CN102246223A

CN102246223A - 一种图像的缩放方法和装置

Info

Publication number: CN102246223A
Application number: CN2009801488999A
Authority: CN
Inventors: 傅佳莉; 谢清鹏; 周建同; 高山; 邓勤耕; 高新波
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Honor Device Co Ltd
Priority date: 2009-03-17
Filing date: 2009-03-17
Publication date: 2011-11-16
Anticipated expiration: 2029-03-17
Also published as: CN102246223B; WO2010105408A1

Abstract

一种图像的缩放方法和装置，以方法的实现为例，可以包括：根据原图像和目标图像计算缩放比例因子；根据缩放比例因子进行坐标映射，确定所述原图像和目标图像的位置对应关系；当所述缩放比例因子不属于预定的缩放范围时，根据缩放比例因子和所述预定的缩放范围确定级联滤波器的级数；根据确定的级联滤波器的级数，将预定义的低阶滤波器构造为所述级数的级联滤波器；通过构造的级联滤波器进行插值运算，并根据坐标映射的结果和插值运算的结果输出目标图像。

Description

一种图像的缩放方法和装置技术领域

本发明涉及图像处理领域，特别涉及一种图像的缩放方法和装置。

背景技术

随着多媒体技术的发展，图像以及视频的格式变得越来越丰富。由于终端显示设备的多样性，需要对原始图像 /视频信号进行重采样，以适应设备的显示分辨率（例如在手机设备上显示电视直播信号）。伴随着第三代移动通信技术（Third Generation Mobile Telephony, 3G )业务的兴起，人们对手持数字娱乐设备的需求日益增长，图像重采样技术在提高终端设备的显示视觉质量上起着至关重要的作用。

图像重采样分为图像放大和缩小。从数字信号处理的角度，通过对插值与抽取后的信号进行傅立叶频谱分析，从而设计出不同滤波器来完成图像的缩放。对图像进行缩小操作时，为了不造成信号的频谱混叠，所采用滤波器的通带宽度与缩放比例因子（the factor of resizing , R )成反比。其中，缩放比例因子 R=输入分辨率（ input_resolution ) /输出分辨率（ output_resolution )。

图像的缩小或放大的实现包括：水平方向下采样，垂直方向下采样。水平方向下采样的实现包括：原图像与目标图像的对应位置计算（本步骤也成为坐标映射）；根据抽取数和单旁瓣数选择滤波器，或者根据缩放比例因子和单旁瓣数选择滤波器；使用上述滤波器对原图像进行插值运算，得到原图像在目标图像中对应位置的像素值。垂直方向下采样与水平方向下采样方法相同，不再赘述；完成水平方向下采样和垂直方向下采样后，输出目标图像。

发明人在实现本发明的过程中发现：根据测不准原理，信号的频谱宽度与时域宽度成反比，频带越窄则时域越宽，反之亦然，因此当缩放比例因子 R 较大时，滤波器的抽头数目将随着 R成倍增长，过多的滤波器抽头数在硬件实现上困难。

发明内容

本发明实施例要解决的技术问题是提供一种图像的缩放方法和装置，能够降低硬件实现难度。为解决上述技术问题，本发明所提供的图像的缩放方法实施例可以通过以下技术方案实现：

根据原图像和目标图像计算缩放比例因子；

根据缩放比例因子进行坐标映射，确定所述原图像和目标图像的位置对应关系；

当所述缩放比例因子不属于预定的缩放范围时 ,根据缩放比例因子和所述预定的缩放范围确定级联滤波器的级数；

根据确定的级联滤波器的级数，将预定义的低阶滤波器构造为所述级数的级联滤波器；

通过构造的级联滤波器进行插值运算，并根据坐标映射的结果和插值运算的结果输出目标图像。

本发明实施例还提供了一种图像的缩放装置，包括：

比例因子计算单元，用于根据原图像和目标图像计算缩放比例因子；比例因子判断单元，用于判断所述缩放比例因子是否属于预定义的缩放范围；

滤波器单元，包括多个预定义的低阶滤波器，用于对原图像进行插值运算；级联滤波器构造单元，用于若比例因子判断单元判断结果为否，则^^据缩放比例因子和所述预定的缩放范围确定级联滤波器的级数；根据确定的级联滤波器的级数，将预定义的低阶滤波器构成所述级数的级联滤波器；

坐标映射单元，用于根据所述缩放比例因子对所述原图像进行坐标映射；图像输出单元，用于根据坐标映射的结果和插值运算的结果输出目标图像。

上述技术方案具有如下有益效果：通过预先定义的低阶滤波器构造级联滤波器，实际上提高了级联滤波器的抽头数目，从而采用具有较少抽头数的低阶滤波器组成级联滤波器仍然能够达到具有较多抽头数的高阶滤波器的处理效果，在不影响图像质量的前提下，由于低阶滤波器的硬件实现相对与高阶滤波器要简单很多，能够降低滤波器硬件实现的难度。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图 1为本发明实施例一方法流程示意图；

图 2为本发明实施例二方法流程示意图；

图 3为本发明实施例三装置结构示意图；

图 4为本发明实施例三另一装置结构示意图；

图 5为本发明实施例三另一装置结构示意图；

图 6为本发明实施例三另一装置结构示意图；

图 7为本发明实施例三另一装置结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例 ,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一，如图 1所示，本发明实施例提供的一种图像的缩放方法，可以包括以下步骤：

步骤 101：根据原图像和目标图像计算缩放比例因子；

缩放比例因子用于表示原图像缩放至目标图像的缩放比例 ,上述根据原图像和目标图像计算缩放比例因子 R, 可以是根据原图像的分辨率和目标图像的分辨率计算缩放比例因子 1 =原图像的分辨率 /目标图像的分辨率，当然，还可以是根据原图像的长和宽、目标图像的长和宽计算缩放比例因子 1½=原图像的宽度 /目标图像的宽度、 R_H=原图像的长度 /目标图像的长度；对此本发明实施不作限定。

步骤 102: 根据缩放比例因子进行坐标映射，确定原图像和目标图像的位置对应关系；本步骤可以在计算得到缩放比例因子之后与输出图像之前的任意位置完成；

通过坐标映射可以得到目标图像坐标与原图像坐标的对应关系 ,根据缩放比例因子进行坐标映射的方法的具体实现，举例说明：假定原图像的宽度为高复为 H_h ; 目标图像（）的宽度为^；, 高度为 ^/。原图像中的位置与目标图像中的位置 ^存在对应关系，其中，为原图像中一个像素点的坐标， ^为目标图像中与对应的一个像素点的坐标，这种对应关系可以是公式 1给出的映射关系：

x_h = [x_/ ^_¾ 16 + 8 (^ - ^) + 0.5 ^] / ^ = x_/ R 16 + 8 (R -l) + 0.5 公式 l 上述公式 1中，目标图像中的位置计算以单像素为单位，原图像中的位置计算以单像素的 1/16为单位。当然也可以采用其它单位，例如原图像中的位置计算以单像素的 1/8为单位，不影响本发明实施例的实现。

当缩放比例因子 R=0.5时，根据上述公式 1可以得到与的对应关系如表 1所示：

表 1 与的对应关系表

步骤 103: 判断上述缩放比例因子是否属于预定的范围；若是，进入步骤

104; 若否，进入步骤 105;

上述预定的范围可以是预先设定的一个缩放比例的范围，例如，缩小时预定的范围为 [1 , Rmax] , 放大时预定的范围为 [Rmin, 1] , 则总的范围可以为 [Rmin, Rmax] , 其中 Rmax为大于 1的最大值、 Rmin为小于 1的最小值。

本发明的实施例，预先定义多个低阶滤波器，预先定义的多个低阶滤波器具有较少的抽头数，即具有较低的阶数，这些具有较少抽头数的低阶滤波器硬件实现比较容易。当上述缩放比例因子属于预定的范围时，可知图像的缩小或者放大比例较小，此时缩放需要的滤波器的阶数较低，可以直接使用预先定义的低阶滤波器进行处理，执行步骤 103、步骤 104; 当上述缩放比例因子不属于预定的范围时，可知图像的缩小或者放大比例较大，此时缩放需要的滤波器的级数较高，直接使用预先定义的低阶滤波器进行处理无法达到需求，则采用对预定义的低阶滤波器进行级联，采用级联后的级联滤波器进行处理，执行步骤 105、步骤 106。

步骤 104: 选择一个低阶滤波器进行插值运算，确定目标图像的像素值；之后进入步骤 107;

选择低阶滤波器的方法可以有很多种，在本实施例后续部分将作更伴细的说明。在选定了一个低阶滤波器后，可以使用该低阶滤波器通过插值运算得到原图像在目标图像中的像素值，插值运算可以为：根据步骤 103确定的原图像与目标图像的位置对应关系，在原图像中的位置（以单像素为单位），选取以为中心的附近 12个像素值，将以为中心的附近 12个像素值和选取的低阶滤波器的滤波系数进行加权平均得到目标图像中 ^x!位置处的像素值。上述 12个像素值为对原图像像素值采样的数量，可以理解的是该采样数量可以是其它个数，不影响本发明实施例的实现。通过坐标映射，可以确定原图像的像素点与目标图像的像素点之间的坐标对应关系，然后根据坐标对应关系，通过插值运算可以获得目标图像每个像素点的像素值，从而，通过步骤 102、步骤 104, 确定了目标图像每个像素的坐标和像素值，完成了从原图像至目标图像的缩放。步骤 105：才据缩放比例因子和上述预定的范围确定级联滤波器的级数；根据缩放比例因子和预定的范围确定级联滤波器的级数的方法可以有很多种，在本实施例后续部分将作详细说明。级联滤波器的级数表示，组成级联滤波器的低阶滤波器的个数。

步骤 106: 将预定义的低阶滤波器构造为上述级数的级联滤波器，通过上述级联滤波器进行插值运算，进入步骤 107;

在确定了级联滤波器的级数之后，从预定义的多个低阶滤波器中选择滤波器进行级联组成级联滤波器，其中，进行级联的低阶滤波器数量等于级联滤波器的级数；由于级联滤波器支持的缩放比例是组成级联的各低阶滤波器支持的缩放比例的乘积，所以，进行级联的低阶滤波器的缩放比例的乘积即为级联滤波器支持的缩放比例。如果多个预定义的低阶滤波器组成级联滤波器，则采用级联滤波器进行插值运算将图像依次通过组成级联滤波器的预定义的低阶滤波器来进行插值计算，在每个预定义的低阶滤波器中进行插值运算的方法与步骤 104相同，这样，可以实现上述预定义的低阶滤波器支持缩放比例的乘积的缩放比例。

步骤 107: 根据坐标映射的结果和插值运算的结果输出目标图像。

输出目标图像的方法可以为：根据步骤 102计算的原图像坐标在目标图像中的位置，和步骤 104或步骤 106计算的上述原图像坐标位置的图像在目标图像中的像素值输出图像。

上述实施例，通过预先定义的低阶滤波器构造级联滤波器，实际上提高了级联滤波器的抽头数目 ,从而采用具有较少抽头数的低阶滤波器组成级联滤波器仍然能够达到具有较多抽头数的高阶滤波器的处理效果，在不影响图像质量的前提下，由于低阶滤波器的硬件实现相对与高阶滤波器要简单很多，能够降低滤波器硬件实现的难度。在步骤 104中，选择一个低阶滤波器的方法可以为艮多种，下面就其中的两种方式进行说明：

选择一个低阶滤波器的方式一、假如预先定义的低阶滤波器是以组的形式定义，例如可以基于正弦窗的 sine函数定义，正弦窗的 sine函数公式如下面的公式 2所示：

其中， D为抽取参数， N为单旁瓣数。在预先定义的低阶滤波器组中，每组滤波器包括 16个滤波器系数，记为6^1*[111] [11][1^ ( 111=0〜6， n=0〜15 , k=0〜l l ); 其中， m表示滤波器的组数， n表示每组滤波器包含的滤波器的数量， k为抽头数；其中 m可以根据抽取参数 D或缩放比例因子 R确定， k由偏移位置 l6 = (x_h mod 16)决定。抽取参数 D和缩放比例因子 R与 m的对应关系如表 2所抽取参数 D和缩放比例因子 R与 m的对应关系

例如：当缩放比例因子 ^{= 0}'⁵和 = 104时，根据 R=o.₅可得出 m=3 , W x\6 = mod(104, 16) = 8 , 得到 k=8; 然后可以选择第 3组中抽头数为 8的低阶滤波器。

选择一个低阶滤波器的方式二、通过预先建立索引表，然后根据缩放比例因子查索引表的方法来实现。其中，上述索引表可以包括滤波器的标识和该滤波器支持的缩放比例；首先，根据缩放比例因子在索引表中查找上述缩放比例因子属于那个滤波器支持的缩放比例 ,然后根据上述查找到的滤波器支持的缩放比例确定滤波器的标识，得到滤波器的标识后可以确定滤波器；上述滤波器的标识可以为滤波器的地址、编号等。需要说明的是，一个滤波器具有固定的抽头数，上述滤波器可以对所有需要的缩放比例的图像进行处理的，只是，当需要缩放的比例大于上述滤波器能够较高质量处理图像的能力时，输出的图像质量会下降；在本发明实施例中所说的滤波器支持的缩放比例，可以理解为滤波器能够实现预定的处理质量时，能够支持的最大缩放比例；当需要的缩放比例因子小于滤波器支持的缩放比例，则可以选择该滤波器，若有多个滤波器支持的缩放比例大于需要的缩放比例因子时，则可以选择抽头数最少的滤波器，以减少硬件实现难度。后续实施例的说明中对此不再赞述。

步骤 105中，根据缩放比例因子和预定的范围确定级联滤波器的级数的方法可以有很多种。低阶滤波器器组成级联滤波器后，图像依次通过级联滤波器中的各个低阶滤波器，就可以实现上述各低阶滤波器支持缩放比例的乘积的缩放比例 ,即级联滤波器支持的缩放比例是组成级联的各低阶滤波器支持的缩放比例的乘积。通过低阶滤波器的级联增大了滤波器系数，根据测不准原理，信号在时域所持续的时间越长，则其频谱的局部分辨率越好，越能逼近理想的滤波器。因此，在图像缩放操作中，可以有效地防止由于频谱的混叠而造成的失真（如边缘锯齿现象），从而提高缩放后图像的主观质量。下面举例对级联滤波器的级数的确定方法进行说明：

当预定义的低阶滤波器支持相同的缩放比例时 ,根据缩放比例因子和预定的范围确定级联滤波器的级数可以为：

A1 , 以 k表示级联滤波器的级数，初始化级数为 k=2;

A2,根据级数 k,对缩放比例因子 R作开 k ：次次方方运运算算 ,，并并判判断断是否属于上述预定义的低阶滤波器支持的缩放比例（由于预定义的低阶滤波器支持的缩放比例在上述预定义的范围内 ,这里也可以为判断结果是否属于上述预定义的范围）；若否，进入 A3 , 若是，进入 A4;

A3 , 将级数。1 ( k=k+l ), 进入步骤 A2; A4, 确定当前的级数 k为级联滤波器的级数。当预定义的低阶滤波器支持的缩放比例为 2的整数次方时，根据缩放比例因子和预定的范围确定级联滤波器的级数可以为：计算以 2ⁿ为底的上述缩放比例因子的对数，其中 n为整数；确定大于或等于上述对数的整数为级联滤波器的级数。

若除第一级以外所有预先定义的低阶滤波器支持的缩放比例相同，例如除第一级以外预先定义的低阶滤波器支持的缩放比例为 2, 则^^据缩放比例因子和预定的范围确定级联滤波器的级数可以为：

B1 : 以 k表示级联滤波器的级数，初始化级联滤波器的级数为 k =2; 设定除第一级以外的其它级低阶滤波器的缩放比例为 2，以 Ri作为除第一级外的第 i 级低级滤波器的缩放比例，则 Ri = 2, i=2,3,... k; 若除第一级以外所有预定义的低阶滤波器支持的缩放比例为 N，则本步骤则可以设置 Ri=N, i=2,3,... k;

k

B2: 计算第一级低阶滤波器的缩放比例 Rl= R/Il^Ri ;

i=2

B3 : 判断各级低阶滤波器的缩放比例（这里的各级低阶滤波器的缩放比例包括第一级低阶滤波器的缩放比例和 Ri, i≡[2, k] )是否均属于 [1 , Rmax]; 若是，则转 B5; 若否，则转 B4;

B4: 增大滤波器的级联数目，将级数 k^ l ( k =k +l ), 转 B2;

B5: 确定级联滤波器的级数为 k。

当然，预定义的低阶滤波器可以支持相同的缩放比例，也可以支持不同的缩放比例。例如有 3个低阶滤波器，分别支持的缩放比例 R为 2、 4、 8, 那么它们构成级联滤波器时，级联滤波器可能支持的缩放比例为 R=2*4*8=64、 R=2*4=8、 R=2*8=16、 R=4*8=32, 此时，可以根据需要的缩放比例 R和低阶滤波器支持的缩放比例，直接确定需要哪些低阶滤波器才能实现需要的缩放比例，需要低阶滤波器的个数即为级联滤波器的级数，例如，当需要的缩放比例为 30, 则级联滤波器的缩放比例应当大于 30, 此时选择缩放比例为 4的低阶滤波器和缩放比例为 8的低阶滤波器，使得级联滤波器的缩放比例为 R=4*8=32。

上述实施例中，当缩放比例因子 R为 2的 p次方（ρ>1 ) 时，采用具有对称性的滤波器系数，会更利于降低实际的计算量，为本实施例的优选实施方式。实施例二

本实施例二与实施例一的区别在于，如图 2所示，上述步骤 102中的缩放比例因子不属于预定义的范围之后还可以执行以下步骤：

步骤 201 : 计算原图像的复杂度；

上述计算原图像的复杂度可以是：采用索贝尔对上述原图像进行运算得到梯度图。之后，若上述梯度图中超过设定阔值部分的比例低于预定比例，则上述原图像属于简单类型，否则，上述原图像属于复杂类型。

步骤 202:判断上述复杂度的原图像是否为简单类型，若是，进入步骤 203 , 若否，则进入步骤 105;

如果步骤 201中采用索贝尔对上述原图像进行运算得到梯度图，则若上述梯度图中梯度值超过设定阔值部分的比例低于预定比例，则上述原图像属于简单类型，否则，上述原图像属于复杂类型。当然采用其它方案来判断原图像的复杂度也是可以的，对此本发明实施例不作限定。

步骤 203: 从预定义的低阶滤波器中选择一个低阶滤波器，上述选择的一个低阶滤波器支持最接近于上述缩放比例因子的缩放比例；

步骤 204: 通过上述最接近的滤波器进行插值运算，然后进入步骤 107。本实施例通过对图像内容的分析，确定了图像的复杂度，并根据复杂度来确定是否构造级联滤波器，当图像缩放比例较大时，通过进一步分析图像的内容复杂度，对于内容简单的图像，直接采用抽头数目较少的预定义的低阶滤波器；对于内容复杂的滤波器，采用抽头数目较多的级联滤波器。因此，在图像缩放时，有效的保护了图像的高频信息，提高了图像的视觉质量。实施例三，如图 3所示，本发明实施例还提供了一种图像的缩放装置，包括：

比例因子计算单元 301 , 用于根据原图像和目标图像计算缩放比例因子；比例因子判断单元 302,用于判断上述比例因子计算单元 301计算的缩放比例因子是否属于预定义的缩放范围；级联滤波器构造单元 303 , 用于若比例因子判断单元 302判断结果为否，则根据缩放比例因子和上述预定的缩放范围确定级联滤波器的级数；根据确定的级联滤波器的级数，将预定义的低阶滤波器构成上述级数的级联滤波器；

坐标映射单元 304, 用于根据上述缩放比例因子对上述原图像进行坐标映射；

滤波器单元 306, 包括多个预定义的低阶滤波器，用于对原图像进行插值运算；

图像输出单元 305 ,用于根据坐标映射单元 304的坐标映射的结果和滤波器单元 306的插值运算的结果输出目标图像。

可选地，如图 4所示，上述装置，还可以包括：

复杂度计算单元 401 , 用于计算原图像的复杂度；

复杂度判断单元 402,用于判断上述复杂度的原图像是否为简单类型图像; 滤波器选择单元 403 , 用于上述复杂度判断单元 402判断结果为是，则从预定义的低阶滤波器中选择一个滤波器，选择的上述一个滤波器支持最接近于上述缩放比例因子的缩放比例；

上述级联滤波器构造单元 303 ,还用于若上述复杂度判断单元 402判断结果为否，则根据缩放比例因子和上述预定的缩放范围确定级联滤波器的级数；根据确定的级联滤波器的级数，将预定义的低阶滤波器单元构成上述级数的级联滤波器。

可选地，如图 5所示，上述复杂度计算单元 401可以包括：梯度图计算子单元 501 , 用于采用索贝尔对上述原图像进行运算得到梯度图；

上述复杂度判断单元 402, 具体用于若上述梯度图中梯度值超过设定阔值部分的比例低于预定比例，则确定上述原图像属于简单类型，否则，确定上述原图像属于复杂类型。

可选地，如图 6所示，上述滤波器单元 306支持相同的设定缩放比例时，上述级联滤波器构造单元 303包括：

初始化单元 3031 , 用于初始化级数为 2;

开方单元 3032, 用于对上述缩放比例因子作开级数次方运算，并判断开方后的结果是否属于上述预定义的滤波器支持的缩放比例，若否，则执行将级数加 1后再对上述缩放比例因子作开级数次方运算，直到开方后的结果属于上述预定义的滤波器支持的缩放比例；

第一级数确定单元 3033，用于在开级数次方后的结果属于上述预定义的滤波器支持的缩放比例时 , 确定此时的级数为级联滤波器的级数；

构造单元 3034, 用于根据确定的级联滤波器的级数，将预定义的低阶滤波器构成上述级数的级联滤波器。

可选地，如图 7所示，上述滤波器单元 306支持的缩放比例为 2的整数次方时；上述级联滤波器构造单元包括：

对数单元 3035，用于计算以 2的整数次方为底的上述缩放比例因子的对数；第二级数确定单元 3036，用于确定大于或等于上述对数的整数为上述级联滤波器的级数；

构造单元 3037, 用于根据确定的级联滤波器的级数，将预定义的低阶滤波器构成上述级数的级联滤波器。

上述实施例，通过预先定义的低阶滤波器构造级联滤波器，实际上提高了级联滤波器的抽头数目 ,从而采用具有较少抽头数的低阶滤波器组成级联滤波器仍然能够达到具有较多抽头数的高阶滤波器的处理效果，在不影响图像质量的前提下，由于低阶滤波器的硬件实现相对与高阶滤波器要简单很多，能够降低滤波器硬件实现的难度。滤波器的级联内在的增大了滤波器系数的长度，根据测不准原理，信号在时域所持续的时间越长，则其频谱的局部分辨率越好，越能逼近理想的滤波器，因此，在图像缩放操作中，滤波器的级联能够有效的防止由于频谱的混叠而造成的失真（如边缘锯齿现象），提高了图像的视觉质量。

另外，在构造级联滤波器之前，本方案通过对图像内容的分析，确定了图像的复杂度，并根据复杂度来确定是否构造级联滤波器，当图像缩放比例较大时，通过进一步分析图像的内容复杂度，对于内容简单的图像，直接采用抽头数目较少的预定义的低阶滤波器；对于内容复杂的滤波器，采用抽头数目较多的级联滤波器。因此，在图像缩放时，有效的保护了图像的高频信息，提高了图像的视觉质量。实施例四，作为实施例三的一个具体的说明，本实施例给出了更伴细的说明，可以如图 4所示：

其中比例因子计算单元 301，用于完成输入与输出图像之间缩放比例的计算，比例因子判断单元 302, 用于判断其是否属于预先定义的缩放比例的范围。设原始输入图像的格式为 Win x Hin, 输出图像格式为 Wout x Hout, 其中， Win 为输入图像的宽度、 Hin为输入图像的高度、 Wout为输出图像的宽度、 Hout为输出图像的高度，则计算图像的缩放比例因子：

RW= Win/Wout, RH= Hin/Hout (图像放大时1 <1，缩小时1 >1 )

设定两个标志位 Flag— H, Flag— V。如果 RW G [1 , Rmax] , 则 Flag— H=l，否则 Flag— H=0 , 对 Flag— V进行相同处理。

复杂度计算单元 401和复杂度判断单元 402,用于根据图像的内容以及缩放比例完成图像的分类。在图像缩放操作时，采用低通滤波器对图像进行抗混叠预滤波。由于在图像中高频成份越多 ,则在重采样时越容易造成图像频谱混叠，所以对滤波器的带宽控制要求也越严格，故，需要抽头数相对较多的滤波器；如果图像内容比较平滑，为了减少滤波操作时间 ,可以降低滤波器的抽头数目 , 采用通带宽度较大的滤波器进行处理。

在该单元中，采用索贝尔（Sobel )算子对图像进行处理。

-1 0 1 -1 -2 -1

Sobelh=(l/8)* -2 0 2 Sobelv=(l/8)* 0 0 0

-1 0 1 1 2 1 如果 Flag— H=l，采用 Sobdh模板操作整幅图像，得到图像的水平梯度图；同理，如果 Flag— V=l，则用 Sobelv得到图像的垂直梯度图。为了排除噪声的影响，设定阔值 T1 , 如果梯度大于 T1 , 则置为 1 , 否则置为 0。计算在水平梯度与垂直梯度图中，值为 1的象素点的个数占整幅图像的百分比 percentageh与 percentagev。同时考虑到缩放比例的影响，如果缩放比例越大，则高频成份的影响越大，因此定义图像的水平 /垂直复杂度为：

Comh=RW X percentageh， Comv = RH ^χ percentagev;

设定阔值 Τ2, 如果 Comh>T2, 则标定图像水平方向复杂；如果 Comv>T2, 则标定图像垂直方向复杂。

级联滤波器构造单元 303 , 用于当图像水平或垂直方向复杂，且缩放比例因子比较大时（缩放比例因子不在预定义范围之内），就需要对图像进行级联滤波处理，构造级联滤波器。

滤波器选择单元 403 , 当图像的缩放比例满足预先定义的范围（ Flag— H=0 和 /或 Flag— V=0 ), 或者图像在水平方向和 /或垂直方向不复杂时，滤波器选择单元 403根据图像的缩放比例 R, 在预先定义的滤波器中选择合适的滤波器对图像进行缩放处理。如果图像的缩放比例超出了预定义的范围（Flag— H=l和 / 或 Flag— V=l )，但在复杂度判断单元 402中判定水平或垂直方向内容比较简单时，先将图像的缩放比例设定为 Rmax, 然后再据此选择所需的滤波器。

滤波器单元 306，用于对图像进行滤波操作（也称为插值运算）；通过滤波器选择单元 403确定的水平下采样、垂直下采样的滤波器，分别对输入图像进行水平下采样、垂直下采样。由于水平下采样、垂直下采样操作的可分离性，因此可以先进行水平下采样和垂直下采样操作的顺序不影响本发明实施例的实现。

另外，在构造级联滤波器之前，本方案通过对图像内容的分析，确定了图像的复杂度，并根据复杂度来确定是否构造级联滤波器，当图像缩放比例较大时，通过进一步分析图像的内容复杂度，对于内容简单的图像，直接采用抽头数目较少的预定义的低阶滤波器；对于内容复杂的滤波器，采用抽头数目较多的级联滤波器。因此，在图像缩放时，有效的保护了图像的高频信息，提高了图像的视觉质量。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是存储器（RAM )、内存、只读存储器（ROM )、电可编程 ROM、电可擦除可编程 ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、 CD-ROM, 或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

以上对本发明实施例所提供的一种图像的缩放方法和装置进行了详细介例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims

权利要求

1、一种图像的缩放方法，其特征在于，包括：

根据原图像和目标图像计算缩放比例因子；

根据缩放比例因子进行坐标映射，确定所述原图像和目标图像的位置对应关系；

当所述缩放比例因子不属于预定的缩放范围时 ,根据缩放比例因子和所述预定的缩放范围确定级联滤波器的级数；

根据确定的级联滤波器的级数，将预定义的低阶滤波器构造为所述级数的级联滤波器；

通过构造的级联滤波器进行插值运算，并根据坐标映射的对应关系和插值运算的结果输出目标图像。
2、根据权利要求 1所述方法，其特征在于，所述当所述缩放比例因子不属于预定的缩放范围时，所述方法还包括：

计算原图像的复杂度；

若根据所述复杂度判断原图像是简单类型的图像时，则从预定义的低阶滤波器中选择一个滤波器，其中，选择的所述一个滤波器支持最接近于所述缩放比例因子的缩放比例；根据所述缩放比例因子进行坐标映射，通过选择的所述一个滤波器进行插值运算，并根据坐标映射的对应关系和插值运算的结果输出目标图像；

若根据所述复杂度判断原图像是复杂类型的图像时，则根据缩放比例因子和所述预定的缩放范围确定级联滤波器的级数；根据确定的级联滤波器的级数，将预定义的低阶滤波器构造为所述级数的级联滤波器；通过构造的级联滤波器进行插值运算，并根据坐标映射的对应关系和插值运算的结果输出目标图像。
3、根据权利要求 2所述方法，其特征在于，所述计算原图像的复杂度，根据所述复杂度判断原图像是否为简单类型的图像包括：

采用索贝尔对所述原图像进行运算得到梯度图；

判断所述梯度图中超过设定阔值部分的比例是否低于预定比例；如果所述梯度图中超过设定阔值部分的比例低于预定比例，则所述原图像属于简单类型；否则，所述原图像属于复杂类型。
4、根据权利要求 1至 3任意一项所述方法，其特征在于，所述根据缩放比例因子和所述预定的缩放范围确定级联滤波器的级数包括：

A1 , 初始化级数为 2;

A2, 对所述缩放比例因子作开级数次方运算，并判断开方后的结果是否属于所述预定义的滤波器支持的缩放比例，若否则将级数加 1 , 重复执行步骤 A2直到开方后的结果属于所述预定义的滤波器支持的缩放比例 , 执行 A3;

A3 , 确定 A2中的级数为级联滤波器的级数；其中，所述预定义的低阶滤波器支持相同的设定缩放比例；或者 ,

计算以 2的整数次方为底的所述缩放比例因子的对数；确定大于或等于所述对数的整数为所述级联滤波器的级数；其中，所述预定义的滤波器支持的缩放比例为 2的整数次方。
5、一种图像的缩放装置，其特征在于，包括：

比例因子计算单元，用于根据原图像和目标图像计算缩放比例因子；比例因子判断单元，用于判断所述缩放比例因子是否属于预定义的缩放范围；

滤波器单元，包括多个预定义的低阶滤波器，用于对原图像进行插值运算；级联滤波器构造单元，用于若比例因子判断单元判断结果为否，则^^据缩放比例因子和所述预定的缩放范围确定级联滤波器的级数；根据确定的级联滤波器的级数，将预定义的低阶滤波器构成所述级数的级联滤波器；

坐标映射单元，用于根据所述缩放比例因子对所述原图像进行坐标映射；图像输出单元，用于根据坐标映射的对应关系和插值运算的结果输出目标图像。
6、根据权利要求 5所述装置，其特征在于，还包括：

复杂度计算单元，用于计算原图像的复杂度；

复杂度判断单元 , 用于根据所述复杂度判断原图像是否为简单类型图像；滤波器选择单元，用于所述复杂度判断单元判断结果为是，则从所述滤波器单元的低阶滤波器中选择一个滤波器，选择的所述一个滤波器支持最接近于所述缩放比例因子的缩放比例；所述级联滤波器构造单元，还用于若所述复杂度判断单元判断结果为否，则根据缩放比例因子和所述预定的缩放范围确定级联滤波器的级数；根据确定的级联滤波器的级数，将预定义的低阶滤波器单元构成所述级数的级联滤波器。
7、根据权利要求 6所述装置，其特征在于，

所述复杂度计算单元，具体用于采用索贝尔对所述原图像进行运算得到梯度图；

所述复杂度判断单元，具体用于若所述梯度图中梯度值超过设定阔值部分的比例低于预定比例，则确定所述原图像属于简单类型，否则，确定所述原图像属于复杂类型。

8、根据权利要求 5至 7任意一项所述装置，其特征在于，当所述滤波器单元支持相同的设定缩放比例时 , 所述级联滤波器构造单元包括：

初始化单元，用于将级数初始化为 2;

开方单元，用于对所述缩放比例因子作开级数次方运算，并判断开方后的结果是否属于所述预定义的滤波器支持的缩放比例，若否，则执行将级数加 1 后再对所述缩放比例因子作开级数次方运算，直到开方后的结果属于所述预定义的滤波器支持的缩放比例；

第一级数确定单元，用于在开级数次方后的结果属于所述预定义的滤波器支持的缩放比例时 , 确定此时的级数为级联滤波器的级数；

构造单元，用于根据确定的级联滤波器的级数，将预定义的低阶滤波器构成所述级数的级联滤波器。
9、根据权利要求 5至 7任意一项所述装置，其特征在于，当所述滤波器单元支持的缩放比例为 2的整数次方时，所述级联滤波器构造单元包括：

对数单元，用于计算以 2的整数次方为底的所述缩放比例因子的对数；第二级数确定单元，用于确定大于或等于所述对数的整数为所述级联滤波器的级数；

构造单元，用于根据确定的级联滤波器的级数，将预定义的低阶滤波器构成所述级数的级联滤波器。