CN101588462B - 图像处理方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种图像处理方法及其装置，用于处理包含多个像素的图像，其中每一图像具有α值以及图像数据，其中方法包含：选择第一像素与第二像素，其中第一像素与第二像素互为邻近像素；检测第一像素的α值与第二像素的α值；检测第一像素的图像数据与第二像素的图像数据；根据第一像素与第二像素决定多个插值像素；产生对应于每一上述多个插值像素的加权值，其中上述多个加权值都彼此不同；以及若第一像素与第二像素其中之一具有为零的α值，且另一α值不为零时，将插值像素的图像数据设置为与第一像素的图像数据或第二像素的图像数据相同。利用本发明能够基于α值与加权值来决定插值像素的图像数据，因此，本发明的缩放图像具有更好的清晰度。

Description

图像处理方法及其装置

技术领域

本发明是有关于一种图像处理装置与方法，更具体地，是关于能够提高缩放图像的清晰度(sharpness)的图像处理装置与方法。

背景技术

插值法被广泛用在基于已知像素值来寻找未知像素值的方法中。一般的插值演算法可分成两类，适应性插值与非适应性插值。适应性方法改变从属插值像素(depending interpolated pixels)，而非适应性方法对所有像素一视同仁。线性插值是插值的最基本形式。为了找到未知像素P3，因子x与(1-x)被用于两个已知像素P1与P2的加权平均数，计算公式如下：

P3＝P1×x+P2×(1-x)

若知道相邻于未知像素P3的更多像素并将其包括于计算中，未知像素P3的插值演算会更精确。除了线性插值，双线性插值(bilinearinterpolation)，双立方插值(bicubic interpolation)，或更高阶插值，例如样条插值(spline interpolation)或是正弦函数插值(sinc interpolation)也是广泛用于增加未知像素准确度的插值方法。

图1是用现有缩放机制来放大的图像的示意图。放大图像12与底层图像(bottom image)11在不同层中，这是一种显示装置普遍采用的技术。图像被放大后，放大图像12周围出现模糊边缘(blurred edge)13。请参考放大区域14。像素14a与14e为已知像素，而像素14b、14c及14d是基于已知像素14a与14e以及对应加权值决定的。模糊边缘13是由例如像素14b、14c及14d等插值像素引起的，因此，需要一个能够增加清晰度、减少模糊的低复杂度、具有适应性且有用的图像缩放机制。

发明内容

为了解决缩放图像时出现模糊边缘的技术问题，本发明提供一种图像处理方法及装置，可以提高缩放图像的清晰度。

本发明提供一种图像处理方法，用于处理包含多个像素的图像，其中每一图像具有亮度值以及图像数据，方法包含：选择第一像素与第二像素，其中第一像素与第二像素互为邻近像素；检测第一像素的亮度值与第二像素的亮度值；检测第一像素的图像数据与第二像素的图像数据；根据第一像素与第二像素决定多个插值像素；产生对应于每一插值像素的加权值，其中上述加权值都彼此不同；以及若第一像素与第二像素其中之一具有为零的亮度值，且另一亮度值不为零时，将上述插值像素的图像数据设置为与上述第一像素的图像数据或上述第二像素的图像数据相同，否则，基于对应的上述多个加权值决定上述多个插值像素的图像数据。

本发明另提供一种图像处理方法，用于处理包含多个像素的图像，其中每一像素具有亮度值与图像数据，方法包含：选择第一像素与第二像素，其中第一像素与第二像素互为邻近像素；检测第一像素的亮度值与第二像素的亮度值；检测第一像素的图像数据与第二像素的图像数据；根据第一像素与第二像素决定多个插值像素；产生对应于每一插值像素的加权值，其中上述插值像素的对应的加权值都彼此不同；以及当第一像素的亮度值与第二像素的亮度值之间的绝对差值超过差异阈值时，将上述插值像素的图像数据设置为与上述第一像素的图像数据或上述第二像素的图像数据相同，否则，基于对应的上述多个加权值决定上述多个插值像素的图像数据。

本发明另提供一种图像处理装置，包含：数据锁存器，用于接收包含多个像素的图像，其中每一图像包含亮度值与图像数据；缩放单元，具有缩放比率，并输出赋能信号；亮度值检测器，通过赋能信号启动，用于接收图像，以基于缩放比率输出校正后的多个插值像素，并且基于上述缩放比率决定上述多个插值像素的多个加权值；以及图像处理单元，基于缩放比率与插值像素的图像数据缩放图像，其中，当第一插值像素的加权值超过预定值时，上述第一插值像素的图像数据被设置为与多个参考像素之一的图像数据相同，其中上述多个参考像素用来决定上述第一插值像素。

利用本发明能够基于亮度值与加权值来决定插值像素的图像数据，因此，本发明的缩放图像具有更好的清晰度。

附图说明

图1是用现有缩放机制来放大图像的示意图。

图2显示不同层内两个图像的示意图。

图3是根据本发明的图像处理方法的实施方式的流程图。

图4显示本发明的图像处理方法的另一实施方式的流程图。

图5显示根据本发明的图像处理系统的实施方式的方框图。

图6是OSD或子图像单元图像的图像处理系统的另一实施方式的方框示意图。

具体实施方式

在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来称呼特定的元件。本领域的技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同一个元件。本说明书及权利要求书并不以名称的差异来作为区分元件的方式，而是以元件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书及权利要求书当中所提及的“包含”是开放式的用语，故应解释成“包含但不限定于”。此外，“耦接”一词在此是包含任何直接及间接的电气连接手段。因此，若文中描述第一装置耦接于第二装置，则代表第一装置可直接电气连接于第二装置，或通过其它装置或连接手段间接地电气连接到第二装置。

图2显示不同层内两个图像的示意图。底层图像21，例如电视节目或桌布，是显示于底层，而屏幕上显示(On-Screen Display，以下简称为OSD)实物22，例如设置菜单或新增加视窗，是显示于顶层。OSD实物22的显示区域并未占据整个屏幕，可是，OSD实物22的实际图像大小占据了整个屏幕，OSD实物22内未包括的像素就无法显示其图像数据。一个图像由多个像素组成。每一像素包含显示数据，显示数据包含α值(alpha value)与图像数据。图像数据可包含RGB，YCbCr或CMYK图像数据，以及α值代表像素亮度。于多层显示机制中，α值非常重要。假设α值位于0和255之间，α值越高，所显示的像素的图像数据就越清晰。假设OSD实物22为一个红色矩形，而底层图像21为风景图像，其中OSD实物22中的每一像素都具有显示数据(255，255，0，0)。若OSD实物22的像素的α值减小，OSD实物22下面的风景图像就变得清晰。OSD实物22的实际图像包含两个部分，具有最大α值的OSD实物22，以及α值为0的剩余区域像素，因此仅显示OSD实物22。

图3是根据本发明的图像处理方法的实施方式的流程图。于步骤S31中，检测器在图像缩放时检测已知像素的α值。于步骤S32中，若检测器并未在两个邻近像素中检测到零α值，方法前进至步骤S33，以基于对应加权值设置插值像素的图像，若检测器检测到两个邻近像素其中之一的α值为零，但并非两个邻近像素的α值都为零，于步骤S34中，插值像素的图像数据与两个邻近像素其中之一相同。于一些实施方式中，当两个邻近像素中之一的α值为零时，插值像素的α值也可被调整。α值可根据预定差异阈值(predetermineddifference-threshold value)来调整。

以像素14a至14e为例。像素14a在图像被放大前与像素14e相邻。请注意相邻点仅为说明之用。像素14a与14e可能仅是邻近，并非必须相邻。假设已知像素14a的显示数据为(255，255，0，0)，且另一已知像素14e的显示数据为(0，255，255，255)，当像素14a与14e两者的α值都为零或都不为零或像素14a与14e之间并无显著差异时，第一插值像素14d，第二插值像素14c及第三插值像素14b的显示数据分别为(255/4，255，255/4，255/4)，(255×2/4，255，255×2/4，255×2/4)及(255×3/4，255，255×3/4，255×3/4)。根据如图3中步骤S33所示的加权值来设置插值像素14b，14c与14d。当像素14a与14e中只有一个的α值为零或像素14a与14e的α值之间差别很大，这就导致了如图1所示的模糊边缘13。为了决定α值之间的差异是否很大，可利用差异阈值来决定。差异阈值可为预定的值。为了更好地比较差异与差异阈值，简便起见，差异的绝对值被作为绝对差异来与差异阈值比较。上述方法需要的另一因子是加权值。于本实施方式中，第一插值像素14d，第二插值像素14c及第三插值像素14b的加权值分别为1/4，2/4与3/4。图3的步骤S34中，插值像素的显示数据与两个邻近像素中的一个是相同的，并且插值像素的显示数据可基于加权值被决定为与一个邻近像素相同。于本实施方式中，加权阈值(weighting-threshold value)被用来决定插值像素的显示数据。当然，加权阈值可预定或是根据插值像素的加权值来适应性地调整。举例来说，简便起见，假定加权值为0.5。当插值像素的加权值小于0.5时，插值像素的显示数据与像素14e的显示数据相同，且当插值像素的加权值大于或等于0.5时，插值像素的显示数据与像素14a的显示数据相同。因此，根据图3所述的新插值方法，第一插值像素14d，第二插值像素14c及第三插值像素14b的显示数据分别校正为(255，255，0，0)，(0，255，255，255)及(0，255，255，255)。根据上述图像处理方法，缩放图像与的清晰度就增加了，模糊边缘也变清晰了。

图4显示本发明的图像处理方法的另一实施方式的流程图。于步骤S41中，当缩放图像时，检测器检测邻近的第一与第二像素的α值。于步骤S42中，检测器检测第一像素与第二像素之间的α值差异。而且在α值差异并未超过差异阈值时，采用插值方法，通过根据对应加权值决定插值像素来缩放图像(步骤S43)。于步骤S44中，当α值差异超过差异阈值时，插值像素的显示数据被设置为与第一像素的显示数据或第二像素的显示数据相同。

以像素14a至14e为例。在上述方法放大图像之前像素14a起初与像素14e相邻。假定已知像素14a的显示数据为(255，255，0，0)，且另一已知像素14e的显示数据为(45，255，255，255)，当像素14a与14e两者的α值都为零或都为非零，或者像素14a与14e的α值之间并无很大差异时，第一插值像素14d，第二插值像素14c及第三插值像素14b的显示数据分别为(380/4，255，255/4，255/4)，(600/4，255，255×2/4，255×2/4)与(810/4，255，255×3/4，255×3/4)。当像素14a与14e中仅有一个的α值为零或像素14a与14e的α值之间的差异很大时，于本实施方式中，α值差异的差异阈值为200，且第一像素与第二像素之间的α值差异超过了差异阈值。第一插值像素14d，第二插值像素14c及第三插值像素14b的加权值分别为1/4，2/4和3/4。加权阈值用来决定插值像素的显示数据。于一个实施方式中，加权阈值可基于加权值来决定。举例来说，加权阈值可为多个加权值的中位数或是0至1之间任意预定值，而于本实施方式中，加权阈值为0.5。于其他一些实施方式中，加权阈值可根据插值像素产生的加权值来调整。当插值像素的加权值小于0.5时，插值像素的显示数据与像素14e的显示数据相同。当插值像素的加权值大于或等于0.5时，插值像素的显示数据与像素14a的显示数据相同。因此，插值像素14b至14d的校正后显示数据为(255，255，0，0)、(255，255，0，0)与(45，255，255，255)。

图5显示根据本发明的图像处理系统的实施方式的方框图。数据锁存器51接收包含多个像素的图像，其中每一像素都包含α值与图像数据。缩放单元52具有缩放比率且输出赋能信号给α值检测器54。α值检测器54被赋能信号启动，并接收图像以基于缩放比率输出插值像素的校正后的图像数据。图像处理单元53基于缩放比率及插值像素的图像数据来缩放该图像。一个加权阈值用来基于缩放比率决定插值像素的显示数据。当第一插值像素的加权值超过加权阈值时，第一插值像素的图像数据与用于决定第一插值像素的参考像素其中之一的图像数据相同，其中参考像素是与未知的第一插值像素相邻的已知像素。另外，出于图像处理目的，可输出插值像素的校正后的α值。如此根据插值像素的加权值与加权阈值来设置α值等于参考像素中的一个。

图6是OSD或子画面单元图像(Sub-Picture Unit，SPU)的图像处理系统的另一实施方式的方框示意图。OSD图像61的解析度是720×480像素。显示单元63的解析度是1440×960像素。缩放单元62基于OSD图像61与显示单元63的解析度缩放OSD图像61。缩放单元62还执行如图3与图4所示的图像处理方法来提高缩放的OSD图像61的清晰度。

本发明虽用较佳实施方式说明如上，然而其并非用来限定本发明的范围，任何本领域中技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，做的任何更动与改变，都在本发明的保护范围内，具体以权利要求界定的范围为准。

Claims (13)

1.一种图像处理方法，用于处理包含多个像素的图像，其中每一上述多个像素具有亮度值以及图像数据，上述图像处理方法包含：

选择第一像素与第二像素，其中上述第一像素与上述第二像素互为邻近像素；

检测上述第一像素的亮度值与上述第二像素的亮度值；

检测上述第一像素的图像数据与上述第二像素的图像数据；

根据上述第一像素与上述第二像素决定多个插值像素；

产生对应于每一上述多个插值像素的加权值，其中上述多个加权值都彼此不同；以及

若上述第一像素与上述第二像素其中之一的亮度值为零，且另一亮度值不为零时，将上述插值像素的图像数据设置为与上述第一像素的图像数据或上述第二像素的图像数据相同，否则，基于对应的上述多个加权值决定上述多个插值像素的图像数据。

2.如权利要求1所述的图像处理方法，其特征在于，当从上述多个插值像素获取的插值像素的对应加权值超过加权阈值时，上述插值像素的图像数据被设置为与上述第一像素的图像数据相同。

3.如权利要求1所述的图像处理方法，其特征在于，当上述插值像素的上述对应的加权值并未超过加权阈值时，上述插值像素的图像数据与上述第二像素的图像数据相同。

4.如权利要求2或3所述的图像处理方法，其特征在于，上述加权阈值是预定的。

5.如权利要求2或3所述的图像处理方法，其特征在于，上述加权阈值是根据对应于上述多个插值像素的上述多个加权值被适应性地调整。

6.如权利要求1所述的图像处理方法，其特征在于，上述图像数据包含RGB图像数据或YCbCr图像数据。

7.一种图像处理方法，用于处理包含多个像素的图像，其中每一上述多个像素具有亮度值与图像数据，上述图像处理方法包含：

选择第一像素与第二像素，其中上述第一像素与上述第二像素互为邻近像素；

检测上述第一像素的亮度值与上述第二像素的亮度值；

检测上述第一像素的图像数据与上述第二像素的图像数据；

根据上述第一像素与上述第二像素决定多个插值像素；

产生对应于每一上述插值像素的加权值，其中上述多个插值像素的对应的加权值都彼此不同；以及

当上述第一像素的亮度值与上述第二像素的亮度值之间的绝对差值超过差异阈值时，将上述插值像素的图像数据设置为与上述第一像素的图像数据或上述第二像素的图像数据相同，否则，基于对应的上述多个加权值决定上述多个插值像素的图像数据。

8.如权利要求7所述的图像处理方法，其特征在于，当从上述多个插值像素获取的插值像素的对应加权值并未超过加权阈值时，上述插值像素的图像数据被设置为与上述第一像素的图像数据相同。

9.如权利要求7所述的图像处理方法，其特征在于，当从上述多个插值像素获取的插值像素的对应加权值超过加权阈值时，上述插值像素的图像数据被设置为与上述第二像素的图像数据相同。

10.如权利要求8或9所述的图像处理方法，其特征在于，上述加权阈值是预定的。

11.如权利要求8或9所述的图像处理方法，其特征在于，上述加权阈值是根据对应于上述多个插值像素的上述多个加权值被适应性地调整。

12.如权利要求7所述的图像处理方法，其特征在于，上述图像数据包含RGB图像数据或YCbCr图像数据。

13.一种图像处理装置，包含：

数据锁存器，用于接收包含多个像素的图像，其中每一上述多个像素包含亮度值与图像数据；

缩放单元，具有缩放比率，以及输出赋能信号；

亮度值检测器，通过上述赋能信号启动，用于接收上述图像，以基于上述缩放比率输出多个插值像素的校正后的图像数据，并且基于上述缩放比率决定上述多个插值像素的多个加权值；以及

图像处理单元，基于上述缩放比率与上述多个插值像素的图像数据缩放上述图像，其中，当第一插值像素的加权值超过预定值时，上述第一插值像素的图像数据被设置为与多个参考像素之一的图像数据相同，其中上述多个参考像素用来决定上述第一插值像素。

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