CN102257814A - 用于在图像处理***中转换图像的装置和方法 - Google Patents

用于在图像处理***中转换图像的装置和方法 Download PDF

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Abstract

提供了一种用于在图像处理***中将渐进图像转换为交错图像的图像转换装置和方法。控制器确定将被用于将渐进图像转换为交错图像的帧的数量。转换器根据确定数量的帧生成渐进图像的插值图像，并使用所述插值图像将渐进图像转换为交错图像。

Description

用于在图像处理***中转换图像的装置和方法
技术领域
一个或多个实施例总体涉及图像处理，更具体地讲，涉及一种用于在图像处理***中将渐进图像转换为交错图像的装置和方法。
背景技术
通常，根据形成帧的方法，实现数字图像的方案被分为交错方案和渐进方案。
交错方案通过按规则顺序逐行实现两个场然后逐行交错所述两个场来形成一个帧。也就是说，交错方案在一个场(即，顶场)上仅扫描奇数行并且在另一个场(即，底场)上仅扫描偶数行，然后使用所述两个场来实现一个帧。因此，在交错方案中每个场的高度是帧高度的一半。交错方案被用来在例如高清电视(HD TV)中(即使以低频率)实现1920*1280的高分辨率的屏幕，但会经受明显的屏幕闪烁。
另一方面，渐进方案通过按规则顺序逐行扫描图像来形成一个帧。渐进方案被用来在例如计算机显示器、数字电视等中实现1280*720的低分辨率的屏幕，但是较之交错方案经受较小的屏幕闪烁。
因此，根据帧形成方法处理按渐进方案扫描的渐进图像和按交错方案扫描的交错图像两者的图像处理***提供了一种在接收渐进图像时将渐进图像转换为交错图像的装置和方法。
发明内容
技术问题
一个或多个实施例提供了一种用于在图像处理***中将渐进图像转换为交错图像的图像转换装置和方法。
一个或多个实施例还提供了一种用于在图像处理***中将低分辨率图像转换为高分辨率图像的图像转换装置和方法。
一个或多个实施例还提供了一种用于在图像处理***中将渐进图像转换为交错图像以使残差图像的像素值最小化的图像转换装置和方法。
解决方案
根据示例性实施例的一方面，提供了一种用于在图像处理***中将渐进图像转换为交错图像的图像转换方法，所述方法包括：确定将被用于将渐进图像转换为交错图像的帧的数量；根据确定数量的帧生成渐进图像的插值图像，并使用所述插值图像将渐进图像转换为交错图像。
根据另一示例性实施例的一方面，提供了一种用于在图像处理***中将渐进图像转换为交错图像的图像转换装置，所述装置包括：控制器，确定将被用于将渐进图像转换为交错图像的帧的数量；转换器，根据确定数量的帧生成渐进图像的插值图像，并使用所述插值图像将渐进图像转换为交错图像。
有益效果
如从上述描述清楚的是，示例性实施例使用与多个低分辨率帧对应的渐进图像来生成与高分辨率场对应的交错图像，从而有效地表现原始图像的特性(例如，运动)。
此外，示例性实施例同时对渐进图像执行插值和到交错图像的转换，从而使残差图像的像素值最小化并因此增加图像处理***的压缩效率。
附图说明
图1是显示根据示例性实施例的分层图像处理***的架构的示意图；
图2是显示根据示例性实施例的图像转换装置的结构的示意图；
图3是显示根据示例性实施例的在转换器中使用与渐进图像关联的一个低分辨率帧来转换图像的装置的结构的示意图；
图4是显示根据示例性实施例的在转换器中使用与渐进图像关联的一个低分辨率帧来转换图像的方法的示例的示图；
图5是显示根据示例性实施例的在转换器中使用与渐进图像关联的两个低分辨率帧来转换图像的装置的结构的示意图；
图6是显示根据示例性实施例的在转换器中使用与渐进图像关联的两个低分辨率帧来转换图像的方法的示例的示图；
图7是显示根据示例性实施例的用于转换图像的方法的流程图。
具体实施方式
提供参照附图的以下描述来帮助全面理解由权利要求及其等同物限定的本发明的示例性实施例。该描述包括各种特定细节以帮助理解，但应将这些细节视为只是示例性的。因此，本领域的普通技术人员将认识到，在不脱离本发明的范围和精神的情况下，可以对这里描述的实施例进行各种改变和修改。此外，为了清晰和简明，省略对已知功能和结构的描述。
虽然将参照分层(或分层式)图像处理***将示例性实施例描述为处理渐进图像和交错图像两者的图像处理***的示例，但本发明构思可被应用于支持渐进方案和交错方案两者的所有图像处理***。
分层图像处理***是以低分辨率图像和高分辨率图像输出原始图像的***，其中，低分辨率图像可按渐进方案被扫描，而高分辨率图像可按交错方案被扫描。因此，当被应用于分层图像处理***时，示例性实施例可将与渐进图像关联的低分辨率图像转换为与交错图像关联的高分辨率图像。
图1显示根据示例性实施例的分层图像处理***的示意性架构。
图1中的分层图像处理***包括层编码设备100和层解码设备150。这里，将交错图像作为原始图像输入到分层图像处理***。
当将原始图像作为输入序列或图像输入到分层图像处理***时，格式下转换单元101使用渐进方案对输入的原始图像进行下转换，以将输入的原始图像转换为低分辨率图像，然后将经过下转换的序列或图像输出到编解码器103。经过下转换的序列是与渐进图像关联的低分辨率图像。
编解码器103对与渐进图像关联的低分辨率图像进行编码，以生成与渐进图像关联的比特流。将与渐进图像关联的比特流输出到层解码设备150。此外，编解码器103对与渐进图像关联的编码的比特流进行解码，并将解码的比特流输出到基层重建单元105。与渐进图像关联的低分辨率图像被包括在基层中，且编解码器103可使用VC-1、H.264等。
基层重建单元105使用预定条件重建与低分辨率图像关联的解码的比特流，所述低分辨率图像与渐进图像关联。
格式上转换单元107使用交错方案对与渐进图像关联的重建的比特流进行上转换，以将与渐进图像关联的低分辨率图像转换为高分辨率图像，然后将经过上转换的基层序列或图像输出到减法单元109。经过上转换的基层序列是与交错图像关联的高分辨率图像。也就是说，格式上转换单元107执行使重建的渐进图像的分辨率与原始图像的分辨率相匹配的操作。
基于先前发送的头信息，格式上转换单元107确定重建的与渐进图像关联的低分辨率图像在大小上比与交错图像关联的高分辨率图像小，然后将重建的与渐进图像关联的低分辨率图像转换为与插值图像及交错图像关联的高分辨率图像。
减法单元109计算输入的原始图像和与交错图像关联的高分辨率图像之间的残差。
残差映射/缩放单元111将计算的残差映射并缩放为8比特。残差编码器113对从残差映射/缩放单元111提供的比特进行编码，并将增强层比特流输出到层解码设备150。
在层解码设备150中，基层解码器151使用VC-1、H.264等对与低分辨率图像(所述低分辨率图像与渐进图像关联)关联的比特流进行解码，将重建的与渐进图像关联的低分辨率图像输出到格式上转换单元153，并将重建的与渐进图像关联的低分辨率图像输出到屏幕(未示出)。
层解码设备150中的残差解码器155对输入的原始图像和与交错图像关联的高分辨率图像之间的残差进行解码，其中，所述交错图像来自接收到的增强层数据流。
格式上转换单元153对重建的与渐进图像关联的低分辨率图像进行上转换，然后将与交错图像关联的高分辨率图像输出到加法单元159。和格式上转换单元107相似，格式上转换单元153基于先前发送的头信息，确定重建的与渐进图像关联的低分辨率图像在大小上比与交错图像关联的高分辨率图像小，然后将重建的与渐进图像关联的低分辨率图像转换为与插值图像及交错图像关联的高分辨率图像。
残差映射/缩放单元157将解码的残差映射并缩放至原始比特深度，并将用于纠正与从格式上转换单元153提供的交错图像关联的高分辨率图像的残差输出到加法单元159。
加法单元159将交错图像与用于纠正交错图像的残差相加，并将重建交错图像输出到屏幕(未示出)。重建的交错图像被包括在增强层中。
如在上面描述的分层图像处理***中，为了将与渐进图像关联的低分辨率图像和与交错图像关联的高分辨率图像输出到屏幕，格式上转换单元107和153应执行图像转换，以将与渐进图像关联的低分辨率图像转换为与交错图像关联的高分辨率图像。
在分层图像处理***中，层编码设备100对原始图像和与交错图像关联的高分辨率图像之间的残差进行编码，并将编码的残差和增强层比特流一起输出，其中，所述交错图像从与渐进图像关联的低分辨率图像转换而来。在这种情况下，由于作为原始图像和与交错图像关联的高分辨率图像之间的残差的残差图像的像素值更小，所以在编码期间使残差最小化是可能的。
因此，通过在根据本发明示例性实施例的分层图像处理***中执行从渐进图像到交错图像的图像转换的格式上转换单元107与153，本发明提供一种能使残差图像的像素值最小化的图像转换装置和方法。
图2显示根据示例性实施例的图像转换装置的示意性结构。
参照图2，图像转换装置包括控制器210和将渐进图像转换为交错图像的转换器250.
控制器210考虑原始图像的特性确定将被用于将渐进图像转换为交错图像的帧的数量，并将确定数量的帧输出到转换器250。原始图像的特性可包括运动和复杂度中的至少一个。例如，如果原始图像具有小运动或者原始图像简单，则当将渐进图像转换为交错图像时，控制器210确定使用一个渐进图像。然后，如果原始图像具有大运动或者原始图像复杂，则当将渐进图像转换为交错图像时，控制器210确定使用两个渐进图像。
转换器250根据由控制器210确定的帧的数量将渐进图像转换为交错图像。也就是说，转换器250执行如图3到图6所示的图像转换。
图3到图7中显示根据示例性实施例的图像转换装置被包括在分层图像处理***中的示例性情况。
图3显示根据示例性实施例的在转换器250中基于交错方案使用一个渐进图像来转换图像的装置的示意性结构。
参照图3，转换器250包括第一生成器310和第二生成器330。第一生成器310和第二生成器330可被构建在一个设备中。
如果控制器210确定的帧的数量是一个，则转换器250通过第一生成器310和第二生成器330将与低分辨率帧301对应的渐进图像转换为与高分辨率顶场303和高分辨率底场305对应的交错图像。
将详细描述转换器250。基于先前发送的头信息，第一生成器310和第二生成器330确定与低分辨率帧301对应的渐进图像在大小上比与高分辨率顶场303和高分辨率底场305对应的交错图像小，然后通过对与低分辨率帧301对应的渐进图像执行插值来生成插值图像。插值图像在大小上可和与高分辨率顶场303和高分辨率底场305对应的交错图像相等或不同。
第一生成器310对低分辨率帧301进行插值，并使用该插值图像来生成与高分辨率顶场303对应的交错图像。第二生成器330对低分辨率帧301进行插值，并使用该插值图像来生成与高分辨率底场305对应的交错图像。也就是说，第一生成器310和第二生成器330通过将与低分辨率帧301对应的渐进图像转换为交错图像，来生成与高分辨率顶场303和高分辨率底场305对应的交错图像。
低分辨率帧301和高分辨率顶场303对应于相同的时间T1，且高分辨率底场305对应于位于低分辨率帧301的T1和下一个接收的低分辨率帧的T2之间的
Figure BPA00001390410500061
这里，T表示显示时间。与在图3中不同，低分辨率帧301和高分辨率底场305可对应于相同的时间T1，且高分辨率顶场303可对应于位于低分辨率帧301的T1和下一个接收的低分辨率帧的T2之间的
Figure BPA00001390410500062
也就是说，如图4中所示，根据示例性实施例的转换器250可使用一个渐进图像来转换图像。
参照图4，如果将与20*20的低分辨率帧307对应的渐进图像输入到转换器250，则第一生成器310和第二生成器330使用与低分辨率帧307对应的渐进图像来生成40*80的插值图像309。其特征在于，插值图像309既不是渐进图像也不是交错图像。
第一生成器310使用插值图像309来生成与高分辨率顶场311对应的40*80的交错图像，且第二生成器330使用插值图像309来生成与高分辨率底场313对应的40*80的交错图像。也就是说，例如，第一生成器310通过复制或滤波插值图像309来生成与高分辨率顶场311对应的40*80的交错图像，且生成第二生成器330通过滤波插值图像309来生成与高分辨率底场313对应的40*80的交错图像。
低分辨率帧307和高分辨率顶场311对应于相同的时间T1，且高分辨率底场313对应于位于低分辨率帧307的T1和下一个接收的低分辨率帧的T2之间的
Figure BPA00001390410500063
图5显示根据示例性实施例的在转换器250中基于交错方案使用两个渐进图像来转换图像的装置的示意性结构。
参照图5，转换器250包括第一生成器410和第二生成器430。第一生成器410和第二生成器430可被构建在一个设备中。
如果控制器210确定的帧的数量是两个，则第一生成器410和第二生成器430将与第一低分辨率帧401和第二低分辨率帧403对应的渐进图像转换为与高分辨率场405、407和409对应的交错图像。
将详细描述转换器250。基于先前发送的头信息，第一生成器410和第二生成器430确定与第一低分辨率帧401和第二低分辨率帧403对应的渐进图像在大小上比与高分辨率场405、407和409对应的交错图像小，然后通过分别对与第一低分辨率帧401和第二低分辨率帧403对应的渐进图像执行插值来生成插值图像。插值图像在大小上可和与高分辨率场405、407和409对应的交错图像相等或不同。
第一生成器410对第一低分辨率帧401进行插值，并使用与第一低分辨率帧401对应的渐进图像的插值图像来生成与第一高分辨率顶场405对应的交错图像。此外，第一生成器410对第二低分辨率帧403进行插值，并使用与第二低分辨率帧403对应的渐进图像的插值图像来生成与第二高分辨率顶场409对应的交错图像。
第二生成器430考虑与第一低分辨率帧401对应的渐进图像的插值图像和与第二低分辨率帧403对应的渐进图像的插值图像两者来生成与高分辨率底场407对应的交错图像。与第一高分辨率顶场405对应的交错图像和与第一低分辨率帧401对应的渐进图像对应于相同的时间T1，与第二高分辨率顶场409对应的交错图像和与第二低分辨率帧403对应的渐进图像对应于相同的时间T2，与高分辨率底场407对应的交错图像对应于时间所述
Figure BPA00001390410500072
位于与第一低分辨率帧401对应的渐进图像的T1和与第二低分辨率帧403对应的渐进图像的T2之间。
与在图5中不同，与第一高分辨率顶场405对应的交错图像和与第一低分辨率帧401对应的渐进图像可对应于相同的时间T1，与高分辨率底场407对应的交错图像和与第二低分辨率帧403对应的渐进图像可对应于相同的时间T2，与第二高分辨率顶场409对应的交错图像可对应于
Figure BPA00001390410500073
所述
Figure BPA00001390410500074
位于与第一低分辨率帧401对应的渐进图像的T1和与第二低分辨率帧403对应的渐进图像的T2之间。
因此，根据示例性实施例的第一生成器410和第二生成器430考虑与第一低分辨率帧401对应的渐进图像和与第二低分辨率帧403对应的渐进图像两者来生成与高分辨率底场421对应的交错图像，从而有效地表现原始图像的特性(例如，运动)。
此外，第一生成器410和第二生成器430同时对渐进图像执行插值和到交错图像的转换，从而使残差图像的像素值最小化并因此增加图像处理***的压缩效率。
图6显示在图5中显示的装置中使用两个渐进图像来转换图像的示例性方法。
参照图6，如果将与20*20的低分辨率帧411和413对应的渐进图像输入到转换器250，则第一生成器410和第二生成器430分别生成与低分辨率帧411对应的渐进图像的40*80的插值图像415以及与低分辨率帧413对应的渐进图像的40*80的插值图像417。此外，第一生成器410使用插值图像415来生成与高分辨率顶场419对应的40*80的交错图像，并使用插值图像417来生成与高分辨率顶场423对应的40*80的交错图像。第二生成器430使用插值图像415和417来生成与高分辨率底场421对应的40*80的交错图像。
也就是说，例如，第一生成器410通过复制或滤波插值图像415来生成与高分辨率顶场419对应的40*80的交错图像，并通过复制或滤波插值图像417来生成与高分辨率顶场423对应的40*80的交错图像。第二生成器430通过滤波插值图像415和417来生成与高分辨率底场421对应的40*80的交错图像。
低分辨率帧411和高分辨率顶场419对应于相同的时间T1，低分辨率帧413和高分辨率顶场423对应于相同的时间T2，高分辨率底场421对应于低分辨率帧411的T1和低分辨率帧413的T2之间的
Figure BPA00001390410500081
图7显示根据示例性实施例的用于转换图像的方法。
参照图7，如果在操作501接收到渐进图像，则在操作503，控制器210考虑原始图像的特性确定将被用于将渐进图像转换为插值图像的帧的数量。例如，在操作503，如果原始图像具有小运动或者原始图像简单，则当将渐进图像转换为交错图像时，控制器210确定将使用与渐进图像关联的一个低分辨率帧。然而，如果原始图像具有大运动或者原始图像复杂，则当将渐进图像转换为交错图像时，控制器210确定将使用与渐进图像关联的两个低分辨率帧。
在操作505，转换器250将与确定数量的帧中的每一个对应的渐进图像转换为与多个场对应的交错图像。参照图3A到4B描述了将渐进图像转换为交错图像的处理。
如上述描述可以清楚的是，示例性实施例使用与多个低分辨率帧对应的渐进图像来生成与高分辨率场对应的交错图像，从而有效地表现原始图像的特性(例如，运动)。
此外，示例性实施例同时对渐进图像执行插值和到交错图像的转换，从而使残差图像的像素值最小化并因此增加图像处理***的压缩效率。
尽管已显示并描述了特定示例性实施例，但本领域的技术人员将理解，在不脱离由权利要求及其等同物限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行形式和细节上的各种改变。

Claims (11)

1.一种用于在图像处理***中将渐进图像转换为交错图像的图像转换方法，包括：
确定将被用于将渐进图像转换为交错图像的帧的数量；
根据确定数量的帧生成所述渐进图像的插值图像，并使用所述插值图像将渐进图像转换为交错图像。
2.一种用于在图像处理***中将渐进图像转换为交错图像的图像转换装置，包括：
控制器，确定将被用于将渐进图像转换为交错图像的帧的数量；
转换器，根据确定数量的帧生成所述渐进图像的插值图像，并使用所述插值图像将渐进图像转换为交错图像。
3.如权利要求1所述的图像转换方法或权利要求2所述的装置，其中，转换器将与确定数量的帧中的每一个对应的渐进图像转换为与多个场对应的交错图像。
4.如权利要求1所述的图像转换方法或权利要求2所述的装置，其中，转换器生成与一个帧对应的渐进图像的插值图像，并使用与确定数量的帧中的每一个对应的插值图像将渐进图像转换为与多个场对应的交错图像。
5.如权利要求1所述的图像转换方法或权利要求2所述的装置，其中，根据原始图像的特性确定帧的数量。
6.如权利要求5所述的图像转换方法或装置，其中，原始图像的特性包括原始图像的运动和复杂度中的至少一个。
7.如权利要求3或4所述的图像转换方法或装置，其中，所述多个场包括顶场和底场。
8.如权利要求7所述的图像转换方法或装置，其中，在与放置一个对应帧的时间相同的时间放置任意场，且在与放置所述对应帧的时间不同的时间放置除所述任意场之外的剩余场，所述任意场指顶场和底场中的任意一个。
9.如权利要求1所述的图像转换方法或权利要求2所述的装置，其中，转换器生成与一个帧对应的渐进图像的插值图像，并且如果确定的帧的数量是两个，则转换器使用与两个帧中的每个帧对应的插值图像来将渐进图像转换为与一个顶场对应的交错图像，并考虑与所述两个帧对应的两个插值图像来将渐进图像转换为与底场对应的交错图像。
10.如权利要求4或9所述的图像转换方法或装置，其中，渐进图像的插值图像的生成以及渐进图像到交错图像的转换被同时执行。
11.如权利要求10所述的图像转换方法或装置，其中，在与放置一个对应帧的时间相同的时间放置任意场，且在与放置所述对应帧的时间不同的时间放置除所述任意场之外的剩余场，所述任意场指顶场和底场中的任意一个。
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