CN1221920C - 使用局部选择的内插函数来对图象进行缩放的方法与装置 - Google Patents

Abstract

已经描述了用于对由点组成的一个图象进行缩放的一个装置。这个装置包括一个本地图象分析器，用于从所述点中识别出一个目标点和一组与所述目标点相邻的点，并且判断所述目标点的类型。这个装置包括一个线性内插函数，其参数是一个水平线性内插系数和一个垂直线性内插系数。这个装置包括一个内插系数产生器，用于定义水平线性内插系数和垂直线性内插系数。这个装置包括一个图象缩放器，用于使用具有水平线性内插系数和垂直线性内插系数的线性内插函数，对目标点的一个相邻范围中的所述图象缩放一个缩放因子。缩放一个源图象的一个方法。这个源图象包括一第一多个点，所述缩放一个缩放因子的方法包括动作：判断一个目标点的一第一类型，所述目标点在所述多个点中；从所述避免点的所述第一类型，选择一第一内插函数；和使用缩放所述目标点的所述第一内插函数，来缩放所述源图象。

Description

使用局部选择的内插函数来对 图象进行缩放的方法与装置

技术领域

本发明涉及数字图象内插的领域，更特别地，涉及对被进行内插的图象的类型进行逐点检测以更好地选择内插函数的改进方法。

背景技术

典型地，所提供的图象通常仅仅是一个尺寸，并且因为很多使用的原因，需要被进行放大或者缩小。在很多领域内需要进行图象的缩放，例如视频产生与编辑，多媒体内容的创作，桌面出版，光学摄影，和复印。重要的是，被进行缩放的图象必须是原始图象的一个正确的内插版本。但是，因为在将一个图象进行放大，并且进行内插的过程中，需要产生附加的信息，或者填充附加的信息，以产生放大的图象，所以就不可能是一个确切的复制。类似地，当将一个图象进行缩小与图象分样时，就必须去除某些信息以产生被缩小的图象。

内插函数是可以被用于产生内插的，或者分样的图象的函数。但是，这些内插函数趋向于使被进行内插的一个数字图象产生模糊或者失真。图象失真是产生了锯齿形状的边缘。在基本上由文字，计算机线形的图形和其它具有较硬的边缘的图形组成的图象中，选择能够保持其边缘并且避免图象产生模糊的一个内插函数就是很重要的。类似地，在基本上由图形，自然图象，扫描器输入，和其它缺乏硬边缘的图象组成的图象中，选择能够避免产生锯齿边缘而是稍微使图象模糊的内插函数是很重要的。

Muyramatsu先生在美国专利号No.5,553,201中说到，较理想的是，对被一个小的缩放因子进行缩放的图象，使用计算资源消耗较少的内插函数，而对被一个大的缩放因子进行缩放的图象，使用计算资源消耗较多的内插函数。这种方法的缺点是它不是依据图象的类型，而是依据所要进行的缩放量。

Tanioka先生在美国专利号No.5,018,024中说到，理想的是，计算一个点的方块中的颜色变化数量，来选择一个图象的抖动处理。这个方法的一个缺点是它需要消耗很多的计算资源，并且不能够对图象类型的局部改变作出响应。

所以，所需要的是一个方法，它能够识别计算简单的内插函数的点类型，并且也能够被用于逐点选择一个图象的最合适内插函数。

发明内容

描述了对一个源图象进行缩放的一个方法。这个源图象具有多个点，并且这个源图象被用一个缩放因子进行缩放。源图象中的一个点被选择作为一个目标点。确定这个目标点的类型。根据这个目标点的类型，选择一个内插函数，并且使用这个被选择的内插函数对这个目标点进行缩放，从而对源图象进行缩放。

确定这个目标点的类型包括检查围绕这个目标点的周围的相邻点，并且确定这个目标点是否与相邻的点类似。如果这个目标点与相邻点类似，这个点就被划分为一个人造类型的图象。如果这个点与相邻点不类似，它就被划分为一个自然的图象类型。

已经描述了用于使用一个缩放因子来对由点组成的一个图象进行缩放的一个装置。这个装置包括一个局部图象分析器，这个局部图象分析器用于从所述点中识别出一个目标点和与所述目标点最近相邻的一组点，并且用于确定这个目标点的类型。这个装置包括一个线性内插函数，这个线性内插函数的参数有一个水平线性内插系数和一个垂直线性内插系数。这个装置包括一个内插系数产生器，用于定义这个水平和垂直线性内插系数。这个装置包括一个图象缩放器，用于使用带这个水平线性内插系数和垂直线性内插系数的这个线性内插函数，以一个缩放因子对这个目标点附近中的所述图象进行缩放。

图1显示了根据本发明而进行内插的一个图象。

图2是根据点的类型而动态选择缩放函数的一个图象分析器的一个硬件模块图。

图3是一个点类型确定器的一个逻辑图。

图4显示了与在图1中所显示的图象类似的一个源图象。

图5A-E显示了图3的逻辑电路中处理一个数据行的不同阶段。

图6是显示根据图象类型，逐点选择内插函数的一个方法的一个处理流图。

图7是一个颜色点比较器的一个逻辑图。

图8是一个优化的点类型确定器的一个逻辑图。

具体实施方式

A.概览

一第一类型的图象是一个人造图象。人造图象的示例包括计算机文本和计算机产生的图形。因为这个类型的图象是计算机所产生的，所以对一个人造图象中的任何点来说，一般来说，相邻的点可能均具有相同的点值或者颜色。一第二类型的图象是一个自然图象。自然图象的示例包括包括扫描的图象和使用一个数字相机所拍摄的图象。自然图象具有大气和电子噪声，所以，对一个自然图象中的任何点来说，很难发现一个相邻点具有与其相同的点值或者颜色。为了产生最佳的结果，内插函数应是基于被进行内插的图象的类型而进行选择的。

因为一个单图象可能包括相互散布的人造和自然的图象，所以本发明提出了一个方法与装置，来逐点判断一个点的类型。然后，可以基于点的类型，使用不同的内插函数对每一个图象的点进行缩放。

进一步，基于所缩放的因子而对内插函数进行调节也是可取的。当对人造图象进行内插时，这特别有作用。即在两个因子之间发现其平衡：强度变化与瞬时对比度。举一个示例，一个图象由等宽度的垂直条组成。如果这个图象被一个非整数的缩放因子进行内插，在所产生的图象中，每一个条将不可能具有相等的宽度。或者是强度变化，或者是对比度将被牺牲掉，这取决于这个内插函数。如果使用了最靠近的相邻内插，对比度将被保留，但是强度变化就非常高。但是，较平滑的内插函数将有较弱的强度变化，和较小的对比度。取决于这个缩放因子，所产生的图象将有程度不同的美学可容忍度。对小的缩放因子来说，较低的对比度是典型的可以被接受的，对大的缩放因子来说，高的对比度是更可取的。

所以，对人造图象来说，设计一个可以根据缩放因子而变化的可调节内插函数是有用的。方程1是对一个源点p(m，n)使用一个水平方向线性内插系数为a_i，垂直方向的线性内插系数为b_j进行线性内插而获得的点q(m+Δm，n+Δn)的值的一个公式。

$q(m+\mathrm{\Δm},n+\mathrm{\Δn})=\underset{j=0}{\overset{1}{\mathrm{\Σ}}}{b}_j\underset{i=0}{\overset{1}{\mathrm{\Σ}}}{a}_i.p(m+i,n+j)---0\≤\mathrm{\Δm},\mathrm{\Δn}\≤1---\left(1\right)$

通过如下面方程2所显示的来对这个线性内插系数进行限制，就可以对它进行进一步的细化。

$\underset{j=0}{\overset{1}{\mathrm{\Σ}}}{b}_j=\underset{i=0}{\overset{1}{\mathrm{\Σ}}}{a}_i=1---\left(2\right)$

尽管对这个内插函数有这些限制，通过使线性内插系数与Δm和Δn相关，也可以对这个函数进行调节。仅考虑与dm相关的水平系数a_i时，可以使用如方程3所显示的线性内插系数来给出双线性内插。

a₀＝1-Δm

a₁＝1-a₀                                    (3)

使用这些基本的公式和方程4所显示的线性内插系数，可以产生一类参数化的内插函数。

a₁＝1-a₀

这些线性内插系数必须是正的，并且必须小于1，所以，λ的范围是从0到2。这个类的两个成员是EW1，λ＝1，和EW2，λ＝2。

然后，可以考虑使用λ作参数的内插函数关于强度变化与瞬时对比度的性能。对一个缩放因子为s时，这个强度变化V可以使用方程5所显示的多项式来进行近似。

${\hat{V}}_{\mathrm{\λ}}\left(s\right)=\frac{1}{s}(0.054{\mathrm{\λ}}^2-0.23\mathrm{\λ}+0.25)---\left(5\right)$

这个图象系统设计者将选择一个可以接受的变化程度，并且可以通过从缩放因子和这个可接受的变化程度来计算λ，而从内插函数类中选择这个内插函数。

对一个缩放因子s，这个瞬时对比度C可以使用方程6来进行近似。

${\hat{C}}_{\mathrm{\λ}}\left(s\right)=1-{0.5\mathrm{\λ}}^{-\frac{2.1}{s}}---\left(6\right)$

这个图象系统设计者将选择一个可以接受的瞬时对比度程度，并且可以通过从缩放因子和这个可接受的瞬时对比度程度来计算λ，而从内插函数类中选择这个内插函数。

典型地，对图象的外观来说，这个变化的程度比这个瞬时对比度更重要，当这个缩放因子小于一个特定值时，例如2.0。对大的缩放因子，瞬时对比度比强度变化更重要。所以，这个系统设计者具有根据缩放因子，和所希望的变化程度和瞬时对比度强度来进行选择的一个范围。函数EW1和EW2是从可以被用于一个系统中的这个类中的两个示例。但是，更一般地，这些函数可以使用其参数化的一般形式。

B.一个内插图象

图1显示了使用本发明来进行内插的一个图象。本发明允许能够区分图象是人造图象和自然图象的部分，以使能够使用不同的内插函数来对不同的部分进行合适的缩放。

图1显示了使用本发明来进行内插的一个图象，它包括一个输入100，一个输入行110，一个字母G 112A，灰度图象114A，一个被缩放的字母G 112B，一个被缩放的灰度图象114B，一个输出150，和一个输出行160。

输入100包括输入行110。输出150包括输出行160。输入100由两个不同的图象组成，字母G 112A和灰度图象114A。输出150由两个不同的图象组成，即被缩放的字母G 112B和被缩放的灰度图象114B。

输入100是一个数字图象。数字图象由点组成。数字图象的点被安排在一个包括列和行的矩阵中。一个点p的位置可以由其列与行：p(m，n)来表示。点p(m，n)位于第m列和第n行。

输入行110是输入100中的一行点。很多计算机图形算法以行的顺序来进行工作，因为典型地，存储器器件被设计成以行的顺序来进行读取与写入。在一个实施方式中，本发明以点的行方式来进行工作。在另一个实施方式中，本发明以点的行与列的方式来进行工作。在这个示例中，缩放因子在水平方向上是2.0，而在垂直方向上是1.0。这意味着，输出150在水平方向上的点的数目是输入100的数目的2倍，而在垂直方向上的点的数目与输入100的数目相等。如果这个缩放因子在水平方向上是0.5，那么，输出150在水平方向上的点的数目是输入100的数目的一半。

输出行160是输出150中与被使用缩放因子进行缩放后的输入行110相应的点的行。因为缩放因子在水平方向上是2.0，输出行160的点的数目是输入行110的数目的2倍。被增加到输出行160中的点已经被根据输入行110的内容来进行内插。表1显示了由两个类型的点组成的输出行160，那些来自于输入行110的点和那些已经被进行内插的点。

…  ·  。  ·  。  ·  。  ·  。  ·  。  ·  …

                          表1

在表1中，那些来自输入行110的部分的点是实心的，而需要被进行内插以对图象进行缩放的点在表1中被显示为空心的圆。

不同的内插函数使用不同的方法来计算输出行160中被增加的点，空心的圆，的点值。更好的内插函数将产生填充输出行160的点值的结果，以使输出150具有更高的质量。

在进行分样(decimation)的情形下，如果缩放因子比1.0小，就必须去除点。输出行160将包括的点的数目比输入行110的点数目少，这样，就必须计算所有的点值。

输入100包括两个不同的图象类型，图象的左侧是字母G 112A，图象的右侧是灰度图象114A。字母G 112A是一个人造图象，而灰度图形114A是一个自然图象。当对字母G 112A进行缩放时，在包括字母G 112A的黑点与周围的白色背景点之间的显著的点值不连续性应被保留。如果字母G 112A的边缘被允许进行抖动，就很难区分其形状。灰度图象114A在对比度上具有点值的不连续性，当对其进行缩放时，显著的不连续边缘的产生，或者图象的失真就应被避免。如果发生了失真，这个内插过程所引入到灰度图象114A中的错误边缘将使图象看起来不舒服。

输入100具有人造图象和自然图象两个部分，并且它们是被一些点所隔离开的，但是，这两个类型的图象也可能在输入100中有相互重叠或者在位置上靠得非常近。所以，就希望能够引入一个能够以高度局部化方式来进行工作的一个图象类型确定方法。

C使用点类型判断器的图象缩放器

图2是根据点的类型，而对缩放函数进行动态选择的一个图象缩放器的一个硬件框图。

图2包括一个点类型判断器210，一个缩放器250，和一个存储器270。这个点类型判断器210将一个点的点类型输出给这个缩放器250，以使可以从这个存储器270选择一个合适的内插函数对这个点进行缩放。

点类型判断器210将输入行200作为输入进行接收。输入行200是点值的集合。输入行200可以是输入行110或者任何其它由点组成的行。点值可以使用单字节来进行存储，其中每一个字节表示点的从0到255的灰度强度。在另一个实施方式中，点值可以是包括这个点的所有颜色值的几个字节。点类型判断器210检查输入行200，并且判断输入行200中这些点的点类型。点类型判断器210输出点类型220。点类型220是与输入行200中的点相应的、由值组成的行。点类型220行中的每一个值表示或者是人造的或者是自然的。在一个实施方式中，一个1被用于表示一个人造图象点，而0被用于表示自然图象点。一个点p(m，n)的类型可以用e(m，n)来表示。因为在输入行200中n是固定的，所以点类型220是在行n中的，点p(m)的一个e(m)行。

缩放器250将输入行200，点类型220，缩放因子230，和强迫模式240作为输入进行接收。缩放因子230是表示输入行将被水平缩放的程度的一个正实数。当缩放因子230比1小时，输入行200被进行分样。当缩放因子230比1大或者等于1时，输入行200被进行内插。也可以使用这个技术来对图象进行水平和垂直缩放，但是缩放器250仅完成水平的缩放。强迫模式240输入允许这个用户通过表示这个图象是人造的或者自然的来覆盖写点类型判断器210。强迫模式240可以是对一整个行来覆盖写点类型判断器210的一单个值，或者它也可以是基于一个点一个点而提供的。在这个示例中，强迫模式240是一个图象一个图象而提供的，并且具有3个值：忽略，强迫自然，和强迫人造。对这个示例的后面的部分，将假定强迫模式240被设置成忽略。

因为仅需要考虑水平缩放因子，所以每一个输入将仅产生一单个输出行。更一般地说，缩放器250可能需要访问整个图象来正确地在水平方向与垂直方向上对它进行内插，或者进行分样。类似地，更一般地说，从缩放器250出来的输出可能是一个输出图象，而不是输出行260。

缩放器250产生了输出行260。在产生这个输出行260中，缩放器250使用每一个点的点类型220来从存储器270中选择一个缩放函数，以用于输入行200的这个点。因为这个点类型判断器210已经判断出了点的类型220，所以被选择的内插函数对输入行200中每一个点的图象类型，或者是人造的或者是自然的图象来说是合适的。

存储器270可能包括任何数目的内插函数。每一个被保存在存储器中的内插函数应被进行标记来表示它是否适合于人造或者自然图象。这些被保存在存储器中的内插函数可以是参数化的内插函数，例如使用如方程4所显示的λ的线性系数进行参数化的方程1的内插函数。缩放器250然后可以从存储器中选择那些被标记为对当前点的类型是合适的任何内插函数。在这个示例中，有两个函数可以用于人造图象，缩放人造函数274和缩放人造函数276。这样，如果当前点的点类型是一个人造图象点，或者可以使用缩放人造函数274，或者可以使用缩放人造函数276。

在这个示例中，缩放器250检查这个点类型220，来判断输入行200中每一个点的点类型。例如，输入行200可以具有一个点类型为e(a)＝1的一个点p(a)，或者人造图象点，而输入行200中的另一个点，p(b)，可以具有一个点类型e(b)＝0，或者自然图象。当缩放器250使用缩放因子230对点p(m)进行内插时，它使用e(m)的值来选择一个缩放函数。在这个示例中，e(b)是0，或者自然图象，所以，可以使用缩放自然函数272来对点p(b)进行内插。类似地，e(a)是1，或者是人造图象，所以，可以使用缩放人造函数274或者缩放人造函数276来对点p(a)进行内插。

对每一个内插函数来说，可能具有一起被附加保存的信息来进一步细化这个选择过程。例如，缩放人造函数274可以表示，它仅用于缩放因子比一特定值小的情形。在这个示例中，缩放自然函数272是双线性内插；缩放人造函数274是EW1内插，缩放人造函数276是EW2内插。EW1内插对特定缩放因子来说工作得非常好，而EW2算法对其它算法因子来说工作得非常好。所以，当这个缩放因子比一阈值缩放因子小时，缩放器250可以选择缩放人造函数274，一个更平滑的内插函数EW2。一个典型的阈值缩放因子的范围是2.0到4.0。缩放人造函数276是一个更陡峭的内插函数EW1，对比这个阈值大的缩放因子来说比较合适。

D点类型判断器的细节

图3是一个点类型判断器的一个逻辑图。这将被用作图2中的点类型判断器210。

图3包括了独特性(unique)逻辑模块320A-C以及证实独特性逻辑模块360。独特性逻辑模块320A-C分析一个点是否区别与相邻点或者说有独特性。这个证实独特性逻辑模块360根据收集的、关于周围点是否也是独特的信息来细化这个独特性的初始判断。

独特性逻辑模块320A将一第一点302，一第二点304，一个目标点306，一第三点308，和一第四点310作为输入而进行接收。独特性逻辑模块320A的输出是1，如果这个目标点306与任何其相邻点，第一点302，第二点304，第三点308，和第四点310相同的话，并且当目标点306是唯一的点时，其输出将是0。独特性逻辑模块320A的输出是预备的点类型判断344，或者d(m)。

独特性逻辑模块320A的输入点是一个点行的一部分，例如输入行110的一部分(图1)。这些输入围绕在输入行110的目标点306。在输入与行中的点的位置之间的对应关系可以详细地参见表2。

…        。      。       ·           。      。        …

      p(m-2)  p(m-1)   p(m)  p(m+1)  p(m+2)

                        表2

与p(m)的右边相邻的点，目标点306已经被进行处理，来判断其点的类型，并且p(m)左边的点的类型已经被判断出来。这样，点类型判断是从一单个行中的左边边缘进行到图象的右边的。

第一点302，第二点304，第三点308，和第四点310被分别连接到比较器322-328。目标点被连接到比较器322-328。比较器322-328输出一个1，当这两个点是一致时，否则，其输出是0。比较器322-328的输出被连接到一个或门330。或门330的输出是预备目标判断344，并且如果至少一个比较器322-328输出了一个1时，其值就是一个1，否则其值就是一个0。

独特性逻辑模块320B-C的组成方式可以与独特性逻辑模块320A相同。替代地，延迟电路可以被用于保存被计算的d(m-1)和d(m)的结果。独特性逻辑模块320B产生第一判断342，或者d(m-1)。独特性逻辑模块320C产生第二判断346，或者d(m+1)。初步的点类型判断和点在行中的位置之间的对应关系如表3所显示的。

。           。       ·             。       。

...p(m-2)    p(m-1)   p(m)   p(m+1)   p(m+2)...

             d(m-1)   d(m)   d(m+1)

                        表3

一旦已经计算了独特性逻辑模块320A-C，证实独特性逻辑模块360可以判断目标点306的点类型。

证实独特性逻辑模块360将对目标点306的目标判断344，第一判断342，和第二判断346作为输入进行接收。证实独特性逻辑模块360证实了点类型306的点类型。方程7是用于从输入中计算目标点类型的一个数学公式。

这可以通过将目标判断344与第一判断342连接到一个或门362和连接到一个与门364而进行计算。第二判断346和或门362的输出可以被连接到一个与门366。与门364-366的输出被连接到一个或门368。或门368的输出是目标点类型382。目标点类型382是1，当目标点306是一个人造图象点时，而当目标点306是一个自然图象点时，其值是一个0。

在另一个示例中，d(m+1)，或者第一判断342，被用作目标点类型382，e_H(m)，当第二判断346和第一判断342的异或是0时。

E详细的示例

图4显示了与图1所显示的图象类似的一个源图象。图5A-5E显示了使用图3的逻辑电路来对图4中的源图象中的一个数据行进行处理的不同阶段。

图4包括了一个源图象400，一个细节行402，一个人造图象目标点410，一个自然图象目标点412，和一第三目标点414。

源图象400是一个数字图象，并且由以排列成列与行的矩阵的点组成。细节行402是源图象400中的一个点行。人造图象目标点410是在细节行402中的字母′G′的左边的细节行402中的一个点。自然图象目标点412是细节行402中妇女的灰度图象的点。第三目标点414是源图象400中单个点宽的线的单个黑色点，这个黑色点的位置是单个点宽的线穿过细节行402的位置。在这个示例中，每一个点具有从0，黑色，到7，白色的一个灰度强度值。

图5A显示了输入到点类型判断器210的一个详细视图，如图3所实现的。到独特性逻辑模块320A的输入，p(m-2)到p(m+2)被显示为用括号，′()′围绕的3个不同目标点。需要完全计算点类型的附加点值被花括号′{}′所围绕。目标点类型382，e_H(m)，与目标点左边的3个点和目标点右边的3个点相关。详细的视图502显示了人造图象目标点410的点值输入。详细的视图504显示了自然图象目标点412的点值输入。详细的视图506显示了第三目标点414的点值输入。

当细节行402被进行处理时，图5A所显示的输入被提供到图5B。图5B包括了独特性逻辑模块320A。独特性逻辑模块320A对整个行进行处理(见图3)，来计算细节行402的初步点类型判断，如图5C所显示的。

图5C显示了细节行402的点的初步点类型，d(m)，的一个详细视图。详细视图508显示了人造图象目标点410的初步判断和最近的相邻点的初步判断。详细视图510显示了自然图象目标点412的初步判断和最近相邻点的初步判断。详细视图512显示了第三目标点414的初步判断和最近相邻点的初步判断。

图5C来的初步判断被提供到图5D。图5D包括证实独特性逻辑模块360(见图3)。这个结果，目标点类型382被显示在图5E中。

在图5E中，显示了3个不同目标点的目标点类型382。详细视图514显示了人造图象目标点410的点类型。详细视图516显示了自然图象目标点412的点类型。详细视图518显示了第三目标点414的点类型。

1.人造图象目标点

人造图象目标点410是在细节行402中的字母′G′的边缘前的最后的白色点。在图5A的详细视图502中，显示了周围的点。组成′G′的黑色点是0，而白色背景点是7。

在图5B的独特性逻辑模块320A中，作为一个初步判断，目标点与4个周围点的比较将产生一个1，或者人造图象。

更详细地，人造图象目标点410是目标点306。文本目标点410的左边的、点值为7的两个点是第三点308和第四点310。文本目标点410的右边的、点值为0的两个点是第一点302和第二点304。

图5B中，在初步点类型判断模块320A中处理这些输入。比较器322-328将周围点中的每一个点与目标点306进行比较。这里，文本目标点410是目标点306，并且被与第一点302进行比较，产生一个0，如果不相等。目标点被与第二点304进行比较，产生一个0，如果不相等。目标点被与第三点308进行比较，产生一个1，如果相等。目标点被与第四点310进行比较，产生一个1，如果相等。这些结果被进行或，以产生一个1，作为人造图象目标点410的目标判断344。这被显示在图5C中，图5C包括了详细视图508中关于人造图象目标点410的初步点类型判断344。

因为两个周围点的初步点类型对计算文本目标点410的目标点类型382是必要的，它们被使用与独特性逻辑模块320A的、上面所显示的方式相同的方式而进行计算。

然后，详细视图508中被显示的初步点类型判断被用于计算人造图象目标点410的最后点类型。初步点类型被提供给图5D，在图5D中，证实独特性逻辑模块360计算了最后的点类型。

在图5D中，这个证实独特性逻辑模块560所使用的目标判断344是在图5B中被计算的值，并且被显示在图5C中。这第一判断342和第二判断346也被显示在图5C中。这里，第一判断342的1值被与门364与目标判断344的1值进行相与，以计算出1。这两个值的或值也是1，并且这是或门362的结果。或门362的结果被与门366与第二判断346的1值进行相与，来计算出1。与门364的结果和与门366的结果被或门368一起进行或操作，来产生目标点类型382的值1。

在图5E中，人造图象点410的点类型被显示了。在详细视图514中，人造图象点410的点类型被显示为1，或者一个人造图象点。

2自然图象目标点

自然图象目标点的处理与前面的处理过程非常类似。围绕自然图象目标点412的细节行的自然图象部分的输入点具有不同的值。详细视图504显示了围绕自然图象目标点412的不同点值。

在详细视图510中显示了所产生的独特性判断。自然图象目标点412的预定判断为0，或者自然图象点。在详细视图516中，这个判断被进行细化，来显示自然图象目标点412的点类型是0，或者自然图象。

3第三目标点

第三目标点414的处理与前面的处理过程非常类似。因为第三目标点414是周围点中不连续的一单极点，所以独特性逻辑模块320A的目标判断是，第三目标点414是一个自然图象点，0。但是，详细视图512显示，在初步判断阶段，周围的点的类型被判断为人造图象点。

如果第三目标点414被作为一个自然图象点来进行处理，它将产生允许线的硬边缘产生模糊的一个内插图象，因为它被错误地识别为一个自然图象点。证实独特性逻辑模块360的重要目的是确保一个点是独特的一个判断，d(m)＝0，被相邻点的判断所支持。

这里，即使第三目标点414的初步判断是0，周围初步判断的异或是0，所以，不是使用当前的初步判断，所处理的最后点的初步判断，这里其值为1，或者一个人造图象点，被使用。这样，第三目标点被正确地识别为一个人造图象点，并且保留这个线。

F处理描述

图6是显示根据图象类型，逐点来选择内插函数的一个方法的一个处理流图。

在开始模块600，一个源图象被提供，并且具有一个缩放因子。这个源图象可以是输入100(见图1)或者任何其它数字图象。这个缩放因子是一个实数，并且表示将被应用的水平缩放的程度。

然后，控制转到处理模块610，在这里，图象分析是一行一行地进行的。每一行被使用一个点类型判断器，一个点一个点地进行分析。这可以使用图3的逻辑电路来进行。

然后，控制转到处理模块620，其中使用独特性逻辑模块320A(见图3)来判断每一个点的独特性。处理模块620输出具有独特性判断的一行比特。如果这个点p(m)是独特的，比特d(m)是0，例如这个点被具有不同点值的左边2个点和右边2个点所围绕。否则，对这个点p(m)，其比特d(m)是1。对这个图象的所有行均重复这个过程。替代地，方程8可以被用于判断独特性。

然后，控制转到处理模块630，其中每一个点的独特性被使用证实独特性逻辑模块360(见图3)所证实。这个过程通过查看这个行中周围点的独特性判断来细化了对一个点是唯一的初始判断。对行中的每一个点p(m)，这个结果是一行比特类型判断，e_H(m)。如果这个点，p(m)是一个人造图象点，比特e_H(m)是1，并且如果这个点p(m)是一个自然图象点，比特e_H(m)是0。替代地，可以使用方程7来计算e_H(m)的值。对这个图象的所有行，可以重复这个过程。

然后，控制被转到处理模块640，其中根据这个点的类型，对每一个点选择一个内插函数。有很多内插函数可以被用于对图象进行缩放。内插函数可以被与表示这个函数是否是最佳的缩放人造图象或者自然图象的一个标记一起被保存。存储器270(见图2)包括3个被标记为表示其工作最佳图象对象类型的内插函数。对每一个点来说，选择其标记与e_H(m)判断匹配的一个内插函数。这样，对其e_H(a)＝1，或者人造图象点，的一个点p(a)来说，或者可以选择缩放人造函数274或者可以选择缩放人造函数276(见图2)。类似地，对其e_H(b)＝0，或者自然图象点，的一个点p(b)来说，可以选择缩放自然函数272(见图2)。在某些实施方式中，缩放因子可以被用于具有匹配标记的多个内插函数中进行选择。例如，缩放人造函数274可以被用于缩放因子小于特阈值缩放因子的情形，而缩放人造函数276可以被用于缩放缩放因子大于特定缩放因子的情形。

然后，控制转到处理模块650，其中使用所选择的内插函数对这个图象进行内插。使用处理模块640所识别的内插函数，对图象的每一个点进行图象内插处理。这可以确保对一特定点所使用的内插函数是适合于这个点的类型的，人造的或者自然的，并且不希望的内插人造效果或者模糊和失真将最小化。对人造图象点来说，模糊将会最小，因为处理模块640所选择的内插函数对人造图象是适合的，例如边缘保留。类似地，对自然点来说，失真将会最小，因为所选择的内插函数对自然图象是适合的。

这个过程在结束模块660结束，并且输出被缩放的图象。

G处理彩色点

图7是一个彩色点比较器的一个逻辑图。这个彩色点比较器可以被用作图3中独特性逻辑模块320A的比较器322-328。

图7包括了比较器322B，一个点702，和一个点704，一个比较器712，一个比较器714，一个比较器716，和一个与门720。比较器322B包括比较器712-716和与门720。

点702的颜色成分和点704的颜色成分被检波器712-716进行相互分别比较。当两个输入颜色成分是相同的时候，比较器712-716输出一个1，否则输出0。比较器712-716的结果被连接到与门720。如果所有的颜色成分是相同的，与门720输出一个1，否则输出一个0。

在计算机图象中的点典型的包括3个颜色成分，一个红色成分，一个绿色成分，和一个蓝色成分。点702和点704每一个均具有红色，绿色和一个蓝色成分。替代地，3个颜色成分可以用其它的系统来表示，例如灰度，饱和度，和亮度。

这里，注意，点702和点704是不同的，因为其颜色成分不相同，点702的绿色成分是0，而点704的绿色成分是1。这样，比较器714的输出将是0，而与门720将输出0。

比较器322B可以被用于替代图3的独特性逻辑模块320A中的比较器322-328，来使彩色点具有所判断的点类型。

H优化点类型判断器

图8是一个点类型判断器的一个逻辑图。其逻辑建立与图3的的点类型判断器的逻辑建立类似；但是，图8的点类型判断器被进行优化，来减少延迟部件和比较器所需要的电路数量。

点一次一个地在图8的左上部分流进点类型判断器。当一个输入点830流入到这个逻辑电路中时，输入点830流入到一个延迟电路800和一个比较器806。输入点830是p(m+2)。延迟电路800-804被建立，以使在点类型判断e(m-1)达到缩放器250的相同时刻，点p(m-1)作为输入被馈送到缩放器250。延迟电路800产生第一输出点832，p(m+1)。第一输出点832流入到延迟电路802。延迟电路802产生第二输出点834，p(m)。第二输出点834流入到延迟电路804。延迟电路804产生第三输出点836，p(m-1)，并且向缩放器250提供第三输出点。

因为优化的点判断器的工作类似于一个管道，所以，在图3的点类型判断器中所使用的4个比较器的功能可以被连接到延迟部件的两个比较器所替代。到比较器806的输出可以被连接到输入点830和第二输出点834。比较器806的输出流入到一个比特的延迟电路810和一个或门816。一个比特延迟电路810的输出被连接到一个比特延迟电路814。一个比特延迟电路814的输出被连接到或门816。到一个比较器808的输入被连接到第一输出点832和第二输出点834。比较器808的输出流入到一个比特延迟电路812和或门816。一个比特延迟电路812的输出流入到或门816。比较器806-808输出一个1，如果这两个输入是相同的，否则其输出是0。

或门816计算作为或门330(图3)的功能等价结果。比较器806-808与一个比特延迟电路810-814的组合减少了比较器的数量，并且使点类型判断器实现了一个管道化的工作。或门816的输出是第一预备类型判断840，d(m)。

第一预备类型判断840被输入到一个比特延迟电路818。一个比特延迟电路818的输出是一第二预备类型判断842，d(m-1)。第二预备类型判断是一个比特延迟电路820的输入。一个比特延迟电路820的输出是一第三预备类型判断844，d(m-2)。

预备类型判断840-844可以被提供到这个证实独特性逻辑模块360(见图3)，来计算第三输出点836，p(m-1)的一个点类型判断850，e(m-1)。这个点类型判断850被提供到这个缩放器250。

I二维中的工作

目前为止所进行的讨论基本上集中在点类型判断的一个一维方法上。但是，使用几个方法，本发明可以轻易地延伸到二维情形。

在一个实施方式中，在对行执行了点类型判断过程来计算e_H(m，n)后，就在列上重复这个过程来计算e_V(m，n)。然后，两个计算结果被进行或操作，来计算最终的点类型判断：e(m，n)＝e_H(m，n)ORe_V(m，n)。然后，e(m，n)被用于选择一个内插函数。当e(m，n)＝1时，或者人造时，适合于这个点类型的一个内插函数然后被选择，否则选择适合自然点的一个内插函数。

在另一个实施方式中，可以在水平和垂直方向上使用不同的内插函数。这里，e_H(m，n)被用于选择点p(m，n)的水平内插函数，而e_V(m，n)被用于选择这个点的垂直内插函数。

在另一个实施方式中，根本不进行垂直计算，并且e(m，n)＝e_H(m，n)。即，水平点类型判断被用于选择这个点的内插函数，而不需要增加一个垂直的计算过程。这仍然能够产生高质量的处理效果，而不需要增加上面所讨论的两个处理实施方式所需要的计算和硬件。

J当相邻点类型不匹配时选择一个内插函数

因为在一维的内插中，至少需要两个点，来在两个源点之间内插任何一个点，所以如果两个源点位置上的相邻点类型不同时，就产生了问题。考虑如表4所显示的下面水平内插的情形。

        …人造点  内插点  自然点…

                   表4

因为内插点与具有不同点类型的相邻点相关，所以在选择一个内插函数时需要解决类型不匹配的问题。当在2维中进行内插时，在源点之间进行内插时，需要使用4个点，如表5所显示的。

             人造点          

人造点               内插1点         自然点

             人造点          

                   表5

所以，就需要一个判断方法来选择这个合适的内插函数，当相邻点类型不匹配时。

一个方法是使用一个人造图象内插函数，如果源点中的任何一个点被检测为是一个人造图象点。另一个方法是使用一个自然图象内插函数，如果点中的任何一个被检测为是一个自然图象点。第三方法是根据预定重要的源点类型来选择内插函数。如果源点中的更多点是人造图象点类型，然后，就使用人造图象内插函数。否则，就使用自然图象内插函数。如果源点中两个类型的点数相同，就可以使用另外两个方法中的一个。

K结论

本发明的某些实施方式被包括在计算机可以使用的媒质中，例如CD-ROM中，或者被包括在其它计算机可以使用的媒质中。这个计算机可使用媒质包括点类型判断器的软件，内插和缩放功能的软件，和缩放器程序。

本发明的某些实施方式被包括在一个电磁波形式中。这个电磁波形式包括信息，例如点类型判断器的软件，内插和缩放功能的软件，和缩放器程序。

这样，已经描述了用于一个点一个点地，根据图象类型来选择内插函数的一个方法和装置。这个方法允许可以对一个图象类型进行高度本地化的判断。这个方法允许一个点一个点地，对一个图象的每一个部分选择最合适的内插函数类型。

Claims (21)

1.一个通过一个缩放因子对源图象进行缩放的一个方法，所述源图象包括一第一多个点，所述缩放方法包括下面的动作：

判断一个目标点的一第一类型，所述目标点位于所述多个点中；

从所述目标点的所述第一类型，为所述目标点选择一第一内插函数；和

使用对所述目标点进行缩放的所述第一内插函数，对所述源图象进行缩放。

2.如权利要求1的这个方法，其中所述判断动作进一步包括动作：

检查一第二多个点，所述第二多个点是所述第一多个点的一个子集，并且所述第二多个点在所述源图象中靠近所述目标点；

判断所述目标点是否与所述第二多个点类似；

并且对所述判断动作作出响应，识别所述第一类型，

a)当所述目标点与所述第二多个点类似时，所述第一类型是所述第一点类型

b)当所述目标点与所述第二多个点不类似时，所述第一类型是所述第二点类型。

3.如权利要求2的这个方法，其中所述识别动作进一步包括动作：

对一第二点判断一第二类型，所述第二点在所述第二多个点中，并且所述第二点与所述目标点相邻；

判断一第三点的一第三类型，所述第三点在所述第三多个点中，所述第三点与所述目标点相邻；

将所述第二类型与所述第三类型进行比较；

并且对所述比较动作作出响应，识别所述第一类型，

a)当所述第二类型与所述第三类型一致时，所述第一类型是所述第二类型的点类型，

b)当所述第二类型与所述第三类型不一致，并且所述目标点与所述第二多个点类似时，所述第一类型是所述第一点类型，

c)当所述第二类型与所述第三类型不一致，并且所述目标点与所述第二多个点不类似时，所述第一类型是所述第二点类型。

4.如权利要求1的这个方法，其中所述判断动作进一步包括动作：

识别一第二点和一第三点，所述第二点和所述第三点在所述第一多个点中与所述目标点相邻；

检查一第二多个点，所述第二多个点在所述源图象中靠近所述第二点；

检查一第三多个点，所述第三多个点在所述源图象中靠近所述第三点；

检查一第四多个点，所述第四多个点在所述源图象中靠近所述第四点；

判断所述第二点是否与所述第二多个点类似；

对所述判断动作作出响应，识别一第二类型，

a)当所述第二点与所述第二多个点类似时，所述第二类型是所述第一点类型，

b)当所述第二点与所述第二多个点不类似时，所述第二类型是所述第二点类型；

判断所述第三点是否与所述第三多个点类似；

对所述判断动作作出响应，识别一第三类型，

a)当所述第三点与所述第三多个点类似时，所述第三类型是所述第一点类型，

b)当所述第三点与所述第三多个点不类似时，所述第三类型是所述第二点类型；

判断所述目标点是否与是第四多个点类似；

并且对所述判断动作作出响应，来识别所述目标点的类型，所述第二类型和所述第三类型，

a)当所述第二类型与所述第三类型一致时，所述第一类型是所述第二点类型，

b)当所述第二类型与所述第三类型不一致，并且所述目标点与所述第四多个点类似时，所述第一类型是所述第一点类型，

c)当所述第二类型与所述第三类型不一致，并且所述目标点与所述第二多个点不类似时，所述第一类型是所述第二点类型。

5.如权利要求1的这个方法，其中所述选择动作进一步包括动作：

当所述第一类型是一第一点类型时，选择一第一类型的内插函数；和

当所述第一类型是一第二点类型时，选择一第二类型的内插函数。

6.如权利要求1的这个方法，其中所述选择动作进一步包括动作：

如果所述第一类型是一第一点类型，就选择一个EW1内插函数和一个EW2内插函数中的至少一个。

7.如权利要求1的这个方法，其中所述所述选择动作进一步包括动作：

当所述第一类型是一第二点类型时，选择一个更平滑的内插函数。

8.如权利要求7的这个方法，其中所述选择动作进一步包括动作：

选择双线性内插函数。

9.如权利要求1的这个方法，其中所述多个点中的每一个点包括多个数据元素，所述多个数据元素包括红色数据元素，一个绿色数据元素，一个蓝色数据元素，一个灰度数据元素，一个饱和度数据元素，一个对比度数据元素，和一个亮度数据元素中的一个或者多个。

10.如权利要求1的这个方法，其中所述多个点中的每一个点包括多个数据元素，并且所述判断动作进一步包括动作：

检查一第二多个点，所述第二多个点是所述第一多个点的一个子集，并且所述第二多个点在所述源图象中靠近所述目标点。

11.用于使用一个缩放因子对一个图象进行缩放的一个装置，所述图象由点组成，所述装置包括：

一个本地图象分析器，用于从所述点中识别出一个目标点和一组与所述目标点相邻的点，并且判断所述目标点是在一个自然图像区域中还是在一个人造图像区域中，其中如果所述一组与所述目标点相邻的点中没有点具有与所述目标点相似的值，则所述目标点被确定为在一个自然图像区域中，不然则被确定为在一个人造图像区域中；

一个线性内插函数，其参数是一个水平线性内插系数和一个垂直线性内插系数；

一个内插系数产生器，用于定义水平线性内插系数和垂直线性内插系数；和

一个图象缩放器，用于当所述目标点在所述人造图像区域中时，使用具有水平线性内插系数和垂直线性内插系数的线性内插函数，通过所述缩放因子对所述目标点的一个相邻范围中的所述图象缩放，以及当所述目标点在所述自然图像区域时使用一个不同的内插函数。

12.如权利要求11的这个装置，其中所述本地图象分析器包括：

多个点比较器，用于将所述目标点与所述与所述目标点相邻的点集合中的每一个点进行比较，所述多个结果中的每一个结果至少是类似或者不同；

和一个类型判断器，用于将所述目标点的所述类型识别为：

a)在所述人造图像区域中的类型I，当所述多个结果中的至少一个结果是类似时

b)在所述自然图像区域中的类型II，当所述多个结果中没有类似的结果时。

13如权利要求12的这个装置，其中内插系数产生器定义水平线性内插系数和垂直线性内插系数，当这个目标点的类型是类型II时，用于使线性内插成为一个双线性内插。

14.如权利要求12的这个装置，其中这个内插系数产生器定义水平线性内插系数和垂直线性内插系数，用于使线性内插成为EW1内插和EW2内插中的至少一个。

15.如权利要求11的这个装置，其中所述内插函数系数产生器使用这个缩放因子和目标点的类型来定义水平线性内插系数和垂直线性内插系数。

16.如权利要求11的这个装置，其中所述内插函数系数产生器使用一个预设置的变化电平和缩放因子来定义水平线性内插系数。

17.如权利要求11的这个装置，其中所述内插函数系数产生器使用一个预设置的变化电平和缩放因子来定义垂直线性内插系数。

18.如权利要求11的这个装置，其中所述内插函数系数产生器使用一个设置的瞬时对比度和缩放因子来定义水平线性内插系数的参数。

19.如权利要求11的这个装置，其中所述内插函数系数产生器使用一个设置的瞬时对比度和缩放因子来定义垂直线性内插系数的参数。

20.一种通过一个缩放因子缩放源图像的方法，所述源图像包括第一多个点，所述缩放方法包括如下动作：

判断所述多个点中的一个目标点是在一个自然图像区域中还是在一个人造图像区域中，其中如果所述目标点的相邻范围内没有点具有匹配所述目标点的值，则所述目标点被判断为在一个自然图像区域中，不然则被判断为在一个人造图像区域中；

如果所述目标点在所述自然图像区域中，使用一个第一内插函数在所述目标点缩放所述源图像；以及

如果所述目标点在所述人造图像区域中，使用一个第二内插函数在所述目标点缩放所述源图像，其中所述第二内插函数不同于所述第一内插函数。

21.权利要求20的方法，包括在存储器中存储多个内插函数和对应于所述多个内插函数中的内插函数的多个标签，所述多个标签指示所对应的内插函数适用于人造图像还是自然图像，并响应所述判断和所述标签选择所述第一内插函数或第二内插函数。

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