CN1237778C - 图像处理装置,图像处理方法 - Google Patents

Abstract

提供一种图像处理装置。第一图像放大处理部把原始图像放大到指定尺寸以产生一个初始放大图像。域块提取部从原始图像提取域块图像。范围块提取部从初始放大图像中的域块图像的对应部分附近提取范围块图像。缩小范围块准备部把范围块图像缩小到域尺寸以产生一个缩小范围块图像。放大范围块准备部把具有最高相似度的最相似范围块放大到一个放大尺寸以产生一个放大伪域块图像。放大图像获取部使用每个放大伪域块图像来产生原始图像的放大图像。

Description

图像处理装置，图像处理方法

技术领域

本发明涉及对由多级灰度表示的图像的放大处理，具体涉及用于使用计算机进行放大处理的图像处理装置，图像处理方法。

背景技术

图像放大处理是一种用于数字图像的基本信号处理。例如，在诸如数据库和高清晰度彩色打印的领域中要求各种高质量的图像处理功能，并且图像放大是其中所要求的一种图像处理功能。图像放大处理是用于诸如对图像进行编辑、编排、显示和打印的系统的一种基本处理。例如，为了在一个分辨率不同的打印机上打印出一个从外部输入的数字图像，或者在一个显示器上以放大比例显示该数字图像，需要进行图像放大处理。

近年来，随着数字相机、扫描仪、电子文档和HTML(超文本标记语言)文档的发布，已经要求以高质量显示或打印这种数字图像。数字图像具有各种分辨率，并且为了把数字图像在打印机上输出或者在显示器上显示数字图像，需要进行分辨率转换。通过网络获得的大多数数字图像是低分辨率图像，在这种情况下，图像的高质量放大处理就变得特别必要。

例如，为了把图像输出到一个600dpi的打印机，需要把该图像放大八倍。近年来，廉价的低分辨率数字相机的发布已经开始，为了打印由这种数字相机拍摄的640×480像素的低分辨率图像，图像放大技术成为一种最重要的图像处理。而且，在输出一个大尺寸印刷物(海报图像)和放大输出一个数字图像的一部分时，需要大放大率的高质量放大。

放大处理是一种极其重要的功能，也可以被用作连接不同分辨率的媒体时所需的分辨率转换技术。这些媒体例如是HDTV(高清晰度电视)，NTSC电视，电子静止相机，医学图像系统，和印刷图像系统。此外，近年来，随着主要用于显示因特网主页上的图像或数字视频等的以75dpi左右的较低的分辨率(显示分辨率)显示的图像数据的普及，也需要一种高质量的放大处理来在高分辨率打印机上打印低分辨率图像时产生高质量的输出。

迄今为止，为了对以多级灰度表示的多级图像进行放大处理，即，求出放大后像素位置的值，已经提出了大量技术。例如，众所周知的是基于最近邻法、线性插值或双线性法、三次卷积法的放大技术，这些技术在下面称为插值放大技术。

最近邻法是这样一种方法：使用在把每个像素逆映射到原始图像时的最近像素的像素值作为放大后的每个像素值。例如，设在x方向的放大率是a，在y方向的放大率是b，通过把放大后的每个坐标点(X，Y)乘以1/a和1/b计算原始图像上的逆映射点，并且把原始图像上最接近逆映射点的像素值作为(X，Y)的像素值。

线性插值或双线性法是这样一种方法，即假设像素值在像素之间线性变化，参考放大后像素的逆映射点的邻近像素(例如，四个邻近像素)，并在x方向和y方向进行由像素点(四个点(四个邻近像素))围绕的区域的线性近似(线性插值)，以求出该逆映射点的像素值。线性插值或双线性法与最近邻法相比，处理负荷较重但是计算量较小，并且线性插值法自身提供平滑效果，使得与最近邻法相比很难注意到锯齿。

三次卷积法是这样一种方法，即基于一个抽样理论定义一个近似一sinc函数{sinc(x)＝sin(x)/x}的插值函数，并进行放大后像素的逆映射点的邻近像素(例如，16个像素(X方向和Y方向的4×4像素))和该近似插值函数的卷积以求出放大后的像素值。其基础思想是，利用sinc函数的理想频率特性(即，该函数在尼奎斯特频率内成为“1”，在尼奎斯特频率外成为“0”)，抑制由重抽样造成的混叠失真。该方法可以提供清晰的图像，使得与上述两种方法相比，图像质量较好。

但是，插值放大技术易本质地造成图像的模糊。由于最近邻法容易处理并且计算量小，处理可以以高速进行，但是原始图像的一个像素被按原样放大到一个矩形。因此，如果原始图像包含一条斜线或一条边界线，在放大图像的边沿或该斜线部分会发生锯齿形劣化，或者如果放大率较大，图像会变为特塞拉状(tessellar)(块状)，可视图像质量劣化的程度变大。

线性插值或双线性法产生强平滑(低通滤波(LPF))效应。因此，例如，以边沿部分(不适用于线性变化的假设)为中心受LPF的作用，成为一个被平滑的图像；图像整体变得模糊。三次卷积法涉及一个大的参考范围，并且与上述两种方法相比，计算量增加。因此，当需要高速处理时，三次卷积法是不适合的。

Sinc函数是一个无限连续函数，具有通过利用一个近似函数造成的高频增强特性，该近似函数是通过在预定范围(在16个像素的例子中，是-2到2)丢弃sinc函数来提供的；在边沿部分发生轻微的锯齿，并且噪声分量增强，尽管它们比最近邻法少。

反之，近来已经提出了一种像素值估计型的放大技术，其根据原始图像的信息估计放大图像的像素值并防止模糊、锯齿或块失真的发生，该技术是一种与上述插值放大技术完全不同的方案。某些像素估计型的放大技术使用分形概念的IFS(迭代函数系统)(如日本专利No.2,968,582所述)。下面，将把使用分形概念的像素值估计型的放大技术称为分形放大技术。

数字图像技术中的分形概念基于以下一个前提下的图像自相似设想，即，如果取出一个图像的一部分，在该图像中存在与该取出图像相似的不同尺寸，(如果需要的话)不同方向和不同浓度，的另一个图像。分形放大技术是一种与分形压缩技术一起提出的技术。利用一个图像的自相似性，关于一个图像中的一个微小矩形区域(称为域块)，从该图像内部进行缩小、以90度为单位的旋转或倒转的坐标变换、和像素值的线性变换。搜索一个与该域块最相似的块(称为范围块)，根据域块对图像进行划分，并且仅由一组对应的范围块位置和在该对应中使用的坐标变换和像素值变换的系数来表示该图像。

当从该组范围块位置、坐标变换和像素值变换再次形成物像时，重复把对任何初始图像的范围块进行坐标变换和像素值变换的结果指派给域块的操作。如果达到了给定数量的重复，或者由重复造成的改变成为一个阈值或更小，该处理终止并且图像被重构。当在编码时进行域块和范围块的足够近似时，可以重构一个充分接近原始图像的图像，这一事实是通过分形理论中的所谓拼贴理论(collage theorem)保证的。这种分形理论在“Fractals Everywhere”(Michel F.Barnsley，AcademicPress(1988))中有详细描述。

分形放大技术使用一个图像中不同尺寸的块图像之间的自相似性，因此具有不依赖于解码时的分辨率的优点；它是一种也能够以相对较大放大率提供高质量图像输出的放大技术。例如，日本专利No.2,968,582提出了一种方法，通过重复进行以下处理来提供一个放大图像：求出对以与初始图像被放大为放大尺寸的任何初始图像的放大率相同的放大率放大的范围块图像进行坐标变换和像素值变换的结果，并替换到该放大的域块图像位置。在该方法中，利用了分形的特征，抑制了锯齿的发生，并且可以提供较不模糊的放大图像。

但是，根据分形放大技术的放大涉及到由域块边界上的不连续性造成的块失真和由纹理部分(杂乱部分)的图形挤压(pattern crushing)造成的噪声和模糊，和进一步发生的噪声状无用信息(noise-likegarbage)和细微裂痕状像素值着色(fine-split-like pixel valuestaining)的图像质量问题(尽管对于一个台阶边沿部分或一个文件图像的二值变化部分是清晰的)。

为了解决分形放大技术涉及的图像质量问题，例如，在美国专利No.6,141,017，JP-A-11-331595等中已经提出了一些尝试性技术。

美国专利No.6,141,017提出了以如下方式抑制在块图像边界上发生的不连续性的方法，即，准备一个域块图像的副本，并且当指派一个范围块时，仅把范围块图像的内侧部分指派给域块图像的相应内侧部分。而且，该美国专利提出了根据在计算像素值变换系数时需要的在块图像中的像素值的分散，把块图像划分为边沿部分和平坦部分，并通过分形放大对良好边沿进行放大处理，同时通过对平坦部分采用另一个技术来对图像着色的平坦部分加以抑制。但是，该技术仍然不能解决由在台阶边沿部分的噪声状无用信息和细微裂痕状像素值着色造成的劣化或由纹理部分(杂乱部分)的图形挤压造成的噪声和模糊分化。

而且，上述JP-A-11-331595已经提出了这样一种技术，其能够以如下方式抑制在块图像边界发生的不连续性。即，同时把分形放大方法和线性插值或双线性放大方法应用于该图像，当其差别较小时，采用由分形放大方法获得的处理结果，而当其差别较大时，采用线性插值或双线性获得的结果。或者，根据差别的大小，把两个结果相互混合。但是，该技术具有一个倾向，即，在线性插值或双线性放大方法和分形放大方法之间的差别较大时在每个边沿部分选择线性插值或双线性。因此，该技术的一个缺陷是，不能实现分形特征的清楚的边沿再现，并且发生图像模糊。

因此，能够改善分形放大技术的常规方法已经分别提出了针对图像质量问题的改进措施。这些图像质量问题是在产生放大图像时可能发生的锯齿、模糊、和块失真等。但是，仍然不能全部解决这些问题。特别是，难以提供一个在确保边沿再现性的同时改善了任何其它图像质量的放大图像。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种图像处理装置，该程序用于使得在享受现有技术例子中分形技术的优点的同时，与现有技术相比可以更清晰地放大边沿部分，防止由噪声、锯齿、块失真等造成的图像质量劣化。

根据本发明，提供一种图像处理装置，用于进行由大量像素表示的原始图像的放大处理以提供放大图像，该图像处理装置包括：第一图像放大处理部，用于以预设放大率放大原始图像；域块提取部，用于以第一块单位划分原始图像，从而提取多个域块图像；和范围块提取部，用于针对由第一图像放大处理部提供的初始放大图像，以大于第一块单位的第二块单位提取一个范围块图像。

图像处理装置还包括：放大伪域块准备部，用于把由范围块提取部提取的范围块图像投影到通过以预设放大率放大第一块单位所提供的放大块单位，并基于域块图像和范围块图像之间的关系来变换被放置在放大块单位中的图像的每个像素值，从而准备一个放大伪域块图像；和放大图像获取部，用于利用由放大伪域块准备部准备的每个放大伪域块图像，获取通过以设置的放大率放大原始图像所提供的放大图像。

从属权利要求中要求的本发明定义了根据本发明的图像处理装置更多的有利的具体例子。此外，根据本发明，提供了一种适于利用电子计算机把根据本发明的图像处理装置实现为软件的程序。该程序可以利用存储该程序的计算机可读存储介质来提供，或者可以通过有线或无线通信手段来发布。

在所述图像处理装置中，第一图像放大处理部以设置的放大率产生一个初始放大图像。范围块提取部根据预定方法，以大于第一块单位的第二块单位即范围块单位从通过放大原始图像所提供的初始放大图像中提取一个范围块图像。

放大伪域块准备部把所提取的范围块图像投影到放大域块单位中，并基于域块图像和缩小的范围块图像之间的关系(例如，相似性关系)准备一个放大伪域块图像。即，把设置的范围块投影到任何希望尺寸(此时，需要预定的像素值变换)，并且基于域块图像(原始图像)和范围块图像(像素值被再次变换)之间的关系来求出新像素值。

在设置域块和范围块以及提供放大图像这一点上体现了现有技术中分形概念的大多数特征，并且可以提供一个放大图像。

在提供了边沿增强处理部的配置中，边沿增强处理部根据块中最大值和最小值之间的关系对求出的新块像素值进行适当边沿增强。

在提供了重复处理控制部的配置中，重复处理控制部利用放大过的图像作为范围块参考图像来重复放大处理，从而提供具有减少噪声的清晰高质量图像。

附图说明

图1是显示包括根据本发明的图像处理装置的图像处理系统的方框图；

图2是显示图像处理装置中的图像放大处理部的第一实施例的细节的方框图；

图3是描述在缩小范围块准备部中使用投影时的处理的图；

图4是描述在放大伪域块准备部中的处理例子(利用投影)的图；

图5是显示当进行重叠处理时放大后的像素值的重叠量的例子的图；

图6是描述在边沿增强处理部中的处理例子的图；

图7是显示本发明第一实施例中的图像处理装置中处理的域块图像、范围块图像、缩小范围块图像、和放大伪域块图像之间的关系的图；

图8是描述一个放大处理技术(全部流程)的图；

图9是显示本发明第一实施例的图像处理装置中着重于图像放大处理的处理程序例子的流程图；

图10是显示针对3×3域块从一个参考图像(放大图像)选择7×7范围块的例子的图；

图11是显示针对3×3域块从一个参考图像(放大图像)选择6×6范围块的例子的图；

图12是显示针对3×3域块从一个参考图像(放大图像)选择5×5范围块的例子的图；

图13是描述图像放大处理部的第二实施例的图，并且是显示第一图像放大处理部的细节的方框图；

图14是描述放大范围块准备部中的处理的例子(利用投影)的图；

图15是显示本发明第四实施例的放大处理中使用的边沿检测滤波器的例子的图；

图16列出了针对一般整数m倍放大的第五实施例中的处理，并且是显示放大率组合的例子的图；和

图17是显示利用电子计算机形成图像处理装置时的硬件配置的例子的图。

具体实施方式

现在参考附图中显示的优选实施例进行说明。

图1是显示包括根据本发明的图像处理装置的图像处理系统(此后简称为“系统”)1的方框图。系统1包括图像输入终端3，图像处理装置5，和图像输出终端7。

图像输入终端3可以包括任何数量的图像源以准备或编辑一个数字文档(此后简称为“文档”)DOC，图像源例如是个人计算机31、彩色扫描仪32、数字相机33、和硬盘存储介质34。例如，每个图像输入终端可以是一个包括用于通过通信网络(未示出)获取图像的通信功能的终端。在每个终端中建有用于准备一个文档DOC等的应用程序。以一种可以在图像处理装置5中处理的图像格式(例如JPEG，BMP，PNG等)来描述用于表示文档DOC的图像数据。图像输入终端3把文档DOC输入到形成系统1一部分的图像处理装置5。

图像处理装置5包括：图像数据获取部52，用于获取表示一个文档DOC的数字图像数据；图像数据存储部54，用于临时存储图像数据；图像放大处理部55，用于进行图像到任何希望的设置分辨率的放大处理；放大图像数据存储部58，用于存储放大的图像数据；和图像数据输出部59，用于把表示放大图像的放大图像数据D10输入到任何图像输出终端7。图像处理装置5可以包括一个解压缩处理部，用于在由图像数据获取部52获取的图像是压缩图像的情况下对图像解压缩。

图像数据存储部54保存由图像数据获取部52获取的输入图像，由图像放大处理部55提供的放大图像数据，在图像放大处理部55的放大处理中使用的各种中间计算结果和处理参数，等等。

图像输出终端7可以与图像处理装置5的各种功能一起操作，并且包括：基于光栅输出扫描(ROS)的打印引擎70，用于使系统1作为一个数字打印系统操作；显示器80，用于使系统1作为一个图像显示系统操作，等等。

打印引擎70具有：打印输出处理部72，用于对从图像处理装置5输出的放大图像数据D10进行预定打印处理；激光源74，用于发射一个光束；激光驱动部76，用于根据从打印输出处理部72输出的数据对激光源74进行控制，即调制；和多角镜(旋转多面镜)78，用于把从激光源74发射的光束反射到光敏部件79。

打印输出处理部72根据现有技术，为表示一个放大图像的放大图像数据D10产生表示多个分离的颜色(最好是至少三种分离的颜色)的数据，并转换(render)该数据(把数据扩展到光栅数据)。例如，从一个由解压缩颜色校正数字数据D10表示的YCrCb颜色系统把至少三个(最好是四个)数据映射到例如CMY颜色系统或CMYK颜色系统，并且产生进行颜色分离后打印输出的光栅数据。

在这种对光栅数据的变换处理中，打印输出处理部72进行底层颜色删除(UCR)，或者执行灰度分量替换(GCR)。底层颜色删除(UCR)执行一个彩色图像的CMY分量的减去处理。灰度分量替换(GCR)部分地用一个K分量替代进行了减去处理的CMY分量。此外，打印输出处理部72可以执行颜色分离的线性化或者类似的处理操作以调整响应于输出数据(例如，CMYK)准备的输出图像的调色剂图像。

根据该配置，打印引擎70把由激光源74发射的光束反射到多角镜78的多个表面上，以使光敏部件79嚗光，并执行扫描以在光敏部件79上形成潜像。当潜像形成时，根据本技术领域中的大量公知方法中的任何一个方法把图像显影，并且由图像处理装置5放大的彩色图像被输出为一个可视图像。

不进行放大处理的彩色图像也可以被输出为可视图像。当把一个彩色图像输出为可视图像时，表示该图像的数据包括至少三个(最好是四个)颜色分离的数据(例如，C，M，Y，K)，并且每个颜色被处理为单独的图像面或者以一个亮度-色度格式处理。

显示器80包括：显示输出处理部82，用于根据从图像处理装置5输出的放大图像数据D10进行预定的输出处理；和CRT、液晶显示器(LCD)、有机EL等的显示部84，用于根据从显示输出处理部82输出的数据显示一个可视图像。显示输出处理部82可以建立在个人计算机主体86中与显示部84一起使用，显示输出处理部82例如是硬件或软件。显示输出处理部82根据现有技术，针对从图像处理装置5输入的放大图像数据D10，产生表示多个分离颜色(最好是至少3个分离颜色)的数据，并转换该数据(把数据扩展到光栅数据)。

例如，进行从由放大图像数据D10表示的YCrCb颜色系统到例如RGB颜色系统的映射，并产生进行颜色分离后显示的光栅数据。在这种对光栅数据的变换处理中，显示输出处理部82可以根据操作者的喜好进行颜色校正处理。根据该配置，显示器80把由图像处理装置5放大的颜色图像输出为一个可视图像。不进行放大处理的彩色图像也可以被输出为可视图像。

个人计算机(PC)也可以被用作打印输出处理部72或显示输出处理部82。可以把作为图像输入终端3的个人计算机31用作显示器80。

图2是显示图像处理装置5的图像放大处理部55的第一实施例的细节的方框图。图像放大处理部55包括：图像获取部550，用于获取图像；控制部552，用于总体控制图像放大处理部55；存储部554，用于临时存储在图像放大处理部55中的每个功能部件的处理中产生的数据；和图像输出部558，用于把图像放大处理部55中产生的放大图像输出到外部。图像放大处理部55还包括：第一图像放大处理部560，用于进行第一阶段放大处理；和第二图像放大处理部660，用于使用在第一图像放大处理部560中产生的放大图像进行第二阶段放大处理。第一和第二图像放大处理部是图像放大处理中涉及的功能部件。

图像获取部550从图像放大处理部55的外部输入数字化图像数据，并把图像数据传送到存储部554。存储部554保存从图像获取部550输入的图像数据，进行放大处理所需的放大后的图像数据，和在放大处理中使用的各种中间计算结果、处理参数等。第一图像放大处理部560首先放大存储部554中保存的要处理的图像。

第二图像放大处理部660针对由第一图像放大处理部560提供的放大图像，基于预定处理算法进行等倍放大或缩小处理，从而产生一个相对于原始图像放大的图像。第一图像放大处理部560和第二图像放大处理部660的处理内容将在后面详细说明。图像输出部558把由第二图像放大处理部660放大的图像数据等输出到图像放大处理部55的外部。

图2中显示的图像放大处理部55中的控制部552，第一图像放大处理部560，第二图像放大处理部660等可以作为计算机上的一个处理程序模块存在，或者可以把一些或所有部分实现为专用硬件。

第二图像放大处理部660具有与由本发明申请人在日本专利申请No.2001-341432(对应于中国专利申请02149327.8)中提出的图像放大处理的功能部件共有的大量部件，并且处理内容也基本相同。但是，它们的不同之处在于范围块设置对象或尺寸。如下所述，第二图像放大处理部660包括相应的附加功能部件。

第二图像放大处理部660包括：域块提取部662，用于从原始图像提取第一块单位的尺寸为D(主扫描方向×副扫描方向＝MD×ND个像素；也可以MD＝ND)的域块图像；范围块提取部664，用于在原始图像的域块图像附近提取第二块单位的尺寸都为R0(主扫描方向×副扫描方向＝MR0×NR0个像素；也可以MR0＝NR0)的多个范围块图像。第二图像放大处理部660还包括一个缩小范围块准备部666，用于把由范围块提取部664提取的每个范围块的尺寸缩小到与域块图像的尺寸相同，以产生多个缩小范围块图像。

在本说明书中，术语“块单位”用于表示以块尺寸为特征的多个块。

第二图像放大处理部660还包括：相似度确定部668，用于利用由缩小范围块准备部666产生的每个缩小范围块图像来确定每个范围块图像和由域块提取部662提取的域块图像之间的相似性程度。第二图像放大处理部660还包括：放大伪域块准备部670，用于对范围块图像中被相似度确定部668确定为与域块图像具有较高相似度(在本例中，“最高相似度”)的范围块图像进行放大处理，并产生一个与对域块图像指定放大率r的放大域块图像(尺寸r*D)相同尺寸的放大伪域块图像。第二图像放大处理部660还包括：放大图像获取部676，用于利用由放大伪域块准备部670产生的每个放大伪域块图像，来获取通过以设置的放大率放大原始图像所提供的放大图像。

第二图像放大处理部660还包括：复杂度确定部669，用于确定每个范围块图像的复杂程度。例如，复杂度确定部669确定范围块图像是否包含大量峰值和谷值，换句话说，是否包含很多高频分量。相似度确定部668参考由复杂度确定部669确定的范围块图像的复杂程度，并确定相似度。放大伪域块准备部670参考由复杂度确定部669确定的范围块图像的复杂程度，并确定放大伪域块图像的像素值。

放大图像获取部676具有：块图像组合单元678，用于获取由放大伪域块准备部670提供的放大伪域块图像，并组合获取的放大伪域块图像，以便以一个为原始图像设置的放大率产生一个放大图像；和重叠处理单元686，用于基于各个重叠部分的像素的像素值，求出伴随重叠处理被重复处理的重叠部分的像素的像素值。

块图像组合单元678例如在图像数据存储部54的预定区域中存储所获取的放大伪域块图像，从而产生放大图像。重叠处理单元686求出重叠部分的像素值的例如平均值或中间值，并采用所找到的值作为像素值。

域块提取部662把原始图像划分为每个尺寸为MD×ND的域块图像，并选择任何一个域块图像作为一个显著块图像。范围块提取部664针对原始图像的每个显著块图像，从包含由域块提取部662提取的域块图像的周围G×G尺寸的块图像中选择每个尺寸为MR0×NR0的所有范围块图像。

缩小范围块准备部666例如利用一个已知的线性插值或双线性，投影等技术来把由范围块提取部664提供的每个尺寸为MR0×NR0的所有范围块图像减小为每个尺寸为MD×ND的缩小范围块图像，尺寸与范围块图像的尺寸相同。相似度确定部668在由缩小范围块准备部666提供的缩小范围块图像中选择例如与由域块提取部662提取的域块图像最相似的缩小范围块图像，并采用该缩小范围块图像作为最相似的范围块图像(最佳范围块图像)，所述缩小范围块图像具有整体上最相似的像素值和图形。

放大伪域块准备部670使用例如线性插值或双线性、投影等已知技术，把由相似度确定部668选择的最相似范围块图像投影到尺寸rD(放大块单位)，并进一步基于域块图像和范围块图像之间的关系(在本例中，相似性关系)来再次变换像素值，从而准备放大的伪域块图像，并把该图像作为一个放大块图像指派给域块图像。

即，第二图像放大处理部660使用每个域块图像和在域块图像的附近中存在的范围块图像之间的关系，以求出通过放大范围块图像所提供的放大伪域块图像，并用放大伪域块图像代替放大的域块图像，从而进行块图像放大处理。

第二图像放大处理部660还包括：边沿增强处理部671，用于以预定条件，为由放大伪域块准备部670提供的放大伪域块图像进行边沿增强处理；和重复处理控制部672，用于以预定次数重复进行域块提取部662到放大图像获取部676的重复处理，其中该重复处理在后面也称为局部拼贴处理。

首先，对一个例子进行说明，在该例子中，域块提取部662在每个处理中提取一个MD×ND＝2×2(域块尺寸D＝2)的域块图像，并在每次进行重叠处理时在主扫描方向或副扫描方向把域块图像移动一个像素，并且范围块提取部664为提取的域块图像产生一个比放大率r＝2的放大域块图像(MD2×ND2＝4×4)大的MR0×NR0＝5×5的范围块图像(范围尺寸R0＝5)。即，对以下一个例子进行说明：域块提取部662把2×2尺寸(域尺寸D＝2)的域块图像放大到5×5尺寸的块图像，并且该图像被指派给一个两倍放大图像的对应位置，对应于所有重叠部分将上述处理执行四次。

下面描述的实施例特别适于用于灰度图像的放大技术，类似处理可以用于彩色图像。在此情况下，可取的是，采用以下一种技术，即例如对于表示一个彩色图像的每个颜色(例如R，G，B)的数据，准备一个等同于具有256级灰度的灰度图像的彩色图像，放大每个彩色图像，并最终组合这些图像。

图3是描述缩小范围块准备部666中的处理例子(利用投影)的图。缩小范围块准备部666把由范围块提取部664产生的所有5×5尺寸的范围块图像投影并缩小到2×2尺寸的缩小范围块图像，该尺寸与域块图像的尺寸相同。

例如，如图3所示，当把5×5尺寸投影到2×2尺寸时，根据面积比对像素值进行加权和相加，从而执行投影缩小。设5×5尺寸的像素值是{Pij|i，j＝1，2，3，4，5}并且缩小后的2×2尺寸的像素值是{Qij|i，j＝1，2}，Q11，Q21，Q12和Q22根据表达式(1)给出。为了把5×5缩小到2×2，结果成为相同值，而不管是投影、线性插值、还是双线性。

$\left.\begin{array}{c}Q11=(4*P11+4*P21+2*P31+4*P12+4*P22\\ +2*P32+2*P13+2*P23+1*P33)/25/\\ Q21=(2*P31+4*P41+4*P51+2*P32+4*P42\\ +4*P52+1*P33+2*P43+2*P54)/25\\ Q12=(2*P13+2*23+1*P33+4*P14+4*P24)\\ +2*P34+4*P15+4*P25+2*P35)/25\\ Q22=(1*P33+2*P43+2*P53+2*P34+4*P44)\\ +4*P54+2*P35+4*P45+4*P55)/25\end{array}\right\}...\left(1\right)$

图4是描述放大伪域块准备部670中的处理例子(利用投影)的图。放大伪域块准备部670使用当由相似度确定部668选择的5×5尺寸的最相似范围块图像被投影到放大域块尺寸rD(放大域块)＝4×4尺寸时的面积比，并且例如如图所示以与缩小范围块准备部666中使用的方法相似的方式，基于把5×5尺寸投影到4×4尺寸时的面积比对像素值进行加权和相加，从而进行投影缩小的计算。

设5×5尺寸的像素值是{Pij|i，j＝1，2，3，4，5}并且缩小后的4×4尺寸的像素值是{Qij|i，j＝1，2，3，4}，缩小后的像素值根据表达式(2)给出。为了把5×5缩小到4×4，结果也成为相同值，不管是投影、线性插值、还是双线性。

$\left.\begin{array}{c}Q11=(16*P11+4*P21+4*P12+1*P22)/25\\ Q21=(12*P21+8*P31+3*P21+2*P32)/25\\ Q31=(8*P31+12*P41+2*P32+3*P42)/25\\ Q41=(4*P41+16*P51+1*P42+4*P52)/25\\ Q12=(12*P12+3*P22+8*P13+2*P23)/25\\ Q22=(9*P22+6*P32+6*P23+4*P33)/25\\ Q32=(6*P32+9*P42+4*P33+6*P43)/25\\ Q42=(3*P42+12*P52+2*P43+8*P53)/25\\ Q13=(8*P13+2*P23+12*P14+3*P24)/25\\ Q23=(6*P23+4*P33+9*P24+6*P34)/25\\ Q33=(4*P33+6*P43+6*P34+9*P44)/25\\ Q43=(2*P43+8*P53+3*P44+12*P54)/25\\ Q14=(4*P14+1*P24+16*P15+4*P25)/25\\ Q24=(3*P24+2*P34+12*P25+8*P35)/25\\ Q34=(2*P34+3*P44+8*P35+12*P45)/25\\ Q44=(1*P44+4*P54+4*P45+16*P55)/25\end{array}\right\}...\left(2\right)$

图5是显示当进行重叠处理时放大后的像素值重叠量的例子的图。此处，显示了在主扫描方向或副扫描方向把域块图像移动一个像素的重叠处理。根据重叠处理，如果提取了多个域块图像，并且为所有域块图像执行了后面所述的一个程序，那么原始图像中的域块图像重叠量变为图5所示的值。

重叠处理单元686把值投影到放大图像的对应位置，把图像数据存储部54的放大图像存储区域中输入的值除以这些值，并把所得图像输出到图像输出部558作为第n次重复放大处理后的放大图像(称为第n放大图像)。当从重复处理控制部672给出一个附加的重复处理指令时，把第n放大图像输入到范围块提取部664。

图6是描述边沿增强处理部671中的处理例子的图。此处，对于4×4块{Pij|i，j＝1，2，3，4}，像素最小值minp，像素最大值maxp，作为评价指标值的平均值av，和中间值1如下面的表达式(3)来设置：

$\left.\begin{array}{c}\min p=\min \left\{\mathrm{pij}\right\}\\ \max p=\max \left\{\mathrm{pij}\right\}p\\ \mathrm{av}=(\max p+\min p)/2\\ l=(\max p-\min p)/2\end{array}\right\}...\left(3\right)$

此时，根据下面的计算表达式(4)获得边沿增强像素值qij(i，j＝1，2，3，4)。表达式(4)意味着，计算块内的最大值和最小值，根据距离把大于最大值和最小值之平均值的像素值变换为一个更大的像素值，并且根据距离把一个较小像素值变换为一个更小的值。

qij＝av+f((pij-av)/l)*l      (4)

此处，图6显示的以原点O为中心的形状为字母S的函数被用作边沿增强函数f。例如，可以使用表达式(5)的函数。可以把任何其它函数用作f(x)，并且可以为每个函数定义唯一的边沿增强参数。

f(x)＝x(1-x*x)*α+x(α＝0.0 to 0.5)  ...(5)

表达式(5)的使用意味着，根据用于增强边沿的非线性函数来变换块内的像素值。变量α是一个用于定义边沿增强强度的参数，其中它的取值范围可以是0.0到0.5。在α＝0.0 to 0.5的范围内进行调整，从而可以控制边沿增强的程度。随着α增加，函数的S形状加强，因此边沿可以变得更清晰。如果α被设置为0.0，实质上不进行边沿增强，并且当α被设置为0.5时，得到最强的边沿增强效果。

表达式(5)的使用意味着，块内的大于平均值的像素值被变换为更大的值，较小的像素值被变换为更小的值。因此，在下一个重复处理中，为该边沿增强的块再次执行根据最小二乘法的亮度值变换，使得仅有边沿部分被增强，而其它部分不受影响。

图7是显示在第一实施例的图像处理装置5中处理的域块图像、范围块图像、缩小范围块图像、和放大伪域块图像之间关系的图。如图所示，在原始图像中，一个预定像素尺寸的显著块被设置为一个域块，并且一个大于该显著块的搜索块被设置为一个范围块。当设置范围块时，在本实施例中，最好在与指定倍率的放大图像的显著块对应的部分附近(而不是原始图像自身)设置多个范围块。

检查域块图像和每个范围块图像之间的相似度，选择具有较高相似度(最好是最高相似度)的范围块，根据需要进行像素值变换，并且把图像放置为对应于显著块的放大图像。即，对于原始图像的每个局部块，从与原始图像对应的放大图像的显著块对应的位置周围搜索一个相似块(拼贴)。在显著图像(即显著块)的设置位置按顺序切换时，为整个原始图像重复该处理，从而最终提供以为原始图像设置的倍率放大的图像。

图8是显示图像放大处理部中的放大处理技术的整个流程的图。此处，域块图像、范围块图像、缩小范围块图像、和放大伪域块图像以图7所示关系设置，每次产生一个放大图像，并且该处理重复n次。即，首先第一图像放大处理部560产生放大图像0作为一个初始放大图像。范围块提取部664从放大图像0中提取范围块，并且其它功能部分执行预定处理，从而从原始图像和第0放大图像0产生第一放大图像1。此后，从原始图像和第n放大图像产生第“n+1”放大图像。即，放大图像被用作局部邻近块，并且重复相同处理。此时，如前面参考图6所述，乘以一个用于使边沿清晰的系数。因此，随着重复次数的增加，在边沿变得清晰的同时，图像在一个高质量图像上逐渐地忠实收敛到原始图像。

图9是显示第一实施例的图像处理装置5中的一个处理程序的例子的流程图，特别着重于第二图像放大处理部660中的图像放大处理的处理程序。该处理程序的讨论还将参考图7和8。

首先，为了开始放大处理，假设由图像数据获取部52获取的待处理的图像数据已经被存储在存储部554中。然后，图像放大处理部55首先为存储部554中的一个r倍放大图像(在本例中，是2倍)保留一个存储区域，并把该区域初始化为“0”(S10)以为重复放大处理作准备。它还保留一个与该2倍放大的图像尺寸相同大小的模板存储区域，并把该区域初始化为“0”。

图像放大处理部55设置初始参数。初始参数例如包括放大率、读取图像的块图像尺寸、进行重叠处理的计算次数、每次处理的图像读取开始偏移、局部拼贴处理重复次数n，等等。在本实施例中，如下设置参数：放大率＝2倍，域块图像尺寸＝2×2像素，范围块图像尺寸＝3×3像素，图像读取开始的水平偏移＝1个像素，图像读取开始的垂直偏移＝1个像素，重叠计算处理次数＝2次(主)，2次(副)，重复次数n＝5。

接着，第一图像放大处理部560根据最邻近法把存储部554中存储的原始图像放大2倍，以产生初始2倍放大图像数据，并把该数据存储在2倍放大图像存储器中(S12)。接着，第二图像放大处理部660开始第一放大处理，即，局部拼贴处理的图像放大处理(S14)。

首先，域块提取部662从原始图像提取所有的2×2尺寸的域块图像(S120)，并从这些域块图像中选择任何一个域块图像作为显著块图像(S140)，如图7所示。

接着，范围块提取部664提取一个5×5尺寸的范围块图像以便包括与2倍放大图像中的显著块图像对应的2倍放大图像存储器中的4×4块(S160)。具体地说，如图7所示，范围块提取部664从围绕域块图像(显著块图像)的例如6×6尺寸的块图像中提取包含一个位置的至少一个像素的所有5×5尺寸范围块图像该位置是伪放大块与显著块图像的位置对应被放置在初始放大图像中的位置。由此，在本例中，范围块提取部664提取共四个范围块图像。

然后，如图3所示，缩小范围块准备部666使用投影或线性插值或双线性法来缩小由范围块提取部664选择的所有5×5尺寸的范围块图像，以产生2×2尺寸的缩小范围块图像(S180)。

接着，相似度确定部668把每个缩小范围块图像与域块图像进行比较以确定二者之间的相似度。例如，为由缩小范围块准备部666产生的每个缩小范围块图像进行像素值变换，选择其像素值和图形(pattern)与域块图像最相似的缩小范围块图像，并且把对应于该缩小范围块图像的范围块图像(即，作为所选择的缩小范围块图像的基础的范围块图像)采用为最相似的范围块图像(S200)。

例如，对于域块图像的像素值d11，d21，d12，d22，可以求出像素平均值Dv＝(d11+d21+d12+d22)/4，像素标准偏差VDv＝∑(dij-Dv)^2(“^”表示求幂，ij表示像素位置)。接着，对于每个缩小范围块图像的像素值r11k，r21k，r12k，r22k(k表示缩小范围块图像；k＝1，...，4)，求出像素平均值Rvk＝(r11k+r21k+r12k+r22k)/4和像素标准偏差VRvk＝∑(rijk-Rvk)^2。

接着，求出一次变换或线性变换az+b中缩小范围块图像的像素值到与对应显著块对应的域块图像的像素值的最小二乘近似中的变换系数ak和bk和变换误差Ek＝∑(dij-ak*rijk-bk)^2。在最小二乘法中，根据以下计算表达式(6)直接求出ak，bk和Ek。

$\left.\begin{array}{c}\mathrm{ak}=(\mathrm{\Σ}(\mathrm{rijk}-\mathrm{Rvk})*(\mathrm{dij}-\mathrm{Dv}))/\mathrm{VRvk}\\ \mathrm{bk}=\mathrm{Dv}-\mathrm{ak}*\mathrm{Rvk}\\ \mathrm{Ek}=\mathrm{VDv}-\mathrm{ak}*\mathrm{ak}*\mathrm{VRvk}\end{array}\right\}...\left(6\right)$

不管5×5尺寸的范围块图像中图像的复杂度如何，一律地对ak的值进行一个给定限制。此处，使用以下条件表达式(7)：

-10≤ak≤10     …(7)

另选地，可以参考由复杂度确定部669确定的范围块图像的复杂度来确定复杂度。例如，可以根据范围块图像中图像的复杂度来对ak的可允许值进行限制。当范围块图像中的图像较为复杂并且包含大量高频分量时，如果采用它作为范围块图像，在放大图像中会发生伪分量，因此在图像复杂时，最好把对图像的参考程度减少。

接着，检查每个ak(k＝1，…，4)是否包含在上述可允许值范围内。仅把那些包含在该范围内的ak收集为一个集合G。接着，设置E＝min{Ek|k∈G}，并且对于E＝Ek的k设置a＝ak和b＝bk。k所指的范围块与域块最形似。

实际上，bk对于确定Ek是不必要的，因此在求出Ek最小的k并且最终确定了ak后，可以计算bk。还可以使用以下表达式(8)计算bk值而不是使用上面给出的表达式的恒定值，其具有的效果是按块内的每个像素把域块的误差叠加。

bk＝bijk＝dij-ak*rijk    …(8)

如果根据表达式(8)预先计算bk，可以进一步增强原始图像的再现性。描述bijk的原因是，域块中的各像素的值不同。在本实施例中，考虑后者(域块)中每个像素的变化量，基于表达式(8)确定bk。

接着，放大伪域块准备部670使用一个已知技术(例如线性插值或双线性或投影)来把在相似度确定部668中选择的5×5尺寸的最相似范围块图像投影和缩小到放大域块尺寸，即4×4尺寸，以准备一个放大伪域块图像(S220)。例如，5×5尺寸的最相似范围块图像被投影到4×4尺寸。此时，放大伪域块准备部670可以以与缩小范围块准备部666中使用的方法相同的方式，使用如图4所示把原始5×5块投影到4×4时的面积比进行计算。

接着，根据域块图像和范围块图像之间的关系把图像的像素值再次变换到4×4尺寸，以准备一个放大伪域块图像，并采用该结果作为2×2域块的2倍放大的4×4块(放大伪域块)。例如，对于4×4块的所有像素z，根据在相似度确定部668中求出的变换系数a和b进行像素值变换az+b，并且采用该结果作为2×2域块的放大伪域块。4×4块的所有像素值被添加到存储部554中的放大图像存储区域的域块对应位置。

如果在相似度确定部668中的相似度确定处理中把一个误差叠加到bk值上，在放大处理中，把指派给域块图像的每个点位置的bk进行投影，并为每个点进行切换。

接着，重复处理控制部672确定当前局部拼贴处理是否是最后一次(S230)。如果重复次数不等于初始设置的重复次数，即，如果当前局部拼贴处理不是最后一次，那么边沿增强处理部671命令进行边沿增强处理(S230中的否)。另一方面，如果当前局部拼贴处理是最后一次，那么跳过边沿增强处理(S230中的是)。

在接收到来自控制部552的命令时，边沿增强处理部671对由放大伪域块准备部670提供的4×4放大伪域块图像进行边沿增强处理(S234)。例如，如图6所示，边沿增强处理部671把大于块中像素值的中间值av的像素值增大，并把小于av的像素值减小，从而进行边沿增强处理。从对4×4放大伪域块图像进行边沿增强得到的4×4块图像被输出，并添加到模板图像的对应位置。

接着，重复处理控制部672确定是否已经对所有域块图像进行了步骤S120到S234(S240)。如果存在一个没有进行处理的域块图像，则控制返回步骤S140，把显著块图像设置到该域块图像，并重复步骤160到S234(步骤S240的否)。另一方面，如果已经对所有域块图像进行了步骤S120到S234(S240的是)，则把对应于原始图像的放大图像存储在放大图像数据存储部58中，并更新放大图像。

接着，如果已经对所有域块图像进行了步骤S120到S234(S240的是)，重叠处理单元686检查重叠处理的计算次数(S300)。如果该次数小于设置的计算次数，则在把图像读取开始偏移加到图像开头地址的位置再次开始从步骤S120开始的处理(S300的否)。即，每当控制返回到步骤S120时，域块提取部662添加图像读取开始偏移，从把偏移添加到图像数据存储器54中存储的图像的开头地址的位置以设置的域块图像尺寸来读取域块图像，并把任何读取的域块图像设置为一个显著块图像。然后，其它部分重复上述相同的处理。

另一方面，如果重叠处理的计算次数被设置为2次或更多，并且上述处理进行的次数已经达到设置的重叠计算次数(S300的是)，则重叠处理单元686参考图5所示的像素加权来进行平均处理，求出伴随着重叠处理被重复处理的图像(重叠部分)的平均值，并采用所求出的值作为像素值(S320)。该值被投影到模板图像中的对应位置，把模板图像存储区域中输入的值除以该值，并把所得图像存储在放大图像存储器中用于更新。现在完成了局部拼贴的第一次图像再放大处理(重复放大处理)。

当重叠处理的计算次数被设置为1次时，即，重叠处理被抑制时，不需要平均处理并且一个从放大图像数据存储部58读取的放大图像被按原样输出。即，仅当设置了重叠处理的执行时，第二图像放大处理部660才把块图像读取开始位置相对于原始图像移动一个任意值，进行超过一次的放大处理，并采用平均值作为重复(重叠)像素的像素数据，从而提供最终放大图像。因此，可以减少块图像失真。

接着，重复处理控制部672确定重复次数是否达到预定次数n(S16)。如果没达到预定次数，重复处理控制部672命令域块提取部662、重叠处理单元686等使用由拼贴处理准备的2倍放大图像重复进行处理(S16的否)。

在重复处理中，不需要把域块尺寸和范围块尺寸设置为与第一次的相同，并且它们可以改变。此处，域块尺寸被设置为3，范围块尺寸被设置为7。再次设置的域块尺寸和范围块尺寸、原始图像、和第一次放大中提供的放大图像(已经存储在放大图像存储器中)被用于再次进行上述拼贴处理。此时，如图10所示，可以取出包含与原始图像上的3×3域块对应的放大图像上的6×6像素的四种类型的7×7范围块。

第二放大中使用的放大图像已经进行了边沿增强处理部671的边沿增强处理，因此原始图像的浓度没被忠实再现。但是，原始图像由第二放大中的最小二乘法再次近似，因此在此时进行了浓度校正。因此，可以忠实地再现原始图像的浓度特性，同时使边沿保持清晰。在完成第二次重复时，执行第三次重复、第四次重复...。在本例中，执行第一到第四次重复(总共五次拼贴处理)。此时，使用下面的表1中列出的块尺寸组合和边沿增强参数：

表1

	域块尺寸	范围块尺寸	α
				第一次	2	5	0.2
第二次	3	7	0.2
				第三次	3	7	0.2
第四次	3	6	0.2
				第五次	3	6	0.0

优选地，最后的第五次重复的边沿增强参数总被设置为0.0。参数被设置为0.0的原因是，如果在最后的重复终止时不使用进行原始图像的最小二乘近似所得到的像素值，那么浓度特性变得与原始图像的浓度特性不同。如果在最后的第五次重复时不执行边沿增强，通过四次重复已经使边沿被再现为足够清晰。这意味着边沿部分可以被清晰地放大。

在第一实施例中，不仅可以通过分形技术增强边沿的清晰性，而且可以在参考被放大过的图像的同时通过块尺寸比2D≤R0、边沿增强处理、和重复处理来增强边沿的清晰性。而且，在进行重复处理时还可以去除噪声，并且可以产生非常高质量的放大图像。特别是在第一到第三次放大中，在域尺寸D和范围尺寸R0之间保持2D＜R0的关系，并且在放大伪域块准备部670中的放大伪域块准备处理中进行R0→2D的投影缩小。

即，采用比实际需要的2D尺寸大的R0尺寸块，并把它缩小到2D尺寸，因此可以提供的效果是，使得特别可以容易地在放大图像上把原始图像上的不清楚细线连接起来，因此可以增加恢复的要素，而不是简单的放大。

在第一实施例的处理程序中，在第四次放大中把域块尺寸D设置为3并把范围块尺寸R0设置为6，因此如果选择一个范围块以便包含放大图像上的一个对应于域块的块，那么只能取一个。

在此情况下，如图11所示，可以把一个宽度为1的框放到对应于域块的放大图像上，并且可以参考其中包含的总共9个6×6块。在第一实施例中，在第四次时这样做，图像在第五次时已经充分收敛，因此采用放大图像上对应于域块的该块自身来作为范围块。即，在此情况下，实质上不进行对最小二乘误差最小的块的搜索。当然，在每个块尺寸组合中，可以把宽度为n的框放到放大图像上对应于域块的该块的周围，并且可以从内部参考范围块。

如果范围块尺寸R0小于放大伪域块尺寸D，例如，如果域块尺寸D是3并且范围块尺寸R0是5，那么只能从放大图像上对应于域块的块的内部选择范围块，如图12所示。通常，如果在非常小的范围内进行搜索，放大技术可以选择充分良好近似的范围块。

在第一实施例中，域块和范围块都是正方形，但是域块和范围块中的任何一个或二者可以是矩形。例如，可以为域块尺寸2×3采用范围块3×4，或可以为域块尺寸2×3采用范围块4×4。

可以为每个块切换边沿增强参数α。例如，当域块标准偏差VDv的值大时(例如，一个边沿部分，等)，可以把该参数设置为一个大值；当标准偏差VDv的值小时(例如，一个平坦部分，等)，可以把该参数设置为一个小值或0.0。这意味着，可以根据边沿度来切换边沿增强参数α。因此，仅边沿部分可以被有效地增强，导致一个更适当的图像。

如果边沿增强参数α被设置为0.0，执行处理例程时实际上并不对边沿进行增强，并且处理速度没有改善。因此，最好是跳过边沿增强处理例程而不是把边沿增强参数α设置为0.0，从而改善处理速度。这也适用于在其它实施例中把边沿增强参数α设置为0.0的情况。

图13是描述图像放大处理部55的第二实施例的图，并且是显示第一图像放大处理部560的细节的方框图。

第二实施例的第一图像放大处理部560是一个用于进行由本发明的申请人在日本专利申请No.2001-341432中提出的图像放大处理的功能部。第一图像放大处理部560使用的技术是，组合分形放大和线性插值或双线性的概念，根据分形技术搜索域块尺寸和放大后的范围块尺寸之间的一个中间尺寸的范围块，并通过线性插值或双线性把该范围块放大到目标放大域块尺寸，从而通过分形放大来再现清晰台阶边沿和通过线性插值或双线性来再现具有较少纹理部分挤压的图像。

第二实施例的图像放大处理使用日本专利申请No.2001-341432中提出的放大处理，作为一个用于准备一个初始的2倍放大图像的功能部。在第一图像放大处理部560的放大处理中，由于第二图像放大处理部660进行放大处理，整个放大图像中留下一些模糊的问题被校正，由此，在防止了由噪声、锯齿、块失真等造成的图像质量劣化的同时，与现有技术相比可以更清晰地放大边沿部分。

第一图像放大处理部560具有与第二图像放大处理部660相似的基本结构，尽管它不包括边沿增强处理部671或重复处理控制部672。第二图像放大处理部660的功能部分对应于第一图像放大处理部560的功能部分，其中标号5**对应于标号6**。但是，第一图像放大处理部560与第二图像放大处理部660在处理方面如后所述有所不同。第一图像放大处理部560和第二图像放大处理部660可以共享对应的功能部分以使电路规模紧凑，而无需分别提供第一和第二图像放大处理部。第一图像放大处理部560和第二图像放大处理部660之间的差别如下所述。

首先，范围块提取部564选择一个包含由域块提取部562提取的原始图像中的MD1×ND1(在上述例子中是2×2)块的MR1×NR1(对应于上述例子，3×3)域块，作为一个范围块图像。即，第二图像放大处理部660的范围块提取部664参考来自先前放大图像的范围块，范围块提取部564从原始图像自身中选择一个范围块。

范围块提取部664提取一个范围块以满足R0≥r*D的关系，但是范围块提取部564提取一个范围块以满足r*D＞R1＞D的关系。这意味着，第二块单位的尺寸R1大于第一块单位的尺寸D并且小于通过以预设放大率放大尺寸D(第一块单位)所提供的放大块单位。

图14是描述放大范围块准备部570中的处理例子(利用投影)的图。放大伪域块准备部670把一个5×5范围块图像投影到4×4尺寸以进行缩小。为了使放大范围块准备部570产生一个初始2倍放大图像(第0次放大处理)，把一个3×3范围块图像放大到4×4尺寸的处理是必要的。但是，在此情况下，投影，线性插值或双线性等也是可以使用的。

例如，放大范围块准备部570使用当由相似度确定部568选择的3×3尺寸的最相似范围块图像被投影到尺寸rD＝4×4尺寸时的面积比，并根据例如如图所示当把3×3尺寸投影到4×4时的面积比对像素值进行加权和相加，从而进行投影放大的计算。设3×3尺寸的像素值是{Pij|i，j＝1，2，3}，并且放大后的4×4尺寸像素值是{Qij|i，j＝1，2，3，4}，根据表达式(9)给出放大后的像素值。在把3×3放大到4×4时，该结果成为相同值，而不管是投影、线性插值、还是双线性法。

$\left.\begin{array}{c}Q11=P11\\ Q21=(3*P11+6*P21)/9\\ Q31=(6*P21+3*P31)/9\\ Q41=P31\\ Q12=(3*P11+6*P21)/9\\ Q22=(P11+2*P21+2*P12+4*P22)/9\\ Q32=(2*P21+P31+4*P22+2*P32)/9\\ Q42=(3*P31+6*P32)/9\\ Q13=(6*P12+3*P13)/9\\ Q23=(2*P12+4*P22+P13+2*P23)/9\\ Q33=(4*P22+2*P32+2*P23+P33)/9\\ Q43=(6*P32+3*P33)/9\\ Q14=P13\\ Q24=(3*P13+6*P13)/9\\ Q34=(6*P23+3*P33)/9\\ Q44=P33\end{array}\right\}...\left(9\right)$

由于第一图像放大处理部560不具有对应于边沿增强处理部671的功能部分，因此不针对由放大范围块准备部570产生的放大范围块图像进行边沿增强处理。为了采用与第二图像放大处理部660共享的电路，如前所述可以把边沿增强处理部671的边沿增强参数α设置为0.0。

其它功能部分执行与第二图像放大处理部660的功能部分相似的处理。在第一图像放大处理部560的第0次放大处理中提供的2倍放大图像被输入放大图像存储器的阶段，第二图像放大处理部660利用与第一实施例相同的参数重复第一实施例的步骤S120到S320。因此，总体上，在下面的表2中列出的参数在第0次放大处理以及总共5次的重复处理中使用。范围块尺寸一栏下括号中的术语“原始”意味着参考来自原始图像的范围块，并且表示第一图像放大处理部560中的处理。术语“放大”意味着参考来自第“n-1”放大图像的范围块，并且表示第二图像放大处理部660中的处理。这还适用于后面给出的其它表。

表2

	域块尺寸	范围块尺寸	α
				第0次	2	3(原始)	0.0
第一次	2	5(放大)	0.2
				第二次	3	7(放大)	0.2
第三次	3	7(放大)	0.2
				第四次	3	6(放大)	0.2
第五次	3	6(放大)	0.0

根据第二实施例，初始的第0放大处理由本发明申请人在日本专利申请No.2001-341432中提出的方法(而不是最近邻法)来执行，使得在第0次的阶段已经提供了良好图像质量。即，在产生初始2倍放大图像的过程中抑制了锯齿的发生并且提供了模糊较少的放大图像，并且同时，可以防止在台阶边沿部分发生的噪声状无用信息和细微裂痕状像素值着色。此外，第二图像放大处理部660在后面阶段通过重复局部拼贴处理来产生一个放大图像，使得可以清晰地放大边沿部分，并且可以把图像收敛到一个更理想的图像。

在第二实施例中的第一图像放大处理部560的放大处理中，除了第一实施例的第二图像放大处理部660中描述的处理以外，显然还可以应用日本专利申请No.2001-341432中提出的其它改进。日本专利申请No.2001-341432中提出的其它改进可以应用于第二图像放大处理部660。

接着，将说明图像放大处理的第三实施例。此处，与第二实施例相同，图像放大处理部55包括第一图像放大处理部560。

在第三实施例中，除了第二实施例中的放大块尺寸、边沿增强参数α、和重复次数的改变以外，还进行分离边沿部分和纹理部分的块尺寸改变处理。首先，以与第二实施例相似的方式利用下面的表3中列出的基本参数把原始图像放大2倍：

表3

	域块尺寸	范围块尺寸	α
				第0次	3	4(原始)	0.0
第1次	3	5(放大)	0.4
				第二次	3	6(放大)	0.4
第三次	3	6(放大)	0.0

在第三实施例中，重复次数减少到3，因为根据与第二实施例中的技术类似的技术(而不是最近邻法)以高质量准备了第0图像，因此图像收敛所需的重复次数减少。边沿增强参数α取为较大的“0.4”，从而以小重复次数充分地使边沿清晰。

在第三实施例中，作为域尺寸D和范围尺寸R0之间的关系，满足2D≥R0并且特别是在第0次和第一次时，2D＞R0。为了使用这种参数，当把R0尺寸范围块投影到一个2D尺寸的放大伪域块时，进行投影的放大处理。此时，增加适当的模糊，因此特别是在纹理部分中，不出现非自然的点连接并且可以提供良好再现性。在一个台阶边沿部分，在执行投影放大时一度会出现模糊，但是边沿部分通过紧随的边沿增强处理(把参数设置为高值)被清晰化，使得台阶边沿部分不出现劣化(不发生锯齿和模糊)。

在第一实施例中，选择2D＜R0的块尺寸，因此细线的恢复程度较高，但是缺点是，有意地在纹理部分中进行杂乱图形连接，导致可能在放大图像上出现非自然表现。相比之下，在根据第三实施例的方法中，纹理部分和台阶边沿部分之间的平衡变得比第一实施例更好。

通常，域块D和范围尺寸R0之间的关系和该关系对图像质量的效果如下面的表4中所示。台阶边沿部分的评价依据是否执行边沿增强处理和重复处理而变化。

表4

	台阶边沿	纹理	细线	平滑度
					2D＜R0	○	△	○	○
2D＝R0	○	○	○	△
					2D＞R0	○：边沿增强	○	△	○
△：无边沿增强

在第三实施例中，使用2D＞R0的块尺寸，因此会发生不良的细线连接和轻微的可见锯齿的问题。

接着，说明图像放大处理的第四实施例。此处，与第二实施例相同，图像放大处理部55包括一个第一图像放大处理部560。

图15是显示第四实施例的放大处理中使用的边沿检测滤波器例子的图。分别使用滤波器来检测水平和垂直边沿。

第四实施例是为了解决第三实施例中的细线部分的图像质量问题。因此，在第四实施例中，图15所示的边沿检测滤波器用于提取一个细线部分等的任何希望的特定部分，并且当提取了希望的特定部分时，把域块尺寸D切换到3，并把范围块尺寸R0切换到7，并且利用下面的表5列出的参数执行放大。

表5

		域块尺寸	范围块尺寸	α
					第0次		3	4(原始)	0.0
第一次	边沿	3	7(放大)	0.4
					其它	3	5(放大)	0.4
	第二次		3	6(放大)					0.4
第三次					3	6(放大)	0.0

在第四实施例的放大处理中，在第一次2倍放大时提取一个3×3域块。此时，图15所示的边沿检测滤波器用于对该3×3域块进行滤波。如果作为滤波结果提供的值的绝对值在边沿强度的垂直和水平方向中是预定数或以上，并且在相似度确定步骤中提供的像素标准偏差VDv的值是一个预定数或以上，那么该部分被认为是一个台阶边沿部分或一个细线部分，并且块尺寸被切换到域块尺寸D＝3和范围块尺寸R0＝7以进行处理；否则，域块尺寸D被设置为3并且范围块尺寸R0被设置为5以进行处理。

边沿检测滤波器使得能够根据域块尺寸D＝3和范围块尺寸R0＝7把相当强的边沿部分更清晰地再现。这意味着，通过改变用于处理的边沿部分中的块尺寸，可以以更高质量放大图像。当然，可以在边沿部分和任何其它部分之间切换边沿增强参数α。

更准确地提取一个台阶边沿部分和一个细线部分并且把块尺寸切换到域块尺寸3和范围块尺寸7以用于放大，从而可以提供更高质量的放大图像。

在本例中，仅当执行第一次2倍放大时，根据提取的部分改变处理参数。但是，也可以把类似技术应用于第二次或以后的重复处理。可以在每次改变检测滤波器的规格。

接着，将说明图像放大处理的第五实施例。此处，与第二实施例相同，图像放大处理部560包括第一图像放大处理部560。在第五实施例中，准备一个4倍放大图像而不是2倍放大图像。

为了准备一个4倍放大图像，根据第三实施例的方法进行两次2倍放大处理。这意味着，把一个2倍放大图像再次进行2倍放大以提供一个4倍放大图像。第一次2倍放大与第二次2倍放大的不同仅在于所使用的像素值变换参数bk，如下面的表6所示：

表6

第一次	像素值变换参数	使用bk＝dij-ak*rijk
			第二次	像素值变换参数	使用bk＝Dv-ak*Rvk

其效果如下：在第一次，为每个像素采用像素值变换参数bk，从而提供一个忠实于原始图像的2倍放大图像。在第二次放大，在块中均匀地采用bk，从而在第二次放大时更平滑地放大由第一次放大产生的边沿。第五实施例的方法可以用于提供高质量的4倍放大图像。

在使用bk＝Dv-ak*Rvk时，可以以更少的噪声清晰地放大台阶边沿；反之，特别是当域块尺寸较大时，纹理挤压变得显著。这取决于当由范围块中的像素值近似域块中的像素值时，批量进行的线性插值与为每个像素调整移动量的线性近似之间的差别。

因此，特别是在第一次2倍放大中，最好使用bk＝bijk＝dij-ak*rijk。在第一次放大处理终止的阶段，纹理部分已经被放大并且在一定程度上变为台阶边沿部分，几乎不存在纹理部分。因此，在第二次放大中，使用bk＝Dv-ak*Rvk以更平滑地放大台阶边沿部分。

因此，例如，为了重复n次2倍放大以准备一个2^n尺寸图像，最好为第一次2倍放大采用bk＝bijk＝dij-ak*rijk(表达式(8))，并为剩余的2倍放大采用bk＝Dv-ak*Rvk(表达式(6))。

而且，例如在第二次2倍放大时，可以采用这些值的简单平均数或一个加权平均方法。因此，可以防止图像的染色(picture-tinted)，并且可以提供自然图像质量。可以逐步地使用二者的加权平均。

图16表示针对一个一般整数m倍放大的第五实施例中的处理，并且是显示放大率组合的例子的图。在图中所示例子中，如果一个指定放大率可以由两个或更多个值的乘积表示(例如，指定放大率是6，8，9等)，那么把该放大率分割以放大一个图像。可以被分割为2个的放大率还可以被分割为3个或更多个。此外，当执行2倍放大时，放大处理基本上可以产生最高效果。因此，在2^n倍放大(^表示取幂)时，把2倍放大重复n次的处理是最好的，因此如果可能，就设置这样一个组合。

如果用户指定一个5倍或7倍的质数倍率，该值不能被进一步分割，因此不能进行放大率分割处理以改善图像质量。在此情况下，采用一种方法，即，把2倍放大重复3次以把图像放大8倍，然后通过投影缩小把该图像缩小到任何希望尺寸，该方法在本发明申请人的日本专利申请No.2001-341432中提出的图像放大处理的改进中示出。

因此，牺牲了处理速度，但是该方法在图像质量方面远远优越于现有技术中的放大技术，并且可以提供高质量图像。即，当用户指定的放大率K较大时，如果指定放大率K被分割为较小放大率的组合并且进行依次应用较小放大率的放大重复处理，那么可以减少在倍率较大时发生的马赛克图像质量劣化(象块状图像)。这不仅可以应用于质数倍率，而且可以应用于不是2^n倍的倍率(例如6倍)。在图像质量方面最希望的是，2倍放大被重复尽可能多的次数，并且如果图像变得大于任何希望尺寸，那么把它缩小到该希望尺寸。

即，首先把用户指定的放大率K改变为最近的2^n倍(K≤2^n)，然后把2倍放大重复n次，并且对于K＜2^n，执行到K/2^n的缩小，使得放大率变为指定倍率K，如图16的“倍率组合以提供最佳图像质量”所示。由于这种处理涉及处理时间和图像质量之间的折衷，可以根据处理时间或图像质量中谁的优先级高来合适地组合倍率。例如，对于9到15倍，可以把4倍放大处理重复2次以产生16倍放大图像，然后可以把图像缩小到预定尺寸。

另一方面，例如，如果把放大了2*2*2倍的图像缩小到5/8以得到5倍放大，不必要地占用了大量存储器，并且花费了处理时间。因此，例如，如图所示，作为处理时间和图像质量的一个良好平衡的组合，把一个放大了2*2倍的图像缩小到5/8，并进一步把该图像加倍，从而可以有效地使用存储器和处理时间。在此情况下，与2*2*2→5/8的方法相比，可能损失某些细节，但是基本图像质量不会有任何问题。例如，在一般有理数q倍放大时，求出一个整数n，满足q＜n，把图像放大n倍，然后放大q/n倍。

接着，将说明图像放大处理的第六实施例。第六实施例提供一个特别适于彩色图像的系统。第一到第五实施例是关于灰度图像的放大技术的例子。为了把这些实施例应用于彩色图像(例如RGB图像)，可以采用以下一种技术，即，准备分别用于R，G和B的256级灰度图像，并放大这些图像，然后最终组合这些图像。但是，为了使用该方法，RGB边沿位置可能在一个边沿部分轻微移动，并且可能发生R，G或B或者其组合颜色的噪声。

该问题可以通过以下一种技术来减轻，即，确定一个显著块的R，G和B每个平面上的相似度，根据具有较高相似度的R，G或B图像确定范围块搜索位置，并根据所确定的范围块搜索位置来求出放大图像的像素值。

因此，采用一定手段来为R，G和B图像执行上述的步骤S120到S200(从域块提取到相似度确定)，并为每个显著块计算最佳范围块位置，然后计算R，G和B每个中的显著块和最佳范围块之间的最小二乘系数a和b，并执行每个颜色的最佳近似。

另选地，可以使用以下一种技术，即，搜索具有最大像素标准偏差VDv的R，G或B图像的相似度，并为剩余的两个颜色采用相同位置。在该方法中，像素标准偏差VDv已经在步骤S200计算(见图9)，因此仅需要为具有最大像素标准偏差VDv的R，G或B颜色进行实际搜索，使得搜索处理时间被减少到三分之一。

为了提供该控制，当输入图像是彩色图像时，控制部552控制域块提取部662，范围块提取部664，缩小范围块准备部666，和相似度确定部668。这还可以应用于第一图像放大处理部560。

可以求出一个取RGB信号总和的伪灰度图像Y(例如，Y＝R+G+B，0.3R+0.6G+0.1B)，并且可以把它用于进行处理以进行相似度确定。即，仅使范围块位置在RGB中相同，并且进行每个RGB范围块到显著块的RGB的最小二乘近似。如果使用该手段，上述噪声很少出现，并且尽管使得参考块在RGB中成为相同的，仍然可以以最佳最小二乘系数执行像素值变换，因此可以忠实地保持原始图像。进行该处理时，处理所需的存储器容量和块搜索消耗的时间都被减少到三分之一，使得存储器效率提高，并且处理可以加速。

为了产生一个伪灰度图像，可以采用以下一种结构，包括：对应图像产生部，用于根据与由多个颜色分量表示的彩色图像的颜色分量对应的彩色图像，提供对应于该彩色图像的对应图像。例如，该结构是在本发明申请人的日本专利申请No.2001-341432中提出的图像放大处理的改进。放大图像获取部576和放大图像获取部676都可以具有一个彩色放大图像产生部592，用于把各个颜色的放大图像组合成一个彩色放大图像。

已经使用了通过以适当的添加比添加代表彩色图像的彩色数据来提供的伪灰度图像Y，其前提是可以认为，仅有极其靠近显著块图像的近旁区域被采用作为一个搜索范围并且在搜索范围中不发生大的颜色变化。如果搜索范围取的较大，发生颜色变化，因此恐怕伪信号可能在放大图像中发生。在此情况下，如果根据色空间上的距离来确定相似度并且根据所确定的结果来校正伪灰度图像Y，那么在搜索范围较大时，在放大图像中发生伪信号的担心被消除。

如上所述，这些实施例的放大处理方法在由一个比域块尺寸大的范围块(如果需要，浓度不同)来近似该域块的部分中使用现有技术中的分形压缩(放大)概念。但是，这些实施例的放大处理方法基于这样一种图像连续性假定，即，在一个显著块(域块)的附近区域中存在相同取向(方向)的与该显著块(域块)相似的范围块。并且该处理方法基于以下一个观点而与现有技术中的分形压缩技术的基本原理不同，该观点是：图像是全局自相似的。而且，这些实施例的放大处理方法与现有技术中的分形压缩技术的不同之处还在于：在搜索一个范围块时，从被放大过的图像(而不是原始图像)中的与域块对应的块的附近区域中选择一个范围块。

对于基于现有技术中的分形压缩方法的放大，根据缩小映射的固定点理论来进行重复投影以用于收敛。因此，像素值变换系数a(对应于缩小率)基本上必须是-1＜a＜1。反之，本发明实施例的放大处理方法不使用分形意义上的重复收敛处理。因此，不需要-1＜a＜1的条件，并且如相似度确定部中所述，可以允许像素值变换参数在较宽的条件下变化，使得图像质量极大提高。

本发明实施例的放大处理方法与现有技术中的分形压缩技术的不同之处在于，参考一个被放大过的图像，并且当从放大图像中选择出一个与域块相似的范围块时，进行再放大处理。作为特别优选的模式，使用如此产生的放大图像，并重复相同处理，使得图像质量改善效果提高，并且重复处理对图像质量改善的效果极大。而且，如果在重复的中间点进行边沿增强处理，还可以容易和有效地控制放大时的边沿强度。

因此，本发明实施例的放大处理方法部分地使用分形技术，但是所提供的放大图像并不落入分形理论的吸引子定义(definition ofattractor)，因此其放大与分形压缩图像的放大在意义上不同。尽管本发明实施例的放大处理方法具有与现有技术中的分形概念不同的部分，但是分形技术的最有用概念(由一个大于域块的范围块来近似该域块的概念)形成了本发明实施例的放大处理方法的一个重要元素，并且特别是对边沿清晰性的再现有极大贡献。

图17是显示硬件配置例子的图，该硬件配置用于把图像处理装置5形成为利用CPU和存储器(即利用电子计算机)的软件。

图像处理装置5包括：CPU 902，ROM(只读存储器)904，RAM(随机存取存储器)906，和通信接口908。它还可以包括一个记录和读取单元，用于从存储介质读取和记录数据，其中存储介质可以是例如硬盘驱动器914，软盘(FD)驱动器916，或CD-ROM(致密盘ROM)驱动器918。硬盘驱动器914，FD驱动器916，或CD-ROM驱动器918用于记录程序数据以使CPU902执行软件处理。通信接口908用作一个接口，以把通信数据传送到通信网络(例如因特网)，和从通信网络接收数据。

上述图像处理装置5的基本配置和操作可以与上述实施例中的相同。一个用于使计算机执行上述处理的程序可以通过记录介质(例如CD-ROM922)发布，或者可以存储在FD 920而不是CD-ROM 922上。可以提供一个MO驱动器来把该程序存储在MO盘上，或者可以把程序存储在任何其它存储介质(例如闪存)上，或者更具体地说，存储在非易失性半导体存储卡924上。此外，可以通过通信网络(例如因特网)从另一个计算机(例如一个服务器计算机)下载该程序，使得可以获得或更新该程序。

除了FD 920和CD-ROM 922以外，还可以使用其它装置作为记录介质，可以是光记录介质(例如DVD)，磁记录介质(例如MD)，磁光记录介质(例如PD)，带记录介质，和半导体存储器(例如IC卡或微型卡)。

在本发明实施例中描述的图像处理装置5中的处理的一些或所有功能可以被存储在作为记录介质的FD 920或CD-ROM 922上。因此，可以提供以下的程序和存储该程序的存储介质。

例如，象上述图像放大处理部55那样，用于图像处理装置5的程序(即，安装在RAM 906中的软件)包括：域块提取部562，662，范围块提取部564，664，缩小范围块准备部566，666，相似度确定部568，668，放大范围块准备部570，放大伪域块准备部670，放大图像获取部576，676，块图像组合单元578，678，和重叠处理单元586，686的功能部分。

软件例如作为打印机驱动程序或设备驱动程序被存储在诸如CD-ROM或FD的便携式存储介质中，或者可以通过计算机网络来发布。

例如，为了把图像处理装置5实现为一个计算机，CD-ROM驱动器918从CD-ROM 922读取数据或程序，并把数据或程序传送到CPU 902。软件被从CD-ROM 922安装到硬盘驱动器914中。硬盘驱动器914存储由FD驱动器916或CD-ROM驱动器918读取的数据或程序以及在CPU 902执行程序时准备的数据，并读取所存储的数据或程序，把数据或程序传送到CPU 902。

存储在硬盘驱动器914中的软件被读入RAM 906，然后由CPU 902执行。例如，CPU 902根据存储在ROM 904和RAM 906(作为存储介质的例子)中的程序执行上述处理，从而可以把用于上述图像放大处理的功能提供为软件。

尽管已经利用实施例对本发明进行了说明，但是应该理解，本发明的技术范围不限于实施例。可以对实施例添加各种变化或改进，并且这些变化或改进的添加形式也包括在本发明的技术范围内。实施例不限制权利要求所定义的发明，实施例中描述的特征的所有组合对于本发明的实施不是必不可少的。

例如，相似度确定部568进行一个缩小范围块图像和一个域块图像之间的比较，从而确定其间的相似度，但是可以把一个域块放大到与范围块相同尺寸，并在该放大域块和范围块图像之间进行比较，从而确定其间的相似度。

为了在域块的附近区域中设置一个范围块，预先在域块附近区域中提取多个范围块，并从这些范围块中选择一个具有与域块的高相似度的范围块，但是可以使用任何其它技术来在域块的附近区域中设置一个范围块。例如，预先分析图像特征，并根据图像特性为每个域块求出所要设置的范围块的方向。

在第四实施例中，仅考虑域块图像特征的边沿特性，把各部分分离，并利用适合于所提取部分的参数来进行放大处理，但是本发明不限于此。例如，还考虑杂乱特性(busy characteristic)和平坦特性，可以把各部分分离，并利用对应于各个特性的参数来进行放大处理。

在实施例中，第二图像放大处理部660把局部拼贴处理重复不只一次，但是可以仅进行一次处理。

在每个实施例中，已经描述了使用放大图像数据来进行打印处理和显示的配置，但是本发明不限于此。例如，本发明还可以应用于用于处理图像的各种机器和系统，例如包括彩色扫描仪32、图像处理装置5和打印引擎70的一体化复印机。

如上所述，根据本发明的图像处理装置，尽管使用了分形放大技术的概念，一个范围块是从被放大过的图像(而不是原始图像)中与域块对应的块的附近区域中选择的，并且当产生原始图像的最终放大图像时，进行等倍或缩小投影(reductive projection)处理。

因此，分形概念可以用于防止诸如模糊、锯齿和块失真等图像质量劣化，同时可以以高质量执行图像质量改善处理，例如清晰边沿再现、纹理部分的更精确再现、细线的恢复和噪声消除，并且可以产生非常高质量的放大图像。当把边沿增强处理和重复收敛处理组合起来执行时，可以进一步增强其优点。

在使用几次重复处理时，处理时间增加，但是使得有可能在每次放大时在非常窄范围内进行范围块搜索，使得该部分中的处理加速，因此可以实现高速处理。

Claims (24)

1.一种图像处理装置，用于进行由大量像素表示的原始图像的放大处理以提供一个放大图像，所述图像处理装置包括：

第一图像放大处理部，用于以预设放大率放大原始图像；

域块提取部，用于以第一块单位划分原始图像，从而提取多个域块图像；

范围块提取部，用于针对由所述第一图像放大处理部提供的初始放大图像，以大于第一块单位的第二块单位提取一个范围块图像；

放大伪域块准备部，用于把由所述范围块提取部提取的范围块图像投影到通过以预设放大率放大第一块单位所提供的放大块单位，并基于域块图像和范围块图像之间的关系来变换被投影到放大块单位的图像的每个像素值，从而准备一个放大伪域块图像；和

放大图像获取部，用于利用由所述放大伪域块准备部准备的每个放大伪域块图像，获取通过以预设放大率放大原始图像所提供的放大图像。

2.根据权利要求1所述的图像处理装置，其中

所述范围块提取部从初始放大图像中的一个位置的附近区域中提取范围块图像，该位置是放大伪域块与域块位置对应要被放置的位置。

3.根据权利要求2所述的图像处理装置，其中

所述范围块提取部从初始放大图像提取范围块图像，使得当放大伪域块对应于域块位置被放置在初始放大图像中时，范围块包括一个与放大伪域块共同的部分。

4.根据权利要求1所述的图像处理装置，其中

所述范围块提取部对初始放大图像中一个位置的附近区域进行划分，以提取多个范围块图像，其中该位置是放大伪域块与域块位置对应要被放置的位置，所述图像处理装置进一步包括：

相似度确定部，用于确定由所述范围块提取部提取的每个范围块图像和由所述域块提取部提取的域块图像之间的相似度，其中

所述放大伪域块准备部把多个范围块图像中由相似度确定部确定为具有与域块图像的较高相似度的范围块图像放大到该放大块单位，以准备该放大范围块图像。

5.根据权利要求4所述的图像处理装置，进一步包括：

缩小范围块准备部，用于把由所述范围块提取部提取的范围块图像缩小到第一块单位，以准备多个缩小范围块图像，其中

所述相似度确定部使用域块图像和由缩小范围块准备部准备的多个缩小范围块图像来确定相似度。

6.根据权利要求5所述的图像处理装置，其中

所述相似度确定部根据一个线性变换表达式az+b对由所述缩小范围块准备部准备的多个缩小范围块图像的每个像素值z执行像素值变换，并从接受像素值变换的多个缩小范围块图像中选择一个与域块图像最相似的缩小范围块图像，其中a和b是系数，并且

所述放大伪域块准备部把由所述相似度确定部选择的缩小范围块图像对应的范围块图像投影到该放大块单位，并根据线性变换表达式az+b来执行该图像的每个像素值的像素值变换，以准备该放大伪域块图像。

7.根据权利要求6所述的图像处理装置，其中

所述放大伪域块准备部使用bp＝dp-a*rp作为在用于位置为p的每个像素的线性变换表达式中的系数bp的值，其中dp是域块图像的对应像素的像素值，rp是缩小范围块图像的对应像素的像素值。

8.根据权利要求4所述的图像处理装置，进一步包括：

复杂度确定部，用于确定范围块图像的复杂度，其中

所述相似度确定部参考由所述复杂度确定部确定的范围块图像的复杂度，并确定相似度。

9.根据权利要求1所述的图像处理装置，其中

所述域块提取部依次切换一个图像读取开始位置，并以第一块单位划分原始图像，从而提取域块图像，并且其中

所述放大图像获取部具有重叠处理单元，该重叠处理单元用于根据各个重叠部分的像素的像素值，求出在通过依次切换图像读取开始位置而进行的处理中求出的对应于原始图像的每个放大图像中依次切换图像读取开始位置而进行的处理中发生的重叠部分的像素值。

10.根据权利要求1所述的图像处理装置，其中

所述放大图像获取部把先前指定的放大率分割为较小放大率的组合，采用每个较小放大率作为设置的放大率，并进行依次应用较小放大率的放大重复处理。

11.根据权利要求10所述的图像处理装置，其中

每当依次应用较小放大率时，所述域块提取部和所述范围块提取部中的至少一个改变第一块单位的尺寸。

12.根据权利要求1所述的图像处理装置，进一步包括：

边沿增强处理部，用于针对由所述放大伪域块准备部产生的放大伪域块图像进行边沿增强处理。

13.根据权利要求12所述的图像处理装置，其中

所述边沿增强处理部根据放大伪域块中的像素的最大值和最小值之间的关系进行边沿增强处理。

14.根据权利要求12所述的图像处理装置，其中

所述边沿增强处理部计算放大伪域块中的最大像素值和最小像素值的平均值，并根据边沿增强的强度，对应于与平均值的距离把大于平均值的像素值变换为更大的值，并对应于与平均值的距离把小于平均值的像素值变换为更小的值。

15.根据权利要求12所述的图像处理装置，其中

所述范围块提取部根据由所述边沿增强处理部设置的边沿增强的强度，切换第二块单位的尺寸。

16.根据权利要求1所述的图像处理装置，进一步包括：

重复处理控制部，用于在所述放大图像获取部获取了通过以预设放大率放大原始图像所提供的放大图像后，通过控制所述范围块提取部，使范围块提取部利用由所述放大图像获取部获取的放大图像代替初始放大图像来再次提取范围块图像，从而把放大处理重复预定次数。

17.根据权利要求12所述的图像处理装置，进一步包括：

重复处理控制部，用于在所述放大图像获取部获取了通过以预设放大率放大原始图像所提供的放大图像后，通过控制所述范围块提取部，使范围块提取部从代替初始放大图像的由所述放大图像获取部获取的放大图像中再次提取范围块图像，从而把放大处理重复预定次数。

18.根据权利要求17所述的图像处理装置，其中

所述重复处理控制部在把放大处理重复预定次数时，切换域块尺寸、范围块尺寸、和边沿增强强度中的至少一个。

19.根据权利要求1所述的图像处理装置，其中

所述第一图像放大处理部包括：

第二域块提取部，用于以第一块单位划分原始图像，从而提取多个域块图像；

第二范围块提取部，用于以第二块单位从原始图像提取范围块图像，第二块单位大于第一块单位并且小于通过以预设放大率放大第一块单位所提供的放大块单位；

放大范围块准备部，用于把由所述第二范围块提取部提取的范围块图像放大到该放大块单位，并根据域块图像和范围块图像之间的关系对放大到放大块单位的图像的像素值进行变换，从而准备一个放大范围块图像；和

第二放大图像获取部，用于利用由所述放大范围块准备部准备的每个放大范围块，获取通过以预设放大率放大原始图像所提供的放大图像。

20.根据权利要求1所述的图像处理装置，其中

所述第一图像放大处理部使用最近邻法来准备初始放大图像。

21.根据权利要求19所述的图像处理装置，其中

所述第二范围块提取部从原始图像提取范围块图像，使得范围块图像包括一个与域块共同的部分。

22.根据权利要求1所述的图像处理装置，进一步包括：

控制部，用于当针对一个彩色图像进行放大处理时进行控制，以便选择用于每个颜色分量的相同范围块位置并进行放大处理。

23.一种图像处理装置，包括：

图像数据获取部，用于获得图像数据；

图像放大处理部，用于放大包含在图像数据中的图像；

图像替换装置，用于把包含由所述图像放大装置放大的图像的放大图像数据中包含的一个区域图像数据用该放大图像数据中包含的另一个区域图像数据替换，从而提高该图像数据和放大图像数据之间的相似性。

24.一种图像处理方法，用于进行图像放大处理，所述图像处理方法包括以下步骤：

以预设放大率放大原始图像；

以第一块单位划分原始图像，从而提取多个域块图像；

以大于第一块单位的第二块单位从由所述放大步骤提供的初始放大图像中提取一个范围块图像；

把范围块图像放到通过以预设放大率放大第一块单位所提供的放大块单位中，并根据域块图像和范围块图像之间的关系对放置在放大块单位中的图像的每个像素值进行变换，从而准备一个放大伪域块图像；以及

利用每个放大伪域块图像，获取通过以预设放大率放大原始图像所提供的放大图像。

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