CN1204207A - 图像格式转换器及其方法 - Google Patents

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Abstract

一种图像格式转换器及其转换方法,该图像格式转换器包括,一个前置滤波器,用于前置滤波该输入图像及用于输出一个前置滤波后的信号;以及一个格式转换器,用于按照一个预置的宽高比双线内插前置滤波后的信号,并用于输出一个经格式转换后的信号,因此,在格式转换器使用简单的双线内插法之前,该图像格式转换器因加入前置滤波器而使其能够具有简单的结构,以致于图像在扩大或缩小的同时能够保持清晰度且没有假频。

Description

图像格式转换 器及其方法
本发明涉及一种图像显示装置，尤其涉及一种用于在图像显示装置上放大／缩小一个显示图像的装置，以及其转换方法。
在数字电视系统的图像显示装置中，要显示的图像尺寸是不固定的。尤其是在高清晰度电视的情况下，所显示图像尺寸的变化范围很宽。然而，普通图像显示装置被设定按一个预定的分辨率显示图像。由于这个原因，一种用于将输入图像的各种分辨率转换为相应于显示装置的分辨率的装置已成为所必需的，此装置称为“图像格式转换器”。
另外，近来作为图像显示装置的一种类型的计算机系统还包括一个位于图形卡(graphics card)上的硬件加速器，用于扩大／缩小一个图像。在这种情况下，就需要一种简单而有效地扩大／缩小图像的方法。
结果，就提出了各种算法，用于扩大／缩小一种数字图像。例如，零级内插法(zero-order interpolation)，双线内插法(bi-linear interpolation)，有限冲激响应(FIR)滤波内插法(filtering interpolation)等等。还提出了一种算法用于通过控制在频率范围内的离散余弦变换(DCT)系数来扩大／缩小图像。然而，这种算法具有一个扩大或缩小比例极限，比其它以上各种算法更复杂。这里，虽然零级法是最简单的，但它损坏了图像的质量，这是由于图像信号是被作为相邻像素的唯一值而显示的。在双线内插法中，由于受低通滤波的影响，放大的图像是不清晰的，以及当图像缩小时会发生假频(aliasing)。最后，FIR滤波在图像放大或缩小时能提供一个优质的画面。然而，这样一个优质的图像需要进行大量的计算，并且根据扩大或缩小比例所进行的系数变换是受到限制的。
为了解决上述问题，本发明的一个目的是提供一种简单结构的图像格式转换器，用于实时扩大／缩小一个图像并提供优质图像。
本发明的另一个目的是提供一种图像格式转换方法用于实时扩大／缩小一个图像并提供优质图像。
为实现第一个目的，提供了一种图像格式转换器，用于转换输入图像的分辨率以扩大或缩小该输入图像，该图像格式转换器包括：一个前置滤波器(pre-filter)和一个格式转换器。前置滤波器将输入图像前置滤波并用于输出一个经前置滤波后的信号，并且格式转换器按照一个预置的宽高比(aspectratio)在前置滤波信号上执行一个双线内插，并输出一个经格式转换后的信号。
为实现第二个目的，提供了一种图像格式转换方法，用于转换一种输入图像的分辨率来扩大或缩小输入图像，该图像格式转换方法包括的步骤有：(a)前置滤波该输入图像以使输出一个经前置滤波后的信号；以及(b)按照预置宽高比(aspect ratio)，双线内插该前置滤波后的信号，以便输出一个格式转换后的信号。
本发明上述的目的和优点经结合实施例及参考附图详细描述后将变得更清楚。其中：
图1是本发明实施例中图像格式转换器的框图；
图2A和图2B是分别使用图1双线内插法的格式转换器的输入和输出信号频谱图。
图3是图1中的前置滤波器所使用的窗口实例的结构图。
在图1中，按照本发明的一个实施例的一种图像格式转换器，包括一个前置滤波器100，以及一个采用双线内插法的格式转换器200。
前置滤波器100按照一个输入图像的扩大或缩小比例修改一个参数A(下面将描述)。另外，用来扩大或缩小一个图像并运用普通双线内插算法的格式转换器200，按照一个预置的宽高比在经前置滤波器100滤波后的信号上执行双线内插法。
如图2A和2B所示，通过格式转换器200后的信号的频谱被改变了。这就是说，经过内插法之后图像信号的高频分量被衰减了。
于是，按照本发明的图像格式转换器采用了一个使用双线内插算法的格式转换器，由于其结构简单而使其能够简单易行，由此使双线内插法的优点得到最大发挥并且没有损坏图像质量。那就是，如上所述，当使用图像转换器200扩大一个图像时，由于低通滤波的影响使屏幕上所显示的图像不清晰。
作为问题的补充，该输入图象信号被由前置滤波器100进行高通滤波，并且将经高通滤波后的信号输出到格式转换器200，于是对通过该双线内插法后产生的图像的衰减进行了补偿。这里，通过控制前置滤波器100的高通滤波器频率特性能够将图像变得更加清晰。另外，当缩小图像时，前置滤波器100则作用为一个低通滤波器以减少假频(aliasing)。
前置滤波器100中所运用的窗口的例子如图3所示。图3的前置滤波器100在一个图像的平面(image plane)上运用了5个点，如输入图像取样X1，以及上、下、左、右取样X2、X3、X4和X5与输入取样X1相邻。这里，前置滤波器100的一个输出F1由下列公式表示： F 1 = X 1 + A · ( X 1 - X 2 + X 3 + X 4 + X 5 4 ) 其中A大于-1
在上述公式中，A是控制前置滤波器100的频率特性的参数，其中如果A是一个正值，前置滤波器作用为一个高通滤波器，以及如果A是一个负值则作用为一个低通滤波器。那就是说，参数A被设置为正值用于扩大，而负值则用于缩小，且参数A可以被设置为一个较大的绝对值以与扩大或缩小的比例相称。
按照图3的前置滤波器，当图像缩小一半或更小时可能发生假频。然而，这种假频能够通过使用前置滤波器用在图像平面上更多的点而被中和。
如上所示，在一个格式转换器使用简单双线内插法之前，本发明的图像格式转换器通过增加一个前置滤波器能够使其具有简单的结构，以致于图像能够在被扩大或缩小的同时保持清晰度且没有假频。

Claims (12)

1．一种图像格式转换器，用于通过转换一个输入图像的分辨率来扩大或缩小该输入图像，该图像格式转换器包括：
一个前置滤波器，用于前置滤波该输入图像以及用于输出前置滤波后的信号；以及
一个格式转换器，按照一个预置的宽高比，用于双线内插一个前置滤波后的信号，并且用于输出一个经格式转换后的信号。
2．如权利要求1所述的图像格式转换器，其中，该前置滤波器是一个高通滤波器。
3．如权利要求1所述的图像格式转换器，其中，该前置滤波器是一个低通滤波器。
4．如权利要求1所述的图像格式转换器，其中，该前置滤波器的输出是由下列公式表示的： F 1 = X 1 + A · ( X 1 - X 2 + X 3 + X 4 + X 5 4 ) 其中输入到前置滤波器的一个图像取样是X1，以及相邻于输入取样X1的图像取样是X2，X3，X4和X5，且该参数A大于-1。
5．如权利要求4所述的图像格式转换器，其中，用于扩大图像时，参数A为正值并且该前置滤波器用作为一个高通滤波器。
6．如权利要求4所述的图像格式转换器，其中，用于图像的缩小时，参数A为负值并且该前置滤波器用作为一个低通滤波器。
7．一种图像格式转换方法，用于通过转换输入图像分辨率来扩大或缩小输入图像，该图像格式转换方法包括的步骤有：
(a)前置滤波该输入图像以使输出一个经前置滤波后的信号；以及
(b)按照一个预置的宽高比，双线内插该经前置滤波后的信号，以便输出一个经格式转换后的信号。
8．如权利要求7所述的图像格式转换方法，其中，该步骤(a)的该前置滤波是高通滤波。
9．如权利要求7所述的图像格式转换方法，其中，步骤(a)的该前置滤波是低通滤波。
10．如权利要求7所述的图像格式转换方法，其中，在该步骤(a)的该前置滤波的信号由下列公式表示： F 1 = X 1 + A · ( X 1 - X 2 + X 3 + X 4 + X 5 4 ) 其中输入到该前置滤波器的一个图像取样是X1，以及相邻于该输入取样X1的图像取样分别是X2，X3，X4和X5，且参数A大于-1。
11．如权利要求10所述的图像格式转换方法，其中，用于扩大该图像时，参数A为正值。
12．如权利要求10所述的图像格式转换方法，其中，用于缩小该图像时，参数A为负值。
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