一種邊緣預判斷的邊緣相關性圖像場內去隔行算法的製作方法

2023-10-27 06:57:32 1

專利名稱：一種邊緣預判斷的邊緣相關性圖像場內去隔行算法的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種視頻圖像處理系統，更具體的是，涉及視頻圖像處理時，一種邊緣預判斷的邊緣相關性圖像去隔行算法。
背景技術：
為了節省視頻傳輸的帶寬，長期以來視頻信號都是以隔行掃描的方式進行傳輸， 而隔行掃描的視頻會帶來畫面行間閃爍、跳躍等不良視覺效果，順序掃描則因具有更高的垂直解析度而不會出現這種現象，隨著信息技術的進步以及等離子平板顯示器、液晶顯示器等為代表的平板顯示器的飛速發展，逐行掃描將成為替代隔行掃描的傳輸方式。但在當前及以後的一段過渡時間內，隔行掃描和順序掃描視頻源將長期並存，因此把隔行掃描的視頻源轉換為順序掃描的方式成為視頻格式轉換系統中的關鍵技術，而去隔行技術的關鍵在於圖像邊緣和細節信息的保持。常規的視頻去隔行技術分為幀內去隔行和幀間去隔行兩種，幀間去隔行技術在硬體實現上需要存儲多幀視頻，幀內去隔行算法僅需存儲若干行便可以取得很好的去隔行效果，不僅大大節省了硬體資源，也是幀間去隔行算法的關鍵部分。幀內去隔行最常用的算法是雙線性插值，通過對待插值像素點上下兩個點求平均值得到，結構簡單，但在圖像的邊緣會帶來嚴重的鋸齒效應。基於邊緣方向的去隔行算法利用相鄰行像素之間的方向相關性選擇插值的邊緣方向，可以有效的降低插值後圖像邊緣的鋸齒效應。簡單的基於邊緣方向的插值算法往往只能檢測較少的邊緣方向，對於小角度的鋸齒則沒有作用，而隨著檢測點數的增加而引起的邊緣方向誤判問題則會對圖像中的紋理區域造成細節的丟失。

發明內容
本發明的目的在於提供一種用於視頻圖像處理的去隔行算法。更具體的說，該方法是在視頻圖像去隔行處理時，對圖像進行邊緣方向預判斷，選擇對應的插值算法再計算邊緣相關性選擇插值方向的去隔行算法。下面詳細介紹本發明的具體技術方案一種邊緣相關性的場內去隔行算法。該系統包括一種邊緣相關性的場內去隔行算法對圖像進行邊緣方向預判斷，選擇合適的插值方向；一種邊緣相關性的場內去隔行算法對平坦區域、紋理區域、水平邊緣採用垂直方向插值的算法；一種邊緣相關性的場內去隔行算法對其他邊緣方向採用邊緣相關性的去隔行算法；一種邊緣相關性的場內去隔行算法在進行邊緣方向檢測時採用的區域內點的方向檢測來降低邊緣誤檢概率；
一種邊緣相關性的場內去隔行算法在進行邊緣方向檢測時考慮子像素點提高邊緣能夠檢測到角度的個數。其特徵在於本發明所述方法為了實現視頻格式從隔行到逐行的轉換並且在佔用較低的硬體資源的基礎上對圖像的邊緣和細節有很好的保持效果，採用對圖像邊緣方向預判斷，對不同的部分選取合適的插值方式，使得整體的去隔行算法能夠在低硬體實現代價的基礎上取得非常好的去隔行效果。本發明所述方法為了降低計算複雜度減少運算量，在對邊緣預判斷以後對平坦區域、紋理區域和水平邊緣採用垂直方向插值的算法；本發明所述方法為了很好的保持邊緣信息，減少邊緣的鋸齒效應，對其他邊緣方向採用邊緣相關性的去隔行算法；本發明所述方法為了降低邊緣方向的誤檢測，在進行邊緣方向檢測時採用的區域內點的方向檢測，減少了假邊緣現象的出現，在邊緣上取得較好的去隔行效果；本發明所述方法為了提高邊緣方向的檢測精度，在進行邊緣方向檢測時考慮亞像素點，能夠檢測到更精確的邊緣方向。
以下結合附圖和具體實施方式
來進一步說明本發明。

圖1為本發明所述算法的流程圖。圖2為本發明所述算法的梯度算子。圖3為本發明所述算法的9點邊緣方向檢測圖。圖4為本發明所述算法的區域性方向檢測圖。圖5為本發明所述算法的亞像素點示意圖。
具體實施例方式下面將結合附圖進一步闡述本發明。如圖1所示為整個去隔行算法的流程圖。首先對輸入奇數場視頻圖像進行梯度的計算，可得每個插值點的水平方向梯度和垂直方向梯度，與閾值Th進行判斷，將圖像分為不同的區域，其次計算對角方向和水平方向區域的9點區域最小值和次最小值，然後通過最小值和次最小值的象限判斷進一步把該區域分為細節和非細節部分，每個部分用不同插值方式，最後輸出完整的去隔行圖像。如圖2所示為梯度算子，其中(a)為水平方向的梯度算子，(b)為垂直方向的梯度算子。利用這兩個算子計算每個待插值像素點的水平梯度Ch和垂直梯度Cv。如公式1、公式2所示。Ch = I (2f (i-1，j) +f (i-1，j+1) +f (i_l，j-1)) - (2f (i+1，j) +f (i+1，j+1) +f (i+1， j-l))|/3；公式1Cv = I (f (i-1，j-1) +f (i+1，j-1)) - (f (i-1，j+1) +f (i+1，j+1)) I /2 ；公式2
設定水平閾值Th，垂直閾值Tv來對梯度進行分析判斷，Ch Th時為水平邊緣和對角邊緣。若為平坦區域或者垂直邊緣點，插值則採用待插值像素點上下兩點的原像素點的值的平均作為插值後的像素，在水平邊緣和對角邊緣中，進一步進行邊緣方向性檢測，其中通過判斷方向的象限進一步將非平坦區域細分為細節和非細節部分，若為細節部分，那麼在較小的範圍內，方向多次發生改變，如果仍然使用邊緣方向判斷的方法，則會造成細節部分模糊，因此通過邊緣方向相關性判斷時位於不同象限為細節區域，在插值時，選擇簡單的上下兩點平均的方法反而可以較好的保持細節信息，若不是細節信息，則用邊緣方向相關性最強的兩點的均值來作為插值後的像素。如圖3所示為9點的邊緣方向檢測示意圖，圖中白色的點為原始像素點，黑色的點為待插值像素點。待插值像素點的上下兩行共18個原始像素點分別形成代表9個方向的像素對。如圖4所示為區域性方向檢測示意圖，圖中用虛線方框內的三個像素對計算所得的方向來最終表示經過待插值像素點中心的區域中心的方向。結合圖2、圖3，9個方向偏差計算公式為Dl =al--b9|-h|a2-bl0+|a3-bll
D2 =a2--b8|-卜Ia3-b9I +a4-b 10
D3 =a3--b7|-卜Ia4-b8I +a5-b9
D4 =a4--b6|-l·-1a5-b7I +a6-b8
D5 =a5--b5|-卜Ia6-b6I +a7-b7
D6 =a6--b4|-卜Ia7-b5I +a8-b6
D7 =a7--b3|-卜Ia8-b4I +a9-b5
D8 =a8--b2|-l·-1a9-b3I +al0-b4
D9 =a9_-bi|-h|al0-b2+|all-b3公式3計算9個方向中的兩個最小值Dm，Dn。如圖5所示當Dm，Dn的方向角為45°、 135° ,26. 75° ,153. 25,90°時，為了能檢測到更精確的角度，在代表這5個角度的像素點之間各插入3個亞像素點。如圖所示，設a2和a3之間的3個點依次為a21、a22、a23，則計算公式如公式4，同理可計算其他的亞像素點。a21 = (3/4)*a2+(l/4)*a3a22 = (l/2)*a2+(l/2)*a3a23 = (l/4)*a2+(3/4)*a3公式4如圖4所示沿著待插值像素點將其周圍的原始像素點劃分為4個象限。偏差最小代表邊緣相關性最大，因此如果Dm和Dn位於同一個象限，則為非細節的邊緣部分，根據這兩個方向差值大小來選擇加權或者直接平均插值；如果Dm和Dn位於不同的象限，則為細節部分，直接採用簡單的上下兩點平均插值。至此完成了一幀圖像的去隔行插值。上述算法設計是本發明所述裝置的一種典型的實施方式，對於本領域的技術人員，在上述裝置的基礎上可以對更複雜的去隔行算法進行移植，同樣能夠實現本發明的目的。但是，這種變化顯然應該在本發明的權利要求書的保護範圍內。
權利要求
1.一種邊緣預判斷的邊緣相關性圖像場內去隔行算法，其特徵在於包括以下步驟(1)對圖像進行邊緣方向預判斷，選擇合適的插值方向；(2)對平坦區域、紋理區域、水平邊緣採用垂直方向插值的算法；(3)對其他邊緣方向採用邊緣相關性的去隔行算法；(4)在進行邊緣方向檢測時採用的區域內點的方向檢測來降低邊緣誤檢概率；(5)在進行邊緣方向檢測時考慮子像素點提高邊緣能夠檢測到角度的個數。
2.根據權利要求1所述一種邊緣預判斷的邊緣相關性圖像場內去隔行算法，其特徵在於步驟1中採用對圖像邊緣方向預判斷，對不同的部分選取合適的插值方式，使得整體的去隔行算法能夠在低硬體實現代價的基礎上取得非常好的去隔行效果。
3.根據權利要求1所述一種邊緣預判斷的邊緣相關性圖像場內去隔行算法，其特徵在於步驟2中對邊緣預判斷以後對平坦區域、紋理區域和水平邊緣採用垂直方向插值的算法。
4.根據權利要求1所述一種邊緣預判斷的邊緣相關性圖像場內去隔行算法，其特徵在於步驟3中為了很好的保持邊緣信息，減少邊緣的鋸齒效應，對其他邊緣方向採用邊緣相關性的去隔行算法。
5.根據權利要求1所述一種邊緣預判斷的邊緣相關性圖像場內去隔行算法，其特徵在於步驟4中為了降低邊緣方向的誤檢測，在進行邊緣方向檢測時採用的區域內點的方向檢測，減少了假邊緣現象的出現，在邊緣上取得較好的去隔行效果。
6.根據權利要求1所述一種邊緣預判斷的邊緣相關性圖像場內去隔行算法，其特徵在於步驟5中為了提高邊緣方向的檢測精度，在進行邊緣方向檢測時考慮亞像素點，能夠檢測到更精確的邊緣方向。
全文摘要
本發明公開了一種邊緣預判斷的邊緣相關性圖像場內去隔行算法，採用梯度判斷，分辨出圖像中的平坦區域、垂直邊緣、水平邊緣以及對角邊緣，並對水平邊緣和對角邊緣部分的邊緣方向採取分象限判斷，區分出細節部分和非細節部分，並採用不同的插值方式。對圖像的邊緣部分通過採用九個點，並且每個點與其左右相鄰兩點構成的區域來判斷方向，方向在90°附近的4個角度時，內插亞像素點，以達到更精確的邊緣角度。最後根據方向來完成插值，從而達到較好去隔行效果的目的。
文檔編號H04N7/01GK102170549SQ20101020682
公開日2011年8月31日 申請日期2010年6月22日 優先權日2010年6月22日
發明者李興仁, 楊平中, 王廷 申請人:上海盈方微電子有限公司