CN101836442A - 扫描线内插装置及扫描线内插方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种扫描线内插装置及扫描线内插方法。内插处理部检测图像中的边沿角度，根据该检测出的角度，在存在有斜向边沿的斜向区域中，利用斜向内插来决定内插对象像素的像素值，在除了斜向区域的区域即非斜向区域中，利用垂直内插来决定内插对象像素的像素值。不均匀鲜明化部对于由内插处理部进行了扫描线的内插的图像中的非斜向区域，在垂直于扫描线的方向上施行相对强于斜向区域的鲜明化处理。由此，能够缓和角度平稳变化那样的边沿中被斜向内插的部分与被垂直内插的部分之间的边界线的不自然。
Description
技术领域
本发明涉及用于内插图像信号的扫描线的扫描线内插装置及扫描线内插方法。
背景技术
至今为止，在进行将隔行扫描之后的图像信号转换成逐行扫描之后的图像信号等的扫描线内插处理的扫描线内插装置中，存在具有如下功能的扫描线内插装置(例如，参照专利文献1)：根据位于内插对象像素的斜向位置的至少两个像素的相关性，来决定内插对象像素的像素值(以下，称为斜向内插功能)。使用具有斜向内插功能的扫描线内插装置，能够恰到好处地再现斜向边沿。
专利文献1：日本特开平11-146346号公报
图8表示具有斜向内插功能的现有扫描线内插装置的结构的一个例子。该现有扫描线内插装置包括内插处理部90、运动检测部91和混合部92。内插处理部90通过场(field)内内插来决定内插对象像素的像素值。运动检测部91及混合部92提供所谓的运动适应型IP变换功能。
内插处理部90包含角度检测部901、斜向内插处理部902、垂直内插处理部903和选择部904。角度检测部901参照内插对象像素的上一个像素的扫描线的图像信号即上行图像信号和内插对象像素的下一个像素的扫描线的图像信号即下行图像信号，来检测在斜向边沿上是否存在内插对象像素，以及当在斜向边沿上存在时，检测该斜向边沿的角度(即，相对于基准方向(例如，水平方向或垂直方向)的角度或倾斜度)。另外，即使在斜向边沿上存在内插对象像素，当该斜向边沿的角度接近于水平时，也检测不到角度。斜向内插处理部902根据从内插对象像素来看、位于由角度检测部901所检测到的角度所表示的方向上的像素的像素值，来决定斜向内插像素值。垂直内插处理部903根据从内插对象像素来看、位于相对于扫描线垂直的方向上的像素的像素值，来决定垂直内插像素值。选择部904针对由角度检测部901检测到斜向边沿的角度之处，将从斜向内插处理部902所输出的斜向内插像素值作为内插对象像素的像素值输出，针对没有由角度检测部901检测到斜向边沿的角度之处，将从垂直内插处理部903所输出的垂直内插像素值作为内插对象像素的像素值输出。
图9是进行扫描线的内插处理之前的图像信号的例子。当用不具有斜向内插功能的扫描线内插装置对图9的图像信号进行了处理时，由于用垂直内插来内插扫描线，因此如图10所示，斜向边沿(这里的斜向线)模糊。但是，当用具有图8所示的斜向内插功能的扫描线内插装置对图9的图像信号进行了处理时，由于用斜向内插来内插扫描线，因此如图11所示，斜向边沿被鲜明地显示出来。
发明内容
但是，在用具有斜向内插功能的现有扫描线内插装置，对包含图12所示的角度平稳变化的边沿的图像信号的扫描线进行内插时，由于在边沿的角度接近于水平的部分中不能检测到边沿的角度，因此并非通过斜向内插而是通过垂直内插来内插扫描线。如图12所示，结果存在如下问题：虽然能够相对清楚地看到被斜向内插的部分，但是由于所看到的被垂直内插的部分相对模糊，因此感觉到两者之间的交界线不自然。
因此，本发明的目的在于：提供一种扫描线内插装置及扫描线内插方法，该扫描线内插装置及扫描线内插方法能够缓和角度平稳变化的边沿中被斜向内插的部分(斜向区域)和被垂直内插的部分(非斜向区域)之间的边界线的不自然。
为了达到上述目的，本发明采用了以下结构。另外，为了助于理解本发明，括号内的参考符号只不过是表示与图面的对应关系的一个例子，并不对本发明的范围进行任何限定。
本发明的扫描线内插装置是用于内插图像信号的扫描线的扫描线内插装置，包括内插处理部(10)和不均匀鲜明化部(20)。内插处理部检测图像中的边沿角度(11)，根据该检测出的角度，在斜向边沿所存在的斜向区域(图4)中，利用斜向内插来决定内插对象像素的像素值(12)，在除了上述斜向区域的区域即非斜向区域(图4)中，利用垂直内插来决定内插对象像素的像素值(13)。不均匀鲜明化部对于由上述内插处理部进行了扫描线的内插的图像中的上述非斜向区域，在垂直于扫描线的方向上施行相对强于上述斜向区域的鲜明化处理。
另外，上述扫描线内插装置还包括水平边沿检测部(23)，该水平边沿检测部检测相对于图像中的扫描线几乎平行延伸的边沿即水平边沿，上述不均匀鲜明化部也可以对于上述非斜向区域的水平边沿部分(图4)施行相对强于上述斜向区域的鲜明化处理。
并且，也可以是上述水平边沿检测部还检测水平边沿的强度，上述不均匀鲜明化部在上述非斜向区域中，对于水平边沿的强度越强的部分，越施行较强的鲜明化处理。
并且，也可以是上述不均匀鲜明化部根据连续到该水平边沿部分的斜向区域为止的距离，来改变对于上述非斜向区域的水平边沿部分的鲜明化处理的强度。
并且，上述不均匀鲜明化部对于上述水平边沿部分中的、上述距离小于规定阈值的部分，施行相对强于上述距离大于规定阈值的部分的鲜明化处理。
本发明的扫描线内插方法是用于内插图像信号的扫描线的扫描线内插方法，该方法包括内插处理步骤和不均匀鲜明化步骤。在内插处理步骤中，检测图像中的边沿角度，根据该检测出的角度，在斜向边沿所存在的斜向区域中，利用斜向内插来决定内插对象像素的像素值，在除了上述斜向区域的区域即非斜向区域中，利用垂直内插来决定内插对象像素的像素值。在不均匀鲜明化步骤中，对于在上述内插处理步骤中被进行了扫描线的内插的图像中的上述非斜向区域，在垂直于扫描线的方向上施行相对强于上述斜向区域的鲜明化处理。
另外，也可以是上述扫描线内插方法还包括水平边沿检测步骤，在该水平边沿检测步骤中，检测相对于图像中的扫描线几乎平行延伸的边沿即水平边沿，在上述不均匀鲜明化步骤中，对于上述非斜向区域的水平边沿部分施行相对强于上述斜向区域的鲜明化处理。
并且，也可以是在上述水平边沿检测步骤中，进一步检测水平边沿的强度，在上述不均匀鲜明化步骤中，在上述非斜向区域，对于水平边沿的强度越强的部分，越施行较强的鲜明化处理。
并且，也可以是在上述不均匀鲜明化步骤中，根据连续到该水平边沿部分的斜向区域为止的距离，来改变对于上述非斜向区域的水平边沿部分的鲜明化处理的强度。
并且，也可以是在上述不均匀鲜明化步骤中，对于上述水平边沿部分中的、上述距离小于规定阈值的部分，施行相对强于上述距离大于规定阈值的部分的鲜明化处理。
(发明的效果)
根据本发明，能够缓和角度平稳变化的边沿中被斜向内插的部分(斜向区域)与被垂直内插的部分(非斜向区域)之间的边界线的不自然。
附图的简单说明
图1是表示本发明的第一实施方式所涉及的扫描线内插装置的结构的方块图。
图2是表示内插处理部10的结构的方块图。
图3是表示第一实施方式所涉及的不均匀鲜明化部的结构的方块图。
图4是表示角度平稳变化的边沿中的、被斜向内插的部分和被垂直内插的部分之间的边界线的图。
图5是表示第二实施方式所涉及的不均匀鲜明化部的结构的方块图。
图6是表示第三实施方式所涉及的不均匀鲜明化部的结构的方块图。
图7是表示第四实施方式所涉及的不均匀鲜明化部的结构的方块图。
图8是表示现有扫描线内插装置的结构的方块图。
图9是表示内插处理之前的像素值的图。
图10是表示垂直内插处理结果的像素值的图。
图11是表示斜向内插处理结果的像素值的图。
图12是表示通过现有扫描线内插装置对扫描线进行内插之后的图像的图。
(符号的说明)
10-内插处理部；11-角度检测部；12-斜向内插处理部；13-垂直内插处理部；14-选择部；20、20a、20b、20c、20d-不均匀鲜明化部；21-鲜明化处理部；22-选择部；23-水平边沿检测部；24-混合部；25-水平边沿强度检测部；26-混合部；27-边界线距离检测部；30-运动检测部；40-混合部。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的各种实施方式进行说明。
(第一实施方式)
图1是表示本发明的第一实施方式所涉及的扫描线内插装置的结构的方块图。在图1中，扫描线内插装置包括内插处理部10、不均匀鲜明化部20、运动检测部30和混合部40。
内插处理部10根据上行图像信号和下行图像信号来生成内插图像信号。具体地说，内插处理部10具有如下功能：检测图像中的边沿角度，根据该检测出的角度，在斜向边沿所存在的斜向区域中，利用斜向内插来决定内插对象像素的像素值，在除了斜向区域的区域即非斜向区域中，利用垂直内插来决定内插对象像素的像素值。以后再对内插处理部10进行详细说明。
不均匀鲜明化部20对于由内插处理部10进行了扫描线的内插的图像中的非斜向区域，在垂直于扫描线的方向上施行相对强于斜向区域的鲜明化处理。以后再对不均匀鲜明化部20进行详细说明。
运动检测部30和混合部40是提供所谓的运动适应型IP变换功能的，由于是与本发明没有特别关联的公知技术，因此在此省略详细说明。
其次，参照图2详细说明内插处理部10。内插处理部10包括角度检测部11、斜向内插处理部12、垂直内插处理部13和选择部14。
角度检测部11对图像中的边沿角度进行检测。更具体地说，参照内插对象像素的上一个像素的扫描线的图像信号即上行图像信号和内插对象像素的下一个像素的扫描线的图像信号即下行图像信号，来检测在斜向边沿上是否存在内插对象像素，以及当在斜向边沿上存在时，检测该斜向边沿的角度。
斜向内插处理部12根据从内插对象像素来看、位于由角度检测部11检测出的角度所表示的方向上的像素的像素值，来决定斜向内插像素值。另外，这里，虽然根据上行图像信号和下行图像信号来进行斜向内插，但是也可以在考虑到比上行图像信号更上行的图像信号、比下行图像信号更下行的图像信号的情况下，来进行斜向内插。作为斜向内插处理的计算方法，至今为止，想到了各种计算方法，在本发明中也可以采用各种计算方法。
垂直内插处理部13根据位于从内插对象像素来看、与扫描线垂直的方向上的像素的像素值，来决定垂直内插像素值。另外，这里，虽然根据上行图像信号和下行图像信号来进行垂直内插，但是也可以在考虑到比上行图像信号更上行的图像信号、比下行图像信号更下行的图像信号的情况下，来进行斜向内插。
选择部14针对由角度检测部11检测到斜向边沿的角度之处，将从斜向内插处理部12所输出的斜向内插像素值选择为内插对象像素的像素值输出，针对没有由角度检测部11检测到斜向边沿的角度之处，将从垂直内插处理部13所输出的垂直内插像素值选择为内插对象像素的像素值，来输出内插图像信号。
但是，由角度检测部11所检测的斜向边沿的角度在可靠性方面存在差异。例如，当是对比度较高的图像时，斜向边沿的角度的检测精度相对变高，当是对比度较低的图像时，斜向边沿的角度的检测精度相对变低。于是，作为变形例，也可以在角度检测部11中计算所检测到的斜向边沿角度的可靠性，在选择部14中按照在角度检测部11中所检测到的斜向边沿的角度的可靠性，以恰当的比率将从斜向内插处理部12所输出的斜向内插像素值和从垂直内插处理部13所输出的垂直内插像素值混合在一起，作为内插对象像素的像素值输出。
其次，参照图3详细说明不均匀鲜明化部20。另外，在图3中，为了与后面要说明的第二及第三实施方式中的不均匀鲜明化部进行区别，将不均匀鲜明化部的参照符号设为20a。
不均匀鲜明化部20a包括鲜明化处理部21和选择部22。
鲜明化处理部21对于从内插处理部10所输出的内插图像信号，在垂直于扫描线的方向上施行鲜明化处理。一般来说，当根据上行图像信号和下行图像信号内插扫描线时，所看到的在水平方向或在接近于该方向的方向上延伸的边沿(轮廓线或边界线)的部分较模糊，但是通过在与扫描线垂直的方向上施行鲜明化处理，能够使该模糊有所改善。
选择部22按照从角度检测部11所输出的信号(表示斜向边沿是否被检测到的信号)，选择从内插处理部10所输出的内插图像信号和被鲜明化处理部21鲜明化之后的内插图像信号中的任意之一，作为输出信号输出。具体地说，对于图像的整个区域中被检测到斜向边沿的区域(以下，称为斜向区域)，选择从内插处理部10所输出的内插图像信号，对于没有检测到斜线边沿的区域(以下，称为非斜向区域)，选择从鲜明化处理部21所输出的内插图像信号。另外，作为变形例，与上述选择部14一样，在选择部22中也是按照斜向边沿角度的可靠性，以恰当的比率将从斜向内插处理部12所输出的斜向内插像素值和从垂直内插处理部13所输出的垂直内插像素值混合在一起输出的。
图4是用从内插处理部10所输出的内插图像信号所显示的图像的一部分(角度平稳变化的边沿的部分)的放大图。图4的区域A是由角度检测部11检测到斜向边沿的角度的部分(斜向区域)。区域B及区域C是由角度检测部11检测到斜向边沿的角度的部分(非斜向区域)。由于通过斜向内插处理部12对于区域A进行斜向内插，因此IP变换所带来的模糊程度较小。另一方面，由于通过垂直内插处理部13对于区域B及区域C进行垂直内插，因此IP变换所带来的模糊程度较大。不过，由于在不均匀鲜明化部20a中，仅对区域B及区域C施行垂直方向的鲜明化处理，因此区域B的模糊得到了改善，感到边界线不自然那样的上述问题也得到了改善。
另外，在本实施方式中，对斜向区域没有施行鲜明化处理，本发明并不限定于此。只要对非斜向区域施行相对强于斜向区域的鲜明化处理，边界线的不自然就会得到改善。
(第二实施方式)
其次，对本发明的第二实施方式所涉及的扫描线内插装置进行说明。另外，第二实施方式与第一实施方式的不同之处仅在于不均匀鲜明化部20。因此，这里，仅对不均匀鲜明化部20进行详细说明。
图5是表示第二实施方式中的不均匀鲜明化部20b的结构的方块图。在图5中，不均匀鲜明化部20b包括鲜明化处理部21、选择部22和水平边沿检测部23。
鲜明化处理部21对于从内插处理部10所输出的内插图像信号，在与扫描线垂直的方向上施行鲜明化处理。
水平边沿检测部23相应于上行图像信号和下行图像信号(根据需要，也可以加入比上行图像信号更上行的图像信号、比下行图像信号更下行的图像信号)，对在扫描线方向或接近于扫描线方向的方向上延伸的边沿(水平边沿)进行检测。作为检测水平边沿的方法，例如，能够用佐贝尔滤波器的方法等周知的任意技术。通过水平边沿检测部23检测图4的区域B(水平边沿部分)。
选择部22相应于从角度检测部11所输出的信号(表示斜向边沿是否被检测到的信号)和从水平边沿检测部23所输出的信号(表示水平边沿是否被检测到的信号)，选择从内插处理部10所输出的内插图像信号和被鲜明化处理部21鲜明化之后的内插图像信号中的任意之一，作为输出信号输出。具体地说，针对图像的整个区域中的、斜向区域(图4的区域A)和除了水平边沿部分之外的非斜向区域(图4的区域C)，选择从内插处理部10所输出的内插图像信号，对于水平边沿部分(图4的区域B)，选择从鲜明化处理部21所输出的内插图像信号。
如上所述，根据第二实施方式，由于施行与水平边沿部分垂直的方向的鲜明化处理，因此能够改善例如图4所示的边界线的不自然。并且，由于没有对除了水平边沿部分之外的非斜向区域施行鲜明化处理，因此能够更清楚地看到水平边沿部分，进一步改善边界线的不自然。
(第三实施方式)
其次，对本发明的第三实施方式所涉及的扫描线内插装置进行说明。另外，第三实施方式与第一实施方式的不同之处仅在于不均匀鲜明化部20。因此，这里，仅对不均匀鲜明化部20进行详细说明。
图6是表示第三实施方式中的不均匀鲜明化部20c的结构的方块图。在图6中，不均匀鲜明化部20c包括鲜明化处理部21、混合部24和水平边沿强度检测部25。
鲜明化处理部21对于从内插处理部10所输出的内插图像信号，在与扫描线垂直的方向上施行鲜明化处理。
水平边沿强度检测部25相应于上行图像信号和下行图像信号(根据需要，也可以加入比上行图像信号更上行的图像信号、比下行图像信号更下行的图像信号)，对在扫描线方向或接近于扫描线方向的方向上延伸的边沿(水平边沿)的强度进行检测。作为检测水平边沿的强度的方法，例如，能够用佐贝尔滤波器的方法等周知的任意技术。通过水平边沿强度检测部25可知水平边沿的显眼程度。
混合部24相应于从角度检测部11所输出的信号(表示斜向边沿是否被检测到的信号)和从水平边沿强度检测部25所输出的信号(表示水平边沿的强度的信号)，以恰当的比率将从内插处理部10所输出的内插图像信号和由鲜明化处理部21鲜明化之后的内插图像信号混合在一起，作为输出信号输出。具体地说，针对图像的整个区域中的斜向区域(图4的区域A)，选择从内插处理部10所输出的内插图像信号，针对非斜向区域(图4的区域B及区域C)，以水平边沿的强度越强，后者的比率越高的方式将从内插处理部10所输出的内插图像信号和由鲜明化处理部21鲜明化之后的内插图像信号混合在一起输出。
如上所述，根据第三实施方式，由于针对较显眼的水平边沿部分施行更强的垂直方向的鲜明化处理，因此能够更清楚地看到较显眼的水平边沿部分，使得边界线的不自然进一步得到改善。
(第四实施方式)
其次，对本发明的第四实施方式所涉及的扫描线内插装置进行说明。另外，第四实施方式与第一实施方式的不同之处仅在于不均匀鲜明化部20。因此，这里，仅对不均匀鲜明化部20进行详细说明。
图7是表示第四实施方式中的不均匀鲜明化部20d的结构的方块图。在图7中，不均匀鲜明化部20d包括鲜明化处理部21、水平边沿检测部23、混合部26和边界线距离检测部27。
鲜明化处理部21针对从内插处理部10所输出的内插图像信号来在垂直于扫描线的方向上施行鲜明化处理。
水平边沿检测部23相应于上行图像信号和下行图像信号(根据需要，也可以加入比上行图像信号更上行的图像信号、比下行图像信号更下行的图像信号)，来检测水平边沿。
边界线距离检测部27根据注目像素来计算从该注目像素来看、到位于水平方向的边界线(即，计算图4所示那样的、角度平稳变化的边沿部分中被斜线内插的部分和被垂直内插的部分之间的边界线)为止的距离。更具体地说，边界线距离检测部27对到与注目像素位于同一扫描线上的最近的斜向区域(最好是检测到接近于水平的角度的斜向边沿的斜向区域)为止的距离进行检测。另外，典型的上述“从注目像素来看、位于水平方向的边界线”是指与注目像素位于同一扫描线上的边界线，但并不一定限定于此。作为一个变形例，也可以是与注目像素位于同一扫描线上或位于邻接于该扫描线的扫描线上的边界线。
混合部26相应于从角度检测部11所输出的信号(表示是否检测到斜向边沿的信号)、从水平边沿检测部23所输出的信号(表示是否检测到水平边沿的信号)和从边界线距离检测部27所输出的信号(表示到边界线为止的信号)，以恰当的比率将从内插处理部10所输出的内插图像信号和由鲜明化处理部21鲜明化之后的内插图像信号混合在一起，作为输出信号输出。具体地说，针对图像的整个区域中的斜向区域(图4的区域A)和除了水平边沿部分之外的非斜向区域(图4的区域C)，选择从内插处理部10所输出的内插图像信号，针对水平边沿部分(图4的区域B)，以到边界线为止的距离越近，后者的比率越高的方式将从内插处理部10所输出的内插图像信号和由鲜明化处理部21鲜明化之后的内插图像信号混合在一起输出。
如上所述，根据第四实施方式，由于针对水平边沿部分中尤其接近于边界线的部分施行更强的垂直方向的鲜明化处理，因此能够更清楚地看到水平边沿的边界线附近的部分，进一步改善边界线的不自然。
(工业上的利用可能性)
根据本发明，由于能够缓和角度平稳变化的边沿中的、被斜向内插的部分和被垂直内插的部分之间的边界线的不自然，因此能够将本发明适用于例如如下逐行扫描变换装置：将被隔行扫描的图像信号变换为被逐行扫描的图像信号。
Claims (10)
1.一种扫描线内插装置，用于内插图像信号的扫描线，其特征在于：
该扫描线内插装置包括：
内插处理部，检测图像中的边沿角度，根据该检测出的角度，在存在有斜向边沿的斜向区域中，利用斜向内插来决定内插对象像素的像素值，在除了上述斜向区域的区域即非斜向区域中，利用垂直内插来决定内插对象像素的像素值；以及
不均匀鲜明化部，对于由上述内插处理部进行了扫描线的内插的图像中的上述非斜向区域，在垂直于扫描线的方向上施行相对强于上述斜向区域的鲜明化处理。
2.根据权利要求1所述的扫描线内插装置，其特征在于：
该扫描线内插装置还包括水平边沿检测部，检测相对于图像中的扫描线几乎平行延伸的边沿即水平边沿；
上述不均匀鲜明化部对于上述非斜向区域的水平边沿部分施行相对强于上述斜向区域的鲜明化处理。
3.根据权利要求2所述的扫描线内插装置，其特征在于：
上述水平边沿检测部还检测水平边沿的强度；
上述不均匀鲜明化部在上述非斜向区域中，对于水平边沿的强度越强的部分，越施行更强的鲜明化处理。
4.根据权利要求2所述的扫描线内插装置，其特征在于：
上述不均匀鲜明化部根据到连续到该水平边沿部分的斜向区域为止的距离，来改变对于上述非斜向区域的水平边沿部分的鲜明化处理的强度。
5.根据权利要求4所述的扫描线内插装置，其特征在于：
上述不均匀鲜明化部对于上述水平边沿部分中的、上述距离小于规定阈值的部分，施行相对强于上述距离大于规定阈值的部分的鲜明化处理。
6.一种扫描线内插方法，用于内插图像信号的扫描线，其特征在于：
该扫描线内插方法包括：
内插处理步骤，检测图像中的边沿角度，根据该检测出的角度，在存在有斜向边沿的斜向区域中，利用斜向内插来决定内插对象像素的像素值，在除了上述斜向区域的区域即非斜向区域中，利用垂直内插来决定内插对象像素的像素值；以及
不均匀鲜明化步骤，对于在上述内插处理步骤中被进行了扫描线的内插的图像中的上述非斜向区域，在垂直于扫描线的方向上施行相对强于上述斜向区域的鲜明化处理。
7.根据权利要求6所述的扫描线内插方法，其特征在于：
该扫描线内插方法还包括水平边沿检测步骤，检测相对于图像中的扫描线几乎平行延伸的边沿即水平边沿；
在上述不均匀鲜明化步骤中，对于上述非斜向区域的水平边沿部分施行相对强于上述斜向区域的鲜明化处理。
8.根据权利要求7所述的扫描线内插方法，其特征在于：
在上述水平边沿检测步骤中，进一步检测水平边沿的强度；
在上述不均匀鲜明化步骤中，在上述非斜向区域中，对于水平边沿的强度越强的部分，越施行更强的鲜明化处理。
9.根据权利要求7所述的扫描线内插方法，其特征在于：
在上述不均匀鲜明化步骤中，根据到连续到该水平边沿部分的斜向区域为止的距离，来改变对于上述非斜向区域的水平边沿部分的鲜明化处理的强度。
10.根据权利要求9所述的扫描线内插方法，其特征在于：
在上述不均匀鲜明化步骤中，对于上述水平边沿部分中的、上述距离小于规定阈值的部分，施行相对强于上述距离大于规定阈值的部分的鲜明化处理。
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