CN1655577A - 产生缩小尺寸的图像的方法和装置 - Google Patents

Abstract

通过把跨越原始图像的维度分成多组，使得一维或多维的各组中的数据可采取与其它组的数据不同的方式处理，可产生缩小尺寸图像。例如，对于二维图像，所选行的像素可完全被丢弃或者被忽略，而剩余行的像素可沿x维进行处理以得到缩小尺寸图像的数据。主要优点包括极快且有效的实现、最小存储要求以及良好的图像质量。

Description

产生缩小尺寸的图像的方法和装置

技术领域

本发明针对缩小尺寸的图像。

背景技术

缩小尺寸的图像、如缩略图一般用于方便地查看图像，而不耗用资源来支持全部图像数据的显示。需要在生成缩小尺寸的图像方面的进一步改进。

发明内容

可通过沿跨越原始图像的维度组合图像数据，产生缩小尺寸的图像。例如，在二维图像中，像元(像素)可经由内插过程进行组合，以产生沿各x和y维的输出像素。虽然这些过程可产生能接受的缩小尺寸的图像(缩略图)，但产生这些缩略图所需的处理时间可能比期望的时间要长。

为了减少产生缩小尺寸的图像所需的时间，跨越原始图像的维度可分成多组，使得一维或多维的各组中的数据可以用与其它组的数据不同的方式来处理。例如，二维图像可在y和x维被跨越，使得像元(像素)分别排列成行和列(像素行以及沿这些行的像素)。在这种情况下，可完全丢弃或者忽略所选行的像素，而可沿x维处理剩余行的像素以得到缩小尺寸的图像或缩略图的数据。

可通过把多个连续像素与相应权值相乘、把乘法结果相加以及把和除以归一化因子，经由内插来处理该数据。通过把所有权值设置为一(1)以及对数量为2的幂的像素求和，可得到进一步的速度提高。把求和的像素数量限制为2的幂使除法简化成二进制移位。这样，可以更高效率和速度来产生缩小尺寸的图像，同时控制缩小尺寸的图像的质量。

附图说明

下面参照附图来描述示范实施例，附图中：

图1表示减小到缩小尺寸的图像的原始文档；

图2表示其中缩小尺寸图像生成器可工作的示范系统示意图；

图3表示图2所示的缩小尺寸图像生成器的示范系统示意图；

图4表示用于控制缩小尺寸图像生成器的示范参数表；

图5表示在一页文档上打印的信息的示范二维像素示意图；

图6表示图5的像素示意图的行4以及被选取以产生缩小尺寸图像的第一像素的示范像素；

图7表示为产生缩小尺寸图像的第二像素选择的示范像素；

图8表示丢弃像素的示范像素选择；

图9表示要求复制原始图像的一行的最后一个像素的像素选择；

图10表示用于丢弃图5的像素示意图的y维中的信息的示范过程；以及

图11表示用于产生缩小尺寸图像的方法。

具体实施方式

图1表示转换为减小到缩小尺寸图像的原始图像的原始文档。虽然图1把原始文档、原始图像和缩小尺寸图像表示为具有二维，但可包括任何维数。为了便于论述，以下论述为清楚和熟悉而采用二维实例，而且缩小尺寸的图像有时可称作缩略图或者缩略图像。

图2表示一个示范过程，其中扫描仪100扫描原始文档，产生原始图像数据，例如RGB色彩空间中的数据。这个色彩空间可由色彩转换器102转换到YCC色彩空间。众所周知，YCC色彩空间包括亮度分量(Y)和两个色度分量(CC)。可采用2∶1比率对色度分量进行二次抽样，即使不是在两个方向，也至少在一个方向进行，使得在色度分量中的数据点的数量是亮度分量中数据点的一半。YCC色彩空间中的原始图像可由缩小尺寸图像生成器104输入以产生缩小尺寸图像。可使用其它色彩空间、例如Lab。

图3表示缩小尺寸图像生成器104的示范框图。缩小尺寸图像生成器104可包括CPU106、存储器108、控制参数存储器110、内插器112、位置控制器114以及输入/输出端口116。以上元件106-116可经由总线118耦合在一起。虽然采用总线体系结构示意图来说明缩小尺寸图像生成器104，但可采用任何其它类型的硬件配置，例如采用专用集成电路(ASIC)来实现一个或多个元件，或者编写在CPU106中运行的计算机程序来执行缩小尺寸图像生成器的全部功能等等。

缩小尺寸图像控制器104经由输入/输出端口116接收原始图像和控制参数的数据。图像数据可存储在存储器108中，控制参数可存储在控制参数存储器110中。如果控制参数存储器110为非易失性存储器，则控制参数可预先存储在控制参数存储器110中，而不是经由输入/输出端口116来接收。原始图像数据包含扫描仪100产生的像素值。这些像素具有相对原始文档预定的位置。这些位置可相对于原始文档的参考点来确定。例如，对于二维原始文档(例如8.5×11纸张)，预定参考点可设置到这页纸的左上角。可相对这个预定参考点对原始图像中的所有像素分配位置。

图4表示二维原始图像的示范控制参数的表200，它可用来控制缩小尺寸图像生成器104。x_起始和y_起始参数指定原始文档中的起始位置。例如，色彩转换器102可能已经复制沿要求上下文的处理类型的原始图像周长的像素。因此，x_起始和y_起始参数标识原始文档中对应于原始图像中的像素(例如二维中的左上像素)的位置，缩小尺寸图像生成器104可在此位置开始产生缩小尺寸图像。

x_起始和y_起始参数还可用来控制可用于产生缩小尺寸图像的原始图像的量。例如，将x_起始和y_起始放置在原始文档的内部点可有效地显露原始图像的不希望处于缩小尺寸图像中的部分。如果原始图像是具有页眉和页脚的打印文档，则例如x_起始和y_起始参数可用来标识页眉之下的位置，使得页眉没有包含在缩小尺寸图像中。

内插_大小和内插_平均参数可用来确定来自原始图像、用于产生缩小尺寸图像的一个像素的多个像素。内插_大小参数指定原始图像中用于产生缩小尺寸图像中的单个像素的连续像素数量。(对于超过二维的原始图像，内插_大小参数可以是指定各维中的连续像素数量的数量元组。)内插_平均参数可用作内插过程中的归一化因子。

例如，如果内插_大小参数为4，则沿原始图像的一行的4个像素可用来产生缩小尺寸图像中的单个像素。原始图像中的各像素可与相应权值相乘，相乘结果被求和，以及和除以内插_平均。对于特别有效的实现，内插_大小参数可被限制为2的幂和/或所有内插权值被设置为一(1)。在这些条件下，内插_平均应当设置成与内插_大小指定的2的幂对应的多次右移。因此，如果内插_大小等于4，则内插_平均等于2。对于本例，原始图像中的4个像素被求和，然后该和被右移2，从而得到缩小尺寸图像中的单个像素。

x_增量和y_增量参数可用来确定原始文档内、从其中可选取原始图像中的下一组像素以产生缩小尺寸图像的下一个像素的位置。例如，如果由具有快和慢扫描方向的扫描仪100产生原始图像中的像素，则可选择各行(y-维)的快扫描方向(例如x维上从左到右)中的像素用于内插。当到达当前行的尾部时，可选取慢扫描方向中的下一行。因此，如果内插_大小＝4以及x-位置和y-位置表明与当前像素对应的当前行的当前位置，则可选择当前像素以及当前像素之后的三个连续像素用于内插，以便产生缩小尺寸图像的下一个像素，x_位置增加了x_增量以得到当前行中的下一组4个像素的位置，从而产生缩小尺寸图像的下一个像素。当到达当前行的尾部时，y_位置对于新当前行的y_维中的位置增加了y_增量，以及x_位置重置为x_起始以得到下一组4个像素的位置。这个过程继续进行，直到产生缩小尺寸图像的全部像素为止。下面结合图5说明x_位置和y_位置之间的关系以及相应像素。

x_计数和y_计数参数标识缩小尺寸图像中的哪些像素由缩小尺寸图像生成器104输出。例如，当缩小尺寸图像生成器104处理沿x-维的原始图像中的像素时，x_计数对于缩小尺寸图像中产生的各像素增加1。当到达原始图像中的当前行的尾部且x_位置设置为x_起始时，x_计数可重置为预定值、如0，以及y_计数增加1。

行宽度参数指定一行(x维)中可用来产生缩小尺寸图像的像素数量。因此，与x_起始和y_起始参数相似，行宽度参数可用来显露原始图像的一些部分，使得它们没有用来产生缩小尺寸图像或者仅表明一行中的像素数量。对于其余的论述，x_位置、x_位置参数或x_位置值可交替用来表明x-维中的位置。对其它所有参数有相似的用法。

图5表示在x-维中具有3900个像素位置以及在y-维中具有1350个像素位置的原始图像的像素示意图。如上和左编号序列所示，x-和y-维中的像素位置从0开始、从左到右及从上到下进行编号。

x_起始和y_起始参数从原始文档中的预定参考点被引用。这个预定参考点可以是最左上点的位置。这个位置可对应于原始图像中的最左上像素，但不一定必须对应于原始扫描仪网格上的任何像素位置(例如它可能是整数)。另外，x_起始和y_起始参数可具有不是相邻像素之间的像素间隔距离的整数倍的值。如图5所示，预定参考点300不是处于最左上位置，以及x_起始和y_起始参数的大小不是x-和y-维中的像素分隔距离的整数倍。同样，x_增量和y_增量可具有不是x-和y-维中的像素分隔的整数倍的值。

由于x_起始、y_起始、x_增量和y_增量参数可具有不是x-和y-维中的像素分隔距离的整数倍的值，因此x_位置和y_位置参数可用来跟踪原始文档内的准确当前位置，以及x_像素和y_像素参数可用来标识原始图像内的当前像素。x_像素是当从左到右计数时的像素编号(列号)，其中x_像素＝0标识一行中的最左像素。y_像素标识当前行，其中y_像素＝0标识原始图像中的顶行。x_像素参数设置成四舍五入为最接近的整数位置的x位置参数。当x_位置正好处于两个像素位置之间时，其值向下舍入以得到x_像素值。图5显示，x_位置最接近像素3。因此，x_像素值设置为3。同样，y_像素值设置成四舍五入到最接近的整数的y_位置值，并且标识当前行。

图5显示，y_位置值最接近行4。因此，y_像素值设置为4。因此，对于图5中所示的实例，(x＝3，y＝4)处的像素为用来产生缩小尺寸图像中的第一像素的4个像素(如果内插_大小＝4)中的第一个。这样，x_位置和内插_大小定义在其中选取像素以用于产生缩小尺寸图像中像素的邻域。邻域的边界按照以上论述来定义。

回到图3，位置控制器114标识要用来产生缩小尺寸图像、如缩略图像的原始图像的数据点(如像素)。内插器112根据位置控制器114标识的数据点产生缩小尺寸图像的输出数据点(例如像素)。当开始缩小尺寸图像生成过程时，CPU106可指示位置控制器114从控制参数存储器110中检索必要的参数以及保持x_位置、y_位置、x_像素和y_像素值。x_像素和y_像素值用于从存储器108检索原始图像的适当像素值，并根据来自CPU106的指令，把所检索的像素值提供给内插器112，内插器112开始产生缩小尺寸图像的内插值。虽然以上描述了原始图像存储在存储器108中，但缩小尺寸图像可直接从扫描仪100的输出在工作中产生(如果不需要色彩转换)或者从色彩转换器102的输出产生。在这种情况下，原始图像不需要存储在存储器108中，而只需要临时存储中间值。可能需要存储器保持内插和，例如CPU106中的寄存器。

在缩小尺寸图像的各像素由内插器112产生之后，位置控制器114使x_位置增加x_增量，并更新x_像素值。然后位置控制器114从存储器108检索原始图像的适当像素，并将它们提供给内插器112，用于产生缩小尺寸图像的下一个像素值。这个过程继续进行，直到用完与y_像素值标识的当前行对应的所有像素为止，或者直至达到x-维中的缩小尺寸图像像素的预定数量为止，无论最先达到哪一个条件。预定数量可以是添加到图4所示列表的附加控制参数x_计数极限。为了类似的原因，对于y-维也可添加相应的控制参数y_计数极限。在这一点上，位置控制器114使y_位置增加y_增量的值，并确定y_像素值，它标识可用来产生缩小尺寸图像的下一行的原始图像的下一行像素。因此，当前行的x维中的像素被内插，而y-维中的像素被忽略并丢弃，以便产生缩小尺寸图像。

例如，当右侧或底部页边距不要被包含在缩小尺寸图像中时，x_计数_极限和y_计数_极限可用于分别有效地裁剪右侧和下侧的原始图像。应当知道，从原始图像大小到缩小图像大小的缩小比率可能很大，因此在原始图像的这么多行中可用的信息可能远远超过在缩小尺寸图像中显示这类信息的能力，特别是在产生缩略图的目的只是为了便于根据结构或形状的文档标识时。

图6表示其中原始图像的行4和像素3-10(内插_大小等于8)被选择用于内插缩小尺寸图像的第一像素(x_计数等于0以及y_计数等于0)的一个实例。位置控制器114从存储器108检索原始图像的行4的像素3-10，而且内插器112通过把各像素3-10与相应权值相乘、对乘法结果求和、并把求和结果除以与内插_平均值对应的值，产生缩小尺寸图像中的相应像素。根据预期的缩小尺寸图像质量以及内插过程的预期速度，所有权值可设置为等于1的值，使得内插器112仅对像素3-10的像素值求和而没有任何乘法运算。由于在此具体实例中内插_大小是二的幂(2³)，因此，除以对应于内插_平均的值可通过例如在LSB位于右侧时仅把和右移3位而方便地得到。例如，如果内插_大小被限制为仅为2的幂，则内插_平均值可以是等于实现除法过程的右移数量的值。这样，内插过程的速度可被提高，这又减少产生缩小尺寸图像所需的时间量。

图7表示通过把当前x_位置值增加x_增量值来使当前x_位置更新为下一个当前x_位置。图7显示，x_增量值略大于5个像素位置，使得下一个当前x_位置值略大于像素7的位置。因此，x_像素值设置为7，以及像素7-14由位置控制器114选取以产生缩小尺寸图像的下一个像素。如图7所示，像素7-10被使用两次。当与像素3-10组合在一起时一次，当与像素7-14组合在一起时又一次。因此，像素7-10用来产生缩小尺寸图像中的两个像素。x_增量值可经过设置，使得不存在像素被使用超过两次以产生缩小尺寸图像的情况。

图8表示使得x_位置最接近像素12的x_增量值。在这种情况下，像素11被忽略，使得像素11不对缩小尺寸图像中的任何像素值起作用。

图9表示其中x_位置接近行_宽度值的情况。如图所示，x_位置最接近像素3896。但是，当位置控制器114尝试检索内插_大小参数(对于本例其值为8)指定的原始图像的多个像素时，仅像素3896-3899在原始图像中可用。在这种情况下，像素3896-3899被选取，以及像素3899被复制，直到有足够的像素值让内插器产生缩小尺寸图像的像素。不是复制最后一个像素，而是位置控制器114或者内插器112可以只是重复使用最后一个像素。如果行_宽度值经过设置，使得原始图像中超出行_宽度的足够数量的像素可用，则不需要复制过程，以及位置控制器114可检索原始图像中超出行_宽度值的像素，用于内插过程。

图10表示其中x_位置加上x_增量超过行_宽度的情况。在这种情况下，x_位置被重置为x_起始，以及y_位置增加y_增量。y_像素被选择为具有与y_位置最接近的位置y-维值的行。如图所示，行11被选取，以及行11的像素3-10由位置控制器114检索以产生缩小尺寸图像的下一个像素。如上所述，例如，当y_位置值增加时，x_计数设置为预定值、如0，以及y_计数增加1。因此，对于图10所示的实例，x_计数等于0以及y_计数等于1。

如果在将y_计数增加1且y_计数超过y_计数_极限之后，则超过缩小尺寸图像中的行的最大数量。在这种情况下，缩小尺寸图像生成过程完成，以及缩小尺寸图像输出到下一个过程。如果缩小尺寸图像的像素在它们被产生时输出，则缩小尺寸图像生成过程结束或者开始产生另一个缩小尺寸图像。y_计数_极限参数可以是可选的。如果没有被使用，则缩小尺寸图像生成过程仅继续进行到用完原始图像中的行数量为止。

由内插器112产生的用于缩小尺寸图像的像素首先可存储在存储器108中，然后在产生完整的缩小尺寸图像之后通过输入/输出端口116输出到过程的下一级。但是，取决于实现，缩小尺寸图像的像素可在缩小尺寸图像的各像素由内插器112产生时由输入/输出端口116输出到后续过程。

虽然以上论述描述了由各种硬件元件、如位置控制器114和内插器112执行的功能，但这些功能也可采用在适当处理器、例如CPU106中运行的软件来实现。在这种实现中，软件确定原始图像中的哪些数据点(像素)用于内插以产生缩小尺寸图像中的相应像素。诸如x_起始、y_起始、x_位置、y_位置、x_增量、y_增量、x_大小、y_大小、行_宽度、x_计数、y_计数、x_计数_极限、y_计数_极限等控制参数可以是由软件处理以实现缩小尺寸图像生成过程的变量。硬件或者软件实现的过程实质上相同，并且可由以下论述的流程图来概述。

图11表示用于产生缩小尺寸图像的过程的流程图。在步骤S100，如图4中所示的控制参数被接收，用于控制缩小尺寸图像生成，然后该过程转到步骤S102。如上所述，这些控制参数可以预先存储，因而步骤S100是不必要的。在步骤S102，通过把当前x_位置的值和当前y_位置的值分别设置为x_起始和y_起始参数的值，得到相对原始文档中的预定参考点的起始位置。如上所述，原始图像中最接近当前x_位置和当前y_位置所标识的位置的像素被选作起始像素。参数x_像素和y_像素还设置为对应于最接近x_位置和y_位置的像素编号和行编号。x_像素和y_像素值被用来精确标识用于产生缩小尺寸图像中的特定像素的像素。在步骤S102之后，该过程转到步骤S104。

在步骤S104，测试当前行的原始图像中是否有足够数量的像素来完成内插过程。如果不够，则过程转到步骤S106；否则，过程转到步骤S108。在步骤S106，当前行的最后一个像素被复制，直到有足够数量的像素用于内插过程，然后该过程继续到步骤S108。如上所述，像素的复制可在内插过程中逐行进行，而不是作为独立的准备步骤S108。在存储资源不足的情况下，可能最好是紧紧抓住当前行的最后一个像素，而不是为若干输出行预先计算并存储多个复制像素。

在步骤S108，该过程沿内插_大小参数指定的当前行(x-维)选择原始图像中的多个像素，以及内插过程产生缩小尺寸图像的像素。内插过程可将各所选像素与相应权值相乘，对乘法结果求和，以及把和除以与内插_移位参数对应的值。为了提高速度，所有权值可设置为等于1，内插_大小参数可设置为2的幂，以及内插_移位参数可等于二进制移位的数量，从而得到所选像素的平均值。然后，过程转到步骤S109。在步骤S109，当前x_位置增加x_增量，以便得到下一个当前x_位置，然后过程转到步骤S110。

在步骤S110，通过比较下一个当前x_位置与行_宽度参数的值，或者当像素的x_计数超过x_计数_极限时(若提供的话)，视哪一种情况首先出现，测试是否到达当前行的尾部。如果下一个当前x_位置小于或等于行_宽度参数的值，则没有到达当前行的尾部，以及过程返回到步骤S104；否则，到达当前行的尾部，且过程进行到步骤S112。在步骤S112，测试是否已经产生缩小尺寸图像的所有像素。如果产生了全部像素，则过程进行到步骤S116并结束；否则，过程进行到步骤S114。控制参数可包括缩小尺寸图像的像素总数。如果提供了这个参数，则可维护所产生的像素数量的计数，以及当此计数等于像素的所需总数时，则步骤S112中的测试变为成功的，且过程转到步骤S116。在步骤S114，x_位置参数设置为x_起始的值，以及y_位置参数增加y_增量的值。然后，过程返回到步骤S104。

对于YCC色彩空间中的原始图像的各色彩分量执行上述方法。例如，如果色度值已经按照2∶1的因子进行二次抽样，则x_增量、y_增量、内插_大小和行_宽度参数应当相应地减少到其值的一半，以及内插_平均参数应当在它对应于右移数量的情况下减一，从而使内插和归一化。

虽然已经结合示范实施例描述了本发明，但这些实施例应当被视为说明性而不是限制性的。在本发明的实质和范围之内，各种修改、替换等是可行的。特别是，对于由二维以上、如三维图像跨越的图像，z-维的一部分中的x-y图像平面可被丢弃，从而选择剩余x-y图像平面用于处理。可通过对各所选块求平均来处理各所选x-y平面内的x_大小乘y_大小的块，或者各种其它二维内插过程可用来产生缩小尺寸图像的数据点。

另外，虽然参数x_，y_起始、x_，y_位置、x_，y_增量被论述为具有与原始文档中的预定参考点对应的值，但这些参数也可仅按照其中左上像素为预定参考点的像素来指定位置。在这种情况下，x_，y_起始为x_和y_维中的像素数量，以及x_，y_增量将为x_和y_维中的像素计数。x_位置和y_位置将与x_像素和y_像素相同。

Claims (5)

1.一种用于产生缩略图像的方法，包括：

丢弃原始文档的原始图像的一部分行的数据；以及

组合未丢弃的数据以产生与所述原始图像对应的缩略图像。

2.一种用于产生缩小尺寸的图像的方法，包括：

丢弃由跨越原始文档的原始图像的多维中的一个或多个第一维的一部分所跨越的所有数据；以及

组合未丢弃的数据以产生与所述原始图像对应的缩小尺寸的图像。

3.一种装置，包括：

内插器；

耦合到所述内插器的位置控制器；

一个或多个位置值耦合到所述位置控制器，所述位置控制器通过处理所述位置值以忽略所丢弃数据，丢弃由跨越原始文档的多维中的第一维的一部分所跨越的所述原始文档的原始图像中的所有数据，以及所述内插器组合未丢弃的数据以产生所述原始图像的缩小尺寸的图像。

4.一种装置，包括：

位置控制部件，用于标识要用来产生缩小尺寸的图像的原始文档的原始图像的数据点；以及

内插部件，用于根据所述位置控制部件标识的所述数据点产生所述缩小尺寸的图像的输出数据点。

5.一种产生缩略图像的软件程序，所述软件程序执行包括以下各项的动作：

丢弃原始文档的原始图像的一部分行的数据；以及

组合未丢弃的数据以产生与所述原始图像对应的缩略图像。

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