TWI312633B - A composite method and apparatus for scaling digital image - Google Patents

Description

1312633 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係為-種影像解析度縮放之方法片盆 Μ複合式處理方式’ 像麵;^ 處理後，仍可獲得邊緣強化效果之方法及其^錯私的影像 【先前技術】

早期，電視機都是採用陰極射線管咖，Cathode _ 餘)做為齡H，其缺點在於隨著顯示面積變大麵的^ 也就變的龐大，而且重量增加，耗電且由於是_式掃描^ 面，看久了也容易傷眼睛，後來，開發出應用在筆記型電腦: 的液晶顯示H(LCD，LiquidQystalDisplay)，其不但體積小且 輕，而且耗電量低，但是由於技術不夠成熟，良率不高，、因此 售償一直居高不下。 近年來，技術上獲得突破後，面板廠的產量持續增加， 液晶頦不器不再只是侷限於筆記型電腦上的使用，桌上型電腦 也開始以使用液晶顯示器為市場之主流，甚至面板廠開始生產 大尺寸面板以作為高晝質電視(HDTV，High Definition Tele Vision)之需。 然而，雖然名為高晝質電視，看是晝面的品質最基本還 疋要罪來源的本身，若是來源的訊號為類比訊號，則再透過類 比訊號轉換為數位訊號的過程中，極為可能造成晝面之失真現 1312633 象。最佳的顯示效果枰θ 螢幕上的一個&才、疋旦面上的—個點，能夠直接對應到 示。然而，高奎二乍顯不’也就是產生晝素㈣)的直接顯 至連顯示晝运的的尺寸不―’且解析度也不盡相同，甚 使的高書質電視j鮮析度也都沒有統一的情形下，因此，會 如二广恶法表現出其應有之晝面品質。 而高查質所示，假設來源影像110之解析度為咖，

向回里貝包硯影像12〇的 X 假設為Ns、、 像解析度的S倍， 2 η所- ’又。s χ及Ms/H'無法為2的倍數。「第 2圖」所不，為來源影像110與高書f影像12〇之^弟 轉換示賴，假設來崎 =對應 騎㈣物，我們可以相，因解析度不同，* = 值幾乎不相同。如果處理 旦素對應 如料理不好，铺會造錢緣翻 出現整個晝面不平滑的情形發生。 场 【發明内容】 /馨於以上的問題，本發日月的主要目的在於提供—種複 衫像解析度縮放之方法及其裝 工 贼峨輕，购_==：：= 便可達到邊緣強化之效果。 采 因此’為達上述目的’本發明所揭露之一種複合式影像解 析度縮放方法，至少必須包含下列步驟： 首先，自訊號來_取得原始影像之各點之晝素值；再 1312633 來，透過邊緣偵鄉 憶物生該原始影二邊原始影像之邊緣部分;在記 的所在位置；接著，取得應表’用以記錄邊緣部份 是高晝質電视的解析度與=整縮放倍數s，也就 根據該邊緣部分對應表 =之間的倍數；然後， 產生調整影像^峨像她插法來計算 法來將所得之調整影像，轉換成朴透過雙線性演算 像。 办像s倍數縮放之最終影 有關本發明的特徵盘實作 說明如τ。 说、4魏合_條佳實施例詳細 【實施方式】 本發明將揭露-種複合式影像解析度縮放之方法及轉 j。在本發日觸以下詳細說财，將描述多種狀的細節以便 提供本發明的完整說明。然而，對熟知技藝者來說，並可以不 需要使用該等特定細節便可以實施本發明，或者可以藉著利用 替代的元件或方法來實施本發明。在其他的狀況下，並不特別 詳細地說明已知的方法.、程序、部件、以及電路，以免不必要 地混淆本發明的重點。 為避免來源影像的邊緣經過配合高晝質電視的解析度之 調整後’會產生邊緣的模糊淡化，甚至邊緣線不平滑之情形發 生，本發明首先針對來源影像利用邊緣谓測(edge detection)演 1312633 鼻法’諸如· i α 1貝爾法(Sobel method)、杈普拉斯法(Laplace method):維伯特法(R〇bert咖編）、及二階法(娜d 〇rto method)領算法，來找出影像中的邊緣部份。透過^倍數縮 放絲有效保持邊緣的清晰度，並配合雙線性演算法來達到最 ^的解贿，所謂複合式影像縮方法。射η _決定，是使 2Π的值最靠近影像職_ s ’而雙雜轉法㈣例，則等 於 S/2n。 在執仃上，可將該原始影像劃分為多個區塊，將各個區塊 資料載入記憶體巾，各區塊可輯行將每—㈣像像素讀入記 憶體中進行處理。 因此，凊爷照「第5圖」，此為本發明之方法流程圖，首 先，本發明之晶片處理麵可自訊絲源端轉縣影像之各 點之晝素值’並根據雜影像之崎度麵的赌度，叶管兩 者間的調整驗倍數S(麵51Q);假_絲像的水饰斤 度為挪，而垂直解析度為彻，而高晝質電視的水平解析度 為720，則水平的調整倍數即為192〇/72〇〜2.67，另外，若^ 質電視的垂直解析度為麵，則垂直的調整倍二： 1080/480〜2.25。 啤 再來’透過雜侧絲#_縣影像之邊 (步驟测；接著，在記憶體中產生該原始影像之邊緣部^ 應表，其中該邊緣部分對應表以先前實施例為例，即為一 1312633 720彻的表格，邊緣部分對應表之内部元素係為二元碼 (b ary code)才不不為！時表示對應位置之該點為位在邊緣上。 再作2倍放大％，以先前實施例為例會將η設為1 ’也就是 說會先作2倍放大，再分聰遍和2.25/2的雙線性放大。 在做2 Ut大時，要先決定要内插的點為其鄰近點何者， 就^「第3圖」或「第4圖」所示。如果為「第3圖」，會將 第6圖」的flag设為〇，如果為「第4圖」，會將「第$圖」 的^設為卜因此，接下來，便如「第3圖」或厂第4圖」 所不假為職影像後之新增像I·，根據先前 ^烟30所產生記錄調整影像後之邊緣部分對應表，可判斷 其疋否落於邊緣部分 -X J 430 ^ 7觀‘，如果flag = 0财套用公式⑴ 之异法’《周圍四點之平均為新增像素33〇之值(步驟夠， ’㈣恥麵迦，α上下祕之平均為 新乓像素430之值(步驟55〇)。 如「第6圖」所示，是否有邊緣或邊緣方向的決定 ^緣ΓΓ纖账紅嘯輸_的值來 ” Η，，，，A1和點Β3在—位元碼邊緣部分對應表的值均 :a ΓΓ1Β3為"否則為。;其餘點依— 圖」中’如離1Β3或—Βΐ為」，還須 決定是否為真的邊緣(tmeedge)，來決定最終的内插方法。 10 1312633 判斷真假邊緣的方法，如「第7圖」所示。如果點Αι與 點b3在二位元碼邊緣部分對應表的值均是丨，也就是edge Αι B3為1時，則透過「第7圖」右邊的演算法，也就是算Aib3 連線兩邊的晝素點的平均值差，與跨越Al b3的A9與兩 點值差作比較，只有在a2與B2兩點值差非常大於AlB3連 線兩邊的晝素點的平均值差，才可以決定Al和33的連線是 一個真的邊緣。相同的方法，可以用在判_edgeA3Bi是否 為真邊緣。 假設是落於邊緣部分420且位於邊緣部分42〇的點為Αι 及B3 ’則可以邊緣部分420上的兩點像素作内插法求得新增 像素430之值’如「第7圖」所示，可用公式⑺來計算χ的 像素值’若Α!點的像素值為Al❿％點的像素值為巧，則 χ點的像素值即為(Ai+B3)/2 ;若位於邊緣部分42〇的點為a] 及％則可用公式⑶來計算x的像素值，若a:闕像素值為 A2而B2點的像素值為b2，則χ點的像素值即為 右位於邊緣部分420的點為α3及Β〗則可用公式來計算χ 的像素值，若α3點的像素值為α3而Bl點的像素值為^， 則χ點的像素值即為^+:^)/2(步驟560)。 由於每個新增像素330或430皆會有之γ、U、v值或 者是R、G、Β值之計算，若是每一點都要計算3次，顯然會 增加許多多餘的運算時間，因此便可在記憶體中再增加—絲 11 1312633 對愿衣’冨 調整時，喊在丫值^ 種公式來進行 味υ值计异凡，仔知調整時要套用公 在表格内該新增像素所對應之欄位紀錄為 、 式⑺或⑹，則在表格⑽新增像素觸應之攔= 2 ;若要套崎⑶，嶋格嘱增像她所對= 位紀雜；若要套用公姻，則在表格内該新^所

對應之棚觸W來，蝴嶋伽^ 之^ ν值日r便不f再作判斷及可直接套崎策對應表内之 編號紀錄所對應之公式。 如先前所舉之實施例所提，假設水平_整倍數為㈤ 而垂直的調整倍數為2.25,透過—次_法則可擴充為2倍像 素值之_影像，也就是解析度會變成〗卿_，但高晝質 電視的垂贿做為娜麵.，目此额概過雙線性ς貝算 法_職alg〇rithm)將調整影像之水平解析度調至丄.现倍， 而是垂直解析度調至U25倍(步驟調，如此—來便可達到 局晝質電韻要求之解析度晝面，並在縣瓣後，可達到邊 緣強化之效果。 雖然本發明贿述之較佳實_鑛如上，然其並非用以 限定本發明’任何熟f相像技藝者，在不麟本發明之精神和 範圍内，當可作些許之更動與潤部，因此本發明之專利保護範 圍須視本說日轉卿之帽翻制所界定者為準。 12 1312633 【圖式簡單說明】 第1圖係影像之變更晝面解析度顯示之例子； 第2圖係來源影像與高晝質電視之晝素值對應轉換之例子； 第3圖係新增像素最近僅有四點之一實施例； 第4圖係新增像素最近有六點之一實施例； 第5圖係本發明之方法流程圖； 第6圖係本發明計算新增像素公式之決策樹；及 第7圖係本發明決定真假邊緣的方法。 【主要元件符號說明】 110 來源影像 120 高解析度影像 210 來源影像之解析度 220 高晝質電視之解析度 330 新增像素 430 新增像素

My 來源影像的水平解析度

Nx 來源影像的垂直解析度

Ms . 高晝質電視影像的水平解析度

Ns 南晝質電視影像的垂直解析度 步驟510 取得原始影像及縮放倍數 步驟520 擷取原始影像中的邊緣部分 13 1312633 步驟530 產生該原始影像之邊緣部分對應表 步驟540 判斷新增像素是否落於邊緣部分？ 步驟550 以周圍四點之平均為新增像素之值 步驟560 以邊緣部分上的兩點像素作内插法求得 新增像素之值 步驟570 將調整後之影像整體以雙線性演算法調整 至縮放倍數 14

Claims (1)

1. I312633 十、申請專利範圍： L -種複合式影像解析度_:之雜 取得-原始影像； 4料含下列步驟： 擷取該原始影像之邊緣部分； 產生該原始影像之—邊緣部分對應表； 取得該原始影像之 根據該邊緣部分對縣及該·_倍 個新增像素之一調整影像；及 #產 一 將該調士影像以雙線性智 數之-最終影像。又仏料法轉換成該原始影像之S倍 2·如申請糊項所述之複合式影 其中擷取該原始影像之邊緣部分可用套曰'、 達成。 ’、、爾法'(Sobel method)来 3复如中申^^1嫩心细_錢放之方法， :影像之邊緣部分可用拉普拉斯一 4. 如申請專利範_1項所述 其令擷取該原始爹 4 *°式衫像解析度縮放之方法， 來達成。 ’ 妨可用羅伯特法(Robert method) 5. 如申料彻岭】項職 其中擷取該肩私& 式影像解析度縮放之方法， 、°衫像之相部分可用H(謂nd order 1312633 method)來達成。 6·如申請專利範圍第丨項 豆中η佶私* 、 银〇式衫像解析度縮放之方法 ，、中值4 —使S/2n最接近工之整數值。 1項所叙複蝴輪麵放之方法 8^申1直‘對應表之内部元素係為：元碼(bin亭ode)。 並中=偏^ 1销述之複蝴輪度縮放之方法 之像素值計算可由其-左上方點U 工力點八2、—右上方 乃.，‘，占a3、—左下方點 — 一右下方點B3來決定。 正下方』B2 9.=姆1酬叙梅爾咖放之方法 算***魏—左培瑞之一第-Γ 真假，其中該第-演算法如下所示： t暫存中繼值=丨Α2_ β2丨，2_ ΒιΜ Α2_續2 ; 真；以及田乐暫存中繼值大於一第一門檀值時，該邊緣為 反之，該邊緣為假。 玉〇·如申睛專利範度I裳( s 盆中科絡圍弟1項所述之複合式影像解析度縮放之方法， 一中該邊緣部分對應 算法，以決定-~ 右上邊緣之一第二演 >讀之真假，其中該第二演算法如下所示： f j暫存中繼值唯抑· (|α2· Al| +1 β2_ β3|)/2 ; 當第二暫存中繼值大於—第二門麵時，該邊緣為 16 1312633 真；以及 反之，該邊緣為假。

   U.如申請翻卿Slg所述之複蝴 其中各該新增歸xi之像素質可訂 當其周圍之六個式獲侍. 们砧有超過三點於真 内部元素為1或者皆為〇時，^分姆應表 ) 否則， 其中，edgeAiBj為二元瑪，代表 是否位在該邊緣部分對 1、j兩點所決定的 如申請專利範圍第8項 其中各該新增料x 1 iσ 4像解析絲放之方法 素值之_==^緣部她時，其 如申請專利崎8項所述之複合^^千均值。 其中各該剌像素Xi之像素值計射決㈣度縮放之方法 1《如申請專利範圍第13項所述之声人決策對應表。 法，其中該決策對應表可 “工影像解析度縮放之2 計算。 用於各該新增像素Xi之γ、υ、ν值之 15.如申請專利範m 13_述^ 法，其中該決策對應表可用於各:=像解析度縮放之方 計算。 曰像素xi之R、G、B值之 ^如申請專利範圍第】項所述之複 解析度縮放之方法， 17 1312633 其中願取七衫像之邊緣部分後，可將該原始影像劃分為複 數個區塊來逐一進行處理。 17.如申請專繼輯16項崎之複合式影像解減縮放之方 法’其中各該區塊可以逐行將各該像素讀入記憶體中進行處理。 18_ -種複合式影像解析度驗之技，包括：—⑼處理模組及 -記憶體，該晶片處理模組用以執行下列程序：取得—原始影 像，擷取該原始衫像之邊緣部分；取得該原始影像之一調整縮 放倍數s ’產生該原始影像之—邊緣部分對應表在該記憶體中； 根據該邊緣部分對應表及_整縮放倍數計算產生—個新增 像素之-婦影像；及觸罐影像讀線輯算法轉換成該 原始影像之s倍數之一最終影像。 仪如申請專利範圍第18項所述之複合式影像解析度縮放之裝 置，其中擷取該原始影像之邊緣部分可用索貝爾法(sobel誠㈣ 來達成。 览如申請專利範圍第18項所述之複合式影像解析度縮放之裝 置，其㈣取_始影像之邊緣部分可用拉普拉斯法㈣_ method)來達成。 21.M請專利範圍第18項所述之複合式影像解析度縮放之裝 置’其t#練該絲影像之邊緣部分可用羅伯特雖相 method)來達成。 22·如申鱗鶴圍第Μ顿狀複合式雜_絲放之裝 18 1312633 置，其中擷取該原始影像之邊緣部分可用二階法(sec〇nd 〇rder method)來達成。 23.如申料織㈣18 述之複合式影像解減縮放之裝 置，其中η值係為一使S/2n最接近i之整數值。

   24班如申凊專利㈣帛18項所述之複合式影像解析度縮放之裝 ，置，其中絲_分對絲之邮卩元素係為：元碼恤亭ode)。 二如申⑶專利乾難18項所述之複合式影像解析度縮放之裝 置’其中各該新增像素&之像素值計算可由其—左上方點A]、 上方點 Δ]、一 -ir l a » 上方鲇As、一左下方點B]、一正下方點 2、—右下方點氐來決定。 6·如申請專利範_ lg賴述之複合式影像解析度縮放之裝 中該邊緣部分對應表係可透過—左上至右下邊緣之一第 、"'法二決疋—邊緣之真假，其中該第-演算法如下所示： 第一暫存中繼值=I Α：Γ 柯(p2- B】| + | Ar a3|)/2 ; 真 4 —暫存巾繼值大於―第―H檻值時，該邊緣為 Mr 27 之，該邊緣為假。 %申請專利苑圖笛 置，& 項所述之複合式影像解析度縮放之裝 二M卩分對應表係可透過—左下至右上邊緣之-第 巧鼻法，以決中 . 狄二疋一4緣之真假，其中該第二演算法如下所示： 弟〜暫存中繼值=卜d Αι丨+丨Β⑷/2 ; 19 1312633 當第二暫存中繼值大於一第二門梭值時 反之，該邊緣為假 真； 以及 該邊緣為 28·如’請專利範圍第2 置，其、斤叙3式衫像解析度縮放之| 2騎輕r«料奸_斷核得： 田-、周園之六個點有超 内部元素^ < 點妓魏部分對應表之 以及 丨次#白為〇時，則X, 否則、处 其中，edgeAiBj為二元碼， 在該邊緣部分對應表所表示之邊緣部份:兩點所決定的邊 29. 如^月專利範圍第25項所 ' 置，其中各該 、 如5式影像解析度縮放之裝 都日像素Xi落麵她 衣 其像素值之計為該兩個輕部分_之俊♦卩分的點時， 30. 如_請專利範圍第25項所述之複1值和之平均值。 置，其中各該新增像素&之像素值計算^二象解析度縮放之震 31. 如申請專利範圍第3〇項所：：亦決策對應表。 置，射該決策對應表可用於各_=像解析度縮放之裝 計算。 ”\之亨、11、\^值之 32.如令請專利範圍第30項所述之_ 置，其令該決策對應表可用於各該新二=像解析度縮放之裝 計算。 象素Xl·之R、G、B值之 20 !312633 33·如申請專利範圍第18項所述之複合式影像解析度縮放之裝 其中娜誠始影像之邊緣部分後，可將始影像書^ 為複數個區塊來逐—進行處理。 — 34.如申請專利範圍 苴中夂=D 項所述之複合式影像解析度縮放之裴 0呑品鬼可以逐行將各該像素讀入記憶體中進行處理。