一種基于邊緣自適應的去隔行方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于邊緣自適應的去隔行方法，解決了現(xiàn)有技術中為保證邊緣方向的準確性而增加計算量的問題，實現(xiàn)了既保證邊緣方向的準確性和插值結果又降低計算量的技術效果。所述方法包括：接收位于待插值像素上一行的第一組像素和下一行的第二組像素的亮度值；根據(jù)所述亮度值確定所述第一組像素和所述第二組像素的邊緣性；在所述第一組像素和第二組像素中確定具有相同邊緣性的像素對；在所述具有相同邊緣性像素對的方向上計算相關值；比較所述相關值，選取最小相關值對應的像素對為邊緣方向；在確定的邊緣方向上執(zhí)行自適應插值，確定待插值像素的亮度。
【專利說明】一種基于邊緣自適應的去隔行方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及圖像處理領域，尤其涉及一種圖像去隔行的方法。
[0002]_
【背景技術】
[0003]在電視廣播系統(tǒng)中，為了降低視頻信號的傳輸帶寬，通常傳輸?shù)亩际菆D像的隔行信息，并采用隔行掃描技術顯示。但是隨著高清顯示的推廣，隔行掃描的弊端日益明顯(例如，隔行掃描帶來的行間閃爍問題)，需要將隔行信號轉(zhuǎn)換為逐行信號，并采用逐行掃描的處理技術來提升畫質(zhì)。
[0004]現(xiàn)有技術中，對于整幅圖像或是場內(nèi)的運動區(qū)域往往采用場內(nèi)插值的方法實現(xiàn)隔行圖像信號到逐行圖像信號的處理，即用該場內(nèi)已存在的像素插值產(chǎn)生那些丟失的像素。這其中最常用的是邊緣自適應插值方法(Edge-Adaptive Interpolation, EAI),其基本原理是先檢測丟失像素所在位置是否有邊緣，如果有則沿著其邊緣方向做像素插值，否則做垂直方向的插值。
[0005]圖1給出了現(xiàn)有技術中，一種采用邊緣自適應插值的去隔行方法，該方法利用一個“9X2”窗口(即來自待插值的任一像素上下兩行隔行掃描像素的九個像素對，每個像素對中的一個像素屬于各個隔行掃描像素)，沿著待插值像素12的十一個可能的邊緣方向來探測是否存在邊緣；其中，十一個可能的邊緣方向由14-34表示，像素POO至P08是待插值像素上一行的像素，P09至P17是待插值像素下一行的像素；探測按照如下步驟進行:沿著十一個方向?qū)γ總€方向的像素對探測相關性，根據(jù)相關性值判斷是否存在邊緣，如果存在邊緣，則確定邊緣方向是處于O和90度之間，還是處于90和180度之間。一旦邊緣方向分配給特定組(例如處于0-90度或者90-180度)，則將在五個可能方向當中探測邊緣方向，并在五個可能方向中選取具有最小相關值的像素對方向作為邊緣方向。其中，相關性值的計算如下:在某一方向上，計算待插值像素12上下兩行共15對像素對的亮度差絕對值的總
和；例如，在R3方向上,計算Yi |作--XJ +11 k) -- F(i i Xj 】I *:) I作為R3方向的相關性
值。十一個方向中，若最小相關值對應的像素對為MID，則說明待插值像素12沒有邊緣，則沿著垂直方向進行插值即可；若最小相關值處于0-90度或者90-180度范圍內(nèi)，且滿足邊緣性的判定條件，將該最小相關值對應的像素對的方向作為邊緣方向，并在該邊緣方向上執(zhí)行自適應插值，例如，若確定R3為邊緣方向，則待插值像素12的亮度值為。
[0006]但是，本發(fā)明 申請人:在實現(xiàn)上述現(xiàn)有技術的過程中，發(fā)現(xiàn)上述技術至少存在如下技術問題:
上述技術方案中，“9X2”的窗口大約在14到166度的區(qū)間內(nèi)確定了十一個可能存在邊緣的探測方向，可見，若想探測的邊緣方向更加精準，角度探測的范圍越大越好，即窗口越大越好；例如，“15X2”窗口大約在9到171度的區(qū)間內(nèi)能探測17個可能的邊緣方向，“21X2”窗口大約在6到174度的區(qū)間內(nèi)能探測23個可能的邊緣方向等；可能的邊緣方向越多，探測的角度范圍就越大，邊緣方向確定的就越精準，但計算量也會隨之增加；并且，由于每個邊緣方向都需要計算相關性值，即進行15次差值運算與I次總和運算，則隨著可能的邊緣方向的增加，其計算量也以16的倍數(shù)次數(shù)增加；計算量的大幅增加，勢必影響探測效率，降低插值效率；而若為了減小計算量，將上述技術中探測的“9X2”窗口，縮小為更小的窗口，如“ 5X2 ”窗口，則在大約27到153度區(qū)間內(nèi)可探測的邊緣方向為七個，探測范圍的縮小以及探測方向的減少勢必降低邊緣性探測的準確性；由此，雖然減小了計算量，但影響了邊緣性探測的準確性。
[0007]可見，若要保證探測邊緣方向的準確性，必將引起計算量的增加；而降低計算量又會降低邊緣探測的準確性，造成錯誤的檢測方向，從而引起錯誤的插值結果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本申請實施例通過提供一種基于邊緣自適應的去隔行方法，解決了現(xiàn)有技術中為保證插值準確性而增加計算量的問題，實現(xiàn)了低角度、多方向探測邊緣方向，達到了保證插值準確性的同時降低計算量的技術效果。
[0009]本申請實施例提供了一種基于邊緣自適應的圖像去隔行方法，包括:
接收位于待插值像素上一行的第一組像素和下一行的第二組像素的亮度值；
根據(jù)所述亮度值確定所述第一組像素和所述第二組像素的邊緣性；
在所述第一組像素和第二組像素中確定具有相同邊緣性的像素對；所述像素對中的兩個像素分別屬于第一組像素和第二組像素；
在所述具有相同邊緣性像素對的方向上計算相關值；
比較所述相關值，選取最小相關值對應的像素對為邊緣方向；
在確定的邊緣方向上執(zhí)行自適應插值，確定待插值像素的亮度；
其中，i為大于等于2的正整數(shù),j為大于等于I的正整數(shù)；所述第一組像素和第二組像素中，每組都至少包含2.&κΑ Jbfil蚤I個像素，11^ 10。
[0010]進一步的，所述根據(jù)所述亮度值確定所述第一組像素和所述第二組像素的邊緣性，具體包括:若所述待插值像素Pp.j)的垂直鄰域內(nèi)，其屬于第二組像素的下相鄰像素If+Ii)與屬于第一組像素的上相鄰像素iK1-1j j)亮度之差的絕對值大于第一閾值，則確定所述像素具有垂直邊緣性；
若所述第一組像素或所述第二組像素中,第y+之列像素與第列像素亮度之差的絕對值大于第二閾值，則確定第i+i列像素具有水平邊緣性。
[0011]進一步的，所述在所述第一 組像素和第二組像素中確定具有相同邊緣性的像素對，具體為:在個可能邊緣方向上，對每個邊緣方向確定個子方向；
所述每個邊緣方向以及其IJf個子方向上，判斷每個方向上的像素對的邊緣性是否相同，若相同，則記錄邊緣性相同的像素對方向；其中夏> I。
[0012]進一步的，所述在所述具有相同邊緣性像素對的方向上計算相關值，具體為:計算至少三對像素的亮度差絕對值的總和。[0013]進一步的，所述在所述第一組像素和第二組像素中確定具有相同邊緣性的像素對之前，所述方法還包括:在待插值像素IfiJ上一行的第一組像素中，判斷所述Ι?υ的上相鄰像素if 以及其之后的2Jifft個像素是否都具有垂直邊緣性，若是，則所述的亮度值為其上下兩相鄰像素亮度的平均值。
[0014]進一步的，所述確定待插值像素的亮度之后，所述方法還包括:對插值后的像素進行均值濾波。
[0015]進一步的，所述第一閾值和第二閾值為12。
[0016]進一步的，所述為2。
[0017]進一步的，所述為6或8。
[0018]本申請實施例中提供的技術方案，至少具有如下技術效果或優(yōu)點:
在探測邊緣方向和計算可能邊緣方向的相關性值之前，首先計算待插值像素上下兩行像素的垂直邊緣性和水平邊緣性，接著在確定的搜索范圍的Jbfllfl個可能存在邊緣的方向中，尋找具有相同邊緣性的像素對，若具有相同邊緣性的像素對,則確定該像素對的方向為可能存在的邊緣方向，由于邊緣性可用例如I或-1之類的簡單數(shù)值或者符號來表示，則在確定可能邊緣方向的過程中，不需要如現(xiàn)有技術中那樣采用像素的亮度值參與計算，使得計算過程更簡單且運算量減??；
并且，因為邊緣信息是結合像素的水平和垂直方向兩套邊緣性，包含了充足的邊緣特性，因此在邊緣性信息的基礎上進行的探測，探測出的邊緣方向更準確。
[0019]如上所述，在確定可能邊緣方向時，因為采用邊緣性信息進行運算，運算量減少，使得運算簡單且速度快，因此可以盡可能大的擴大探測窗口，即擴大探測范圍，進而提高了探測邊緣方向的準確性；進一步 ，在探測窗口內(nèi)的每個方向上，再劃分不少于3個的子方向，即在某一角度對應的方向附近增加微調(diào)的探測方向，使得方向的尋找更加精準；在此基礎上，在每個可能的邊緣方向上，也不需要如現(xiàn)有技術那樣取15對甚至更多的像素對進行相關性值的計算，只需取不少于3對像素進行計算就可以獲得同樣甚至更好的插值效果，進一步的降低了運算量，提高了插值效率。
[0020]進一步的，在探測可能邊緣方向之前，首先通過對垂直邊緣性的判定，排除待插值像素具有垂直邊緣性的情況，即當待插值像素具有垂直邊緣性的時候，只需在待插值像素的垂直方向上進行自適應插值，不需進行其他邊緣方向的探測，進一步降低了運算量，提高了運算效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為現(xiàn)有技術中基于邊緣自適應的去隔行方法的示意圖；
圖2為本發(fā)明申請實施例中的待插值像素示意圖；
圖3為本發(fā)明申請實施例一中基于邊緣自適應的去隔行方法流程圖；
圖4為本發(fā)明申請實施例一中可探測邊緣方向示意圖；
圖5為本發(fā)明申請實施例一中一邊緣方向以及其子方向示意圖；
圖6為本發(fā)明申請實施例一中又一邊緣方向以及其子方向示意圖；
圖7為本發(fā)明申請實施例一中計算相關性值示意圖；圖8為本發(fā)明申請實施例一中又一計算相關性值示意圖；
圖9為本發(fā)明申請實施例一中基于邊緣自適應的去隔行方法進一步流程圖；
圖10(a)為預使用本發(fā)明申請實施例提供方法進行插值的待插值圖片；
圖10(b)為使用本發(fā)明申請實施例提供方法進行插值的插值后圖片。
【具體實施方式】
[0022]本申請實施例提供了一種基于邊緣自適應的去隔行方法，解決了現(xiàn)有技術中為保證插值準確性而增加計算量的問題，實現(xiàn)了低角度、多方向探測邊緣方向進行自適應插值，達到了保證插值準確性的同時降低計算量的技術效果。
[0023]本申請實施例中的技術方案未解決現(xiàn)有技術中計算量大的問題，其總體思路是: 在探測邊緣方向和計算可能邊緣方向的相關性值之前，首先確定搜索長度
,然后在待插值像素上下兩行像素中，確定2I* I個可能的邊
緣方向，計算待插值像素上下兩行像素(每行至少包含個像素)的垂直邊緣性和水平邊緣性，接著在每個可能的邊緣方向上(即可能存在邊緣的角度上)再確定不少于2個微調(diào)的子方向，在該邊緣方向以及其子方向上進行探測，根據(jù)尋找具有相同邊緣性的像素對來最終確定可能存在的邊緣方向(即具有相同邊緣性的像素對的方向為可能邊緣方向);在每個可能的邊緣方向上，取不少于3對像素的亮度值進行相關性值計算，取最小相關性值對應的像素對方向作為邊緣方向進行自適應插值。
[0024]為了更好的理解上述技術方案，下面將結合說明書附圖以及具體的實施方式對上述技術方案進行詳細的說明。
[0025]在詳細的解說下面的實施例之前，首先闡明“邊緣性”的含義:
由于人眼對亮度非常敏感，而對于色度相對不敏感，因此在邊緣插值中使用像素的亮度。圖像像素的亮度介于0-255之間，像素之間亮度的不同，能夠表征一幅圖像的灰度范圍以及圖像中邊緣的變化。在隔行圖像信號中進行插值，最重要的步驟就是尋找圖像信號中的邊緣變化，在邊緣變化的方向進行自適應插值。事實上，圖像中的任意一個像素，或者為邊緣，或者不為邊緣，這使得一個像素便具備了邊緣性。像素的邊緣性進一步可以分為水平邊緣性和垂直邊緣性，如圖2所示，水平邊緣性代表該像素的邊緣變化發(fā)生在一幅圖像的水平方向上，即圖中行像素的方向，垂直邊緣性代表該像素的邊緣變化發(fā)生在一幅圖像的垂直方向上，即圖中列像素的方向。在判斷圖像的邊緣信息時，結合像素的水平和垂直方向兩套邊緣性，使得充足的邊緣信息可以減少噪聲對判斷邊緣信息的干擾，提升邊緣信息的準確性。
[0026]用像素的亮度信號的差值來表征像素的邊緣性如下，見圖2:
1、水平邊緣性:若昨表明像素具有水平邊緣性;進一步根據(jù)if,/+1-1f,的正負判斷該像素具有為正水平邊緣還是負水平邊緣；
2、垂直邊緣性:若|?|?奪Jf,i|卜篇,表明像素ifj具有垂直邊緣性;進一步根據(jù)IfJ)的正負判斷該像素具有正垂直邊緣還是負垂直邊緣；
這里,jRfJ)表征第i行第/列像素的亮度值,Hf表征一預先設定的閾值，在本發(fā)明申請實施例中，該預先設定的閾值為12。
[0027]因此，本發(fā)明中將接收到的彩色視頻信號由RGB格式轉(zhuǎn)化為YUV格式，取亮度分量Y表征像素參與計算。
[0028]實施例一
本發(fā)明提供的一種基于邊緣自適應的去隔行方法如圖3所示，包括如下步驟:
步驟S102，接收位于待插值像素上一行的第一組像素和下一行的第二組像素的亮度值；
步驟S104，根據(jù)所述亮度值確定所述第一組像素和所述第二組像素的邊緣性；
本實施例中，首先確定一個搜索范圍是指以待插值像素為中心，向左和向右搜索像素的個數(shù)；即第一組像素和第二組像素中，至少要包含要搜索像素的個數(shù)為2 *Smrh Jmgik _f I個。
[0029]將按照上面介紹的像素邊緣性的計算方法計算出的兩組像素的邊緣性按照如下表對應的二進制數(shù)字存儲:
【權利要求】
1.一種基于邊緣自適應的圖像去隔行方法，包括: 接收位于待插值像素上一行的第一組像素和下一行的第二組像素的亮度值； 根據(jù)所述亮度值確定所述第一組像素和所述第二組像素的邊緣性； 在所述第一組像素和第二組像素中確定具有相同邊緣性的像素對，所述像素對中的兩個像素分別屬于第一組像素和第二組像素； 在所述具有相同邊緣性像素對的方向上計算相關值； 比較所述相關值，選取最小相關值對應的像素對為邊緣方向； 在確定的邊緣方向上執(zhí)行自適應插值，確定待插值像素的亮度； 其中，為大于等于2的正整數(shù)，i為大于等于I的正整數(shù)；所述第一組像素和第二組像素中,每組都至少包含2.Sewch _ Jength ? I個像素,I < Search _ length < 10。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述亮度值確定所述第一組像素和所述第二組像素的邊緣性，具體包括: 若所述待插值像素/5Cii jl的垂直鄰域內(nèi)，其屬于第二組像素的下相鄰像素Zti H J)與屬于第一組像素的上相鄰像素-Li)亮度之差的絕對值大于第一閾值，則確定所述像素If 具有垂直邊緣性； 若所述第一組像素或所述第二組像素中，第j + 2列像素與第i列像素亮度之差的絕對值大于第二閾值，則確定第i + ?列像素具有水平邊緣性。
3.如權利要求1所述的方 法，其特征在于，所述在所述第一組像素和第二組像素中確定具有相同邊緣性的像素對，具體為: 在2.Search — length +1個可能邊緣方向上，對每個邊緣方向確定Hf個子方向；所述每個邊緣方向以及其:個子方向上，判斷每個方向上的像素對的邊緣性是否相同，若相同，則記錄邊緣性相同的像素對方向， 其中仏I。
4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述具有相同邊緣性像素對的方向上計算相關值，具體為: 計算至少三對像素的亮度差絕對值的總和。
5.如權利要求2所述的方法，其特征在于，所述在所述第一組像素和第二組像素中確定具有相同邊緣性的像素對之前，所述方法還包括: 在待插值像素上一行的第一組像素中，判斷所述的上相鄰像素以及其之后的個像素是否都具有垂直邊緣性,若是,則所述的亮度值為其上下兩相鄰像素亮度的平均值。
6.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述確定待插值像素的亮度之后，所述方法還包括: 對插值后的像素進行均值濾波。
7.如權利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一閾值和第二閾值為12。
8.如權利要求3所述的方法，其特征在與，所述肩為2。
9.如權利要求1所 述的方法，其特征在于，所述fesrA Jb^為6或8。
【文檔編號】H04N7/01GK103475838SQ201310317389
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年7月26日 優(yōu)先權日:2013年6月21日
【發(fā)明者】趙靜 申請人:青島海信信芯科技有限公司