CN103747162B - 一种用于外置拼接器或混合矩阵的图像采样方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于外置拼接器或混合矩阵的图像采样方法，分为下采样和上采样两个部分，下采样是将原来4:4:4采样的信号处理为4:2:2采样的信号，既由原来每个采样点各取一个亮度分量，一个红色色度分量和一个蓝色色度分量，处理为每四个采样点各取四个亮度分量，二个红色色度分量和二个蓝色色度分量。上采样就是相反的过程，把4:2:2采样的信号转换为4:4:4采样的信号。本发明方法简单，对图像的处理效果更好，细节损失少，色彩质量高；下采样后对于信道带宽要求减少1/3，同时存储空间和CPU的占用率也减少1/3；不需要额外的修改硬件节约成本，性价比高。
Description
技术领域
本发明公开了一种用于外置拼接器或混合矩阵的图像采样方法，涉及电子设备制造领域。
背景技术
外置拼接器/混合矩阵的作用是实现图像视频的传输存储，在传输存储中由于受到传输信道带宽，存储器大小以及CPU处理能力的影响，往往需要对图像进行上下采样后，再进行处理。
传统下采样就是将原来4:4:4的采样方式转换成4:2:2的采样方式。下采样后，每个像素从24bit变换为16bit，可以节约传输信道带宽，存储器大小以及CPU处理能力，节约三分之一的资源。上采样是把每个像素从16bit变换为24bit，用于后续的处理，是下采样的逆过程。
在每个采样点，亮度信号Y,色差信号Cb,Cr都各取一个样本。这种采样方式就是4:4:4采样，这种采样方式可以保证色彩质量，但信息量大，占用CPU资源。为了节省信道带宽，利用人眼对图像彩色细节不如亮度细节敏感的特点。对连续4个采样点，取4个亮度Y样本，各取二个Cb，Cr色差信号，这就是传统的4:2:2采样方式。上采样则是对4:2:2采样方式中每个采样点丢失的色差信号通过插入左右采样点色差信号的平均值来补充。
但是经过传统的下采样和上采样后，由于只是对色差信号进行简单的抽删，插值，如果画面平滑过度时，这样的抽取插值对图像色彩影响较小，但如果遇到反差大的图像，这样的抽取插值必然会引起图像色彩质量的下降，细节的损失。经过传统的下采样处理后，图像必定会有细节的损失。现有技术缺少一种图像上采样、下采样的方法，能有效的将下采样后的图像损失减至最少，以满足在上采样后，还能够很好的还原图像的细节。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术的缺陷，提供一种用于外置拼接器或混合矩阵的图像采样方法，通过改进抽取插值方法，最大的保留图像的色彩质量。
本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：
一种用于外置拼接器或混合矩阵的图像采样方法，包括下采样方法和上采样方法；
所述下采样方法具体如下：
首先对每帧图像的第一个和最后一个像素处理，对第一个像素将4:4:4采样的蓝色色度分量直接赋给4:2:2采样的蓝色色度分量；对最后一个像素将4:4:4采样的最后一个红色色度分量直接赋给4:2:2采样的最后一个红色色度分量；
然后对其它像素判断左右色差采样信号：
(a)对偶像素取样时，分别计算4:4:4采样时当前像素的蓝色色度分量与其前一个像素的蓝色色度分量差的绝对值P、当前像素的蓝色色度分量与其后一个像素的蓝色色度分量差的绝对值Q，如果P<＝Q，则将4:4:4采样的亮度分量直接赋给4:2:2采样的亮度分量，色差信号中4:2:2采样的红色色度分量的最低位为0；如果P>Q，则将4:4:4采样的亮度分量直接赋给4:2:2采样的亮度分量，色差信号中4:2:2采样的红色色度分量的最低位为1；
(b)对奇像素取样时，分别计算4:4:4采样时当前像素的红色色度分量与其前一个像素的红色色度分量差的绝对值M、当前像素的红色色度分量与其后一个像素的红色色度分量差的绝对值N，如果M<＝N，则将4:4:4采样的亮度分量直接赋给4:2:2采样的亮度分量，色差信号中4:2:2采样的蓝色色度分量的最低位为0；如果M>N，则将4:4:4采样的亮度分量直接赋给4:2:2采样的亮度分量，色差信号中4:2:2采样的蓝色色度分量的最低位为1；
所述上采样方法具体如下：
首先对每帧图像的第一个像素和最后一个像素处理，色差信号分别取相邻的色差值，将4:2:2采样的第一个像素的蓝色色度分量赋给4:4:4采样的第一个像素的蓝色色度分量，同时将4:2:2采样的第二个像素的红色色度分量赋给4:4:4采样的第一个像素的红色色度分量；将4:2:2采样的最后一个像素的红色色度分量赋给4:4:4采样的最后一个像素的红色色度分量，同时将4:2:2采样的倒数第二个像素的蓝色色度分量赋给4:4:4采样的最后一个像素的蓝色色度分量；
(c)对偶像素插值时，首先判断4:2:2采样时当前像素红色色度分量的最低位是否为0，如果为0，则将4:2:2采样时当前像素的前一个像素的蓝色色度分量信号赋值给4:4:4采样当前像素的蓝色色度分量信号，4:2:2采样的红色色度分量信号赋给4:4:4采样的红色色度分量信号，同时将4:2:2采样的亮度分量信号赋给4:4:4采样的亮度分量信号；如果4:2:2采样时当前像素红色色度分量的最低位为1，则将4:2:2采样时当前像素的后一个像素的蓝色色度分量信号赋给4:4:4采样时当前像素的蓝色色度分量信号，同时将4:2:2采样的亮度分量信号赋给4:4:4采样的亮度分量信号；
(d)对奇像素插值时，首先判断4:2:2采样时当前像素蓝色色度分量的最低位是否为0，如果为0，则将4:2:2采样时当前像素的前一个像素的红色色度分量信号赋给4:4:4采样当前像素的红色色度分量信号，同时将4:2:2采样的亮度分量信号赋给4:4:4采样的亮度分量信号；如果4:2:2采样时当前像素蓝色色度分量的最低位为1，则将4:2:2采样时当前像素的后一个像素的红色色度分量信号赋给4:4:4采样时当前像素的红色色度分量，同时将4:2:2采样的亮度分量信号赋给4:4:4采样的亮度分量信号。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
1、方法简单，相对于传统采样方式，对图像的处理效果更好，细节损失少，色彩质量高；
2、下采样后对于信道带宽要求减少1/3，同时存储空间和CPU的占用率也减少1/3；
3、不需要额外的修改硬件节约成本，提高性价比。
附图说明
图1是传统下采样4:4:4到4:2:2采样示意图。
图2是下采样偶像素采样流程图。
图3是下采样奇像素采样流程图。
图4是传统上采样4:2:2到4:4:4采样示意图。
图5是上采样偶像素采样流程图。
图6是上采样奇像素采样流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：
传统下采样图如图1，改进后的下采样流程图如图2、图3所示，首先对每帧图像的第一个和最后一个像素处理，对第一个像素CB0＝Cb0:将4:4:4采样的蓝色色度分量Cb0直接赋给4:2:2采样的蓝色色度分量CB0,对最后一个像素CRx＝Crx:将4:4:4采样的最后一个红色色度分量直接赋给4:2:2采样的最后一个红色色度分量。其它像素首先判断左右色差采样信号。
对偶像素取样时，例如对第二个像素采样，先判断Cb1-Cb0和Cb2-Cb1的大小，既将4:4:4采样的蓝色色度分量与前后蓝色色度分量之间差的绝对值比较大小，如果|Cb1-Cb0|<＝|Cb2-Cb1|，则对亮度信号Y1＝Y1，也就是将4:4:4采样的亮度分量直接赋给4:2:2采样的亮度分量，色差信号CR1[0]＝0，也就是4:2:2采样的红色色度分量的最低位为0；如果|Cb1-Cb0|>|Cb2-Cb1|，则将亮度信号Y1＝Y1，也就是将4:4:4采样的亮度分量直接赋给4:2:2采样的亮度分量，色差信号CR1[0]＝1，也就是4:2:2采样的红色色度分量的最低位为1。
对奇像素取样时，例如对第三个像素采样，先判断|Cr2-Cr1|和|Cr3-Cr2|的大小，既将4:4:4采样的红色色度分量与前后红色色度分量之间差的绝对值比较大小，如果|Cr2-Cr1|<＝|Cr3-Cr2|，则对亮度信号Y2＝Y2，也就是将4:4:4采样的亮度分量直接赋给4:2:2采样的亮度分量，色差信号CB2[0]＝0，也就是4:2:2采样的蓝色色度分量的最低位为0；如果|Cr2-Cr1|>|Cr3-Cr2|，则将亮度信号Y2＝Y2，也就是将4:4:4采样的亮度分量直接赋给4:2:2采样的亮度分量，色差信号CB2[0]＝1，也就是4:2:2采样的蓝色色度分量的最低位为1。
传统上采样图如图4，改进后的上采样流程图如图5、图6所示，同样首先对每帧图像的第一个像素和最后一个像素处理，色差信号分别取相邻的色差值，第一个像素色差信号取值Cb0＝CB0，Cr0＝CR1，也就是将4:2:2采样的第一个像素的蓝色色度分量赋给4:4:4采样的第一个像素的蓝色色度分量，同时将4:2:2采样的第二个像素的红色色度分量赋给4:4:4采样的第一个像素的红色色度分量，最后一个像素色差信号取值Crx＝CRx；Cbx＝CB(x-1)：即将4:2:2采样的最后一个像素的红色色度分量赋给4:4:4采样的最后一个像素的红色色度分量，同时将4:2:2采样的上一个像素的蓝色色度分量赋给4:4:4采样的最后一个像素的蓝色色度分量。
对偶像素插值时，以第二个像素为例，首先判断CR1[0]是否为0，既4:2:2采样的红色色度分量的最低位是否为0，如果CR1[0]＝0，则将4:2:2采样的前一像素的蓝色色度分量信号CB0赋给4:4:4的蓝色色度分量信号Cb1，即Cb1＝CB0，4:2:2采样的蓝色色度分量信号赋给4:4:4采样的蓝色色度分量信号，即Cr1＝CR1，同时4:2:2采样的亮度分量信号赋给4:4:4采样的亮度分量信号Y1＝Y1；如果CR1[0]＝1，既4:2:2采样的红色色度分量信号的最低位为1，则将4:2:2采样的后一像素的蓝色色度分量信号CB2赋给4:4:4采样的蓝色色度分量信号Cb1，即Cb1＝CB2，Cr1＝CR1，同时4:2:2采样的亮度分量信号赋给4:4:4采样的亮度分量信号Y1＝Y1。
对奇像素插值时，以第三个像素为例，首先判断CB2[0]是否为0，既4:2:2采样的蓝色色度分量的最低位是否为0，如果CB2[0]＝0，则将4:2:2采样的前一像素的红色色度分量信号CR1赋给4:4:4采样的红色色度分量信号Cr2，即Cb2＝CB2，Cr2＝CR1，同时将4:2:2采样的亮度分量信号赋给4:4:4采样的亮度分量信号，Y2＝Y2；如果CB2[0]＝1，则将4:2:2采样的后一像素的红色色度分量信号CR3赋给4:4:4采样的红色色度分量信号Cr2,即Cb2＝CB2，Cr2＝CR3，同时将4:2:2采样的亮度分量信号赋给4:4:4采样的亮度分量信号，Y2＝Y2。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。
Claims (1)
1.一种用于外置拼接器或混合矩阵的图像采样方法，其特征在于：包括下采样方法和上采样方法；
所述下采样方法具体如下：
首先对每帧图像的第一个和最后一个像素处理，对第一个像素将4:4:4采样的蓝色色度分量直接赋给4:2:2采样的蓝色色度分量；对最后一个像素将4:4:4采样的最后一个红色色度分量直接赋给4:2:2采样的最后一个红色色度分量；
然后对其它像素判断左右色差采样信号：
(a)对偶像素取样时，分别计算4:4:4采样时当前像素的蓝色色度分量与其前一个像素的蓝色色度分量差的绝对值P、当前像素的蓝色色度分量与其后一个像素的蓝色色度分量差的绝对值Q，如果P<＝Q，则将4:4:4采样的亮度分量直接赋给4:2:2采样的亮度分量，色差信号中4:2:2采样的红色色度分量的最低位为0；如果P>Q，则将4:4:4采样的亮度分量直接赋给4:2:2采样的亮度分量，色差信号中4:2:2采样的红色色度分量的最低位为1；
(b)对奇像素取样时，分别计算4:4:4采样时当前像素的红色色度分量与其前一个像素的红色色度分量差的绝对值M、当前像素的红色色度分量与其后一个像素的红色色度分量差的绝对值N，如果M<＝N，则将4:4:4采样的亮度分量直接赋给4:2:2采样的亮度分量，色差信号中4:2:2采样的蓝色色度分量的最低位为0；如果M>N，则将4:4:4采样的亮度分量直接赋给4:2:2采样的亮度分量，色差信号中4:2:2采样的蓝色色度分量的最低位为1；
所述上采样方法具体如下：
首先对每帧图像的第一个像素和最后一个像素处理，色差信号分别取相邻的色差值，将4:2:2采样的第一个像素的蓝色色度分量赋给4:4:4采样的第一个像素的蓝色色度分量，同时将4:2:2采样的第二个像素的红色色度分量赋给4:4:4采样的第一个像素的红色色度分量；将4:2:2采样的最后一个像素的红色色度分量赋给4:4:4采样的最后一个像素的红色色度分量，同时将4:2:2采样的倒数第二个像素的蓝色色度分量赋给4:4:4采样的最后一个像素的蓝色色度分量；
(c)对偶像素插值时，首先判断4:2:2采样时当前像素红色色度分量的最低位是否为0，如果为0，则将4:2:2采样时当前像素的前一个像素的蓝色色度分量信号赋值给4:4:4采样当前像素的蓝色色度分量信号，4:2:2采样的红色色度分量信号赋给4:4:4采样的红色色度分量信号，同时将4:2:2采样的亮度分量信号赋给4:4:4采样的亮度分量信号；如果4:2:2采样时当前像素红色色度分量的最低位为1，则将4:2:2采样时当前像素的后一个像素的蓝色色度分量信号赋给4:4:4采样时当前像素的蓝色色度分量信号，同时将4:2:2采样的亮度分量信号赋给4:4:4采样的亮度分量信号；
(d)对奇像素插值时，首先判断4:2:2采样时当前像素蓝色色度分量的最低位是否为0，如果为0，则将4:2:2采样时当前像素的前一个像素的红色色度分量信号赋给4:4:4采样当前像素的红色色度分量信号，同时将4:2:2采样的亮度分量信号赋给4:4:4采样的亮度分量信号；如果4:2:2采样时当前像素蓝色色度分量的最低位为1，则将4:2:2采样时当前像素的后一个像素的红色色度分量信号赋给4:4:4采样时当前像素的红色色度分量，同时将4:2:2采样的亮度分量信号赋给4:4:4采样的亮度分量信号。
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