图像变换的方法和单元技术

一种图像变换单元（２００），用于将具有第一分解力的第一输入图像变换成具有第二分解力的输出图像，它包含系数计算装置（１０６），用于根据第一输入图像的像素值和第二输入图像的像素值计算第一滤波器系数。系数计算装置（１０６）安排成对自适应滤波装置（１０４）进行控制，由自适应滤波装置（１０４）根据第一图像的输入像素值和第一滤波器系数计算输出图像的像素值。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种图像变换单元，用于将第一图像序列变换成第二图像序列，第一图像序列中包含第一分解力的第一图像和第一分解力的第二图像，第二图像序列中包含第二分解力的第三图像，该图像变换单元包含系数计算装置，用于根据第一图像的像素值计算第一滤波器系数；以及自适应滤波装置，用于根据第一图像的第一组像素值和第一滤波器系数计算第三图像的第三像素值。本专利技术还涉及一种方法，将第一图像序列变换成第二图像序列，第一图像序列中，包含第一分解力的第一图像和第一分解力的第二图像，第二图像序列中包含第二分解力的第三图像，该方法中包含根据第一图像的像素值计算第一滤波器系数；以及根据第一图像的第一组像素值和第一滤波器系数计算第三图像的第三像素值。本专利技术还涉及图像处理装置，包含接收装置，用于接收与第一图像序列对应的信号；以及上述图像变换单元，用于将第一图像序列变换成第二图像序列。HDTV的出现强调了空间上变换技术的需求，借以能使标准清晰度(SD)视频材料在高清晰度(HD)电视(TV)显示器上观看。常规技术采用线性内插方法，诸如双线性内插和应用多相低通内插滤波器的方法。前者由于其质量低在电视应用上不流行，后者则在市场上可购得的IC中被采用。线性内插方法中，随着一帧内像素数的增加，频谱的高频部分并不扩展，也就是，人们感觉的图像清晰度没有增加。换句话说，不能充分发挥显示器的性能。作为常规线性技术的补充，提出了许多种非线性算法来实现SD到HD的上变换。往往，这些技术称为基于内容的上变换或边沿依赖空间上变换。此类技术的某一些已在消费电子市场上有了。开头一节中叙述的图像变换单元种类的一个实施例可从下面的文献中得知，2001年10月IEEE图像处理会刊第10卷第10期1521-1527页上Xin Li等人的论文“新的面向边沿的内插(New Edge-DirectedInterpolation)”。该图像变换单元中，内插上变换滤波器的滤波器系数适应于局部图像内容。内插上变换滤波器的孔阑应用如式1中规定的四阶内插算法FHD(2(i+1),2(j+1))=Σk=01Σl=01w2k+lFSD(2i+2k,2j+2l)---(1)]]>式中，FHD(i，j)为HD输出像素的亮度值，FSD(i，j)是输入像素的亮度值，wl是滤波器系数。滤波器系数从采用最小均方(LMS)优化方法的较大孔阑中得到。在引用的文献中，说明了如何计算滤波器系数。按照该现有技术的方法可结合附图说明图1A和图1B予以说明。该方法的内插针对图像内容边沿而不是跨越图像内容，以防止内容模糊。文献作者采用合理的假设，即边沿方位不随像素数缩放改变。所以，采用LMS方法在局部窗口内可以从SD输入图像中近似得出滤波器系数。虽然，按照提及的现有技术的方法“新的面向边沿的内插”在许多图像部分内有比较好的运算结果，但问题在于怎样为LMS方法选择合适的窗口大小。对于n×m大小的窗口，有(n-2)(m-2)个运算式。在实验中，专利技术人发现，生成4个运算式的4×4窗口不能得到坚实的向上缩放。采用8×8窗口也即带有36个运算式时才能得到较好的结果。虽然，该上变换比较坚实，但也使图像内容较模糊。可以认为，那是由于这样的事实，在这个较大的区域上使滤波器融合成一个单纯的均化滤波器的图像统计特性，不是恒定的。结论是这里存在矛盾，使窗口大小的选择复杂化。一方面，因为要求坚实性，窗口尺寸必须大。另一方面，对于要求恒定的图像统计特性，窗口尺寸必须尽量小。最终，存在未知系数时，LMS优化中要求运算式至少有与未知系数同样多的数目，这给出了窗口尺寸的下限。本专利技术的一个目的是提供一种开头一节中所述种类的图像变换单元，它比较坚实，而且图像模糊量比较小。本专利技术的目的是这样实现的，系数计算装置安排成根据第二图像另外的像素值计算第一滤波器系数。换句话说，在时间域内而不是在空间域内放大系数计算装置的孔阑。于是，可以假设，对应于不同图像内较小的图像部分，将之与同一个图像内不同位置上的较大部分相比，有更为类似的统计特性。对于运动轨迹上面相应图像部分的内容来说，这一点的正确性尤其可预期。于是，对于边沿方位与缩放无关的这一假设可加以补充，现在假设，当对景物运动进行校正时，边沿方位不随时间变化。这里的像素值或是亮度值，或是色度值。应当注意，另外的像素值不应用于将第一图像的输入像素处理成输出像素也即处理成第三图像像素的直接运算路径中，但可以应用于控制路径运算中以确定滤波器系数。将多个输入场的输入像素值组合成单个输出图像也即组合成帧的单种输出像素值运算，例如称为去隔行。隔行是普通的视频广播方法，其中交替地传输奇数和偶数图像行。去隔行意图恢复完全的垂直分解力，也即使奇数行和偶数行能同时呈现于每帧图像上。去隔行的目的是减小相继场内的信号混叠。然而，按照本专利技术的图像变换单元的目的是根据各别的输入图像增加输入图像的分解力。做到这一点是借助能自适应图像边沿的空间滤波器，以便对没有边沿自适应时会引起的图像模糊量予以限制。根据多个输入图像确定的滤波器系数用于对空间滤波器进行控制。按照本专利技术的图像变换单元的一个实施例的安排，从第一图像的第一部分中采集第一图像的像素值，并从第二图像的第二部分中采集第二图像的像素值，该第一部分和第二部分在空间上相对应。本实施例的优点在于，它比较简单。从第二图像中采集合适的像素是直截取出的，没有额外的计算。这里，需要暂时存储第二图像的诸像素值。按照本专利技术的图像变换单元的一个实施例的安排，从第一图像的第一部分中采集第一图像的像素值，并从第二图像的第二部分中采集第二图像的像素值，该第一部分和第二部分处于运动轨迹上。由运动估值器给出运动矢量。这些运动矢量表明了第一部分与第二部分之间的关系。本实施例的优点在于，第二序列的图像也即输出图像更为清晰。按照本专利技术的图像变换单元的一个实施例中，系数计算装置安排成通过一种优化算法计算第一滤波器系数。优化算法最好是最小均方算法。LMS算法比较简单和坚实。本专利技术的再一个目的是提供一种开头一节内所述种类的方法，它较坚实，而且图像模糊量比较小。实现本专利技术的这一目的中，根据第二图像另外的像素值计算第一滤波器系数。本专利技术的再一个目的是提供一种开头一节内所述种类的图像处理装置，其图像变换单元比较坚实，而且图像模糊量比较小。实现本专利技术的这一目的中，图像处理装置内的系数计算装置安排成根据第二图像另外的像素值计算第一滤波器系数。图像处理装置可选地包含一个显示第二图像的显示器件。图像处理装置例如是电视机、机顶盒、VCR(盒式录像机)放像机、或是DVD(数字通用光盘)播放机。图像变换单元的修改和变型实际对应于所述方法和图像处理装置的修改和变型。按照本专利技术的方法以及图像处理装置内图像变换单元的这些和其他方面，根据后面说明的实践和实施例并参考对附图的阐述，将十分明白。图1A概略示明现有技术图像变换单元的实施例；图1B概略示明现有技术方法中的一些像素；图2A概略示明二个图象用来解释按照本专利技术的方法；图2B概略示明二个图象用来解释按照本专利技术的方法另一种实施例；图2C概略示明按照本专利技术的图像变换单元的实施例；图3A概略示明SD输入图像；图3B概略示明对图3A的SD输入图像增加像素用以提本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种图像变换单元（２００），用于将包含第一分解力的第一图像和第一分解力的第二图像的第一图像序列变换成包含第二分解力的第三图像的第二图像序列，该图像变换单元（２００）包含：－系数计算装置（１０６），用于根据第一图像的像素值计算第一滤波 器系数；－自适应滤波装置（１０４），用于根据第一图像的第一组像素值和第一滤波器系数计算第三图像的第三像素值，其特征在于，系数计算装置（１０６）安排成根据第二图像另外的像素值计算第一滤波器系数。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：G德哈安，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]