利用圖像放大處理提升高清視頻圖像顯示質量的方法
2024-03-31 20:33:05
專利名稱：利用圖像放大處理提升高清視頻圖像顯示質量的方法
技術領域：
本發明涉及視頻圖像技術領域，特別是一種提升高清視頻圖像顯示質量的方法，該方法旨在通過使用圖像放大等視頻圖像處理技術來提升高清視頻圖像的顯示質量。
背景技術：
數字視頻分為普通清晰度視頻、標準清晰度(簡稱標清)視頻和高清晰度(簡稱高清)視頻。普通清晰度視頻主要是對應現有VCD的解析度；標清視頻主要是對應現有電視的解析度，其圖像質量為演播室水平；而高清視頻的解析度可達1920×1080p，是目前普通模擬電視畫面清晰度的3倍，畫面效果讓DVD也黯然失色；除此之外，高清顯示設備的顯示屏寬高比例由原先的4∶3調整為寬屏比例16∶9，還可運用數位技術消除傳統視頻中重影等影響畫面質量的因素，以達到最佳的視頻效果。
高清視頻技術屬於數字視頻的最高標準，其高清晰的畫面，細膩逼真的視覺效果，能夠帶給觀眾視覺上的享受。而且，高清視頻技術還可與計算機、英特網技術相結合，滿足許多高清晰度的需求場合(如遠程監控、遠程醫療等)，使其應用更加廣泛，因而具有廣闊的發展前景和巨大的市場容量。
高清視頻信號的獲得，涉及到採集、傳輸和顯示等多種不同的技術。目前，市場上已有高清數字攝像機能夠完全支持高清視頻的採集和傳輸，但價格比較昂貴；同時，對高清視頻圖像進行增強處理和效果提升的技術方法也很有限，這些都制約了人們對高清數字視頻的體驗需求。為此，通過對視頻圖像進行插值放大等圖像處理，可以在成本開銷不大的情況下有效提升視頻圖像的顯示質量，比如將標清解析度的圖像大大提升和改善，或者將高清解析度的圖像提高為更加清晰的圖像效果。這為人們日益提高的體驗需求和某些對清晰度要求較高的應用提供了技術支持。
發明內容
本發明針對現有技術中存在的缺陷或不足，提供一種利用圖像放大處理提升高清視頻圖像顯示質量的方法，採用該方法能夠有效提升高清視頻圖像的顯示質量，並且具有用戶成本低，視頻質量高，圖像色彩豐富等特點。
本發明的技術構思為，利用圖像放大處理技術將某解析度的高清視頻圖像提升為更高解析度的高清視頻圖像，以起到提升視頻效果的作用。
本發明的技術方案如下利用圖像放大處理提升高清視頻圖像顯示質量的方法，其特徵在於包括以下步驟步驟1.通過高清視頻圖像採集設備，獲得原始的隔行掃描高清視頻數據；步驟2.對原始的隔行掃描高清視頻數據的每幀圖像的頂場和底場分別進行圖像放大處理，然後合併為一幀，這樣圖像幀率保持不變，圖像解析度提高。
還包括以下步驟將放大後的視頻圖像進行顏色空間轉換，以進一步增強圖像的色彩信息；顏色空間轉換後的視頻圖像在高精度定時器的時鐘同步下，通過HDMI接口無損地傳輸到高清視頻顯示設備進行顯示。
所述高清視頻顯示設備具有HDMI接口。
所述圖像放大是用插值算法將小解析度圖像插值為大解析度圖像。
所述插值算法選擇如下可以用最近鄰插值法，雙線性插值法，或三次褶積法。
所述高清解析度為1080i(1920×1080i)或720p(1280×720p)或1080p(1920×1080p)。
所述圖像放大和顏色空間轉換均在PC機，或是專用處理晶片上實現；所述PC機是指個人計算機，其包括基於X86架構或Power PC處理器的臺式機、可攜式PC機、筆記本電腦。
所述HDMI接口支持高清晰數字視頻信號的無壓縮實時傳輸，並且支持RGB24，YUV4:4:4，或者YUV4:2:2的顏色格式。
所述高精度定時器採用高精度時鐘晶振，是用於HDMI接口傳輸數據時的同步時鐘。
所述顏色空間轉換採用以下方式將顏色格式由YV12轉換為UYVY，解析度和幀率不變，進一步增強圖像的色彩信息，並且便於通過HDMI接口傳輸顯示。
本發明的技術效果如下1.本方法能夠有效提升高清視頻圖像的顯示質量，視頻質量高，圖像色彩豐富；2.用戶成本相對較低；3.採用HDMI接口傳輸視頻數據，信號失真小，圖像還原度高。
圖1為本發明的工作原理示意圖。
圖2為YUV4:2:2顏色格式示意圖。
圖3為YUV4:2:0顏色格式示意圖。
具體實施例方式
如圖1所示，本發明提出了一種利用圖像放大處理技術提升高清視頻圖像顯示質量的方法，將某解析度的高清視頻圖像提升為更高解析度的高清視頻圖像，起到提升視頻效果的作用，工作原理如下1.通過高清視頻圖像採集設備，獲得原始的隔行掃描高清視頻數據。本發明中以解析度為1280×720i，顏色格式為YV12，幀率為25/30fps的高清視頻圖像為例；2.對原始視頻數據的每幀圖像的頂場和底場分別進行圖像放大處理(比如放大1.5倍)，然後合併為一幀，這樣圖像幀率保持不變，於是可得解析度為1920×1080i，顏色格式為YV12，幀率為25/30fps的高清視頻圖像；3.將放大後的視頻圖像進行顏色空間轉換，即將顏色格式由YV12轉換為UYVY，解析度和幀率不變，進一步增強圖像的色彩信息，並且便於通過HDMI接口傳輸顯示；4.將顏色轉換後的視頻圖像編碼成符合HDMI接口傳輸標準的數位訊號，在高精度定時器的時鐘同步下，通過HDMI接口無損地傳輸到高清視頻顯示設備進行顯示。
所述YV12和UYVY均為YUV顏色空間下的顏色格式；其中YV12是YUV4:2:0平面(planar)格式；UYVY是YUV4:2:2打包(packed)格式。
所述YUV是指一種標準的顏色空間，其中「Y」表示亮度，「U」和「V」表示色度。
圖1中處理的視頻圖像為1280×720i，YV12圖像，但在具體實施過程中，可以是其他高清解析度，或其他顏色格式的視頻圖像。
所述高清解析度為1080i(1920×1080i)或720p(1280×720p)或1080p(1920×1080p)；所述圖像放大是用插值算法將小解析度圖像插值為大解析度圖像，可以用最近鄰插值法，雙線性插值法，或三次褶積法等；所述圖像放大和顏色空間轉換均在PC機，或是專用處理晶片上實現；所述PC機是指個人計算機，其包括基於X86架構或Power PC處理器的臺式機、可攜式PC機、筆記本電腦等；所述HDMI是High Definition Multimedia Interface(高清晰多媒體接口)的簡稱，該接口支持高清晰數字視頻信號的無壓縮實時傳輸，並且支持RGB24，YUV4:4:4，YUV4:2:2等顏色格式；所述高精度定時器是高精度時鐘晶振，用於HDMI接口傳輸數據時的同步時鐘；所述高清視頻顯示設備具有HDMI接口。
如圖2和圖3所示，本發明中所提到的兩種採樣格式YUV4:2:2和YUV4:2:0，其亮度(Y)和色度(U，V)的分布情況如下1.對於YUV4:2:2，色度採樣在每條橫向掃描線上只有亮度採樣的一半，而在掃描線的條數上與亮度的相同；2.對於YUV4:2:0，色度採樣在每條橫向掃描線上只有亮度採樣的一半，而在掃描線的條數上，也只有亮度的一半，並且以U/V間隔的方式採樣，該格式也是DVD/VCD上通用的儲存格式。
本發明中所提到的YUV顏色空間下的顏色格式YV12和UYVY，其具體形式如下1.YV12是YUV4:2:0平面(planar)格式，即YUV三個分量按YUV4:2:0採樣後，分別存儲在三個數組中；2.UYVY是YUV4:2:2打包(packed)格式，即YUV三個分量按YUV4:2:2採樣後，存儲在一個數組中，且各分量排列順序為U0 Y0 V0 Y1 U2 Y2 V2 Y3...，其中Y0、U0、V0表示第一個像素的YUV分量，Y1、U1、V1表示第二個像素的YUV分量，以此類推。
本發明中所述顏色格式由YV12轉換為UYVY，實際上需要獲得整行的色度採樣，即將U或V上下兩行的色度採樣經內插補點運算來得到。
應當指出，以上所述具體實施方式
可以使本領域的技術人員更全面地理解本發明，但不以任何方式限制本發明。因此，儘管本說明書參照附圖對本發明已進行了詳細的說明，但是，本領域技術人員應當理解，仍然可以對本發明進行修改或者等同替換，例如，附圖中處理的視頻圖像為1280×720i，YV12圖像，但在具體實施過程中，可以是其他高清解析度，或其他顏色格式的視頻圖像；另外，圖像放大處理也可放大為其他高清解析度圖像。而一切不脫離本發明的精神和範圍的技術方案及其改進，其均應涵蓋在本發明專利的保護範圍當中。
權利要求
1.利用圖像放大處理提升高清視頻圖像顯示質量的方法，其特徵在於包括以下步驟步驟1.通過高清視頻圖像採集設備，獲得原始的隔行掃描高清視頻數據；步驟2.對原始的隔行掃描高清視頻數據的每幀圖像的頂場和底場分別進行圖像放大處理，然後合併為一幀，這樣圖像幀率保持不變，圖像解析度提高。
2.根據權利要求1所述的利用圖像放大處理提升高清視頻圖像顯示質量的方法，其特徵在於還包括以下步驟將放大後的視頻圖像進行顏色空間轉換，以進一步增強圖像的色彩信息；顏色空間轉換後的視頻圖像在高精度定時器的時鐘同步下，通過HDMI接口無損地傳輸到高清視頻顯示設備進行顯示。
3.根據權利要求1所述的利用圖像放大處理提升高清視頻圖像顯示質量的方法，其特徵在於所述高清視頻顯示設備具有HDMI接口。
4.根據權利要求1所述的利用圖像放大處理提升高清視頻圖像顯示質量的方法，其特徵在於所述圖像放大是用插值算法將小解析度圖像插值為大解析度圖像。
5.根據權利要求4所述的利用圖像放大處理提升高清視頻圖像顯示質量的方法，其特徵在於所述插值算法選擇如下可以用最近鄰插值法，雙線性插值法，或三次褶積法。
6.根據權利要求1所述的利用圖像放大處理提升高清視頻圖像顯示質量的方法，其特徵在於所述解析度為1080i(1920×1080i)或720p(1280×720p)或1080p(1920×1080p)。
7.根據權利要求2所述的利用圖像放大處理提升高清視頻圖像顯示質量的方法，其特徵在於所述圖像放大和顏色空間轉換均在PC機，或是專用處理晶片上實現；所述PC機是指個人計算機，其包括基於X86架構或Power PC處理器的臺式機、可攜式PC機、筆記本電腦。
8.根據權利要求1所述的利用圖像放大處理提升高清視頻圖像顯示質量的方法，其特徵在於所述HDMI接口支持高清晰數字視頻信號的無壓縮實時傳輸，並且支持RGB24，YUV4:4:4，或者YUV4:2:2的顏色格式。
9.根據權利要求2所述的利用圖像放大處理提升高清視頻圖像顯示質量的方法，其特徵在於所述高精度定時器採用高精度時鐘晶振，是用於HDMI接口傳輸數據時的同步時鐘。
10.根據權利要求2所述的利用圖像放大處理提升高清視頻圖像顯示質量的方法，其特徵在於所述顏色空間轉換採用以下方式將顏色格式由YV12轉換為UYVY，解析度和幀率不變，進一步增強圖像的色彩信息，並且便於通過HDMI接口傳輸顯示。
全文摘要
本發明提供一種利用圖像放大處理提升高清視頻圖像顯示質量的方法，其特徵在於包括以下步驟步驟1.通過高清視頻圖像採集設備，獲得原始的隔行掃描高清視頻數據；步驟2.對原始的隔行掃描高清視頻數據的每幀圖像的頂場和底場分別進行圖像放大處理，然後合併為一幀，這樣圖像幀率保持不變，圖像解析度提高。還包括以下步驟將放大後的視頻圖像進行顏色空間轉換，以進一步增強圖像的色彩信息；顏色空間轉換後的視頻圖像在高精度定時器的時鐘同步下，通過HDMI接口無損地傳輸到高清視頻顯示設備進行顯示。採用該方法能夠有效提升高清視頻圖像的顯示質量，並且具有用戶成本低，視頻質量高，圖像色彩豐富等特點。
文檔編號H04N9/64GK101090472SQ20071011932
公開日2007年12月19日 申請日期2007年7月20日 優先權日2007年7月20日
發明者鄧大鵬, 韓楓, 王生安 申請人:北京華緯訊電信技術有限公司