專利名稱：視頻像素可伸縮性的計算方法
技術領域：
本發(fā)明屬于視頻圖像處理技術領域，特別涉及一種保護內(nèi)容的視頻像素尺寸可伸縮 調(diào)整的計算方法。
背景技術：
隨著現(xiàn)代顯示設備的迅速發(fā)展，各種大小屏幕的顯示器件己進入了千家萬戶。智能 手機，筆記本電腦，桌面電腦，大屏幕電視等等，-它們的顯示屏幕大小各不相同，縱橫 比也不一樣。如果要在這些設備上看同一尺寸大小的影片，顯然是不可能的。例如，在 普通電視上觀看寬屏幕的電影，可視尺寸受到限制，或是屏幕的上下空間被浪費，或是 人物的比例出現(xiàn)失真，影響了人們的欣賞效果。
保護內(nèi)容的視頻尺寸調(diào)整技術，就是在保持被關注物體比例和大小不變的前提下， 改變原始視頻尺寸的大小。這樣在普通電視上看寬屏電影時，可以做到既不浪費屏幕空 間，也不讓人物比例失真。
為了實現(xiàn)保護內(nèi)容的視頻尺寸調(diào)整技術，首先要計算視頻像素的"重要性"這一參 數(shù)，視頻像素的"重要性"可以衡量這個像素是否是重要的(即被關注的)。而在進行 保護內(nèi)容的視頻尺寸調(diào)整的過程中，視頻中不同的像素有著不同的可伸縮性重要的像 素需要被保護，所以伸縮性小，而不重要的像素保護力度小，可以伸縮性大。同時，可 伸縮性還需要滿足其它一些約束，例如歸一化約束和時空一致性約束。其中，歸一化約 束是指在尺寸調(diào)整方向上可伸縮性的和為1。時空一致性約束是指視頻在經(jīng)過尺寸調(diào)整 后，視頻在空間上的結構能夠被保持，同時時間上不會出現(xiàn)內(nèi)容的突變。為了尋求視頻 圖像的優(yōu)質(zhì)效果，本課題開發(fā)并創(chuàng)新研究了視頻像素可伸縮性的計算方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明需要解決的技術問題是，在收看寬屏幕圖像時，在現(xiàn)有技術中，由于可視尺 寸受到限制，只能是屏幕上下空間被浪費，或人物的比例出現(xiàn)失真，為了克服這些傳統(tǒng)方法中的不足之處，就要重新尋求一種新的方法，本發(fā)明的目的就是提供一種視頻像素 可伸縮性的算計方法，為實現(xiàn)本發(fā)明的目的所采用的技術方案為， 一種視頻像素可伸縮 性的計算方法，其特征在于，該方法包括下述步驟a輸入任意視頻信息，b計算像素 梯度，確定每一個像素的"重要性"，越重要的像素，"重要性"數(shù)值越大；C對視頻中 每一個像素，分配一個節(jié)點，這個節(jié)點與其所存的上、下、左、右、前、后的六維空間 節(jié)點邊相連(如果有的話即相連。即對于最上的節(jié)點，沒有向上連的邊；對于最下的節(jié) 點，沒有向下連的邊；對于最左的節(jié)點，沒有向左連的邊；對于最右的節(jié)點，沒有向右 連的邊；對于最前的節(jié)點，沒有向前連的邊；對于最后的節(jié)點，沒有向后連的邊；)d 根據(jù)節(jié)點對應像素的重要性設置節(jié)點之間邊的權重；e對于邊界每一個節(jié)點，分配一個 數(shù)值在計算水平方向的可伸縮性時，最左的節(jié)點分配的值是0，最右節(jié)點分配的值是 1;計算水平方向的可伸縮性時，最上的節(jié)點分配值是0，最下節(jié)點分配值是l; f其它 節(jié)點分配的值等于與它相連的節(jié)點值的加權平均，這里加權平均的權重是節(jié)點之間所連 的邊的權重；g根據(jù)計算出來的節(jié)點數(shù)值來求出像素的可伸縮性；結束，在計算并求出 像素的可伸縮性時，按照下述規(guī)律，在計算水平方向的可伸縮性時，任意節(jié)點的可伸縮 性是它右邊節(jié)點的數(shù)值減去它自己的數(shù)值。在計算垂直方向的可伸縮性時，任意節(jié)點的 可伸縮性是它下邊節(jié)點的數(shù)值減去它自己的數(shù)值。本發(fā)明的有益效果為，用本方法計算 出來的像素的可縮放性，可以很好的用于視頻圖像調(diào)整縮放。


圖l是算法流程圖2是節(jié)點邊上權重示意圖3是對一張二維圖片尺寸調(diào)整的示例。
具體實施例方式
參照圖l表示本發(fā)明的算法流程圖。該流程按以下步驟操作，a輸入一個任意視頻 信息11; b計算像素的梯度，并以此確定為像素的"重要性"12; c對每一個像素分配 一個節(jié)點13， d根據(jù)梯度分配節(jié)點之間的邊的權重14， e對每一個節(jié)點分配一個數(shù)值， 首先分配邊界節(jié)點的數(shù)值15， f根據(jù)節(jié)點間的邊權重計算其它節(jié)點的數(shù)值16; g根據(jù)計 算出來的數(shù)值得到像素的可縮放性17。對于b，第12步，對于任意像素，它的梯度是它上面像素的亮度和它下面像素的亮 度差，加上它左面像素的亮度和它右面像素的亮度差，加上它前面像素的亮度和它后面 像素的亮度差。如果像素在邊界處，例如它沒有上面的像素或者下面的像素，則只計算 它左面像素的亮度和它右面像素的亮度差，加上它前面像素的亮度和它后面像素的亮度 差。如它沒有前面的像素或者后面的像素，則只計算它左面像素的亮度和它右面像素的 亮度差，加上它上面像素的亮度和它下面像素的亮度差。如它沒有左面的像素或者右面 的像素，則只計算它前面像素的亮度和它后面像素的亮度差，加上它上面像素的亮度和 它下面像素的亮度差。像素的重要性是一個0-l之間的值。
對于c，第13步，我們對每一個像素，分配一個節(jié)點，這個節(jié)點與其上、下、左、 右、前、后的節(jié)點邊相連(如果有的話既相連；即對于最上的節(jié)點，沒有向上連的邊； 對于最下的節(jié)點，沒有向下連的邊；對于最左的節(jié)點，沒有向左連的邊；對于最右的節(jié) 點，沒有向右連的邊；對于最前的節(jié)點，沒有向前連的邊；對于最后的節(jié)點，沒有向后 連的邊)。
對于d，第14步，我們要設置節(jié)點之間邊上的權重。這里以非邊界的節(jié)點為例，并 只考慮計算水平方向的可伸縮性(垂直方向的可伸縮性是其鏡面映射)。節(jié)點與其上下 前后的節(jié)點所相連的邊，權重是l，任意節(jié)點與其左節(jié)點的邊的權重，是該節(jié)點的"重 要性"。參照圖2,表示每個節(jié)點邊上權重。因此，圖2中權重x等于節(jié)點A的"重要性"， 而權重y等于節(jié)點A右邊節(jié)點的"重要性"。
對于e，第15步，我們要分配邊界節(jié)點的數(shù)值在計算水平方向的可伸縮性時，最 左的節(jié)點分配的值是0，最右節(jié)點分配的值是1;計算水平方向的可伸縮性時，最上的 節(jié)點分配的值是0，最下節(jié)點分配的值是1。
對于f，第16步，我們要計算其它節(jié)點的數(shù)值，這個值等于與它相連的節(jié)點的值的 加權平均，這里加權平均的權重是節(jié)點之間所連的邊的權重。例如，對于圖2中節(jié)點A 的數(shù)值，滿足下面的式子
節(jié)點A的值=(左節(jié)點的值Xx +右節(jié)點的值Xy +上節(jié)點的值X1 +下節(jié)點的 值X1 +前節(jié)點的值X1 +后節(jié)點的值X1) / (x+y+l+l+l+l)
上面這個式子給出了一個線性方程組，通過解這個方程組可以得到具體數(shù)值。
對于g，第17步，我們根據(jù)計算出來的節(jié)點的數(shù)值來計算可伸縮性。用這種方法計算出來的像素可縮放性，可以很好的用于視頻圖像的縮放。參照圖3， 表示一張二維圖片尺寸調(diào)整結果的示例其中31是輸入圖像。32是前人提出的 Seam-Carving算法來縮小31的寬，度可以看出線條很不光滑，對于原始圖中的斜線條， 用Seam-Carving算法的結果鋸齒很嚴重，破壞了原來斜線的結構。33是用本發(fā)明提出 的方法計算像素可縮放性后，縮小了原圖像的寬度。而本申請?zhí)岢龅乃惴ㄝ喞逦梢?很好保持原來斜線的結構形狀。因而取得很好的視圖效果。
權利要求
1.一種視頻像素可伸縮性的計算方法，其特征在于，該方法包括下述步驟a輸入任意視頻信息，b計算像素梯度，確定每一個像素的“重要性”，越重要的像素，“重要性”數(shù)值越大；c對視頻中每一個像素，分配一個節(jié)點，這個節(jié)點與其所存的上、下、左、右、前、后的六維空間節(jié)點邊相連，d根據(jù)節(jié)點對應像素的重要性設置節(jié)點之間邊的權重；e對于邊界每一個節(jié)點，分配一個數(shù)值，f計算其它節(jié)點分配的數(shù)值，為相連節(jié)點值的加權平均，這里加權平均的權重是節(jié)點之間所連的邊的權重；g根據(jù)計算出來的節(jié)點數(shù)值來求出像素的可伸縮性。
2. 根據(jù)權利要求1所述的視頻像素可伸縮性的計算方法，其特征在于，在計算水 平方向的可伸縮性時，任意節(jié)點的可伸縮性是它右邊節(jié)點的數(shù)值減去它自己的數(shù)值。
3. 根據(jù)權利要求1所述的視頻像素可伸縮性的計算方法，其特征在于，在計算垂 直方向的可伸縮性時，任意節(jié)點的可伸縮性是它下邊節(jié)點的數(shù)值減去它自己的數(shù)值。
全文摘要
視頻像素可伸縮性的計算方法，屬于視頻圖像處理技術領域，該方法包括下述步驟輸入任意視頻信息，計算像素梯度，確定每一個像素的“重要性”，對視頻中每一個像素，分配一個節(jié)點，根據(jù)節(jié)點對應像素的重要性設置節(jié)點之間邊的權重；對于邊界每一個節(jié)點，分配一個數(shù)值；計算其它節(jié)點分配的數(shù)值，為相連節(jié)點值的加權平均，根據(jù)計算出來的節(jié)點數(shù)值來求出像素的可伸縮性。用本方法計算出來的像素的可縮放性，可以很好的用于視頻圖像調(diào)整縮放。
文檔編號G09G5/00GK101290760SQ20081011446
公開日2008年10月22日 申請日期2008年6月6日 優(yōu)先權日2008年6月6日
發(fā)明者張一飛, 程明明, 胡事民 申請人:清華大學