CN103546664A - 转换图像分辨率的方法和装置以及具有该装置的电子装置 - Google Patents

转换图像分辨率的方法和装置以及具有该装置的电子装置 Download PDF

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CN103546664A CN201310286639.6A CN201310286639A CN103546664A CN 103546664 A CN103546664 A CN 103546664A CN 201310286639 A CN201310286639 A CN 201310286639A CN 103546664 A CN103546664 A CN 103546664A
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Abstract

一种转换图像分辨率的方法和装置以及具有该装置的电子装置，其中，所述方法包括：将低分辨率图像转换为高分辨率图像；通过补偿高分辨率图像的图像质量来产生第二高分辨率图像；通过使用关于包括在低分辨率图像中的特定区域的信息，选择性地补偿被包括在第二高分辨率图像中并与所述特定区域相应的区域。

Description

转换图像分辨率的方法和装置以及具有该装置的电子装置
本申请要求于2012年7月9日提交到韩国知识产权局的第10-2012-0074294号韩国专利申请的优先权，该申请的公开在此通过引用全部包含于此。
背景技术
示例性实施例涉及一种图像分辨率转换技术。更具体地讲，示例性实施例涉及一种用于增强细节和锐度以及有效地移除包括在从低分辨率图像转换而来的高分辨率图像中的视觉伪影的方法和装置。
最近，支持全高清晰度（FHD）分辨率或超高清晰度（UHD）分辨率的显示器已变得普及。然而，使用标准清晰度（SD）分辨率或高清晰度（HD）分辨率来制作现有技术的广播或电影的内容。由于高分辨率图像的制作成本比低分辨率图像的制作成本更昂贵，因此，仍然制作低分辨率图像。
当用户试图通过高分辨率电视观看低分辨率图像时，低分辨率图像需要被扩大（即，转换）为高分辨率图像。另外，随着小型电子装置（即，智能电话）的开发，小型电子装置提供将低分辨率图像扩大（即，转换）为高分辨率图像的功能。
一旦低分辨率图像被扩大或转换为高分辨率图像，就会出现各种问题。例如，在对角线的边缘处会出现锯齿或者在边缘周围处发生振荡(ringing)。另外，当高频分量被添加或增强以提高图像质量时，在低频分量区域中出现噪声。另外，由于慢边缘改变而使清晰度恶化，并且当高频分量被消除时图像的细节被削弱。
发明内容
示例性实施例的一方面指向一种用于转换图像分辨率的方法，所述方法包括：将低分辨率图像转换为高分辨率图像；通过补偿高分辨率图像的图像质量来产生第二高分辨率图像；通过使用包括在低分辨率图像中的第一区域的信息，选择性地补偿包括在第二高分辨率图像中并与第一区域相应的第二区域。
在转换时，低分辨率图像可通过使用线性差值被转换为高分辨率图像。
在产生第二高分辨率图像时，可移除包括在高分辨率图像中的视觉伪影，以产生第一高分辨率图像；可增强第一高分辨率图像的细节和清晰度，以产生第二高分辨率图像。
在移除视觉伪影时，包括：可移除包括在高分辨率图像中的振荡，并可抑制包括在移除振铃的高分辨率图像中的锯齿，以产生第一高分辨率图像。
在移除振铃时，可通过将包括在高分辨率图像中的像素中的处理像素的值钳制在与所述处理像素相邻的低分辨率图像的每个像素的最小值和最大值之间的范围，来移除振荡。
在抑制锯齿时，可检测包括在移除振荡的高分辨率图像中的边缘的方向，可通过将沿检测到的方向上的、包括在移除振铃的高分辨率图像的像素中的处理像素的值和在像素当中的所述处理像素的周边像素的每个值进行混合来抑制锯齿。
在增强细节和锐度时，可对包括在第一高分辨率图像中的纹理部分的高频分量进行采样，可计算包括在第一高分辨率图像中的边缘部分的平均梯度补偿值，可通过使用采样的高频分量和平均梯度补偿值来调整细节和锐度。
可并行执行对高频分量的采样和平均梯度补偿值的计算。在对高频分量进行采样时，可对第一高分辨率图像进行低通滤波，可对第一高分辨率图像上进行高通滤波，可计算低通滤波后的第一高分辨率图像和高通滤波后的第一高分辨率图像之间的差，以对高频分量进行采样。
在计算平均梯度补偿值时，可通过将多个方向中的每个方向的边缘的一阶导数值和二阶导数值进行组合来计算梯度补偿值，可通过对多个方向中的每个方向的梯度补偿值求平均来计算平均梯度补偿值。
调整细节和锐度的步骤可通过从第一高分辨率图像减去高频分量和平均梯度补偿值来调整细节和锐度。
在选择性地补偿第二区域时，包括：可产生指示第一区域中是否出现失真的信息，并可基于所述信息输出第二区域或钳制的第二区域。所述失真可包括噪声或振荡。
在产生所述信息时，可将相邻于高分辨率图像的处理像素并包括在第一区域中的多个像素之间的每个亮度差值与参考亮度值进行比较，并可计算与比较结果相应的计数值，可根据将计数值与参考计数值进行比较的结果，产生指示处理像素是否被包括在第一区域中的信息。
图像分辨率转换方法可被存储在写入在计算机程序中并由计算机读取的记录介质中。
另一示例性实施例的一方面指向一种用于转换图像分辨率的装置，所述装置包括：分辨率转换电路，可将低分辨率图像转换为高分辨率图像；图像质量补偿电路，可通过补偿高分辨率图像的图像质量来产生第二高分辨率图像；补偿电路，可通过使用包括在低分辨率图像中的第一区域的信息，选择性地补偿包括在第二高分辨率图像中并与第一区域相应的第二区域。
另一示例性实施例的一方面指向一种电子装置，所述电子装置包括：存储器和可处理从所述存储器输出的低分辨率图像的低分辨率转换装置。
所述图像分辨率转换装置可包括：分辨率转换电路，将低分辨率图像转换为高分辨率图像；图像质量补偿电路，通过补偿高分辨率图像的图像质量来产生第二高分辨率图像；补偿电路，通过使用包括在低分辨率图像中的第一区域的信息，选择性地补偿包括在第二高分辨率图像中并与第一区域相应的第二区域。所述电子装置可在TV、3D TV中实现。所述电子装置可在智能电话或平板个人计算机（PC）中实现。
另一示例性实施例的一方面指向一种转换图像分辨率的方法，所述方法包括：将低分辨率图像转换为高分辨率图像，产生针对低分辨率图像的出现失真的第一区域的信息，并通过使用低分辨率图像中出现失真的第一区域的信息来产生补偿失真的图像。
附图说明
图1是根据示例实施例的图像分辨率转换装置的框图。
图2是用于解释图1中所示的振荡移除电路的操作的概念图；
图3是图1中所示的振荡移除电路的框图；
图4是用于解释图1中所示的锯齿抑制电路的操作的概念图；
图5A至图5H是用于解释图1中所示的锯齿抑制电路的边缘方向检测操作的概念图；
图6A至图6H是用于解释图1中所示的锯齿抑制电路的锯齿抑制操作的概念图；
图7是图1中所示的锯齿抑制电路的框图；
图8是图1中所示的细节增强电路的框图；
图9A至图9D是用于解释图1中所示的细节增强电路的操作的概念图；
图10A至图10E是用于解释图1中所示的锐度增强电路的操作的概念图；
图11是用于解释计算图1中所示的锐度增强电路的平均梯度补偿值的方法的概念图；
图12是图1中所示的锐度增强电路的框图；
图13A和图13B是用于解释图1中所示的图产生电路的操作的概念图；
图14是图1中所示的图产生电路的电路图；
图15A和图15B是用于解释图1中所示的失真补偿电路的操作的概念图；
图16是图1中所示的失真补偿电路的电路图；
图17是描绘包括图1中所示的图像分辨率转换装置的电子装置的示例实施例的框图；
图18是描绘包括图1中所示的图像分辨率转换装置的电子装置的另一示例实施例的框图；
图19是用于解释图1中所示的图像分辨率转换装置的操作的流程图。
具体实施方式
示例性实施例的低分辨率图像LRI是相比于高分辨率图像HRIF具有相对较低的分辨率的图像。另外，对于特定区域的补偿调整包括在所述特定区域中的像素的每个值（例如，亮度、RGB值或YCbCr值）。
图1是根据示例实施例的图像分辨率转换装置的框图。参照图1，图像分辨率转换装置100包括分辨率转换电路110、图像质量补偿电路112和补偿电路114。
作为图像处理装置的示例，图像分辨率转换装置100可在系统级芯片中实现。分辨率转换电路110可将低分辨率图像LRI转换为高分辨率图像HRI。因此，分辨率转换电路110可执行向上采样器的功能。低分辨率图像LRI可被存储在第一线存储器101中。
例如，低分辨率图像LRI可以是RGB格式、YUV格式、YCoCg格式或YCbCr格式的图像。
分辨率转换电路110可通过使用线性插值（例如，双线性插值或双三次插值）放大低分辨率图像LRI（例如，将低分辨率图像LRI转换为高分辨率图像HRI）。
例如，根据双线性插值，处理像素（例如，高分辨率图像HRI的像素）的值可通过使用最靠近于所述处理像素的低分辨率图像LRI的四个像素的每个值来被插值。处理像素（例如，高分辨率图像HRI的像素）的值通过使用最靠近于所述处理像素的低分辨率图像的16个像素的每个值来被插值。这里，4或16是为了方便起见所用的示例性地公开的数字。
因此，基于双三次插值产生的高分辨率图像的图像质量可优于基于双线性插值产生的高分辨率图像的图像质量。
图像质量补偿电路112包括视觉伪影消除电路120和图像质量增强电路130。
视觉伪影消除电路120可通过消除包括在高分辨率图像HRI中的视觉伪影来产生第一高分辨率图像HRI1。这里，视觉伪影可包括：振荡伪影（下下文中，“振荡”）和锯齿伪影（在下文中，“锯齿”）。
视觉伪影消除电路120包括：振荡消除电路122，用于消除包括在高分辨率图像HRI1中的振荡；锯齿抑制电路124，用于通过抑制包括在消除振荡后的高分辨率图像HRI′中的锯齿来产生第一高分辨率图像HRI1。消除振荡后的高分辨率图像HRI′可被存储在第二线存储器123中。
图2是用于解释图1中所示的振荡消除电路的操作的概念图。图3是图1中所示的振荡消除电路的框图。当低分辨率图像LRI被放大或转换为高分辨率图像HRI时，在高分辨率图像HRI内的边缘周围出现弱的振荡。
参照图2，当从一维视点查看时，高分辨率图像HRI的处理像素PH1的值通过使用低分辨率图像LRI的两个像素PL1和PL2的每个值来被插值。值可指示亮度。然而，当从二维视点查看时，高分辨率图像HRI的处理像素（Phi，i=1）通过使用低分辨率图像LRI的四个像素Pleft_top、Pright_top、Pleft_bottom和Pright_bottom的每个值来被插值。这里，由于高分辨率图像HRI的处理像素PH1的值会出现振荡。
当从一维视点查看时，高分辨率图像HRI的处理像素PH1的值被钳制在低分辨率图像LRI的两个像素PL1和PL2的最大值和最小值范围之间（即，最大值）。这里，PHi'指示具有钳制的值的处理像素。
例如，最大/最小值检测电路122-1从每个像素PL1和PL2的值检测最大值和最小值，并将检测到的最大值和检测到的最小值输出到固定电路122-2。固定电路122-2将处理像素PH1的值钳制到从最大/最小值检测单元122-1输出的最大值和最小值的范围（例如，最大值）。然而，当从二维视点查看时，根据下面的等式1来钳制高分辨率图像HRI的处理像素PH1的值。
[等式1]
Pmin=最小(Pleft_top,Pright_top,Pleft_bottom,Pright_bottom)
Pmax=最大(Pleft_top,Pright_top,Pleft_bottom,Pright_bottom)
PHi=钳制(PHi,Pmin,Pmax)
最大/最小值检测电路122-1从每个像素Pleft_top,Pright_top,Pleft_bottom,Pright_bottom的值检测最大值和最小值，并将检测到的最大值和检测到的最小数输出到固定电路122-2。固定电路122-2将处理像素PH1的值钳制为从最大/最小值检测电路122-1输出的最大值和最小值之间的范围。
当从一维视点查看时，高分辨率图像HRI的处理像素Phi(i=2)的值通过使用低分辨率图像LRI的两个像素PL2和PL3的每个值来被插值。处理像素PH2的值的范围在在两个像素PL2和PL3的最大值和最小值之间，因此处理像素PH2的值保持不变。
当从一维视点查看时，高分辨率图像HRI的处理像素Phi(i=3)的值通过使用低分辨率图像LR1的两个像素PL3和PL4的每个值来被插值。
然而，当从二维视点查看时，高分辨率图像HRI的处理像素Phi(i=3)的值通过使用低分辨率图像LRI的四个像素Pleft_top,Pright_top,Pleft_bottom,Pright_bottom的每个值来被插值。这里，由于高分辨率图像HRI的处理像素PH3的值会出现振荡。
当从一维视点查看时，高分辨率图像HRI的处理像素PH3的值被钳制为低分辨率图像LRI的两个像素PL3和PL4的最大值和最小值之间的范围（即，最小值）。然而，当从二维视点查看时，高分辨率图像HRI的处理像素的值根据等式1被钳制。
当从一维视点查看时，高分辨率图像HRI的处理像素Phi(i=4)的值通过使用低分辨率图像LRI的两个像素PL4和PL5的每个值来被插值，高分辨率图像HRI的处理像素Phi(i=5)的值通过使用低分辨率图像LRI的像个像素PL5和PL6的每个值来被插值。
如上所述，振荡移除电路122可针对至少一个处理像素Phi移除振荡，其中，所述至少一个处理像素Phi可能在包括在高分辨率图像HRI的像素当中产生振荡。
图4是用于解释图1中所示的锯齿抑制电路的操作的概念图。由于当低分辨率图像LRI被放大两倍成高分辨率图像HRI时不考虑边缘的方向，所以在高分辨率图像HRI的边缘会出现锯齿锯齿。锯齿锯齿抑制电路124可通过抑制或移除包括在高分辨率图像HRI的锯齿锯齿来产生第一高分辨率图像HRI1。
参照图1至图4，锯齿抑制电路124可通过抑制或移除包括在移除振荡后的高分辨率图像HRI′来产生第一高分辨率图像HRI。
图5A至图5H是用于解释图1中所示的锯齿抑制电路的边缘方向检测操作的概念图。图6A至图6H是用于解释图1中所示的锯齿抑制电路的锯齿抑制操作的概念图。图7是图1中所示的锯齿抑制电路的框图。
参照图1、图5A至图5H以及图6A至图6H，示例性示出的边缘的方向可被划分为9种类型（例如，0°、27°、45°、63°、90°、107°、135°、153°以及不存在边缘）。周边像素00、10、20、01、21、02、12和22是最靠近于处理像素11的八个像素。
锯齿抑制电路124计算九个像素00、10、20、01、11、21、02、12和22中的每个像素的亮度。可通过亮度计算单元124-1按像素计算亮度。例如，可根据R×0.299+G×0.587+B×0.111来计算亮度。这里，R是红色像素的值，G是绿色像素的值，B是蓝色像素的值。
在图5A中，D11、D12、D13、D14、D15以及D16中的每一个指示相应的两个像素00和01、10和11、20和21、01和02、11和12以及21和22之间的亮度差的绝对值。沿方向1（=90°）的亮度差的平均值AV1是SD1/6。这里，SD1指示D11、D12、D13、D14、D15和D16之和，并且“6”指示差的数量。
在图5B中，每个虚线像素DC1和DC2的亮度是虚线重叠处的两个像素01和11以及11和21中的每一个的平均亮度。例如，虚线像素DC1的亮度是两个像素01和11的每一个的平均亮度。在图5B中，D21、D22、D23以及D24指示相应的两个像素10和DC1、20和DC2、DC1和02以及DC2和12之间的亮度差。因此，沿方向2（=63°）的亮度差的平均值AV2是SD2/4。这里，SD2指示D21、D22、D23和D24之和，并且“4”指示差的数量。
在图5C中，D31、D32、D33和D34中的每一个指示相应的两个像素10和01、02和11、11和20以及12和21之间的亮度差的绝对值。因此，沿方向3（=45°）的亮度差的平均值AV3是SD3/4。这里，SD3指示D31、D32、D33和D34之和，并且“4”指示差的数量。
在图5D中，每个虚线像素DC3和DC4的亮度是虚线重叠处的两个像素10和11以及11和12中的每一个的平均亮度。例如，虚线像素DC3的亮度是两个像素10和11的每一个的平均亮度。在图5D中，D41、D42、D43以及D44中的每一个指示相应的两个像素01和DC3、DC3和20、02和DC4以及DC4和21之间的亮度差的绝对值。因此，沿方向4（=27°）的亮度差的平均值AV4是SD4/4。这里，SD4指示D41、D42、D43和D44之和，并且“4”指示差的数量。
在图5E中，D51、D52、D53、D54、D55以及D56中的每一个指示相应的两个像素00和10、10和20、01和11、11和21、02和12以及12和22之间的亮度差的绝对值。因此，沿方向5（=0°）的亮度差的平均值AV5是SD5/6。这里，SD5指示D51、D52、D53、D54、D55和D56之和，并且“6”指示差的数量。
在图5F中，每个虚线像素DC5和DC6的亮度是虚线被重叠的两个像素10和11以及11和12中的每一个的平均亮度。在图5F中，D61、D62、D63以及D64中的每一个指示相应的两个像素00和DC5、DC5和21、01和DC6以及DC6和22之间的亮度差的绝对值。因此，沿方向6（=153°）的亮度差的平均值AV6是SD6/4。这里，SD6指示D51、D52、D53、D54、D55和D56之和，并且“4”指示差的数量。
在图5G中，D71、D72、D73以及D74中的每一个指示相应的两个像素00和11、10和21、01和12以及12和22之间的亮度差的绝对值。因此，沿方向7（=45°）的亮度差的平均值AV7是SD7/4。这里，SD7指示D71、D72、D73和D74之和，并且“4”指示差的数量。
图5H中，每个虚线像素DC7和DC8的亮度是虚线重叠处的两个像素01和11以及11和21中的每一个的平均亮度。在图5H中，D81、D82、D83以及D64中的每一个指示相应的两个像素00和DC7、10和DC8、DC7和12以及DC8和22之间的亮度差的绝对值。因此，沿方向8（=107°）的亮度差的平均值AV8是SD8/4。这里，SD8指示D81、D82、D83和D84之和，并且“4”指示差的数量。
锯齿抑制电路124计算沿每个方向的亮度差的平均值AV1至AV8，并将具有平均值AV1至AV8当中的最小值的方向检测或选择为边缘EG的方向。
如参照图5A至图5H所解释，方向检测电路124-2可计算沿每个方向的相应的两个像素之间的亮度差，基于计算的亮度差计算沿每个方向的亮度差的平均值，基于计算的亮度差的平均值来检测边缘EG的方向，并将包括在检测到的方向中的像素的各个值输出到混合电路124-3。然而，当平均值AV1至AV8当中的最大值和最小值之间的差小于参考值时，锯齿抑制电路124（例如，方向检测电路124-2）确定在处理像素11周围不存在边缘。
如图6A至图6H中所示，选择为移除在移除振铃的高分辨率图像HRI’的边缘EG处发生的锯齿的周边像素根据边缘方向而彼此不同。例如，当方向1被检测为边缘EG的方向时，如图6中所示，像素10和12可通过锯齿抑制电路124（例如，方向检测电路124-2）被选择为处理像素11的周边像素，并且选择的像素10、11和12中的每个值可被输出到混合电路124-3。
作为另一示例，当方向4被检测为边缘EG的方向时，如图6D中所示，像素01、02、20和21可被锯齿抑制电路124（例如，方向检测电路124-2）选择为处理像素11的周边像素，并且选择的像素01、02、11、20和12中的每个值可被输出。
作为另一示例，当方向7被选择为边缘EG的方向时，如图6G中所示，像素00和22可被锯齿抑制电路124（例如，方向检测电路124-2）选择为处理像素11的周边像素，并且选择的像素00、11和22中的每个值可被输出到混合电路124-3。
方向检测电路124-2将混合电路124-3所需的每个像素的值发送到混合电路124-3。锯齿抑制电路124（例如，混合电路124-3）根据下面的等式2来计算处理像素11的混合的值Pj。值可意味着RGB值。
[等式2]
P j = ( 1 - α ) × I + α × Σ n = 1 n ≤ # neighbor D n I n
这里，α指示用于调整混合比的变量，I指示处理像素11的值，n指示将被混合的像素的数量，DnI指示将被混合的像素的每个值。
邻居数和n（n是自然数）均指示将被混合的像素的数量。如图6A至图6H中所示，方向1、方向2、方向5或方向7的邻居数和n分别是2；方向2、方向4、方向6或方向8的邻居数和n分别是4。因此，当方向1被检测为边缘EG的方向时，混合电路124-3根据处理像素11的值I和平均值来确定处理像素11的混合值Pj。平均值是像素10和12的各个值的平均值。
作为另一示例，当方向2被检测为边缘EG的方向时，混合电路124-3根据处理像素11的值I和平均值来确定处理像素11的混合值Pj。平均值是四个像素10、20、02和12的各个值的平均值。
如上所述，视觉伪影移除电路120依次移除包括在高分辨率图像HRI中的振荡和锯齿，并产生移除振荡和锯齿的第一高分辨率图像HRI1。
图像质量增强电路130可通过增强第一高分辨率图像HRI1的细节和锐度来产生第二高分辨率图像HRI2。图像质量增强电路130包括细节增强电路132、锐度增强电路134和调整电路。
图8是图1中所示的细节增强电路的框图。图9A至图9D是用于解释图1中所示的细节增强电路的操作的概念图。当低分辨率图像LRI通过线性插值被放大为高分辨率图像HRI时，高频分量被移除或减弱，从而会产生模糊的高分辨率图像HRI。因此，高分辨率图像HRI的高频分量应被添加或放大，以增强模糊的高分辨率图像HRI的细节和纹理。
细节增强电路132从第一高分辨率图像HRI1采样（或提取）减弱的高频分量，并将采样的高频分量输出到添加器136。第一高分辨率图像HRI1可被存储在第三线存储器125中。
参照图1、图8以及图9A至图9D，当输入到细节增强电路132的输入信号的波形是图9A时，细节增强电路132通过使用低通滤波器132-1对第一高分辨率图像HRI1=A进行低通滤波，并产生低通滤波的第一高分辨率图像LPF（A）（图9B）。
另外，细节增强电路132通过使用高通滤波器132-2对第一高分辨率图像HRI1=A进行高通滤波，并产生高通滤波的第一高分辨率图像HPF（A）（图9B）。低通滤波和高通滤波可被同时执行。细节增强电路132通过使用低通滤波器132-1移除包括在第一高分辨率图像HRI1=A的高频分量，并通过使用高通滤波器132-2突出或放大包括在第一高分辨率图像HRI1=A的高频分量。
细节增强电路132的减法器132-3计算低通滤波的第一高分辨率图像LPF(A)和高通滤波的第一高分辨率图像HPF（A）（图9C）之间的差。换句话讲，细节增强电路132将移除高频的第一高分辨率图像（LPF(A)或信号）与强调或放大高频的第一高分辨率图像（HPF（A）或信号）进行比较，并对高频分量（例如，放大的高频分量）进行采样。
如图9D中所示，图1的减法器138可通过减去从第一高分辨率图像HRI1=A采样的高频分量PD（即，将采样的高频分量PD添加到第一高分辨率图像HRI1=A）来放大第一高分辨率图像HRI1=A的高频分量。因此，图像质量增强电路130可通过图9A至图9D放大第一高分辨率图像（HRI1=A）的细节（即，纹理的高频分量）。
图10A至图10E是用于解释图1中所示的锐度增强电路的操作的概念图。图11是用于解释图1中所示的锐度增强电路的平均梯度补偿值的方法的概念图。图12是图1中所示的锐度增强电路的框图。
图1的锐度增强电路134通过将沿多个方向中的每个方向的边缘EG的一阶导数值和二阶导数值进行组合来计算梯度补偿值PSk，其中k是自然数，并通过对多个方向中的每个方向的梯度补偿值PSk求平均来计算平均梯度补偿值PS。示例性实施例的锐度增强电路134不使用用于锐度增强的迭代方法。
针对一个方向，锐度增强电路134求包括在第一分辨率图像HRI1的边缘EG的第一微分（图10A和图12的一阶导数（微分）电路134-1），并再次求第一微分的边缘的微分（图10B和图12的二阶导数（微分）电路134-3）。根据示例实施例，图12的一阶导数电路134-3可再次求包括在第一高分辨率图像HRI1的边缘（或边缘部分）EG的微分。
另外，锐度增强电路134通过将一阶导数值和二阶导数值进行组合来计算边缘部分EG的梯度补偿值PS1（图10D和图12的加法器134-6）。
在每个区间，锐度增强电路134可通过将一阶导数值的符号和二阶导数值的符号相乘来确定符号，并通过将一阶导数值和确定的符号相乘来计算中间值SL（图10C）。例如，第一符号确定电路134-2确定一阶导数电路134-1的输出信号Gradient(梯度)的符号。第二符号确定电路134-4确定二阶导数电路134-3的输出信号Laplacian(拉普拉斯算子)的符号。
乘法器134-5接收并相乘由第一符号确定电路134-2确定的符号、由第二符号确定电路134-4确定的符号和一阶导数电路134-1的输出信号Gradient（图10C）。
锐度增强电路134通过将中间值SL和二阶导数值相加来计算一个方向的梯度补偿值PS1。例如，加法器134-6将乘法器134-5的输出信号SL和二阶导数电路134-4的输出信号Laplacian相加（图10D），并根据相加结果输出一个方向的梯度补偿值PS1。
参照图10A至图10E，详细示出计算每个方向的边缘的补偿值的处理。
参照图10A至图10E以及图11详细解释计算四个方向中的每个方向的边缘的梯度补偿值PSk(k=1、2、3和4)的处理。根据以下的等式3来计算四个方向中的每个方向的平均梯度补偿值PS。
[等式3]
PS = 1 n Σ n = 1 n = 4 Wn × PSn
Wn = 1 ( x n - x ) 2 + ( y n - y ) 2
换句话讲， PS = ( PS 1 + 1 2 PS 2 + PS 3 + 1 2 PS 4 ) / 4 .
PS1、PS2、PS3和PS4中的每一个指示方向1、方向2、方向3和方向4中的每一个方向的梯度补偿值。另外，具有坐标（x，y）的中心像素是包括在边缘中的像素，(xk,yk)是周边像素中的每个像素的坐标，其中，k是1、2、3和4。
例如，平均梯度补偿值计算电路134-7可根据等式3计算四个方向中的每个方向的平均梯度补偿值PS。平均梯度补偿值计算电路134-7可根据等式3计算多于5个方向上的平均梯度补偿值PS。
如图10E中所示，图1的减法器138通过从第一高分辨率图像HRI1=A减去平均梯度补偿值PS来补偿原始边缘的梯度，并计算补偿的边缘。
参照图1，图像质量增强电路130的加法器136将细节增强电路132采样的高频分量PD和锐度增强电路134计算的平均梯度补偿值PS相加。图像质量增强电路130的减法器138从第一高分辨率图像HRI1减去采样的高频分量PD和平均梯度补偿值PS，并输出作为减法的结果增强了细节和锐度的第二高分辨率图像(HRI2=HRI1-(PD+PS))。
根据第一高分辨率图像HRI1，采样的高频分量PD和/或平均梯度补偿值PS可能不存在。加法器136和减法器138执行用于调整第一高分辨率图像HRI1的细节和锐度的调整电路的功能。
补偿电路114可通过使用包括在低分辨率图像LRI中第一区域中的每个区域的信息INF来选择性地补偿包括在第二高分辨率图像HRI2的第二区域中的每个区域。第二区域中的每个区域与第一区域中的每个区域相应。
补偿电路114包括图产生电路112和失真补偿电路140。
图产生电路112可产生包括指示在第一区域中的每个区域中是否会出现失真的信息INF的图。失真补偿电路140可基于信息INF按原样输出第二高分辨率图像HRI2的特定区域，或输出钳制或补偿的特定区域。
图13A和图13B是用于解释图1中所示的图产生电路的操作的概念图。图14是图1中所示的图产生电路的电路图。参照图1，图产生电路112可产生包括针对低分辨率图像LRI中会出现失真的每个区域的信息INF的图。
当第一高分辨率图像HRI1的细节和锐度被增强时，在第一高分辨率图像HRI1的一些区域中高频分量会被过于突出或放大，并且会出现失真（例如，噪声和振荡）。在值的变化小的平坦区域中出现噪声。在值的变化大的边缘处出现振荡。值可以是RGB值。
图产生电路112可产生针对更可能会出现失真的区域的信息INF，以从失真补偿电路140移除失真（例如，噪声和振荡）。从低分辨率图像找出会出现噪声和振荡的每个区域比从高分辨率图像找出会出现噪声和振荡的每个区域更有效并且具有更少的计算复杂度。
在会出现噪声的平坦区域和会出现振荡的边缘区域的情况下，包括在所述区域中的周边像素的每个值变化较小。
参照图13A和图13B，为了确定在包括在高分辨率图像的特定区域的处理像素PP中是否会出现失真，使用与处理像素PP相邻的16个低分辨率像素。16个低分辨率像素包括在与所述特定区域相应的低分辨率图像的特定区域中。
图产生电路112可计算低分辨率像素中的每个的亮度。可通过亮度计算电路116-1按像素计算亮度。计算的亮度可被发送到每个亮度差计算电路116-2和116-3。
如图13A中所示，图产生电路112可计算沿水平方向相邻的相应的两个像素之间的亮度差值IL1至IL12。例如，可通过第一亮度差计算电路116-2来计算亮度差值IL1至IL12。另外，如图13B中所示，图产生电路112可计算沿垂直方向相邻的相应的两个像素之间的差值IR1至IR12。例如，可通过第二亮度差值计算电路116-3来计算亮度差值IR1至IR12。
图产生电路112可将亮度差值IL1至IL12以及IR1至IR12中的每一个亮度差值与参考亮度差值进行比较，并计算与比较结果相应的计数值。
例如，图产生电路112可通过对亮度差值IL1至IL12以及IR1至IR12当中具有比参考亮度值小的值的亮度差值的数量进行计数来计算计数值。
例如，第一计数电路116-4可将参考亮度值与从第一亮度差计算单元116-2输出的亮度差值IL1至IL12中的每一个亮度差值进行比较，并计算与比较结果相应的第一计数值。例如，第一计数电路116-4可通过对亮度差值IL1至IL12当中具有比参考亮度值小的值的亮度差值的数量进行计数来计算第一计数值。
例如，第二计数电路116-5可将参考亮度值与从第二亮度差计算单元116-3输出的亮度差值IR1至IR12中的每一个亮度差值进行比较，并计算与比较结果相应的第二计数值。例如，第二技术电路116-5可通过对亮度差值IR1至IR12当中具有比参考亮度值小的值的亮度差值的数量进行计数来计算第二计数值。
另外，当第一计数值和第二计数值之和大于参考计数值时，图产生电路112可确定处理像素PP存在于会出现噪声的平坦区域或会出现振荡的边缘区域。例如，确定电路116-6可确定处理像素PP存在于可出现噪声的平坦区域或可出现振荡的边缘区域。
因此，图产生电路112（例如，确定电路116-6）可产生指示包括处理像素PP的区域（即，高分辨率图像的区域）中会出现失真的信息INF。例如，信息INF可被设置为数据“1”。然而，当计数值小于或等于参考计数值时，图产生电路112（例如，确定电路116-6）可产生指示在包括处理像素PP的区域中不会出现失真的信息INF。例如，所述信息可被设置为数据“0”。
图产生电路112可产生包括针对低分辨率图像LRI中所包括的所有区域中的每个区域的信息INF的图。包括在图中的信息INF可被连续发送到失真补偿电路140。根据示例实施例，信息INF可被存储在另外的存储器中。
图15A和图15B是用于解释图1中所示的变形补偿电路的操作的概念图。图16是图1中所示的变形补偿电路的电路图。
为了方便起见，包括在低分辨率图像LRI的每个区域被简单定义为“第一区域”，包括在第二高分辨率图像HRI2的被定义为“第二区域”，包括在第一高分辨图像HRI1的每个区域被定义为“第三区域”，其中，所述第二高分辨率图像HRI2包括噪声和/或振荡，所述第一高分辨率图像HRI不包括噪声和/或振荡。
另外，假设第二区域和第三区域中的每一个分别与第一区域相应，并且假设第二区域和第三区域彼此相应。另外，假设基于时间同步的第一高分辨率图像HRI1的第三区域和第二高分辨率图像HRI2的第二区域被同时供应到失真补偿电路140。
当信息INF是数据“0”时，失真补偿电路140按原样输出第二区域。然而，当信息INF是数据“1”时，失真补偿电路140参考第三区域显示或补偿第二区域，并输出钳制或补偿的第二区域。
如图15A中所示，当失真类型是噪声时，失真补偿电路140仅针对与数据“1”（INF=1）(即，会出现失真)相应的每个区域R11和R12移除或补偿失真。
例如，第二高分辨率图像HRI2的区域R11被钳制电路140-2钳制为第一高分辨图像HRI1的最小值和最大值中的一个（例如，最大值）。换句话讲，包括在第二高分辨图像HRI2的区域R11中的处理像素的值被钳制为与区域R11相应的第一高分辨率区域的像素的最大值。
另外，第二高分辨率图像HRI2的区域R12被钳制电路140-2钳制为第一高分辨率图像HRI1的最小值和最大值之一（例如，最小值）。换句话讲，包括在第二高分辨率图像HRI2的区域R12的处理像素的值被钳制为与区域R12相应的第一高分辨率区域的像素的最小值。
最大/最小值检测电路140-1可逐个检测第一高分辨率图像HRI1的多个区域的最大值和最小值，并将检测到的最大值和检测到的最小值发送到固定电路140-2。
钳制电路140-2可将第二高分辨率图像HRI2的多个区域逐个钳制在最大/最小值检测电路140-1检测的最大值和最小值的范围内。例如，当信息INF是数据“1”时，失真补偿电路140（例如，钳制电路140-2）通过参考与第二高分辨率图像HRI2的每个区域R11和R12相应的第一高分辨率图像HRI1的每个区域，钳制第二高分辨率图像HRI2的每个区域R11和R12，并输出钳制区域。
如图15B中所示，当失真类型是振荡时，失真补偿电路140针对与数据“1”（INF=1）(即，会出现失真)相应的每个区域R21和R22移除或补偿失真。例如，高分辨率图像HRI2的区域R21被钳制电路140-2钳制为第一高分辨率图像HRI1的最小值Min1和最大值Max1之一（例如，最小值Min1）。换句话讲，包括在第二高分辨率图像HRI2的区域R21中的处理像素的值被钳制为与区域21相应的第一高分辨率区域的像素的最小值。
另外，高分辨率图像HRI2的区域R22被钳制电路140-2钳制为第一高分辨率图像HRI1的最小值Min2和最大值Max2之一（例如，最大值Max2）。换句话讲，包括在第二高分辨率图像HRI2的区域R22中的处理像素的值被钳制为与区域R22相应的第一高分辨率区域的像素的最大值。
例如，当信息INF是数据“1”（INF=1）时，失真补偿电路140通过参考与第二高分辨率图像HRI2的每个第二区域R21和R22相应的第一高分辨率图像HRI1的每个第三区域，钳制第二高分辨率图像HRI2的每个第二区域R21和R22并输出钳制区域。
如上所述，失真补偿电路140按原样输出与数据“0”相应的每个区域（即，第二高分辨率图像HRI2的每个区域）。然而，失真补偿电路140钳制与数据“1”（INF=1）相应的每个区域（即，第二高分辨率图像HRI2的每个区域），并输出钳制区域。例如，根据具有数据“0”的信息INF，选择电路140-3可绕开输入到第一输入端口IN1的第二高分辨率图像HRI2的每个区域。
然而，根据具有数据“1”的信息INF,选择电路140-3可输出输入到第二输入端口IN2的钳制电路140-2的输出信号。
失真补偿电路140可基于针对包括在低分辨率图像LRI的每个区域的信息，选择性地补偿或固定包括在第二高分辨率图像HRI2中的每个区域。
图17描绘包括图1中所示的图像分辨率转换装置的电子装置的示例实施例的框图。参照图1和图17，电子装置200包括图像分辨率转换装置100、CPU210、存储器220、显示控制器230和显示器240。
电子装置200可在电视（TV）、互联网协议（IP）TV、移动IPTV或3D TV中实现。CPU210控制每个组件100、220和230的操作。
在CPU210的控制下，存储在存储器220中的低分辨率图像LRI被发送到低分辨率转换装置100。图像分辨率转换装置100可产生针对低分辨率图像LRI中会出现失真的至少一个区域的信息，并基于所述信息通过参考不包括失真的高分辨率图像来移除细节锐度增强的高分辨率图像的失真。
在CPU210的控制下，显示控制器230可将从图像分辨率转换装置100输出的高分辨率图像HRIF发送到显示器240。因此，显示器240可基于显示控制器230的控制，显示从图像分辨率转换装置100输出的高分辨率图像HRIF。
显示器240可在薄膜晶体管-液晶显示器（TFT-LCD）、发光二极管（LED）显示器、有机LED（OLED）显示器、有源矩阵OLED（AMOLED）显示器或柔性显示器中实现。
图18是描绘包括图1中所示的图像分辨率转换装置的电子装置的另一示例实施例的框图。除显示器241的尺寸之外，图17的电子装置300的结构与图18的电子装置的结构大致相同。
电子装置300可在便携式装置中实现。便携式装置可在膝上型计算机、移动电话、智能电话、平板PC、个人数字助理（PDA）、企业数字助理（EDA）、数字静止相机、数字视频相机、便携式多媒体播放器（PMP）、个人导航装置或便携式导航装置（PND）、手持游戏机或电子书中实现。
图19是用于解释图1中所示的图像分辨率转换装置的操作的流程图。除各个线存储器101、126和125之外，包括在图1中所示的图像分辨率转换装置100的每个组件110、116、120、130和140的操作和功能可在软件中实现。在软件中实现的功能块被称为模块。软件可在计算机可读程序代码中写入并可由计算机（例如，计算机程序产品）读取的记录中实现。然而，实施例不限于此。组件110、116、120、130和140可在硬件和/或电路中实现。另外，组件110、116、120、130和140可包括用于执行其各个功能的至少一个处理器。
分辨率转换电路110或分辨率转换模块将低分辨率图像LRI转换为高分辨率图像HRI（S110）。图产生电路116或图产生模块产生针对低分辨率图像LRI中可能产生失真的区域的信息INF（S120）。
视觉伪影移除电路120或视觉伪影移除模块移除包括在高分辨率图像HRI中的视觉伪影，以产生第一高分辨率图像HRI1（S130）。图像质量增强电路130或图像质量增强模块增强第一高分辨率图像HRI1的细节和锐度，以产生第二高分辨率图像HRI2（S140）。
失真补偿电路140或失真补偿模块可通过使用信息INF补偿包括在第二高分辨率图像HRI2的失真，并产生补偿失真的图像HRIF（S150）。细节增强电路132可被使用在显示驱动器IC中。
根据本发明的示例实施例用于转换图像分辨率的方法和装置可将低分辨率图像放大到高分辨率图像，产生低分辨率图像的可能出现失真的区域的信息，并基于所述信息通过参考不包括振荡的高分辨率图像来移除细节锐度增强的高分辨率图像的振荡。
因此，所述方法和装置不会减小边缘的锐度。
用于增加包括在高分辨率图像中的边缘的锐度的所述方法和装置不使用用于补偿边缘的梯度值的迭代方法。所述方法和装置可最小化线存储器的使用。

Claims (20)

1.一种用于转换图像分辨率的方法，包括：
将低分辨率图像转换为高分辨率图像；
通过补偿高分辨率图像的图像质量来产生第二高分辨率图像；
通过使用关于包括在低分辨率图像中的第一区域的信息，选择性地补偿被包括在第二高分辨率图像中并与第一区域相应的第二区域。
2.如权利要求1所述的方法，其中，产生第二高分辨率图像的步骤包括：
移除包括在高分辨率图像中的视觉伪影，以产生第一高分辨率图像；
增强第一高分辨率图像的细节和锐度，以产生第二高分辨率图像。
3.如权利要求2所述的方法，其中，移除视觉伪影的步骤包括：
移除包括在高分辨率图像中的振荡；
抑制包括在移除振铃的高分辨率图像中的锯齿，以产生第一高分辨率图像。
4.如权利要求3所述的方法，其中，移除振荡的步骤通过将包括在高分辨率图像的像素中的处理像素的值钳制为与处理像素相邻的低分辨率图像的每个像素的最小值和最大值之间的范围，来移除振荡。
5.如权利要求3所述的方法，其中，抑制锯齿的步骤包括：
检测包括在移除振荡的高分辨率图像中的边缘的方向；
通过将包括在移除振荡的高分辨率图像的像素中的处理像素的值和沿检测到的方向上的像素当中的所述处理像素的周边像素的每个值进行混合来抑制锯齿。
6.如权利要求2所述的方法，其中，增强细节和锐度的步骤包括：
对包括在第一高分辨率图像中的纹理部分的高频分量进行采样；
计算包括在第一高分辨率图像中的边缘部分的平均梯度补偿值；
通过使用采样的高频分量和平均梯度补偿值来调整细节和锐度。
7.如权利要求6所述的方法，其中，并行执行对高频分量的采样和平均梯度补偿值的计算。
8.如权利要求6所述的方法，其中，对高频分量进行采样的步骤包括：
对第一高分辨率图像进行低通滤波；
对第一高分辨率图像进行高通滤波；
计算低通滤波后的第一高分辨率图像和高通滤波后的第一高分辨率图像之间的差，以对高频分量进行采样。
9.如权利要求6所述的方法，其中，计算平均梯度补偿值包括：
通过将多个方向中的每个方向的边缘部分的一阶导数值和二阶导数值进行组合来计算梯度补偿值；
通过对多个方向中的每个方向的梯度补偿值求平均来计算平均梯度补偿值。
10.如权利要求6所述的方法，其中，调整细节和锐度的步骤通过从第一高分辨率图像减去高频分量和平均梯度补偿值来调整细节和锐度。
11.如权利要求2所述的方法，其中，选择性地补偿第二区域的步骤包括：
产生指示第一区域中是否出现失真的信息；
基于所述信息输出第二区域或钳制的第二区域。
12.如权利要求11所述的方法，其中，产生信息的步骤包括：
将相邻于高分辨率图像的处理像素并包括在第一区域中的多个像素之间的每个亮度差值与参考亮度值进行比较，并计算与比较结果相应的计数值；
根据将计数值与参考计数值进行比较的结果，产生指示处理像素是否被包括在第一区域中的信息。
13.一种用于转换图像分辨率的装置，包括：
分辨率转换电路，将低分辨率图像转换为高分辨率图像；
图像质量补偿电路，通过补偿高分辨率图像的图像质量来产生第二高分辨率图像；
补偿电路，通过使用关于包括在低分辨率图像中的第一区域的信息，选择性地补偿包括在第二高分辨率图像并与第一区域相应的第二区域。
14.如权利要求13所述的装置，其中，图像质量补偿电路包括：
视觉伪影移除电路，通过移除包括在高分辨率图像中的视觉伪影来产生第一高分辨率图像；
图像质量增强电路，通过增强第一高分辨率图像的细节和锐度来产生第二高分辨率图像。
15.如权利要求14所述的装置，其中，视觉伪影移除电路包括：
振荡移除电路，通过将包括在高分辨图像的像素当中的处理像素的值钳制为与处理像素相邻的低分辨率图像的每个像素的最小值和最大值之间的范围；
锯齿抑制电路，检测在从振荡移除电路输出的移除振荡的高分辨率图像中包括的边缘的方向，通过将包括在移除振荡的高分辨率图像的像素当中的处理像素的值和沿检测到的方向上的像素当中的处理像素的周边像素的每个值进行混合来抑制锯齿。
16.如权利要求14所述的装置，图像质量增强电路包括:
细节增强电路，对包括在第一高分辨率图像中的纹理部分的高频分量进行采样；
锐度增强电路，计算包括在第一高分辨率图像中的边缘部分的平均梯度补偿值；
调整电路，通过使用从细节增强电路输出的高频分量和从锐度增强电路输出的平均梯度补偿值来调整细节和锐度。
17.一种用于转换图像分辨率的装置，包括：
分辨率转换电路，将低分辨率图像转换为高分辨率图像；
图像质量补偿电路，通过补偿高分辨率图像的图像质量来产生第二高分辨率图像；
补偿电路，通过使用关于包括在低分辨率图像中的第一区域的信息，选择性地补偿包括在第二高分辨率图像中并与第一区域相应的第二区域，
其中，补偿电路包括：
图产生电路，产生包括指示在第一区域中是否出现失真的信息的图；
失真补偿电路，基于所述指示在第一区域中是否出现失真的信息来输出第二区域或钳制的第二区域。
18.如权利要求17所述的装置，其中，图产生电路将相邻于高分辨率图像的处理像素并包括在第一区域中的多个像素之间的每个亮度差值与参考亮度差值进行比较，计算与比较结果相应的计数值，并基于将所述计数值与参考计数值比较的结果，产生指示处理像素是否被包括在第一区域中的信息。
19.一种电子装置，包括：
存储器；
图像分辨率转换装置，处理从存储器输出的低分辨率图像，
其中，低分辨率转换装置包括：
分辨率转换电路，将低分辨率图像转换为高分辨率图像；
图像质量补偿电路，通过补偿高分辨率图像的图像质量来产生第二高分辨率图像；
补偿电路，通过使用关于包括在低分辨率图像中的第一区域中的每个区域的信息，选择性地补偿包括在第二高分辨率图像并与第一区域中的每个区域相应的第二区域中的每个区域。
20.如权利要求19所述的电子装置，其中，电子装置在TV、3D TV、智能电话或平板个人计算机中实现。
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