專利名稱：一種基于邊界檢測的圖像插值方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及信息圖像處理方法技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種基于邊界檢 測的圖像插值方法。
技術(shù)背景插值在圖像處理等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，現(xiàn)有的插值的方法有很多，硬件代價最低的種類有選取最近點(Nearest)和雙線性(Bilinear interpolation)插值方法等等。然而，選取最近點的方法會引入過多的 高頻成分，直觀表現(xiàn)為畫面"塊化"；線性插值方法的低通效應(yīng)過于 嚴重，直觀表現(xiàn)為畫面"模糊"，尤其是放大比例超過兩倍時，基本 無法接受。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種基于邊界檢測的圖像插值方法，主要 用于解決上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，在保持硬件代價基本不變的前 提下，使得畫面效果較直接取最近點或雙線性內(nèi)插方法都有明顯改 善。位解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的 一種基于邊界檢測的圖像插值方法，其特征是該方法步驟是A先根據(jù)條件檢測是否有邊界存在；B完成所有邊界檢測后，再根據(jù)不跨邊界的原則進行插值。所述步驟A中根據(jù)相鄰像素亮度差值的絕對值是否大于邊界檢測函數(shù)判決是否存在邊界。所述步驟A中進一步包括Al假設(shè)4個原圖相鄰像素組成的柵格ABCD，各邊中點連線上可 能存在E0， FO， G0， H0四條邊界；A2每條邊界是否存在的判別條件是相鄰兩像素亮度差值的絕對 值是否大于邊界檢測函數(shù)；所述步驟B進一步包括全部邊界檢測完成后，根據(jù)邊界位置確定采取不同的插值方式， 若目標像素P位于區(qū)域AEFO， EB0G， F0CH， OGHD中的AEFO區(qū)域，貝U:(1) 當(dāng)邊界E0和F0均存在，則目標像素P直接取最近點A原 像素值P 二 A;(2) 當(dāng)邊界E0和F0中僅一條存在，設(shè)為E0，且E0延長線H0 也存在，則P由原像素A和C插值得出，其中Sx和Sy分別為P到 AC, AB邊的距離，P = Sy * C + (l-Sy) * A;(3) 當(dāng)邊界EO存在，但F0， H0均不存在，則P由A， C， D組成的平面插值得出，P = (A-C)*(l-Sy) + (D-C) * Sx + C;(4) 當(dāng)所有四條邊界均不存在，采用原始的雙線性插值，P = Sx*Sy*D + Sx*(l-Sy)*B + (1-Sx)*Sy*C + (1-Sx)*(l-Sy)*A。 所述步驟B中進一步包括當(dāng)原圖柵格被劃分為類型(1)和類型(3)的情況，且P位于三角形AEF內(nèi)時采用類型(1)方式插值，其它區(qū)域均由BDC三點所確定的平面插值得出。所述步驟B中進一步包括當(dāng)類型(1)在原圖柵格中不止一處，則按類型(1)插值。藉由上述技術(shù)方案，本發(fā)明的優(yōu)點在于本發(fā)明方法先檢測可能的邊界，再根據(jù)不同的邊界位置采取不同 的插值方式。插值的原則是，決不同時采用邊界兩側(cè)的點插值，因為 邊界的存在代表此處有高頻成分需要保留，跨過邊界插值會導(dǎo)致邊界 模糊。因此，使用本發(fā)明方法在與雙線性插值硬件代價相當(dāng)?shù)那疤嵯?較好的平衡圖像清晰度和低通濾波恢復(fù)的要求。


圖1是本發(fā)明方法中原圖像素柵格ABCD的邊界結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本發(fā)明方法中邊界檢測函數(shù)的曲線示意圖，橫軸為相鄰像 素中較小者，縱軸為二者差值的絕對值；圖3是本發(fā)明方法中插值類型(1)，取最近點；圖4是插值類型(2)，兩點內(nèi)插； 圖5是插值類型(3)，三點平面內(nèi)插； 圖6是插值類型(4)，四點雙線性內(nèi)插； 圖7是本發(fā)明方法中邊界劃分的一種改進類型；圖8時本發(fā)明方法中不適合圖7所示類型的改進類型。
具體實施方式
本發(fā)明提供了一種基于邊界檢測的圖像插值方法，該方法步驟是A先根據(jù)條件檢測是否有邊界存在；B完成所有邊界檢測后，再根據(jù)不跨邊界的原則進行插值。以下請參閱圖1到圖8，結(jié)合一具體實施例來進一步介紹本發(fā)明 方法第一步是檢測邊界。圖1表示4個原圖相鄰像素組成的柵格ABCD，本發(fā)明假定其各 邊中點連線上可能存在4條邊界，即EO， FO， GO， HO。每條邊界 是否存在的判別條件是相鄰兩像素亮度差值的絕對值是否滿足一定 條件(即IA-BI判別EO是否存在，其他類推)。每條邊界是否存在的 判別條件是相鄰兩像素亮度差值的絕對值是否大于邊界檢測函數(shù)。根據(jù)人眼辨別力特點，對于亮暗敏感，而對于亮和更亮不敏感， 圖2中縱軸為相鄰像素差值的絕對值判別限，大于該限(斜線圖案區(qū) 域)即存在邊界，否則不存在(空白區(qū)域)；橫軸為兩相鄰像素中的 較小者?？刹捎弥本€(代價較小)或拋物線(精度較高)來擬合該曲線， 視要求而定。如采用直線模擬，只需將圖2中AB線段連接即可；A， B兩點可以確定直線方程。如釆用二次拋物線p(X-XQ)2+q，則共有P， q， xo三個待定參數(shù)。A， B點可以產(chǎn)生2個方程；根據(jù)檢測曲線的單調(diào)遞增趨勢，X。必須是非正數(shù)，可以事先設(shè)定Xo值，則2個方程剛 好解出p， q。第二步是全部邊界檢測完成后，即根據(jù)邊界位置采取不同的插值方式，共有4種類型。目標像素P可能位于圖1中的4個區(qū)域之一，即AEFO， EBOG， FOCH， OGHD。以圖3中位于AEFO中為例。類型(1)，如圖3，邊界EO和FO均存在，則目標像素P直接 取最近點A原像素值(Nearest)。P = A類型(2)，如圖4，若邊界EO和FO中僅一條存在，設(shè)為EO， 如EO延長線HO也存在，則P由原像素A和C插值得出，其中Sx 和Sy分別為P到AC， AB邊的距離(以ABCD邊長為1單位)。P = Sy*C + (l-Sy)*A類型(3)，如圖5，若EO存在，但FO， HO均不存在，則P由 A， C， D組成的平面插值得出。數(shù)學(xué)公式為 P = (A-C)*(l-Sy) + (D-C) * Sx + C類型(4)，如圖6，所有四條邊界均不存在，采用原始的雙線性 插值。P = Sx*Sy*D + Sx*(l-Sy)*B + (l-Sx)*Sy*C + (l-Sx)*(l-Sy)*A另外，對于原圖柵格被劃分為類型(1)和類型(3)的情況，如 圖1 (即邊界GO和HO均不存在)，考慮到這很有可能代表原圖中有斜邊界存在(比如方向由B到C的斜邊界)，為減少曲邊形狀EBDCFO 造成的鋸齒效應(yīng)，可以改進劃分為圖7，僅當(dāng)P位于三角形AEF內(nèi) 時采用類型(1)，其他區(qū)域(占ABCD總面積7/8)均由BDC三點 所確定的平面插值得出。但是，若類型(1)在原圖柵格中不止一處，如圖8，則圖7所 示改進并不合適，因這種情況并不能推斷有可能存在斜線邊界，仍應(yīng) 按圖1所示方法處理。以上所述插值方式在硬件代價上與雙線性插值相當(dāng)，只需相鄰兩 行像素，乘法器數(shù)目也不必增加。但在插值過程中，以檢測的方式自 適應(yīng)的查找邊界，在不跨過邊界的前提下根據(jù)位置不同進行不同類型 的處理，既有保留高頻分量(類型l)，也有低通濾波器(類型2， 3， 4)，效果較直接取最近點或雙線性內(nèi)插都有明顯改善。
權(quán)利要求
1. 一種基于邊界檢測的圖像插值方法，其特征是該方法步驟是A先根據(jù)條件檢測是否有邊界存在；B完成所有邊界檢測后，再根據(jù)不跨邊界的原則進行插值。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于邊界檢測的圖像插值方法，其特 征是所述步驟A中根據(jù)相鄰像素亮度差值的絕對值是否大于邊界檢 測函數(shù)判決是否存在邊界。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于邊界檢測的圖像插值方法，其特 征是所述步驟A中進一步包括-Al假設(shè)4個原圖相鄰像素組成的柵格ABCD，各邊中點連線上可 能存在E0， F0， G0， HO四條邊界;A2每條邊界是否存在的判別條件是相鄰兩像素亮度差值的絕對 值是否大于邊界檢測函數(shù)；所述步驟B進一步包括全部邊界檢測完成后，根據(jù)邊界位置確定采取不同的插值方式， 若目標像素P位于區(qū)域AEFO， EB0G， F0CH， 0GHD中的AEF0區(qū)域，則:(1) 當(dāng)邊界E0和F0均存在，則目標像素P直接取最近點A原 像素值P = A;(2) 當(dāng)邊界E0和F0中僅一條存在，設(shè)為E0，且EO延長線HO 也存在，則P由原像素A和C插值得出，其中Sx和Sy分別為P到 AC， AB邊的距離，P = Sy * C + (l-Sy) * A;(3) 當(dāng)邊界E0存在，但F0， H0均不存在，則P由A, C， D組 成的平面插值得出，P = (A-C)*(l-Sy) + (D-C) * Sx + C;(4) 當(dāng)所有四條邊界均不存在，采用原始的雙線性插值，P = Sx*Sy*D + Sx*(l-Sy)*B + (1-Sx)*Sy*C + (1-Sx)*(l_Sy)*A。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于邊界檢測的圖像插值方法，其特 征是所述步驟B中進一步包括當(dāng)原圖柵格被劃分為類型(1)和類 型(3)的情況，且P位于三角形AEF內(nèi)時采用類型(1)方式插值， 其它區(qū)域均由BDC三點所確定的平面插值得出。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于邊界檢測的圖像插值方法，其特 征是所述步驟B中進一步包括當(dāng)類型(1)在原圖柵格中不止一處， 則按類型(1)插值。
全文摘要
本發(fā)明涉及信息圖像處理方法技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種基于邊界檢測的圖像插值方法。該方法步驟是A先根據(jù)條件檢測是否有邊界存在；B完成所有邊界檢測后，再根據(jù)不跨邊界的原則進行插值。通過本發(fā)明方法，在保持硬件代價基本不變的前提下，使得畫面效果較直接取最近點或雙線性內(nèi)插方法都有明顯改善。
文檔編號G06T5/00GK101271571SQ200710038249
公開日2008年9月24日 申請日期2007年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月21日
發(fā)明者寅 黃 申請人:智多微電子(上海)有限公司