CN1281313A - 图像插入装置 - Google Patents

Abstract

从跨过要插入的像素相对的多对输入像素中,选出有最高相关性的方向。假设,这对是由第一和第二像素构成的,相邻于第一像素的左侧上的输入像素的值与第一像素的值之间的差值的正负号为a,相邻于第二像素的左侧上的输入像素的值与第二像素的值之间的差值的正负号为c,相邻第一像素的右侧上的输入像素的值与第一像素的值之间的差值的正负号是b,相邻于第二像素的右侧上的输入像素的值与第二像素的值之间的差值是d。如果a=c,或者b=d,则将第一和第二像素的值的平均值确定为要插入的像素的值。

Description

图像插入装置

本发明涉及一种用于插入图像的图像插入装置。

当将隔行扫描的图像转换为逐行扫描的图像时，当放大图像时，以及当增加图像的分辨率时，需要图像的插入。这种图像插入是通过例如增加构成图像的线数达到的。具体地说，根据传统已知的方法，在原来图像的每两行之间，增加一个插入行，该行是通过使用原来的图像的紧接在该插入行的上面或下面的行产生的，或通过计算原来图像紧接在该行上面和下面的行之间的平均值产生的。

但是，前面一种方法使在垂直方向上不相关的诸如斜行的图像的轮廓显得粗糙。另一方面，后面一种方法由于使得到的图像显得模糊而使其像质下降。为了解决这些问题，已经提出了一种方法，其中通过如此增加插入像素来实现图像插入，即，在跨过要插入的给出像素相互面对的多对相邻原始像素(注意，在本说明书全文中，“相邻原始像素”表示那些处于与插入像素的行相邻的行的原始图像的像素)中，显示最高的相关性的那对像素被用于产生这个插入像素。注意，此后，要插入的像素或行将被简称为“插入像素或行”。

这种方法将在下面参照图11，更加详细地描述。在图11中，符号n和n+1表示原始图像的行，符号i表示插入行。为了相对于给出的插入像素X，在三个垂直和对角方向H1、H2和H3中找到最高相关性的方向，沿H1、H2和H3方向中的每一个方向计算两个相邻原始像素之间的差的绝对值。更具体地说，计算|A(0)-B(0)|、|A(1)-B(-1)|和|A(-1)-B(1)|。然后，假设在差值的绝对值最小的方向上发现了最高的相关性，沿该方向计算两个相邻原始像素的平均值，并确定为插入像素X的值。例如，如果发现在上述三个方向H1、H2和H3中方向H3上有最高相关性，则将(A(-1)+B(1))／2的值决定为插入像素X的值。

在具有细的垂直线E1(它有一个像素宽，并且比其周围的更明亮，如图12A所示)的图像中，当放大时，行E1的一部分示于图12B中。在具有细的斜线E2(它有一个像素宽，并且比其周围更明亮，如图13A所示)的图像中，当放大时，行E2的一部分示于图13B中。在任何一种情况下，沿三个方向H1、H2和H3观察到的所有方向的相关性是相同的，并且因此，不可能确定实行插入的方向。为了避免此种情况，给予这三个方向H1、H2和H3不同的优先级，从而沿给出最高优先级的方向实行插入。

注意，在本说明书全文中，“沿特定方向实现插入”表示沿该方向，增加通过使用跨过插入像素相互面对的两个相邻原始像素而产生的插入像素。

结果，例如，当给予方向H1最高优先级时，在如图12B所示的情况下适当地实现插入；但是在如图13B所示的情况下，由于沿方向H1实现插入(而应该沿方向H3实现插入)，导致不适当插入。

即，极不方便地，这种插入方法可能引起插入错误，这是沿虽然相关性高，但是没有发现边缘的方向实现插入的结果。这明显使插入图像的质量降级，特别地，根据细线的出现，这使得不可能在插入图像中得到满意的高分辨率。注意，实现插入的方向可以通过从比上述特指的3个方向更多数量的方向中选择一个；但是，这增加了插入误差，并且由此使问题更加严重。

本发明的一个目的是提供一种图像插入装置，它产生具有高分辨率的插入图像。

为了达到上述的目的，根据本发明的一个方面，图像插入装置设置有：绝对差值计算装置，用于计算跨过要插入的像素相互面对的多对输入像素中每一对中的两个输入像素之间差值的绝对值；边缘候选检测装置，用于检测跨过要插入的像素相对的多对输入像素的多个方向中两个输入像素之间的差值的绝对值最小的方向；边缘候选验证装置，用于检查由边缘候选检测装置检测的方向是否是发现边缘的方向；插入的像素值计算装置，用于计算跨过要插入的像素沿由边缘候选验证装置验证的发现边缘的方向相互面对的两个输入像素的平均值；以及插入装置，用于将由插入的像素值计算装置计算的值确定为要插入的像素的值。

具体地说，如果跨过要插入的像素沿那个方向相互面对的两个像素与位于那两个输入像素的相同侧上相邻的输入像素的各个差值具有相同的正负号，则边缘候选验证装置可以将该方向验证为发现边缘的方向。

或者，如果跨过要插入的像素，沿那个方向相互面对的两个输入像素与跨过并垂直于有要插入的像素的行面对这两个输入像素的输入像素的各个差值具有相反的正负号时，则边缘候选验证装置可以将该方向验证为发现边缘的方向。

或者，如果跨过要插入的像素，沿那个方向相互面对的两个输入像素的平均值几乎等于跨过要插入的像素，并垂直于有要插入的像素的行相互面对的两个输入像素的值中至少之一，则边缘候选验证装置可以将该方向验证为发现边缘的方向。

或者，如果跨过要插入的像素，并垂直于有要插入的像素的行相互面对的两个输入像素之间的差值的绝对值大于或等于预定的值时，边缘候选验证装置可以将该方向验证为发现边缘的方向。

在所有这些配置中，检查发现了最高相关性的方向是否是边缘方向，从而只有当将这个方向验证为边缘方向时，才沿该方向实现插入。这有助于减少插入误差，它是由于沿虽然相关性高，但是没有发现边缘的方向实现插入而导致的，由此，改进的插入图像的质量，特别是对于细线出现的图像。由此，可得到高度的分辨率的图像。

根据本发明的另一个方面，图像插入装置设置有：绝对差值计算装置，用于计算跨过要插入的像素相互面对的多对输入像素中的每一对的两个输入像素之间差值的绝对值；边缘方向检测装置，用于检测多对输入像素跨过要插入的像素相互面对的多个方向的每一个方向中是否发现边缘；边缘检测装置，用于检测多对输入像素跨过要插入的像素相互面对的多个方向中发现边缘，并且两个输入像素之间的差值的绝对值最小的方向；插入的像素值计算装置，用于计算跨过要插入的像素沿由边缘检测装置检测到的方向相互面对的两个输入像素的平均值；以及插入装置，用于将由插入的像素值计算装置计算的值确定为要插入的像素的值。

具体地说，如果跨过要插入的像素沿那个方向相互面对的两个输入像素与沿该方向的那两个输入像素的同一侧上的相邻的输入像素之间的各个差值具有相同的正负号，则边缘方向检测装置可以将该方向验证为发现边缘的方向。

或者，如果跨过要插入的像素沿那个方向相互面对的两个输入像素与跨过并垂直于其上有要插入的像素的行的两个输入像素面对的输入像素的各个差值有相反的正负号，则边缘方向检测装置可以将这个方向验证为发现边缘的方向。

或者，如果跨过要插入的像素沿那个方向相对的两个输入像素的平均值几乎等于跨过要插入的像素，并垂直于其上有要插入的像素的行相互面对的两个输入像素的值中至少之一，则边缘方向检测装置可以将那个方向验证为发现边缘的方向。

或者，如果跨过要插入的像素，并垂直于其上有要插入的像素的行相互面对的两个输入像素之间的差值的绝对值大于或等于预定值，则边缘方向检测装置可以将该方向验证为发现边缘的方向。

在所有这些配置中，在被验证为边缘方向的方向中发现最高相关性的方向(即两个相邻原始像素之间的差值的绝对值最小)实现插入。这有助于减少插入误差，它们是由沿虽然相关性高，但是没有边缘的方向实现插入而导致的，由此，改进了插入图像的质量，尤其是对于细线出现的图像。由此，可以得到高分辨率图像。

从下面参照附图，结合较佳实施例独立的描述，本发明的这些和其它目的和特点是显然的，其中，这些附图是：

图1是本发明的第一、第二、第三和第四实施例的图像插入装置的方框图；

图2是示出在第一、第二、第三和第四实施例的图像插入装置中如何实现插入的流程图；

图3是像素比较器的配置的示图；

图4是说明边缘检测器、边缘检验器和插入数据发生器的操作的示图；

图5是说明本发明的第一和第五实施例中用于验证边缘的条件的示图；

图6是说明本发明的第二和第六实施例中验证边缘的条件的示图；

图7是说明本发明的第三和第七实施例中验证边缘的条件的示图；

图8是说明本发明的第四和第八实施例中验证边缘的条件的示图；

图9是第五、第六、第七和第八实施例的图像插入装置的方框图；

图10是示出在第五、第六、第七和第八图像插入装置中如何实现插入的流程图；

图11是说明如何传统地实现图像插入的示图；

图12A和12B是说明传统图像插入方法有关问题的示图；

图13A和13B是说明传统图像插入方法有关问题的示图。

下面，将参照附图描述本发明的实施例。图1是本发明的第一实施例的图像插入装置的方框图。在该图中，通过终端IN送入隔行扫描的图像数据，并累积在原始像素存储器1中。像素比较器2计算三对跨过要插入的像素(下面这种像素将被简称为“插入像素”)，沿一个垂直和两个对角线方向相互面对的相邻原始像素中每一对中的两个相邻原始像素之间的差值的绝对值。在通过像素比较器2计算的差值的绝对值的基础上，边缘检测器3找到三个方向中发现最高相关性的方向。特别地，将两个相邻原始像素之间的差值的绝对值最小的方向决定为发现最高相关性的方向。

边缘检验器4使用沿由边缘检测器3找到的方向上的输入像素，执行预定的计算，检查计算的结果是否实现预定条件，并在这一检查的结果的基础上，决定实现插入的方向。插入数据发生器5计算跨过插入像素，沿着边缘检验器4已经决定实现插入的方向相互面对的两个相邻原始像素的平均值。在插入像素存储器6中积累由插入数据发生器5计算的平均值。

选择器7选择原始像素存储器1中累积的图像数据或插入像素存储器6中累积的图像数据，从而对应于原始像素存储器1中累积的一行的图像数据和对应于插入像素存储器6中累积一行的图像数据通过终端OUT择一地输出。结果，作为隔行扫描的图像数据送入的图像数据作为逐行扫描的图像数据送出。

现在，将参照如图2所示的流程图，描述如何在第一实施例的图像插入装置中实现插入。对于给出的插入像素X，如图11所示，为通过插入像素X的三个方向H1、H2和H3中每一个方向以指定的顺序执行下面的一系列操作。首先，像素比较器2计算两个相邻原始像素之间差的绝对值(步骤#101)。

像素比较器2的内部配置如图3所示。标号201、202、203、204、205、206、207和208表示延时器，它们每一个都以对应于一个像素的延迟输出送到那里的数据。标号209、210和211表示加法器，它们每一个都输出送到那里的两个输入的总和。标号212、213和214表示减法器，它们每一个都输出送到那里的一个输入减去另一个输入的结果。标号215、216、217、218、219、220、221、222、223和224表示负号发现器(subtraction sign finder)，它们每一个都输出一个表示从送到那里的一个输入减去另一个输入的结果的正负号的位。标号225、226和227表示计量器，它们都输出在将送到那里的位压缩到预定数量的位之后的位。标号228、229和230表示绝对值发现器，它们每一个都输出送到那里的输入的绝对值。

延时器201接收送到图像插入装置的图像数据(原封未动的)。延时器201的输出Pi送到延时器202。延时器202的输出Ph送到延时器203。延时器203的输出Pg送到延时器204。

延时器205接收送入到图像插入装置的图像数据，它具有对应于由原始像素存储器1产生的一行的延迟。将延时器205的输出Pd输入到延时器206。将延时器206的输出Pc输入到延时器207。将延时器207的输出Pb送到延时器208。

加法器209接收延时器201的输出Pi和延时器207的输出Pb，并产生输出A1，从而，A1=Pb+Pi。加法器210接收延时器202的输出Ph以及延时器206的输出Pc，并产生A2，从而A2=Pc+Ph。加法器211接收延时器203的输出Pg和延时器205的输出Pd，并且产生输出A3，从而A3=Pd+Pg。

减法器212接收延时器201的输出Pi和延时器207的输出Pb，并产生输出S1，从而S1=Pi-Pb。减法器213接收延时器202的输出Ph和延时器206的输出Pc，并产生输出S2，从而S2=Ph-Pc。减法器214接收延时器203的输出Pg和延时器205的输出Pd，并产生输出S3，从而S3=Pg-Pd。

负号发现器(subtracrion sign finder)215接收延时器201的输入Pj和延时器201的输出Pi，并产生输出位D1，它表示Pj-Pi的符号。负号发现器216接收延时器201的输出Pi和延时器202的输出Ph，并产生输出位D2，它表示Pi-Ph的符号。

负号发现器217接收延时器202的输出Ph和延时器203的输出Pg，并产生输出位D3，它表示Ph-Pg的符号。负号发现器218接收延时器203的输出Pg和延时器204的输出Pf，并产生输出位D4，它表示Pg-Pf的符号。

负号发现器219接收延时器205的输入Pθ和延时器205的输出Pd，并产生输出位D5，它表示Pθ-Pd的符号。负号发现器220接收延时器205的输出Pd和延时器206的输出Pc，并产生输出位D6，它表示Pd-Pc的符号。

负号发现器221接收延时器206的输出Pc和延时器207的输出Pb，并产生输出位D7，它表示Pc-Pb的符号。负号发现器222接收延时器207的输出Pb和延时器208的输出Pa，并产生输出位D8，它表示Pb-Pa的符号。

负号发现器223接收延时器201的输出Pi和延时器205的输出Pd，并产生输出位D9，表示Pi-Pd的符号。负号发现器224接收延时器203的输出Pg和延时器207的输出Pb，并产生输出位D10，它表示Pg-Pb的符号。

计量器225、226和227分别接收减法器212、213和214输出S1、S2和S3。分别将计量器225、226和227的输出送到绝对值发现器228、229和230。绝对值发现器228、229和230的输出T1、T2和T3各自被送到边缘检测器3。

然后，边缘检测器3执行下面的顺序的操作。首先，检查在#101中计算的差值的绝对值是否小于或等于阈值。如果是(在#102中是Y)，则检查在#101中计算的差值的绝对值是否小于作为最小值存储的值(#103)，否则(在#102中是N)，则操作回到#101，进入下一个方向的处理。注意，#102中的操作可以省略。

如果在#103中的检查的结果是肯定的(在#103中是Y)，则当前处理的方向作为发现边缘的方向的最可能的候选者(下面简称为“边缘候选者”)替代已经被存储的方向而存储(#104)，同时，在#101中计算的差值的绝对值作为最小值替代已经存储的值而被存储。在执行了#105之后，操作回到#101，进入下一个方向的处理。另一方面，如果在#103中检查的结果是否定的(在#103中是N)，则操作跳过#104和#105，并返回到#101，进入下一个方向的处理。

这里，在为下一个插入像素执行上述顺序的处理之前，作为最小值存储在边缘检测器3中的值被清除，并且作为边缘候选者存储的方向初始化为垂直方向(方向H1)(#100)。在上述例子中，方向H1、H2和H3按照这种顺序处理，但是，也可同时处理。

在上述例子中，作为边缘候选者存储在边缘检测器3中的方向在为下一个插入像素执行上述顺序的操作之前初始化为垂直方向H1，但是，也可以根据处理的图像的类型，决定将方向初始化为什么方向，例如，当主要在垂直方向发现了边缘时，将它初始化为方向H1，当主要在从左下到右上的对角线方向发现边缘时，将它初始化为方向H2，当主要在从右下到左上的对角线方向发现边缘时，将它初始化为方向H3。

由此，当对于已经给出的插入像素完成上述操作#101到#105时，作为边缘候选者存储在边缘检测器3中，跨过插入像素相互面对的两个相邻原始像素之间差值的绝对值最小的方向，即，最高相关性的方向被发现。

在边缘检测器3同时为三个方向H1、H2和H3执行上述顺序的操作的安排中，处理如下进行。如图4所示，边缘检测器3接收如图3所示的像素比较器2的绝对值发现器228、229和230的输出T1、T2和T3。边缘检测器3在送到那里的三个输入T1、T2和T3中发现最小的，并分别将其三个输出位U1、U2和U3转到1、0和0(当输入T1是最小时)，0、1、0(当输入T2是最小时)，0、0和1(当输入T3是最小时)。如果发现多于一个输入是最小的，所有对应于最小的输入的输出位转到1。或者，还可以仅当该最小值小于阈值时，将对应于最小的输入的输出位转到1。

在对于给出的插入像素完成上述#101到#105的操作后，边缘检验器4执行下面顺序的操作。边缘检验器4使用沿作为边缘候选者存储在边缘发现器3中的方向的输入像素，执行预定的计算，然后，通过检查这一计算的结果是否实现认出边缘的预定条件(下面称为“边缘条件”)，检查作为边缘候选者存储在边缘发现器3中的方向是否是发现边缘的方向(下面称为“边缘方向”)(#106)。

如果#106中检查的结果是肯定的(#106中是Y)，则操作直接进入到#108。如果#106中的检查结果是否定的(在#106中是N)，则垂直方向(方向H1)作为边缘候选者被存储(#107)。

当执行这种顺序的操作时，边缘检验器4如下工作。如图4所示，边缘检验器4从图3所示的像素比较器2分别接收负号发现器215、216、217、218、219、220、221、222、223和224的输出D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8、D9和D10，延时器202和206的输出Pc和Ph，以及绝对值发现器229的输出T2，从边缘发现器3接收输出位U1、U2和U3，并从插入数据发生器5接收下面将要描述的1／2乘法器501、502和503的输出B1、B2和B3。

边缘检验器4通过检查从边缘检测器3中输出的三个位U1、U2和U3中哪一个是1，检验边缘候选者的方向，并分别在负号发现器215、216、217、218、219、220、221、222、223和224的输出D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8、D9和D10，延时器202和206的输出Pc和Ph，从如图3所示的像素比较器2送入的绝对值发现器229的输出T2、以及下面描述的1／2乘法器501、502和503的输出B1、B2和B3(从插入数据发生器5送入)的基础上，检查边缘候选者的方向是否实现后面将描述的边缘条件。然后，根据这一检查的结果，边缘检验器4设置因数α1、α2和α3，用于下面将描述的乘法器504、505和506(设置在插入数据发生器5内)中。

具体地说，在本实施例9中，例如，当边缘检测器3的输出位U1、U2和U3是1、0和0，另外，满足边缘条件时，用于乘法器504、505和506中的因数α1、α2和α3分别设置为1、0和0，当边缘检测器3的超过一个输出位U1、U2和U3是1，或者当边缘条件不满足时，用于乘法器504、505和506中的因数α1、α2和α3分别设置为0、1和0。

然后，插入数据发生器5计算沿作为边缘候选者存储在边缘检验器4中的方向的两个相邻原始像素的平均值(#108)，并将计算的平均值作为插入像素的值存储在插入像素存储器6中(#109)。为每一个插入像素重复上述顺序的操作#101到#109。

为了实现上述操作，插入数据发生器5如图4中所示的配置。标号501、502和503表示1／2乘法器，它们都在将送到那里的输入乘以1／2的因数后输出。标号504、505和506表示乘法器，它们都在将送到那里的输入分别乘以由边缘检验器4设置的因数α1、α2或α3的一个因数后输出。标号507是加法器，它输出送到那里的三个输入的总和。

1／2乘法器501、502和503分别接收如图3所示的像素比较器2的加法器209、210和211的输出A1、A2和A3。1／2乘法器501、502和503的输出B1(=A1／2)，B2(=A2／2)，B3(=A3／2)分别送到乘法器504、505和506，并且还送到边缘检验器4。乘法器504、505和506的输出C1(=α1×B1)，C2(=α2×B2)，和C3(=α3×B3)分别送到加法器507。加法器507的输出0(=C1+C2+C3)在插入像素存储器6中累积。

现在，将描述用于#106中的边缘条件。在这个实施例中，边缘条件(称为第一边缘条件)需要如此，即，对于被称为第一和第二像素的两个相邻原始像素(它们跨过给出的插入像素沿发现最高相关性的方向相互面对)，通过从第一像素的值减去在第一像素的左边相邻的像素的值的差值的正负号(+、-或0)与从第一像素的值减去第二像素的左边相邻的像素的值的差值的正负号相同，或者从第一像素的值减去第一像素的右边相邻的像素的值的差值的正负号与从第一像素的值减去第二像素的右边相邻的像素的值的差值的正负号相同。

例如，假设，如图5所示，在通过插入像素X的方向H3发现最高相关性，并假设，对于沿方向H3的两个相邻原始像素A(-1)和B(1)，相邻于相邻原始像素A(-1)和B(1)左边的的两个相邻原始像素A(-2)和B(0)，和相邻于相邻原始像素A(-1)和B(1)的右边的两个相邻原始像素A(0)和B(2)，由a，b，c，d分别表示差值A(-1)-A(-2)、A(-1)-A(0)、B(1)-B(0)和B(1)-B(2)的正负号。然后，如果

a=c，或b=d，则满足边缘条件。

或者，边缘条件可以需要如此，即，对于分别称为第一和第二像素的两个相邻原始像素(跨过给出的插入像素，沿发现最高相关性的方向相互面对)，将从第一像素的值减去相邻于第一像素的左边的像素的值得到的差值的正负号与将从第二像素的值减去相邻于第二像素的左边的像素的值得到的差值的正负号相同，同时，将从第一像素的值减去相邻于第一像素的右边的像素的值得到的差值的正负号与将从第二像素的值减去相邻于第二像素的右边的像素的值得到的差值的正负号相同。

本发明的第二实施例的图像插入装置具有和上述第一实施例的图像插入装置相同的配置，并通过执行如图2所示的流程图中所示的相同顺序的操作实现插入。唯一的不同在于，在本实施例中，#106中使用的边缘条件(称为第二边缘条件)需要如此，即，对于称为第一和第二像素的两个相邻原始像素(它们跨过给出插入的像素沿发现最高相关性的方向相互面对)，将从第一像素的值减去跨过并垂直于其上有插入像素的行与第一像素相对的相邻原始像素的值得到的差值的正负号(+，-或0)不同于从第二像素的值减去跨过并垂直于其上有插入像素的行与第二像素相对的相邻原始像素的值得到的差值的正负号相同。

例如，假设，如图6所示，在通过插入像素X的方向H3发现最高相关性，并且假设，对于在方向H3上的两个相邻原始像素A(-1)和B(1)，和面对相邻原始像素A(-1)和B(1)的两个相邻原始像素B(-1)和A(1)(它们跨过并垂直于其上有插入像素的行i)，由e和f分别表示A(-1)-B(-1)和B(1)-A(1)的差值的正负号。然后，如果

e≠f，则满足边缘条件。

本发明的第三实施例的图像插入装置具有和上述第一实施例的图像插入装置相同的配置，并通过执行与如图2所示的流程图中所示的相同的顺序操作完成插入。其唯一的区别在于，在本实施例中，在#106中使用的边缘条件(称为第三边缘条件)需要如此，即对于称为第一和第二像素的两个相邻原始像素(它们跨过给出的插入像素，沿发现最高相关性的方向相互面对)，第一和第二像素的值的平均值近乎等于跨过插入像素X，沿垂直方向(H1)相互面对的两个相邻原始像素的值中的至少一个值。

例如，假设，如图7所示，在通过插入像素X的方向H3发现最高相关性。然后，对于在H3方向的两个相邻原始像素A(-1)和B(1)和跨过插入像素X沿垂直方向相对的两个相邻原始像素A(0)和B(0)，如果

{A(-1)+B(1)}／2≈A(0)，或者

{A(-1)+B(1)}／2≈B(0)，则满足边缘条件。

本发明的第四实施例的图像插入装置具有和上述第一实施例的图像插入装置相同的配置，并通过和图2所示的流程图中所示的相同顺序的操作实现插入。唯一的不同在于，在本实施例中，#106中使用的边缘条件(称为第四边缘条件)需要如此，即，无论在通过插入像素的三个方向中哪一个方向上发现最高相关性，跨过插入像素沿垂直方向相对的两个相邻原始像素之间的差值的绝对值大于或等于一个阈值。

具体地说，如图8所示，对于跨过插入像素X，沿垂直方向相对的两个相邻原始像素A(0)和B(0)，如果

|A(0)-B(0)|≥阈值，则满足边缘条件。

上述第一、第二、第三和第四实施例的图像插入装置执行上述顺序的操作，以检查发现最高相关性的方向(即，两个相邻原始像素之间的差值的绝对值最小的方向)是否是边缘方向，从而仅当该方向被验证为边缘方向时才在该方向实现插入。这有助减小由于在虽然相关性高，但是未发现边缘的方向上实现插入而引发的插入误差，由此，改进了插入图像的质量，尤其是对于细线出现的图像。

还可以将多于一个的上述第一、第二、第三和第四边缘条件的组合用作边缘条件，并通过差值绝对值最小的方向，检查合成的条件是否满足。这有助进一步减少由在虽然相关性高，但是未发现边缘的方向实现插入引发的插入误差，由此改进了插入图像的质量，尤其是对于细线出现的图像。

图9示出本发明的第五实施例的图像插入装置的方框图。在该图中，边缘检测器／检验器8使用在三个方向中的每一个方向上的输入像素，根据由像素比较器2计算的差值的绝对值执行预定的计算，并通过检查计算的结果是否满足预定条件，检测发现边缘，并且差值的绝对值在三个方向中最小的方向。这里，在上述第一实施例的图像插入装置中有的，并且示于图1中的相同的元件用相同的标号标出，并且不再重复对它们的描述。

现在，将参照如图10所示的流程图，描述第五实施例的图像插入装置中如何实现插入。

对于给出的插入像素X，为如图11所示，通过插入像素X的三个方向H1、H2和H3中的每一个方向按照指定顺序执行一顺序操作。首先，像素比较器2计算两个相邻原始像素之间的差值绝对值(步骤#201)。

然后，边缘检测器／检验器8执行下面顺序的操作。首先，检查在#201中计算的差值的绝对值是否小于或等于阈值。如果是(在#202中是Y)，则检查在#201中计算的差值的绝对值是否小于作为最小值存储的值，否则(在#202中是N)，操作回到#201，进入下一个方向的处理。注意，可以省略#202中的操作。

如果在#203中的检查结果是肯定的(在#203中是Y)，则使用当前处理的方向的输入像素执行预定的计算，并通过检查计算的结果是否满足边缘条件，检查当前处理的方向是否是边缘方向(#204)。另一方面，如果在#203中检查的结果是否定的(在#203中是N)，则操作回到#201，以进入下一个方向的处理。这里，#204中使用的边缘条件是第一边缘条件。

如果在#204中检查的结果是肯定的(#204中是Y)，则当前处理的方向作为边缘候选者，替代已经存储的方向而被存储(#205)，同时，在#201中计算的差值的绝对值作为最小值，替代已经存储的值存储(#206)。在执行#206之后，操作回到#201，进入下一个方向的处理。

这里，在为下一个插入像素执行上述顺序操作之前，作为最小值存储在边缘检测器／检验器8中的值被清除，并且作为边缘候选者存储的方向初始化为垂直方向(方向H1)(#200)。在上述例子中，方向H1、H2和H3按照这种顺序处理，但是，也可以同时处理。

在所述例子中，作为边缘候选者存储在边缘检测器／检验器8中的方向在为下一个插入像素执行上述顺序操作之前初始化为方向H1，但是，也可以根据处理图像的类型，决定初始化方向，例如，通过将其初始化为方向H1(当主要在垂直方向发现边缘时)，方向H2(当主要在从左下到右上的对角线方向发现边缘时)，和方向H3(当主要在从右下到左上的对角线发现边缘时)。

由此，当对给出的插入像素已经完成上述操作#201到#206时，对于插入像素，验证为边缘方向的方向中两个相邻原始像素之间的差值的绝对值最小的方向存储在边缘检测器／检验器8中。

在对于给出的插入像素已经完成上述#201到#206的操作中，插入数据发生器5计算作为边缘候选者存储在边缘检测器／检验器8中的方向的两个相邻原始像素的平均值(#207)，并将计算的平均值作为插入像素的值存储在插入像素存储器6中(#208)。如果没有方向被验证为边缘方向，则在这个例子中，沿H1方向实现插入。对每个插入像素重复上述#201至#208的操作顺序。

本发明的第六实施例的图像插入装置具有和上述第五实施例的图像插入装置相同的配置，并通过执行和如图10的流程图中所示的相同的顺序的操作实现插入。在本实施例中，唯一的不同是，#204中使用的边缘条件是第二边缘条件。

本发明的第七实施例的图像插入装置具有和上述第五实施例的图像插入装置相同的配置，并通过执行如图10所示的流程图中示出的相同顺序的操作实现插入。唯一的不同是，在本实施例中，#204中使用的边缘条件是第三边缘条件。

本发明的第八实施例的图像插入装置具有和上述第五实施例的图像插入装置相同的配置，并且通过执行和如图10的流程图中所示的相同顺序的操作实现插入。唯一的不同是，在本实施例中，#204中所使用的边缘条件是第四边缘条件。

所述第五、第六、第七和第八实施例的图像插入装置执行上述顺序操作，以在验证为边缘方向的方向中发现最高相关性的方向(即，两个相邻原始像素之间差值绝对值最小的方向)实现插入。这有助减少由在虽然相关性高但是未发现边缘的方向上实现插入引发的插入误差，由此，改进了插入图像的质量，特别地对于细线出现的图像。

还可以将上述第一、第二、第三和第四边缘条件的多于一个的组合用作边缘条件，并在满足该合成条件的方向中的两个相邻原始像素之间的差值绝对值最小的方向上实现插入。这有助进一步减小由在虽然相关性高，但是未发现边缘的方向实现插入引发的插入误差，由此进一步改进插入图像的质量，特别地对于细线出现的图像。

在上述任何一个实施例的图像插入装置中，可以根据亮度数据、原色数据或颜色差值数据决定实现插入的方向。或者，作为简化的方法，还可仅使用绿色像素的值，该颜色对于人眼是最为敏感的。

上述所有的实施例都是对将图像插入装置用于将隔行扫描的图像转换为逐行扫描的图像的情况。但是，本发明不但可以适用于这种情况，而且还适用于图像放大的情况，还适用于将图像转换为更高分辨率的情况。

上述所有实施例都是对图像插入装置以如此方式操作的情况，以便增加行数。但是，还可以通过将所有方向旋转90度，执行相同的顺序操作，来增加每一行像素的数。

所有上述实施例都对图像插入装置通过从三个方向选择，决定实现插入的方向的情况。但是，也可以从多于三个方向的方向中选择。选择实现插入的方向的方向数量越多，则越好地实现本发明。

Claims (18)

1．一种图像插入装置，其特征在于包含：

绝对差值计算装置，用于计算跨过要插入的像素相对的多对输入像素中每一对的两个输入像素之间的差值的绝对值；

边缘候选检测装置，用于检测在所述多对输入像素跨过所述要插入的像素相对的多个方向中，两个输入像素之间的差值的绝对值最小的方向；

边缘候选验证装置，用于检查由所述边缘候选检测装置检测到的方向是否是发现边缘的方向；

插入的像素值计算装置，用于计算跨过所述要插入的像素，沿着由所述边缘候选验证装置验证为发现边缘的方向相对的两个输入像素的平均值；和

插入装置，用于将通过所述插入的像素值计算装置计算的值决定为要插入的像素的值。

2．如权利要求1所述的图像插入装置，其特征在于

如果跨过要插入的像素，沿那个方向相对的两个输入像素与相邻于所述两个输入像素的同一侧上的输入像素的各个差值具有相同的正负号，则边缘候选验证装置将所述方向验证为发现边缘的方向。

3．如权利要求1所述的图像插入装置，其特征在于

如果跨过要插入的像素，沿那个方向相对的两个输入像素与跨过并垂直于其上有所述要插入的像素的行而对着所述两个输入像素的输入像素的各个差值具有相反的正负号，则边缘候选验证装置将所述方向验证为发现边缘的方向。

4．如权利要求1所述的图像插入装置，其特征在于

如果跨过要插入的像素，沿那个方向相对的两个输入像素的平均值近乎等于跨过要插入的像素并垂直于其上有所述要插入的像素的行相对的两个输入像素中的值的至少一个，则边缘候选验证装置将所述方向验证为发现边缘的方向。

5．如权利要求1所述的图像插入装置，其特征在于

如果跨过要插入的像素，并垂直于其上有要插入的像素的行相对的两个输入像素之间的差值的绝对值大于或等于预定值，则边缘候选验证装置将所述方向验证为发现边缘的方向。

6．如权利要求1所述的图像插入装置，其特征在于

当由边缘候选检测装置检测的方向被边缘候选验证装置验证为不是发现边缘的方向时，插入的像素值计算装置计算跨过要插入的像素，沿预定方向相对的两个输入像素的平均值。

7．如权利要求6所述的图像插入装置，其特征在于

当由边缘候选检测装置检测的方向被边缘候选验证装置验证为不是发现边缘的方向时，根据处理的图像的类型决定插入的像素值计算装置计算跨过要插入的像素相对的两个输入像素的平均值的方向。

8．如权利要求1所述的图像插入装置，其特征在于

当由边缘候选检测装置检测到多个方向时，插入的像素值计算装置计算跨过要插入的像素，沿着预定方向相对的两个输入像素的平均值。

9．如权利要求1所述的图像插入装置，其特征在于

除非跨过要插入的像素，沿着那个方向相对的两个输入像素之间的差值的绝对值小于或等于预定的值时，边缘候选验证装置不将所述方向验证为发现边缘的方向。

10．一种图像插入装置，其特征在于包含：

绝对差值计算装置，用于计算跨过要插入的像素相对的多对输入像素中的每一对中的两个输入像素之间的差值的绝对值；

边缘方向检测装置，用于对多对输入像素跨过所述要插入的像素相对的多个方向中的每一个方向检查该方向上是否发现边缘；

边缘检测装置，用于检测在多对输入像素跨过所述要插入的像素相对的多个方向中发现边缘，并且两个输入像素之间的差值的绝对值最小的方向；

插入的像素值计算装置，用于计算跨过所述要插入的像素，沿着由所述边缘检测装置检测的方向相对的两个输入像素的平均值；和

插入装置，用于将由所述插入的像素值计算装置计算的值决定为要插入的像素的值。

11．如权利要求10所述的图像插入装置，其特征在于

如果跨过要插入的像素沿那个方向相对的两个输入像素与相邻于所述两个输入像素在所述方向相同侧的输入像素的各个差值具有相同的正负号时，边缘方向检测装置将所述方向验证为发现边缘的方向。

12．如权利要求10所述的图像插入装置，其特征在于

如果跨过要插入的像素验那个方向相对的两个输入像素与跨过并垂直于其上有要插入的像素的行与所述两个输入像素相对的输入像素的各个差值具有相反的正负号时，边缘方向检测装置将所述方向验证为发现边缘的方向。

13．如权利要求10所述的图像插入装置，其特征在于，

如果跨过要插入的像素沿着那个方向相对的两个输入像素的平均值近乎等于跨过要插入的像素并垂直于其上有要插入的像素的行相对的两个输入像素的值中的至少一个值，则边缘方向检测装置将所述方向验证为发现边缘的方向。

14．如权利要求10所述的图像插入装置，其特征在于

如果跨过要插入的像素，并垂直于其上有要插入的像素的行相对的两个输入像素之间的差值的绝对值大于或等于预定值时，边缘方向检测装置将所述方向验证为发现边缘的方向。

15．如权利要求10所述的图像插入装置，其特征在于

当边缘方向检测装置未验证出发现边缘的方向时，插入的像素值计算装置计算跨过要插入的像素沿预定方向相对的两个输入像素的平均值。

16．如权利要求15所述的图像插入装置，其特征在于

当没有方向被边缘方向检测装置验证为发现边缘的方向时，根据处理的图像的类型，决定插入的像素值计算装置计算跨过要插入的像素相对的两个输入像素的平均值的方向。

17．如权利要求10的图像插入装置，其特征在于

当边缘检测装置检测到多个方向时，插入的像素值计算装置计算跨过要插入的像素，沿着预定方向相对的两个输入像素的平均值。

18．如权利要求10所述的图像插入装置，其特征在于

除非跨过要插入的像素，沿着那个方向相对的两个输入像素之间的差值的绝对值小于或等于预定值，边缘方向检测装置不将所述方向验证为发现边缘的方向。

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