一种边缘自适应的去隔行插值方法技术

本发明专利技术公开了一种边缘自适应的去隔行插值方法，该方法针对传统ＥＬＡ插值方法存在的问题提出了改进，通过采用边缘自适应技术，利用两行的相关性插值出两行中间缺失行的信息，其特征在于：通过对多个方向分别进行检测，将相关性最强的方向选为插值方向，每个方向又选取多组数据进行联合判断以提高判断的准确性，该方法是一种低成本，易于硬件实现，并且具有良好的边缘保护和去边缘锯齿能力的去隔行插值算法，能够自适应的调整插值方向，对任意方向都能做出良好的插值结果，该方法不但对二维插值有效，同样也适用于三维插值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种对数字图像信号进行去隔行处理时提高图像分辨率的方 法，具体来说，尤其涉及
技术介绍
传统的模拟电视图像为隔行的形式，每一个图像帧被分割成两个场，每一 个场都只扫描预定的水平行数。在每一个场周期内，只扫描帧中的一半水平行， 两场按顺序连续显示，让扫描看起来是逐行的，使观众感知到整个图像。这种 方法的最大弊端是会带来垂直分辨率的降低，因为每一场只包含了完整帧中一 半的垂直信息。随着数字图像技术的发展，高清晰的数字电视越来越多的出现 在人们生活中，它们采用逐行扫描方式。因此，将隔行的电视信号输入逐行的电视显示系统时，要进行去隔行(De-interlace)。去隔行技术有三维和二维的两 种大类型，传统二维技术对整场均采用空域插值，这种办法不区分图像静止与 运动，因此往往对静止图像的再现力不够，三维技术对运动物体采用空域插值， 而对静止物体采用时域平均(替换)的策略。可见无论哪种去隔行技术，都会 应用到图像插值，一种好的去隔行插值算法是一个好的去隔行技术/设备的基础。 传统的图像插值算法有双线性和双立方算法。双线性算法往往使插值的图 像边缘变模糊，而双立方算法则会使图像边缘出现锯齿。研究表明，人眼对物 体清晰度的感知主要来源于物体的边界信息，因此近年来出现了一些新的基于 边缘的插值方法，这些算法对插值后的图像清晰度有显著的提高。比如基于边缘插值法，，(EDDI)，基于数据的三角插值法(DDT)，还有基于边界的 线平均法(ELA)等等。由于去隔行插值是一种在垂直方向上1: 2放大的简 单插值，而DDT和EDDI计算量庞大，不是很适合用来做去隔行插值。相对来 说，ELA是一种很好的去隔行插值方法。这种算法依据图像的边缘进行插值， 计算量相当小，适于硬件实现。同时只用到了两个行缓存，比双立方插值所用 的缓存还小，而性能却比双立方和双线形好很多，在很多时候，甚至不亚于EDDI 和DDT的插值效果。图1给出了现有一个ELA插值算法的示意图。如图所示， a e5个方向被分别检测，最后插值的输出结果^(/,/)为f/,(/,_/)=|f/(/-i，/—/j+^(/+i，./h) (1) 其中函数f代表图像得亮度信息。i^表示待插点亮度，f,代表已知点亮度。由以下关系式来决定。=argmi,) -2《d《2 (2)这里，4^T《是一个集合，^/#(力=|《(/-力-+ -2《d《2 (3)min()代表求集合4^《中的最小值，arg()代表求集合W浙《中令^/#幼值最 小的d的值，例如，min(J浙^hc/劝^，则arg(min(c/^问XH。但是ELA本身也存在一些弱点，比如，很容易产生插值错误，这是因为随 着被检测像素与中心点距离的增加，像素对之间的差异往往会变小，以上简单 的对5个方向进行差异性比较，就很容易在错误的方向上进行插值。另外，由 于只对5个方向进行检测，所以无法对任意方向的边缘都得到好的插值效果。 因此，有必要对传统的ELA算法做出改进，使其更稳定，插值效果更好。
技术实现思路
本专利技术针对上述传统ela插值方法存在的问题提出了改进，公开了，该方法通过采用边缘自适应技术，利用两行的相 关性插值出两行中间缺失行的信息，其特征在于通过对多个方向分别进行检 测，将相关性最强的方向选为插值方向，每个方向又选取多组数据进行联合判 断以提高判断的准确性，该方法具体包括如下步骤-步骤l:选择待插点F (i,j)的主方向群和从方向群以及与它们各自相关的 像素对；步骤2:比较每个方向所属像素对亮度的差值的绝对值，将差值绝对值最小的方向作为最后的插值方向；步骤3:通过调整偏移量修改从方向群以确定下一待插点的从方向，偏移量 由步长控制调整；步骤4:依据步骤2中确定的插值方向进行插值； 所述方法中步骤3和步骤4的顺序可以交换。上述步骤(1)中所述的主方向群的方向是固定的，所述的待插点F(i， j)的主方向群包含有以下三个主方向主西北方向连接点(i-l，j-l)和点(i+l，j+l)的直线，用-l作为方向代号；主北方向连接点(i-l，j)和点(i+l,j)的直线，用0作为方向代号；主东北方向连接点(i-l，j+l)和点(i+l,j-l)的直线，用1作为方向代号；与所有三个主方向相关的像素对可概括为下式<formula>complex formula see original document page 7</formula> (4)其中，m和mt/的取值为整数。 上述步骤(l)中所述的从方向群由偏移量q^d决定，q侨W是一个变化量， 并由步长控制每次的增减量，对于待插点F (i， j)和特定的偏移量q^&，不妨 假设q侨向右为正，向左为负，三个从方向为从西北方向连接点(i-l，j-l+o,eO和点(i+l，J+l-o,)的直线，用-1作为方向 代号；从北方向连接点(i-l，j+o^&)和点(i+l，j-q诉d)的直线，用0作为方向代号；从东北方向连接点(i-l,j+l+o,)和点(i+l,j-l-o^^)的直线，用1作为方向 代号；与所有三个从方向相关的像素对可以概括为<formula>complex formula see original document page 8</formula> (5)其中，偏移量初始值为0， m取值为整数。本专利技术，所述步骤(2)中还包括如下的 具体步骤步骤2.1:通过以下公式计算出主方向群中各个方向像素对亮度的差值的绝 对值<formula>complex formula see original document page 8</formula>(6)其中，《f 6m/J表示主方向像素对的差值的绝对值，md表示主方向代号;步骤2.2:计算出从方向群中各个方向像素对亮度的差值的绝对值 <formula>complex formula see original document page 8</formula> (7)其中，#6^代表从方向像素对的差值的绝对值,^为从方向代号，伊/w为补偿增益，它是一个浮点数，其值由从北方向偏移主北方向的距离来决定，具体为当从北方向偏移主北方向的距离增加，补偿增益值增大，反之减小。g&的最小值大于l，最大值不超过5。步骤2.3:从上述主/从两个方向群中选出像素对亮度差值的绝对值最小的方向为最后的插值方向。所述方法步骤(3)中还包括如下的具体步骤步骤3.1:对步长赋值，其值等于像素对亮度差值的绝对值最小的方向的代 号，该代号用0， 1或一l中任意一个数字表示；步骤3.2:判断所选的方向是否为主方向，如果是，复位信号置l，否则置0;步骤3.3:调整偏移量，若复位信号为l，偏移量直接由步长替换，否则，步 长累加到偏移量后作为新的偏移量。所述方法步骤(4)中还进一步包括以下步骤通过以下公式计算插值<formula>complex formula see original document page 9</formula>其中函数F代表图像的亮度值。F/P表示待插点亮度值，F/代表已知点亮度值。 (/-1，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种边缘自适应的去隔行插值方法，该方法通过采用边缘自适应技术，利用两行的相关性插值出两行中间缺失行的信息，其特征在于：通过对多个方向分别进行检测，将相关性最强的方向选为插值方向，每个方向又选取多组数据进行联合判断以提高判断的准确性，该方法具体包括如下步骤：步骤１：选择待插点Ｆ（ｉ，ｊ）的主方向群和从方向群以及与它们各自相关的像素对；步骤２：比较每个方向所属像素对亮度的差值的绝对值，将差值绝对值最小的方向作为最后的插值方向；步骤３：通过调整偏移量修改从方向群以确定下一待插点的从方向，偏移量由步长控制调整；步骤４：依据步骤２中确定的插值方向进行插值；所述方法中步骤３和步骤４的顺序可以交换。

【技术特征摘要】
1、一种边缘自适应的去隔行插值方法，该方法通过采用边缘自适应技术，利用两行的相关性插值出两行中间缺失行的信息，其特征在于通过对多个方向分别进行检测，将相关性最强的方向选为插值方向，每个方向又选取多组数据进行联合判断以提高判断的准确性，该方法具体包括如下步骤步骤1选择待插点F(i，j)的主方向群和从方向群以及与它们各自相关的像素对；步骤2比较每个方向所属像素对亮度的差值的绝对值，将差值绝对值最小的方向作为最后的插值方向；步骤3通过调整偏移量修改从方向群以确定下一待插点的从方向，偏移量由步长控制调整；步骤4依据步骤2中确定的插值方向进行插值；所述方法中步骤3和步骤4的顺序可以交换。2、 根据权利要求1所述的一种边缘自适应的去隔行插值方法，其特征在于该方法步骤(1)中所述的主方向群是固定的，所述的待插点F(i， j)包含有以下三个主方向主西北方向连接点(i-lj-l)和点(i+l,j+l)的直线，用-l作为方向代号；主北方向连接点(i-l,j)和点(i+l，j)的直线，用0作为方向代号；主东北方向连接点(i-l,j+l)和点(i+l,j-l)的直线，用1作为方向代号；与所有三个主方向相关的像素对可概括为<formula>complex formula see original document page 2</formula> (1)其中，w和md的取值为整数。3、 根据权利要求1所述的一种边缘自适应的去隔行插值方法，其特征在于 该方法步骤(1)中所述的从方向群的方向是由偏移量offset决定，offset是一个变化量，并由步长控制每次的增减量，对于待插点F(i，j)和特定的偏移量oi^ ，不妨假设0# 向右为正，向左为负，三个从方向为从西北方向连接点(i-l，j-l+q^W)和点(i+l,j+l-0,ef)的直线，用-1作为方向代号；从北方向连接点(i-l,j+q^&)和点(i+l,j-o/^0的直线，用0作为方向代号； 从东北方向连接点(i-l,j+l+q^W)和点(i+lJ-l-o,&)的直线，用1作为方向 代号；与所有三个从方向相关的像素对可以概括为U ((/-1，+附)，0' ++ w)) (-1+ 《(l+ (2)其中，偏移量的初始值为O， m取值为整数。4、根据权利要求l所述的一种边缘自适应的去隔行...

【专利技术属性】
技术研发人员：李琛，常军锋，刘波，石岭，刘云，
申请(专利权)人：深圳艾科创新微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]