本發(fā)明涉及圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種圖像縮放方法、圖像縮放裝置及電子設(shè)備。

背景技術(shù)：

圖像縮放是指對數(shù)字圖像的大小進行調(diào)整的過程。通過調(diào)整圖像的大小，可以適用于不同的場景或者應(yīng)用場合，獲取較好的視覺效果。在圖像大小調(diào)整是一個非平滑的過程，保證圖像在放大或者縮小后仍然保持較好的圖像質(zhì)量是圖像縮放算法的目標。

在現(xiàn)有的圖像處理軟件中普遍的采用插值的方式對數(shù)字圖像進行放大和縮小。其實質(zhì)是將圖像像素作為采樣點來構(gòu)造連續(xù)的數(shù)學(xué)模型，合理的填充放大后點陣圖像的像素(即曲面插值)。常用的一些插值算法包括：bilinear、bicubic以及l(fā)anczos等。

通常的算法采用水平和垂直方向上兩個一維曲線插值。圖1和圖2分別為bicubic以及l(fā)anczos算法采用的曲線。使用如圖1和圖2所示的曲線可以在圖像縮放過程中，為圖像邊緣帶來銳化效果，保持圖像的質(zhì)量。

在實現(xiàn)本發(fā)明過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)相關(guān)技術(shù)存在以下問題：一方面，在使用圖1和圖2所示的曲率較大的曲線時，若圖像邊緣的梯度角度較小，會在圖像縮放過程中導(dǎo)致這些圖像邊緣嚴重的鋸齒效果。另一方面，若簡單的使用具有較小曲率的曲線則會令其它的圖像邊緣銳度下降，無法保證縮放后圖像的圖像質(zhì)量。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明實施例提供圖像縮放方法、圖像縮放裝置及電子設(shè)備，用以解決現(xiàn)有圖像縮放算法容易導(dǎo)致在圖像邊緣的角度較小時出現(xiàn)明顯的鋸齒效果的問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實施例提供了一種圖像縮放方法。所述方法包括：計算圖像處理窗的屬性，所述屬性包括所述圖像處理窗的梯度以及角度，所述圖像處理窗為具有預(yù)定像素數(shù)量的圖像區(qū)域；確定至少一個縮放濾波曲線，所述縮放濾波曲線具有與所述屬性對應(yīng)的曲率；在所述圖像處理窗中，使用所述縮放濾波曲線。

可選地，所述計算圖像處理窗的屬性，具體包括：通過邊緣檢測算子，計算所述圖像處理窗的水平梯度和垂直梯度；根據(jù)所述水平梯度和垂直梯度計算所述梯度及角度。

可選地，所述梯度通過如下算式計算：g＝|gh|+|gv|；所述角度通過如下算式計算：其中，g為梯度，arg為角度，gh為水平梯度，gv為垂直梯度。

可選地，所述方法還包括：在所述圖像處理窗的梯度大于預(yù)設(shè)閾值時；確定所述圖像處理窗為圖像邊緣。

可選地，所述確定至少一個縮放濾波曲線，具體包括：在所述圖像處理窗為圖像邊緣時，根據(jù)預(yù)定的判斷條件，選擇與所述圖像邊緣對應(yīng)的縮放濾波曲線；所述縮放濾波曲線具有與圖像邊緣的角度相適應(yīng)的曲率；在所述圖像處理窗不為圖像邊緣時，選擇具有初始曲率的預(yù)設(shè)縮放濾波曲線。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實施例還提供了一種圖像縮放裝置。所述裝置包括：屬性計算模塊，用于計算圖像處理窗的屬性，所述屬性包括所述圖像處理窗的梯度以及角度，所述圖像處理窗為具有預(yù)定像素數(shù)量的圖像區(qū)域；縮放濾波曲線選擇模塊，用于確定至少一個縮放濾波曲線，所述縮放濾波曲線具有與所述屬性對應(yīng)的曲率；縮放模塊，用于在所述圖像處理窗中，使用所述縮放濾波曲線。

可選地，所述屬性計算模塊具體用于：通過邊緣檢測算子，計算所述圖像處理窗的水平梯度和垂直梯度；根據(jù)所述水平梯度和垂直梯度計算所述梯度及角度。

可選地，所述梯度通過所述梯度通過如下算式計算：g＝|gh|+|gv|；所述角度通過如下算式計算：其中，g為梯度，arg為角度，gh為水平梯度，gv為垂直梯度。

可選地，所述裝置還包括：邊緣檢測模塊；所述邊緣檢測模塊用于，在所述圖像處理窗的梯度大于預(yù)設(shè)閾值時；確定所述圖像處理窗為圖像邊緣。

可選地，所述縮放濾波曲線模塊具體用于：在所述圖像處理窗為圖像邊緣時，根據(jù)預(yù)定的判斷條件，選擇與所述圖像邊緣對應(yīng)的縮放濾波曲線；所述縮放濾波曲線具有與圖像邊緣的角度相適應(yīng)的曲率；在所述圖像處理窗不為圖像邊緣時，選擇具有初始曲率的預(yù)設(shè)縮放濾波曲線。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實施例還提供了至少一個處理器，以及與所述至少一個處理器通信連接的存儲器；其中，所述存儲器存儲有可被所述至少一個處理器執(zhí)行的指令程序，所述指令程序被所述至少一個處理器執(zhí)行，以使所述至少一個處理器能夠執(zhí)行如上所述的圖像縮放方法。

本發(fā)明實施例中提供的圖像縮放方法及其裝置，能夠根據(jù)圖像的梯度角度自適應(yīng)的調(diào)整濾波曲線，使用合適曲率的濾波曲線進行圖像插值，從而避免因曲率過大導(dǎo)致圖像邊緣出現(xiàn)明顯鋸齒效果的同時也能夠保證圖像邊緣的銳度，取得兩者之間的平衡。

附圖說明

一個或多個實施例通過與之對應(yīng)的附圖中的圖片進行示例性說明，這些示例性說明并不構(gòu)成對實施例的限定，附圖中具有相同參考數(shù)字標號的元件表示為類似的元件，除非有特別申明，附圖中的圖不構(gòu)成比例限制。

圖1為bicubic插值算法的曲線；

圖2為lanczos插值算法的曲線；

圖3為典型的圖像縮放過程示意圖；

圖4為本發(fā)明實施例提供的圖像縮放方法的方法流程圖；

圖5為本發(fā)明另一實施例提供的圖像縮放方法的方法流程圖；

圖6為本發(fā)明實施例提供的電子設(shè)備的結(jié)構(gòu)框圖；

圖7為本發(fā)明實施例提供的圖像縮放裝置的功能框圖；

圖8為本發(fā)明實施例提供的具有平緩曲率的縮放濾波曲線。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

鋸齒效果是圖像縮放過程中常見的人工效應(yīng)。其通常是由于圖像放大過程中需要在不同的相位上插值，插值結(jié)果之間存在較大的差異，過渡不夠平滑所造成的。

“圖像邊緣”(edge)是指圖像局部強度變化最顯著的部分，其表示圖像強度在不連續(xù)處的兩邊具有顯著的差異。其主要存在于圖像的不同目標、目標與背景、不同區(qū)域或者不同色彩之間。通常的，可以使用階躍變化函數(shù)或者線條變化函數(shù)來表示圖像邊緣。圖像邊緣可以用角度和梯度兩個屬性來描述。

對于一般的情況，使用如圖1和圖2所示的濾波曲線進行圖像縮放時，具有銳化圖像邊緣的效果，能夠取得符合使用要求的圖像縮放效果。但上述縮放濾波曲線的曲率較高。若圖像中的水平梯度和垂直梯度之間的夾角較小時，使用這樣的曲線會導(dǎo)致插值結(jié)果相差較大，使得圖像邊緣出現(xiàn)明顯的鋸齒效應(yīng)。

當(dāng)然，使用一些曲率較低的曲線在一定程度上能夠緩解圖像邊緣的鋸齒效應(yīng)，但這樣的插值方式將導(dǎo)致縮放后圖像的清晰度下降，更多的圖像邊緣出現(xiàn)模糊而不利于縮放后圖像的使用。

圖3為典型的圖像縮放的操作示意圖。如圖3所示，待縮放圖像10為點陣圖像(由于通過函數(shù)描述的矢量圖像在縮放過程中不存在失真、變形等圖像顯示效果問題。因此，在此不作討論)，其大小為p×q個像素點。

在本實施例中，使用n×n模板對所述待縮放圖像10進行縮放處理，獲得縮放后圖像20。所述n×n模板表示圖像處理算法的一個最小處理單元，縮放算法中考慮或者涉及的像素點數(shù)量(鄰域)。在圖像處理算法的執(zhí)行過程中，依次對待縮放圖像10的各個像素點使用n×n模板重復(fù)執(zhí)行圖像縮放算法，從而獲得最終的縮放后圖像20。

為陳述簡便，以下以一個bicubic插值為例進行詳細描述：設(shè)待處理圖像10為一個256級灰度圖(即每個像素的取值為0-255)，縮放后圖像20的大小為2p×2q。

典型的圖像縮放過程實際上是對縮放后圖像20的像素矩陣的填充過程。在填充過程中，根據(jù)待縮放圖像10的像素點的值，以確定新的像素矩陣的值(即插值)。

對于縮放后圖像20的像素矩陣中某個點(x，y)，可以取其附近的4×4的鄰域點(xi，yi)，i取1,2,3,4，按照如下公式進行插值計算：

其中，w為bicubic函數(shù)。

重復(fù)執(zhí)行該插值操作，確定縮放后圖像20的像素矩陣中各個像素點的值，直至縮放后圖像20的像素矩陣被填充完畢后，即可獲得縮放后圖像20。

如上所述，使用上述算法進行圖像縮放時，在某些角度較小的圖像邊緣會出現(xiàn)明顯的鋸齒效果。在實際使用過程中，可以通過使用本發(fā)明實施例提供的圖像縮放方法，在保持縮放后圖像清晰度的同時對圖像邊緣獲得較好的抗鋸齒效果。

圖4為本發(fā)明實施例提供的圖像縮放方法。如圖4所示，該方法可以包括如下步驟：

100、計算圖像處理窗的屬性，所述屬性包括所述圖像處理窗的梯度以及角度。

在此，使用“圖像處理窗”來表示上述具有特定大小的模板或者處理單元等圖像縮放算法進行運算時考慮的鄰域，例如是4×4或者3×3的圖像處理窗。這樣的圖像處理窗為具有預(yù)定像素數(shù)量的圖像區(qū)域，對于一個具有特定大小的圖像處理窗或者像素區(qū)域，其具有反映圖像處理窗的像素值變化狀況的梯度以及不同方向上梯度的夾角。

在此，使用“梯度”表示反映整個圖像處理窗的總體梯度。使用“角度”來表示不同方向上的梯度之間的角度。該圖像處理窗的梯度和角度用以描述圖像邊緣的屬性，衡量某個圖像處理窗是否屬于圖像邊緣或者圖像邊緣的性質(zhì)。其具體可以通過任何合適的圖像邊緣檢測算子進行計算。

200、確定至少一個縮放濾波曲線，所述縮放濾波曲線具有與所述屬性對應(yīng)的曲率。通過步驟100計算的屬性可以作為衡量圖像處理窗的量化參數(shù)，步驟200是一個根據(jù)這樣量化參數(shù)對縮放濾波曲線的曲率進行自適應(yīng)調(diào)整的過程。

所述縮放濾波曲線具體可以是任何合適類型的濾波曲線，用以計算像素點的值，填充像素矩陣從而實現(xiàn)圖像的縮放操作，例如bicubic函數(shù)、lanczos函數(shù)等。在另一些實施例中，該縮放濾波曲線還可以是基于現(xiàn)有慣常使用的函數(shù)曲線通過調(diào)節(jié)參數(shù)對曲率進行調(diào)整后獲得，例如如圖8所示的，經(jīng)過調(diào)整后，具有更為平緩曲率的縮放濾波曲線。

在步驟200中，確定縮放濾波曲線的依據(jù)是曲線的曲率，以獲得針對圖像處理窗屬性的更平滑插值結(jié)果。當(dāng)然，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以根據(jù)實際的應(yīng)用需要，根據(jù)更多的篩選規(guī)則來選擇或者確定需要使用的縮放濾波曲線。

300、在所述圖像處理窗中，使用所述縮放濾波曲線。在確定與圖像處理窗對應(yīng)的濾波曲線后，對圖像處理窗使用與屬性相適應(yīng)的曲率的縮放濾波曲線進行像素值的計算。

在本發(fā)明實施例提供的圖像縮放方法中，由于結(jié)合了圖像處理窗的屬性(梯度和角度)作為判斷標準，自適應(yīng)的調(diào)整使用的縮放濾波曲線的曲率，所以避免了在圖像處理窗的夾角較小的情況下，因曲線的曲率過高導(dǎo)致出現(xiàn)嚴重鋸齒效果的問題。而且，由于其是自適應(yīng)的過程，在其它圖像部分或者合適的圖像邊緣中仍然能夠使用較高曲率的縮放濾波曲線，具有銳化效果從而保證這些區(qū)域的清晰度。

上述根據(jù)圖像處理窗屬性自適應(yīng)的選用或者調(diào)整縮放濾波曲線的方式，能夠兼顧圖像的全局縮放效果，避免因過分強調(diào)銳化而導(dǎo)致圖像邊緣的出現(xiàn)明顯的鋸齒效果，使得縮放后圖像20的質(zhì)量顯著提升。

以下以常用的邊緣檢測算法-索貝爾(sobel)算子為例，詳細描述本發(fā)明實施例提供的圖像縮放方法的圖像處理窗屬性計算過程。

如圖5所示，所述圖像處理窗屬性計算過程可以包括：

510：使用sobel算法模板計算圖像處理窗水平方向的水平梯度gh和垂直方向的垂直梯度gv。

其中，對于某個像素點(x，y)，其水平梯度gh(x,y)以及垂直梯度梯度gv(x,y)分別為：

gv(x,y)＝(i(x-1,y+1)+2×i(x,y+1)+i(x+1,y+1))-(i(x-1,y-1)+2×i(x,y-1)+i(x+1,y-1))；

gh(x,y)＝(i(x+1,y-1)+2×i(x+1,y)+i(x+1,y+1))-(i(x-1,y-1)+2×i(x-1,y)+i(x-1,y+1))。

520：根據(jù)水平梯度gh和垂直梯度gv，分別計算總的梯度強度g以及角度arg?？蛇x地，具體可以通過如下算式計算：g＝|gh|+|gv|；

本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，在另一些實施例中，還可以通過其它合適的運算方法來確定圖像處理窗的梯度或者角度，例如可以通過算式：來計算確定總的梯度強度g。在計算過程中，目標在于確定用以描述圖像處理窗的梯度和角度等可量化的屬性。

請繼續(xù)參閱圖5，在確定所述圖像處理窗的梯度和角度后，可以通過如下方法具體的確定使用的濾波縮放曲線。

530：判斷梯度強度g是否大于預(yù)設(shè)閾值。若是執(zhí)行步驟540，若否則執(zhí)行步驟531。

531：選擇使用具有初始曲率的縮放濾波曲線curvedefault。

540：判斷角度arg是否小于預(yù)設(shè)的第一角度，若是執(zhí)行步驟541，若否執(zhí)行步驟550。

541：選擇使用具有第一曲率的縮放濾波曲線curve1。

550：判斷角度arg是否小于預(yù)設(shè)的第二角度，若是執(zhí)行步驟551，若否執(zhí)行步驟560。

551：選擇使用具有第二曲率的縮放濾波曲線curve2。

560：判斷角度arg是否小于預(yù)設(shè)的第三角度，若是執(zhí)行步驟561。

在本實施例中，由于計算獲得的角度arg既可能是銳角夾角，也可能是鈍角夾角(取決于水平梯度和垂直梯度兩者的方向關(guān)系)。因此，在進行判斷的過程中，需要添加適應(yīng)于鈍角夾角的判斷條件。亦即，對于每個角度arg判斷步驟而言(如步驟440、450和460)，其應(yīng)該包括如下的兩個判斷條件：

1)：角度arg的絕對值是否小于預(yù)設(shè)角度argth

2)：角度arg與pi/2(即對應(yīng)90°的弧度)之差的絕對值是否小于預(yù)設(shè)角度argth。

兩個判斷條件之間為“或”的關(guān)系，在滿足任意一個的情況下可以認為角度arg小于預(yù)設(shè)角度(如預(yù)設(shè)的第一角度、第二角度或者第三角度)。

561：選擇使用具有第三曲率的縮放濾波曲線curve3。

……

在本實施例中，步驟510中根據(jù)預(yù)設(shè)的閾值，衡量圖像處理窗的梯度強度是否屬于圖像邊緣(與sobel算法的思想類似)。若不屬于圖像邊緣，通?？梢哉J為不需要對縮放濾波曲線進行調(diào)整而可以直接使用初始設(shè)置的縮放濾波曲線。

在確定圖像處理窗屬于圖像邊緣后，才進一步的進入后續(xù)的曲率自適應(yīng)調(diào)整過程。其后的選擇步驟屬于選擇最優(yōu)曲率的過程，通過將角度劃分為多個區(qū)間，令每個區(qū)間與一個縮放濾波曲線對應(yīng)的方式來完成。步驟560以后還可以根據(jù)實際需要設(shè)置更多或者設(shè)置更少的區(qū)間，設(shè)置對應(yīng)的判斷步驟。在一些實施例中，若所述角度arg大于一定的角度時，也可以選擇使用具有初始曲率的縮放濾波曲線。亦即當(dāng)角度arg在全部角度判斷步驟中均為判斷為否時，則執(zhí)行步驟531。

可選地，還可以使用其它不同的判斷條件或者判斷策略等，完成上述尋優(yōu)的目標(確定最優(yōu)曲率)。

在本發(fā)明實施例中，具體可以根據(jù)實際情況的需要，調(diào)試或者實驗后確定具體需要劃分的區(qū)域數(shù)量，各個區(qū)域?qū)?yīng)的縮放濾波曲線的曲率。

可選地，所述縮放濾波曲線可以是基于同一個函數(shù)曲線，通過調(diào)節(jié)參數(shù)調(diào)節(jié)獲得，例如對于bicubic函數(shù)曲線w(x)，可以簡單的令x′＝mx，通過調(diào)節(jié)m獲得所需曲率的函數(shù)曲線w(x′)。

上述的方法實施例提供的圖像縮放處理過程具體可以在任何合適的，具有邏輯運算能力的電子計算平臺上實現(xiàn)。圖6為本發(fā)明實施例提供的，可以執(zhí)行所述圖像縮放處理過程的電子設(shè)備。

如圖6所示，該電子設(shè)備包括：一個或多個處理器610、存儲器620，圖6中以一個處理器610為例。在一些實施例中，其還可以包括：輸入裝置和輸出裝置。

處理器、存儲器、輸入裝置和輸出裝置可以通過總線或者其他方式連接，圖6中以通過總線連接為例。

存儲器620作為一種非易失性計算機可讀存儲介質(zhì)，可用于存儲非易失性軟件程序、非易失性計算機可執(zhí)行程序以及模塊。處理器610通過運行存儲在存儲器620中的非易失性軟件程序、指令以及模塊，從而執(zhí)行所述圖像縮放方法。

存儲器620可以包括存儲程序區(qū)和存儲數(shù)據(jù)區(qū)，其中，存儲程序區(qū)可存儲操作系統(tǒng)、至少一個功能所需要的應(yīng)用程序；存儲數(shù)據(jù)區(qū)可存儲根據(jù)圖像縮放方法的使用所創(chuàng)建的數(shù)據(jù)等。此外，存儲器620可以包括高速隨機存取存儲器，還可以包括非易失性存儲器，例如至少一個磁盤存儲器件、閃存器件、或其他非易失性固態(tài)存儲器件。在一些實施例中，存儲器620可選包括相對于處理器610遠程設(shè)置的存儲器，上述網(wǎng)絡(luò)的實例包括但不限于互聯(lián)網(wǎng)、企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)、局域網(wǎng)、移動通信網(wǎng)及其組合。

輸入裝置可接收輸入的數(shù)字或字符信息，以及產(chǎn)生與圖像縮放方法的用戶設(shè)置以及功能控制有關(guān)的鍵信號輸入。輸出裝置可包括顯示屏等顯示設(shè)備。所述一個或者多個模塊存儲在所述存儲器620中，當(dāng)被所述一個或者多個處理器610執(zhí)行時，執(zhí)行上述任意方法實施例中的圖像縮放方法。

本發(fā)明實施例還進一步的提供了一種圖像縮放裝置。圖7為本發(fā)明實施例提供的圖像縮放裝置的功能框圖。所述圖像縮放裝置具有若干程序功能模塊，可以存儲在如圖6所示的電子設(shè)備的存儲器中，供處理器調(diào)用而從執(zhí)行如上方法實施例揭露的圖像縮放方法。

如圖7所示，所述圖像縮放裝置可以包括：屬性計算模塊100，縮放濾波曲線選擇模塊200以及縮放模塊300。

其中，所述屬性計算模塊100用于計算圖像處理窗的屬性。所述屬性包括所述圖像處理窗的梯度以及角度。所述縮放濾波曲線選擇模塊200用于確定至少一個縮放濾波曲線，所述縮放濾波曲線具有與所述屬性對應(yīng)的曲率。所述縮放模塊300用于在所述圖像處理窗中，使用所述縮放濾波曲線。

可選地，請繼續(xù)參閱圖7，所述圖像縮放裝置還可以進一步的包括一個邊緣檢測模塊400。所述邊緣檢測模塊400用于在所述圖像處理窗的梯度大于預(yù)設(shè)閾值時，確定所述圖像處理窗為圖像邊緣。

在另一實施例中，所述屬性計算模塊100，縮放濾波曲線選擇模塊200以及縮放模塊300還可以進一步的用于實現(xiàn)上述方法實施例中揭露的圖像縮放方法中的一個或者多個步驟。

例如，所述屬性計算模塊100具體可以用于：通過邊緣檢測算子，計算所述圖像處理窗的水平梯度和垂直梯度；根據(jù)所述水平梯度和垂直梯度計算所述圖像處理窗的梯度及角度。

所述縮放濾波曲線模塊200具體可以用于：根據(jù)預(yù)定的判斷條件，選擇與所述圖像邊緣對應(yīng)的縮放濾波曲線；所述縮放濾波曲線具有與圖像邊緣的角度相適應(yīng)的曲率。

應(yīng)當(dāng)說明的是，該裝置實施例與方法實施例基于相同的發(fā)明構(gòu)思。因此，方法實施例中的相應(yīng)內(nèi)容同樣適用于裝置實施例，此處不再詳述。

本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該還可以進一步意識到，結(jié)合本文中所公開的實施例描述的示例性的圖像縮放方法，能夠以電子硬件、計算機軟件或者二者的結(jié)合來實現(xiàn)，為了清楚地說明硬件和軟件的可互換性，在上述說明中已經(jīng)按照功能一般性地描述了各示例的組成及步驟。這些功能究竟以硬件還是軟件方式來執(zhí)行，取決于技術(shù)方案的特定應(yīng)用和設(shè)計約束條件。

本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對每個特定的應(yīng)用來使用不同方法來實現(xiàn)所描述的功能，但是這種實現(xiàn)不應(yīng)認為超出本發(fā)明的范圍。所述的計算機軟件可存儲于計算機可讀取存儲介質(zhì)中，該程序在執(zhí)行時，可包括如上述各方法的實施例的流程。其中，所述的存儲介質(zhì)可為磁碟、光盤、只讀存儲記憶體或隨機存儲記憶體等。

以上所述僅為本發(fā)明的實施方式，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍內(nèi)。