CN102842111B - 放大图像的补偿方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种放大图像的补偿方法及装置，该方法包括：在原始图像中确定原始图像中每个原始像素点对应的第一特征值和第二特征值，将每个原始像素点对应的第一特征值和第二特征值分别形成第一特征矩阵和第二特征矩阵；根据放大图像与原始图像的放大比例，分别对第一特征矩阵和第二特征矩阵进行插值处理，生成第一插值矩阵和第二插值矩阵；根据第一插值矩阵和第二插值矩阵生成第三插值矩阵，根据第三插值矩阵对放大图像进行补偿，生成补偿后的放大图像。通过对放大图像的补偿，提高了放大图像的边沿的锐利度，提高了放大图像的效果。

Description

放大图像的补偿方法及装置
技术领域
本发明涉及图像处理技术，尤其涉及一种放大图像的补偿方法及装置。
背景技术
图像及视频的尺寸放大是一项非常基础的应用，几乎所有涉及图像及视频处理的应用都需要这项技术。在电视机、机顶盒等消费类电子领域，传统的(美国)国家电视标准委员会(National Television Standards Committee，简称NTSC)制式的分辨率分别为720x480，显示在1920x1080的高清电视机是需要做6倍的放大，而显示在3840x2160分辨率的电视机上需要做24倍的放大。在图片处理应用中，对图像的放大更是无处不在，几乎所有的图片浏览器都具备图像放大功能。
双线性插值和双立方插值是图像放大处理中常用的两种方法，这两种方法的实现复杂度都较低，但是这两种方法都会带来图像边沿的模糊和锯齿，而且，这些问题随着放大比例的增加而越发严重，这些由于放大操作而导致的图像质量下极大地降低了消费者的视觉体验。
发明内容
本发明提供一种放大图像的补偿方法及装置，以提高放大图像的边沿的锐利度，提高放大图像的效果。
本发明提供一种放大图像的补偿方法，包括：
在原始图像中确定所述原始图像中每个原始像素点对应的第一特征值和第二特征值，将每个所述原始像素点对应的第一特征值和第二特征值分别形成第一特征矩阵和第二特征矩阵；
根据放大图像与所述原始图像的放大比例，分别对所述第一特征矩阵和第二特征矩阵进行插值处理，生成第一插值矩阵和第二插值矩阵；
根据所述第一插值矩阵和所述第二插值矩阵生成第三插值矩阵，根据所述第三插值矩阵对所述放大图像进行补偿，生成补偿后的放大图像。
本发明提供一种放大图像的补偿装置，包括：
第一处理单元，用于在原始图像中确定所述原始图像中每个原始像素点对应的第一特征值和第二特征值，将每个所述原始像素点对应的第一特征值和第二特征值分别形成第一特征矩阵和第二特征矩阵；
第二处理单元，与所述第一处理单元相连，用于根据放大图像与所述原始图像的放大比例，分别对所述第一特征矩阵和第二特征矩阵进行插值处理，生成第一插值矩阵和第二插值矩阵；
补偿单元，与所述第二处理单元相连，用于根据所述第一插值矩阵和所述第二插值矩阵生成第三插值矩阵，根据所述第三插值矩阵对所述放大图像进行补偿，生成补偿后的放大图像。
由上述技术方案可知，本发明提供的放大图像的补偿方法及装置放大图像的补偿装置在原始图像中确定原始图像中每个原始像素点对应的第一特征值和第二特征值，将每个原始像素点对应的第一特征值和第二特征值分别形成第一特征矩阵和第二特征矩阵，根据放大图像与原始图像的放大比例，分别对第一特征矩阵和第二特征矩阵进行插值处理，生成第一插值矩阵和第二插值矩阵，根据第一插值矩阵和第二插值矩阵生成第三插值矩阵，根据第三插值矩阵对放大图像进行补偿，生成补偿后的放大图像。通过对放大图像进行补偿，可以使得放大图像的边沿更加锐利，减少模糊和锯齿现象，提高放大图像的效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的放大图像的补偿方法流程图；
图2为本发明实施例提供的放大图像的补偿装置结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明实施例提供的放大图像的补偿方法流程图。如图1所示，本实施例提供的放大图像的补偿方法具体可以应用于对经过放大处理后的放大图像的补偿过程。可以通过放大图像的补偿装置来执行，该放大图像的补偿装置可以集成在例如电视机、机顶盒、视频处理器或图像加速单元等设备的图像处理器中，也可以单独设置，该放大图像的补偿装置可以通过软件和/或硬件的方式来实现。
本实施例提供的放大图像的补偿方法具体包括：
步骤10、在原始图像中确定所述原始图像中每个原始像素点对应的第一特征值和第二特征值，将每个所述原始像素点对应的第一特征值和第二特征值分别形成第一特征矩阵和第二特征矩阵；
步骤20、根据放大图像与所述原始图像的放大比例，分别对所述第一特征矩阵和第二特征矩阵进行插值处理，生成第一插值矩阵和第二插值矩阵；
步骤30、根据所述第一插值矩阵和所述第二插值矩阵生成第三插值矩阵，根据所述第三插值矩阵对所述放大图像进行补偿，生成补偿后的放大图像。
具体地，原始图像即为放大处理前的图像，将原始图像进行放大处理后生成放大图像，例如原始图像的分辨率为720×480，将该原始图像放大成分辨率为1440×960的放大图像时，放大图像中的像素点的数量为原始图像中的原始像素点的数量的四倍。
对于原始图像中的每个原始像素点，可以根据该原始像素点周围的像素点来确定该原始像素点对应的第一特征值和第二特征值。第一特征值具体可以为该原始像素点周围的像素点的像素值的最大值，第二特征值可以为该原始像素点周围的像素点的像素值的最小值，也可以首先对该原始像素点周围的像素点进行滤波处理，滤波处理后的最大值为该第一特征值，最小值为该第二特征值。为每个原始像素点都确定一个第一特征值和第二特征值，则所有的第一特征值形成一个第一特征值矩阵，每个原始像素点对应的第一特征值在该第一特征值矩阵中的位置与该原始像素点在原始图像中的位置相同。所有的第二特征值形成一个第二特征值矩阵，每个原始像素点对应的第二特征值在该第二特征值矩阵中的位置与该原始像素点在原始图像中的位置也相同。原始图像的分辨率例如为720×480，第一特征值矩阵和第二特征值矩阵均为720列480行的矩阵。
根据放大图像相对于原始图像的放大比例，分别对第一特征值矩阵和第二特征值矩阵进行插值生成第一插值矩阵和第二插值矩阵。例如放大图像的分辨率为1440×960，则第一插值矩阵和第二插值矩阵均为1440列960行的矩阵。插值处理所采用的插值算法具体可以为双线性插值和双立方插值，也可以采用现有技术中的其他插值算法，不以本实施例为限。
第一插值矩阵中的一个元素例如为a1，第二插值矩阵中对应位置的元素例如为b1，根据a1和b1生成第三插值矩阵中相应位置的元素，例如可以取a1和b1的平均值，也可以在该平均值的基础上进行微调，如乘以一个系数，以得到该第三插值矩阵中相应位置的元素。再根据该第三插值矩阵对放大图像进行补偿。
本实施例提供的放大图像的补偿方法，放大图像的补偿装置在原始图像中确定原始图像中每个原始像素点对应的第一特征值和第二特征值，将每个原始像素点对应的第一特征值和第二特征值分别形成第一特征矩阵和第二特征矩阵，根据放大图像与原始图像的放大比例，分别对第一特征矩阵和第二特征矩阵进行插值处理，生成第一插值矩阵和第二插值矩阵，根据第一插值矩阵和第二插值矩阵生成第三插值矩阵，根据第三插值矩阵对放大图像进行补偿，生成补偿后的放大图像。通过对放大图像进行补偿，可以使得放大图像的边沿更加锐利，减少模糊和锯齿现象，提高放大图像的效果。
在本实施例中，步骤10，所述在原始图像中确定所述原始图像中每个原始像素点对应的第一特征值和第二特征值，具体可以包括：
通过搜索窗口对所述原始图像的各所述原始像素进行搜索，在所述搜索过程中，根据所述搜索窗口中的原始像素的像素值确定所述搜索窗口的中心对应的原始像素的第一特征值和第二特征值。
具体地，搜索窗口的大小为N×M，N和M优选为奇数。可以根据搜索窗口中各原始像素点的像素值确定该搜索窗口的中心对应的原始像素点的第一特征值和第二特征值。在实际处理过程中，可以根据原始图像的最***的原始像素点对该原始图像进行扩充，以在搜索过程中可以确定每一个原始像素点的第一特征值和第二特征值。
在本实施例中，所述根据所述搜索窗口中的原始像素的像素值确定所述搜索窗口的中心对应的原始像素的第一特征值和第二特征值，具体可以包括：
根据所述搜索窗口中的原始像素的像素值的最大值生成所述第一特征值，根据所述搜索窗口中的原始像素的像素值的最小值生成所述第二特征值。
在本实施例中，步骤30中，所述根据所述第一插值矩阵和所述第二插值矩阵生成第三插值矩阵，具体包括：
应用以下公式生成所述第三插值矩阵；
Pij＝(Bij+Cij)/2；
其中，Pij为所述第三插值矩阵中第i行第j列的值，Bij为所述第一插值矩阵中第i行第j列的值，Cij为所述第二插值矩阵中第i行第j列的值。
在本实施例中，步骤30中，所述根据所述第三插值矩阵对所述放大图像进行补偿，生成补偿后的放大图像，具体可以包括：
为所述放大图像中的每个像素点确定增益，形成增益矩阵；
应用以下公式生成补偿后的放大图像：
Yij＝K[(Xij-Pij)×gij+Pij]；
其中，Yij为所述补偿后的放大图像中第i行第j列的像素值，Xij为所述放大图像中第i行第j列的像素值，Pij为所述第三插值矩阵第i行第j列的值，gij为所述增益矩阵第i行第j列的值，K为预设系数。
具体地，放大图像中每个像素点的增益可以根据当前区域的差异，做自适应调整，即每个像素点的增益可以不同，优选地，增益大于1。
进一步地，在本实施例中，所述应用以下公式生成补偿后的放大图像之后，所述方法还可以包括：
若Yij大于Bij，则将Yij调整为Bij，若Yij小于Cij，则将Yij调整为Cij。
在实际应用过程中，若Yij大于Bij，也可以将Yij调整为Bij附近的值，若Yij小于Cij，则将Yij调整为Cij附近的值。
通过对放大图像进行上述补偿处理可以增加放大图像边沿过渡区域的梯度，进而提高放大图像边沿的锐度。
图2为本发明实施例提供的放大图像的补偿装置结构示意图。如图2所示，本实施例提供的放大图像的补偿装置具体可以实现本发明任意实施例提供的放大图像的补偿的各个步骤，在此不再赘述。本实施例提供的放大图像的补偿装置可以通过现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，简称FPGA)或者是特定用途集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)等数字集成电路来实现，也可以通过其他微控制芯片来实现，其实现形式不以本实施例为限。
本实施例提供的放大图像的补偿装置具体包括：第一处理单元11、第二处理单元12和补偿单元13。所述第一处理单元11用于在原始图像中确定所述原始图像中每个原始像素点对应的第一特征值和第二特征值，将每个所述原始像素点对应的第一特征值和第二特征值分别形成第一特征矩阵和第二特征矩阵。所述第二处理单元12与所述第一处理单元11相连，用于根据放大图像与所述原始图像的放大比例，分别对所述第一特征矩阵和第二特征矩阵进行插值处理，生成第一插值矩阵和第二插值矩阵。所述补偿单元13与所述第二处理单元12相连，用于根据所述第一插值矩阵和所述第二插值矩阵生成第三插值矩阵，根据所述第三插值矩阵对所述放大图像进行补偿，生成补偿后的放大图像。
本实施例提供的放大图像的补偿装置，第一处理单元11在原始图像中确定原始图像中每个原始像素点对应的第一特征值和第二特征值，将每个原始像素点对应的第一特征值和第二特征值分别形成第一特征矩阵和第二特征矩阵，第二处理单元12根据放大图像与原始图像的放大比例，分别对第一特征矩阵和第二特征矩阵进行插值处理，生成第一插值矩阵和第二插值矩阵，补偿单元13根据第一插值矩阵和第二插值矩阵生成第三插值矩阵，根据第三插值矩阵对放大图像进行补偿，生成补偿后的放大图像。通过对放大图像进行补偿，可以使得放大图像的边沿更加锐利，减少模糊和锯齿现象，提高放大图像的效果。
在本实施例中，所述第一处理单元11还用于通过搜索窗口对所述原始图像的各所述原始像素进行搜索，在所述搜索过程中，根据所述搜索窗口中的原始像素的像素值确定所述搜索窗口的中心对应的原始像素的第一特征值和第二特征值。
在本实施例中，所述第一处理单元11还用于通过搜索窗口对所述原始图像的各所述原始像素进行搜索，在所述搜索过程中，根据所述搜索窗口中的原始像素的像素值的最大值生成所述第一特征值，根据所述搜索窗口中的原始像素的像素值的最小值生成所述第二特征值。
在本实施例中，所述补偿单元13还用于应用以下公式生成所述第三插值矩阵；
Pij＝(Bij+Cij)/2；
其中，Pij为所述第三插值矩阵中第i行第j列的值，Bij为所述第一插值矩阵中第i行第j列的值，Cij为所述第二插值矩阵中第i行第j列的值。
在本实施例中，所述补偿单元13还用于为所述放大图像中的每个像素点确定增益，形成增益矩阵；
应用以下公式生成补偿后的放大图像：
Yij＝K[(Xij-Pij)×gij+Pij]；
其中，Yij为所述补偿后的放大图像中第i行第j列的像素值，Xij为所述放大图像中第i行第j列的像素值，Pij为所述第三插值矩阵第i行第j列的值，gij为所述增益矩阵第i行第j列的值，K为预设系数。
具体地，放大图像中每个像素点的增益可以根据当前区域的差异，做自适应调整，即每个像素点的增益可以不同，优选地，增益大于1。
在本实施例中，所述放大图像的补偿装置还可以包括调整单元，用于若Yij大于Bij，则将Yij调整为Bij，若Yij小于Cij，则将Yij调整为Cij。
在实际应用过程中，若Yij大于Bij，也可以将Yij调整为Bij附近的值，若Yij小于Cij，则将Yij调整为Cij附近的值。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (5)

1.一种放大图像的补偿方法，其特征在于，包括：
在原始图像中确定所述原始图像中每个原始像素点对应的第一特征值和第二特征值，将每个所述原始像素点对应的第一特征值和第二特征值分别形成第一特征矩阵和第二特征矩阵；
根据放大图像与所述原始图像的放大比例，分别对所述第一特征矩阵和第二特征矩阵进行插值处理，生成第一插值矩阵和第二插值矩阵；
根据所述第一插值矩阵和所述第二插值矩阵生成第三插值矩阵，根据所述第三插值矩阵对所述放大图像进行补偿，生成补偿后的放大图像；
所述在原始图像中确定所述原始图像中每个原始像素点对应的第一特征值和第二特征值，包括：
通过搜索窗口对所述原始图像的各所述原始像素进行搜索，在所述搜索过程中，根据所述搜索窗口中的原始像素的像素值确定所述搜索窗口的中心对应的原始像素的第一特征值和第二特征值；
所述根据所述搜索窗口中的原始像素的像素值确定所述搜索窗口的中心对应的原始像素的第一特征值和第二特征值，包括：
根据所述搜索窗口中的原始像素的像素值的最大值生成所述第一特征值，根据所述搜索窗口中的原始像素的像素值的最小值生成所述第二特征值；
所述根据所述第一插值矩阵和所述第二插值矩阵生成第三插值矩阵，包括：
应用以下公式生成所述第三插值矩阵；
Pij＝(Bij+Cij)/2；
其中，Pij为所述第三插值矩阵中第i行第j列的值，Bij为所述第一插值矩阵中第i行第j列的值，Cij为所述第二插值矩阵中第i行第j列的值。
2.根据权利要求1所述的放大图像的补偿方法，其特征在于，所述根据所述第三插值矩阵对所述放大图像进行补偿，生成补偿后的放大图像，包括：
为所述放大图像中的每个像素点确定增益，形成增益矩阵；
应用以下公式生成补偿后的放大图像：
Yij＝K[(Xij-Pij)×gij+Pij]；
其中，Yij为所述补偿后的放大图像中第i行第j列的像素值，Xij为所述放大图像中第i行第j列的像素值，Pij为所述第三插值矩阵第i行第j列的值，gij为所述增益矩阵第i行第j列的值，K为预设系数。
3.根据权利要求2所述的放大图像的补偿方法，其特征在于，所述应用以下公式生成补偿后的放大图像之后，还包括：
若Yij大于Bij，则将Yij调整为Bij，若Yij小于Cij，则将Yij调整为Cij。
4.一种放大图像的补偿装置，其特征在于，包括：
第一处理单元，用于在原始图像中确定所述原始图像中每个原始像素点对应的第一特征值和第二特征值，将每个所述原始像素点对应的第一特征值和第二特征值分别形成第一特征矩阵和第二特征矩阵；
第二处理单元，与所述第一处理单元相连，用于根据放大图像与所述原始图像的放大比例，分别对所述第一特征矩阵和第二特征矩阵进行插值处理，生成第一插值矩阵和第二插值矩阵；
补偿单元，与所述第二处理单元相连，用于根据所述第一插值矩阵和所述第二插值矩阵生成第三插值矩阵，根据所述第三插值矩阵对所述放大图像进行补偿，生成补偿后的放大图像；
所述第一处理单元还用于通过搜索窗口对所述原始图像的各所述原始像素进行搜索，在所述搜索过程中，根据所述搜索窗口中的原始像素的像素值的最大值生成所述第一特征值，根据所述搜索窗口中的原始像素的像素值的最小值生成所述第二特征值；
所述补偿单元还用于应用以下公式生成所述第三插值矩阵；
Pij＝(Bij+Cij)/2；
其中，Pij为所述第三插值矩阵中第i行第j列的值，Bij为所述第一插值矩阵中第i行第j列的值，Cij为所述第二插值矩阵中第i行第j列的值。
5.根据权利要求4所述的放大图像的补偿装置，其特征在于：
所述补偿单元还用于为所述放大图像中的每个像素点确定增益，形成增益矩阵；
应用以下公式生成补偿后的放大图像：
Yij＝K[(Xij-Pij)×gij+Pij]；
其中，Yij为所述补偿后的放大图像中第i行第j列的像素值，Xij为所述放大图像中第i行第j列的像素值，Pij为所述第三插值矩阵第i行第j列的值，gij为所述增益矩阵第i行第j列的值，K为预设系数。
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