DE102022131997A1

DE102022131997A1 - Bildverarbeitungsvorrichtung und -verfahren

Info

Publication number: DE102022131997A1
Application number: DE102022131997.0A
Authority: DE
Inventors: Paul Andrei Giucoane
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2022-12-02
Filing date: 2022-12-02
Publication date: 2024-06-13

Abstract

Es wird eine Bildverarbeitungsvorrichtung zum Vergrößern oder Verkleinern eines Eingangsbilds vorgeschlagen, wobei die Bildverarbeitungsvorrichtung dazu eingerichtet ist, das Eingangsbild mit einem Eingangsskalierungsraster zu versehen und das mit dem Eingangsskalierungsraster versehene Eingangsbild auf ein Ausgangsskalierungsraster in Richtung einer ersten Bildachse zu vergrößern oder zu verkleinern, um ein Ausgangsbild zu erzeugen, wobei das Ausgangsskalierungsraster zu dem Ausgangsbild korrespondiert, und wobei sich die Rasterabstände des Ausgangsskalierungsrasters in der ersten Bildachse ausgehend von der Mitte der ersten Bildachse im Vergleich zu den Rasterabständen des Eingangsskalierungsrasters vergrößern oder verkleinern.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bildverarbeitungsvorrichtung zum Vergrößern oder Verkleinern eines Eingangsbilds gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Bildverarbeitungsverfahren zum Vergrößern oder Verkleinern eines Eingangsbilds gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 7.
In verschiedenen Systemen zum Anzeigen von Bildern oder Videos, beispielsweise in Fahrzeugentertainmentsystemen, kann es erforderlich sein, einen Bild- oder Videoeingangsdatenstrom, der ein spezifisches Bildformat bzw. Bildseitenverhältnis hat, in ein anderes Bildseitenverhältnis umzuwandeln. Hierbei ist im Normalfall eine Anpassung des Bildseitenverhältnisses des Eingangsdatenstroms zu dem Bildseitenverhältnis der in dem System verwendeten Anzeigevorrichtung erforderlich. In einem Fahrzeugentertainmentsystem kann beispielsweise ein Panorama-Display oder -Bildschirm mit einem Bildseitenverhältnis von 32:9 verwendet werden. Übliche Streaming-Anbieter stellen für ihre Filme dagegen beispielsweise ein Bildseitenverhältnis von 16:9 bereit.
Wenn das Ursprungsbildseitenverhältnis (z.B. 16:9) beibehalten wird und auf dem größeren Display angezeigt wird, werden schwarze vertikale Balken an den Seiten des Displays angezeigt. Alternativ kann das Ursprungsbild auf das neue Seitenverhältnis vergrößert werden. Da jedoch die Vergrößerung sowohl vertikal als auch axial erfolgt, muss jedoch ein oberer und unterer Bildbereich entfernt werden, um das Ursprungsseitenverhältnis (z.B. 16:9) auf das neue Seitenverhältnis (z.B. 32:9) vergrößern zu können. Hierbei geht allerdings Bildinhalt verloren.
Soll kein Inhalt entfernt werden, besteht bislang lediglich die Möglichkeit, das Eingangsbild zu strecken oder zu stauchen, was jedoch zu verschiedenen Bildfehlern führen kann. In Abhängigkeit von dem Ursprungsbildseitenverhältnis und dem Zielbildseitenverhältnis kann das angezeigte Bild auf die entsprechende neue Größe gestreckt oder gestaucht werden. Hierbei kann jedoch eine Veränderung und Verformung von Objektproportionen stattfinden, was zu einer veränderten Perspektive führt. Des Weiteren können Moire-Artefakte, insbesondere im Randbereich des Bilds, auftreten.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine zuverlässige Vergrößerung oder Verkleinerung eines Eingangsbilds zu ermöglichen, ohne Bildfehler oder Bildinhaltsverlust.
Diese Aufgabe wird durch eine Bildverarbeitungsvorrichtung zum Vergrößern oder Verkleinern eines Eingangsbilds gemäß Patentanspruch 1 sowie ein Bildverarbeitungsverfahren zum Vergrößern oder Verkleinern eines Eingangsbilds gemäß Patentanspruch 7 gelöst.
Die vorgeschlagene Bildverarbeitungsvorrichtung ist dazu eingerichtet, das Eingangsbild, das ein einzelnes Bild oder Teil eines Videos sein kann, auf einem Display anzuzeigen. Sowohl das Eingangsbild als auch das Display haben jeweils ein bestimmtes Bildseitenverhältnis, d.h. eine vordefinierte vertikale Größe und eine vorbestimmte horizontale Größe. Sofern das Bildseitenverhältnis des Eingangsbilds und des Ausgangsbilds nicht übereinstimmen, ist eine Anpassung des Eingangsbilds auf die Größe des verwendeten Displays erforderlich.
Die Bildverarbeitungsvorrichtung ist zum Anpassen der Größe des Eingangsbilds dazu ausgebildet, das Eingangsbild mit einem Eingangsskalierungsraster zu versehen. Das bedeutet, dass das über das Eingangsbild ein Raster gelegt wird, dessen Rasterlinien vorzugsweise sowohl in horizontaler als auch vertikaler, d. h. in Richtung beider Bildachsen, gleiche Abstände aufweist. Das Eingangsskalierungsraster dient lediglich dazu, auf dem Eingangsbild Rasterpunkte, d. h. die Schnittpunkte der Rasterlinien, festzulegen.
Anschließend ist die Bildverarbeitungsvorrichtung dazu eingerichtet, das mit dem Eingangsskalierungsraster versehene Eingangsbild auf ein Ausgangsskalierungsraster in Richtung einer ersten Bildachse zu vergrößern oder zu verkleinern, um ein Ausgangsbild zu erzeugen. Das Ausgangsskalierungsraster korrespondiert dabei zu dem Ausgangsbild, d. h. das Ausgangsskalierungsraster hat ein Bildseitenverhältnis, welches zu dem Bildseitenverhältnis des verwendeten Displays korrespondiert. Das Ausgangsskalierungsraster hat dabei ein anderes Bildseitenverhältnis als das Eingangsskalierungsraster, um ein Eingangsbild mit einem bestimmten Bildseitenverhältnis in ein Ausgangsbild mit einem bestimmten Bildseitenverhältnis umzuwandeln.
Um nun im Gegensatz zu bisherigen Vergrößerungs-/Verkleinerungsmöglichkeiten keine Bildfehler zu erhalten und auch keinen Inhalt des Eingangsbilds abschneiden zu müssen, ist das Ausgangsskalierungsraster derart ausgebildet, dass sich die Rasterabstände des Ausgangsskalierungsrasters in der ersten Bildachse ausgehend von der Mitte der ersten Bildachse im Vergleich zu den Rasterabständen des Eingangsskalierungsrasters vergrößern oder verkleinern. Das bedeutet, dass das Eingangsbild nicht über seine vollständige Erstreckung in Richtung der ersten Bildachse gestreckt oder gestaucht wird, sondern dass in der Mitte der ersten Bildachse keine, oder nur eine geringe, Streckung oder Stauchung stattfindet, die in Richtung des Randes des Bildes stärker wird.
Zum einen wird somit durch die hier vorgeschlagene Bildverarbeitungsvorrichtung das Eingangsbild nur in Richtung der ersten Bildachse gestreckt oder gestaucht und zum anderen ändert sich in der Mitte der ersten Bildachse die Perspektive des Eingangsbildes im Vergleich zum Ausgangsbild nicht, sondern die Streckung oder Stauchung des Eingangsbildes, die erforderlich ist, um das Bildseitenverhältnis des Ausgangsbildes zu erreichen, beginnt in der Mitte und wird zum Rand hin stärker. Wie sich herausgestellt hat, wird durch einen solchen Streck- bzw. Strauchvorgang verhindert, dass Bildfehler, wie Moire-Artefakte, entstehen oder Proportionen verändert werden.
Gemäß einer Ausführungsform sind die Rasterabstände des Eingangsskalierungsrasters und die Rasterabstände des Ausgangsskalierungsrasters in Richtung der zweiten Bildachse gleich. Wie bereits erläutert, wird das Eingangsbild vorzugsweise nur in Richtung der ersten Bildachse verändert und bleibt in Richtung der zweiten Bildachse gleich. Das bedeutet, dass kein Inhalt des Eingangsbildes in Richtung der zweiten Bildachse abgeschnitten wird und auch keine Streckung oder Dehnung in dieser Richtung erfolgt. Alternativ kann das Eingangsbild auch in Richtung der zweiten Bildachse angepasst werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weisen die Rasterabstände des Eingangsskalierungsrasters und des Ausgangsskalierungsrasters in Richtung der ersten Bildachse einen Mittelbereich auf, in dem die Rastabstände des Eingangsskalierungsrasters den Abständen des Ausgangsskalierungsrasters entsprechen. Gemäß dieser Ausführungsform wird das Eingangsbild in einen Mittelbereich in Bezug auf die erste Bildachse nicht vergrößert oder verkleinert. Dies hat den Vorteil, dass das Eingangsbild seine Perspektive beibehält. Für den Betrachter entsteht dabei ein ähnliches Tiefenverhältnis bei der Betrachtung des Eingangsbilds und des, in der Größe angepassten, Ausgangsbilds.
Der Mittelbereich, in dem keine Größenveränderung stattfindet, kann in einem beliebigen Bereich definiert sein und kann beispielsweise 5-10 % der Gesamterstreckung in Richtung der ersten Bildachse betragen. Andere Bereiche sind ebenfalls möglich. Alternativ kann die Bildverarbeitungsvorrichtung auch dazu eingerichtet sein, das Eingangsbild auch im Mittelbereich in seiner Größe anzupassen. Das bedeutet, dass sich die Rasterabstände des Ausgangsskalierungsrasters im Vergleich zu dem Eingangsskalierungsraster durchgehend, ausgehend von der Mittellinie der ersten Bildachse, vergrößern oder verkleinern.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform vergrößern oder verkleinern sich die Rasterabstände des Ausgangsskalierungsrasters in der ersten Bildachse ausgehend von der Mitte der ersten Bildachse im Vergleich zu den Rasterabständen des Eingangsskalierungsrasters stetig und/oder kontinuierlich. Dies ermöglicht einen besonders gleichmäßigen Dehnungs- oder Stauchungsübergang von der Mitte des Bildes zu den Randbereichen. Es ist auch möglich, dass sich die Rasterabstände abschnittsweise vergrößern oder verkleinern.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Bildverarbeitungsvorrichtung dazu eingerichtet, das Ausgangsskalierungsraster basierend auf einem Größenverhältnis des Eingangsbilds und einem Größenverhältnis des Ausgangsbilds zu erzeugen. Je nach Eingangsgrößenverhältnis und Ausgangsgrößenverhältnis kann das Ausgangsskalierungsraster anders aufgebaut sein. Beim Anpassen der Größe des Eingangsbilds zum Erzeugen des Ausgangsbilds werden Rasterpunkte des Eingangsrasters, d.h. Kreuzungen zwischen den Rasterlinien, verwendet, um Bildpunkte des Eingangsbilds in Bildpunkte des Ausgangsbilds zu übertragen. Dabei werden je nach Bedarf, die Bildpunkte einer Transformation zum Strecken oder Stauchen des Bilds unterworfen. Hierbei können übliche Techniken, wie Image Warping, verwendet werden. Das Eingangsskalierungsraster und das Ausgangsskalierungsraster definieren dabei Punkte und/oder Linien in dem Eingangs- und Ausgangsbild, die einander entsprechen.
Hierbei ist zu beachten, dass das Eingangsskalierungsraster und das Ausgangsskalierungsraster dieselbe Anzahl von horizontalen und vertikalen Rasterlinien aufweisen sollten. Dies ist erforderlich, um eine Umwandlung des Eingangsbildes in das Ausgangsbild zu ermöglichen, da hier die verschiedenen Rasterabstände bzw. Rasterlinien zur Übertragung verwendet werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Bildbearbeitungsvorrichtung dazu eingerichtet, ein Eingangsvideo zu vergrößern oder zu verkleinern, wobei die einzelnen Frames des Eingangsvideos jeweils einem zu vergrößernden oder zu verkleinernden Eingangsbild entsprechen. Die Bildverarbeitungsvorrichtung ist also nicht nur dazu in der Lage, einzelne Eingangsbilder in ihrer Größe an ein gewünschtes Ausgangsbild, und damit ein verwendetes Display anzupassen, sondern kann auch Videodatenströme anpassen, indem jeweils die einzelnen Frames des Videodatenstroms wie oben beschrieben als einzelne Eingangsbilder vergrößert oder verkleinert werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Bildverarbeitungsverfahren zum Vergrößern oder Verkleinern eines Eingangsbilds vorgeschlagen. Das Bildverarbeitungsverfahren umfasst die folgenden Schritte: Versehen des Eingangsbilds mit einem Eingangsskalierungsraster und Vergrößern oder Verkleinern des mit dem Eingangsskalierungsraster versehenen Eingangsbilds auf ein Ausgangsskalierungsraster in Richtung einer ersten Bildachse, um ein Ausgangsbild zu erzeugen, wobei das Ausgangsskalierungsraster zu dem Ausgangsbild korrespondiert, und wobei sich die Rasterabstände des Ausgangsskalierungsrasters in der ersten Bildachse ausgehend von der Mitte der ersten Bildachse im Vergleich zu den Rasterabständen des Eingangsskalierungsrasters vergrößern oder verkleinern.
Wie oben bereits erläutert, ist es durch das verwendete Ausgangsskalierungsraster möglich, ein im Vergleich zum Eingangsbild vergrößertes oder verkleinertes Ausgangsbild zu erzeugen, das keine Bildfehler und keine Bildverluste aufweist.
Das Bildverarbeitungsverfahren weist ein Erzeugen des Ausgangsskalierungsrasters basierend auf einem Größenverhältnis des Eingangsbilds und einem Größenverhältnis des Ausgangsbilds auf. Das Ausgangsskalierungsraster kann für eine bestimmte Eingangsbildgröße und eine bestimmte Größe einer Anzeigevorrichtung oder eines Displays einmalig erzeugt und anschließend für dieses Verhältnis von Eingangsgröße zur Ausgangsgröße für mehrere Eingangsbilder oder ein Video, das aus einer Vielzahl von Eingangsbildern besteht, verwendet werden.
Das Erzeugen des Ausgangsskalierungsrasters weist dabei die folgenden Schritte auf: Definieren des Eingangsskalierungsrasters des Eingangsbilds, Vergrößern oder Verkleinern der Rasterabstände des Eingangsskalierungsrasters in Richtung der ersten und der zweiten Bildachse, sodass das Eingangsskalierungsraster in Richtung der ersten Bildachse der finalen Größe des Ausgangsbilds entspricht, wobei das Größenverhältnis des Eingangsbilds beibehalten wird, Teilen des Eingangsskalierungsrasters in der Mitte der ersten Bildachse, Verkleinern oder Vergrößern der Rasterabstände des Eingangsskalierungsrasters in Richtung der zweiten Bildachse, um einer finalen Größe der zweiten Bildachse des Ausgangsbilds zu entsprechen und Anpassen der aus dem Verkleinern oder Vergrößern der Rasterabstände des Eingangsskalierungsrasters in Richtung der zweiten Bildachse entstandenen Trapezform auf das finale Größenverhältnis.
Durch diesen Vorgang wird ein Ausgangsskalierungsraster definiert, das dieselbe Anzahl von Rasterlinien sowohl in horizontaler als auch vertikaler Richtung aufweist wie das Eingangsskalierungsraster und gleichzeitig das Größenverhältnis des Ausgangsbildes zeigt. Wird nun Anpassung der Größe des Eingangsbilds zur Größe des Ausgangsbilds unter Verwendung des Eingangsskalierungsrasters und des Ausgangsskalierungsrasters vorgenommen, entspricht das Ausgangsbild in seinem Inhalt dem Eingangsbild, allerdings mit einer Streckung oder Stauchung in Richtung der ersten Bildachse. In der Mitte der ersten Bildachse und in Richtung der zweiten Bildachse findet dabei vorzugsweise keine Streckung oder Stauchung statt, sodass im Mittelbereich des Ausgangsbilds die ursprüngliche Perspektive und Proportion beibehalten werden kann.
Gemäß einer Ausführungsform weist das Verkleinern oder Vergrößern der Rasterabstände des Eingangsskalierungsrasters in Richtung der zweiten Bildachse eine perspektivische Transformation auf. Die perspektivische Transformation erfolgt dabei entlang der Mitte des Eingangsskalierungsrasters und enthält eine Streckung oder Stauchung der Mittelachse in Richtung der zweiten Bildachse auf die neue Größe des Ausgangsskalierungsrasters.
Wird beispielsweise eine Vergrößerung eines Eingangsskalierungsrasters von 16:9 auf 32:9 vorgenommen, werden die im Folgenden beschriebenen Schritte durchgeführt. Diese Schritte können auf beliebige unterschiedliche Bildseitenverhältnisse des Eingangsskalierungsrasters und des Ausgangsskalierungsrasters in analoger Weise angewandt werden.

a. In einem ersten Schritt wird eine vertikale Linie (d.h. in Richtung der zweiten Bildachse) entlang der Mitte des Eingangsskalierungsrasters gezogen.
b. Es werden vier Rechtecke definiert, die oben und unten von dem Eingangsskalierungsraster 16:9 sowie dem Ausgangsskalierungsraster 32:9 und an den Seiten von der im ersten Schritt gezogenen Linie begrenzt werden. Die Außenseite der Rechtecke entspricht dabei jeweils der Außenseite der beiden Skalierungsraster, die übereinstimmen.
c. Für jedes der Rechtecke wird dann die Ecke, die zwischen der gezogenen Linie und dem Eingangsskalierungsraster 16:9 gebildet ist, auf den Schnittpunkt zwischen der Linie und der oberen bzw. unteren Begrenzung des Ausgangsskalierungsraster gezogen.
d. Durch diese Transformation werden vier Dreiecke statt der vier Rechtecke gebildet, wobei das in diesen Dreiecken enthaltene Eingangsskalierungsraster verzerrt ist. Auf beiden Seiten der gezogenen Linie bildet das Eingangsskalierungsraster nun jeweils ein Trapez.

Dieser Vorgang ist ebenfalls zum Verkleinern des Eingangsskalierungsrasters geeignet bzw. zu einer Vergrößerung/Verkleinerung in Richtung der zweiten Bildachse statt der ersten Bildachse. Die Verzerrung findet dann entsprechend in der jeweils benötigten Richtung statt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Anpassen der Trapezform eine bilineare Transformation aufweisen. Hierbei werden die oben beschriebenen Trapeze jeweils auf Rechtecke (d.h. das Ausgangsskalierungsraster) abgebildet. Diese Abbildung basiert auf einer linearen proportionalen Regel, um jeden Punkt innerhalb der Trapeze auf einen korrespondierenden Punkt des Ausgangsskalierungsrasters abbilden zu können. Dabei wird jeweils der Abstand zu der Mittelline berücksichtigt, um den, wie oben beschriebenen, Effekt zu erhalten, dass im Mittelbereich des Ausgangsbilds die ursprüngliche Perspektive und Proportion des Eingangsbilds beibehalten werden kann.
Die für die vorgeschlagene Bildverarbeitungsvorrichtung zum Vergrößern oder Verkleinern eines Eingangsbilds beschriebenen Ausführungsformen und Merkmale gelten für das vorgeschlagene Verfahren entsprechend.
Weiterhin wird ein Computerprogrammprodukt vorgeschlagen, welches einen Programmcode aufweist, der dazu ausgebildet ist, auf einem Computer die Durchführung des wie oben erläuterten Verfahrens zu veranlassen.
Ein Computerprogrammprodukt, wie z.B. ein Computerprogramm-Mittel, kann beispielsweise als Speichermedium, wie z.B. Speicherkarte, USB-Stick, CD-ROM, DVD, oder auch in Form einer herunterladbaren Datei von einem Server in einem Netzwerk bereitgestellt oder geliefert werden. Dies kann z.B. in einem drahtlosen Kommunikationsnetzwerk durch die Übertragung einer entsprechenden Datei mit dem Computerprogrammprodukt oder dem Computerprogramm-Mittel erfolgen.
Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen sind in der Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen angegeben. Dabei sind insbesondere die in der Beschreibung und in den Zeichnungen angegebenen Kombinationen der Merkmale rein exemplarisch, so dass die Merkmale auch einzeln oder anders kombiniert vorliegen können.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben werden. Dabei sind die Ausführungsbeispiele und die in den Ausführungsbeispielen gezeigten Kombinationen rein exemplarisch und sollen nicht den Schutzbereich der Erfindung festlegen. Dieser wird allein durch die anhängigen Ansprüche definiert.
Es zeigen:

1: eine schematische Ansicht einer Bildverarbeitungsvorrichtung zum Vergrößern oder Verkleinern eines Eingangsbilds; und
2a-2e: einen beispielhaften Ablauf zum Erzeugen eines Ausgangsskalierungsrasters zur Verwendung in der Bildverarbeitungsvorrichtung von 1.

Im Folgenden werden gleiche oder funktionell gleichwirkende Elemente mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.
1 zeigt eine Bildverarbeitungsvorrichtung 1, die dazu geeignet ist, ein Eingangsbild 2 in ein Ausgangsbild 8 umzuwandeln. Das Eingangsbild 2 weist eine vertikale Achse Av und eine horizontale Achse A_H auf. Das Eingangsbild 2 kann beispielsweise ein Bildseitenverhältnis von 16:9 haben. Wird nicht nur ein einzelnes Eingangsbild 2, sondern ein Eingangsvideo verarbeitet, wird das im Folgenden beschriebene Verfahren, das durch die Bildverarbeitungsvorrichtung 1 durchgeführt wird, für jeden einzelnen Frame, d. h. jedes einzelne Eingangsbild 2, des Eingangsvideos durchgeführt.
In dem in 1 dargestellten Fall wird das Eingangsbild 2 von einem Bildseitenverhältnis von 16:9 auf 32:9 vergrößert. Dabei wird das Eingangsbild 2 in horizontaler Richtung in Bezug auf das Ausgangsbild 8 gestreckt, wobei die vertikale Größe beibehalten wird. Dies ist nur beispielhaft und andere Größenverhältnisse, einschließlich einer Verkleinerung des Eingangsbilds 2, sind ebenfalls möglich.
Um nun eine Transformation, d. h. eine Vergrößerung oder Verkleinerung des Eingangsbilds 2 zu der Größe des Ausgangsbilds 8 durchzuführen, wird zunächst ein Eingangsskalierungsraster 4 über das Eingangsbild 2 gelegt. Anschließend wird das mit dem Eingangsskalierungsraster 4 versehene Eingangsbild 2 mithilfe eines Ausgangsskalierungsrasters 6 in der Größe an das Ausgangsbild 8 angepasst.
Wie in 1 gezeigt ist, entspricht das Bildseitenverhältnis des Ausgangsskalierungsrasters 6 dem Bildseitenverhältnis des Ausgangsbilds 8. Die Umwandlung des Eingangsbilds 2 zu dem Ausgangsbild 8 erfolgt dabei unter Verwendung des speziellen Ausgangsskalierungsrasters 6, wie es hier beschrieben ist. Das Eingangsbild 2 wird dabei in der horizontalen Bildachse A_H gestreckt, um die Größe des Ausgangsbilds 8 zu erreichen. Dabei werden die einzelnen Rasterpunkte des Eingangsskalierungsrasters 4 auf das Ausgangsskalierungsraster 6 übertragen, beispielsweise unter Verwendung üblicher Verfahren, wie beispielsweise Image Warping.
Wie in 1 zu sehen ist, werden die Rasterlinienabstände des Ausgangsskalierungsrasters 6 ausgehend von einer Mitte M der horizontalen Bildachse A_H immer größer. Auf diese Weise wird erreicht, dass in der Mitte des Ausgangsbilds 8 die Perspektive im Vergleich zu dem Eingangsbild 2 unverändert bleibt und sich nur zum Rand hin streckt. Es sollte beachtet werden, dass, obwohl in 1 eine unterschiedliche Anzahl von Rasterlinien des Eingangsskalierungsrasters 4 und des Ausgangsskalierungsrasters 6 gezeigt ist, die Anzahl der Rasterlinien beider Raster 4, 6 identisch ist.
Das verwendete Ausgangsskalierungsraster 6 kann einmalig für ein bestimmtes Verhältnis der Größe eines Eingangsbilds 2 zu einem Ausgangsbild 8 erzeugt werden. Ein beispielhafter Vorgang zum Erzeugen eines solchen Ausgangsskalierungsrasters 6 ist in 2a bis 2d gezeigt. Dabei wird zunächst das Eingangsskalierungsraster 4 erzeugt, das in seinem Bildseitenverhältnis dem Eingangsbild 2 entspricht (siehe 2a).
Anschließend wird das Eingangsskalierungsraster 4 in seiner Größe auf die Breite, d. h. die Größe in horizontaler Achsrichtung A_H, auf die Größe des Ausgangsbilds 6 skaliert, wie in 2b gezeigt ist. Das entstandene skalierte Eingangsbild 10 entspricht in seinem Bildseitenverhältnis jedoch nach wie vor dem Eingangsbild 4. Das Bildseitenverhältnis oder Zielseitenverhältnis 12 des Ausgangsbilds 6 ist zur Veranschaulichung über das skalierte Eingangsskalierungsraster 10 gelegt.
Das skalierte Eingangsskalierungsraster 10 wird anschließend in der Mitte M geteilt und in der Mitte M werden die Rasterlinien auf die Höhe des Zielseitenverhältnisses 12 angepasst, wie in 2c dargestellt ist. Diese Anpassung nur in der Mitte M des skalierten Eingangsskalierungsrasters 10 führt zu einem transformierten Eingangsskalierungsraster 10', das auf jeder Seite eine Trapezform zeigt. Diese Transformation kann eine perspektivische Transformation sein.
Um nun das transformierte Eingangsskalierungsraster 10' auf das Ausgangsskalierungsraster 6 umzuwandeln, werden nun auch die Kanten der Trapezform des transformierten Eingangsskalierungsrasters 10' auf das Zielseitenverhältnis 12 angepasst.
Dabei wird jeder Punkt P in den beiden Trapezen durch eine geeignete Transformation, z.B. eine bilineare Projektion, auf einen Punkt P' abgebildet. Dies in 2d für eine trapezförmige Hälfte des Eingangsskalierungsrasters 10' dargestellt. Die Abbildung bzw. Projektion des Punktes P auf den Punkt P' wird dabei für jeden Punkt in beiden Trapezhälften des Eingangsskalierungsrasters 10' durchgeführt, um das Ausgangsskalierungsraster 6 zu erzeugen.
Wie in 2e zu sehen ist, zeigt nun das Ausgangsskalierungsraster 6 in der Mitte M denselben Rasterlinienabstand wie das Eingangsskalierungsraster 4, wobei die Rasterlinienabstände ausgehend von der Mitte M zu den Randbereichen in Richtung der horizontalen Achse A_H immer größer werden.
Durch dieses Ausgangsskalierungsraster 6 ist es möglich, ein Ausgangsbild zu erzeugen, das in seinem Bildseitenverhältnis dem verwendeten Display angepasst ist, aber gleichzeitig keine Bildfehler oder Bildverluste zeigt, wie es bei bisherigen Größenveränderungen von Eingangsbildern der Fall war. Der Betrachter sieht in der Mitte dieselben Proportionen und Perspektive, wie es bei dem Eingangsbild 4 der Fall ist, und sieht zu den Randbereichen hin ein gestrecktes Bild, das keinerlei Moire-Effekte oder ähnliche Artefakte aufweist.
Bezugszeichen

1: Bildverarbeitungsvorrichtung
2: Eingangsbild
4: Eingangsskalierungsraster
6: Ausgangsskalierungsraster
8: Ausgangsbild
10: hochskaliertes Eingangsskalierungsraster
10': transformiertes Eingangsskalierungsraster
12: Zielseitenverhältnis
AV: vertikale Bildachse
AH: horizontale Bildachse
M: Mittellinie
P, P': Punkte

Claims

Bildverarbeitungsvorrichtung (1) zum Vergrößern oder Verkleinern eines Eingangsbilds (2), dadurch gekennzeichnet, dass die Bildverarbeitungsvorrichtung (1) dazu eingerichtet ist, das Eingangsbild (2) mit einem Eingangsskalierungsraster (4) zu versehen und das mit dem Eingangsskalierungsraster (4) versehene Eingangsbild (2) auf ein Ausgangsskalierungsraster (6) in Richtung einer ersten Bildachse (Av) zu vergrößern oder zu verkleinern, um ein Ausgangsbild (8) zu erzeugen, wobei das Ausgangsskalierungsraster (6) zu dem Ausgangsbild (8) korrespondiert, und wobei sich die Rasterabstände des Ausgangsskalierungsrasters (6) in der ersten Bildachse (Av) ausgehend von der Mitte (M) der ersten Bildachse (Av) im Vergleich zu den Rasterabständen des Eingangsskalierungsrasters (4) vergrößern oder verkleinern.
Bildverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rasterabstände des Eingangsskalierungsrasters (4) und die Rasterabstände des Ausgangsskalierungsrasters (6) in Richtung der zweiten Bildachse (A_H) gleich sind.
Bildverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rasterabstände des Eingangsskalierungsrasters (4) und des Ausgangsskalierungsrasters (6) in Richtung der ersten Bildachse (Av) einen Mittelbereich aufweisen, in dem die Rastabstände des Eingangsskalierungsrasters (4) den Abständen des Ausgangsskalierungsrasters (6) entsprechen.
Bildverarbeitungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Rasterabstände des Ausgangsskalierungsrasters (6) in der ersten Bildachse (Av) ausgehend von der Mitte (M) der ersten Bildachse (Av) im Vergleich zu den Rasterabständen des Eingangsskalierungsrasters (4) stetig und/oder kontinuierlich vergrößern oder verkleinern.
Bildverarbeitungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildverarbeitungsvorrichtung (1) dazu eingerichtet ist, das Ausgangsskalierungsraster (6) basierend auf einem Größenverhältnis des Eingangsbilds (2) und einem Größenverhältnis des Ausgangsbilds (8) zu erzeugen.
Bildverarbeitungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildverarbeitungsvorrichtung (1) dazu eingerichtet ist, ein Eingangsvideo zu vergrößern oder zu verkleinern, wobei die einzelnen Frames des Eingangsvideos jeweils einem zu vergrößernden oder zu verkleinernden Eingangsbild (2) entsprechen.
Bildverarbeitungsverfahren zum Vergrößern oder Verkleinern eines Eingangsbilds (2), dadurch gekennzeichnet, dass das Bildverarbeitungsverfahren umfasst: Versehen des Eingangsbilds (2) mit einem Eingangsskalierungsraster (4) und Vergrößern oder Verkleinern des mit dem Eingangsskalierungsraster (4) versehenen Eingangsbilds (2) auf ein Ausgangsskalierungsraster (6) in Richtung einer ersten Bildachse (Av), um ein Ausgangsbild (8) zu erzeugen, wobei das Ausgangsskalierungsraster (6) zu dem Ausgangsbild (8) korrespondiert, und wobei sich die Rasterabstände des Ausgangsskalierungsrasters (6) in der ersten Bildachse (Av) ausgehend von der Mitte (M) der ersten Bildachse (Av) im Vergleich zu den Rasterabständen des Eingangsskalierungsrasters (4) vergrößern oder verkleinern.
Bildverarbeitungsverfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Bildverarbeitungsverfahren ein Erzeugen des Ausgangsskalierungsrasters (6) basierend auf einem Größenverhältnis des Eingangsbilds (2) und einem Größenverhältnis des Ausgangsbilds (8) aufweist.
Bildverarbeitungsverfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Erzeugen des Ausgangsskalierungsrasters (6) ein Definieren des Eingangsskalierungsrasters (4) des Eingangsbilds (2), ein Vergrößern oder Verkleinern der Rasterabstände des Eingangsskalierungsrasters (4) in Richtung der ersten und der zweiten Bildachse (Av), so dass das Eingangsskalierungsraster (4) in Richtung der ersten Bildachse (Av) der finalen Größe des Ausgangsbilds (8) entspricht, wobei das Größenverhältnis des Eingangsbilds (2) beibehalten wird, ein Teilen des Eingangsskalierungsrasters (4) in der Mitte (M) der ersten Bildachse (Av), ein Verkleinern oder Vergrößern der Rasterabstände des Eingangsskalierungsrasters (4) in Richtung der zweiten Bildachse (A_H), um einer finalen Größe der zweiten Bildachse (A_H) des Ausgangsbilds (8) zu entsprechen, und ein Anpassen der aus dem Verkleinern oder Vergrößern der Rasterabstände des Eingangsskalierungsrasters (4) in Richtung der zweiten Bildachse (A_H) entstandenen Trapezform auf das finale Größenverhältnis aufweist.
Bildverarbeitungsverfahren nach Anspruch 9, wobei das Verkleinern oder Vergrößern der Rasterabstände des Eingangsskalierungsrasters (4) in Richtung der zweiten Bildachse (A_H) eine perspektivische Transformation aufweist, und/oder wobei das Anpassen der Trapezform eine bilineare Transformation aufweist.