一種基于sse2指令集的圖像銳化方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及圖像處理技術領域，尤其涉及一種基于SSE2(StreamingSIMD Extensions2nd，單指令多數(shù)據(jù)流擴展）指令集的圖像銳化方法。
【背景技術】
[0002] 工業(yè)彩色相機一般采用單CXD(或者CMOS)成像單元進行成像，相機直接輸出 Bayer格式圖像。這些Bayer格式圖像是一幅典型的馬賽克圖像，每個像素點只含有單個通 道的像素值，需對其進行插值（去馬賽克）處理后，方才是我們通?？吹降腞GB彩色圖像。 由于插值算法基于鄰域像素來擬合當前缺失的像素點，從而導致插值后的圖像存在紋理細 節(jié)模糊，邊緣銳度不達標的情況，因此在對圖像進行分析和理解時還需要對圖像進行銳化 處理，以增加圖像內邊緣的對比度。
[0003] 在對彩色圖像進行銳化過程中，如果直接在RGB色彩空間對各通道直接進行銳化 處理，則在銳化后的圖像中由于各分量邊緣信息銳化后強度不一致，特別是銳化強度較大 的時候，往往會產生彩色的噪聲邊緣，影響視覺體驗。為了減少這種彩邊現(xiàn)象，現(xiàn)有的圖像 銳化方法往往需要將圖像轉換到YUV色彩空間，并對亮度分量Y進行銳化處理，處理后的結 果再轉換到RGB色彩空間，這大大增加了銳化處理的計算量。因此現(xiàn)有圖像銳化方法存在 計算量大和銳化后圖像出現(xiàn)彩邊的問題。

【發(fā)明內容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種基于SSE2指令集的圖像銳化方法，其能夠克服現(xiàn)有技 術的計算量大和銳化后圖像出現(xiàn)彩邊的問題，其使用性廣、計算效率高，且達到圖像處理的 實時性要求。
[0005] 本發(fā)明的目的通過如下技術方案實現(xiàn)：
[0006] 本發(fā)明提供一種基于SSE2指令集的圖像銳化方法，其包括：
[0007] 步驟S301，通過地址偏移方式將緩沖區(qū)內圖像數(shù)據(jù)載入CPU的xmm寄存器；
[0008] 步驟S302,通過左右移位方式從載入的圖像數(shù)據(jù)中分離出A分量、G分量、R分量 和B分量，并通過分離出的R分量和B分量減去G分量獲得通道差分分量；
[0009] 步驟S303,提取G分量中的高頻分量；
[0010] 步驟S304,對G分量高頻部分進行增益放大，得到放大后的G分量中的高頻分量；
[0011] 步驟S305，對G分量中的高頻分量進行閾值收縮，得到閾值收縮后的G分量中的高 頻分量；
[0012] 步驟S306,對閾值收縮后的G分量中的高頻分量進行增益縮小，得到增益縮小后 的G分量中的高頻分量；
[0013] 步驟S307,調整增益縮小后的G分量中的高頻分量，獲得增強后的G分量中的高頻 分量；
[0014] 步驟S308,增強后的G分量中的高頻分量與原始G分量相加得到銳化后的G分量；
[0015] 步驟S309,將銳化后的G分量與步驟S302得到的通道差分分量進行求和，得到銳 化后的R分量和B分量；
[0016] 步驟S310,通過寄存器移位將A分量以及銳化后的R分量、G分量和B分量進行交 錯排列，寫入輸出緩沖區(qū)而后輸出。
[0017] 更進一步地，所述步驟S303中提取G分量中的高頻分量的過程，包括：
[0018]通過濾波模板卷積的形式來提取G分量中的高頻分量h(i，j)，計算方法如下：
[0019]h(i,j) =fG(i,j)*s(u,v)
[0020] 其中，fe(i，j)表示圖像中的G分量；s(u,v)表示卷積模板，為：
【主權項】
1. 一種基于SSE2指令集的圖像銳化方法，其特征在于，所述基于SSE2指令集的圖像銳 化方法包括： 步驟S301，通過地址偏移方式將緩沖區(qū)內圖像數(shù)據(jù)載入CPU的xmm寄存器； 步驟S302,通過左右移位方式從載入的圖像數(shù)據(jù)中分離出A分量、G分量、R分量和B 分量，并通過分離出的R分量和B分量減去G分量獲得通道差分分量； 步驟S303,提取G分量中的高頻分量； 步驟S304,對G分量高頻部分進行增益放大，得到放大后的G分量中的高頻分量； 步驟S305,對G分量中的高頻分量進行閾值收縮，得到閾值收縮后的G分量中的高頻分 量； 步驟S306,對閾值收縮后的G分量中的高頻分量進行增益縮小，得到增益縮小后的G分 量中的高頻分量； 步驟S307,調整增益縮小后的G分量中的高頻分量，獲得增強后的G分量中的高頻分 量； 步驟S308,增強后的G分量中的高頻分量與原始G分量相加得到銳化后的G分量； 步驟S309,將銳化后的G分量與步驟S302得到的通道差分分量進行求和，得到銳化后 的R分量和B分量； 步驟S310,通過寄存器移位將A分量以及銳化后的R分量、G分量和B分量進行交錯排 列，寫入輸出緩沖區(qū)而后輸出。
2. 根據(jù)權利要求1所述的基于SSE2指令集的圖像銳化方法，其特征在于，所述步驟 S303中提取G分量中的高頻分量的過程，包括： 通過濾波模板卷積的形式來提取G分量中的高頻分量h (i，j)，計算方法如下： h(i, j) = fG(i, j)*s(u, v) 其中，fe(i，j)表示圖像中的G分量；s (u, v)表示卷積模板，為：
在s (u，V)中，負數(shù)通過減法指令實現(xiàn)，正數(shù)通過加法指令實現(xiàn)，且放大2倍采用寄存器 左移1位實現(xiàn)，放大8倍通過寄存器左移3位實現(xiàn)。
3. 根據(jù)權利要求1或2所述的基于SSE2指令集的圖像銳化方法，其特征在于，所述步 驟S304中對G分量高頻部分進行增益放大的過程，包括： 將增益值擴展后載入xmm寄存器；然后與存儲G分量高頻部分的寄存器執(zhí)行乘法操作； 其計算公式如下： k(i, j) = h(i, j) Xg 其中，k(i, j)表示放大后的G分量中的高頻分量；k(i, j) = h(i, j) Xg表示；g表示擴 展后的增益值。
4. 根據(jù)權利要求3所述的基于SSE2指令集的圖像銳化方法，其特征在于，所述步驟 S305中對G分量中的高頻分量進行閾值收縮的過程，包括： 采用分段函數(shù)進行閾值收縮，如下：
其中，m(i，j)表示閾值收縮后的G分量中的高頻分量；t表示收縮閾值，取值為128,通 過SSE2指令的移位和求和操作獲取該值；k(i，j)表示步驟步驟S304中計算出的放大后的 圖像G分量中的高頻分量。
5.根據(jù)權利要求4所述的基于SSE2指令集的圖像銳化方法，其特征在于，所述步驟 S307中調整增益縮小后的G分量中的高頻分量的過程，包括： 利用如下公式調整增益縮小后的G分量中的高頻分量：
其中，P(i，j)表示增強后的G分量中的高頻分量的分段函數(shù)；Th表示銳化邊緣上凸閾 值，其取值為Th= 511 ;1\表示銳化邊緣下凹閾值，其取值為T1= -512 ;n(i，j)表示步驟 306計算出的增益縮小后的圖像G分量的高頻分量； 所述分段函數(shù)、常數(shù)511和常數(shù)-512通過SSE2指令對寄存器移位獲得。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于SSE2指令集的圖像銳化方法，其從載入的圖像數(shù)據(jù)中分離出A分量、G分量、R分量和B分量，以G分量為基準分量獲得通道差分分量；進行高通濾波和邊緣增益放大處理，并采用閾值收縮和值調整的方式控制圖像平坦區(qū)域和獲得增強后的G分量中的高頻分量；增強后的G分量中的高頻分量與原始G分量相加得到銳化后的G分量；將銳化后的G分量與通道差分分量進行求和，得到銳化后的R分量和B分量；通過寄存器移位將A分量以及銳化后的R分量、G分量和B分量進行交錯排列，寫入輸出緩沖區(qū)而后輸出。本發(fā)明在對圖像進行銳化時不需要色彩空間轉換，實現(xiàn)了高效率的彩色圖像銳化處理。
【IPC分類】H04N5-21, H04N5-208
【公開號】CN104853063
【申請?zhí)枴緾N201510303584
【發(fā)明人】趙祖軒, 張譜, 周中亞, 王麗麗, 路鵬, 彭杰軍
【申請人】北京大恒圖像視覺有限公司, 中國大恒(集團)有限公司北京圖像視覺技術分公司
【公開日】2015年8月19日
【申請日】2015年6月5日