CN101615288A - 用于像素内插的设备、方法和计算机可读记录介质 - Google Patents

Abstract

公开了用于像素内插的设备及方法以及计算机可读记录介质。用于将图像转换到预定分辨率的像素内插设备包括：第一内插部分，被配置用于通过利用多个第一基准像素的像素值以及该多个第一基准像素与第一内插像素之间的距离而执行高阶内插来计算第一内插像素值；第二内插部分，被配置用于通过利用多个第二基准像素的像素值、第二基准像素的边缘梯度、以及第二基准像素与第二内插像素之间的距离而执行加权内插来计算第二内插像素值；过冲区域检测部分，被配置用于检测图像中的过冲区域；以及内插像素选择部分，被配置用于根据过冲区域检测部分的检测结果来确定是执行高阶内插还是执行加权内插。

Description

用于像素内插的设备、方法和计算机可读记录介质

技术领域

在此讨论的实施例涉及用于像素内插的技术，通过该技术将图像转换到预定分辨率。

背景技术

近年来，随着数字广播的推广，已经存在对更大更薄的显示器的需求。响应于这种需求，诸如液晶显示器和等离子显示器等的平板显示器被开发并且正在激增。在平板显示器中，由于像素数量是根据面板而固定的，因此在输入图像和面板分辨率不同的情况下必须执行分辨率转换和生成内插像素。

根据“Handbook of Image Analysis(Revised Edition)”(SupervisingEditors，Mikio Takagi，Haruhisa Shimoda，2004年9月10日，University ofTokyo Press)，存在诸如最邻近内插方法、双线性内插方法和三次卷积方法等的像素内插方法，其中，最邻近内插方法使用最接近于内插像素的基准像素作为内插像素值，双线性内插方法通过使用在内插像素周围的四个点的像素值并利用加权相加的距离来计算内插像素值，三次卷积方法通过使用在内插像素周围的四个点的像素值并利用加权距离来计算内插像素值。

在日本公开专利公报2005-107437中通过以下方式来计算内插像素值：根据邻近像素差提取锐边区域，针对该锐边区域执行双线性像素内插，针对其它区域执行三次卷积，并将针对边界区域的通过三次卷积而获得的加权内插像素值与通过双线性像素内插而获得的加权内插像素值相加。在日本公开专利公报2004-96715中通过以下方式来执行像素内插：根据图像的颜色数量、图像的边缘强度或图像的锐度来选择诸如最邻近内插方法或三次卷积方法等的像素内插方法。在日本公开专利公报2002-101296中通过以下方式来执行像素内插：使用双线性内插函数作为一个内插函数，并使用三次卷积函数作为另一内插函数。在日本公开专利公报2000-151990中通过以下方式来执行像素内插：在颜色为肤色或天蓝色的情况下使用双线性内插，在其它情况下使用三次卷积。

发明内容

根据本发明的一方面，提供了一种用于将图像转换到预定分辨率的像素内插设备，该设备包括：第一内插部分，被配置用于通过使用多个第一基准像素的像素值以及多个第一基准像素与第一内插像素之间的距离而执行高阶内插来计算第一内插像素值；第二内插部分，被配置用于通过使用多个第二基准像素的像素值、第二基准像素的边缘梯度以及第二基准像素与第二内插像素之间的距离而执行加权内插来计算第二内插像素值；过冲(overshoot)区域检测部分，被配置用于检测图像中的过冲区域；以及内插像素选择部分，被配置用于根据过冲区域检测部分的检测结果来确定是执行高阶内插还是执行加权内插。

借助于在权利要求中具体指出的元素和组合将会实现和达到本发明的目的和优点。

应当理解，上述的一般描述和下面的详细描述均是示例性的和说明性的，而不是对所要求保护的本发明的限定。

附图说明

图1是示出了根据本发明的第一实施例的像素内插设备的配置的示意图；

图2A-2C示出了边缘检测滤波器的示例；

图3A和3B示出了边缘梯度检测滤波器的示例；

图4是用于描述根据本发明的实施例的在利用锐化双线性内插处理来计算内插像素的像素值时使用的值的示意图；

图5是示出了根据本发明的实施例的通过执行锐化双线性内插处理而使边缘变陡的方法的示意图；

图6是示出了将边缘梯度的绝对值变换成边缘梯度的变换值的示例的示意图；

图7是示出了像素值的示例的示意图；

图8是示出了根据本发明的第二实施例的像素内插设备的配置的示意图；

图9是示出了根据本发明的实施例的通过执行锐化双线性内插处理来减少边缘中的锯齿(jaggy)的方法的示意图；以及

图10是示出了根据本发明的第三实施例的像素内插设备的配置的示意图。

具体实施方式

最邻近内插方法并不是根据多个内插基准像素来计算内插像素值，而是根据最接近于内插像素位置的内插基准像素来获得内插像素值。因此，尽管用于执行该内插方法的工作负荷可能是小的，但是由于在边缘部分的边界处像素值不一致地变化，因此在对角线边缘部分处可能出现锯齿。这导致了图像质量降低的问题。

利用双线性内插方法，由于通过利用内插像素和内插基准像素之间的距离对基准像素进行加权来计算内插像素值，因此在边缘部分附近较少出现过冲和锯齿。然而，在图像尺寸被减小的情况下趋于出现锯齿，除非利用低通滤波器来进行处理。在图像尺寸被增大的情况下，由于边缘的角度通常变得缓和，因此图像变得模糊。

三次卷积方法通过考虑到甚至三次微分(一阶、二阶和三阶)而根据在内插像素周围的十六个像素获得近似曲线来计算内插像素值。相应地，在锐边部分附近出现过冲和下冲(undershoot)。这导致了图像质量降低的问题。

在日本公开专利公报2005-107437中通过以下方式来计算内插像素值：针对锐边区域执行双线性内插，针对缓和区域执行三次卷积，并执行通过针对在锐边区域与缓和区域之间的边界区域的双线性内插和三次卷积而获得的内插值之间的加权相加。利用在日本公开专利公报2005-107437中公开的方法，尽管在锐化区域处可能较少发生过冲，但是存在由于双线性内插而导致的增强的模糊。此外，在为了防止边界区域处的过冲而增大双线性内插的权重的情况下，模糊被增强。另一方面，在为了降低模糊而增大三次卷积的权重的情况下，过冲被增强。

在日本公开专利公报2004-96715中，根据图像的颜色数量、图像的边缘强度或图像的锐度来选择像素内插方法。然而，由于选择最邻近内插方法或三次卷积方法作为要使用的像素内插方法，因此由于锯齿和过冲的产生而难以防止图像劣化。

在日本公开专利公报2002-101296中，由于双线性内插方法和三次卷积被用作内插像素的内插函数之一，因此由于双线性内插方法所导致的模糊和三次卷积方法所导致的过冲/下冲而难以防止图像劣化。

在日本公开专利公报2000-151990中，根据色度分量(chrominancecomponent)来提取肤色区域和天蓝色区域，为了防止噪声被加强(加重)而针对肤色区域和天蓝色区域执行双线性内插，而针对其它区域执行三次卷积处理。由此可以降低人类皮肤或天空中的明显的粗糙度。此外，在除了肤色区域或天蓝色区域之外的区域中的锐边处可能出现过冲或下冲。这导致了图像质量降低的问题。

鉴于上述，下面描述的本发明的实施例旨在防止产生趋于在图像的边缘附近以及具有大的梯度的图像的部分中出现的过冲和锯齿。

在下文中参考附图来描述本发明的实施例。

<第一实施例>

第一实施例是如下的配置：该配置检测输入图像的产生过冲的区域，并根据检测结果而针对输入图像的各个区域在使用高阶内插计算的内插处理(例如三次卷积处理)和使用加权内插的内插处理(例如锐化双线性内插处理)之间进行切换。锐化双线性内插处理是新设计的内插处理(在下文详细说明)。

图1是示出了根据本发明的第一实施例的像素内插设备的配置的示意图。

在图1中，像素内插设备1包括过冲区域检测部分10、第一像素内插部分11、第二像素内插部分12和内插像素选择部分13。尽管通过电子电路来实现像素内插设备1的部分10-13，但是可以通过利用计算机20的诸如CPU(中央处理单元)201、RAM(随机存取存储器)202和ROM(只读存储器)203等的硬件资源而执行的计算机程序来实现部分10-13。

在对输入图像执行使用高阶内插计算的内插处理(例如三次卷积处理)的情况下，过冲区域检测部分10检测输入图像的被确定为产生过冲的区域(过冲区域)。过冲区域检测部分10针对各个像素计算边缘强度，并确定输入图像的哪个区域是过冲区域。在本实施例中，如果在内插区域(内插像素)周围的内插基准像素中的任一内插基准像素的边缘强度具有不小于预定阈值的绝对值，则将该内插区域确定为过冲区域。换言之，如果邻近于内插像素的基准像素的边缘强度不小于预定阈值，则将该内插像素确定为包括在过冲区域中。另一方面，如果所有邻近于内插像素的基准像素的边缘强度均不大于预定阈值，则将该内插像素确定为不包括在过冲区域中。

过冲区域检测部分10的对边缘强度的计算是滤波处理，该滤波处理假定表现出锐利梯度(过冲)的像素具有大的绝对值。在图2A、2B和2C中示出了边缘检测滤波器的示例。在不考虑边缘方向的情况下使用图2A的边缘滤波器。在分别针对垂直方向和水平方向计算边缘强度的情况下使用图2B和2C的边缘滤波器。在针对水平方向计算边缘强度时使用图2B所示的边缘滤波器。在针对垂直方向计算边缘强度时使用图2C所示的边缘滤波器。在考虑边缘方向的情况下，在针对水平方向执行内插的情况下，将具有绝对值不小于预定阈值的水平边缘强度的区域确定为过冲区域，并且当在垂直方向上执行内插时将具有绝对值不小于预定阈值的垂直边缘强度的区域确定为过冲区域。

回到图1，第一像素内插部分11执行诸如三次卷积处理之类的高阶内插处理。由此利用在内插像素周围的基准像素的像素值以及从内插像素到基准像素的距离来获得内插像素的值(内插像素值)。在三次卷积处理中，假定f(p-1)、f(p)、f(p+1)和f(p+2)表示基准像素的像素值(对于内插像素的x轴坐标而言，p为满足p＜x＜p+1的关系的整数)，则内插像素值g(x)将为如下：

g(x)＝c((p-1)-x)×f(p-1)+c(p-x)×

      f(p)+c((p+1)-x)×f(p+1)+c((p+

      2)-x)×f(p+2)

但是假定：

c(t)＝1-2|t|²+|t|³  (0≤|t|＜1)

      4-8|t|+5|t|2-|t|3  (1≤|t|＜2)

      0              (2≤|t|)

第二像素内插部分12包括边缘梯度计算部分121和内插像素值计算部分122。第二像素内插部分12执行加权内插。例如，第二像素内插部分12执行锐化双线性内插处理，其中执行与常规的双线性内插处理相比更为陡峭的内插处理。

边缘梯度计算部分121利用如图3A和3B所示的边缘梯度检测滤波器(水平方向上的边缘梯度检测滤波器，垂直方向上的边缘梯度检测滤波器)来计算针对基准像素的内插方向的边缘梯度，并将所计算出的边缘梯度输出至内插像素计算部分122。

内插像素计算部分122利用从边缘梯度计算部分121输出的边缘梯度以及基准像素的像素值来计算内插像素值。参考图4，假定“像素C”表示内插像素，“像素A”和“像素B”表示基准像素，内插像素C被***在“像素A”与“像素B”之间，“P₁”表示基准像素A的像素值，“P₂”表示基准像素B的像素值，“P₃”表示内插像素C的像素值，“E₁”表示基准像素A的边缘梯度的绝对值，“E₂”表示基准像素B的边缘梯度的绝对值，以及“dx”表示基准像素A和基准像素B之间的距离与基准像素A和内插像素C之间的距离的比率，则利用下面的公式来计算内插像素C的像素值P₃。

公式1

$P_3=\frac{P_1\&times;(1-\mathrm{dx})\&times;E_2+P_2\&times;\mathrm{dx}\&times;E_1}{(1-\mathrm{dx})\&times;E_2+\mathrm{dx}\&times;E_1}$

回到图1，内插像素选择部分13根据过冲区域检测部分10的检测结果来从第一像素内插部分11或第二像素内插部分12选择内插处理。也就是说，在在过冲区域中检测到内插像素的情况下，内插像素选择部分13选择由第二像素内插部分12通过锐化双线性内插而内插的内插像素。在在过冲区域中未检测到内插像素的情况下，内插像素选择部分13选择由第一像素内插部分11通过三次卷积而内插的内插像素。

在图1所示的像素内插设备1中，通过第一像素内插部分11和第二像素内插部分12并行地对输入图像执行两种像素内插处理，以允许内插像素选择部分13选择来自第一像素内插部分11或第二像素内插部分12的内插结果。替代性地，内插像素选择部分13可以预先选择内插处理，并允许继续进行所选的内插处理。

在针对具有绝对值大的边缘强度的区域执行使用高阶内插的内插处理(例如三次卷积)的情况下，发生过冲。由此邻近于边缘部分的轮廓变得可见，并被认为是图像质量的降低。因此，通过针对具有绝对值大的边缘强度的区域执行锐化双线性内插，可以抑制过冲，并且可以防止图像质量降低。如图5所示，典型边缘的边缘梯度的绝对值在边缘的中心附近是大的，并且越远离边缘的中心就变得越小。由于在执行锐化双线性内插的情况下，具有绝对值小的边缘梯度的像素的权重增大，因此如图5所示，与典型双线性内插处理相比，边缘部分变得陡峭(大梯度)。因此，在可以执行明显比典型双线性内插更为锐化的像素内插时，可以抑制过冲区域中由高阶内插处理导致的过冲。

此外，可以将针对水平方向的边缘梯度的绝对值与针对垂直方向的边缘梯度的绝对值相比较，使得：第一像素内插部分11可以针对具有绝对值较小的边缘梯度的方向执行三次卷积，并且第二像素内插部分12可以针对具有绝对值较大的边缘梯度的方向执行锐化双线性内插。替代性地，可以根据水平方向上的边缘梯度的绝对值的大小以及垂直方向上的边缘梯度的绝对值的大小来混合如下的内插像素以由此获得内插像素值：通过利用第一像素内插部分11在水平方向上执行三次卷积和利用第二像素内插部分12在垂直方向上执行锐化双线性内插而获得的内插像素，以及通过利用第二像素内插部分12在水平方向上执行锐化双线性内插和利用第一像素内插部分11在垂直方向上执行三次卷积而获得的另一内插像素。

此外，在从过冲区域检测部分10输出的边缘强度的绝对值(基准像素的边缘强度的绝对值中的较大的一个)小于预定第一阈值Th₁的情况下，内插像素选择部分13选择利用第一像素内插部分11通过三次卷积而内插的内插像素。此外，在从过冲区域检测部分10输出的边缘强度的绝对值不小于预定第二阈值Th₂的情况下，内插像素选择部分13选择利用第二像素内插部分12通过锐化双线性内插而内插的内插像素。此外，在从过冲区域检测部分10输出的边缘强度的绝对值不小于第一阈值Th₁但小于第二阈值Th₂的情况下，内插像素值P_out可以是通过下面的公式而获得的值，该公式将通过三次卷积而获得的内插像素值P₁₁与通过锐化双线性内插而获得的内插像素值P₁₂相混合。

公式2

$P_{\mathrm{out}}=\frac{P_{11}\&times;({\mathrm{Th}}_2-\mathrm{EP})+P_{12}\&times;(\mathrm{EP}-{\mathrm{Th}}_1)}{{\mathrm{Th}}_2-{\mathrm{Th}}_1}$

替代性地，可以通过以下方式来获得内插像素值：通过利用预定的变换方法对边缘梯度的绝对值进行变换来计算边缘梯度变换值ET，并且使用所计算出的边缘梯度变换值VT以及内插基准像素与内插像素之间的距离。在图6中示出了将边缘梯度的绝对值变换成边缘梯度变换值的示例。参考图7，假定“像素C”表示内插像素，“像素A”和“像素B”表示基准像素，内插像素C被***在“像素A”与“像素B”之间，“P₁”表示基准像素A的像素值，“P₂”表示基准像素B的像素值，“P₃”表示内插像素C的像素值，“E₁”表示基准像素A的边缘梯度的绝对值，“E₂”表示基准像素B的边缘梯度的绝对值，“ET₁”表示内插像素C的边缘梯度变换值，“ET₂”表示基准像素B的边缘梯度变换值，以及“dx”表示基准像素A和基准像素B之间的距离与基准像素A和内插像素C之间的距离的比率，则利用下面的公式来计算内插像素C的像素值P₃。

公式3

$P_3=\frac{P_1\&times;(1-\mathrm{dx})\&times;{\mathrm{ET}}_2+P_2\&times;\mathrm{dx}\&times;{\mathrm{ET}}_1}{(1-\mathrm{dx})\&times;{\mathrm{ET}}_2+\mathrm{dx}\&times;{\mathrm{ET}}_1}$

<第二实施例>

第二实施例是如下的配置：该配置检测输入图像的产生锯齿(jaggy)的区域，并根据检测结果而针对输入图像的各个区域在使用高阶内插计算的内插处理(例如三次卷积处理)和使用加权内插的内插处理(例如锐化双线性内插处理)之间进行切换。

图8是示出了根据本发明的第二实施例的像素内插设备1的配置的示意图。

在图8中，像素内插设备1包括锯齿区域检测部分14、第一像素内插部分11、第二像素内插部分12和内插像素选择部分13。尽管通过电子电路来实现像素内插设备1的部分11-14，但是可以通过利用计算机20的诸如CPU(中央处理单元)201、RAM(随机存取存储器)202和ROM(只读存储器)203之类的硬件资源而执行的计算机程序来实现部分11-14。

在对输入图像执行使用高阶内插计算的内插处理(例如三次卷积处理)的情况下，锯齿区域检测部分14检测输入图像的被确定为产生一个或多个锯齿的区域(锯齿区域)。锯齿区域检测部分14针对各个像素计算边缘强度，并确定输入图像的哪个区域是锯齿区域。在本实施例中，如果在内插区域(内插像素)周围的内插基准像素中的任一内插基准像素的边缘强度具有不小于预定阈值的绝对值，则将该内插区域确定为锯齿区域。换言之，如果邻近于内插像素的基准像素的边缘强度不小于预定阈值，则将该内插像素确定为包括在锯齿区域中。另一方面，如果所有邻近于内插像素的基准像素的边缘强度均不大于预定阈值，则将该内插像素确定为不包括在锯齿区域中。

锯齿区域检测部分14通过使用图3A和3B所示的边缘梯度检测滤波器来在水平和垂直方向上针对各个像素计算边缘梯度。图3A示出了水平方向上的边缘梯度检测滤波器。图3B示出了垂直方向上的边缘梯度检测滤波器。可以设置用于检测锯齿区域的条件，使得：对于内插像素的所有基准像素而言水平方向上的边缘梯度的绝对值大于垂直方向上的边缘梯度的绝对值或者对于内插像素的所有基准像素而言垂直方向上的边缘梯度的绝对值大于水平方向上的梯度的绝对值，水平方向上的边缘梯度的符号(负号、正号)与垂直方向上的边缘梯度的符号相同，以及水平方向上的边缘梯度的绝对值和垂直方向上的边缘梯度的绝对值中较大的一个不小于预定阈值。

回到图8，第一像素内插部分11执行诸如三次卷积处理之类的高阶内插处理。由此通过使用在内插像素周围的基准像素的像素值以及从内插像素到基准像素的距离来获得内插像素的值(内插像素值)。在三次卷积处理中，假定f(p-1)、f(p)、f(p+1)和f(p+2)表示基准像素的像素值(对于内插像素的x轴坐标而言，p为满足p＜x＜p+1的关系的整数)，则内插像素值g(x)将如下：

g(x)＝c((p-1)-x)×f(p-1)+c(p-x)×

      f(p)+c((p+1)-x)×f(p+1)+c((p+

      2)-x)×f(p+2)

但是假定：

c(t)＝1-2|t|²+|t|³  (0≤|t|＜1)

      4-8|t|+5|t|2-|t|3  (1≤|t|＜2)

      0            (2≤|t|)

第二像素内插部分12包括边缘梯度计算部分121和内插像素值计算部分122。第二像素内插部分12执行加权内插。例如，第二像素内插部分12执行锐化双线性内插处理，其中执行比常规的双线性内插处理更为陡峭的内插处理。

边缘梯度计算部分121通过使用图3A和3B所示的边缘梯度检测滤波器(水平方向上的边缘梯度检测滤波器，垂直方向上的边缘梯度检测滤波器)来计算针对基准像素的内插方向的边缘梯度，并将所计算出的边缘梯度输出至内插像素计算部分122。

内插像素计算部分122通过使用从边缘梯度计算部分121输出的边缘梯度以及基准像素的像素值来计算内插像素值。参考图4，假定“像素C”表示内插像素，“像素A”和“像素B”表示基准像素，内插像素C被***在“像素A”与“像素B”之间，“P₁”表示基准像素A的像素值，“P₂”表示基准像素B的像素值，“P₃”表示内插像素C的像素值，“E₁”表示基准像素A的边缘梯度的绝对值，“E₂”表示基准像素B的边缘梯度的绝对值，以及“dx”表示基准像素A和基准像素B之间的距离与基准像素A和内插像素C之间的距离的比率，则利用下面的公式来计算内插像素C的像素值P₃。

公式4

$P_3=\frac{P_1\&times;(1-\mathrm{dx})\&times;E_2+P_2\&times;\mathrm{dx}\&times;E_1}{(1-\mathrm{dx})\&times;E_2+\mathrm{dx}\&times;E_1}$

回到图8，内插像素选择部分13根据锯齿区域检测部分14的检测结果来选择第一像素内插部分11或第二像素内插部分12的内插处理。也就是说，在在锯齿区域中检测到内插像素的情况下，内插像素选择部分13选择由第二像素内插部分12通过锐化双线性内插而内插的内插像素。在在锯齿区域中未检测到内插像素的情况下，内插像素选择部分13选择由第一像素内插部分11通过三次卷积而内插的内插像素。

在图8所示的像素内插设备1中，通过第一像素内插部分11和第二像素内插部分12对输入图像并行地执行两种像素内插处理，以允许内插像素选择部分13选择来自第一像素内插部分11或第二像素内插部分12的内插结果。替代性地，内插像素选择部分13可以预先选择内插处理，并允许继续进行所选的内插处理。

由于在存在于边缘部分中的具有梯度的区域中产生锯齿且锐化双线性内插处理需要基准像素具有符号相同的边缘梯度，因此，当基准像素中的至少任一个基准像素具有绝对值不小于预定阈值的边缘梯度且该区域的边缘梯度具有相同符号时，将该区域确定(检测)为锯齿区域。参考图9，在对该区域中的对角线边缘部分执行使用三次卷积的内插的情况下，所内插的像素将具有在在内插像素上方的线与在内插像素下方的线之间的中点附近的像素值。因此，与内插像素下方的线的边缘的梯度(倾度)相比，内插像素上方的线的边缘的梯度(倾度)变得不同。该梯度的差异被认为是(多个)锯齿。另一方面，由于使用锐化双线性内插的内插增大了具有绝对值较小的边缘梯度的像素的权重，因此，行方向(line direction)上的内插与垂直方向上的内插之间在以下方面将会不同：在内插像素上方的线的边缘梯度，以及在内插像素下方的线的边缘梯度。对于边缘的中心的左侧，内插像素值变得更接近于内插像素上方的线的像素值，而对于边缘的中心的右侧，内插像素值变得更接近于内插像素下方的线的像素值。因此，边缘变得更为陡峭，并变得更接近于基准像素的边缘梯度(边缘倾度)。因此，抑制了边缘梯度(边缘倾度)的差异，并防止生成锯齿。

此外，在从锯齿区域检测部分14输出的边缘梯度的绝对值(基准像素的边缘梯度的绝对值中较大的一个)小于预定第一阈值Th₁的情况下，内插像素选择部分13选择利用第一像素内插部分11通过三次卷积而内插的内插像素。此外，在从锯齿区域检测部分14输出的边缘梯度的绝对值不小于预定第二阈值Th₂的情况下，内插像素选择部分13选择利用第二像素内插部分12通过锐化双线性内插而内插的内插像素。此外，在从锯齿区域检测部分14输出的边缘梯度的绝对值不小于第一阈值Th₁但小于第二阈值Th₂的情况下，内插像素值P_out可以是通过下面的公式而获得的值，该公式将通过三次卷积而获得的内插像素值P₁₁与通过锐化双线性内插而获得的内插像素值P₁₂相混合。

公式5

$P_{\mathrm{out}}=\frac{P_{11}\&times;({\mathrm{Th}}_2-\mathrm{ES})+P_{12}\&times;(\mathrm{ES}-{\mathrm{Th}}_1)}{{\mathrm{Th}}_2-{\mathrm{Th}}_1}$

<第三实施例>

第三实施例是如下的配置：该配置检测输入图像的产生过冲和/或锯齿的区域，并根据检测结果而针对输入图像的各个区域在使用高阶内插计算的内插处理(例如三次卷积处理)和使用加权内插的内插处理(例如锐化双线性内插处理)之间进行切换。

图10是示出了根据本发明的第三实施例的像素内插设备1的配置的示意图。

在图10中，像素内插设备1包括过冲区域检测部分10、锯齿区域检测部分14、第一像素内插部分11、第二像素内插部分12和内插像素选择部分13。尽管通过电子电路来实现像素内插设备1的部分10-14，但是可以通过利用计算机20的诸如CPU(中央处理单元)201、RAM(随机存取存储器)202和ROM(只读存储器)203等的硬件资源而执行的计算机程序来实现部分10-14。

在对输入图像执行使用高阶内插计算的内插处理(例如三次卷积处理)的情况下，过冲区域检测部分10检测输入图像的被确定为产生过冲的区域(过冲区域)。

在对输入图像执行使用高阶内插计算的内插处理(例如三次卷积处理)的情况下，锯齿区域检测部分14检测输入图像的被确定为产生一个或多个锯齿的区域(锯齿区域)。

第一像素内插部分11执行诸如三次卷积处理等的高阶内插处理。由此通过使用在内插像素周围的基准像素的像素值以及从内插像素到基准像素的距离来获得内插像素的值(内插像素值)。

第二像素内插部分12包括边缘梯度计算部分121和内插像素值计算部分122。第二像素内插部分12执行加权内插。例如，第二像素内插部分12执行锐化双线性内插处理，其中执行与常规的双线性内插处理相比更为陡峭的内插处理。

在根据从过冲区域检测部分10输出的检测结果而在过冲区域中检测到内插像素的情况下，或者根据从锯齿区域检测部分14输出的检测结果而在锯齿区域中检测到内插像素的情况下，内插像素选择部分13选择由第二像素内插部分12通过锐化双线性内插而内插的内插像素。也就是说，在这种情况下，选择锐化双线性内插处理作为要对输入图像执行的内插处理。在既没有在过冲区域中也没有在锯齿区域中检测到内插像素的情况下，内插像素选择部分13选择由第一像素内插部分11通过三次卷积而内插的内插像素。也就是说，在这种情况下，选择三次卷积处理作为要对输入图像执行的内插处理。

在图10所示的像素内插设备中，通过第一像素内插部分11和第二像素内插部分12并行地对输入图像执行两种像素内插处理，以允许内插像素选择部分13选择来自第一像素内插部分11或第二像素内插部分12的内插结果。替代性地，内插像素选择部分13可以预先选择内插处理，并允许继续进行所选的内插处理。

利用根据第三实施例的内插像素选择部分13，假定“EP”表示从过冲区域检测部分10输出的边缘强度的绝对值(基准像素的边缘强度的绝对值中较大的一个)，“ES”表示从锯齿区域检测部分14输出的边缘强度的绝对值，“Bep”表示根据边缘强度通过锐化双线性内插处理而内插的内插像素的混合比例，“Bes”表示根据边缘梯度通过锐化双线性内插处理而内插的内插像素的混合比例，“Th₁”和“Th₂”表示边缘强度的预定阈值，以及“Th₃”和“Th₄”表示边缘梯度的预定阈值，则满足下面的关系：

Bep＝0                     (EP＜Th1)

     (EP-Th₁)/(Th₂-Th₁)    (Th₁≤EP＜Th₂)

     1                     (Th₂≤＜EP)

Bes＝0                     (ES＜Th3)

     (ES-Th₃)/(Th₄-Th₃)    (Th₃≤ES＜Th₄)

     1                     (Th₄≤ES)

此外，假定“Bf”表示Bep或Bes中具有较大值的一个，“P₁₁”表示根据三次内插的内插像素值，以及“P₁₂”表示根据锐化双线性内插的内插像素值，则内插像素值P_out将如下：

P_out＝P₁₁×(1-Bf)+P₁₂×Bf

利用上述的像素内插设备的实施例、像素内插方法和计算机可读记录介质，可以减少趋于在图像的边缘附近或具有大的梯度的图像的部分中出现的过冲和锯齿。

在此所述的所有示例和条件语言旨在用于教导目的，以便帮助读者理解本发明人所贡献的本发明和原理以促进本领域，并且应当被解释为并不是对这种具体陈述的示例和条件的限定，本说明书中对这种示例的组织也并不涉及显示本发明的优劣。尽管已经详细描述了本发明的实施例，但是应当理解，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以对本发明的实施例进行各种变化、替换和变更。

Claims (14)

1.一种用于将图像转换到预定分辨率的像素内插设备，所述像素内插设备的特征在于包括：

第一内插部分，被配置用于通过利用多个第一基准像素的像素值以及所述多个第一基准像素与第一内插像素之间的距离而执行高阶内插来计算第一内插像素值；

第二内插部分，被配置用于通过利用多个第二基准像素的像素值、所述第二基准像素的边缘梯度、以及所述第二基准像素与第二内插像素之间的距离而执行加权内插来计算第二内插像素值；

过冲区域检测部分，被配置用于检测所述图像中的过冲区域；以及

内插像素选择部分，被配置用于根据所述过冲区域检测部分的检测结果来确定是执行所述高阶内插还是执行所述加权内插。

2.一种用于将图像转换到预定分辨率的像素内插设备，所述像素内插设备的特征在于包括：

第一内插部分，被配置用于通过利用多个第一基准像素的像素值以及所述多个第一基准像素与第一内插像素之间的距离而执行高阶内插来计算第一内插像素值；

第二内插部分，被配置用于通过利用多个第二基准像素的像素值、所述第二基准像素的边缘梯度、以及所述第二基准像素与第二内插像素之间的距离而执行加权内插来计算第二内插像素值；

锯齿区域检测部分，被配置用于检测所述图像中的锯齿区域；以及

内插像素选择部分，被配置用于根据所述锯齿区域检测部分的检测结果来确定是执行所述高阶内插还是执行所述加权内插。

3.一种用于将图像转换到预定分辨率的像素内插设备，所述像素内插设备的特征在于包括：

第一内插部分，被配置用于通过利用多个第一基准像素的像素值以及所述多个第一基准像素与第一内插像素之间的距离而执行高阶内插来计算第一内插像素值；

第二内插部分，被配置用于通过利用多个第二基准像素的像素值、所述第二基准像素的边缘梯度、以及所述第二基准像素与第二内插像素之间的距离而执行加权内插来计算第二内插像素值；

过冲区域检测部分，被配置用于检测所述图像中的过冲区域；

锯齿区域检测部分，被配置用于检测所述图像中的锯齿区域；以及

内插像素选择部分，被配置用于根据所述过冲区域检测部分和所述锯齿区域检测部分的检测结果来确定是执行所述高阶内插还是执行所述加权内插。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的像素内插设备，其特征在于，所述第二内插部分被配置用于：增大所述多个第二基准像素中的、与其它的多个第二基准像素相比相对于所述第二内插像素的距离较短的一个基准像素的权重，以及增大所述多个第二基准像素中的、与其它的多个第二基准像素相比边缘梯度的绝对值较小的一个第二基准像素的权重。

5.根据权利要求1或3所述的像素内插设备，其特征在于，所述过冲区域检测部分被配置用于：在分别邻近于所述第一内插像素和所述第二内插像素的所述第一基准像素和所述第二基准像素中的至少一个具有不小于预定阈值的边缘强度的情况下，将所述图像的区域确定为过冲区域。

6.根据权利要求2或3所述的像素内插设备，其特征在于，所述锯齿区域检测部分被配置用于：在分别邻近于所述第一内插像素和所述第二内插像素的所述第一基准像素和所述第二基准像素的边缘梯度具有相同符号、且所述边缘梯度中的至少一个具有不小于预定阈值的绝对值的情况下，将所述图像的区域确定为锯齿区域。

7.根据权利要求1或3所述的像素内插设备，其特征在于，所述内插像素选择部分被配置用于：根据边缘强度来执行由所述第一内插部分计算出的所述第一内插像素值与所述第二内插像素值的加权相加。

8.根据权利要求2或3所述的像素内插设备，其特征在于，所述内插像素选择部分被配置用于：根据边缘梯度来执行由所述第一内插部分计算出的所述第一内插像素值与所述第二内插像素值的加权相加。

9.一种用于将图像转换到预定分辨率的像素内插方法，所述像素内插方法的特征在于包括：

通过利用多个第一基准像素的像素值以及所述多个第一基准像素与第一内插像素之间的距离而执行高阶内插来计算第一内插像素值；

通过利用多个第二基准像素的像素值、所述第二基准像素的边缘梯度、以及所述第二基准像素与第二内插像素之间的距离而执行加权内插来计算第二内插像素值；

检测所述图像中的过冲区域；以及

根据对所述过冲区域的检测结果来确定是执行所述高阶内插还是执行所述加权内插。

10.一种用于将图像转换到预定分辨率的像素内插方法，所述像素内插方法的特征在于包括：

通过利用多个第一基准像素的像素值以及所述多个第一基准像素与第一内插像素之间的距离而执行高阶内插来计算第一内插像素值；

通过利用多个第二基准像素的像素值、所述第二基准像素的边缘梯度、以及所述第二基准像素与第二内插像素之间的距离而执行加权内插来计算第二内插像素值；

检测所述图像中的锯齿区域；以及

根据对所述锯齿区域的检测结果来确定是执行所述高阶内插还是执行所述加权内插。

11.一种用于将图像转换到预定分辨率的像素内插方法，所述像素内插方法的特征在于包括：

通过利用多个第一基准像素的像素值以及所述多个第一基准像素与第一内插像素之间的距离而执行高阶内插来计算第一内插像素值；

通过利用多个第二基准像素的像素值、所述第二基准像素的边缘梯度、以及所述第二基准像素与第二内插像素之间的距离而执行加权内插来计算第二内插像素值；

检测所述图像中的过冲区域；

检测所述图像中的锯齿区域；以及

根据对所述过冲区域的检测和对所述锯齿区域的检测的结果来确定是执行所述高阶内插还是执行所述加权内插。

12.一种计算机可读记录介质，用于使计算机执行用于将图像转换到预定分辨率的像素内插方法的程序被记录到所述计算机可读记录介质，所述像素内插方法的特征在于包括：

通过利用多个第一基准像素的像素值以及所述多个第一基准像素与第一内插像素之间的距离而执行高阶内插来计算第一内插像素值；

通过利用多个第二基准像素的像素值、所述第二基准像素的边缘梯度、以及所述第二基准像素与第二内插像素之间的距离而执行加权内插来计算第二内插像素值；

检测所述图像中的过冲区域；以及

根据对所述过冲区域的检测结果来确定是执行所述高阶内插还是执行所述加权内插。

13.一种计算机可读记录介质，用于使计算机执行用于将图像转换到预定分辨率的像素内插方法的程序被记录到所述计算机可读记录介质，所述像素内插方法的特征在于包括：

通过利用多个第一基准像素的像素值以及所述多个第一基准像素与第一内插像素之间的距离而执行高阶内插来计算第一内插像素值；

通过利用多个第二基准像素的像素值、所述第二基准像素的边缘梯度、以及所述第二基准像素与第二内插像素之间的距离而执行加权内插来计算第二内插像素值；

检测所述图像中的锯齿区域；以及

根据对所述锯齿区域的检测结果来确定是执行所述高阶内插还是执行所述加权内插。

14.一种计算机可读记录介质，用于使计算机执行用于将图像转换到预定分辨率的像素内插方法的程序被记录到所述计算机可读记录介质，所述像素内插方法的特征在于包括：

通过利用多个第一基准像素的像素值以及所述多个第一基准像素与第一内插像素之间的距离而执行高阶内插来计算第一内插像素值；

通过利用多个第二基准像素的像素值、所述第二基准像素的边缘梯度、以及所述第二基准像素与第二内插像素之间的距离而执行加权内插来计算第二内插像素值；

检测所述图像中的过冲区域；

检测所述图像中的锯齿区域；以及

根据对所述过冲区域的检测和对所述锯齿区域的检测的结果来确定是执行所述高阶内插还是执行所述加权内插。

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