CN1018210B - 图像转换器 - Google Patents

Abstract

凭借样窗的可变增量实现原图像的可变像素转换。在一页图像处理时转换率是可变的。表格存贮器存入样窗位移量信息和影响率信息(m个像素中各像素对新像素的影响，它由该像素与新像素的相对位置而定)。两信息值要在计算新像素前算好存入表内。控制装置“访问”表格存贮器向地址控制装置提供样窗位移量，向计算装置提供取样的m个像素的影响率，以便计算新像素的黑电平P和控制供给计算装置的已取样的m个像素。

Description

本发明涉及图像伸缩比（即图像尺寸的放大或缩小）的变化或图像清晰度的变化。本发明特别涉及一种这样的图像转换器，它甚至能在各扫描行的行程中，通过随意地增加或减小像素密度，使图像伸缩比加大（放大）或减小（缩小）。

虽然日本已公开的第84358/83号专利申请提出了一种图像放大装置，但是由于它在表格存贮器内只存放有效因数S，所以它不能可变地控制寻址，以便通过改变对应于各存贮位置的有效因数的输入地址运算，读出输入图像存贮器内的数据。

随着管理工作自动化的发展，不仅对字符编辑的需求而且对图像编辑的需求与日俱增。然而对于通用的图像输入/输出装置而言，由于字符与图像的大小和清晰度都不统一，所以它们局部的变化或统一是难以实现的，本发明抓住这样的难题作为要解决的主题。

由于注意到需要根据估计的像素位置信息依次位移参考像素区（参考窗）的位置来实现可变控制，所以当随意改变伸缩比时，将因数信息与参考像素位置信息一起存入表格存贮器内。

图1是本发明实施例装置的原理图，

图2示出要调整扫描的像素位置关系示意图，

图3示出放大示意图，

图4示出参考窗区域W1和W2合在一起的缩小例，

图5是存入表格存贮器内的信息格式图。

图1是实施例装置的原理图。输入缓冲器1存放要变化伸缩比的原 始图像的像素信息。I1-I9表示存贮的各参考像素的亮度。输出缓冲器2存放伸缩变化处理后的像素数据，并将此数据送到其后的显示器和打印机。

本发明的图像伸缩比转换遵循所谓的扩展卷积技术，它扩展了卷积概念。

虽然在普通的卷积技术中参考像素的个数和像素位置都可随意调整，但是需要说明的情况是将3×3的像素看做一个参考区（以下称为“参考窗”）。

参见图2，假设各像素的亮度为I1-I9，假设为伸缩比变化而确定的图像位置是P点。因为P点的估计亮度（插入亮度）受近处参考像素的影响大，受远处参考像素的影响小，所以它可用△x和△y的函数用下式表示：

P＝I1·f1（△x，△y）+……+I9·f9（△x，△y）

＝ $\underset{\mathrm{i=1}}{\overset{9}{\mathrm{\Σ}}}$ Ii·fi（△x，△y） （1）

式中 $\underset{\mathrm{i=1}}{\overset{9}{\mathrm{\Σ}}}$ fi（△x，△y）＝1。

在式（1）中，fi（△x，△y）可以认为是一个比率，它表示各参考像素的亮度Ii对P点亮度P有多大影响，或称为影响率。式中i＝1～9。设影响率为αi，因为αi＝fi（△x，△y），所以式（1）可表示为：

P＝ $\underset{\mathrm{i=1}}{\overset{9}{\mathrm{\Σ}}}$ αi·Ii （2）

在简单空间的普通卷积运算中，当输出一个像素时，3×3参考窗的位置要位移一个像素位置。但是在完成伸缩比扫描的过程中，对于一种处理而言，3×3参考窗就不总是位移一个像素位置。因为放大意味着例如将300像素/英吋转变为400像素/英吋，如图3所示，估计像素P1和P2的位置变得更近了。在计算P1和P2点的亮度P1和P2的过程中，这会引起同一参考像素对每个估计像素P1和P2的影响率变得不同。这样亮度P1和P2的值可用下式表示：

P1＝ $\underset{\mathrm{i=1}}{\overset{9}{\mathrm{\Σ}}}$ αi·Ii

P2＝ $\underset{\mathrm{i=1}}{\overset{9}{\mathrm{\Σ}}}$ βi·Ii

总之，因为随着放大率变高，估计像素间距变近，用同一参考窗（（即没有位移的参考窗）计算估计值的频率变高。

从另一方面说，在缩小时，随着缩小率的变高，估计的像素间距变远。参见图4，假设参考像素区（窗）为W1和W2，W1与W2之间的位移量是两个像素，也就是说，在此缩小例中通过将参考窗位移两个像素位置可以充分地进行缩小的处理。总之，在缩小时，需要位移n个像素。但是对于放大和缩小的情况下，在一条扫描线的处理中，位移不是一个常数，而是随着估计像素的位置而变化的。因此在处理过程中，需要可变地控制位移。

由上可知，在以扩展普通的卷积运算来改变伸缩比时需要增加以下两个控制因数：

（1）为每个估计像素Pi提供不同系数（对每个参考像素的估计 像素的影响率）的控制。

（2）按放大率或缩小率任意改变参考像素位置（地址）的控制。

因为进行每个估计像素的计算都要花费时间，为了得到上述控制，以下计算可预先进行并存入表格存贮器内。

（1）给每个估计像素提供各种不同系数的表格（数表），

（2）给每个估计像素提供表明参考像素位置信息的表格。

这些表格可以分别存入一个大容量的存贮器内，并有选择地转送到所需的表格存贮器。

这种表格的格式如图5所示。参考像素位置信息（相对值）是一个数值，它表示为了计算下一个估计像素应该将参考窗相对前一个参考窗需要位移几个像素。如图3所示的放大例中，因为P1和P2的位置属于同一参考窗，它们的亮度P1和P2可用同样参考像素的I1-I9计算，所以位移量为零，而对P3位置参考窗移动一个参考像素。这就是说，它表明需要+1增量。在图4所示的缩小例中，表明对于P2位移为2个像素，或需要+2增量。

对于图5表中所示的参考像素，相对位置控制信息能用每次指出一个参考窗区和采用系数信息的办法得到一个估计值。这就有可能通过安排系数信息αij和重新写入的相对像素位置信息（地址值）来改变此表格，以满足任何算法和任何伸缩比所需的插入值。还可能只按固定比值进行放大，如同上述先有技术（已公开的第84358/83号日本专利申请）所提出的那样。在这种情况下，使参考像素相对位置信息值总为+1是足够的。

图1是根据上述原理绘出的图像转换器电路框图。

图1中的表格存贮器3有一组用于卷积运算的系数α1～α9和表示每个参考窗的参考像素相对地址的地址控制数据acd。为了输出新像素，存贮在数据寄存器4中的3×3参考像素的I1-I9值和那时 存贮在由地址计数器5指定的地址数的表格存贮器内的系数a1-a9值依次送到乘法器6和算术逻辑运算单元（ALU）7进行卷积运算。其结果存入由地址计数器5指定的输出缓冲器2的地址内。然后，表格存贮器3和输出缓冲器的地址数都加+1，表明下次卷积运算的系数和输出像素的存贮位置。

从另一方面来说，地址控制器8解出从表格存贮器3中读出的跟系数在一块的acd数值，并指出下次卷积运算所需的参考窗位置，还要将I值作为一个新的要求值存入输入缓冲器1中。例如在放大的情况下，参考窗的位置可能不变，相同的I1-I9值可以再用。在缩小的情况下，由地址控制器8指定的地址可能改变2或2以上。更进一步地说，例如在滤波处理的情况下（假定为1对1转换），输出的每个像素增量只为+1，与地址计数器5的数值相似。

因为像素密度可以随意地变换为增大或减小，所以一幅图像就能按任何伸缩比放大或减小。在图像伸缩比缩小的情况下，如果变换前后的数据都输入到同一显示器，则变换后的数据由于其像素密度减小而显示出尺寸缩小的图像。如果它们都以相同的尺寸显示，则变换后的数据提供了一幅清晰度下降的模糊不清的图像。而放大的情况则与上述结果恰恰相反。

Claims (2)

1、一种图像转换器，其中当具有第一像素密度的第一图像转换为具有第二像素密度的第二图像时，上述第二图像的P点新像素的亮度P可用下式表示：

$\mathrm{P=}\underset{\mathrm{i=1}}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{\alpha }_i\mathrm{·I}{}_i$

式中m是上述第一图像的参考像素的个数，它是对每个预定的参考像素区或参考窗取样的，至少要产生一个上述第二图像的新像素，Ii是上述参考像素m个中的各像素亮度，ai是影响率，表示上述参考像素m个中各像素对亮度P影响有多大，其内包括：一个用于存贮上述第一图像的第一存贮装置、一个用于位移上述参考像素区、依次对上述第一图像的参考像素的m个像素取样的地址控制器、一个用于存贮位移量信息即用来位移上述参考像素区的信息的第二存贮器、一个用于计算上述新像素亮度P的计算装置和一个“访问”上述第二存贮器的信息表、为上述地址控制装置提供上述位移量信息的地址装置，其特征在于上述第二存贮器还以信息表的形式按照与上述位移信息的相互关系，存贮上述被取样的参考像素中的m个像素的影响率信息，以确定上述P点的亮度P；上述地址装置还为上述计算装置提供上述影响率信息，借此，参考像素区的位移根据通过访问上述第二存贮器向上述地址控制装置所提供的位移量信息得到可变地控制。

2、根据权利要求1所述的图像转换器，其特征在于上述第二图像的伸缩比可以通过加大或减小存入上述第二存贮器的上述位移量信息得到随意的变化，或是加大或是减小。

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