CN102647607A - 一种对3d half格式图像进行插值的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种对3D HALF格式图像进行插值的方法，通过引入分段函数，插值点的像素值的确定根据图像在插值点处连续度在分段函数中选取合适的插值点像素值计算公式。本发明克服了现有技术3D HALF格式图像插值方法中最邻近插值法导致左右眼图像颗粒感严重，双线性插值法导致左右眼图像严重高频退化、图像模糊的缺陷。通过本发明处理后左右眼图像的放大效果较好的保留图像各频段信息，使边缘更锐化、细节更清晰，基本达到了双三次插值算法处理后的图像效果，且运算量小，易于硬件实现。

Description

一种对3D HALF格式图像进行插值的方法

技术领域

本发明属于数字图像处理与视频显示技术领域，更为具体地讲，涉及一种对3D HALF格式图像进行插值的方法。 

背景技术

3D HALF格式使一幅图像包含两幅图像的信息，分别用于3D视频中的左眼图像和右眼图像。但分离后的左右眼图像像素大小为原始3D HALF格式图像的一半，不满足视频显示要求，所以需要对分离后的左右眼图像进行插值放大。 

图像插值是3D HALF格式图像处理中最重要的技术之一，常用的图像插值方法有最邻近插值法、双线性插值法、双三次插值法等。 

1、最邻近插值法 

最邻近插值法插值简单、速度快，但放大后的图像存在颗粒感严重、画面模糊等问题。 

2、双线性插值法 

双线性插值会损失高频部分信息，造成图像的模糊。 

3、双三次插值法 

双三次插值较好的保留图像高频信息，边缘更锐化、细节更清晰，但运算量大，不易于硬件实现。 

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种对3D HALF格式图像进行插值的方法，能对3D HALF格式图像插值处理，较好的保留图像各频段信息，使边缘更锐化、细节更清晰。 

为实现上述目的，本发明对3D HALF格式图像进行插值的方法，其特征在于，包括以下步骤： 

（1）、根据3D HALF格式图像的数据规则，对其进行左右眼图像分离，得到M/2×N或M×N/2大小的左右眼图像，其中，M、N分别是3D HALF格式图像 水平、垂直分辨率； 

（2）、对于M/2×N的左右眼图像，进行水平方向插值，在左右眼图像中，获取插值点前1、2两个像素点的像素值以及插值点后1、2两个像素点的像素值； 

对于M×N/2大小的左右眼图像，进行垂直方向插值，在左右眼图像中，获取插值点上1、2两个像素点的像素值以及插值点下1、2两个像素点的像素值； 

将前述的插值点前或上1、2两个像素点的像素值记为P_-1、P_-2，将插值点后或下1、2两个像素点的像素值记为P₊₁、P₊₂； 

（3）、计算插值点处连续度Ser： 

$\mathrm{Ser}=\left|\frac{P_{+1}-P_{-1}}{2}\right|$

（4）、根据以下分段函数，计算插值点的像素值P： 

其中，阈值1、阈值2根据经验值获得，0<阈值1且阈值1<阈值2。 

本发明的发明目的是这样实现的： 

本发明对3D HALF格式图像进行插值的方法，通过引入分段函数，插值点的像素值的确定根据图像在插值点处连续度在分段函数中选取合适的插值点像素值计算公式。本发明克服了现有技术3D HALF格式图像插值方法中最邻近插值法导致左右眼图像颗粒感严重，双线性插值法导致左右眼图像严重高频退化、图像模糊的缺陷。通过本发明处理后左右眼图像的放大效果较好的保留图像各频段信息，使边缘更锐化、细节更清晰，基本达到了双三次插值算法处理后的图像效果，且运算量小，易于硬件实现。 

附图说明

图1是本发明对3D HALF格式图像进行插值的方法一种具体实施方式原理框图； 

图2是水平插值处理的示意图； 

图3是本发明对3D HALF格式图像进行插值的方法一种具体实施方式的流程 图。 

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行描述，以便本领域的技术人员更好地理解本发明。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会淡化本发明的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。 

图1是本发明对3D HALF格式图像进行插值的方法一种具体实施方式原理框图。 

在本实施中，如图1所示，在实现左右眼图像插值过程中，首先对3D HALF格式图像进行左右眼图像分离，根据3D HALF格式的种类选择进行水平方向插值或垂直方向插值，实质是将二维信号作一维方向上的插值运算。 

3D HALF格式图像大小为M×N，分离成两幅大小为M/2×N或M×N/2的左右眼图像，插值放大使其大小为M×N。 

1、分离3D HALF格式图像的左右眼图像，得到具体步骤如下： 

在左右（SIDE BY SIDE）格式中，图像的左半部分为左眼图像数据，右半部分为右眼图像数据；隔行（LINE BY LINE）格式分为水平方向（Horizontal）和垂直方向（Vertical），水平方向时，奇数行为左眼数据，偶数行为右眼数据，垂直方向时，奇数列为左眼数据，偶数列为右眼数据；隔点（PIXEL BY PIXEL）格式中，奇数行的奇数列为左眼数据，偶数列为右眼数据，偶数行的奇数列为右眼数据，偶数行为左眼数据。按上述规则提取左右眼图像数据，即左右眼图像分离后即得到大小为M/2×N或M×N/2的左眼图像和右眼图像。 

对于左右（SIDE BY SIDE）格式、水平方向隔行（LINE BY LINE）格式的3D HALF图像，分离后得到大小为M/2×N的左眼图像和右眼图像；而垂直方向隔行（LINE BY LINE）格式的3D HALF图像，分离后得到大小为M×N/2的左眼图像和右眼图像；隔点（PIXEL BY PIXEL）格式依据逐行或逐列分离可到大小为M/2×N或M×N/2的左眼图像和右眼图像。 

2、获取插值点所需像素点的像素值 

一幅3D HALF格式图像中包含左眼图像数据和右眼图像数据，4种不同HALF格式图像的左右眼图像数据分布不同，因本发明的插值方法需要4个像素点，进行水平方向插值时，采用水平方向4个像素点作为参考点来计算插值点， 需要使用一行的左右眼图像数据；进行垂直方向插值时，采用垂直方向4个像素点作为参考点，需要使用存储四行的左右眼图像数据。 

对于水平插值来说，如图2所示，在左右眼图像中，获取插值点P’前1、2两个像素点，即像素点P_-1、P_-2的像素值P_-1、P_-2以及插值点后1、2两个像素点，即像素点P₊₁、P₊₂的像素值P₊₁、P₊₂。 

对于垂直插值来说，在左右眼图像中，获取插值点P’上1、2两个像素点，即像素点P_-1、P_-2的像素值P_-1、P_-2以及插值点下1、2两个像素点，即像素点P₊₁、P₊₂的像素值P₊₁、P₊₂。 

3、计算插值点P’处连续度Ser： 

$\mathrm{Ser}=\left|\frac{P_{+1}-P_{-1}}{2}\right|$

结合图2，可以看出，连续度Ser为相邻两个像素点，即前后或上下像素点P_-1、P₊₁像素值之差，差值越小，表明左右眼图像越平滑，处于低频段，差值越大，表面左右眼图像细节较多，处于高频段。 

4、根据以下分段函数，计算插值点的像素值P： 

其中，阈值1、阈值2根据经验值获得，0<阈值1且阈值1<阈值2。 

图像数据是千变万化的，在频域上可分为低频段、中频段、高频段。低频段的图像较平滑，双二次插值法，即P＝(P₊₁+P_-1)/2就能使左右眼图像插值后接近原图像的平滑度。中频段的图像细节较多，使用双三次插值法，即-0.125×P₊₂+0.625×P₊₁+0.625×P_-1-0.125×P_-2可较好的保留图像细节信息。高频段的图像多为轮廓、边界，使用最邻近插值法，即P＝P₊₁或P_-1，可避免边界模糊。 

在本发明中，利用连续度Ser和阈值1、阈值2来判断插值点处于低频段、中频段或高频段，即连续度Ser小于阈值1，处于低频段，连续度Ser大于等于阈值1且小于阈值2，处于中频段，连续度Ser大于阈值2，处于高频段。 

在本发明中，在左右眼图像中，对于水平方向插值，插值点P’前或后只有一个像素点的情形，以及对于垂直方向插值，插值点P’上或下只有一个像素点的情形，插值点的像素值P＝(P₊₁+P_-1)/2；对于水平方向插值，插值点P’前或后有 没有像素点的情形，以及对于垂直方向插值，插值点P’上或下没有像素点的情形，插值点的像素值P等于存在的相邻像素点的像素值。 

图3是本发明对3D HALF格式图像进行插值的方法一种具体实施方式的流程图。 

下面以左右（SIDE BY SIDE）格式的3D HALF格式图像的插值进行说明。 

如图3所示，首先输入3D HALF格式图像，然后在进行左右眼图像分离时，直接将左半部分的左眼图像数据分离出来，得到大小为M/2×N左眼图像，将右半部分的右眼图像数据分离出来，得到大小为M/2×N右眼图像。 

接下来对左右眼图像进行插值，在此，以左眼图像为例进行说明，右眼图像的插值方法相同。 

在本实施例中，在左眼图像中像素点P(i，j)之后为插值点P’(i，j)，i=1,2,…,M/2，j＝1,2,…,N/2。则插值点P’(i，j)前1、2两个像素点，即像素点P_-1、P_-2为左眼图像中像素点P(i，j)、P(i-1，j)，对应像素值为P_-1=P(i,j)、P_-2=P(i-1,j)；后1、2两个像素点，即像素点P₊₁、P₊₂为左眼图像中像素点P(i+1,j)、P(i+2，j)，对应像素值为P₊₁=P(i+1,j)、P₊₂=P(i+2,j)。 

计算插值点P’处连续度Ser： 

$\mathrm{Ser}=\left|\frac{P_{+1}-P_{-1}}{2}\right|=\left|\frac{P(i+1,j)-P(i,j)}{2}\right|$

计算插值点的像素值P： 

其中，阈值1、阈值2根据经验值获得，0<阈值1且阈值1<阈值2。 

对应插值点P’(1，j)前只有一个像素点的情形，插值点的像素值P=(P₊₁+P_-1)/2=(P(2,j)+P(1,j))/2；插值点P’((M/2)-1，j)后只有一个像素点的情形，插值点的像素值P=(P₊₁+P_-1)/2=(P(M/2,j)+P(((M/2)-1),j))/2。 

对于插值点P’（M/2，j）后有没有像素点的情形，插值点P’（M/2，j）的像素值P等于存在的相邻像素点的像素值，即P(M/2,j)。 

最后检查是否完成所有插值点插值，如完成，则结束，否则进行下一插值点的插值。 

以上左右（SIDE BY SIDE）格式的3D HALF格式图像的插值进行了说明，其他三种格式图像的插值类似，在此不再赘述。 

通过实验验证：经本发明处理过的图像比使用单一插值算法的图像有明显改善，总体效果与双三次插值相当，但运算量远低于双三次插值运算。 

尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。 

Claims (2)

1.一种对3D HALF格式图像进行插值的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）、根据3D HALF格式图像的数据规则，对其进行左右眼图像分离，得到M/2×N或M×N/2大小的左右眼图像，其中，M、N分别是3D HALF格式图像水平、垂直分辨率；

（2）、对于M/2×N的左右眼图像，进行水平方向插值，在左右眼图像中，获取插值点前1、2两个像素点的像素值以及插值点后1、2两个像素点的像素值；

对于M×N/2大小的左右眼图像，进行垂直方向插值，在左右眼图像中，获取插值点上1、2两个像素点的像素值以及插值点下1、2两个像素点的像素值；

将前述的插值点前或上1、2两个像素点的像素值记为P_-1、P_-2，将插值点后或下1、2两个像素点的像素值记为P₊₁、P₊₂；

（3）、计算插值点处连续度Ser：

$\mathrm{Ser}=\left|\frac{P_{+1}-P_{-1}}{2}\right|$

（4）、根据以下分段函数，计算插值点的像素值P：

其中，阈值1、阈值2根据经验值获得，0<阈值1且阈值1<阈值2。

2.根据权利要求1所述的对3D HALF格式图像进行插值的方法，其特征在于，在左右眼图像中，对于水平方向插值，插值点P’前或后只有一个像素点的情形，以及对于垂直方向插值，插值点P’上或下只有一个像素点的情形，插值点的像素值P＝(P₊₁+P_-1)/2；对于水平方向插值，插值点P’前或后有没有像素点的情形，以及对于垂直方向插值，插值点P’上或下没有像素点的情形，插值点的像素值P等于存在的相邻像素点的像素值。

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