CN1791889A - 估测边缘取向 - Google Patents

Abstract

公开了一种估测位于图像的特定像素(100)附近的边缘取向的方法。该方法包括：产生候选边缘取向的集合；根据相应的测试像素组对的两个测试组(104，106)的像素值之间的差值、借助针对相应的测试像素组(104，106)对、为各个候选边缘取向计算匹配误差，来评估候选边缘取向；并且根据相应的匹配误差从候选边缘取向的集合中选择候选边缘取向中的第一个候选边缘取向，并且将候选边缘取向中的第一个候选边缘取向赋予目标像素块(102)。该方法的优点是，需要相对较少数量的运算。这一优点得到了实现，因为将估测得到的边缘取向分配给了目标像素块(102)。

Description

估测边缘取向

本发明涉及估测图像中的边缘取向的方法，该边缘位于图像的特定像素的附近，该方法包括：

-比较位于特定像素附近的各个测试像素组的像素值；和

-将估测的边缘取向赋予特定像素，该估测的边缘取向基于对像素值进行的比较。

本发明此外还涉及一种边缘取向估测单元，用于估测图像中的边缘取向，该边缘位于图像的特定像素的附近，该边缘取向估测单元包括：

-计算装置，用于比较位于特定像素附近的各个测试像素组的像素值；和

-赋予装置，用于将估测的边缘取向赋予特定像素，该估测的边缘取向基于对像素值进行的比较。

本发明还涉及一种图像处理设备，包括：

-接收装置，用于接收对应于输入图像序列的信号；

-图像处理单元，用于根据输入图像序列计算输出图像序列，该图像处理单元由如上所述的边缘取向估测单元进行控制。

本发明此外还涉及一种由计算机设备加载的计算机程序产品，包括用于估测图像中的边缘取向的指令，该边缘位于图像的特定像素的附近，该计算机设备包括处理装置和存储器，该计算机程序产品在得到加载之后，为所述处理装置提供执行下述功能的能力：

-比较位于特定像素附近的各个测试像素组的像素值；和

-将估测的边缘取向赋予特定像素，该估测的边缘取向基于对像素值进行的比较。

从美国专利US5019903中可以获知本文开头段落中介绍的那种类型的图像处理设备的实施例。该专利说明书公开了一种用于在数字视频信号的线之间进行空间内插以产生内插线的设备。该设备包括超采样器，设置成用于在信号的采样之间进行水平内插，以产生由原始采样和介于它们之间的内插采样构成的超采样信号。块匹配电路针对超采样信号的各个采样各自确定两个N×M采样(N＝行数，M＝采样数)的块之间的匹配程度，将这些块相对于要进行内插的线沿着反方向进行垂直偏移，并且沿着相对于预定采样位置的反方向进行水平偏移。各个块匹配电路为相应的不同水平偏移产生匹配误差。选择器响应于匹配误差，为要进行内插的各个线的采样从与不同偏移相关的一组梯度向量中选择与产生块之间的最佳匹配的偏移相关联的梯度向量。假设这个梯度向量相当于边缘取向。可变方向空间内插器对视频信号进行内插，其内插方向是针对它产生的各个采样，按照针对与这个所产生的采样相应的预定采样位置选择的梯度向量加以控制的。

该已知图像处理设备的缺点是，需要进行相对较大量的运算来确定由视频信号代表的图像中的边缘的取向。对于各个采样，与所要估算的不同梯度向量相应，必须针对所有的偏移计算匹配误差。

本发明的目的是提供一种开头段落中介绍的那种类型的方法，这种方法需要相对较少数量的计算。

本发明的目的是这样实现的：将估测出来的边缘取向赋予包括特定像素的二维目标像素块。不是根据针对各个像素中的每一个对测试像素块进行比较来为图像的各个像素中的每一个计算边缘取向，而是将估测得到的边缘取向赋予二维目标像素块。典型的目标像素块包括8×8个像素，导致计算量成64倍地降低。在现有技术中，边缘取向的计算和赋予是针对各个像素进行的。本发明人出乎意料地发现，对于很多由与视频图像中的结构的取向(即，边缘取向)相关的数据控制的视频处理应用来说，将估测得到的边缘取向赋予二维目标像素块会得到令人满意的结果。这是出乎意外的，因为很多图像细节，即，边缘取向小于目标像素块。

不过，优选对二维目标像素块赋予边缘取向之后要跟着称为块侵蚀的后处理步骤。块侵蚀(block erosion)例如在美国专利US5148269中公开了。因此，按照本发明的方法的实施例的特征在于，根据对另外的目标像素块的类似的边缘取向估测，将另外的边缘取向赋予图像的另外的二维目标像素块，并且在于，最终的边缘取向是根据赋予二维目标像素块的估测边缘取向和赋予另外的目标像素块中的第一个的另外的边缘取向中的第一个，为二维目标像素块的子块计算的。优选另外的目标像素块中的第一个位于与二维目标像素块的子块相邻的位置上。按照本发明的这种实施例的优点在于，通过相对较少的额外的运算，为相对较小的子块或者甚至是为图像的独立像素计算出边缘取向。这些额外的运算主要包括少量采样的比较操作，例如4乘2个比较操作，用以为4个一起构成单独一个目标块的相应的子块确定4个边缘取向。应注意，对于所有这些较小的像素子块而言，不需要成本相对较高的各个测试块的像素的比较。

按照本发明的方法的一种实施例包括：

-产生候选边缘取向的集合；

-借助根据相应的测试像素组的像素值之间的差值为各个候选边缘取向计算匹配误差、匹配误差中的第一个，来评估候选边缘取向；

-根据各个匹配误差从候选边缘取向的集合中选择候选边缘取向中的第一个候选边缘取向，并且将候选边缘取向中的第一个候选边缘取向赋予二维目标像素块。

优选候选边缘取向的集合是通过从另外的边缘取向的集合中选取候选边缘取向来产生的，该另外的边缘取向集合包括在之前的边缘取向估测之后已经赋予图像的另外的目标像素块的另外的边缘取向。按照这种按照本发明的实施例，对在特定像素的空间环境中进行了估测并且赋予在当前目标像素块附近的另外的目标像素块的边缘取向进行了再利用。设想是，图像中的边缘可能与多个目标块重叠，即，延续多个目标块。如果将特定边缘取向赋予了相邻目标像素块，则这个特定边缘取向对于所考虑的目标像素块是良好的候选边缘取向。因此，这种实施例的优点在于，候选边缘取向的集合受到了限制，导致运算量较小。另一个优点是，估测边缘取向的一致性得到了提高。

优选地，从另外的边缘取向的集合中选取候选边缘取向中的第二个候选边缘取向是基于：

-候选边缘取向中的第二个边缘取向；和

-候选边缘取向中的第二个边缘取向所赋予的另外的目标像素块中的第二个目标像素块相对于特定像素的位置。

这意味着，如果候选边缘取向中的第二个基本上与从另外的目标像素块中的第二个的中心像素到特定像素的线段匹配，则选择候选边缘取向中的第二个。反过来也是成立的：如果候选边缘取向中的第三个不基本上等于从赋予了候选边缘取向中的第三个的另外的中心像素到特定像素的线段，则将不选择候选边缘取向中的第三个。换句话说，候选边缘取向的集合主要包括具有相对较高的适合于当前目标像素块的可能性的候选边缘取向。

可替换地，候选边缘取向的集合是通过从另外的边缘取向的集合中选取候选边缘取向来产生的，该另外的边缘取向的集合包括在之前的边缘取向估测之后赋予另一个图像的另一个目标像素块的另外的边缘取向，该图像和另一个图像都属于单独一个视频图像序列。按照这种按照本发明的实施例，对在特定像素的时域环境中进行估测并且赋予时域相邻的目标像素块的边缘取向进行了再利用。设想是，视频图像序列中相继图像彼此匹配得相对较好。如果将特定边缘取向赋予前一图像中相应的目标像素块，则这个特定边缘取向对于所考虑的目标像素块是良好的候选边缘取向。因此，这种实施例的优点在于，候选边缘取向的集合受到了限制，导致运算量较小。另一个优点是，估测边缘取向的一致性得到了提高。

按照一种依照本发明的基于评估多个候选边缘取向的实施例，匹配误差基于两个测试像素组的相应像素之间的绝对差值的总和。这个匹配误差是用于建立图像部分之间的匹配的相对较好的手段并且不需要复杂的运算。可选择地，两个测试像素组是部分重叠的。除此之外，还可以应用子采样。

按照一种依照本发明的实施例，测试像素组各自是矩形像素块。典型的测试像素块包括8×8或4×4个像素。一般来说，基于块的图像处理与存储器访问配合得很好。因此，存储器带宽用量相对较低。

按照一种依照本发明的基于评估多个候选边缘取向的实施例，测试像素组各自是四边形像素块，其实际形状取决于所考虑的候选边缘取向。

按照本发明的方法的另一种实施例包括：

-计算沿着第一方向相对于特定像素进行了反向偏移的两个测试像素块的像素值之间的第一个差值的总和；

-计算沿着第二方向相对于特定像素进行了反向偏移的两个测试像素块的像素值之间的第二个差值的总和；和

-借助计算第一个差值的总和与第二个差值的总和的商来确定边缘取向。

可选择地，第一和第二差值的总和各自是差值的加权和。优选第一和第二方向是相互正交的，例如，第一方向是水平的，第二方向是垂直的。按照本发明的这种实施例的优点在于，边缘取向的计算相对比较强健。按照本发明的这种实施例的另一个优点是，与包括多个候选边缘取向的评估的实施例相比，运算量相对较低。可选择地，两个测试块中用于计算第一差值总和的测试块也用于计算第二差值总和。

本发明的另一个目的是提供一种本文开头段落中介绍的那种类型的边缘取向估测单元，该单元设置成用于以相对较低的运算量估测边缘取向。

本发明的这个目的是这样实现的：将赋予装置设置成将经过估测的边缘取向赋予包括特定像素的二维目标像素块。

本发明的另一个目的是提供一种本文开头段落中介绍的那种类型的图像处理设备，该图像处理设备设置成以相对较低的运算量估测边缘取向。

本发明的这一目的是这样实现的：将赋予装置设置成将经过估测的边缘取向赋予包括特定像素的二维目标像素块。

图像处理设备可以包括额外的组件，例如，用于显示输出图像的显示装置。图像处理单元可以支持下述类型的图像处理中的一种或多种：

-去隔行：隔行扫描是常用的视频广播方法，用于交替的发送奇或偶数图像行。去隔行力图恢复完整的垂直分辨率，即，使奇和偶行对各个图像同时可用。

-图像速率转换：由一连串原始(隔行扫描)输入图像，计算出更大的一连串(隔行扫描)输出图像。内插的输出图像在时间上位于两个原始输入图像之间。

-空间图像缩放：由一连串原始输入图像，计算出空间分辨率比输入图像高的一连串输出图像。

-噪声降低：知道边缘取向对控制内插是很重要的。这可能还会涉及时域处理，导致空域-时域噪声降低；和

-视频压缩，即，编码或解码，例如，按照MPEG标准编码或解码。

图像处理设备可以例如是电视、机顶盒、VCR(磁带录像机)播放器、卫星调谐器、DVD(数字通用盘)播放器或记录器。

本发明的另一个目的是提供一种本文开头段落中介绍的那种类型的计算机程序产品，该产品需要相对较低的运算量。

本发明的这个目的是这样实现的：将经过估测的边缘取向赋予包括特定像素的二维目标像素块。

方法的改造以及它的改变可对应于所介绍的边缘取向估测单元、图像处理设备和计算机程序产品的改造和改变。

针对下文中介绍的实现方式和实施例，并且参照附图，按照本发明的方法、边缘取向估测单元、图像处理设备和计算机程序产品的这些和其它的方面将会变得显而易见，并且将会针对下文中介绍的实现方式和实施例，并且参照附图，对按照本发明的方法、边缘取向估测单元、图像处理设备和计算机程序产品的这些和其它的方面加以解释说明，其中：

附图1示意性表示按照本发明的实施例的用于评估特定像素的候选边缘取向的两个测试像素块；

附图2示意性表示根据在特定像素的空间环境中之前估测出的边缘取向选择出多个候选边缘取向；

附图3示意性表示按照本发明的另一种实施例的用于计算边缘取向的的两对测试像素块；

附图4示意性表示用于计算相应的候选边缘取向的匹配误差的四边形测试像素块对；

附图5示意性表示按照本发明的边缘取向估测单元的实施例；

附图6示意性表示按照本发明的图像处理设备的实施例；和

附图7A、7B和7C示意性表示块侵蚀。

在全部附图中，相同的附图标记用于指代类似的部分。

附图1示意性地表示用于估计位置为 的目标像素块B

102中的特定像素102的候选边缘取向的两个测试像素块104、106。候选边缘取向的估计是基于将总计绝对差(SAD)的计算结果作为匹配标准来进行的。可替换并且同等地，比较适当的匹配标准是例如：均方误差、归一化互相关、明显不同的像素的数量以及其它类似的标准。对特定候选边缘取向tngtc的匹配误差的计算结果是例如象等式1中规定的那样：

$\mathrm{SAD}(\mathrm{tngtc},\stackrel{\→}{X},n)=$

$\underset{\stackrel{\→}{x}\∈B\left(\stackrel{\→}{X}\right)}{\mathrm{\Σ}}|F(x-\mathrm{tngtc},y+1,n)-F(x+\mathrm{tngtc},y-1,n)|,---\left(1\right)$

其中 $\stackrel{\→}{x}=(x,y),\stackrel{\→}{F}(\stackrel{\→}{x},n)$ 是亮度信号，而n是图像或域号(fieldnumber)。从候选集合CS中取得的进行测试的候选边缘取向可以具有整数值，也是子像素值。在输出端得到的边缘取向是给出最低SAD值的候选边缘取向。将该候选边缘取向赋予目标像素块102的像素，包括特定像素。

假设候选集合是由等式2规定的，并且对于大多数应用情况，半像素精度就足够了，要估计大约30个候选边缘取向。

CS＝{tngtc|-8＜tngtc＜8}，                        (2)

然而根据本发明，使用预测或递归可以将候选边缘取向的数量减少数量级。利用如等式3中规定的候选集合获得良好的结果。

$\mathrm{CS}(\stackrel{\→}{X},n)=\left\{\mathrm{tngtc}\left(n\right)\right|\mathrm{tngt}(\stackrel{\→}{X},n-1)-1,$

$\mathrm{tngt}(\stackrel{\→}{X},n-1),\mathrm{tngt}(\stackrel{\→}{X},n-1)+1\}---\left(3\right)$

其中tngt 是为前一个图像n-1中的位置

获得的结果边缘取向。(为了简明，假设是整数精度)。实验表明，这不仅从复杂程度的角度出发是吸引人的，而且还会导致边缘取向的一致性得到提高。可选择地，实现添加到预测的(伪噪声)更新tngt

紧接于预测本身。

附图2示意性地表示根据在特定像素100的空间环境中之前估测出来的边缘取向230-254选择的多个候选边缘取向。这些之前估测出来的取向230-254已经赋予了相应的目标像素块202-226。尤其是对于快速移动的序列，时域预测可能无法造成收敛于正确的边缘取向，已经赋予同一图像的其它部分的空间预测(例如，边缘取向)会是有优势的。按照优选实施例，可以根据预测结果的值和位置来判别有希望的预测结果。换句话说，从已经赋予同一图像的其它部分的边缘取向的集合中选择候选边缘取向是根据候选边缘取向的值和候选边缘取向所赋予的目标块的中心像素相对于特定像素100的位置来进行的。例如，如果45°的边缘取向(tngtc＝1)赋予了对角线相邻的目标像素块212，假设边缘延续了较大的图像部分，则这个边缘取向对于当前目标像素块228来说，是很有希望的预测结果。当赋予位于对角线上的目标像素块212的边缘取向240与从特定像素100到位于对角线上的目标像素块212的中心像素262的线段264进行比较时，上述结论更加明确了。类似地，如果位于块网格中的位置(-2，1)上的目标像素块206已经得到值tngtc＝-2，则对于当前的目标像素块228来说，这也是有希望的候选边缘取向。其它有希望的候选边缘取向是分别赋予目标像素块210、218和222的边缘取向238、246和250。更加正式地表示，是：

有这样的可能性：等式4的上面的项对于i大于1的值是成立的。在这种情况下，优选将具有最小绝对值的tngtc赋予i。实现这种做法的装置将通过下面的一段伪代码进行解释说明。

if(tgnt[-1，+1]＝＝+1)tgntc＝+1；else if(tgnt[-1，-1]＝＝-1)tgntc＝-1；else if(tgnt[+1，-1]＝＝+1)tgntc＝+1；else if(tgnt[+1，+1]＝＝-1)tgntc＝-1；else if(tgnt[-1，+2]＝＝+2)tgntc＝+2；else if(tgnt[-1，-2]＝＝-2)tgntc＝-2；else if(tgnt[+1，-2]＝＝+2)tgntc＝+2；else if(tgnt[+1，+2]＝＝-2)tgntc＝-2；else if(tgnt[-1，+3]＝＝+3)tgntc＝+3；else if(tgnt[-1，-3]＝＝-3)tgntc＝-3；else if(tgnt[+1，-3]＝＝+3)tgntc＝+3；else if(tgnt[+1，+3]＝＝-3)tgntc＝-3；else if(tgnt[-1，+4]＝＝+4)tgntc＝+4；else if(tgnt[-1，-4]＝＝-4)tgntc＝-4；else if(tgnt[+1，-4]＝＝+4)tgntc＝+4；

显然，候选集合CS可以包括时间和空间的候选对象，即，为同一图像序列的其它图像估测的边缘取向和为同一图像的其它目标块估测的边缘取向。

可选择地，将罚数加到不同的边缘取向候选对象上。这些罚数可能取决于候选对象的类型，即，是时间的还是空间的，而且还取决于候选对象本身的值。例如，具有与水平轴呈相对较小的角度的候选边缘取向应当用相对较大的罚数进行更新。

附图3示意性地表示按照本发明的另一种实施例用于计算边缘取向的两对测试像素块。这个边缘取向可以直接赋予目标像素块的像素。可替换的，将计算出的边缘取向用作初始估测值，来产生一组候选边缘取向，以备进行评估，将结合附图5进行介绍。第一对测试像素块包括第一测试像素块302和第二测试像素块304，第一测试像素块302相对于包括特定像素100的位置为 的特定目标像素块B 300水平向左进行了位移，并且第二测试像素块304相对于特定目标像素块300水平向右进行了位移。第二对测试像素块包括第三测试像素块306和第四测试像素块308，第三测试像素块306相对于特定目标像素块300垂直向上进行了位移，第四测试像素块308相对于特定目标像素块300垂直向下进行了位移。所应用的位移典型地是一个像素。边缘取向的计算包括：

-计算相对于特定目标像素块300进行了相反的水平偏移的两个测试像素块302、304的相应像素值之间的第一差值的总和S_H

如等式5所规定的；

-计算相对于特定目标像素块300进行了相反的垂直偏移的两个测试像素块306、308的相应像素值之间的第二差值的总和S_V

如等式6所规定的；以及

-借助计算第一差值总和与第二差值总和的商确定边缘取向的初始估测值E 如等式7所规定的。

$S_H\left(B\left(\stackrel{\→}{X}\right)\right)=\underset{\stackrel{\→}{x}\∈B\left(\stackrel{\→}{X}\right)}{\mathrm{\Σ}}F(\stackrel{\→}{x}-\left(\mathrm{1,0}\right))-F(\stackrel{\→}{x}+\left(\mathrm{1,0}\right))---\left(5\right)$

$S_V\left(B\left(\stackrel{\→}{X}\right)\right)=\underset{\stackrel{\→}{x}\∈B\left(\stackrel{\→}{X}\right)}{\mathrm{\Σ}}F(\stackrel{\→}{x}-\left(\mathrm{0,1}\right))-F(\stackrel{\→}{x}+\left(\mathrm{0,1}\right))---\left(6\right)$

$E\left(B\left(\stackrel{\→}{X}\right)\right)=\mathrm{\α}\frac{S_H\left(B\left(\stackrel{\→}{X}\right)\right)}{S_V\left(B\left(\stackrel{\→}{X}\right)\right)},---\left(7\right)$

其中α是取决于相对于特定目标像素块B

300的偏移量的常数。为了防止因为S_V

(即，分母为零)而求不出E 应当特别警惕这种情况的发生。例如，在计算商之前为S_V 加上非常小的值。可替换地，将S_V

与预定的阈值进行比较。仅当S_V 超过预定的阈值时，才计算商值。如果不是，则为E 设置默认值。

根据初始估测值，用于特定目标像素值B 300的候选集合是如下定义的：

$\mathrm{CS}(\stackrel{\→}{X},n)=\left\{\mathrm{tngtc}\left(n\right)\right|E\left(B\left(\stackrel{\→}{X}\right)\right)-T\≤\mathrm{tngtc}\left(n\right)\≤E\left(B\left(\stackrel{\→}{X}\right)\right)+T\},---\left(8\right)$

其中T是预定阈值。

附图4示意性表示用于计算各个候选边缘取向的匹配误差的四边形测试像素块402-412对。第一对测试像素块包括第一测试像素块402和第二测试像素块404，第一测试像素块402相对于特定像素100垂直向上进行了位移，第二测试像素块404相对于特定像素垂直向下进行了位移。第一测试像素块402和第二测试像素块404的形状是矩形，因为相对于特定像素100的位置仅包括垂直分量并且不包括水平分量。第二对测试像素块包括第三测试像素块406和第四测试像素块408，第三测试像素块406相对于特定像素100垂直向上和水平向左进行了偏移，第四测试像素块408相对于特定像素100垂直向下和水平向右进行了偏移。第三测试像素块406和第四测试像素块408的形状是像四边形的，因为相对于特定像素100的位置包括垂直分量和水平分量。第三对测试像素块包括第五测试像素块410和第六测试像素块412，第五测试像素块410相对于特定像素100垂直向上和水平向右进行了平移，第六测试像素块412相对于特定像素100垂直向下和水平向左进行了偏移。不同的测试像素块402-412的形状与相应的边缘取向相关，例如，对于第一对测试像素块估计垂直边缘取向。

附图5示意性表示按照本发明的边缘取向估测单元500的实施例，包括：

-候选对象产生单元502，用于产生候选边缘取向的集合；

-估计单元504，用于借助针对相应的象素组对为各个候选边缘取向计算匹配误差来估计候选边缘取向；和

-选择单元506，用于根据相应的匹配误差从候选边缘取向的集合中选取候选边缘取向中的第一个边缘取向，并且用于将候选边缘取向中的第一个边缘取向赋予特定像素。

估计单元506设置成用于根据两组相应的像素组对的像素值之间的差值计算匹配误差，从而两组像素相对于特定像素的位置取决于所考虑的候选边缘取向。像素值是借助输入连接器512提供的。优选的是测试像素组是测试像素块。这些测试像素块的形状可以是矩形的或者具有四边形形状，如结合附图4所介绍的那样。

候选对象产生单元502设置成用于根据先前的计算结果产生候选边缘取向的集合。优选的是边缘取向估测单元500包括选择单元506和候选对象产生单元502之间的可选连接516，用于为候选对象产生单元502提供与所选择的边缘取向相关的数据，如结合附图1和附图2介绍的那样。可选择地，边缘取向估测单元500包括初始估测单元510，该单元设置成用于计算初始估测值，如结合附图3介绍的。

候选边缘取向的估计是针对像素组进行的。结果，由选择单元506将单独一个边缘取向赋予该组的所有像素。为了为各个像素取得不同的边缘取向值，或者可替换地为像素的子组取得不同的边缘取向值，边缘取向估测单元500可以包括块侵蚀单元508。该块侵蚀单元508的作用将结合附图7A-7C进行介绍。

边缘取向估测单元500在其输出连接器512提供边缘取向的二维矩阵。

候选对象产生单元502、估计单元504、选择单元506、初始估测单元510和块侵蚀单元508可以使用一个处理器来实现。正常情况下，这些功能是在软件程序产品的控制下执行的。在执行期间，通常将软件程序产品加载到存储器中，例如RAM，并且从这里执行。该程序可以从后台存储器加载，例如ROM、硬盘或磁性和/或光学存储装置，或者可以通过网络加载，比如因特网。可选择地，专用集成电路提供所公开的功能。

附图6示意性表示按照本发明的图像处理设备的实施例，包括：

-接收装置602，用于接收代表输入图像的信号；

-图像处理单元604，由边缘取向估测单元500控制；

-边缘取向估测单元500，如结合附图5所介绍的那样；

-显示装置606，用于显示图像处理单元604的输出图像。

图像处理单元604可以设置为执行下述功能中的一种或多种：去隔行、图像率转换、空间图像缩放、噪声降低和视频压缩。去隔行优选是按照T.Doyle和M.Looymans在《使用边缘信息的逐行扫描转换(Progressive scan conversion using edge information)》(《Signal Processing of HDTV》，II，L.Chiariglione(Ed.)，Elsevier Science Publis hers，1990，第711-721页)中介绍的那样进行。

信号可以是通过天线或电缆接收到的广播信号，不过也可以是来自存储装置的信号，象VCR(磁带录像机)或数字通用盘(DVD)。信号是在输入连接器610处提供的。图像处理设备600可以例如是电视。可替换地，图像处理设备600不包括可选的显示装置，但是将输出图像提供给包括显示装置606的设备。于是图像处理设备600可以是例如机顶盒、卫星调谐器、VCR播放器、DVD播放器或记录器。可选择地，图像处理设备600包括存储装置，例如硬盘或用于在可移动介质(例如光盘)上进行存储的装置。图像处理设备600还可以是由电影制片厂或广播台使用的系统。

附图7A、7B和7C示意性表示块侵蚀，即，块侵蚀单元508的作用。在附图7A中，示出了四个目标像素块A、B、C和D。这些目标像素块中的每一个都包括例如8×8个像素。借助选择单元506将边缘取向赋予这些目标像素块中的每一个。这意味着，例如，目标像素块A的所有64个像素都赋予了相同的边缘取向值V(A)，并且目标像素块B的所有64个像素都赋予了相同的边缘取向值。

块侵蚀是为了为像素的子块取得不同的边缘取向值而进行的。在附图7B中示出的是，将附图7A的目标像素块A分成四个子块A1、A2、A3和A4。对于这些像素子块(例如，4×4)中的每一个，边缘取向的值是根据父目标像素块A的边缘取向的值V(A)并且根据父目标像素块A的相邻目标像素块的边缘取向的值计算的。例如，子块A4的边缘取向的值V(A4)是根据父目标像素块A的边缘取向的值V(A)和父目标像素块A的相邻目标像素块B和C的边缘取向值V(B)和V(C)计算出来的。这一计算过程可按照等式9中规定的那样进行：

V(A4)＝median(V(A)，V(B)，V(C))                      (9)

优选的是块侵蚀是分级进行的。在附图7C中示出的是，将附图7B的像素子块A1分成四个子块A11、A12、A13和A14。对于这些像素子块(例如2×2)中的每一个，边缘取向的值是根据父像素子块A1的边缘取向的值V(A1)并且根据父像素子块A1的相邻目标像素块的边缘取向的值计算出来的。例如，子块A14的边缘取向的值V(A14)是根据父像素子块A1的边缘取向的值V(A1)和父像素子块A1的相邻像素子块A2和A 3的边缘取向的值V(A2)和V(A3)计算出来的。这一计算过程可以按照等式10中规定的那样进行：

V(A14)＝median(V(A1)，V(A2)，V(A3))                 (10)

显然，还可以进一步划分成更小的子块。

应注意，上述的实施例是用于解释说明而非限制本发明，并且本领域的技术人员将能够设计出替换用的实施例，而不会超出所附权利要求的范围。在权利要求书中，置于括号中的任何附图标记皆不应理解为是对权利要求的限定。词“包括”并不排除存在权利要求中未列出的元件或步骤的情况。置于元件之前的词“一个”或“一”并不排除存在多个此种元件的情况。本发明可以借助包括数个性质不同的元件的硬件来实现，并且可以借助适当程控的计算机来实现。在列举出数个装置的产品权利要求中，这些装置中的若干个可以通过同一项硬件来实现。

Claims (16)

1.一种估测图像中的边缘取向的方法，该边缘位于图像的特定像素(100)的附近，该方法包括：

-比较位于特定像素(100)附近的各个测试像素组(104，106)的像素值；和

-将估测的边缘取向赋予特定像素(100)，该估测的边缘取向基于对像素值进行的比较，其特征在于，将所估测的边缘取向赋予包括特定像素(100)的二维目标像素块(102)。

2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，针对另外的目标像素块(B，C)，根据类似的边缘取向估测过程，将另外的边缘取向赋予图像另外的二维目标像素块(B，C)，并且特征在于，最终的边缘取向是根据赋予二维目标像素块(A)的估测边缘取向和赋予其它目标像素块中的第一个目标像素块(B)的其它边缘取向中的第一个边缘取向为二维目标像素块(A)的子块(A1)计算的。

3.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，该方法包括：

-产生候选边缘取向的集合；

-借助根据相应的测试像素组(104，106)的像素值之间的差值为各个候选边缘取向计算匹配误差、匹配误差中的第一个，来评估候选边缘取向；

-根据各个匹配误差从候选边缘取向的集合中选择候选边缘取向中的第一个候选边缘取向，并且将候选边缘取向中的第一个候选边缘取向赋予二维目标像素块(102)。

4.按照权利要求3所述的方法，其特征在于，候选边缘取向的集合是通过从另外的边缘取向的集合中选取候选边缘取向来产生的，该另外的边缘取向集合包括在之前的边缘取向估测之后已经赋予图像的另外的目标像素块(202-206)的另外的边缘取向(230-254)。

5.按照权利要求4所述的方法，其特征在于，从另外的边缘取向(230-254)的集合中选取候选边缘取向中的第二个边缘取向(240)是基于：

-候选边缘取向中的第二个边缘取向(240)；和

-候选边缘取向中的第二个边缘取向(240)所赋予的另外的目标像素块中的第二个目标像素块(212)相对于特定像素(100)的位置。

6.按照权利要求3所述的方法，其特征在于，候选边缘取向的集合是通过从另外的边缘取向的集合中选取候选边缘取向来产生的，该另外的边缘取向的集合包括在之前的边缘取向估测之后已经赋予另一个图像的另一个目标像素块的另外的边缘取向，该图像和另一个图像都属于单独一个视频图像序列。

7.按照权利要求3所述的方法，其特征在于，匹配误差基于两个测试像素组(104，106)的相应像素之间的绝对差值的总和。

8.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，测试像素组(104，106)各自是矩形像素块。

9.按照权利要求3所述的方法，其特征在于，测试像素组(402-412)各自是四边形像素块，其实际形状取决于所考虑的候选边缘取向。

10.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，该方法包括：

-计算沿着第一方向相对于特定像素(100)进行了反向偏移的两个测试像素块(302-304)的像素值之间的第一个差值的总和；

-计算沿着第二方向相对于特定像素(100)进行了反向偏移的两个测试像素块(306-308)的像素值之间的第二个差值的总和；和

-借助计算第一个差值的总和与第二个差值的总和的商来确定边缘取向。

11.一种边缘取向估测单元(500)，用于估测图像中的边缘取向，该边缘位于图像的特定像素(100)的附近，该边缘取向估测单元(500)包括：

-计算装置，用于比较位于特定像素(100)附近的各个测试像素组(104，106)的像素值；和

-赋予装置，用于将估测的边缘取向赋予特定像素(100)，该估测的边缘取向基于对像素值进行的比较，其特征在于，改赋予装置被设置成将所估测的边缘取向赋予包括特定像素(100)的二维目标像素块(102)。

12.一种图像处理设备(600)，包括：

-接收装置(602)，用于接收对应于输入图像序列的信号；

-图像处理单元(604)，用于根据输入图像序列计算输出图像序列，该图像处理单元由权利要求11中所述的边缘取向估测单元(500)进行控制。

13.按照权利要求12所述的图像处理设备(600)，其中图像处理单元(604)是去隔行单元，包括由权利要求11中所述的边缘取向估测单元(500)控制的内插装置。

14.按照权利要求12所述的图像处理设备(600)，其特征在于，此外还包括用于显示输出图像的显示装置(606)。

15.按照权利要求14所述的图像处理设备(600)，其特征在于，它是电视。

16.一种由计算机设备加载的计算机程序产品，包括用于估测图像中的边缘取向的指令，该边缘位于图像的特定像素(100)的附近，该计算机设备包括处理装置和存储器，该计算机程序产品在得到加载之后，为所述处理装置提供执行下述功能的能力：

-比较位于特定像素(100)附近的各个测试像素组(104，106)的像素值；和

-将估测的边缘取向赋予特定像素(100)，该估测的边缘取向基于对像素值进行的比较，其特征在于，将所估测的边缘取向赋予包括特定像素(100)的二维目标像素块(102)。

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