CN101754028B

CN101754028B - 提高影像分辨率的方法

Info

Publication number: CN101754028B
Application number: CN2008101862363A
Authority: CN
Inventors: 李运锦; 杨庆隆
Original assignee: Altek Corp
Current assignee: Altek Corp
Priority date: 2008-12-22
Filing date: 2008-12-22
Publication date: 2012-01-04
Anticipated expiration: 2028-12-22
Also published as: CN101754028A

Abstract

一种提高影像分辨率的方法，其执行步骤如下：首先，对同一场景拍摄一第一影像以及一第二影像，其中第一影像的分辨率小于第二影像的分辨率；其次，抽取第一影像中所有像素的红色(R)分量以组成一第一红色分量影像、抽取所有像素的绿色(G)分量以组成一第一绿色分量影像、抽取所有像素的蓝色(B)分量以组成一第一蓝色分量影像，以及抽取第二影像中所有像素的绿色(G)分量以组成一第二绿色分量影像；接着，混合第一绿色分量影像和第二绿色分量影像，以形成一中介绿色分量影像；最后，合并中介绿色分量影像、第一红色分量影像以及第一蓝色分量影像。

Description

提高影像分辨率的方法

技术领域

本发明涉及影像分辨率，尤指一种提高影像分辨率的方法。

背景技术

一般现有的数字拍摄装置，如：数字相机(以下皆以数字相机来举例说明)，于操作及设计方面，无不以追求拍摄高质量、画质清晰的影像为目标，目前多以光学、机构与电子等各部构件加以改善来达到该目标，除了上述方式，也可利用提高感光度来获得清晰画面的影像。

当在低照度的环境中使用数字相机拍照时，为了降低影像可能造成的模糊，除了利用防手震的机制来改善影像模糊程度，最常使用的方式即是开闪光灯或利用提高感光度(ISO值)来达成。ISO(InternationalStandards Organization)是国际标准组织的缩写，其用来衡量对光线的敏感程度。ISO数值越大，曝光时间越久，虽然提升亮度，但最后成像中的噪声就越高，颗粒状就越明显。当ISO值提高到超过数字相机所能处理的范围时，画面噪声就无法有效抑制，进而导致无法看清影像内容。因此目前有种趋势是采用像素加总(pixel binning)的方式来提高感光度，借助合并相邻同色的感光元件来提高感光度，进而获得较低噪声的影像。

虽然借助像素加总方式可以达到提高感光度的效果，但由于是对所拍摄的影像中的多个像素合并，故在加总模式下所拍摄的影像会比正常拍摄的影像的尺寸小许多，分辨率亦相对地比较低。当使用者对所拍摄的影像中部份内容进行放大观赏时，容易因为分辨率不足而无法清楚地浏览影像，因此，采用像素加总是属于牺牲影像分辨率来换取其期望的高感光度、低噪声目的的折衷方法。

发明内容

鉴于高感光度的影像因采用像素合并方式，而存在分辨率降低的缺失，因此提出可于正常模式下针对同一场景连续拍摄另一张影像，利用其高解析特性来辅助先前采加总方式获得的影像的不足，借助影像合并方式来增强加总影像的分辨率，期能兼顾高感光度以及高分辨率的特性。

因此，本发明的目的在于提供一种提高影像分辨率的方法，能解决现有技术的问题。

本发明揭示一种提高影像分辨率的方法，适用于一数字拍摄装置，其执行步骤如下：首先，对同一场景拍摄一第一影像以及一第二影像，其中第一影像相较于第二影像，具有尺寸小、分辨率小、亮度高以及低噪声的特性；将该第一影像以及该第二影像调整成相同大小；其次，抽取第一影像中所有像素的红色(R)分量以组成一第一红色分量影像、抽取所有像素的绿色(G)分量以组成一第一绿色分量影像、抽取所有像素的蓝色(B)分量以组成一第一蓝色分量影像，以及抽取第二影像中所有像素的绿色(G)分量以组成一第二绿色分量影像；接着，进行一混合程序，用以混合第一绿色分量影像和第二绿色分量影像，以形成一中介绿色分量影像；最后，合并中介绿色分量影像、第一红色分量影像以及第一蓝色分量影像，以形成一最终影像。

本发明还提供一种提高影像分辨率的方法，适用于一数字拍摄装置，其中该提高影像分辨率的方法包括以下步骤：选择一第一影像以及一第二影像，其中该第一影像以及该第二影像中的场景内容相同，该第一影像相较于该第二影像，具有尺寸小、分辨率小、亮度高以及低噪声的特性；将该第一影像以及该第二影像调整成相同大小；抽取该第一影像中所有像素的亮度分量以组成一第一亮度分量影像、抽取所有像素的彩度分量以组成一第一彩度分量影像；抽取该第二影像中所有像素的亮度分量以组成一第二亮度分量影像；进行一混合程序，用以混合该第一亮度分量影像和该第二亮度分量影像，以形成一中介亮度分量影像；以及合并该中介亮度分量影像以及该第一彩度分量影像，以形成一最终影像。

借助以上详述，当可知悉本发明所揭示的提高影像分辨率的方法是在加总模式下先拍摄一张影像，并针对同一场景再拍摄一张正常模式的影像，利用加总影像具有低噪声、低分辨率的特性以及正常影像具有高噪声、高分辨率的特性，选择性地合并两张影像，以提升加总影像的分辨率。如此一来，无须增加额外的硬件成本，即可获得质量好、低噪声、高分辨率的影像。

以上的概述与接下来的详细说明及附图，皆是为了能进一步说明本发明为达成预定目的所采取的方式、手段及功效。而有关本发明的其它目的及优点，将在后续的说明及附图中加以阐述。

附图说明

图1为本发明所揭示的Bayer色彩型样的一具体实施例示意图；

图2为本发明所揭示提高影像分辨率方法的一具体实施例的步骤流程图；以及

图3为本发明所揭示提高影像分辨率方法的另一具体实施例的步骤流程图。

【主要元件附图标记说明】

G₄：目标像素

G₀、G₁、G₂、G₃、G₅、G₆、G₇、G₈：像素

S201～S219：各个步骤流程

S301～S317：各个步骤流程

具体实施方式

利用像素加总方式所拍摄的影像可以达到提高感光度的效果，但却有分辨率低的缺失。因此本发明特别提出针对同一场景连续拍摄一张接近等效的高分辨率影像，利用其高解析特性来辅助先前采加总方式拍摄的影像的不足，其借助影像重迭以及合并方式来增强影像的分辨率。

本发明主要技术特征在于将拍摄的高分辨率的影像合并于低分辨率的部分影像，以下就仅提出必要的动作流程，然而，本领域技术人员得知，除了以下所提及的流程步骤，数字影像处理方式当然包括其它的必要步骤，因此，不应以本实施例揭示内容为限。

为了兼顾高感光以及低噪声的特性，目前数字拍摄装置大多采用像素加总(Pixel Binning)的方式来提高感光度，其借助合并目标像素的周边相素的亮度来达到感光程度提升的效果。请参阅图1，该图为本发明所揭示的Bayer色彩型样的一具体实施例示意图。为了简单说明，本实施例以加总每一像素的绿色色彩成份来举例，如图1所示，目标像素G₄本身具有绿色色彩成份，以及相邻的每一像素G₀、G₁、G₂、G₃、G₅、G₆、G₇、G₈均具有各自的绿色色彩成份。

为了增加目标像素G₄的色彩成分，数字拍摄装置内部的色彩内插处理器(图中未示)便会分别于周围8个内插方向上执行内插运算，亦即，将像素G₀、G₁、G₂、G₃、G₅、G₆、G₇、G₈各别乘以一组特定权重(weight)后相加，并将其值合并于目标像素G₄，以提供目标像素G₄所缺乏色彩成份所需使用的色彩值。

然而，由于利用将多个像素合并的方式来提升感光度，故在加总模式下所拍摄的影像会比正常拍摄的影像的尺寸小许多，如图1的例子中，九个像素合并成一个像素会导致影像的尺寸变成原本的九分之一。

本发明所揭示的提高影像分辨率方法适用于一数字拍摄装置配合加总模式来达成，其中该数字拍摄装置可为数字相机或数字摄影机之其一。请参阅图2，该图为本发明所揭示提高影像分辨率方法之一具体实施例的步骤流程图。其中有关像素加总的方式，请同时参照图1。如图2所示，所述的提高影像分辨率方法包括以下步骤：

首先，启动数字拍摄装置的加总模式，对目标场景拍摄一第一影像(步骤S201)；接着，关闭加总模式，对同一场景拍摄一第二影像(步骤S203)；其中第一影像相较于第二影像，具有尺寸小、分辨率小、亮度高以及低噪声的特性。

之后，对两张影像进行尺寸调整(步骤S205)，一具体实施例中，是将第一影像依使用者实际需要来调整大小，而第二影像则是依据第一影像大小而调整，进而使两张影像缩放至相同大小。

接着，抽取第一影像中所有像素的红色(R)分量以组成一第一红色分量影像、抽取所有像素的绿色(G)分量以组成一第一绿色分量影像、抽取所有像素的蓝色(B)分量以组成一第一蓝色分量(步骤S207)，以及抽取第二影像中所有像素的绿色(G)分量以组成一第二绿色分量影像。

由于影像中绿色信号是最为敏感的(sensitive)，因此，仅需针对绿色分量进行融合。而第一影像和第二影像虽是对同一场景连续拍摄产生，仍可能因为数字拍摄装置混动而造成两张影像间几何位置的差异，因此必须调整第一绿色分量影像和第二绿色分量影像的角度与位移，使两者得以点对点重迭来进行比对(步骤S211)。

待比对完成后，便进行一混合程序，用以混合第一绿色分量影像和第二绿色分量影像，以形成一中介绿色分量影像(步骤S213)，具体来说，是将第一绿色分量影像和该第二绿色分量影像分别乘以一比重后相加来产生该中介绿色分量影像。

又由于影像中绿色分量信号愈大的部份，表示所对应位置拍摄的对象愈精细，例如：文字，需要较高的分辨率，以使得放大影像时不至于模糊；相反的，影像中绿色分量信号愈小的部份，表示所对应位置拍摄的对象愈粗糙，例如：背景，即使在低分辨率的情况下放大缩小，亦不会对影像造成模糊的视觉效果。因此，本实施例提出的另一混合方式，是将第一绿色分量影像中的绿色分量信号的值大于一门限值的部份区域，以相对于该部份区域的第二绿色分量影像的绿色分量信号的值取代，其它部份仍保留第一绿色分量影像中的绿色分量信号的值。

最后，将混合后的中介绿色分量影像、第一红色分量影像以及第一蓝色分量影像合并，以形成一最终影像(步骤S215)；并压缩最终影像(步骤S217)，予以储存以供日后观赏(步骤S219)。

除了于拍摄影像时，实时进行混合程序来产生最终影像，使用者亦可对已储存于数字拍摄装置或一外部储存装置中的影像进行混合来获得较高分辨率的影像。请参阅图3，该图为本发明所揭示提高影像分辨率方法的另一具体实施例的步骤流程图。此方法与图2类似，如图3所示，所述的提高影像分辨率方法包括以下步骤：

首先，从储存媒体中选择一第一影像以及一第二影像(步骤S301)，其中第一影像以及第二影像中的场景内容相同，第一影像为数字拍摄装置在加总模式下拍摄而产生，第一影像相较于第二影像，具有尺寸小、分辨率小、亮度高以及低噪声的特性。

之后，对两张影像进行尺寸调整(步骤S303)；由于储存于储存媒体的影像通常都经过转换格式的手续，例如：转成JPRG格式，其中已经记录各像素的亮度值以及彩度值，故相较于图2的步骤S207，其色彩转换后是抽取第一影像中所有像素的亮度(Y)分量以组成一第一亮度分量影像、抽取所有像素的彩度(CbCr)分量以组成一第一彩度分量影像(步骤S305)，以及抽取第二影像中所有像素的亮度(Y)分量以组成一第二亮度分量影像(步骤S307)。

接着，调整第一亮度分量影像和第二亮度分量影像间的角度与偏移，使两者得以点对点重迭来进行比对(步骤S309)；待比对完成后，便进行混合程序，用以混合第一亮度分量影像和第二亮度分量影像，以形成一中介亮度分量影像(步骤S311)，具体来说，是将第一亮度分量影像和该第二亮度分量影像分别乘以一比重后相加来产生该中介亮度分量影像；另一具体实施例中，是将第一亮度分量影像中的亮度分量信号的值大于一门限值的部份区域，以相对于该部份区域的第二亮度分量影像的亮度分量信号的值取代，其它部份仍保留第一亮度分量影像中的绿色分量信号的值。

最后，将混合后的中介亮度分量影像以及第一彩度分量影像合并，以形成一最终影像(步骤S313)；并压缩最终影像(步骤S315)，予以储存以供日后观赏(步骤S317)。

借助以上具体实例详述，当可知悉本发明所揭示的提高影像分辨率的方法是在加总模式下先拍摄一张影像，并针对同一场景再拍摄一张正常模式的影像，利用加总影像具有低噪声、低分辨率的特性以及正常影像具有高噪声、高分辨率的特性，选择性地合并两张影像，以提升加总影像的分辨率。如此一来，无须增加额外的硬件成本，即可获得质量好、低噪声、高分辨率的影像。

但，以上所述，仅为本发明的具体实施例的详细说明及附图而已，并非用以限制本发明，本发明的保护范围应以权利要求书的范围为准，任何本领域技术人员在本发明的领域内，可轻易思及的变化或修饰皆可涵盖在本案所界定的保护范围之内。

Claims

1.一种提高影像分辨率的方法，其特征在于，适用于一数字拍摄装置，其中该提高影像分辨率的方法包括以下步骤：

对同一场景拍摄一第一影像以及一第二影像，其中该第一影像相较于该第二影像，具有尺寸小、分辨率小、亮度高以及低噪声的特性；

将该第一影像以及该第二影像调整成相同大小；

抽取该第一影像中所有像素的红色分量以组成一第一红色分量影像、抽取所有像素的绿色分量以组成一第一绿色分量影像、抽取所有像素的蓝色分量以组成一第一蓝色分量影像；

抽取该第二影像中所有像素的绿色分量以组成一第二绿色分量影像；

进行一混合程序，用以混合该第一绿色分量影像和该第二绿色分量影像，以形成一中介绿色分量影像；以及

合并该中介绿色分量影像、该第一红色分量影像以及该第一蓝色分量影像，以形成一最终影像。

2.如权利要求1所述的提高影像分辨率的方法，其特征在于，该第一影像为该数字拍摄装置在一加总模式下拍摄而产生，该加总模式是利用多个像素合并方式以提升拍摄影像的感光度。

3.如权利要求2所述的提高影像分辨率的方法，其特征在于，所述的多个像素合并方式是将相邻一目标像素的多个周边像素分别乘以一组权重后相加所得的值合并于该目标像素，以重建该第一影像所缺乏的色彩成份。

4.如权利要求1所述的提高影像分辨率的方法，其特征在于，于进行该混合程序的步骤之前更包括以下步骤：

调整该第一绿色分量影像和该第二绿色分量影像的角度与位移，使两者得以重迭来进行比对。

5.如权利要求1所述的提高影像分辨率的方法，其特征在于，该混合程序是将该第一绿色分量影像和该第二绿色分量影像分别乘以一比重后相加而产生该中介绿色分量影像。

6.如权利要求1所述的提高影像分辨率的方法，其特征在于，该混合程序选择性地将该第一绿色分量影像中至少一部份区域以相对于该部份区域的该第二绿色分量影像取代。

7.如权利要求6所述的提高影像分辨率的方法，其特征在于，该部份区域中的绿色分量的值大于一门限值。

8.一种提高影像分辨率的方法，其特征在于，适用于一数字拍摄装置，其中该提高影像分辨率的方法包括以下步骤：

选择一第一影像以及一第二影像，其中该第一影像以及该第二影像中的场景内容相同，且该第一影像相较于该第二影像，具有尺寸小、分辨率小、亮度高以及低噪声的特性；

将该第一影像以及该第二影像调整成相同大小；

抽取该第一影像中所有像素的亮度分量以组成一第一亮度分量影像、抽取所有像素的彩度分量以组成一第一彩度分量影像；

抽取该第二影像中所有像素的亮度分量以组成一第二亮度分量影像；

进行一混合程序，用以混合该第一亮度分量影像和该第二亮度分量影像，以形成一中介亮度分量影像；以及

合并该中介亮度分量影像以及该第一彩度分量影像，以形成一最终影像。

9.如权利要求8所述的提高影像分辨率的方法，其特征在于，该第一影像为该数字拍摄装置在一加总模式下拍摄而产生，该加总模式是利用多个像素合并方式以提升拍摄影像的感光度。

10.如权利要求8所述的提高影像分辨率的方法，其特征在于，于进行该混合程序的步骤之前更包括以下步骤：

调整该第一亮度分量影像和该第二亮度分量影像的角度与位移，使两者得以重迭来进行比对。

11.如权利要求8所述的提高影像分辨率的方法，其特征在于，该混合程序是将该第一亮度分量影像和该第二亮度分量影像分别乘以一比重后相加而产生该中介亮度分量影像。

12.如权利要求8所述的提高影像分辨率的方法，其特征在于，该混合程序选择性地将该第一亮度分量影像中至少一部份区域以相对于该部份区域的该第二亮度分量影像取代。

13.如权利要求12所述的提高影像分辨率的方法，其特征在于，该部份区域中的亮度分量的值大于一门限值。