CN105447816B - 一种多通道图像放大方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多通道图像放大方法和装置：获取待放大的多通道图像对应的各单通道图像；获取跨通道引导信息，并根据跨通道引导信息，完成对各单通道图像的放大；根据放大后的各单通道图像生成放大后的多通道图像。应用本发明所述方案，能够提高放大后的图像质量等。

Description

一种多通道图像放大方法和装置

技术领域

本发明涉及图像处理技术，特别涉及一种多通道图像放大方法和装置。

背景技术

现有技术中，当对彩色图像进行放大处理时，通常采用对亮度通道信息和色度通道信息分别进行放大的方式。

但由于亮度通道信息和色度通道信息之间是存在关联性的，而上述方式并未考虑所述关联性，因此常常会导致放大结果难以令人满意，出现色彩溢出、颜色的块效应、虚假彩色边缘或纹理以及边缘模糊等问题，也就是说，放大后的图像质量较差。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种多通道图像放大方法和装置，能够提高放大后的图像质量。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种多通道图像放大方法，包括：

获取待放大的多通道图像对应的各单通道图像；

获取跨通道引导信息，并根据所述跨通道引导信息，完成对各单通道图像的放大；

根据放大后的各单通道图像生成放大后的多通道图像；

其中，所述获取跨通道引导信息包括：

将指定图像划分为N个连通域，同一连通域中的像素点赋予相同的取值，不同连通域中的像素点赋予不同的取值，并将各连通域的边界点的取值设置为一个与各连通域中的像素点的取值均不相同的取值，将重新赋值后的图像作为所述跨通道引导信息，N为大于1的正整数。

一种多通道图像放大装置，包括：第一处理模块、第二处理模块和第三处理模块；

所述第一处理模块，用于获取待放大的多通道图像对应的各单通道图像，并将各单通道图像发送给所述第二处理模块；

所述第二处理模块，用于获取跨通道引导信息，根据所述跨通道引导信息，完成对各单通道图像的放大，并将放大后的各单通道图像发送给所述第三处理模块；

所述第三处理模块，用于根据放大后的各单通道图像生成放大后的多通道图像；

其中，所述第一处理模块进一步用于，将所述待放大的多通道图像发送给所述第二处理模块；

所述第二处理模块将指定图像划分为N个连通域，同一连通域中的像素点赋予相同的取值，不同连通域中的像素点赋予不同的取值，并将各连通域的边界点的取值设置为一个与各连通域中的像素点的取值均不相同的取值，将重新赋值后的图像作为所述跨通道引导信息，N为大于1的正整数。

可见，采用本发明所述方案，可基于跨通道引导信息来完成对各单通道图像的放大，从而考虑了不同通道之间的关联性，进而避免了现有技术中存在的问题，提高了放大后的图像质量；而且，本发明所述方案不仅适用于彩色图像，对任何的多通道图像均适用，即具有广泛适用性。

附图说明

图1为本发明多通道图像放大方法实施例的流程图。

图2为本发明多通道图像放大装置实施例的组成结构示意图。

具体实施方式

针对现有技术中存在的问题，本发明中提出一种多通道图像放大方案，能够提高放大后的图像质量等。所述多通道图像可为RGB图像、YUV图像、Bayer图像、多光谱图像等。

为了使本发明的技术方案更加清楚、明白，以下参照附图并举实施例，对本发明所述方案作进一步的详细说明。

图1为本发明多通道图像放大方法实施例的流程图。如图1所示，包括以下步骤11～13。

步骤11：获取待放大的多通道图像对应的各单通道图像。

步骤12：获取跨通道引导信息，并根据跨通道引导信息，完成对各单通道图像的放大。

步骤13：根据放大后的各单通道图像生成放大后的多通道图像。

其中，步骤11中，可采用以下方式一或方式二来获取待放大的多通道图像对应的各单通道图像，当然，也可以采用本领域技术人员可以想到的其它方式。

方式一

对待放大的多通道图像进行通道分离，得到各单通道图像。

比如，对于RGB图像，可将其进行通道分离，从而分别得到R、G、B三个通道对应的单通道图像。

方式二

对待放大的多通道图像进行颜色空间转换，并对颜色空间转换后的多通道图像进行通道分离，得到各单通道图像。

比如，对于RGB图像，可首先将其从RGB颜色空间转换到YUV颜色空间，之后对转换得到的YUV图像进行通道分离，从而得到一个亮度通道图像和两个色度通道图像。

对应于步骤11，步骤13中，可采用以下方式一或方式二来根据放大后的各单通道图像生成放大后的多通道图像。

方式一(对应于步骤11中的方式一)

将放大后的各单通道图像进行合并，得到放大后的多通道图像。

比如，将放大后的R、G、B三个通道对应的单通道图像进行合并，从而得到放大后的RGB图像。

方式二(对应于步骤11中的方式二)

将放大后的各单通道图像进行逆向颜色空间转换和合并，得到放大后的多通道图像。

比如，将放大后的亮度通道图像和色度通道图像进行从YUV颜色空间到RGB颜色空间的转换以及合并，从而得到放大后的RGB图像。

以下对步骤12中如何获取跨通道引导信息以及如何完成对各单通道图像的放大进行详细说明。

一)获取跨通道引导信息

在实际应用中，可利用指定图像来生成跨通道引导信息。

指定图像可包括以下之一：待放大的多通道图像、待放大的多通道图像对应的任一单通道图像。

其中，利用指定图像生成跨通道引导信息的方式可为：将指定图像划分为N个连通域，同一连通域中的像素点赋予相同的取值，不同连通域中的像素点赋予不同的取值，并将各连通域的边界点的取值设置为一个与各连通域中的像素点的取值均不相同的取值，将重新赋值后的图像作为跨通道引导信息，N为大于1的正整数。

具体地，可根据指定图像的以下特征之一或任意组合：亮度、颜色、边缘、纹理、结构、语义，将指定图像划分为N个连通域。

如何根据上述特征将指定图像划分为N个连通域为现有技术，举例说明如下。

1)根据结构特征将指定图像划分为N个连通域：

首先，可对指定图像进行结构信息提取操作，之后，对结构信息图像进行图像分割，并根据图像分割结果将指定图像划分为N个连通域。

2)根据边缘特征将指定图像划分为N个连通域：

首先，可对指定图像进行边缘检测处理(可采用经典的Canny算子)，从而提取出图像的边缘信息，之后，可对提取出的边缘信息进行链接和细化操作，并根据链接和细化操作结果将指定图像划分为N个连通域。

3)根据纹理特征将指定图像划分为N个连通域：

首先，可对指定图像进行纹理信息提取操作，之后，对纹理信息图像进行聚类，并根据聚类结果将指定图像划分为N个连通域。

4)根据边缘特征和纹理特征将指定图像划分为N个连通域：

首先，可分别对指定图像进行纹理信息提取操作和边缘检测处理，之后，可对提取出的纹理信息图像进行聚类操作，并对提取出的图像的边缘信息进行链接和细化操作，再之后，可根据聚类得到的边界信息以及链接和细化得到的边缘信息的并集，将指定图像划分为N个连通域。

当采用三个特征或更多个特征进行划分时，也可以采用上述并集的思想，不再一一赘述。

二)对各单通道图像进行放大

在实际应用中，针对待放大的多通道图像对应的各单通道图像，可根据跨通道引导信息，分别对各单通道图像进行放大；或者，也可以按照预定方式对其中的一个单通道图像进行放大，并根据跨通道引导信息，分别对剩余的各单通道图像进行放大，较佳地，按照预定方式进行放大的单通道图像为用于生成跨通道引导信息的单通道图像。

比如，假设待放大的多通道图像对应的各单通道图像中包括：一个亮度通道图像和两个色度通道图像，那么，可根据亮度通道图像生成跨通道引导信息，并根据跨通道引导信息，分别对亮度通道图像和色度通道图像进行放大，或者，也可以按照预定方式对亮度通道图像进行放大，所述预定方式可为经典的线性插值方式等，而对于色度通道图像，则可根据跨通道引导信息来对其进行放大。

其中，根据跨通道引导信息对任一单通道图像进行放大的方式可为：

针对放大后的该单通道图像中的任一坐标位置为(x，y)的像素点，分别按照以下方式确定其取值：

将该像素点的坐标位置进行下采样并取整，得到新的坐标位置(x1，y1)；

确定出未进行放大的该单通道图像中、以坐标位置为(x1，y1)的像素点为中心点的P*P大小的第一子图像，P为大于1的奇数；

确定出跨通道引导信息中、以坐标位置为(x1，y1)的像素点为中心点的P*P大小的第二子图像，并将第二子图像中的中心点以及与中心点取值相同的像素点的取值设置为1，否则设置为0，之后对第二子图像中的各像素点的取值进行归一化处理；

计算第一子图像中的各像素点的取值和进行归一化处理后的第二子图像中的各像素点的取值的卷积，将计算结果作为放大后的该单通道图像中坐标位置为(x，y)的像素点的取值。

下面以放大两倍为例，对上述放大方式进行进一步说明。

假设待放大的单通道图像为图像a，放大后的该单通道图像为图像b。

针对图像b中的每个坐标位置为(x，y)的像素点，可分别按照以下步骤A～D来确定其取值。

A、对坐标位置(x，y)进行下采样并取整，得到新的坐标位置(x1，y1)，即(x1，y1)＝(x/2，y/2)并取整后的结果。

B、从图像a中找出以坐标位置为(x1，y1)的像素点为中心点的3*3(假设P的取值为3)大小的第一子图像，其中各像素点的取值为：h_x1，y1即表示坐标位置为(x1，y1)的像素点的取值；

需要说明的是，对于位于图像a边缘处的像素点，如坐标位置为(1、1)的像素点，将不存在坐标位置为(x1-1，y1-1)、(x1-1，y1)、(x1-1，y1+1)、(x1，y1-1)和(x1+1，y1-1)的像素点，那么可采用补零的方式，即将这些像素点的取值设置为0。

C、包括步骤c1～c3；

c1、从跨通道引导信息中找出以坐标位置为(x1，y1)的像素点为中心点的3*3大小的第二子图像，其中各像素点的取值为：h'_x1，y1即表示坐标位置为(x1，y1)的像素点的取值；

c2、将第二子图像中的中心点以及与中心点取值相同的像素点的取值设置为1，否则设置为0；

假设跨通道引导信息为：其中，取值为1的所有像素点属于一个连通域，取值为2的所有像素点属于另一个连通域，取值为0的像素点表示连通域的边界点，即图像共被划分为2个连通域；

其中，当(x1，y1)＝(3，4)时，步骤c2中找出的第二子图像中的各像素点的取值将为：按照“将中心点以及与中心点取值相同的像素点的取值设置为1，否则设置为0”的原则进行处理后，将变为

当(x1，y1)＝(3，5)时，步骤c2中找出的第二子图像中的各像素点的取值将为：按照“将中心点以及与中心点取值相同的像素点的取值设置为1，否则设置为0”的原则进行处理后，将变为

c3、对经过步骤c2所示处理后的第二子图像中的各像素点的取值进行归一化处理；

假设经过步骤c2所示处理后的第二子图像中的各像素点的取值为：那么进行归一化处理后的结果即为：

假设经过步骤c2所示处理后的第二子图像中的各像素点的取值为：那么进行归一化处理后的结果即为：

D、计算第一子图像中的各像素点的取值和进行归一化处理后的第二子图像中的各像素点的取值的卷积，将计算结果作为图像b中坐标位置为(x，y)的像素点的取值；

按照上述步骤A～D所示方式得到图像b中的每个像素点的取值后，即可得到所需的图像b。

基于上述介绍，图2为本发明多通道图像放大装置实施例的组成结构示意图。如图2所示，包括：第一处理模块、第二处理模块和第三处理模块。

第一处理模块，用于获取待放大的多通道图像对应的各单通道图像，并将各单通道图像发送给第二处理模块；

第二处理模块，用于获取跨通道引导信息，根据跨通道引导信息，完成对各单通道图像的放大，并将放大后的各单通道图像发送给第三处理模块；

第三处理模块，用于根据放大后的各单通道图像生成放大后的多通道图像。

其中，

第一处理模块可对待放大的多通道图像进行通道分离，得到各单通道图像；

相应地，第三处理模块可将放大后的各单通道图像进行合并，得到放大后的多通道图像；

或者，

第一处理模块可对待放大的多通道图像进行颜色空间转换，并对颜色空间转换后的多通道图像进行通道分离，得到各单通道图像；

相应地，第三处理模块可将放大后的各单通道图像进行逆向颜色空间转换和合并，得到放大后的多通道图像。

另外，

第一处理模块可进一步用于，将待放大的多通道图像发送给第二处理模块；

相应地，第二处理模块可利用指定图像生成跨通道引导信息；

指定图像包括以下之一：待放大的多通道图像、待放大的多通道图像对应的任一单通道图像。

具体地，

第二处理模块可将指定图像划分为N个连通域，同一连通域中的像素点赋予相同的取值，不同连通域中的像素点赋予不同的取值，并将各连通域的边界点的取值设置为一个与各连通域中的像素点的取值均不相同的取值，将重新赋值后的图像作为跨通道引导信息，N为大于1的正整数。

较佳地，

第二处理模块可根据指定图像的以下特征之一或任意组合：亮度、颜色、边缘、纹理、结构、语义，将指定图像划分为N个连通域。

再有，

第二处理模块可根据跨通道引导信息，分别对各单通道图像进行放大；

或者，

第二处理模块可按照预定方式对其中的一个单通道图像进行放大，并根据跨通道引导信息，分别对剩余的各单通道图像进行放大，其中，按照预定方式进行放大的单通道图像为用于生成跨通道引导信息的单通道图像。

较佳地，

第二处理模块可针对任一单通道图像，根据跨通道引导信息，按照以下方式对其进行放大：

针对放大后的该单通道图像中的任一坐标位置为(x，y)的像素点，分别按照以下方式确定其取值：

将该像素点的坐标位置进行下采样并取整，得到新的坐标位置(x1，y1)；

确定出未进行放大的该单通道图像中、以坐标位置为(x1，y1)的像素点为中心点的P*P大小的第一子图像，P为大于1的奇数；

确定出跨通道引导信息中、以坐标位置为(x1，y1)的像素点为中心点的P*P大小的第二子图像，并将第二子图像中的中心点以及与中心点取值相同的像素点的取值设置为1，否则设置为0，之后对第二子图像中的各像素点的取值进行归一化处理；

计算第一子图像中的各像素点的取值和进行归一化处理后的第二子图像中的各像素点的取值的卷积，将计算结果作为放大后的该单通道图像中坐标位置为(x，y)的像素点的取值。

图2所示装置实施例的具体工作流程请参照前述方法实施例中的相应说明，此处不再赘述。

总之，采用本发明所述方案，可基于跨通道引导信息来完成对各单通道图像的放大，从而考虑了不同通道之间的关联性，进而避免了现有技术中存在的问题，提高了放大后的图像质量；

而且，本发明所述方案不仅适用于彩色图像，对任何的多通道图像均适用，即具有广泛适用性；

另外，本发明所述方案中的跨通道引导信息是根据进行放大之前的图像生成的，因此只需要较小的计算量等即可，实现起来非常简单方便。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种多通道图像放大方法，其特征在于，包括：

获取待放大的多通道图像对应的各单通道图像；

获取跨通道引导信息，并根据所述跨通道引导信息，完成对各单通道图像的放大；

根据放大后的各单通道图像生成放大后的多通道图像；

其中，所述获取跨通道引导信息包括：

将指定图像划分为N个连通域，同一连通域中的像素点赋予相同的取值，不同连通域中的像素点赋予不同的取值，并将各连通域的边界点的取值设置为一个与各连通域中的像素点的取值均不相同的取值，将重新赋值后的图像作为所述跨通道引导信息，N为大于1的正整数。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述获取待放大的多通道图像对应的各单通道图像包括：对所述待放大的多通道图像进行通道分离，得到各单通道图像；

所述根据放大后的各单通道图像生成放大后的多通道图像包括：将放大后的各单通道图像进行合并，得到所述放大后的多通道图像；

或者，

所述获取待放大的多通道图像对应的各单通道图像包括：对所述待放大的多通道图像进行颜色空间转换，并对颜色空间转换后的多通道图像进行通道分离，得到各单通道图像；

所述根据放大后的各单通道图像生成放大后的多通道图像包括：将放大后的各单通道图像进行逆向颜色空间转换和合并，得到所述放大后的多通道图像。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述指定图像包括以下之一：所述待放大的多通道图像、所述待放大的多通道图像对应的任一单通道图像。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述将指定图像划分为N个连通域包括：

根据所述指定图像的以下特征之一或任意组合：亮度、颜色、边缘、纹理、结构、语义，将所述指定图像划分为N个连通域。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述根据所述跨通道引导信息，完成对各单通道图像的放大包括：

根据所述跨通道引导信息，分别对各单通道图像进行放大；

或者，

按照预定方式对其中的一个单通道图像进行放大，并根据所述跨通道引导信息，分别对剩余的各单通道图像进行放大，其中，按照预定方式进行放大的单通道图像为用于生成所述跨通道引导信息的单通道图像。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，

根据所述跨通道引导信息对任一单通道图像进行放大的方式包括：

针对放大后的该单通道图像中的任一坐标位置为(x，y)的像素点，分别按照以下方式确定其取值：

将该像素点的坐标位置进行下采样并取整，得到新的坐标位置(x1，y1)；

确定出未进行放大的该单通道图像中、以坐标位置为(x1，y1)的像素点为中心点的P*P大小的第一子图像，P为大于1的奇数；

确定出所述跨通道引导信息中、以坐标位置为(x1，y1)的像素点为中心点的P*P大小的第二子图像，并将所述第二子图像中的中心点以及与中心点取值相同的像素点的取值设置为1，否则设置为0，之后对所述第二子图像中的各像素点的取值进行归一化处理；

计算第一子图像中的各像素点的取值和进行归一化处理后的第二子图像中的各像素点的取值的卷积，将计算结果作为放大后的该单通道图像中坐标位置为(x，y)的像素点的取值。

7.一种多通道图像放大装置，其特征在于，包括：第一处理模块、第二处理模块和第三处理模块；

所述第一处理模块，用于获取待放大的多通道图像对应的各单通道图像，并将各单通道图像发送给所述第二处理模块；

所述第二处理模块，用于获取跨通道引导信息，根据所述跨通道引导信息，完成对各单通道图像的放大，并将放大后的各单通道图像发送给所述第三处理模块；

所述第三处理模块，用于根据放大后的各单通道图像生成放大后的多通道图像；

其中，所述第一处理模块进一步用于，将所述待放大的多通道图像发送给所述第二处理模块；

所述第二处理模块将指定图像划分为N个连通域，同一连通域中的像素点赋予相同的取值，不同连通域中的像素点赋予不同的取值，并将各连通域的边界点的取值设置为一个与各连通域中的像素点的取值均不相同的取值，将重新赋值后的图像作为所述跨通道引导信息，N为大于1的正整数。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，

所述第一处理模块对所述待放大的多通道图像进行通道分离，得到各单通道图像；

所述第三处理模块将放大后的各单通道图像进行合并，得到所述放大后的多通道图像；

或者，

所述第一处理模块对所述待放大的多通道图像进行颜色空间转换，并对颜色空间转换后的多通道图像进行通道分离，得到各单通道图像；

所述第三处理模块将放大后的各单通道图像进行逆向颜色空间转换和合并，得到所述放大后的多通道图像。

9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述指定图像包括以下之一：所述待放大的多通道图像、所述待放大的多通道图像对应的任一单通道图像。

10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，

所述第二处理模块根据所述指定图像的以下特征之一或任意组合：亮度、颜色、边缘、纹理、结构、语义，将所述指定图像划分为N个连通域。

11.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，

所述第二处理模块根据所述跨通道引导信息，分别对各单通道图像进行放大；

或者，

所述第二处理模块按照预定方式对其中的一个单通道图像进行放大，并根据所述跨通道引导信息，分别对剩余的各单通道图像进行放大，其中，按照预定方式进行放大的单通道图像为用于生成所述跨通道引导信息的单通道图像。

12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，

所述第二处理模块针对任一单通道图像，根据所述跨通道引导信息，按照以下方式对其进行放大：

针对放大后的该单通道图像中的任一坐标位置为(x，y)的像素点，分别按照以下方式确定其取值：

将该像素点的坐标位置进行下采样并取整，得到新的坐标位置(x1，y1)；

确定出未进行放大的该单通道图像中、以坐标位置为(x1，y1)的像素点为中心点的P*P大小的第一子图像，P为大于1的奇数；

确定出所述跨通道引导信息中、以坐标位置为(x1，y1)的像素点为中心点的P*P大小的第二子图像，并将所述第二子图像中的中心点以及与中心点取值相同的像素点的取值设置为1，否则设置为0，之后对所述第二子图像中的各像素点的取值进行归一化处理；

计算第一子图像中的各像素点的取值和进行归一化处理后的第二子图像中的各像素点的取值的卷积，将计算结果作为放大后的该单通道图像中坐标位置为(x，y)的像素点的取值。