TWI462578B - 超解析度數位縮放方法及裝置 - Google Patents

Description

超解析度數位縮放方法及裝置

本發明係大致有關在沒有光學縮放功能的相機中改善數位縮放期間的影像品質。

照相機中之光學縮放必須平移一透鏡以便將影像放大。在諸如無線電話及個人數位助理(Personal Digital Assistant；簡稱PDA)中通常包含的相機等的低階相機中，透鏡不移動。為了提供類似縮放的功能，使用了數位縮放，其中諸如影像的一部分被裁切，且簡單地將其餘的影像放大，以便填滿影像螢幕。如我們所了解的，雖然數位縮放模擬光學縮放所產生的放大，但是其影像品質比光學縮放差。

一方法包含下列步驟：接收對一相機中之數位縮放的一使用者選擇；以及於回應時，自動地產生複數個影像。該等影像被以數位方式縮放，然後被重疊，以便以對使用者透通之方式產生較佳的數位縮放影像。

可使用超解析度進行該重疊。該相機可被包含在無線電話、個人數位助理(PDA)、或沒有光學縮放功能的其他裝置中。如有需要，在縮放影像之前，可移動每一影像的一部分，以便呈現各別的被裁切影像(cropped image)，並以數位方式縮放該等被裁切影像。

在另一觀點中，一裝置包含一成像器、連接到該成像器而自該成像器接收信號之一處理器、以及承載指令且該處理器可存取之一電腦可讀取的媒體。該等指令使該處理器回應一預定的使用者命令而執行下列步驟：自動地產生至少兩個影像，並數位方式縮放每一影像，而呈現各別的被縮放之影像。該等指令亦可使該處理器將該等被縮放之影像相互重疊，以便呈現一經過修改的被縮放之影像。

在又一觀點中，一裝置包含一成像器、一顯示器、以及組態被設定成在該顯示器上呈現其中包含至少兩個重疊影像的一經過修改的數位縮放影像之一處理器。

首先請參閱第1圖，圖中示出一裝置10，該裝置10可包含諸如一電荷耦合元件(Charge-Coupled Device；簡稱CCD)等的一成像器12、以及自成像器12接收影像信號之一處理器14。處理器14可存取諸如(但不限於)抽取式或非抽取式固態記憶體、磁碟記憶體等的一電腦可讀取的儲存媒體16。可將第2圖所示之邏輯實施為媒體16中之電腦指令，該等電腦指令可被處理器14執行，以便根據將於下文中述及之原理而在一顯示器18上呈現以數位方式縮放之影像。

可將裝置10實施為無線電話、個人數位助理(PDA)、或具有一可攜式外殼20之其他可攜式裝置，而在一實施例中，顯示器18可以鉸鏈轉動之方式被耦合到一基座22。基座22可承載諸如一電話按鍵組等的一輸入元件24、以及一或多個控制元件26，該輸入元件或該一或多個控制元件被操縱時將產生將被傳送到處理器14之輸入信號。可被輸入的使用者命令中之一使用者命令是一“數位縮放”命令。裝置10可能沒有光學縮放功能。一無線電話接收機28亦可被包含在裝置10中。

現在請參閱第2圖，在步驟30中，自使用者接收諸如一數位縮放命令的一預定命令。例如，可操縱控制元件26而產生該命令。在步驟32中，於回應時，諸如在接收到該命令後的幾秒鐘內自動迅速地連續自成像器12擷取複數個影像。係以對使用者透通之方式自動地進行該操作。

在某些實施例中，在步驟34中，搬動每一影像的一部分，以便呈現一被裁切的影像。在步驟36中，以藉由諸如放大剩餘像素以填滿原始影像區域，而以數位方式縮放該等被裁切的影像。然後，在步驟38中，藉由將該等被縮放之影像晃重疊之方式合併該等被縮放之影像，以便呈現具有比任何來源影響的解析度高的解析度之一經過修改的被縮放之影像。在一實施例中，可使用在諸如美國專利6,208,765及7,218751中揭示的那些原理等的超解析度原理以執行該重疊，本發明特此引用該等專利以供參照。在步驟40中，在該顯示器上顯示該經過修改的被縮放之影像。

如我們所了解的，如果使用要求各連續影像間之相對移動的超解析度技術，則在使用者手持相機時將發生的無可避免之手移動可滿足該要求，因而在幾秒鐘內連續地產生各別稍微不同的一些影像。如果需要移動計算，則可採用移動估計演算法。例如，一簡單的演算法可利用每一影像中除了在該影像內的相對位置之外其值實質上保持不變的一些像素組來估計移動，其中係自該等像素組在各影像中之移動而直接推導出移動向量(motion vector)。該等重疊技術可將貝氏(Bayesian)或卡門(Kalmam)濾波技術用來呈現最後的經過修改的被縮放之影像。

前文所述之處理器14可以近似即時之方式執行該超解析度處理，或者可將在步驟32中被拍攝且在步驟34中被裁切的該等影像儲存在媒體16中，且於稍後被下載到一個人電腦等的裝置，以便在離線狀態下執行後續的步驟，而呈現最後的經過修改之高解析度影像，且隨即可列印或在諸如個人電腦螢幕或電視的大型顯示器上顯示該最後的經過修改之高解析度影像。

雖然本說明書中已示出且詳細地說明該特定的“超解析度數位縮放”技術，但是我們應可了解：本發明所包含的主題只受申請專利範圍的限制。

10．．．裝置

12．．．成像器

14．．．處理器

16．．．電腦可讀取的儲存媒體

18．．．顯示器

20．．．外殼

22．．．基座

24．．．輸入元件

26．．．控制元件

28．．．無線電話接收機

若參照各附圖，將可對本發明在結構及操作上的細節有最佳的了解，在該等附圖中，相同的代號參照到類似的部分，其中：

第1圖是可採用本發明的原理的一非限制性裝置之一透視圖，其中係以示意之方式示出某些組件；以及

第2圖是根據本發明的非限制性邏輯之一流程圖。

Claims (25)

1. 一種超解析度數位縮放方法，包含下列步驟：接收對一相機中之數位縮放的一使用者選擇；在無進一步使用者輸入下，回應在該相機中之數位縮放的該使用者選擇，而藉由在收到該相機中之數位縮放的該使用者選擇數秒內緊接地的自動地捕捉影像而以對使用者透通之方式自動地產生複數個影像；以數位方式縮放至少某些原始影像的至少一些部分，每一原始影像原始區域，藉由從個別的原始影像中移除每一原始影像的各別部份以呈現該原始影像之各別的被裁切影像，且放大在該被裁切影像中的剩餘像素以填入等同於該原始區域之大小的區域；以及重疊至少某些被裁切影像，以便以對使用者透通之方式產生一較佳的數位縮放影像。
2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中係使用超解析度進行該重疊動作。
3. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該相機被包含在一無線電話中。
4. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該相機被包含在一個人數位助理(PDA)中。
5. 一種超解析度數位縮放裝置，包含：一成像器；連接到該成像器而自該成像器接收信號之一處理器；以及 該處理器可存取且承載指令之一電腦可讀取的媒體，該等指令使該處理器回應一預定的使用者命令而執行下列步驟：自動地產生至少兩個影像；以數位方式縮放每一影像，而呈現各別的被縮放之影像；以及將該等被縮放之影像相互重疊，以便呈現一經過修改的被縮放之影像。
6. 如申請專利範圍第5項之裝置，包含：一顯示器，該處理器在該顯示器上顯示該經過修改的被縮放之影像。
7. 如申請專利範圍第5項之裝置，其中該裝置沒有光學縮放的功能。
8. 如申請專利範圍第5項之裝置，其中該成像器是一電荷耦合元件(CCD)。
9. 如申請專利範圍第5項之裝置，其中該裝置被實施為一無線電話。
10. 如申請專利範圍第5項之裝置，其中該裝置被實施為一個人數位助理(PDA)。
11. 如申請專利範圍第5項之裝置，其中該預定的使用者命令是一縮放命令。
12. 如申請專利範圍第5項之裝置，其中該等指令使該處理器在以數位方式縮放影像之前先裁切每一影像。
13. 一種超解析度數位縮放裝置，包含： 一成像器；一顯示器；以及一處理器，其重疊得自來自該成像器之信號之至少兩個影像以從該至少兩個影像呈現一經過修改的數位縮放影像，該經過修改的縮放影像具有高於該至少兩個影像的解析度；且該處理器將該經過修改的數位縮放影像發送至電腦儲存器或至該顯示器，其中該處理器回應於輸入至該裝置的數位縮放指令的接收而呈現該經過修改的縮放影像。
14. 如申請專利範圍第13項之裝置，其中係使用超解析度重疊該至少兩個影像。
15. 如申請專利範圍第13項之裝置，其中該裝置沒有光學縮放的功能。
16. 如申請專利範圍第13項之裝置，其中該成像器是一電荷耦合元件(CCD)。
17. 如申請專利範圍第13項之裝置，其中該裝置被實施為一無線電話。
18. 如申請專利範圍第13項之裝置，其中該裝置被實施為一個人數位助理(PDA)。
19. 如申請專利範圍第13項之裝置，其中該處理器係使用貝爾圖以呈現該經過修改的縮放影像。
20. 一種超解析度數位縮放裝置，包含：一成像器；一顯示器；以及 一處理器，其配置為存取指令以配置該處理器用於結合得自來自該成像器之信號之至少兩個影像以從該至少兩個影像呈現一經過修改的數位縮放影像，該經過修改的縮放影像具有至少高於該兩個影像之一的解析度；且該處理器當在存取指令時，被配置為用於將該經過修改的數位縮放影像發送至電腦儲存器或至該顯示器，其中當執行該指令時，該處理器回應於輸入至該裝置的數位縮放指令的接收而呈現該經過修改的縮放影像。
21. 如申請專利範圍第20項之裝置，其中係使用超解析度重疊該至少兩個影像。
22. 如申請專利範圍第20項之裝置，其中該裝置沒有光學縮放的功能。
23. 如申請專利範圍第20項之裝置，其中該成像器是一電荷耦合元件(CCD)。
24. 如申請專利範圍第20項之裝置，其中該裝置被實施為一無線電話。
25. 如申請專利範圍第20項之裝置，其中該裝置被實施為一個人數位助理(PDA)。