根据权利要求4所述的利用图像放大处理提升高清视频图像显示质量的方法，其特征在于：所述插值算法选择如下：可以用最近邻插值法，双线性插值法，或三次褶积法。
6.根据权利要求1所述的利用图像放大处理提升高清视频图像显示质量的方法，其特征在于：所述分辨率为1080i(1920×1080i)或720p(1280×720p)或1080p(1920×1080p)。
7.根据权利要求2所述的利用图像放大处理提升高清视频图像显示质量的方法，其特征在于：所述图像放大和颜色空间转换均在PC机，或是专用处理芯片上实现；所述PC机是指个人计算机，其包括基于X86架构或Power PC处理器的台式机、便携式PC机、笔记本电脑。
8.根据权利要求1所述的利用图像放大处理提升高清视频图像显示质量的方法，其特征在于：所述HDMI接口支持高清晰数字视频信号的无压缩实时传输，并且支持RGB24，YUV4:4:4，或者YUV4:2:2的颜色格式。
9.根据权利要求2所述的利用图像放大处理提升高清视频图像显示质量的方法，其特征在于：所述高精度定时器采用高精度时钟晶振，是用于HDMI接口传输数据时的同步时钟。
10.根据权利要求2所述的利用图像放大处理提升高清视频图像显示质量的方法，其特征在于：所述颜色空间转换采用以下方式：将颜色格式由YV12转换为UYVY，分辨率和帧率不变，进一步增强图像的色彩信息，并且便于通过HDMI接口传输显示。
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