一種影像放大/縮小裝置的製作方法

2023-05-19 08:08:36

專利名稱：一種影像放大/縮小裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及的是一種影像放大/縮小裝置，特別涉及的是一種適合使用在進 行數字影像的放大與縮小的裝置。
背景技術：
先前，通過簡單的處理而進行影像的放大或縮小的方法，熟知有以特定間隔 反覆或間疏相同像素的方法。如分別就X方向與Y方向，通過每5個像素插入具 有與所述的第5個像素相同像素值的像素，可簡易地獲得1.2倍的放大影像。相 反的，通過每5個像素剔除1個像素，可簡易地獲得0.8倍的縮小影像。
但是，如此以一定間隔插入或間疏像素情況下，其缺點是放大後或縮小後的 影像畸變。因而，高精度地進行影像的放大與縮小情況下，通常使用無此種缺點 的插補處理的方法(如參照專利文獻l)。其中還有包含再抽樣處理與插補處理 的組合的影像放大/縮小方式(如參照專利文獻2)。日本特開平11-353473號公報日本特開平9-259265號公報
公開在上述專利文獻2的技術，如實施將影像放大(或縮小)s倍的處理時， 首先，對原影像的像素間隔，以1/s倍之間隔進行再抽樣。如此，再抽樣點的數 量比原影像的像素數，縱橫均成為s倍。其次，使用在再抽樣點附近的原影像的 像素值，通過插補運算求出再抽樣點的像素值。而後，通過與原影像相同的原來 的像素間隔描繪求出的再抽樣點的像素值，而獲得放大/縮小影像。
此外，還提出有算出原影像中的數個像素數據的平均值，通過對算出的平 均值實施插補運算，而獲得原影像的放大/縮小影像的技術(如參照專利文獻 3,4)。日本特開2002-152501號公報 [專利文獻4]日本特開2001-13947號公報
但是，包含上述專利文獻1~4的背景技術，是通過插補處理而產生的放大/
縮小影像的有效範圍，成為對原影像的有效範圍傾斜而特定量程度移位於內側方 向者。如圖IO所示，自2x2的矩陣(像素區塊)求出l個插補像素時，以*符號 表示的插補像素，對以o符號表示的原像素的位置，產生在縱0.5頻率(1個像素 之間隔相當在1個頻率)x橫0.5頻率部分程度移位的位置。如此，而有原影像的
周邊部喪失的問題。

發明內容
本發明的目的在於，提供一種影像放大/縮小裝置，用以解決上述缺陷。 為實現上述目的，本發明採用的技術方案在於，提供一種影像放大/縮小裝 置，在二維空間上等間隔地配置數個像素構成原影像，從在上述插補位置周圍的 上述原影像的像素值，通過插補運算求出按照特定倍率的插補位置中各像素的像
素值，來進行影像的放大/縮小，其包括
代表值算出部，其將在上述原影像的有效像素的外側附加k頻率部分的虛擬 像素的範圍作為處理範圍，上述處理範圍內包含彼此鄰接的mxn像素的各像素區 塊算出代表值，其中m, n為2以上的整數；與
插補處理部，其通過對上述代表值算出部算出的代表值進行插補運算，求出 按照上述特定倍率的插補位置中各像素的像素值。
本發明的有益效果在於，可防止通過插補處理進行影像的放大/縮小時，因 放大/縮小影像對原影像傾斜而移位於內側方向，導致原影像的周邊部喪失的問 題。


圖1是顯示本實施形態的影像放大/縮小裝置的結構例圖； 圖2是顯示通過本實施形態的影像放大/縮小裝置而處理的影像的有效範圍 一種範例圖3是用在說明本實施形態的影像放大/縮小裝置的動作原理一種範例圖； 圖4是顯示通過本實施形態的影像放大/縮小裝置而處理的影像的有效範圍 其它範例圖5是用在說明本實施形態的影像放大/縮小裝置的動作原理其它範例圖； 圖6是用在說明本實施形態中使用的單位矩陣與數據產生區域的圖7是用在說明本實施形態的插補位置的圖8是顯示本實施形態中使用的插補函數一種範例圖9是顯示本實施形態中將影像形成s倍時配置的代表像素的位置圖IO是用在說明先前的問題點的圖。
具體實施例方式
採用如上述構成的本發明時，在原影像的有效像素的外側附加k頻率部分的 虛擬像素後，通過包含彼此鄰接的mxn像素的各像素區塊算出代表值，由代表值 構成的影像的有效範圍比原影像的有效範圍，以特定量程度擴大移位於外側。如 此，對有效範圍移位於外側的代表值進行插補運算時，雖由插補像素構成的影像 的有效範圍移位於內側，但是，其結果成為與原影像的有效範圍相同。如此，即 使通過插補處理進行影像的放大/縮小時，仍可防止原影像的周邊部喪失的問題。
以下，依據圖式說明本發明一種實施形態。圖1是顯示本實施形態的影像放 大/縮小裝置的結構例圖。圖2是顯示通過本實施形態的影像放大/縮小裝置處 理的影像的有效範圍圖。圖3是用在說明本實施形態的影像放大/縮小裝置的動 作原理圖。
圖1中，l是代表值算出部，且是將在原影像的有效範圍的外側附加k頻率 部分(k為l以上的整數)的虛擬像素的範圍作為處理範圍，所述的處理範圍內 的包含彼此鄰接的mxn像素(m，n為2以上的整數)的各像素區塊算出代表值。 2是插補處理部，且是通過對代表值算出部1算出的代表值進行插補運算，而求 出按照特定倍率的插補位置中各像素的像素值。
圖2與圖3顯示進行影像的放大/縮小處理的最小像素區塊(以下，稱為單 位矩陣)，是設定包含2x2像素的像素區塊，而將原影像實施1倍處理的例。此 處，是顯示通過對構成單位矩陣的4個像素值進行插補運算，而在按照l倍的倍 率的插補位置，也即在單元矩陣的中央設定1個插補像素值的例子。
圖2中，o符號是原影像的有效像素(原像素)，實線的矩形21顯示原影像 的有效範圍。如此處所示，原影像是通過在二維空間上等間隔地配置的數個像素 而構成。此外，國符號是附加在原影像的外側的k頻率部分(圖2的例為k=l )的 虛擬像素。包含所述的虛擬像素的影像的範圍，是通過代表值算出部1運算的處 理範圍。虛擬像素的值如設為零。
此外，A符號是代表值的像素(代表像素)，虛線的矩形22顯示通過代表像 素而構成的影像的有效範圍。另外，圖2僅圖示代表像素的一部分。所述的代表 像素構成的影像的有效範圍22是通過插補處理部2實施插補運算的對象範圍。此 外，A符號表示的代表像素的像素值是通過插補處理部2實施插補運算的對象。
如圖3所示，單位矩陣是包含2x2像素的像素區塊時，附加在原影像外側的 虛擬像素，是在原影像的周圍1個頻率部分。此外，算出代表值時設定的像素區 塊的大小也成為2x2像素(111=11=2)。代表值算出部1是包含2x2像素的各像素區 塊算出代表值，並將算出的代表值配置在像素區塊之中央(虛線的箭頭)。求出 代表值的運算，如可使用將構成像素區塊的4個像素值予以平均化的運算。
插補處理部2將由代表值算出部1求出的代表像素作為對象，設定單位矩陣， 通過對構成單位矩陣的2x2像素的代表值進行插補運算，而求出按照1倍的倍率 的插補位置(單位矩陣之中央)中各像素的像素值(實線的箭頭)。從所述的圖 3了解，原像素的位置與插補像素的位置一致。
另外，此處是就單位矩陣是設定包含2x2像素的像素區塊的例作說明，不過 並不限定在此。如也可將包含4x4像素的像素區塊作為單位矩陣。圖4與圖5是 顯示將單位矩陣的大小作為4x4像素，而將原影像實施1倍處理的例圖。
圖4中，o符號是原影像的有效像素(原像素)，實線的矩形41顯示原影像 的有效範圍。此外，國符號是附加在原影像的外側的k頻率部分(圖4的例為k=2) 的虛擬像素。此外，A符號是代表值的像素(代表像素)，虛線的矩形42顯示通 過代表像素構成的影像的有效範圍。另外，圖4中僅圖示代表像素的一部分。
如圖4與圖5所示，單位矩陣是包含4x4像素的像素區塊時，附加在原影像 外側的虛擬像素在原影像的周圍是2個頻率部分。此外，算出代表值時設定的像 素區塊的大小是2x2像素。代表值算出部1就包含2x2像素的各像素區塊算出代 表值，並將算出的代表值配置在像素區塊的中央。
插補處理部2將由代表值算出部1求出的代表像素作為對象，設定單位矩陣， 通過對構成單位矩陣的4x4像素的代表值進行插補運算，而求出按照1倍的倍率 的插補位置(單位矩陣的中央)中各像素的像素值。從所述的圖4與圖5了解， 原像素的位置與插補像素的位置 一致。
另外，以上為了容易了解說明，而以使原影像形成1倍為例作說明，而形成 s倍情況下，通過插補處理部2的插補運算，如按照以下進行。圖6 圖8是用在
6
說明將4x4像素的像素區塊作為單位矩陣時的插補運算的例圖。
圖6是用在說明單位矩陣與設定在其中央的數據產生區域的圖。圖6中以方 塊表示的a p的縱4個x橫4個的代表像素(相當在圖5中以A符號表示者)是單 位矩陣的構成像素。水平方向的鄰接像素的區塊間隔是ckO，垂直方向的鄰接像 素的區塊間隔是1個水平區塊。數據產生區域是在單位矩陣中央部的正方形區域 (被4個彼此鄰接的像素f，g,j，k所包圍的區域)，插補數據在所述的數據產生區 域內產生。
插補數據的產生方法如下。也即，按照影像的放大/縮小率s，而在數據產 生區域內設定插補位置，分別算出其設定的插補位置與16個像素a p的位置的空 間距離。而後，從特定的插補函數求出按照其空間距離的是數值。再者，將各像 素a p的像素值與各像素a p求出的是數值分別相乘，通過將此等相乘結果全部 相加，而產生插補數據。
此處說明插補位置。圖7是插補位置的說明圖。圖7中，*符號表示通過代表 值算出部1求出的代表像素，x符號表示將影像在水平方向形成sH倍，在垂直方 向形成sV倍時(sH,sV是任意的正數。圖7是sHtSV,1〈sH〈2，1〈sV〈2的例) 插補影像的像素。此外，被4個代表像素包圍的虛線的各個矩形區域是表示數據 產生區域。
所謂在水平方向將影像形成sH倍，相當在對水平方向的像素間隔，以1/sH 倍之間隔設定插補位置，通過插補運算求出其插補位置的像素值，以及原影像相 同的原來的像素間隔描繪求出的插補位置的像素值。所謂求出以1 / sH倍之間隔 設定的插補位置的插補數據，換言的，相當在對基準頻率ck0,以sH倍頻率的頻 率ckl(-sH. ckO)之間隔再抽樣，而求出其再抽樣點的插補資料。
此時，在數據產生區域內的再抽樣點的水平方向位置，如圖7所示，各l頻 率ckl以1 / sH間隔偏離。而後，在ckl的數頻率後與原來的像素位置一致。圖 7的例的情況，在數據產生區域內的再抽樣點的水平方向位置，在離開5個插補 像素處(代表像素是離開4個的處)與原來的像素位置一致。
此外，所謂在垂直方向將影像形成sV倍，相當在對垂直方向的像素間隔， 以1 / sV倍之間隔設定插補位置，通過插補運算求出其插補位置的像素值，以及 原影像相同的原來的像素間隔描繪求出的插補位置的像素值。所謂求出以1/sV 倍之間隔設定的插補位置的插補數據，換言之，相當於對基準頻率ck0,以sV倍
頻率的頻率ckl，(=sV. Ck0)之間隔再抽樣，而求出其再抽樣點的插補資料。
此時，在數據產生區域內的再抽樣點的垂直方向位置，如圖7所示，各l頻
率ckl，以1/sV間隔偏離。而後，在ckl，的數頻率後與原來的像素位置一致。圖 7的例的情況，在數據產生區域內的再抽樣點的垂直方向位置，在離開5個插補 像素處(代表像素是離開3個的處)與原來的像素位置一致。
圖8是顯示求出插補數據時使用的插補函數的例圖。圖8所示的插補函數， 由於插補位置與原來像素位置的空間距離為0時，是數值為1，所述的空間距離 為1 (基準頻率ck0的1個部分)時，是數值為0，所述的空間距離為2以上時， 是數值為0，因此，是以所述的空間距離比0大，且比1小時，是數值為正值， 所述的空間距離比1大且比2小時，是數值為負值的方式設定。
如上述，單位矩陣設定在縱橫4個像素的區域，數據產生區域是在其單位矩 陣的中央部，以縱橫2個像素的範圍設定。因而，設定在數據產生區域內的插補 位置，與在單位矩陣外部的像素的位置的空間距離一定是2以上。而後，使用圖 8所示的插補函數時，若空間距離為2以上時，是數值一定為0。因此，在單位矩 陣外部的代表像素的像素值完全不影響插補數據。也即，僅通過單位矩陣內的像 素值，即完成全部的插補運算。
如以上所述，將原影像形成s倍(在水平方向形成sH倍，在垂直方向形成 sV倍)時，也是代表值算出部l在對原像素附加虛擬像素的處理範圍內，包含彼 此鄰接的2x2像素的各像素區塊算出代表值。不過，算出的代表值在像素區塊內 的配置位置，與將原影像形成1倍時不同。也即如圖9所示，是在構成l個像素 區塊的4個像素中，自右列側的像素對左方向，離開sH倍頻率的頻率ckl之間隔 程度，並自下列側的像素對上方向，離開sV倍頻率的頻率ckl，之間隔程度的位 置配置代表像素。
而後，通過插補處理部2對由代表值算出部1算出的代表值，進行上述圖6~ 圖8中說明的插補運算，而求出按照放大/縮小率sH,sV的插補位置中各像素的 像素值。此時的插補位置，在通過4個代表像素構成的數據處理區塊內，自左歹寸 側的〗象素對右方向，移位sH倍頻率的頻率ckl部分，並自上列側的〗象素對下方向， 移位sV倍頻率的頻率ckl，部分程度。如此，插補位置與原像素的位置一致。
如以上詳細的說明，本實施形態是按照進行插補處理時的最小像素區塊的單 位矩陣的大小，在原影像的有效像素的外側附加k頻率部分的虛擬像素。而後，
在包含虛擬像素的處理範圍內，包含彼此鄰接的mxn像素的各像素區塊算出代表 值，通過對算出的代表值進行插補運算，而求出按照特定倍率的插補位置中各像 素的像素值。
如此，由代表值構成的影像的有效範圍，自原影像的有效範圍特定量程度擴 大移位於外側。如此，對有效範圍移位於外側的代表值進行插補運算時，由插補 值構成的影像的有效範圍雖特定量程度移位於內側，但是其結果成為與原影像的 有效範圍相同者。因此，即使通過插補處理進行影像的放大/縮小時，仍可防止 原影像的周邊部喪失的問題。
以上說明的本實施形態的影像放大/縮小裝置，也可通過硬體結構來實現， 也可通過DSP (數位訊號處理器)、軟體、門陣列、FPGA (現場可程序門陣列) 等來實現。如通過軟體實現時，上述實施形態的影像放大/縮小裝置實際上具備 計算機的CPU或MPU、 RAM、 ROM等而構成，可通過記憶在RAM或ROM的 程序動作來實現。
因此，是將使計算機為達成上述實施形態的功能而動作的程序如記錄在CD -ROM的記錄媒體，並通過使計算機讀入而可實現者。記錄上述程序的記錄媒體 除了 CD-ROM的外，還可使用軟式碟片、硬碟、磁碟、光碟、光磁碟、DVD、 非揮發性記憶卡等。此外，也可通過將上述程序經由網際網路等網絡下載在計算機 來實現。
另外，上述實施形態，求出代表值的運算，是以使用將構成像素區塊的4個 像素值予以平均化的運算為例作說明，不過並不限定在此。如也可使用特定的插 補函數(如圖8所示的插補函數)，通過與插補處理部2相同的插補處理而求出 代表像素的像素值。
此外，本實施形態的影像放大/縮小裝置均可適用在靜止畫的放大/縮小與 動畫的放大/縮小。此處，上述實施形態是在原影像的周圍附加k頻率部分的虛 擬像素，不過，動畫的情況下，並不限定在此。如也可在原影像的有效範圍的周 圍至少設定k頻率部分的消隱期間，而將所述的消隱期間中的值(零)作為虛擬 像素來處理。
此外，上述實施形態是以將虛擬像素的像素值作為零為例作說明，不過並不 限定在此。如也可將與位於原影像的最外周的像素的像素值相同的值作為虛擬像 素的像素值。
此外，上述實施形態只不過是顯示實施本發明時的一個具體化範例者，不應 以而限定性解釋本發明的技術性範圍。也即，本發明只要不脫離其精神或其主要 特徵，可以各種形態來實施。
本發明可用在進行數字影像的放大/縮小的裝置。本發明的影像放大/縮小 裝置可適用在靜止畫與動畫的放大/縮小。
以上所述僅為本發明的較佳實施例，對本發明而言僅僅是說明性的，而非限 制性的。本專業技術人員理解，在本發明權利要求所限定的精神和範圍內可對其 進行許多改變，修改，甚至等效，但都將落入本發明的保護範圍內。
權利要求
1、一種影像放大/縮小裝置，其特徵在於在二維空間上等間隔地配置數個像素構成原影像，從在上述插補位置周圍的上述原影像的像素值，通過插補運算求出按照特定倍率的插補位置中各像素的像素值，來進行影像的放大/縮小，其包括代表值算出部，其將在上述原影像的有效像素的外側附加k頻率部分的虛擬像素的範圍作為處理範圍，上述處理範圍內包含彼此鄰接的m×n像素的各像素區塊算出代表值，其中m，n為2以上的整數；與插補處理部，其通過對上述代表值算出部算出的代表值進行插補運算，求出按照上述特定倍率的插補位置中各像素的像素值。
全文摘要
本發明為一種影像放大/縮小裝置，在二維空間上等間隔地配置數個像素構成原影像，從在上述插補位置周圍原影像的像素值，通過插補運算求出按照特定倍率的插補位置中各像素的像素值，來進行影像的放大/縮小，其包括代表值算出部，其將在原影像的有效像素的外側附加k頻率部分的虛擬像素的範圍作為處理範圍，處理範圍內包含彼此鄰接的m×n像素的各像素區塊算出代表值，其中m，n為2以上的整數；與插補處理部，其通過對代表值算出部算出的代表值進行插補運算，求出按照特定倍率的插補位置中各像素的像素值；如此，通過對有效範圍移位於外側的代表值進行插補運算，即使由插補值構成的影像的有效範圍移位於內側，仍成為其結果與原影像的有效範圍相同。
文檔編號G06T3/40GK101105860SQ20071013063
公開日2008年1月16日 申請日期2007年7月11日 優先權日2006年7月13日
發明者小柳裕喜生 申請人:神經網路處理有限公司