專利名稱：一種對數(shù)字視頻圖像中物體邊沿的處理方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字視頻領(lǐng)域，特別涉及數(shù)字視頻解交錯技術(shù)，尤其涉及一種用于數(shù)字視頻解交錯處理中對圖像中物體邊沿的處理方法及裝置。
背景技術(shù)：
視頻處理中的解交錯技術(shù)，是指將隔行掃描的場圖轉(zhuǎn)化為逐行掃描的幀圖的處理技術(shù)。對于整幅場圖或是場圖內(nèi)的運動區(qū)域往往使用場內(nèi)插值的方法，即僅用該場內(nèi)已存在的像素插值生成那些丟失的像素。這其中最簡單的插值方法是行平均，也就是用場內(nèi)相鄰兩行像素的平均值作為它們中間丟失的行的像素，對于每個像素而言，實際上是做垂直方向的插值。這種方法會在視頻圖像中傾斜物體的邊沿或傾斜的細線處產(chǎn)生嚴重的鋸齒或階梯狀失真現(xiàn)象。
為了解決這個問題，許多邊沿自適應(yīng)插值方法(Edge-AdaptiveInterpolation，EAI)應(yīng)運而生，其基本原理是先檢測丟失像素所在位置是否有斜邊或斜線經(jīng)過，如果有則沿著其方向做像素插值，否則做垂直方向的插值。圖1給出了一個隔行掃描視頻圖像中存在一個右傾45度邊沿的情況下，行平均與邊沿自適應(yīng)插值各自的輸出結(jié)果。其中圖像101為理想情況下逐行掃描的一幀9×7像素的圖像，圖像102為與圖像101中黑色方框內(nèi)3×3像素圖像相對應(yīng)的隔行掃描的3×2像素的圖像，其中用黑叉表示的像素g為處于圖像中物體邊沿、需要進行插值的像素。在行平均處理方法中，將用垂直方向的像素b和像素e的插值作為像素g的取值，這樣得到的整幅圖像如圖像103所示；在邊沿自適應(yīng)插值處理方法中，將用沿著物體邊沿傾斜方向的像素c和像素d的插值作為像素g的取值，這樣得到的整幅圖像如圖像104所示。從圖1中可以很明顯地看出，圖像103所示的行平均方法的處理結(jié)果中，物體邊沿出現(xiàn)了明顯的階梯狀失真，而圖像104所示的邊沿自適應(yīng)插值方法的處理結(jié)果中，插值后得到的圖像與圖像101所示的理想逐行掃描圖像完全一致。
EAI方法最核心的部分就是判斷圖像中是否有傾斜的物體邊沿或細線并確定傾斜的角度。仍以圖1所示的情況為例，最簡單的45度EAI的做法是計算三個方向像素的差值，即垂直方向的像素b和像素e的差值、左傾45度方向的像素a和像素f的差值以及右傾45度方向的像素c和像素d的差值；然后取其中差值絕對值最小的一個所對應(yīng)的方向作為物體邊沿的方向，并用該方向上的像素作插值得到目標(biāo)像素g。這個例子中EAI方法只能判斷出三個方向，而實際采用的EAI方法可能比這復(fù)雜得多，能夠判斷出更多的物體邊沿傾斜方向，并且對于插值出現(xiàn)與周圍像素明顯不符的壞點也能夠通過中值濾波等方法進行校正，但它們往往存在如下缺陷在判斷邊沿時采用的像素信息太少，判斷準確率低，這將進一步導(dǎo)致如下問題1、物體邊沿仰角(即與水平方向的夾角)越小，檢測的難度越大，很多EAI方法無法擴展至小仰角的情況，難以判斷較小物體邊沿仰角、尤其是小于10度的仰角；因此檢測小仰角是EAI方法的一個難點；2、大多數(shù)EAI方法無法克服削角現(xiàn)象，這也是影響到它們無法檢測小仰角的因素之一，有些方法甚至對于大仰角的情形也會出現(xiàn)削角現(xiàn)象；此外，采用中值濾波去除不可避免的壞點，很多正確斜向插值也被破壞。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于，提出一種數(shù)字視頻圖像邊沿處理的方法，能夠準確判斷隔行掃描圖像中物體邊沿的傾斜方向。該方法包括如下步驟A、在當(dāng)前處理的一場隔行掃描圖像內(nèi)相鄰兩行像素間，沿多個不同傾斜方向分別計算像素差標(biāo)志位；B、對于步驟A所述每一個傾斜方向，以目標(biāo)像素為中心選取像素差標(biāo)志位，根據(jù)所選取的像素差標(biāo)志位計算出該傾斜方向的分值；C、根據(jù)目標(biāo)像素各個傾斜方向的分值，判斷是否有物體邊沿通過當(dāng)前目標(biāo)像素以及所述物體邊沿的仰角，確定插值方案。
預(yù)先設(shè)置各個傾斜方向邊沿自適應(yīng)插值門限EAIT，步驟A所述計算像素差標(biāo)志位包括A11、對于每一個確定的傾斜方向，計算沿著該傾斜方向的相鄰兩行像素的像素差；A12、判斷所得像素差的絕對值是否小于預(yù)先設(shè)置的該方向的EAIT，若是則將通過該像素的所述方向的像素差標(biāo)志位設(shè)置為1，否則設(shè)置為0。
所述傾斜方向仰角越大，則該傾斜方向上的EAIT的值也越大；左右兩個仰角相同的傾斜方向上的EAIT相等。
若所述像素值表示數(shù)的位寬為8比特，則EAIT的取值范圍為16～64；若像素值表示數(shù)的位寬加1，則EAIT的取值范圍乘以2，若像素值表示數(shù)的位寬減1，則EAIT的取值范圍除以2。
對于每一個確定的傾斜方向，設(shè)置三個邊沿自適應(yīng)插值門限EAIT1＜EAIT2＜EAIT3，步驟A所述計算像素差標(biāo)志位包括A21、對于所述確定的傾斜方向，計算沿著所述傾斜方向通過場內(nèi)每一個缺失像素的像素差；A22、將所得像素差的絕對值與預(yù)先設(shè)置的該傾斜方向的門限值進行比較，若像素差絕對值＜EAIT1，則像素差標(biāo)志位設(shè)置為3；若EAIT1≤像素差絕對值＜EAIT2，則像素差標(biāo)志位設(shè)置為2；若EAIT2≤像素差絕對值＜EAIT3，則像素差標(biāo)志位設(shè)置為1；若像素差絕對值≥EAIT3，則像素差標(biāo)志位設(shè)置為0。
步驟B所述選取像素差標(biāo)志位包括B1、確定一條沿著所述傾斜方向通過目標(biāo)象素的中心線；以所述中心線為中心，向兩側(cè)平行擴展1～3個單位像素間隔從而形成一個寬度為2～6個單位像素間隔的區(qū)域；
B2、在所述區(qū)域內(nèi)選取像素差方向與所述傾斜方向平行的像素差標(biāo)志位；并在所述區(qū)域內(nèi)選取像素差方向與所述傾斜方向垂直或近似垂直、且跨過中心線的的像素差標(biāo)志位。
所述根據(jù)所選取的像素差標(biāo)志位計算出該傾斜方向的分值包括B3、分別將所選擇的每一行的像素差標(biāo)志位與預(yù)先設(shè)置的權(quán)重值相乘后再累加，得到該行的標(biāo)志位加權(quán)和；B4、將三行標(biāo)志位加權(quán)和的總和作為該方向的第一分值，將上兩行標(biāo)志位加權(quán)和之和以及下兩行標(biāo)志位加權(quán)和之和分別作為該方向的第二分值與第三分值。
較佳地，所述加權(quán)值滿足如下條件a、所述傾斜方向上的像素差標(biāo)志位所對應(yīng)的權(quán)重值為正，與所述傾斜方向垂直或近似垂直方向上的像素差標(biāo)志位所對應(yīng)的權(quán)重值為負；b、權(quán)重值所對應(yīng)的像素差標(biāo)志位與目標(biāo)像素越接近，則權(quán)重值的絕對值越大，反之則越小，且權(quán)重值的絕對值取值范圍為1～10之間的整數(shù)；c、各個方向的權(quán)重總和相等或近似相等，若為近似相等，則權(quán)重總和隨著仰角的減小而減小。
較佳地，預(yù)先設(shè)置三個絕對邊沿分值A(chǔ)ES1、AES2和AES3以及三個相對邊沿分值RES1、RES2和RES3，所述步驟C包括C11、在通過目標(biāo)像素的各個傾斜方向的第一分值中選擇最大第一分值，判斷最大第一分值是否大于AES1，若是則執(zhí)行步驟C12，否則執(zhí)行步驟C13；C12、若所述最大第一分值所對應(yīng)的傾斜方向為向左/右傾斜，則判斷最大第一分值與向右/左傾斜方向所有第一分值的差值是否都大于RES1，若是，則將所述最大第一分值所對應(yīng)的傾斜方向作為通過目標(biāo)像素的物體邊沿方向，選擇該方向的插值方案并結(jié)束步驟C；否則選擇垂直方向的插值方案并結(jié)束步驟C；C13在通過目標(biāo)像素的各個方向的第二分值中選擇最大第二分值，判斷最大第二分值是否大于AES2，若是則執(zhí)行步驟C14，否則執(zhí)行步驟C15；C14、若所述最大第二分值所對應(yīng)的傾斜方向為向左/右傾斜，則判斷最大第二分值與向右/左傾斜方向所有第二分值的差值是否都大于RES2，若是，則將所述最大第二分值所對應(yīng)的傾斜方向作為通過目標(biāo)像素的物體邊沿方向，選擇該方向的插值方案并結(jié)束步驟C；否則選擇垂直方向的插值方案并結(jié)束步驟C；C15、在通過目標(biāo)像素的各個方向的第三分值中選擇最大第三分值，判斷最大第三分值是否同時滿足1)大于AES3；2)若所述最大第三分值所對應(yīng)的傾斜方向為向左/右傾斜，則判斷最大第三分值與向右/左傾斜方向所有第三分值的差值是否都大于RES3；若是，則將所述最大第三分值所對應(yīng)的傾斜方向作為通過目標(biāo)像素的物體邊沿方向，選擇該方向的插值方案并結(jié)束步驟C；否則選擇垂直方向的插值方案并結(jié)束步驟C。
或者，預(yù)先設(shè)置三個絕對邊沿分值A(chǔ)ES1、AES2和AES3以及三個相對邊沿分值RES1、RES2和RES3，所述步驟C包括C21、在通過目標(biāo)像素的各個傾斜方向的第一分值中選擇最大第一分值，判斷最大第一分值是否大于AES1，若是則執(zhí)行步驟C22，否則執(zhí)行步驟C23；C22、若所述最大第一分值所對應(yīng)的傾斜方向為向左/右傾斜，則判斷最大第一分值與向右/左傾斜方向所有第一分值的差值是否都大于RES1，若是，則將所述最大第一分值所對應(yīng)的傾斜方向作為通過目標(biāo)像素的物體邊沿方向；否則選擇垂直方向的插值方案并結(jié)束步驟C；C23、在通過目標(biāo)像素的各個傾斜方向的第三分值中選擇最大第三分值，判斷最大第三分值是否大于AES3，若是則執(zhí)行步驟C24，否則執(zhí)行步驟C25；C24、若所述最大第三分值所對應(yīng)的傾斜方向為向左/右傾斜，則判斷最大第三分值與向右/左傾斜方向所有第三分值的差值是否都大于RES3，若是，則將所述最大第三分值所對應(yīng)的傾斜方向作為通過目標(biāo)像素的物體邊沿方向；否則選擇垂直方向的插值方案并結(jié)束步驟C；C25、在通過目標(biāo)像素的各個傾斜方向的第二分值中選擇最大第二分值，判斷最大第二分值是否同時滿足1)大于AES2；2)若所述最大第二分值所對應(yīng)的傾斜方向為向左/右傾斜，則判斷最大第二分值與向右/左傾斜方向所有第二分值的差值是否都大于RES2；若是，則將所述最大第二分值所對應(yīng)的傾斜方向作為通過目標(biāo)像素的物體邊沿方向；否則選擇垂直方向的插值方案并結(jié)束步驟C。
所述絕對邊沿分值A(chǔ)ES1、AES2和AES3分別為第一分值、第二分值和第三分值的最大可能取值的50％到75％之間；所述相對邊沿分值RES1、RES2和RES3分別為第一分值、第二分值和第三分值的最大可能取值的25％到50％之間。
步驟C之后進一步包括D、用所選擇的插值方案對目標(biāo)像素進行插值。
若所選擇的插值方案不是垂直方向的插值方案，則步驟D之后進一步包括E、根據(jù)目標(biāo)像素同列上下兩行的像素確定目標(biāo)像素的像素值應(yīng)該處于的范圍，并判斷目標(biāo)像素的像素值是否在所確定的范圍之內(nèi)，若是則不作任何操作，否則用垂直方向的插值作為目標(biāo)像素的值。
預(yù)先設(shè)置范圍門限，則步驟E所述確定目標(biāo)像素的像素值應(yīng)該處于的范圍包括找到目標(biāo)像素同列上下兩行像素的較大值和較小值，將較小值與范圍門限的差值，到較大值與范圍門限的和之間的范圍作為目標(biāo)像素應(yīng)該處于的范圍。
若像素值表示數(shù)的位寬為8比特，則所述范圍門限的取值在0～64之間，若像素值表示數(shù)的位寬加1，則范圍門限的取值范圍乘以2，若像素值表示數(shù)的位寬減1，則范圍門限的取值范圍除以2。
步驟E之后進一步包括F、判斷當(dāng)前處理的這一場隔行掃描圖像中是否還有需要插值的像素，若是，則轉(zhuǎn)至步驟B；否則輸出當(dāng)前處理的一幀逐行掃描圖像，并判斷是否還有下一場隔行掃描圖像需要處理，若是則執(zhí)行步驟A，否則退出本流程。
本發(fā)明的另一目的在于，提出一種對數(shù)字視頻圖像中物體邊沿進行檢測的邊沿檢測模塊，能夠準確判斷隔行掃描圖像中物體邊沿的傾斜方向。該模塊包括邊沿自適應(yīng)插值EAI預(yù)處理模塊，用于保存預(yù)先設(shè)定的K個方向模式以及與各個方向模式對應(yīng)的閾值EAIT[K]，K為大于等于1的整數(shù)；根據(jù)預(yù)先設(shè)定的方向模式，計算一場隔行掃描圖像中相鄰兩行間各種方向模式的像素差，將像素差的絕對值與相應(yīng)的閾值比較后的結(jié)果保存為像素差標(biāo)志位，并將一場隔行掃描圖像中所有像素差標(biāo)志位輸出至邊沿濾波器組；邊沿濾波器組，以目標(biāo)像素為中心選取像素差標(biāo)志位，為每一個選取的像素差標(biāo)志位分配一個權(quán)重值，計算所選擇的像素差標(biāo)志位各自的加權(quán)和，再進一步組合生成三個分值；將所得分值發(fā)送至邊沿方向仲裁器；邊沿方向仲裁器，用于根據(jù)邊沿濾波器組所提供的分值，判斷是否有傾斜邊沿通過當(dāng)前目標(biāo)像素以及傾斜邊沿的方向，并根據(jù)判斷的結(jié)果確定插值方案。
所述邊沿濾波器組由K對結(jié)構(gòu)對稱的邊沿濾波器組成，每對濾波器對應(yīng)一個方向模式，每一對濾波器用于在以目標(biāo)像素為中心的4行N列像素范圍內(nèi)選取目標(biāo)像素周圍3行沿著所述方向模式以及與所述方向模式垂直或近似垂直的像素差標(biāo)志位。
本發(fā)明的目的還在于，提出一種對數(shù)字視頻圖像中物體邊沿進行處理的邊沿自適應(yīng)插值裝置，能夠準確判斷隔行掃描圖像中物體邊沿的傾斜方向，并根據(jù)判斷結(jié)果進行自適應(yīng)插值，該裝置包括
邊沿檢測模塊，用于對所接收的當(dāng)前需要處理的一場隔行掃描圖像中的目標(biāo)像素進行邊沿檢測，確定一個傾斜方向作為圖像中的物體邊沿通過目標(biāo)像素的方向，并根據(jù)所確定的方向選擇插值方案，將所選擇的插值方案序號輸入像素插值模塊；像素插值模塊，用于根據(jù)邊沿檢測模塊輸入的插值方案序號采用相應(yīng)的插值方案對所接收的隔行掃描圖像中的目標(biāo)像素進行插值，并將插值后得到逐行掃描圖像的像素輸入EAI后處理模塊；EAI后處理模塊，用于對于每一個插值生成的目標(biāo)像素，取目標(biāo)像素上下兩行的像素確定目標(biāo)像素應(yīng)該處于的范圍；判斷目標(biāo)像素是否處于所述范圍之內(nèi)，若是則不作任何操作，否則用垂直方向的插值作為目標(biāo)像素的值；輸出處理完畢后所生成的逐行掃描圖像。
所述邊沿檢測模塊進一步包括邊沿自適應(yīng)插值EAI預(yù)處理模塊，用于保存預(yù)先設(shè)定的K個方向模式以及與方向模式對應(yīng)的閾值EAIT[K]，K為大于等于1的整數(shù)；根據(jù)預(yù)先設(shè)定的方向模式，計算所接收的一場隔行掃描圖像中相鄰兩行間各種方向模式的像素差，將像素差的絕對值與相應(yīng)的閾值比較后的結(jié)果保存為像素差標(biāo)志位，并將一場隔行掃描圖像中所有像素差標(biāo)志位輸出至邊沿濾波器組；邊沿濾波器組，用于在以目標(biāo)像素為中心的4行N列像素范圍內(nèi)選取目標(biāo)像素周圍3行像素差標(biāo)志位；為每一個選上的像素差值標(biāo)志位分配一個權(quán)重值，計算所選擇的3行像素差標(biāo)志位各自的加權(quán)和，再進一步組合生成三個分值；將這K對濾波器得到的共3K個分值發(fā)送至邊沿方向仲裁器；N為大于1的整數(shù)；邊沿方向仲裁器，用于根據(jù)邊沿濾波器組所提供的分值，判斷是否有傾斜邊沿通過當(dāng)前目標(biāo)像素以及傾斜邊沿的方向，根據(jù)判斷的結(jié)果確定插值方案，并將所確定的插值方案序號輸入像素插值模塊。
根據(jù)以上技術(shù)方案可以看出，在隔行掃描圖像一場內(nèi)相鄰兩行間，沿多個不同的傾斜方向分別計算像素的差值，并且沿每個傾斜方向都預(yù)先設(shè)置了相應(yīng)的EAIT，將所得像素差值的絕對值與對應(yīng)方向的EAIT比較后所得的結(jié)果保存為像素差標(biāo)志位，從而以少量存儲空間為代價大大減少了后續(xù)步驟的運算量；對于經(jīng)過所選擇目標(biāo)像素的每一個傾斜方向，選取以目標(biāo)像素為中心的周圍3行像素差標(biāo)志位；根據(jù)所選擇的標(biāo)志位計算出該傾斜方向的分值；根據(jù)目標(biāo)像素各個傾斜方向的分值，判斷是否有傾斜邊沿通過當(dāng)前目標(biāo)像素以及傾斜邊沿的仰角，確定插值方案；這樣，采用目標(biāo)像素周圍較多的像素信息進行方向判斷，能大大提高判斷的準確度，從而采用正確的插值方案。此外，用目標(biāo)像素上下兩行的像素確定目標(biāo)像素應(yīng)該處于的范圍，并利用該范圍對插值所生成的目標(biāo)像素進行校正，能夠在盡可能多的保留正確插值的前提下糾正插值中出現(xiàn)的壞點，進一步提高插值后生成的逐行掃描圖像的品質(zhì)。


圖1為一個隔行掃描視頻圖像中存在一個右傾45度邊沿的情況下，行平均與邊沿自適應(yīng)插值各自的輸出結(jié)果示意圖；圖2為本發(fā)明實施例的18種像素差模式的示意圖；圖3為本發(fā)明實施例實現(xiàn)邊沿自適應(yīng)插值處理流程圖；圖4為本發(fā)明實施例構(gòu)造模式L1所對應(yīng)的傾斜方向的分值的示意圖；圖5為本發(fā)明實施例構(gòu)造模式L1所對應(yīng)的傾斜方向的分值的方法示意圖；圖6為本發(fā)明實施例構(gòu)造模式L2所對應(yīng)的傾斜方向的分值的示意圖；圖7為本發(fā)明實施例構(gòu)造模式L3所對應(yīng)的傾斜方向的分值的示意圖；圖8為本發(fā)明實施例構(gòu)造模式L4所對應(yīng)的傾斜方向的分值的示意圖；圖9為本發(fā)明實施例構(gòu)造模式L5所對應(yīng)的傾斜方向的分值的示意圖；圖10為本發(fā)明實施例構(gòu)造模式L6所對應(yīng)的傾斜方向的分值的示意圖；圖11為本發(fā)明實施例構(gòu)造模式L7所對應(yīng)的傾斜方向的分值的示意圖；圖12為本發(fā)明實施例構(gòu)造模式L8所對應(yīng)的傾斜方向的分值的示意圖；
圖13為本發(fā)明實施例構(gòu)造模式L9所對應(yīng)的傾斜方向的分值的示意圖；圖14為本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明方案的實現(xiàn)邊沿檢測分為如下三個基本步驟a、在當(dāng)前處理的一場隔行掃描圖像內(nèi)相鄰兩行像素間，沿多個不同傾斜方向分別計算像素差標(biāo)志位；b、對于步驟a所述每一個傾斜方向，以目標(biāo)像素為中心選取像素差標(biāo)志位，根據(jù)所選取的像素差標(biāo)志位計算出該傾斜方向的分值；c、根據(jù)目標(biāo)像素各個傾斜方向的分值，判斷是否有物體邊沿通過當(dāng)前目標(biāo)像素以及所述物體邊沿的仰角，確定插值方案。
通過以上步驟確定傾斜方向以及插值方案后，可以再進行如下兩個步驟以便得到最終插值后的逐行掃描圖像d、根據(jù)所確定的插值方案實行像素插值；e、對插值得到的像素進行檢測，以消除個別誤判引起的壞點，進一步提高插值后所得逐行掃描圖像的畫質(zhì)。
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面結(jié)合附圖與具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細闡述。
這里要說明的是，通常視頻信號都包括3個分量，如RGB或YCbCr，即每個像素由3個值組成；在本說明書中如未加特殊說明，所提到的像素的計算都是針對像素的一個分量進行，如亮度分量Y，顏色分量Cr或Cb，對于經(jīng)常用到的格式為4:2:2，4:2:0或4:1:1的YCbCr視頻信號，下面的描述中只針對Y分量的計算說明本發(fā)明的方法。對于其他分量也可采用相同的處理方法。
本實施例中，對于逐行掃描圖像中每個需要插值生成的像素行，需要取18種傾斜方向，其中兩兩左右對稱，每一個傾斜方向作為一種像素差方向模式。實際應(yīng)用中也可選擇更多或更少的傾斜方向作為像素差方向模式，本發(fā)明并未對像素差方向模式的數(shù)目作出限定。圖2所示為這18種像素差方向模式的示意圖，其中灰色方框表示已有像素(圖中為y-1行和y+1行)，空白方框表示缺失的像素(圖中為y行)，Ln(n＝1，2，...9)表示向左傾斜的像素差方向模式，Rn(n＝1，2，...9)表示向右傾斜的像素差方向模式。圖中每種模式只用一條斜線表示出一對像素差，而像素列序號也僅僅作為位置參考，實際上每種模式都要在整行內(nèi)從左至右掃描過去依次計算像素差，例如，如果場的寬度有N列像素，那么要分別計算(N-1)個模式為L1和R1的像素差，(N-2)個模式為L2和R2的像素差并依此類推。
本實施例實現(xiàn)邊沿自適應(yīng)插值處理流程如圖3所示，包括如下步驟步驟301對于當(dāng)前處理的一場隔行掃描圖像，計算每個缺失像素行各種像素差模式的標(biāo)志位。
對于每一個確定的n(n＝1，2，...9)，設(shè)置一個閾值EAIT[n]，且EAIT[n]＝EAIT[Ln]＝EAIT[Rn]，若場的水平方向有N列像素，則對于模式Ln或Rn，分別計算N-n個像素差，即沿著該方向，所述缺失像素行的上下兩行像素所有可能的像素差。若像素差的絕對值小于該模式的自適應(yīng)插值門限EAIT[n]，則像素差標(biāo)志位為1，反之則為0。這樣，將每一個像素差信息就轉(zhuǎn)化為單比特的像素差標(biāo)志位信息，能夠在后續(xù)處理中大大減少運算量。
門限值EAIT[n]是判定某一方向上兩個像素值是否接近或相同的依據(jù)，它和像素的絕對取值有關(guān)。通常像素值用位寬4～16比特的無符號數(shù)表示，對于最常用的8比特像素值，像素值的范圍為0～255，像素差的絕對值在0～255之間，則EAIT[n]選取范圍在16～64之間，如果像素值的位寬為其它值，則EAIT[n]的取值范圍同比例增減，即像素值表示數(shù)的位寬增1，則EAIT[n]的取值范圍乘2；像素值表示數(shù)的位寬減1，則EAIT[n]的取值范圍乘1/2。該門限越小，則判定兩個像素值接近的條件越嚴格，影響到最后的邊沿判決時檢測到有邊沿的準確度越高，但同時也可能會漏檢更多真實邊沿。此外，在本發(fā)明中，對于不同方向上的門限值可以相同也可不同，如果不同，則仰角越小的方向上的門限值也越小，即EAIT[1]≥EAIT[2]...≥EAIT[9]。
如果用ImageWidth表示隔行掃描場水平方向像素數(shù)目，P(x，y)表示第x列第y行上的像素，x和y的取值從0開始，第y行為缺失的像素行，第y-1和y+1行為已有像素行；abs()表示求絕對值，EAIT[n]表示9對模式的門限，F(xiàn)lag_Ln與Flag_Rn，n＝1～9表示9對模式的像素差標(biāo)志位，則對于第y行的每一個像素，模式Ln的標(biāo)志位計算公式如下for(x＝0；x＜＝ImageWidth-n-1；x++){diff＝abs(P(x，y-1)-P(x+n，y+1))；if(diff＜EAITHR[n])Flag_Ln[x]＝1；else Flag_Ln[x]＝0；}模式Rn的標(biāo)志位計算公式如下for(x＝n；x＜＝ImageWidth-1；x++){diff＝abs(P(x，y-1)-P(x-n，y+1))；if(diff＜EAITHR[n])Flag_Rn[x]＝1；else Flag_Rn[x]＝0；}步驟302選定一個需要進行插值的目標(biāo)像素，在目標(biāo)像素周圍，選取像素差標(biāo)志位構(gòu)造出每一個傾斜方向的分值。
以下以L1所對應(yīng)的傾斜方向為例，具體說明如何構(gòu)造該傾斜方向的分值。圖4所示為構(gòu)造模式L1所對應(yīng)的傾斜方向的分值的示意圖，其中淺灰色方框表示已有像素，空白方框表示缺失的像素，深灰色方框表示當(dāng)前需要進行插值的目標(biāo)像素P(x，y)(x的取值從0開始)，粗黑線所包括4×7像素(缺失像素不計在內(nèi))為對目標(biāo)像素周圍供選取像素差標(biāo)志位的范圍，這里4和7僅為一種舉例，并不用以限制本發(fā)明。圖4中的像素序號為與目標(biāo)像素的相對序號。
為使本領(lǐng)域技術(shù)人員更容易理解本發(fā)明方案，這里給出一種在目標(biāo)像素周圍選取像素差標(biāo)志位的較佳實施方法。
如圖5所示，為了進行L1方向的插值，首先畫一條想象中的沿著L1方向通過目標(biāo)象素的中心線；在以此中心線為中心，向兩側(cè)平行擴展1～3個單位像素間隔從而形成一個寬度為2-6個單位像素間隔的參考區(qū)域，在圖5中近似為4個單位寬度。為了盡量獲得更多的相關(guān)像素信息，并保證所獲得的像素信息與目標(biāo)像素的相關(guān)性較高，一種較佳的實施方案為，將區(qū)域所選像素行限制在目標(biāo)像素上下各兩行共四行以內(nèi)。在該區(qū)域內(nèi)選取像素差方向與邊沿方向平行的像素差標(biāo)志位，如圖5中自左上至右下方向的細線所示，并分配以正的權(quán)重系數(shù)；在該區(qū)域內(nèi)選取像素差方向與L1方向垂直或近似垂直、且跨過中心線的的像素差標(biāo)志位，如圖5中自右上至左下方向的與中心線交叉的細線所示，并分配以負的權(quán)重系數(shù)。本例中，所述與L1方向垂直或近似垂直的方向可以是R2，R3和/或R4方向。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認識到，在具體應(yīng)用時，亦可根據(jù)上述方法做出適當(dāng)調(diào)整，選取與圖5所示不同的范圍；實際上也可以選擇沿上述方向的其他像素差標(biāo)志位，且選取的像素差標(biāo)志位的個數(shù)也可以根據(jù)實際使用而設(shè)定。
如圖4所示，選取(y-2)、y和(y+2)三行沿著L1方向、以及與該方向垂直或近似垂直的一個方向的像素差標(biāo)志位，即模式L1的像素差標(biāo)志位和模式R2的像素差標(biāo)志位；圖4中所選取的像素差標(biāo)志位僅是一種示例，實際上也可以選擇沿L1方向和R2方向其他的像素差標(biāo)志位。分別將所選擇的每一行的像素差標(biāo)志位與所對應(yīng)的權(quán)重值相乘后再累加，得到上述每一行的標(biāo)志位加權(quán)和sum1、sum2和sum3，再進一步計算出L1所對應(yīng)方向的3個分值。表1示出了每一個像素差標(biāo)志位所對應(yīng)的權(quán)重值。

表1如表1所示，其中sum1寫成數(shù)學(xué)表達式的形式則為sum1＝1×Flag_L1[x-3][y-2]+3×Flag_L1[x-2][y-2]+3×Flag_L1[x-1][y-2]+1×Flag_L1[x][y-2]-1×Flag_L1[x-1][y-2]-2×Flag_L1[x][y-2]-1×Flag_L1[x+1][y-2]對于sum2和sum3也可依照表1給出相應(yīng)的表達式。
根據(jù)sum1、sum2和sum3，可以得到L1方向的三個分值Score[1]
、Score[1][1]、Score[1][2]Score[1]
＝sum1+sum2+sum3；Score[1][1]＝sum1+sum2；Score[1][2]＝sum2+sum3；其中，Score[1]
為這三行標(biāo)志位加權(quán)值的總和，而Score[1][1]和Score[1][2]分別為上兩行和下兩行標(biāo)志位加權(quán)值的總和。當(dāng)目標(biāo)像素處于物體傾斜邊沿的一端，例如處于傾斜邊沿的上端，則上面一行，即行標(biāo)號為y-2的這一行的標(biāo)志位將不符合邊沿的特性，在這種情況下只有Score[1][2]能體現(xiàn)出物體傾斜邊沿的特性；同理當(dāng)目標(biāo)像素處于傾斜邊沿的下端，則只有Score[1][1]能體現(xiàn)出物體傾斜邊沿的特性；而在其他情況下，通常選用Score[1]
來代表物體傾斜邊沿的特性，因為Score[1]
所代表的像素信息最多。
對于其他模式所對應(yīng)的各個傾斜方向，可依照上述方式得到該方向的三個分值。表2～表9分別示出了計算模式L2～模式L9所對應(yīng)的各個方向所需的四行M列像素差標(biāo)志位(缺失像素不計在內(nèi))以及與這些標(biāo)志位對應(yīng)的權(quán)重值；而圖6～圖12則是構(gòu)造模式L2～模式L9所對應(yīng)的傾斜方向的分值的示意圖。依據(jù)圖4～圖12以及表2至表9，可以分別計算出模式L2～模式L9所對應(yīng)的各個方向的分值Score[2n-1]
、Score[2n-1][1]以及Score[2n-1][2]，其中n＝2，3，...9。圖4～圖12中所選擇的像素差標(biāo)志位僅是一種示例，M的具體數(shù)值根據(jù)實際需要確定，并且實際也可選擇沿所述方向的其他像素差標(biāo)志位。

表2

表3

表4

表5

表6

表7

表8

表9表1～表9中的權(quán)重值顯示出如下規(guī)律a、權(quán)重值的符號本模式方向上的像素差標(biāo)志位所對應(yīng)權(quán)重值為正，與本模式方向垂直或近似垂直方向上的像素差標(biāo)志位所對應(yīng)的權(quán)重值為負；其中負的權(quán)重值是為了避免出現(xiàn)削角；b、權(quán)重值的絕對值權(quán)重值所對應(yīng)的像素差標(biāo)志位與目標(biāo)像素越接近，則權(quán)重值的絕對值越大，反之則越??；由于此處對權(quán)重值的精度要求比較小，主要從運算實現(xiàn)的角度講，每個權(quán)重值的絕對值取值范圍為1～10之間的整數(shù)；如也可以取為2的冪次方(1，2，4，8)；如果某些權(quán)重值過大，則那些權(quán)重值很小的部分幾乎起不到作用，也就失去了加權(quán)求和的意義，因此權(quán)重值的絕對值不大于10；c、各模式所對應(yīng)的傾斜方向權(quán)重總和要相等或近似相等；當(dāng)仰角變小時，計算像素差的兩個像素的空間距離在加大，會影響到判斷的準確性，尤其是20度仰角以下方向的判斷難度明顯上升，因此可適當(dāng)減小其權(quán)重總和，相當(dāng)于對該模式所對應(yīng)的傾斜方向加大了判決標(biāo)準的嚴格程度。作為一種優(yōu)選方式，權(quán)重總和的減少量不超過分值范圍的1/8。如表1～表7的權(quán)重總和都是16，分值范圍為48(從-16到32)，因此權(quán)重總和的減少量不超過6，而表8和表9的權(quán)重總和分別下降了4，為12。
由于模式Ln與模式Rn是左右對稱的，對于模式Rn所對應(yīng)傾斜方向的分值，只需將所對應(yīng)的Ln的示意圖以及權(quán)重值進行左右對稱變換，即可依照求取Ln所對應(yīng)傾斜方向的分值的方法求得Rn所對應(yīng)傾斜方向的三個分值Score[2n]
、Score[2n][1]和Score[2n][2]，其中n＝1，2，3，...9。
步驟303將各個模式所對應(yīng)的分值進行比較，根據(jù)比較的結(jié)果確定通過目標(biāo)像素的物體邊沿的方向，根據(jù)所確定的方向選擇相應(yīng)的插值方案。
具體做法是預(yù)先設(shè)置三個絕對邊沿分值(Absolute Edge Score，AES)AES
、AES[1]和AES[2]以及三個相對邊沿分值(Relative Edge Score，RES)RES
、RES[1]和RES[2]并執(zhí)行如下判斷步驟303a從Score[k]
(k＝1，2，...18)中選擇一個最大的分值Score[kmax]
，判斷Score[kmax]
是否大于AES
，若是，則執(zhí)行步驟303b，否則執(zhí)行步驟303c；步驟303b若Score[kmax]
所對應(yīng)的模式為向左傾斜的模式，即模式Ln中的一個，則判斷Score[kmax]
與向右傾斜的模式，即模式Rn(n＝1，2，...9)所對應(yīng)的9個分數(shù)Score[2n]
(n＝1，2，...9)的差值都大于RES
，若是則Score[kmax]
所對應(yīng)的模式方向即為通過目標(biāo)像素的物體邊沿方向，選擇該方向的插值方案并結(jié)束步驟303；否則選擇垂直方向的插值方案并結(jié)束步驟303；若Score[kmax]
所對應(yīng)的模式為模式Rn中的一個，則判斷Score[kmax]
與模式Ln(n＝1，2，...9)所對應(yīng)的9個分數(shù)Score[2n-1]
(n＝1，2，...9)的差值都大于RES
，若是則Score[kmax]
所對應(yīng)的模式方向即為通過目標(biāo)像素的物體邊沿方向，選擇該方向的插值方案并結(jié)束步驟303；否則選擇垂直方向的插值方案并結(jié)束步驟303；步驟303c從Score[k][1](k＝1，2，...18)中選擇一個最大的分值Score[kmax][1]，判斷Score[kmax][1]是否大于AES[1]，若是則執(zhí)行步驟303d，否則執(zhí)行步驟303e；步驟303dScore[kmax][1]所對應(yīng)的模式為模式Ln中的一個，判斷Score[kmax][1]與模式Ln(n＝1，2，...9)所對應(yīng)的9個分數(shù)Score[2n][1](n＝1，2，...9)的差值都大于RES[1]，若是則Score[kmax][1]所對應(yīng)的模式方向即為通過目標(biāo)像素的物體邊沿方向，選擇該方向的插值方案并結(jié)束步驟303；否則選擇垂直方向的插值方案并結(jié)束步驟303；若Score[kmax][1]所對應(yīng)的模式為模式Rn中的一個，則判斷Score[kmax][1]與模式Ln(n＝1，2，...9)所對應(yīng)的9個分數(shù)Score[2n-1][1](n＝1，2，...9)的差值都大于RES[1]，若是則Score[kmax][1]所對應(yīng)的模式方向即為通過目標(biāo)像素的物體邊沿方向，選擇該方向的插值方案并結(jié)束步驟303；否則選擇垂直方向的插值方案并結(jié)束步驟303；步驟303e從Score[k][2](k＝1，2，...18)中選擇一個最大的分值Score[kmax][2]，判斷Score[kmax][2]是否同時滿足1)大于AES[2]；2)Score[kmax][2]所對應(yīng)的模式為模式Ln/Rn中的一個，Score[kmax][2]與模式Rn/Ln(n＝1，2，...9)所對應(yīng)的9個分數(shù)的差值都大于RES[2]；若是則Score[kmax][2]所對應(yīng)的模式方向即為通過目標(biāo)像素的物體邊沿方向，選擇該方向的插值方案并結(jié)束步驟303；否則選擇垂直方向的插值方案并結(jié)束步驟303。
Score[k][1]與Score[k][2]具有上下對稱的關(guān)系，因此可以設(shè)置AES[1]＝AES[2]，RES[1]＝RES[2]。
以上所述步驟中，當(dāng)Score[kmax]
小于等于AES
時，也可將Score[k][1]和Score[k][2]的判斷順序互換，即先對Score[k][2]進行判斷，當(dāng)Score[kmax][2]小于等于AES[2]后，再對Score[k][1]進行判斷。
所述絕對邊沿分值和相對邊沿分值的值可依照如下方式選取絕對邊沿分值A(chǔ)ES
、AES[1]和AES[2]取值范圍約為為分值上限的50％到75％，所謂分值上限是Score[k]
、Score[k][1]或Score[k][2]最大可能取值或約為最大可能取值，也就是表1到表9中所有正權(quán)重所對應(yīng)的標(biāo)志位為1，而同時所有負權(quán)重所對應(yīng)標(biāo)志位為0時，達到最大可能取值。
具體地說AES分值上限為32，則取值為16～24；AES[1]和AES[2](只算上兩行或下兩行的標(biāo)志加權(quán))由于表1至表4中的分值上限為24，表5～表9中的分值上限為26，因此這里取兩個分值上限的均值25作為分值上限，相應(yīng)的取25的50％和75％作為取值范圍，即12～19；相對邊沿分值RES
、RES[1]和RES[2]取值范圍為得分上限的25％到50％，具體地說
RES得分上限為32，則取值為8～16；RES[1]和RES[2](只算上兩行或下兩行的標(biāo)志加權(quán))與AES[1]和AES[2]的取值方法相似，取得分上限為25，則取值為6～12；AES和RES的值越高，則邊沿檢測的標(biāo)準越嚴格，即檢測邊沿的敏感度越低，但當(dāng)檢測到邊沿時正確率越高。
步驟304根據(jù)所選擇的插值方案對目標(biāo)像素進行插值，若所選擇插值方案為垂直方向的插值，則轉(zhuǎn)至步驟306，否則執(zhí)行步驟305。
可供選擇的插值方案共有19種，包括1種垂直方向的插值方案和18個傾斜模式方向的插值方案，圖13為這19種像素插值方案的示意圖，其中黑色圓形表示在第(y-1)行或第(y+1)行內(nèi)整數(shù)坐標(biāo)上的像素；灰色圓形表示在第(y-1)行或第(y+1)行內(nèi)非整數(shù)坐標(biāo)上的像素，這不是真實存在的像素，由同一行內(nèi)整數(shù)坐標(biāo)上的像素線性內(nèi)插得到；空白圓圈表示第y行缺失的像素；黑色正方形表示當(dāng)前要插值的目標(biāo)像素。每一種插值方案由經(jīng)過目標(biāo)像素、并連接兩個像素黑色細線表示，其插值公式如表10所示，其中插值方案序號與圖13中的插值方案序號相對應(yīng)。

表10
步驟305根據(jù)目標(biāo)像素同列上下兩行的像素確定目標(biāo)像素的像素值應(yīng)該處于的范圍，并判斷目標(biāo)像素的像素值是否在該范圍之內(nèi)，若是則不作任何操作，否則用垂直方向的插值作為目標(biāo)像素的像素值。具體做法為找到目標(biāo)像素同列上一行的像素P(x，y-1)和目標(biāo)像素同列下一行像素P(x，y+1)中較大的值，記為P_Max，另一個記為P_Min，并設(shè)定一個大于等于零的范圍門限POST_RANGE；如果根據(jù)所選擇插值方案得到的目標(biāo)像素的值大于(P_Max+POST_RANGE)或小于(P_Min-POST_RANGE)，則判定插值出來的目標(biāo)像素為壞點，用垂直方向的插值(P(x，y-1)+P(x，y+1))/2來代替，否則保留原插值作為目標(biāo)像素的值。
對于某些特殊場景尤其是復(fù)雜場景，錯誤判斷在所難免，傾斜方向上的插值會產(chǎn)生所謂的“壞點”，它們與周圍的像素相差很大，會嚴重影響圖像質(zhì)量。本步驟的目的就是在盡可能多的保留正確插值的前提下糾正這些壞點，POST_RANGE取值越小，則被糾正的壞點越多，但同時也可能破壞了更多的正確斜向插值。如果像素值表示數(shù)的位寬為8比特，則POST_RANGE的取值范圍在0～64之間，若像素值表示數(shù)的位寬為其它值，則POST_RANGE的取值范圍同比例增減。
步驟306判斷當(dāng)前處理的這一場隔行掃描圖像中是否還有需要插值的像素，若是，則轉(zhuǎn)至步驟302，否則執(zhí)行步驟307；步驟307輸出當(dāng)前處理的一幀逐行掃描圖像，并判斷是否還有下一場隔行掃描圖像需要處理，若是則執(zhí)行步驟301，否則退出本流程。
上述步驟301中，對于每一個確定的n(n＝1，2，...9)，也可以設(shè)置多個閾值EAIT[n]1、EAIT[n]2、...EAIT[n]m，m為大于1的整數(shù)，相應(yīng)地，像素差標(biāo)志位的位寬也要相應(yīng)增加。例如，設(shè)置3個閾值EAIT[n]1＜EAIT[n]2＜EAIT[n]3，相應(yīng)地，像素差標(biāo)志位的位寬設(shè)為2比特；若像素差絕對值＜EAIT[n]1，則像素差標(biāo)志位設(shè)置為3；若EAIT[n]1≤像素差絕對值＜EAIT[n]2，則像素差標(biāo)志位設(shè)置為2；若EAIT[n]2≤像素差絕對值＜EAIT[n]3，則像素差標(biāo)志位設(shè)置為1；若像素差絕對值≥EAIT[n]3，則像素差標(biāo)志位設(shè)置為0。這樣，雖然像素差標(biāo)志位的存儲空間增加為原來的兩倍，但仍然大大少于存儲像素差本身所需的存儲空間；更重要的是，像素差標(biāo)志位能夠更加細致地反映像素差信息，因此在后續(xù)步驟所計算的沿著物體邊沿方向的分值與其他方向的分值差距更加明顯，更有利于判斷物體邊沿方向，減少誤判的出現(xiàn)。
由于像素差標(biāo)志位的取值范圍發(fā)生變化，因此各個方向上可能的分值范圍也相應(yīng)增加，若像素差標(biāo)志位的位寬從1比特變?yōu)?比特，則各個方向的分值范圍變?yōu)樵鹊?倍，變?yōu)?44(從-48到96)，對絕對邊沿分值A(chǔ)ES
、AES[1]和AES[2]以及相對邊沿分值RES
、RES[1]和RES[2]也變?yōu)樵鹊?倍；相應(yīng)地，小仰角方向的權(quán)重總和與大仰角方向的權(quán)重總和相比，其減少量最好不大于144/8＝18。
如圖14所示，用于實現(xiàn)本發(fā)明方法的邊沿自適應(yīng)插值裝置1402與數(shù)字視頻存儲器1401相連接，將來自數(shù)字視頻存儲器1401的隔行掃描圖像進行邊沿自適應(yīng)插值，輸出逐行掃描圖像，該裝置包括如下組成部分邊沿檢測模塊1403，用于對來自數(shù)字視頻存儲器1401的一場隔行掃描圖像中當(dāng)前待插值的目標(biāo)像素進行邊沿檢測，確定一個方向作為圖像中的物體邊沿通過目標(biāo)像素的方向，并根據(jù)所確定的方向選擇插值方案，將所選擇的插值方案序號輸入像素插值模塊1404；像素插值模塊1404，根據(jù)邊沿檢測模塊1403輸入的插值方案序號采用相應(yīng)的插值方案對來自數(shù)字視頻存儲器1401的隔行掃描圖像中的目標(biāo)像素進行插值，并將插值后得到逐行掃描圖像的像素輸入EAI后處理模塊1405；EAI后處理模塊1405，對于每一個插值生成的目標(biāo)像素，取目標(biāo)像素上下兩行的像素確定目標(biāo)像素應(yīng)該處于的范圍，確定范圍的具體方式見前面步驟305的相關(guān)描述；判斷目標(biāo)像素是否處于該范圍之內(nèi)，若是則不作任何操作，否則用垂直方向的插值作為目標(biāo)像素的值；輸出處理完畢后生成的逐行掃描圖像。
其中，邊沿檢測模塊1403進一步包括
EAI預(yù)處理模塊1406，保存預(yù)先設(shè)定的方向模式Ln/Rn以及與每一個確定的n對應(yīng)的m個閾值EAIT[n]m，n和m均為大于等于1的整數(shù)；根據(jù)預(yù)先設(shè)定的方向模式，計算一場隔行掃描圖像中相鄰兩行間各種方向模式的像素差，并將像素差的絕對值與EAIT[n]m比較后的結(jié)果保存為像素差標(biāo)志位，并將一場隔行掃描圖像中所有像素差標(biāo)志位輸出至邊沿濾波器組1407；邊沿濾波器組1407，由K(K＝2n+1)對結(jié)構(gòu)對稱的邊沿濾波器組成，每對濾波器對應(yīng)一個方向模式，每一對濾波器的功能為在以目標(biāo)像素為中心的4行N列像素范圍內(nèi)選取目標(biāo)像素周圍3行像素差標(biāo)志位；所選的像素差標(biāo)志位分為兩種一種是順著該方向模式的像素差標(biāo)志位，另一種是與該方向垂直或近似垂直的像素差標(biāo)志位。邊沿濾波器組1407還用于為每一個選上的像素差標(biāo)志位分配一個權(quán)重值，權(quán)重值的取值規(guī)則為離目標(biāo)像素越近，其絕對值越大，反之越小，順著該方向的權(quán)重值為正，垂直或近似垂直方向的權(quán)重值為負；各個方向模式的權(quán)重值總和相等或近似相等；計算所選擇的3行像素差標(biāo)志位各自的加權(quán)和，再進一步組合生成三個分值，其中一個為三行標(biāo)志位加權(quán)和之和，另兩個分別為上兩行標(biāo)志位加權(quán)和之和以及下兩行標(biāo)志位加權(quán)和之和；將這K對濾波器得到的共3K個分值發(fā)送至邊沿方向仲裁器1408；邊沿方向仲裁器1408，用于根據(jù)邊沿濾波器組1407所提供的分值，判斷是否有傾斜邊沿通過當(dāng)前目標(biāo)像素以及傾斜邊沿的方向，并根據(jù)判斷的結(jié)果確定插值方案，并將所確定的插值方案的序號輸入像素插值模塊1404。具體判斷方式可參見步驟303相應(yīng)描述。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種對數(shù)字視頻圖像中物體邊沿的處理方法，其特征在于，該方法包括如下步驟A、在當(dāng)前處理的一場隔行掃描圖像內(nèi)相鄰兩行像素間，沿多個不同傾斜方向分別計算像素差標(biāo)志位；B、對于步驟A所述每一個傾斜方向，以目標(biāo)像素為中心選取像素差標(biāo)志位，根據(jù)所選取的像素差標(biāo)志位計算出該傾斜方向的分值；C、根據(jù)目標(biāo)像素各個傾斜方向的分值，判斷是否有物體邊沿通過當(dāng)前目標(biāo)像素以及所述物體邊沿的仰角，確定插值方案。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，預(yù)先設(shè)置各個傾斜方向邊沿自適應(yīng)插值門限EAIT，步驟A所述計算像素差標(biāo)志位包括A11、對于每一個確定的傾斜方向，計算沿著該傾斜方向的相鄰兩行像素的像素差；A12、判斷所得像素差的絕對值是否小于預(yù)先設(shè)置的該方向的EAIT，若是則將通過該像素的所述方向的像素差標(biāo)志位設(shè)置為1，否則設(shè)置為0。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述傾斜方向仰角越大，則該傾斜方向上的EAIT的值也越大；左右兩個仰角相同的傾斜方向上的EAIT相等。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，若所述像素值表示數(shù)的位寬為8比特，則EAIT的取值范圍為16～64；若像素值表示數(shù)的位寬加1，則EAIT的取值范圍乘以2，若像素值表示數(shù)的位寬減1，則EAIT的取值范圍除以2。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，對于每一個確定的傾斜方向，設(shè)置三個邊沿自適應(yīng)插值門限EAIT1＜EAIT2＜EAIT3，步驟A所述計算像素差標(biāo)志位包括；A21、對于所述確定的傾斜方向，計算沿著所述傾斜方向通過場內(nèi)每一個缺失像素的像素差；A22、將所得像素差的絕對值與預(yù)先設(shè)置的該傾斜方向的門限值進行比較，若像素差絕對值＜EAIT1，則像素差標(biāo)志位設(shè)置為3；若EAIT1≤像素差絕對值＜EAIT2，則像素差標(biāo)志位設(shè)置為2；若EAIT2≤像素差絕對值＜EAIT3，則像素差標(biāo)志位設(shè)置為1；若像素差絕對值≥EAIT3，則像素差標(biāo)志位設(shè)置為0。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟B所述選取像素差標(biāo)志位包括B1、確定一條沿著所述傾斜方向通過目標(biāo)象素的中心線；以所述中心線為中心，向兩側(cè)平行擴展1～3個單位像素間隔從而形成一個寬度為2～6個單位像素間隔的區(qū)域；B2、在所述區(qū)域內(nèi)選取像素差方向與所述傾斜方向平行的像素差標(biāo)志位；并在所述區(qū)域內(nèi)選取像素差方向與所述傾斜方向垂直或近似垂直、且跨過中心線的的像素差標(biāo)志位。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所選取的像素差標(biāo)志位計算出該傾斜方向的分值包括B3、分別將所選擇的每一行的像素差標(biāo)志位與預(yù)先設(shè)置的權(quán)重值相乘后再累加，得到該行的標(biāo)志位加權(quán)和；B4、將三行標(biāo)志位加權(quán)和的總和作為該方向的第一分值，將上兩行標(biāo)志位加權(quán)和之和以及下兩行標(biāo)志位加權(quán)和之和分別作為該方向的第二分值與第三分值。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述加權(quán)值滿足如下條件a、所述傾斜方向上的像素差標(biāo)志位所對應(yīng)的權(quán)重值為正，與所述傾斜方向垂直或近似垂直方向上的像素差標(biāo)志位所對應(yīng)的權(quán)重值為負；b、權(quán)重值所對應(yīng)的像素差標(biāo)志位與目標(biāo)像素越接近，則權(quán)重值的絕對值越大，反之則越小，且權(quán)重值的絕對值取值范圍為1～10之間的整數(shù)；c、各個方向的權(quán)重總和相等或近似相等，若為近似相等，則權(quán)重總和隨著仰角的減小而減小。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，預(yù)先設(shè)置三個絕對邊沿分值A(chǔ)ES1、AES2和AES3以及三個相對邊沿分值RES1、RES2和RES3，所述步驟C包括C11、在通過目標(biāo)像素的各個傾斜方向的第一分值中選擇最大第一分值，判斷最大第一分值是否大于AES1，若是則執(zhí)行步驟C12，否則執(zhí)行步驟C13；C12、若所述最大第一分值所對應(yīng)的傾斜方向為向左/右傾斜，則判斷最大第一分值與向右/左傾斜方向所有第一分值的差值是否都大于RES1，若是，則將所述最大第一分值所對應(yīng)的傾斜方向作為通過目標(biāo)像素的物體邊沿方向，選擇該方向的插值方案并結(jié)束步驟C；否則選擇垂直方向的插值方案并結(jié)束步驟C；C13在通過目標(biāo)像素的各個方向的第二分值中選擇最大第二分值，判斷最大第二分值是否大于AES2，若是則執(zhí)行步驟C14，否則執(zhí)行步驟C15；C14、若所述最大第二分值所對應(yīng)的傾斜方向為向左/右傾斜，則判斷最大第二分值與向右/左傾斜方向所有第二分值的差值是否都大于RES2，若是，則將所述最大第二分值所對應(yīng)的傾斜方向作為通過目標(biāo)像素的物體邊沿方向，選擇該方向的插值方案并結(jié)束步驟C；否則選擇垂直方向的插值方案并結(jié)束步驟C；C15、在通過目標(biāo)像素的各個方向的第三分值中選擇最大第三分值，判斷最大第三分值是否同時滿足1)大于AES3；2)若所述最大第三分值所對應(yīng)的傾斜方向為向左/右傾斜，則判斷最大第三分值與向右/左傾斜方向所有第三分值的差值是否都大于RES3；若是，則將所述最大第三分值所對應(yīng)的傾斜方向作為通過目標(biāo)像素的物體邊沿方向，選擇該方向的插值方案并結(jié)束步驟C；否則選擇垂直方向的插值方案并結(jié)束步驟C。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，預(yù)先設(shè)置三個絕對邊沿分值A(chǔ)ES1、AES2和AES3以及三個相對邊沿分值RES1、RES2和RES3，所述步驟C包括C21、在通過目標(biāo)像素的各個傾斜方向的第一分值中選擇最大第一分值，判斷最大第一分值是否大于AES1，若是則執(zhí)行步驟C22，否則執(zhí)行步驟C23；C22、若所述最大第一分值所對應(yīng)的傾斜方向為向左/右傾斜，則判斷最大第一分值與向右/左傾斜方向所有第一分值的差值是否都大于RES1，若是，則將所述最大第一分值所對應(yīng)的傾斜方向作為通過目標(biāo)像素的物體邊沿方向；否則選擇垂直方向的插值方案并結(jié)束步驟C；C23、在通過目標(biāo)像素的各個傾斜方向的第三分值中選擇最大第三分值，判斷最大第三分值是否大于AES3，若是則執(zhí)行步驟C24，否則執(zhí)行步驟C25；C24、若所述最大第三分值所對應(yīng)的傾斜方向為向左/右傾斜，則判斷最大第三分值與向右/左傾斜方向所有第三分值的差值是否都大于RES3，若是，則將所述最大第三分值所對應(yīng)的傾斜方向作為通過目標(biāo)像素的物體邊沿方向；否則選擇垂直方向的插值方案并結(jié)束步驟C；C25、在通過目標(biāo)像素的各個傾斜方向的第二分值中選擇最大第二分值，判斷最大第二分值是否同時滿足1)大于AES2；2)若所述最大第二分值所對應(yīng)的傾斜方向為向左/右傾斜，則判斷最大第二分值與向右/左傾斜方向所有第二分值的差值是否都大于RES2；若是，則將所述最大第二分值所對應(yīng)的傾斜方向作為通過目標(biāo)像素的物體邊沿方向；否則選擇垂直方向的插值方案并結(jié)束步驟C。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述絕對邊沿分值A(chǔ)ES1、AES2和AES3分別為第一分值、第二分值和第三分值的最大可能取值的50％到75％之間；所述相對邊沿分值RES1、RES2和RES3分別為第一分值、第二分值和第三分值的最大可能取值的25％到50％之間。
12.根據(jù)權(quán)利要求1～11任一項所述的方法，其特征在于，步驟C之后進一步包括D、用所選擇的插值方案對目標(biāo)像素進行插值。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，若所選擇的插值方案不是垂直方向的插值方案，則步驟D之后進一步包括E、根據(jù)目標(biāo)像素同列上下兩行的像素確定目標(biāo)像素的像素值應(yīng)該處于的范圍，并判斷目標(biāo)像素的像素值是否在所確定的范圍之內(nèi)，若是則不作任何操作，否則用垂直方向的插值作為目標(biāo)像素的值。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，預(yù)先設(shè)置范圍門限，則步驟E所述確定目標(biāo)像素的像素值應(yīng)該處于的范圍包括找到目標(biāo)像素同列上下兩行像素的較大值和較小值，將較小值與范圍門限的差值，到較大值與范圍門限的和之間的范圍作為目標(biāo)像素應(yīng)該處于的范圍。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，若像素值表示數(shù)的位寬為8比特，則所述范圍門限的取值在0～64之間，若像素值表示數(shù)的位寬加1，則范圍門限的取值范圍乘以2，若像素值表示數(shù)的位寬減1，則范圍門限的取值范圍除以2。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，步驟E之后進一步包括F、判斷當(dāng)前處理的這一場隔行掃描圖像中是否還有需要插值的像素，若是，則轉(zhuǎn)至步驟B；否則輸出當(dāng)前處理的一幀逐行掃描圖像，并判斷是否還有下一場隔行掃描圖像需要處理，若是則執(zhí)行步驟A，否則退出本流程。
17.一種對數(shù)字視頻圖像中物體邊沿進行檢測的邊沿檢測模塊，其特征在于，該模塊包括邊沿自適應(yīng)插值EAI預(yù)處理模塊，用于保存預(yù)先設(shè)定的K個方向模式以及與各個方向模式對應(yīng)的閾值EAIT[K]，K為大于等于1的整數(shù)；根據(jù)預(yù)先設(shè)定的方向模式，計算一場隔行掃描圖像中相鄰兩行間各種方向模式的像素差，將像素差的絕對值與相應(yīng)的閾值比較后的結(jié)果保存為像素差標(biāo)志位，并將一場隔行掃描圖像中所有像素差標(biāo)志位輸出至邊沿濾波器組；邊沿濾波器組，以目標(biāo)像素為中心選取像素差標(biāo)志位，為每一個選取的像素差標(biāo)志位分配一個權(quán)重值，計算所選擇的像素差標(biāo)志位各自的加權(quán)和，再進一步組合生成三個分值；將所得分值發(fā)送至邊沿方向仲裁器；邊沿方向仲裁器，用于根據(jù)邊沿濾波器組所提供的分值，判斷是否有傾斜邊沿通過當(dāng)前目標(biāo)像素以及傾斜邊沿的方向，并根據(jù)判斷的結(jié)果確定插值方案。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的邊沿檢測模塊，其特征在于，所述邊沿濾波器組由K對結(jié)構(gòu)對稱的邊沿濾波器組成，每對濾波器對應(yīng)一個方向模式，每一對濾波器用于在以目標(biāo)像素為中心的4行N列像素范圍內(nèi)選取目標(biāo)像素周圍3行沿著所述方向模式以及與所述方向模式垂直或近似垂直的像素差標(biāo)志位。
19.一種對數(shù)字視頻圖像中物體邊沿進行處理的邊沿自適應(yīng)插值裝置，其特征在于，該裝置包括邊沿檢測模塊，用于對所接收的當(dāng)前需要處理的一場隔行掃描圖像中的目標(biāo)像素進行邊沿檢測，確定一個傾斜方向作為圖像中的物體邊沿通過目標(biāo)像素的方向，并根據(jù)所確定的方向選擇插值方案，將所選擇的插值方案序號輸入像素插值模塊；像素插值模塊，用于根據(jù)邊沿檢測模塊輸入的插值方案序號采用相應(yīng)的插值方案對所接收的隔行掃描圖像中的目標(biāo)像素進行插值，并將插值后得到逐行掃描圖像的像素輸入EAI后處理模塊；EAI后處理模塊，用于對于每一個插值生成的目標(biāo)像素，取目標(biāo)像素上下兩行的像素確定目標(biāo)像素應(yīng)該處于的范圍；判斷目標(biāo)像素是否處于所述范圍之內(nèi)，若是則不作任何操作，否則用垂直方向的插值作為目標(biāo)像素的值；輸出處理完畢后所生成的逐行掃描圖像。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的邊沿自適應(yīng)插值裝置，其特征在于，所述邊沿檢測模塊進一步包括邊沿自適應(yīng)插值EAI預(yù)處理模塊，用于保存預(yù)先設(shè)定的K個方向模式以及與方向模式對應(yīng)的閾值EAIT[K]，K為大于等于1的整數(shù)；根據(jù)預(yù)先設(shè)定的方向模式，計算所接收的一場隔行掃描圖像中相鄰兩行間各種方向模式的像素差，將像素差的絕對值與相應(yīng)的閾值比較后的結(jié)果保存為像素差標(biāo)志位，并將一場隔行掃描圖像中所有像素差標(biāo)志位輸出至邊沿濾波器組；邊沿濾波器組，用于在以目標(biāo)像素為中心的4行N列像素范圍內(nèi)選取目標(biāo)像素周圍3行像素差標(biāo)志位；為每一個選上的像素差值標(biāo)志位分配一個權(quán)重值，計算所選擇的3行像素差標(biāo)志位各自的加權(quán)和，再進一步組合生成三個分值；將這K對濾波器得到的共3K個分值發(fā)送至邊沿方向仲裁器；N為大于1的整數(shù)；邊沿方向仲裁器，用于根據(jù)邊沿濾波器組所提供的分值，判斷是否有傾斜邊沿通過當(dāng)前目標(biāo)像素以及傾斜邊沿的方向，根據(jù)判斷的結(jié)果確定插值方案，并將所確定的插值方案序號輸入像素插值模塊。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種對數(shù)字視頻圖像中物體邊沿的處理方法，該方法包括如下步驟A.在當(dāng)前處理的一場隔行掃描圖像內(nèi)相鄰兩行像素間，沿多個不同傾斜方向分別計算像素差標(biāo)志位；B.對于步驟A所述每一個傾斜方向，以目標(biāo)像素為中心選取像素差標(biāo)志位，根據(jù)所選取的像素差標(biāo)志位計算出該傾斜方向的分值；C.根據(jù)目標(biāo)像素各個傾斜方向的分值，判斷是否有物體邊沿通過當(dāng)前目標(biāo)像素以及所述物體邊沿的仰角，確定插值方案。本發(fā)明還公開了一種對數(shù)字視頻圖像中物體邊沿進行處理的邊沿檢測裝置和邊沿自適應(yīng)插值裝置。通過本發(fā)明方案，可以準確判斷隔行掃描圖像中物體邊沿的傾斜方向，并根據(jù)判斷結(jié)果進行相應(yīng)方向的像素插值。
文檔編號G06T5/00GK1878281SQ200610098849
公開日2006年12月13日 申請日期2006年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月13日
發(fā)明者汪源, 邱嵩, 楊曉東, 俞青 申請人:北京中星微電子有限公司